Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrode nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mit der Elektrode soll bei einer Funkenoberflächenbehandlung auf der Oberfläche eines behandelten Materials eine harte Schicht gebildet werden, welche aus einem Elektrodenmaterial besteht, oder eine harte Schicht, welche aus einer Substanz besteht, in welcher das Elektrodenmaterial auf Grund der elektrischen Entladungsenergie reagiert, d.h. durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und dem behandelten Material. Stand der Technik
Herkömmlicherweise gibt es als Methode zum Bilden von harten Schichten auf der Oberfläche eines behandelten Materials, um Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit zur Verfügung zu stellen, ein Fun-kenoberflächenbehandlungsverfahren, welches z.B. in JP-A-5-148 615 offenbart ist. Diese Methode ist ein Verfahren zur Funkenoberflächenbehandlung eines metallischen Materials, welches zwei Schritte umfasst, das Ausführen einer ersten Behandlung (Depositionsbehandlung), wobei eine Grünlingelektrode verwendet wird, welche durch Mischen von WC(Wolframkarbid)-Pulver und Co(Kobalt)-Pulver erhalten wird, um ein Formpressen auszuführen und dann das Ausführen einer zweiten Behandlung (Umschmelzbehandlung), indem die Grünlingelektrode durch eine Elektrode mit relativ kleinem Elektrodenabtrag, wie beispielsweise eine Kupferelektrode, ersetzt wird.
In diesem Verfahren kann eine harte Schicht gebildet werden, welche eine hohe Haftfestigkeit auf einem Stahlwerkstoff aufweist; es ist jedoch schwierig, eine harte Schicht zu bilden, welche eine hohe Haftfestigkeit auf einem Sintermaterial wie beispielsweise Hartmetall aufweist.
Gemäss unserer Untersuchung wurde jedoch festgestellt, dass auf der Oberfläche eines Metalls, welches das behandelte Material ist, ohne eine Umschmelzbehandlung eine widerstandsfähige harte Schicht gebildet werden kann, wenn als Elektrode für die Bildung der harten Karbide ein Werkstoff wie beispielsweise Ti (Titan) verwendet wird, und eine elekt-rische Entladung zwischen der Elektrode und dem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist. Dies ist deshalb, weil Kohlenstoff, welcher ein Bestandteil in der Arbeitsflüssigkeit ist, mit dem Elektrodenmaterial reagiert, welches durch die elektrische Entladung abgetragen wird, um TiC (Titankarbid) zu bilden.
Ausserdem wurde festgestellt, dass, wenn mittels einer Grünlingelektrode aus Metallhydrid wie beispielsweise TiH 2 (Titanhydrid) eine elektrische Entladung zwischen der Elektrode und einem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist, schnell eine harte Schicht mit einer stärkeren Haftung gebildet werden kann als im Fall, in welchem ein Material wie beispielsweise Ti verwendet wird. Weiter wurde festgestellt, dass, wenn mittels einer Grünlingelektrode, in welcher andere Metalle oder Keramikwerkstoffe mit dem Hydrid wie beispielsweise TiH 2 (Titanhydrid) gemischt sind, eine elektrische Entladung zwischen der Elektrode und einem metallischen Material erzeugt wird, welches das behandelte Material ist, schnell eine harte Schicht mit verschiedenen Eigenschaften wie Härte oder Abriebfestigkeit gebildet werden kann.
Ein solches Verfahren ist z.B. in JP-A-9-192 937 offenbart, und ein Anordnungsbeispiel einer Vorrichtung, welche in einer solchen Funkenoberflächenbehandlung eingesetzt wird, wird mittels Fig. 3 beschrieben. In der Zeichnung ist die Bezugsnummer 1 eine Grünlingelektrode, welche durch Formpressen eines TiH 2 -Pulvers erhalten wird, und Bezugsnummer 2 ist ein behandeltes Material, und Bezugsnummer 3 ist ein Arbeitsbad, und Bezugsnummer 4 eine Arbeitsflüssigkeit, und Bezugsnummer 5 ein Schalt-element zum Schalten von Spannung und Strom, welche an die Grünlingelektrode 1 und das behandelte Material 2 angelegt sind, und Bezugsnummer 6 ist eine Steuerschaltung, um die Ein-und Aussteuerung des Schaltelementes 5 zu steuern, und Bezugsnummer 7 ist eine Stromquelle, und Bezugsnummer 8 ein Widerstand, und Bezugsnummer 9 eine harte Schicht, welche sich gebildet hat.
Mittels einer solchen Anordnung kann durch die elektrische Entladungsenergie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Grünlingelektrode 1 und dem behandelten Material 2, die harte Schicht 9, welche eine hohe Haftfestigkeit aufweist, auf der Oberfläche des behandelten Materials 2, wie beispielsweise Stahl oder Hartmetall, gebildet werden.
Es gibt ein Problem, indem eine Elektrode, welche in einer solchen Funkenoberflächenbehandlung eingesetzt wird, schwierig zu handhaben ist, wenn die Elektrode nicht einen gewissen Grad von Festigkeit besitzt, und ausserdem wird die Elektrode während der Funkenoberflächenbehandlung durch die elektrische Entladungsenergie übermässig abgetragen, und das Elektrodenmaterial kann nicht in einem Schmelzzustand auf der Oberfläche des behandelten Materials haften. Auch im Fall, dass die Festigkeit der Elektrode hoch ist, und die Elektrode übermässig aushärtet, besteht ein Problem, indem die Elektrode durch die elektrische Entladungsenergie während der Funkenoberflächenbehandlung schwer abzutragen ist, und die Wirtschaftlichkeit der Behandlung abnimmt. Infolgedessen benötigt die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung eine massige Festigkeit und Abtragsrate.
Als ein Material, welches solche Eigenschaften besitzt, ist Metallhydrid vorgegeben, wobei jedoch vom Sicherheitsstandpunkt her ein Problem besteht, da im Fall, dass das Metallhydrid mit Wasser in Berührung kommt, die Gefahr einer Selbstentzündung besteht. Deshalb kann eine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, welche im Elektrodenmaterial Metallhydrid enthält, nicht erhalten werden. Darstellung der Erfindung
Diese Erfindung ist verwirklicht, um die Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, eine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung zu erhalten und ein Verfahren zum Herstellen derselben, welches im Stande ist, die Herstellungskosten zu senken, während die Wirtschaftlichkeit der Funkenoberflächenbehandlung erhöht wird, und welches eine überlegene Sicherheit aufweist.
Mit Bezug auf das Verfahren zum Herstellen einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, welche dazu bestimmt ist, durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und einem behandelten Material eine harte Schicht auf der Oberfläche des behandelten Materials zu bilden, werden mindestens ein Pulver eines Metallkarbids und ein Pulver eines Metallhydrids gemischt und nach dem Formpressen wird eine Wärmebehandlung ausgeführt und Wasserstoff wird im Metallhydrid desorbiert, um die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung herzustellen.
Nach einer Ausführungsart des Verfahrens ist das Metallkarbid Titankarbid und das Metallhydrid ist Titanhydrid.
Die Erfindung umfasst auch eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist.
Nach einer Ausführungsart der Elektrode ist das Metallkarbid Titankarbid und das Metallhydrid ist Titanhydrid.
Da die Erfindung wie oben beschrieben ausgeführt ist, hat diese Erfindung folgende Wirkungen.
Ein Herstellungsverfahren einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung und einer Ausführungsart der Erfindung hat eine Wirkung, welche eine stabile Lieferung einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit tiefen Kosten und überlegener Sicherheit ermöglicht. Ausserdem gibt es in einer Funkenoberflächenbehandlung, welche diese Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet, welche mit diesem Herstellungsverfahren hergestellt ist, eine Wirkung, welche es ermöglicht, die Wirtschaftlichkeit der Behandlung zu verbessern, während auf dem behandelten Material eine gute harte Schicht gebildet wird.
Eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss der Erfindung und einer Ausführungsart der Erfindung hat die Wirkung, tiefe Kosten und überlegene Sicherheit zur Verfügung zu stellen. Ausserdem gibt es in einer Funkenoberflächenbehandlung, welche diese Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet, eine Wirkung, welche es ermöglicht, die Wirtschaftlichkeit der Behandlung zu verbessern, während auf dem behandelten Material eine gute harte Schicht gebildet wird. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 ist eine Darstellung, welche eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäss der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Darstellung, welche ein Anordnungsbeispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt, welche die Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung gemäss der Erfindung verwendet. Fig. 3 ist eine Darstellung, welche ein Anordnungsbeispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung zeigt, welche eine herkömmliche Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung verwendet. Wege zur Ausführung der Erfindung
Wie im Stand der Technik gezeigt, benötigt eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung eine massige Festigkeit und Abtragsrate, und bei Metallhydrid, welches ein Material ist, welches solche Eigenschaften besitzt, besteht vom Sicherheitsstandpunkt her ein Problem. Infolgedessen ist es notwendig, eine Elektrode herzustellen, welche aus einem Material besteht, welches eine Festigkeit und Abtragsrate besitzt, welche für eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung geeignet sind, ähnlich zum Metallhydrid, und wel ches kein Problem vom Sicherheitsstandpunkt her aufweist. Gemäss den Versuchen, welche für diesen Zweck mit verschiedenen Materialien durchgeführt wurden, wurde festgestellt, dass die Festigkeit einer Grünlingelektrode, in welcher ein Pulver formgepresst wurde, einen engen Zusammenhang mit der Härte des Pulvers hat.
D.h., wenn das Pulver eine hohe Härte besitzt (z.B. Metallkarbid usw.), ist die Form des Pulvers schwierig zu verändern, sogar wenn ein Formpressen durchgeführt wird, sodass das Formen schwierig ist, oder die Eigenschaft des Sprödewerdens auftritt, sogar wenn das Formen möglich ist. Zudem, wenn das Pulver eine geringe Härte besitzt (z.B. Pulver eines einfachen Metalls usw.), verformt sich das Pulver leicht, wenn ein Formpressen durchgeführt wird, sodass die Eigenschaft des starken Aushärtens auftritt.
Deshalb wurde gefunden, dass eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit der gewünschten Festigkeit und Abtragsrate erhalten werden kann durch Mischen von Pulvern mit unterschiedlicher Härte in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis, um ein Formpressen auszuführen.
Als Nächstes wird als ein Beispiel ein Fall einer Herstellung einer Elektrode beschrieben, indem als Pulver mit unterschiedlicher Härte ein TiC-Pulver, welches ein Metallkarbid ist (hohe Härte) und ein Ti-Pulver, welches ein einfaches Metall ist (geringe Härte) gemischt werden, um ein Formpressen auszuführen. Für eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung ist es notwendig, den Partikeldurchmesser der Elektrodenmaterialpulver ungefähr gleich 10 mu m oder kleiner zu machen, um die Entladungseigenschaften in der Funkenoberflächenbehandlung zu verbessern, da Ti jedoch ein Material ist, welches zum Haften neigt, ist es schwierig, den Partikeldurchmesser des Ti-Pulvers kleiner zu machen.
D.h., um das Pulver zu mahlen, wird im Allgemeinen eine Vorrichtung verwendet, welche als Kugelmühle bezeichnet wird, um das Pulver und Keramikkugeln in einen zylinderförmigen Behälter zu füllen, und um sie zu drehen, aber im Fall des Ti-Pulvers tritt, da Ti ein Material ist, welches zum Haften neigt, eine Verformung des Pulvers auf, sogar wenn eine solche Vorrichtung verwendet wird, wobei die Feinheit des Pulvers jedoch nicht zu sehr zunimmt. Infolgedessen kann im Fall, dass das Elektrodenmaterial Ti-Pulver ist, keine zweckmässige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung erhalten werden, da die für die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung geeignete Feinheit des Partikeldurchmessers des Elektrodenmaterialpulvers extrem hohe Herstellungskosten erfordert.
Deshalb ist es wichtig, Elektrodenmaterialien zu wählen, welche es ermöglichen, Pulver mit unterschiedlicher Härte in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zu mischen, um die Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit der gewünschten Festigkeit und Abtragsrate zu versehen, und ausserdem die Feinheit des Partikeldurchmessers dieser Pulver zu vernünftigen Herstellungskosten auszuführen. Eine Darstellung einer Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung und eines Verfahrens zum Herstellen derselben gemäss dieser Erfindung, welche Elektrodenmaterialien verwenden, welche auf Grund eines solchen Gesichtspunkts ausgewählt sind, ist in Fig. 1 gezeigt.
In der Zeichnung ist Bezugsnummer 10 eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung, und Bezugsnummer 11 ist ein TiC-Pulver, welches ein Metallkarbidpulver ist, und Bezugsnummer 12 ist ein TiH2-Pulver, welches ein Metallhydridpulver ist, und Bezugsnummer 13 ist ein Ti-Pulver, welches ein -einfaches Metallpulver ist.
Zudem ist Fig. 2 ein Beispiel einer Funkenoberflächenbehandlungsvorrichtung, welche unter Verwendung einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung aufgebaut ist, und in der Zeichnung ist Bezugsnummer 2 ein behandeltes Material, und Bezugsnummer 3 ist ein Arbeitsbad, und Bezugsnummer 4 eine Arbeitsflüssigkeit, und Bezugsnummer 5 ein Schaltelement zum Schalten von Spannung und Strom, welche zwischen den Elektroden angelegt sind, und Bezugsnummer 6 ist eine Steuerschaltung, um die Ein- und Aussteuerung des Schaltelementes 5 zu steuern, und Bezugsnummer 7 ist eine Stromquelle, und Bezugsnummer 8 ein Widerstand, und Bezugsnummer 10 ist eine Elektrode für Funken-oberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung, und Bezugsnummer 14 eine harte Schicht, welche auf dem behandelten Material 2 gebildet wird.
Mittels einer solchen Anordnung kann durch die Energie beim Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode 10 für Funkenoberflächenbehandlung und dem behandelten Material 2 die harte Schicht 14, welche eine hohe Haftfestigkeit besitzt, auf der Oberfläche des behandelten Materials 2 gebildet werden.
In Fig. 1A ist das TiC-Pulver 11 ein Material mit grosser Härte und das TiH 2 -Pulver 12 ist ein Material mit geringer Härte. Wie oben beschrieben, können die Festigkeit und Abtragsrate der Elektrode durch das Mischungsverhältnis dieser Pulver eingestellt werden. Durch Versuch wurde festgestellt, dass das Formpressen bei einem Mischungsverhältnis des TiC-Pulvers 11 zum TiH 2 -Pulver 12 innerhalb des Bereichs von ungefähr 1:9 bis 9:1 ausgeführt werden kann, und die Festigkeit einer Grünlingelektrode mit einer Zunahme des TiH 2 -Pulvers 12 im Mischungsverhältnis zunimmt. Deshalb kann durch Ändern des Mischungsverhältnisses dieses Metallkarbidpulvers zum Metallhydridpulver die Festigkeit der Grünling-elektrode und auf diese Weise die Festigkeit und Abtragsrate der Elektrode geändert werden.
Zudem kann das Formpressen ausgeführt werden, indem die gemischten Pulver, welche die Elektrodenmaterialien sind, in eine Pressform gefüllt werden, und mit einer Presse ein Druck angelegt wird usw.
Indem die Grünlingelektrode aus TiC-Pulver 11, welches das Metallkarbidpulver ist, und TiH 2 -Pulver 12, welches das Metallhydridpulver ist, auf diese Weise gebildet wird, wird eine Reduktion des Partikeldurchmessers (1 mu m bis 3 mu m oder kleiner) erleichtert. Dies deshalb, weil das TiC leicht als feines Pulver industriell herzustellen ist, und es auch möglich ist, das TiH 2 sehr einfach zu mahlen. Wenn z.B. das TiC-Pulver mit einem kleinen Partikeldurchmesser und das TiH 2 -Pulver mit einem grossen Partikeldurchmesser gemischt werden und mittels der Kugelmühle eine Mahlbehandlung ausgeführt wird, wird das TiH 2 -Pulver fein, und das gemischte Pulver aus TiC und TiH 2 kann mit kleinem Partikeldurchmesser erhalten werden.
Auf diese Weise können die Pulver mit kleinem Partikeldurchmesser einfach gebildet werden, sodass die Herstellungskosten der Pulver reduziert werden können.
Wenn die Pulver jedoch in diesem Zustand verbleiben, sind die Pulver für die Verwendung in einer Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung von geringer Festigkeit und haben die Neigung zu zerkrümeln. Zudem besteht durch die Aufnahme von Titanhydrid die Gefahr einer Selbstentzündung. Deshalb kann eine zweckmässige Elektrode 10 für Funken-oberflächenbehandlung (Fig. 1B) erhalten werden, welche eine massige Festigkeit und Abtragsrate so wie Sicherheit besitzt, indem das TiC-Pulver und das TiH 2 -Pulver in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt wird, und eine Wärmebehandlung der durch Formpressen erhaltenen Grünlingelektrode (Fig. 1A) ausgeführt wird, und das TiH 2 zersetzt wird, um Wasserstoff zu desorbieren und metallisches Ti zu erzeugen.
Die Wärmebehandlung kann z.B. ausgeführt werden durch Anwendung von Hochfrequenzerwärmung auf die Grünlingelektrode von Fig. 1A in einem elekt-rischen Ofen.
Durch ein solches Herstellungsverfahren kann die Wirtschaftlichkeit der Funkenoberflächenbehandlung verbessert werden, und eine günstige Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung mit überlegener Sicherheit kann stabil geliefert werden.
In der obigen Beschreibung wurde der Fall gezeigt, in welchem als ein Metallkarbidpulver das TiC-Pulver verwendet wird und als ein Metallhydridpulver das TiH 2 -Pulver, es werden jedoch ähnliche Wirkungen erzielt, selbst wenn andere Metallkarbidpulver und Metallhydridpulver verwendet werden. Gewerbliche Verwertbarkeit
Wie oben beschrieben ist eine Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung geeignet für den Einsatz in Funkenoberflächenbehandlungen. Zudem ist ein Herstellungsverfahren der Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung gemäss dieser Erfindung geeignet für die Herstellung der Elektrode für Funkenoberflächenbehandlung.
The present invention relates to a method for producing an electrode according to the preamble of patent claim 1.
In the case of a spark surface treatment, the electrode is intended to form a hard layer, which consists of an electrode material, or a hard layer, which consists of a substance in which the electrode material reacts due to the electrical discharge energy, i.e. on the surface of a treated material. by the energy in creating an electrical discharge between the electrode and the material being treated. State of the art
Conventionally, as a method of forming hard layers on the surface of a treated material to provide corrosion resistance and abrasion resistance, there is a spark surface treatment method which e.g. in JP-A-5-148 615. This method is a method for spark surface treatment of a metallic material, which comprises two steps, carrying out a first treatment (deposition treatment) using a green compact electrode, which is obtained by mixing WC (tungsten carbide) powder and Co (cobalt) powder to carry out compression molding and then to carry out a second treatment (remelting treatment) by replacing the green compact electrode with an electrode with a relatively small electrode removal, such as a copper electrode.
In this method, a hard layer can be formed, which has a high adhesive strength on a steel material; however, it is difficult to form a hard layer which has high adhesive strength on a sintered material such as hard metal.
However, according to our investigation, it was found that a resistant hard layer can be formed on the surface of a metal which is the treated material without remelting treatment if a material such as Ti (titanium) is used as the electrode for the formation of the hard carbides , and an electrical discharge is generated between the electrode and the metallic material which is the treated material. This is because carbon, which is a component in the working liquid, reacts with the electrode material, which is removed by the electric discharge, to form TiC (titanium carbide).
In addition, it was found that if an electrical discharge is generated between a metal hydride such as TiH 2 (titanium hydride) by a green body electrode made of metal hydride and a metallic material which is the treated material, a hard layer with a stronger adhesion can be quickly formed than in the case where a material such as Ti is used. Furthermore, it was found that when a green compact electrode in which other metals or ceramic materials are mixed with the hydride such as TiH 2 (titanium hydride), an electrical discharge between the electrode and a metallic material, which is the treated material, is generated quickly a hard layer with various properties such as hardness or abrasion resistance can be formed.
Such a method is e.g. in JP-A-9-192 937, and an arrangement example of a device used in such a spark surface treatment is described by means of FIG. 3. In the drawing, reference number 1 is a green compact electrode obtained by molding a TiH 2 powder, and reference number 2 is a treated material, and reference number 3 is a working bath, and reference number 4 is a working fluid, and reference number 5 is a switching element for Switching of voltage and current applied to the green compact electrode 1 and the treated material 2, and reference number 6 is a control circuit for controlling the on and off control of the switching element 5, and reference number 7 is a current source, and reference number 8 is a resistor , and reference number 9 a hard layer that has formed.
By means of such an arrangement, the hard layer 9, which has a high adhesive strength, can be formed on the surface of the treated material 2, such as steel or hard metal, by the electrical discharge energy when generating an electrical discharge between the green compact electrode 1 and the treated material 2 become.
There is a problem that an electrode used in such a spark surface treatment is difficult to handle unless the electrode has a certain degree of strength, and furthermore, the electrode is excessively worn away by the electric discharge energy during the spark surface treatment, and so on Electrode material cannot adhere to the surface of the treated material in a molten state. Even in the case where the strength of the electrode is high and the electrode hardens excessively, there is a problem that the electrode is difficult to erode by the electric discharge energy during the spark surface treatment and the economy of the treatment deteriorates. As a result, the electrode for spark surface treatment requires massive strength and removal rate.
Metal hydride is given as a material having such properties, but there is a problem from a safety point of view, since if the metal hydride comes into contact with water, there is a risk of self-ignition. Therefore, an appropriate electrode for spark surface treatment containing metal hydride in the electrode material cannot be obtained. Presentation of the invention
This invention has been accomplished to solve the problems, and it is an object of the invention to provide a suitable electrode for spark surface treatment and a method of manufacturing the same which is capable of lowering the manufacturing cost while increasing the economy of the spark surface treatment , and which has superior security.
With respect to the method of manufacturing an electrode for spark surface treatment, which is designed to form a hard layer on the surface of the treated material by the energy of generating an electrical discharge between the electrode and a treated material, at least a powder of a metal carbide and a powder of a metal hydride is mixed and after the compression molding, heat treatment is carried out and hydrogen is desorbed in the metal hydride to produce the electrode for spark surface treatment.
In one embodiment of the process, the metal carbide is titanium carbide and the metal hydride is titanium hydride.
The invention also includes an electrode for spark surface treatment, which is produced by the method according to the invention.
In one embodiment of the electrode, the metal carbide is titanium carbide and the metal hydride is titanium hydride.
Since the invention is carried out as described above, this invention has the following effects.
A manufacturing method of an electrode for spark surface treatment according to the invention and an embodiment of the invention has an effect which enables stable supply of an electrode for spark surface treatment with low cost and superior safety. In addition, in a spark surface treatment using this electrode for spark surface treatment made by this manufacturing method, there is an effect which makes it possible to improve the economics of the treatment while forming a good hard layer on the treated material.
An electrode for spark surface treatment according to the invention and an embodiment of the invention has the effect of providing low cost and superior safety. In addition, in a spark surface treatment using this electrode for spark surface treatment, there is an effect which makes it possible to improve the economy of the treatment while a good hard layer is formed on the treated material. Brief Description of the Drawings Fig. 1 is an illustration showing an electrode for spark surface treatment and a method of manufacturing the same according to the invention.
2 is a diagram showing an arrangement example of a spark surface treatment device using the electrode for spark surface treatment according to the invention. 3 is a diagram showing an arrangement example of a spark surface treatment device using a conventional electrode for spark surface treatment. Ways of Carrying Out the Invention
As shown in the prior art, an electrode for spark surface treatment requires massive strength and removal rate, and there is a problem from the safety point of view with metal hydride which is a material having such properties. As a result, it is necessary to manufacture an electrode which is made of a material which has a strength and an erosion rate which are suitable for an electrode for spark surface treatment similar to the metal hydride and which has no problem from the safety point of view. According to the tests which were carried out for this purpose with different materials, it was found that the strength of a green compact electrode in which a powder was compression-molded was closely related to the hardness of the powder.
That is, if the powder has a high hardness (e.g., metal carbide, etc.), the shape of the powder is difficult to change even when compression molding is performed, so that molding is difficult, or the property of becoming brittle occurs even if molding is possible is. In addition, when the powder is low in hardness (e.g. powder of a simple metal, etc.), the powder easily deforms when compression molding is performed, so that the property of strong hardening occurs.
Therefore, it has been found that an electrode for spark surface treatment with the desired strength and removal rate can be obtained by mixing powders of different hardness in a predetermined mixing ratio to carry out compression molding.
Next, as an example, a case of manufacturing an electrode will be described by mixing, as a powder with different hardness, a TiC powder which is a metal carbide (high hardness) and a Ti powder which is a simple metal (low hardness) to perform compression molding. For an electrode for spark surface treatment, it is necessary to make the particle diameter of the electrode material powder about 10 µm or smaller in order to improve the discharge characteristics in the spark surface treatment, but since Ti is a material which tends to stick, it is difficult to determine the particle diameter of the Ti powder to make it smaller.
That is, to grind the powder, a device called a ball mill is generally used to fill the powder and ceramic balls into a cylindrical container and to rotate them, but in the case of the Ti powder, since Ti is a material that tends to stick to deformation of the powder even when such a device is used, but the fineness of the powder does not increase too much. As a result, in the case where the electrode material is Ti powder, an appropriate electrode for spark surface treatment cannot be obtained because the fineness of the particle diameter of the electrode material powder suitable for the electrode for spark surface treatment requires extremely high manufacturing costs.
Therefore, it is important to choose electrode materials that enable powders of different hardness to be mixed in a predetermined mixing ratio in order to provide the electrode for spark surface treatment with the desired strength and removal rate, and also to carry out the fineness of the particle diameter of these powders at a reasonable manufacturing cost , An illustration of an electrode for spark surface treatment and a method of manufacturing the same according to this invention using electrode materials selected from such a point of view is shown in FIG. 1.
In the drawing, reference number 10 is an electrode for spark surface treatment according to this invention, reference number 11 is a TiC powder which is a metal carbide powder, and reference number 12 is a TiH2 powder which is a metal hydride powder, and reference number 13 is a Ti powder which is a simple metal powder.
2 is an example of a spark surface treatment device constructed using an electrode for spark surface treatment according to this invention, and in the drawing, reference number 2 is a treated material, and reference number 3 is a working bath, and reference number 4 is a working liquid, and reference number 5 a switching element for switching voltage and current applied between the electrodes, and reference numeral 6 is a control circuit for controlling the switching on and off of the switching element 5, and reference number 7 is a current source, and reference number 8 is a resistor, and reference number 10 is an electrode for spark surface treatment according to this invention, and reference number 14 is a hard layer formed on the treated material 2.
By means of such an arrangement, the hard layer 14, which has a high adhesive strength, can be formed on the surface of the treated material 2 by the energy in generating an electrical discharge between the electrode 10 for spark surface treatment and the treated material 2.
In Fig. 1A, the TiC powder 11 is a material with a high hardness and the TiH 2 powder 12 is a material with a low hardness. As described above, the strength and removal rate of the electrode can be adjusted by the mixing ratio of these powders. It was found through experimentation that the compression molding can be carried out at a mixing ratio of the TiC powder 11 to the TiH 2 powder 12 within the range of about 1: 9 to 9: 1, and the strength of a green compact electrode with an increase in the TiH 2 - Powder 12 increases in the mixing ratio. Therefore, by changing the mixing ratio of this metal carbide powder to the metal hydride powder, the strength of the green compact electrode and thus the strength and rate of erosion of the electrode can be changed.
In addition, the compression molding can be carried out by putting the mixed powders, which are the electrode materials, in a die, applying pressure with a press, etc.
By thus forming the green compact electrode of TiC powder 11, which is the metal carbide powder, and TiH 2 powder 12, which is the metal hydride powder, a reduction in the particle diameter (1 µm to 3 µm or smaller) is facilitated. This is because the TiC is easy to manufacture industrially as a fine powder, and it is also possible to grind the TiH 2 very easily. If e.g. If the TiC powder with a small particle diameter and the TiH 2 powder with a large particle diameter are mixed and the grinding process is carried out by means of the ball mill, the TiH 2 powder becomes fine, and the mixed powder of TiC and TiH 2 can with a small particle diameter be preserved.
In this way, the powders with a small particle diameter can be easily formed, so that the manufacturing costs of the powders can be reduced.
However, if the powders remain in this state, the powders for use in an electrode for spark surface treatment are of low strength and tend to crumble. In addition, there is a risk of spontaneous combustion due to the absorption of titanium hydride. Therefore, a suitable electrode 10 for spark surface treatment (Fig. 1B) can be obtained which has a massive strength and removal rate as well as safety by mixing the TiC powder and the TiH 2 powder in a predetermined mixing ratio, and a heat treatment of the green compact electrode obtained by compression molding (Fig. 1A), and the TiH 2 is decomposed to desorb hydrogen and produce metallic Ti.
The heat treatment can e.g. 1A are performed by applying high frequency heating to the green compact electrode of FIG. 1A in an electric furnace.
With such a manufacturing method, the economy of the spark surface treatment can be improved, and an inexpensive electrode for the spark surface treatment with superior safety can be stably supplied.
In the above description, the case has been shown in which the TiC powder is used as a metal carbide powder and the TiH 2 powder as a metal hydride powder, however, similar effects are obtained even when other metal carbide powder and metal hydride powder are used. Commercial usability
As described above, an electrode for spark surface treatment according to this invention is suitable for use in spark surface treatment. In addition, a method of manufacturing the electrode for spark surface treatment according to this invention is suitable for the manufacture of the electrode for spark surface treatment.