CN100497736C - 放电表面处理方法及放电表面处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明是在使用将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体电极，在气体气氛中进行放电表面处理时，向电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面上形成由电极的材料构成的覆盖膜，或者由电极的材料利用脉冲状放电的能量反应后的物质构成的覆盖膜。

Description

放电表面处理方法及放电表面处理装置

技术领域

本发明涉及放电表面处理技术，详细地说，涉及以下的放电表面处理方法及放电表面处理装置，即，以将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体作为电极，使电极与工件之间产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面形成由电极材料构成的覆盖膜、或者由电极材料利用放电能量反应的物质构成的覆盖膜。

背景技术

现有的放电表面处理主要着眼于常温下的耐磨损，形成TiC(碳化钛)等的硬质材料的覆盖膜。但是，近年来对在工件表面上致密且较厚地堆积金属材料的技术的要求提高。

其背景是，对具有高温环境下的耐磨损性能或润滑性能的覆盖膜的要求提高。作为其一例，对图10所示的航空器用燃气涡轮发动机的涡轮叶片的情况进行说明。

如图10所示，涡轮叶片101的构成方式为，多个叶片接触并固定，绕轴(未图示)旋转。这些涡轮叶片相互接触的部分在涡轮叶片旋转时，在高温环境下激烈摩擦或撞击。

在使用这样的涡轮叶片的高温环境下(大于或等于700℃)，在常温中被使用的一般的耐磨损覆盖膜或具有润滑作用的覆盖膜在高温环境下被氧化而几乎不能发挥作用。因此，在高温环境下使用的部件上，利用焊接和喷镀等方法，形成合金材料的覆盖膜(厚膜)，该合金材料含有生成在高温下发挥润滑性的氧化物的金属。

这些方法都要用人工进行熟练操作，由于是热量集中进入工件(焊接的情况)，所以容易产生变形或裂纹等很多的问题。因此，需要取代这些方法的覆盖膜形成技术。

另一方面，作为覆盖膜形成技术，提出了利用脉冲状放电在工件表面形成覆盖膜的方法(下面称为放电表面处理)(例如参照专利文献1)。现在，放电表面处理主要着眼于在常温下的耐磨损，形成TiC(碳化钛)等的硬质材料的覆盖膜。

可是，近年来不仅仅是要求以常温下的耐磨损为目的的硬质陶瓷覆盖膜，对使用放电表面处理，形成膜厚大于或等于100μm左右的厚膜的要求日益强烈。但是，如果在加工液中，特别是在油中进行放电表面处理，则油中的碳与金属反应后形成碳化物。因此，Ti(钛)等容易形成碳化物的材料的覆盖膜，由放电表面处理堆积非常困难。

此外，提出了利用在气体气氛中的放电的覆盖膜形成技术(例如参照专利文献2和专利文献3)。但是，这些方法是用人工在旋转的电极和工件之间施加80～200V的电压，通过反复放电和接触形成覆盖膜的方法，难以形成稳定的覆盖膜。

专利文献1  专利第3227454号公报

专利文献2  特开平6-269936号公报

专利文献3  特开平11-264080号公报

在这样的背景下，近年来，热切地希望使用不需要由人工的熟练操作，而是可以流水线化的放电表面处理，形成不仅是以常温下的耐磨损为目的的硬质陶瓷覆盖膜，而且膜厚大于或等于100μm左右的厚膜的技术。

但是，在上述的专利文献1所示的电极制造方法中，由于以形成薄膜为主要对象，所以不能形成具有高温环境下的耐磨损性能或润滑性能的覆盖膜。此外，没有考虑粉末压缩成型时使电极的硬度均匀地成型的问题，有时电极本身的硬度产生波动。

在由放电表面处理形成厚膜时，来自于电极侧的电极材料的供给和其供给的材料在工件表面的熔融方式对覆盖膜性能有最大影响。对该电极材料的供给有影响是电极的强度，即硬度。在使用专利文献1所示的技术形成薄膜的情况下，由于形成的覆盖膜的膜厚薄，所以即使电极的硬度有一些不均匀，对覆盖膜性能也几乎没有影响。

但是，在使用这种电极强度不均匀的电极进行厚膜的放电表面处理的情况下，不能形成具有均匀厚度的覆盖膜。在利用放电表面处理的厚膜形成中，通过将大量的电极材料均匀提供给工件侧的处理范围，才能形成厚度恒定的覆盖膜。因此，如果电极的硬度有一些不均匀，则此部分的覆盖膜的形成方式改变，不能形成厚度均匀的覆盖膜。

此外，还产生以下问题，即，根据放电表面处理时使用的电极的场所不同，覆盖膜的形成速度、覆盖膜的性质产生波动等、不能进行恒定质量的表面处理。

本发明是鉴于上述问题而进行的发明，其目的在于，提供一种在利用脉冲放电在工件表面上形成覆盖膜的放电表面处理中，稳定地形成优质的覆盖膜的放电表面处理方法和放电表面处理装置。

此外，其目的在于，提供一种利用在油中进行脉冲放电的放电表面处理中，使容易变成碳化物的材料不变成碳化物，来形成优质的覆盖膜的放电表面处理方法和放电表面处理装置。

发明内容

本发明涉及的放电表面处理方法，其特征在于，使用将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体作为电极，在气体气氛中，向电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，使其产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面上形成由电极材料构成的覆盖膜，或者由电极材料利用放电能量反应后的物质构成的覆盖膜。

由本发明，由于在气体气氛中向电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，使其产生脉冲状放电，进行放电表面处理，所以可以将极间距离，即电极与工件之间的距离保持在适当的距离。这样，可以使气体气氛中的放电稳定地进行，在气体气氛中也能形成良好的厚膜。

附图说明

图1是表示放电表面处理用电极制造工艺的原理的剖面图，图2是表示进行放电表面处理的情况的原理图，图3A是表示进行放电表面处理时的电压波形的特性图，图3B是表示对应于图3A的电压波形的电流波形的特性图，图4是表示在加工液中的放电状态的图，图5是表示在氩气中放电时的无负荷电压与极间距离的关系的特性图，图6是表示在实施方式2中进行放电表面处理的情况的原理图，图7是表示在实施方式3中进行放电表面处理的情况的原理图，图8是表示在实施方式4中进行放电表面处理的情况的原理图，图9是表示在实施方式5中进行放电表面处理的情况的原理图，图10是说明航空器用燃气涡轮发动机的涡轮叶片的图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明涉及的放电表面处理方法和放电表面处理装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不是限定于下述的内容，在不脱离本发明的要点的范围内可以适当变更。此外，在附图中，为了容易理解，有时各部件的比例尺不同。

作为对由本发明中的放电表面处理所形成的厚膜所要求的功能是，具有高温环境下的耐磨损性、润滑性等。因此，本发明以可以移作在高温环境下也使用的部件等的放电表面处理技术为对象。

为了形成这样的厚膜，与如现有的为了形成硬质陶瓷膜的以陶瓷为主要成分的电极不同，使用将以金属成分为主要成分的粉末压缩成型，然后根据需要进行加热处理而形成的电极。

此外，因为利用放电表面处理形成厚膜，要利用放电脉冲将电极材料大量地向工件侧供给，所以需要使电极具有使电极硬度降低到一定程度等的、电极材质和硬度等规定的特征。

在由脉冲放电形成厚膜时，如上述那样，使用以金属成分为主要成分的材料作为电极，但发明人通过研究发现，如果在电极中含有大量容易形成碳化物的材料，则由于该容易形成碳化物的材料与在加工液即油中含有的碳反应而变成碳化物，所以难以形成厚膜。

也就是说，通过发明人的研究发现，在利用将数μm左右的粉末压缩成型后制造的电极形成覆盖膜的情况下，如果在电极中不含有Co(钴)、Ni(镍)、Fe(铁)等难形成碳化物的材料，则很难稳定地形成致密的厚膜。

但是，在想形成厚膜这一产业界的要求中，也有使用如Ti(钛)这样非常容易碳化的材料的、修补这样的用途。本发明就是在使用这种容易碳化的材料的情况下，也可以利用脉冲放电稳定地形成致密的厚膜的技术。

实施方式1.

首先，对本发明的实施方式1中的放电表面处理方法进行说明。图1是表示本发明的实施方式1涉及的放电表面处理用电极制造工艺的原理的剖面图。首先，参照图1对作为本发明中使用的电极的一个例子，在对电极使用Co合金粉末的情况进行说明。在图1中，在由金属模具的上冲头2、金属模具的下冲头3和金属模具的冲模4围成的空间中，填充粒径1μm左右的Co粉末1。然后，通过将该粉末压缩成型，形成粉末压缩体。在放电表面处理中，该粉末压缩体作为放电电极。

图1所示的电极的制作工序如下。首先，将Co粉末1装入模具，利用上冲头2和下冲头3对该Co粉末1施加规定的压力进行冲压。这样，通过对Co粉末1施加规定的冲压压力，该Co粉末1凝结，成为粉末压缩体。

如果为了在冲压时很好地将冲压的压力向Co粉末1的内部传递，在Co粉末1中混合重量比1％到10％左右的石蜡等的蜡，则可以改善Co粉末1的成型性。但是，在电极内的蜡残留量越多，放电表面处理时的导电性越差。因此，在Co粉末1中混合蜡的情况下，优选在后面的工序中将蜡去除。

如上所述被压缩成型的粉末压缩体，在通过压缩得到规定的硬度、导电性的情况下，可以直接作为放电表面处理用的电极使用。此外，在被压缩成型的粉末压缩体没能得到规定硬度的情况下，通过加热增加强度即硬度，还可以降低电阻。

此外，对粉末压缩体实施加热后使用的情况下，从使用的方面考虑，优选通过加热使粉末压缩体达到粉笔程度的硬度，作为放电表面处理用的电极。此外，在如上所述，压缩成型时混合蜡的情况下，必须要加热电极(粉末压缩体)以去除蜡。

这时，装入模具中的Co粉末1平均粒径小于或等于约3μm，更优选的是，可以如本实施方式小于或等于约1μm。

图2表示使用了通过以上工序制作的厚膜形成用的、硬度低的放电表面处理用电极，利用本发明涉及的放电表面处理装置，进行放电表面处理的情况的原理图。在图2中表示正在产生脉冲状放电的情况。

如图2所示，本实施方式涉及的放电表面处理装置是上述的放电表面处理用电极，具有以下部分而构成：放电表面处理用电极5(下面有时简称为电极5)，其包括将Co粉末1压缩成型的粉末压缩体，或将该粉末压缩体加热处理后的粉末压缩体；氩气7，其是包覆电极5和工件6的气体；以及放电表面处理用电源9，其向电极5和工件6之间施加电压，以产生脉冲状放电(电弧柱8)。此外，在图2中，因为用于控制极间距离，即控制电极5和工件6之间距离的伺服机构，以及贮存氩气7的贮存罐等与本发明没有直接关系，所以省略。

要利用该放电表面处理装置在工件表面形成覆盖膜，要将电极5和工件6在氩气气氛中相对配置。然后，在氩气气氛中，使用放电表面处理用电源9使电极5和工件6之间产生脉冲状放电。具体地说，在电极5和工件6之间施加电压而使其产生放电。放电的电弧柱8如图2所示，在电极5和工件6之间产生。

于是，利用在电极5和工件6之间产生的放电的放电能量，在工件表面形成电极材料的覆盖膜，或者形成电极材料利用放电的能量反应后的物质的覆盖膜。极性使用以电极5侧作为负的极性、以工件6侧作为正的极性。

图3A和图3B表示在具有这样结构的放电表面处理装置中，进行放电表面处理情况下的放电脉冲条件的一个例子。图3A和图3B是表示放电表面处理时的放电的脉冲条件的一个例子，图3A表示放电时施加在电极5与工件6之间的电压波形(极间电压波形)，图3B表示放电时流过放电表面处理装置的电流的电流波形。电流值以图3A、图3B的箭头方向，即纵轴的向上的方向为正。此外，电压值以电极5侧为负的极性、工件6侧为正的极性的情况为正。

如图3A所示，在时刻t0向两极间施加无负荷电压ui，在经过放电延迟时间td的时刻t1，两极间开始流过电流I，开始放电。此时的电压为放电电压ue，此时流过的电流为峰值电流值ie。然后，如果在时刻t2停止向两极之间供给电压，则电流不流动。

将时刻t1-t2称为放电脉冲宽度。将此时刻t0～t2的电压波形，间隔间歇时间to而反复施加在两极之间。也就是说，如该图3A所示，在电极5和工件6之间施加脉冲状电压。

在本实施方式中使用的放电脉冲条件为，峰值电流值ie＝10A、放电持续时间(放电脉冲宽度)te＝64μs、间歇时间to＝128μs。

在这样的气体气氛中(本实施方式中为氩气气氛中)的放电，与在液体中(加工液中)的放电的不同点是电极和工件之间的距离即极间距离短。在加工液(油)63等的液体中的放电中，如图4所示，因为通过利用放电从电极61释放出来的电极材料或工件62熔融后生成的粉末(加工屑)64滞留在极间(电极61和工件62之间)而引起放电，所以极间距离长。

作为参考，在上述的峰值电流值ie＝10A、放电持续时间(放电脉冲宽度)te＝64μs、间歇时间to＝128μs、无负荷电压80V的条件下，放电中的极间距离大约40μm～50μm。

接下来，对以图2的结构，在气体气氛(在本实施方式中为氩气气氛)中的本方法(放电表面处理方法)的原理进行说明。如果产生放电，则电极5和工件6的电弧柱8的部分被加热。由于电极5是将1μm左右的Co粉末压缩成型后构成的，所以导热性差，局部加热后一部分气化。利用该电极材料的一部分气化时的爆炸力，电极材料被吹向工件侧而移到工件侧，在工件表面形成覆盖膜。

由于气体气氛中的放电表面处理的原理如上所述，所以优选为了在工件表面形成覆盖膜，电极由粉末材料构成。假如在使用不是由粉末材料构成的电极进行放电表面处理的情况下，要使电极材料飞向工件侧，需要大能量的放电脉冲。但是，用这样的大放电脉冲会对工件侧进行去除加工。也就是说，在使用不是由粉末材料制作的电极进行放电表面处理的情况下，用本实施方式这样小能量的放电脉冲将电极熔融后飞向工件侧是困难的。

此外，在气体气氛中的放电中不能期望如在加工液中那样通过加工屑引发放电的作用。因此，需要使工件和电极靠近到通过施加电压产生放电的距离。

但是，由于通过放电会产生放电痕迹的凸起，所以如果多余的极间即电极和工件之间的距离过窄，则放电痕迹的凸起量变得比极间距离大。在这种情况下，在通过放电而电极材料移到工件上时，极间会发生短路。

不管是在加工液中还是在气体气氛中，基于上述条件的放电痕迹的凸起量为10μm～20μm左右。如果考虑极间的定位控制的响应速度(响应频率)没那么高(例如数10Hz左右)，则如果不能确保极间距离大于或等于30μm左右，则稳定地产生放电是困难的。

图5是表示在气体气氛中(氩气气氛中)放电时的、无负荷电压(极间电压)与极间距离关系的曲线。该曲线是进行以便利用激光位移计和涡流传感器等测定极间的装置测定极间距离，以便检测放电产生时的位置的试验，检测到的曲线。

此外，该曲线是在峰值电流值ie＝10A、放电持续时间(放电脉冲宽度)te＝64μs、间歇时间to＝128μs的加工条件基础上，使极间电压(无负荷电压)改变，对此无负荷电压(极间电压)下产生了放电情况的极间距离进行汇总得到的曲线。

从图5可以看出，无负荷电压与极间距离相关，随着无负荷电压升高，极间距离变大。因此，要稳定地进行在气体气氛中的放电，至少需要大于或等于500V的电压，优选施加大于或等于1000V左右的无负荷电压(极间电压)。这是因为，必须要使极间距离保持大于或等于30μm左右。

如果为了控制为30μm的极间距离，将极间距离控制的响应频率保持在极高的状态，则无负荷电压(极间电压)大于或等于300V左右也可以。但是，在构成实际的处理装置的情况下，得到的响应频率充其量为10Hz～20Hz左右。因此，作为极间电压，必须要留有余地的大于或等于500V左右的极间电压。

无负荷电压(极间电压)必须要大于或等于500V、优选大于或等于1000V，是为了稳定地产生放电的电压，而与电极的材料等无关。但是，在电极的强度弱，通过放电，电极材料过多地向极间供给这样的情况下等，有时也需要更高的无负荷电压(极间电压)。

此外，作为利用气体气氛中放电的覆盖膜处理方法，有特开平6-269936号公报、特开平6-269939号公报、特开平9-108834号公报等。这些发明是利用气体气氛中的放电，但原理是，使高速旋转的金属电极和工件之间产生放电，利用放电使熔融的电极材料与工件接触并附着。但是，这些发明与如本发明这样使用粉末压缩体的电极，在工件和该电极之间形成规定的极间，利用脉冲放电使电极材料移到工件表面的方法不同。

此外，这些现有的技术都必须由人工操作，难以稳定地形成覆盖膜。此外，也不能与自动化相对应。

由本实施方式，通过在气体气氛中，向电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，产生脉冲状放电，进行放电表面处理，即使在气体气氛中也能形成良好的厚膜。因此，可以确立不是在加工液中形成覆盖膜，而是气体气氛中的放电表面处理技术。这样，即使没有作为加工液的油等也可以形成覆盖膜。

实施方式2.

使用图6对本发明的实施方式2的放电表面处理方法进行说明。图6是表示用本实施方式涉及的放电表面处理装置进行放电表面处理的情况的原理图。在图6中表示正在产生脉冲状放电的情况。

图6所示的本实施方式涉及的放电表面处理装置，将放电表面处理用电极23(下面有时简称为电极23)、工件35等收容在容器21内。电极23是由钛(Ti)粉末构成的电极。电极23、工件25分别与放电表面处理用电源27连接，该放电表面处理用电源27设置在容器21的外部，向电极23和工件25之间施加电压而产生脉冲状放电(电弧柱33)。在该结构中，放电时的电流I从电极23向放电表面处理用电源27的方向流动。

此外，在容器21上，设置用于向容器21内供给气体的气体供给口29，通过该气体供给口29向容器21内供给气体。也就是说，在该放电表面处理装置中，放电表面处理在气体气氛中进行。在本实施方式中，通过气体供给口29向容器21内导入氩气(Ar)31，容器内成为氩气气氛。

此外，图6中，因为用于控制极间距离，即电极23和工件25的距离的伺服机构等与本发明没有直接关系，所以省略。

在这里，对构成电极23的钛(Ti)粉末进行微细化是困难的。所以在本实施方式中，通过将氢化钛(TiH₂)粉末粉碎成尺寸为2μm～3μm左右的粉末，将它压缩成型后加热，释放出氢，制造成电极23。

下面，对该放电表面处理装置中的放电表面处理的概要进行说明。使电极23和工件25之间产生脉冲状放电，使电极材料转移到工件侧而形成覆盖膜的原理，包括加工条件，与上述的实施方式1相同。

在本实施方式中，将电极23和工件25收容于与外面气体隔绝的容器21中，由气体供给口29向该容器21内供给作为惰性气体的氩(Ar)气31。

在实施方式1中，对使用Co电极的情况进行了说明。Co是难氧化的材料。因此，使用Co电极进行放电表面处理，即使在空气中使其放电，也能在工件上形成Co的覆盖膜。

但是，在如本实施方式这样，使用容易发生化学反应的钛(Ti)这样的材料作为电极的情况下，如果在空气中产生放电，则Ti立即变成氧化钛(TiO₂)。

氧化钛是陶瓷，具有导热性差等与金属不同的性质。因此，在空气中放电不可能形成以钛为主要成分的厚膜。

所以，在本实施方式中，为了抑制这样的由放电引起的电极材料的化学反应，使用氩(Ar)气31。氩(Ar)气31等的惰性气体(稀有气体)可以抑制电极材料变成其他物质。由此，通过使用氩(Ar)气31等的惰性气体(稀有气体)，即使如Ti这样容易起化学反应的电极材料，也能保持金属Ti的状态转移到工件侧，可以在工件表面上形成Ti覆盖膜。

也就是说，该放电表面处理装置能得到以下效果，即，由于在惰性气体的气氛中进行放电表面处理，所以即使如Ti这样容易起化学反应的电极材料，也能保持金属Ti的状态转移到工件侧，在工件表面上形成Ti覆盖膜。

此外，为了实现该目的，向容器21内导入的气体不限定于氩(Ar)气，可以使用氦气(He)、氖(Ne)气等其他惰性(稀有)气体以及氮气等惰性气体。

此外，在本实施方式中，将电极23、工件25等收容在容器21内进行放电表面处理，但并不是一定要将电极23、工件25等收容在容器21内，只要使产生放电的环境成为Ar等的惰性气体的气体气氛就可以。例如，也可以是从电极23附近向放电点附近供给惰性气体的结构、方法。在这种情况下也能得到与上述相同的效果。

实施方式3.

气体气氛中的放电的问题点之一是由放电引起电极的加热。在液体中进行放电的情况下，即使电极因放电的能量而局部地被加热，利用加工液也马上就冷却。但是，在气体气氛中进行放电的情况下，冷却难以进行。因此，在气体气氛中进行放电的情况下，电极的温度上升，电极的软硬程度(硬度)增加。在电极硬度增加的情况下，该电极的电阻变小，由此引起放电电压成为比正常值低的电压。

在这样的电极的硬度硬的情况下，即放电电压比正常值低的情况下，会产生覆盖膜的形成变慢、对工件进行去除加工等现象。所以，在气体气氛中进行放电的情况下必须进行电极的冷却。

使用图7对在本实施方式中电极的冷却方法进行说明。图7是表示利用本实施方式涉及的放电表面处理装置进行放电表面处理的情况的原理的图。在图7中表示正在产生脉冲状放电的情况。

图7所示的本实施方式涉及的放电表面处理装置，将放电表面处理用电极43(下面有时简称为电极43)、工件45等收容在容器41内。电极43、工件45分别与放电表面处理用电源47连接，该放电表面处理用电源47设置在容器41的外部，向电极43和工件45之间施加电压而产生脉冲状放电(电弧柱53)。在该结构中，放电时的电流I从电极43向放电表面处理用电源47的方向流动。

此外，在容器41上设置用于向容器41内供给气体，同时冷却电极的气体供给口49。因此，在本放电表面处理装置中，通过该气体供给口49向容器41内供给气体。此外，由气体供给口49供给的气体被调整成正对电极43。在本实施方式中，通过气体供给口49向容器41内导入氩(Ar)气51，容器内成为氩气气氛。

此外，在图7中，由于用于控制极间距离，即电极43和工件45的距离的伺服机构等与本发明没有直接关系，所以省略。

下面，对本放电表面处理装置中的放电表面处理的概要进行说明。使电极43和工件45之间产生脉冲状放电，使电极材料转移到工件侧而形成覆盖膜的原理，包括加工条件，与上述的实施方式1相同。

由气体供给口49供给的氩(Ar)气51被调整成正对电极43。因此，在该放电表面处理装置中，利用氩气51充满容器41的同时，对电极43进行冷却，可以防止电极43的加热。

其结果，可以有效地冷却电极43，可以防止电极43的硬度变硬。因此，该放电表面处理装置具有以下效果，即，可以防止在放电表面处理的过程中的电极43的状态变化，即使经过处理时间，仍可以稳定地形成覆盖膜。

实施方式4.

本实施方式也与上述实施方式3相同，目的是解决在气体气氛中放电的问题点，即由放电引起电极的加热。使用图8对本实施方式涉及的电极的冷却方法进行说明。图8是表示利用本实施方式涉及的放电表面处理装置进行放电表面处理的情况的原理的图。在图8中表示正在产生脉冲状放电的情况。

图8所示的本实施方式涉及的放电表面处理装置，将放电表面处理用电极63(下面有时简称为电极63)、工件65等收容在容器61内。电极63是由钛(Ti)粉末构成的电极。电极63、工件65分别与放电表面处理用电源67连接，该放电表面处理用电源67设置在容器61的外部，向电极63和工件65之间施加电压而产生脉冲状放电(电弧柱73)。在该结构中，放电时的电流I从电极63向放电表面处理用电源67的方向流动。

此外，在容器61上设置用于向容器61内供给气体，同时冷却电极的气体供给口69。因此，在本放电表面处理装置中，通过该气体供给口69向容器61内供给气体。此外，由气体供给口69供给的气体被调整成在导入容器61内时正对电极63。在本实施方式中，通过气体供给口69向容器61内导入氩(Ar)气71，容器61内成为氩气气氛。

此外，在图8中，由于用于控制极间距离，即电极63和工件65的距离的伺服机构等与本发明没有直接关系，所以省略。

下面，对该放电表面处理装置中的放电表面处理的概要进行说明。使电极63和工件65之间产生脉冲状放电，使电极材料转移到工件侧而形成覆盖膜的原理，包括加工条件，与上述的实施方式1相同。

在本实施方式中，通过向气体供给口69供给氩(Ar)气71，成为通过电极63向容器61内供给氩(Ar)气71的结构。电极63是由粉末构成的多孔的结构，可以使气体通过。由此，在本放电表面处理装置中，利用氩(Ar)气71充满容器61的同时，对电极63进行冷却，可以防止电极63的加热。

并且，此时，如图8所示，通过由不通气的材质构成的部件覆盖电极63的周围，可以更有效地将氩(Ar)气导入产生放电的部分中。作为一个例子，如图8所示，可以通过将电极收容于筒体内实现。由此，利用氩(Ar)气充满容器61内的同时冷却电极63，可以防止电极63的加热。

其结果，可以更有效地冷却电极63，能够防止电极63的硬度变硬。因此，本放电表面处理装置具有以下效果，即，可以防止在放电表面处理的过程中电极63的状态改变，即使经过处理时间，仍可以稳定地形成覆盖膜。

由本实施方式，由于可以更有效地冷却电极，可以以与在加工液中放电时用加工液冷却的情况相当的程度，有效地冷却电极。其结果，由于电极的温度总是保持在良好的状态，所以电极温度的变化对放电形成覆盖膜的特性的没有影响，可以形成更优良的覆盖膜。

实施方式5.

使用图9对本发明的实施方式5中的放电表面处理方法进行说明。图9是表示用本实施方式涉及的放电表面处理装置进行放电表面处理的情况的原理的图。在图9中表示正在产生脉冲状放电的情况。

如图9所示，本实施方式涉及的放电表面处理装置具有以下部分而构成：放电表面处理用电极83(下面有时简称为电极83)、作为包覆电极83和工件85的加工液的液态氩89、以及向电极83和工件85之间施加电压产生脉冲状放电(电弧柱91)的放电表面处理用电源87。此外，在图9中，由于用于控制极间距离，即电极83和工件85的距离的伺服机构等与本发明没有直接关系，所以省略。

接下来，对本放电表面处理装置中的放电表面处理的概要进行说明。使电极83和工件85之间产生脉冲状放电，使电极材料转移到工件侧而形成覆盖膜的原理，包括加工条件，与上述的实施方式1相同。

并且，作为不使利用放电的能量熔融的电极材料碳化或氧化的方法，在上述实施方式中对在惰性气体气氛中的放电表面处理进行了说明，但利用将惰性气体液化后的物质作为加工液，利用在液体中的放电表面处理的要领，可以形成覆盖膜。

但是，由于放电表面处理的温度为非常低的状态，所以实际上，存在必须想办法应对这个问题的缺点。

此外，在气体气氛中处理的情况下，在氮气的气氛中也可以比较容易地处理，但在液态氮中的处理中，存在有覆盖膜容易氮化的问题。

尽管存在以上的缺点，但因为通过本放电表面处理装置是在液体中进行放电表面处理，所以放电的稳定性、形成覆盖膜的稳定性优良，存在在气体气氛中放电没有的优点，例如即使不将无负荷电压(极间电压)提高到500V，也可以稳定放电，所以电路结构简化。

也就是说，在液态氩中的放电表面处理的情况下，不是必须如在上述实施方式中说明的那样，使加工条件为500V，以比500V低的无负荷电压(极间电压)(一般的放电加工的无负荷电压(极间电压))也可以处理。

此外，在将惰性气体液化后的液体中进行放电表面处理的情况下可以降低无负荷电压(极间电压)，这是因为由放电产生的加工粉末滞留在液体中，引起放电。

实施方式6.

上述的实施方式1到实施方式5，作为放电表面处理用电极，使用由粉末构成的放电表面处理用电极，但发明人通过实验明确了，在放电表面处理用电极容易消耗的情况下，即使以不作成粉末的金属状态也可以实现相同的效果。

例如，在对放电表面处理用电极使用铝(铝100％、铝合金)的情况下，放电表面处理用电极利用放电脉冲容易消耗，向工件侧转移。在这里，在铝电极的情况下，由于由放电，电极材料消耗非常大，所以与其他材料的粉末电极相同地，大量电极材料飞向工件侧。

并且，如果飞向工件侧的铝覆盖工件，则在高温环境下铝表面氧化，可以防止工件的氧化。这是因为如果表面的铝被氧化，则形成致密的氧化覆盖膜，利用该氧化覆盖膜，可以防止氧化发展到工件内部。

现在有经过被称为渗铝处理的复杂工序，在工件上形成铝覆盖膜的技术，但利用脉冲状放电可以容易地形成铝覆盖膜。

如果在油等的加工液中进行形成上述氧化覆盖膜的处理，有时因碳进入覆盖膜中的情况而不优选。如果碳进入覆盖膜中，有时存在经过一定时间碳析出，覆盖膜强度降低的情况，和在覆盖膜中生成碳化物的情况等。因此，放电表面处理优选在氩中进行，但即使在油中，一般也有能发挥充分效果的情况。

此外，在气体气氛中进行放电表面处理的情况下，与上述实施例相同，优选在电极和工件之间施加大于或等于500V的电压，产生脉冲状放电，进行放电表面处理。由此，即使在气体气氛中也可以使用铝电极形成良好的厚膜。

由本实施方式，可以不将铝作成粉末而作为放电表面处理用电极使用，可以容易地在工件上形成铝覆盖膜。

工业实用性

如上所述，本发明涉及的放电表面处理用电极可以适用于在被加工物表面形成覆盖膜的表面处理相关产业，特别是，可以适用于在被加工物表面形成厚膜的表面处理相关产业。

Claims (14)

1.一种放电表面处理方法，其特征在于，

使用以将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体作为电极，在气体气氛中，向电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面上形成由电极材料构成的覆盖膜，或者由电极材料利用上述脉冲状放电的能量反应后的物质构成的覆盖膜。

2.如权利要求1所述的放电表面处理方法，其特征在于，

上述气体气氛是惰性气体气氛。

3.如权利要求1或2所述的放电表面处理方法，其特征在于，

一边冷却上述电极一边使放电产生。

4.如权利要求3所述的放电表面处理方法，其特征在于，

使气体通过上述电极，一边冷却上述电极一边使放电产生。

5.如权利要求4所述的放电表面处理方法，其特征在于，

将上述电极收容到气体不能透过的筒体内，在通过向该筒体内供给气体冷却上述电极的同时，向上述放电的发生区域供给上述气体。

6.一种放电表面处理装置，其特征在于，具有：

电极，其包括将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体；

电源，其在上述电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，以产生脉冲状的放电；以及

气体供给装置，其向上述电极和工件供给气体，

利用上述脉冲状放电的能量，在工件表面上形成由上述电极材料构成的覆盖膜，或者由上述电极材料利用上述脉冲状放电的能量反应后的物质构成的覆盖膜。

7.如权利要求6所述的放电表面处理装置，其特征在于，

由上述气体供给装置供给的气体是惰性气体。

8.如权利要求6或7所述的放电表面处理装置，其特征在于，

具有将上述电极和工件封在里面的箱体，上述气体供给装置向该箱体内供给惰性气体，在惰性气体气氛中形成覆盖膜。

9.如权利要求6或7所述的放电表面处理装置，其特征在于，

上述气体供给装置通过使气体正对上述电极，对上述电极进行冷却。

10.如权利要求6或7所述的放电表面处理装置，其特征在于，

将上述电极收容到气体不能透过的筒体内，通过由上述气体供给装置向该筒体内供给气体而冷却上述电极。

11.一种放电表面处理方法，其特征在于，

使用将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体作为电极，在成为液态的惰性气体气氛中，使上述电极与工件之间产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面上形成由上述电极材料构成的覆盖膜，或者由上述电极材料利用上述脉冲状放电的能量反应后的物质构成的覆盖膜。

12.一种放电表面处理装置，其特征在于，具有：

电极，其包括将金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成型的粉末压缩体；

贮存装置，其贮存成为液态的惰性气体；以及

电源，其使上述电极与工件之间产生脉冲状的放电，

利用上述脉冲状放电的能量，在工件表面上形成由上述电极材料构成的覆盖膜，或者由上述电极材料利用上述脉冲状放电能量反应后的物质构成的覆盖膜。

13.一种放电表面处理方法，其特征在于，

使用以铝为主要成分的金属作为电极，在气体气氛中，向上述电极与工件之间施加大于或等于500V的电压，产生脉冲状放电，利用其能量，在工件表面上形成由上述电极材料，或者由上述电极材料利用上述脉冲状放电的能量反应后的物质构成的覆盖膜。

14.如权利要求13所述的放电表面处理方法，其特征在于，

上述气体气氛是惰性气体气氛。

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