DE19983980B3

DE19983980B3 - Verfahren zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, hiernach erhaltene Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und deren Verwendung

Info

Publication number: DE19983980B3
Application number: DE19983980T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Goto; Toshio Moro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: DE19983980T1; US6808604B1; CN1371430A; CN1322165C; CH693955A5; WO2001023640A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die zur Entladungs-Oberflächenbehandlung eingesetzt wird, bei der bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück in einer Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt und bei der durch Entladungsenergie eine harte Schicht, die Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf der Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver des Metallcarbids und Pulver des Metalls, das in dem Metallcarbid enthalten ist, oder Pulver einer Verbindung des Metalls oder Pulver irgendeines anderen Metalls, das ein hartes Carbid bildet, oder Pulver einer Verbindung dieses Metalls vermischt werden und dann unter Bildung der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode komprimiert und geformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass den Materialien der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode Wachs zugesetzt wird und sie dann komprimiert und geformt werden und bei einer Temperatur, bei der das Wachs geschmolzen wird oder höher, und bei einer Temperatur, bei der das Wachs unter Bildung von Ruß zersetzt wird oder darunter, zur Verdampfung und Entfernung des Wachses erwärmt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei einem Verfahren zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, eine damit hergestellte Elektrode und deren Verwendung in einem Verfahren zur Entladungs-Oberflächenbehandlung, bei der bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück auftritt und bei der durch Entladungsenergieeine harte Schicht (Film), die aus einer Substanz besteht, die aus dem Elektrodenmaterial stammt, auf der Werkstückoberfläche gebildet wird.
Hintergrund der Erfindung
Bisher war ein Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren, wie es z. B. in JP 5-148615 A offenbart ist, als Verfahren zur Ausbildung eines harten Films auf einer Werkstückoberfläche zur Bereitstellung von Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit (bzw. Verschleißfestigkeit) verfügbar. Diese Technik stellt ein Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren eines Metallmaterials bereit, das aus zwei Durchführungsstufen besteht: Primärbearbeitung (Bearbeiten durch Beschichten) unter Verwendung einer verdichteten Pulverelektrode einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die WC(Wolframcarbid)-Pulver und Co (Cobalt)-Pulver vermischt und komprimiert und geformt umfaßt, und die Elektrode dann durch eine Elektrode, die vergleichsweise weniger schnell verbraucht wird, z. B. eine Kupfer-Elektrode, ersetzt wird und eine sekundäre Bearbeitung (Umschmelz-Bearbeitung) durchgeführt wird. Dieses Verfahren kann einen harten Film bilden, der eine starke Haftung an einem Kupfermaterial aufweist, allerdings ist es schwierig, einen harten Film zu bilden, der eine starke Adhäsion an einem Sintermaterial wie z. B. an einer Hartlegierung hat.
Allerdings stellen unsere Untersuchungen fest, daß, wenn ein Material zur Bildung eines harten Carbids, z. B. Ti (Titan) als eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode verwendet wird und wenn bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Metallmaterial eines Werkstücks stattfindet, ein harter Film ohne einen Umschmelzschritt auf der Metalloberfläche des Werkstücks ausgebildet werden kann. Der Grund, warum ein harter Film ausgebildet werden kann, ist der, daß bei der Entladung das verbrauchte Elektrodenmaterial und C (Kohlenstoff) einer Komponente der Arbeitsflüssigkeit unter Herstellung von TiC (Titancarbid) miteinander reagieren. Es wurde auch festgestellt, daß, wenn bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen einer komprimierten Pulverelektrode einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die aus Metallhydrid wie z. B. TiH₂ (Titanhydrid) besteht, und einem Metallmaterial eines Werkstücks auftritt, verglichen mit dem Fall, in dem Ti, usw., als Material verwendet wird, ein harter Film schneller und mit höherer Adhäsion ausgebildet werden kann. Außerdem wurde festgestellt, daß, wenn bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen einer kompakten Pulverelektrode einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die irgendein anderes Metall oder Keramik mit Hydrid, z. B. TiH₂ vermischt umfaßt, und einem Metallmaterial eines Werkstücks stattfindet, schneller ein harter Film mit verschiedenen Eigenschaften der Härte, Abriebfestigkeit (Verschleißfestigkeit), usw., gebildet werden kann.
Ein solches Verfahren ist z. B. in JP 09-192937 A beschrieben. Anhand von 7 wird im folgenden ein Beispiel für eine Bauform einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und einer Apparatur, die für eine solche Entladungs-Oberflächenbehandlung eingesetzt wird, beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Elektrode aus verdichtetem Pulver einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die TiH₂-Pulver komprimiert und geformt umfaßt, bezeichnet Bezugszeichen 2 ein Werkstück, bezeichnet Bezugszeichen 3 einen Arbeitstank, bezeichnet Bezugszeichen 4 eine Arbeitsflüssigkeit, bezeichnet Bezugszeichen 5 ein Schaltelement zum Einschalten der Spannung und des Stroms, die an die Elektrode 1 aus komprimiertem Pulver und das Werkstück angelegt werden, bezeichnet Bezugszeichen 6 einen Prüfstromkreis zur Kontrolle des Anstellens/Abstellens des Schaltelements 5, bezeichnet Bezugszeichen 7 ein Netzteil, bezeichnet Bezugszeichen 8 einen Widerstand und bezeichnet Bezugszeichen 9 einen gebildeten harten Film. Bei einer derartigen Bauform wird bewirkt, daß eine Entladung zwischen der Elektrode aus verdichtetem Pulver 1 und dem Werkstück 2 auftritt und der harte Film 9 durch die Entladungsenergie auf der Oberfläche des Werkstücks 2, das aus Stahl, einer Hartlegierung, usw. besteht, ausgebildet werden kann.
Eine solche Ausbildung eines harten Films, der aus Carbid, usw., besteht, auf einem Werkstück durch Entladungs-Oberflächenbehandlung wird durchgeführt, indem ein Carbidfilm durch die Wärmeenergie der Entladung auf dem Werkstück ausgebildet wird, wobei das Carbid, das die Komponente des zu bildenden harten Films wird, als eine Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode verwendet wird oder wobei ein Metall, das das Carbid enthält, das eine Komponente des zu bildenden harten Films wird, oder eine Verbindung des Metalls als Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode verwendet wird und das Metall oder die Metallverbindung mit einer Komponente der Arbeitsflüssigkeit, C, durch Wärmeenergie der Entladung unter Bildung eines harten Films aus Carbid auf dem Werkstück reagieren gelassen wird.
Wenn hier die Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode nur ein Material ist, das eine vergleichsweise hohe Härte hat, z. B. Carbid, kann das Pulver der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrodenkomponente durch Preßformen mit einer Presse nicht fixiert werden und so wird üblicherweise ein Material, das eine vergleichsweise geringe Härte hat, als Bindemittel zugemischt. Wenn allerdings Co (Cobalt), usw. als Bindemittel zur Herstellung einer Sinterlegierung, usw. als ein Elektrodenmaterial zugemischt wird, ist dies ein Material, das kein Carbid produziert und somit wird die Härte eines harten Films, der auf einem Werkstück ausgebildet wird, gering und das Material kann für eine Anwendung, bei der eine hohe Abriebfestigkeit verlangt wird, nicht eingesetzt werden; dies ist ein Problem. Einige Materialien in dem harten Film, der auf dem Werkstück gebildet wurde, können eine schlechte Kompatibilität mit dem Grundmaterial des Werkstücks haben und in einem solchen Fall gibt es das Problem, daß die Adhäsionsfestigkeit des harten Films geschwächt ist.
Ferner sind Oberflächenbehandlungselektroden sowie Verfahren zu ihrer Herstellung aus JP 62-243778 A , DE 197 01 170 C2 und GB 828 336 A bekannt. Gemäß JP 62-243778 A wird eine Elektrode für die Oberflächenbehandlung mittels elektrischer Entladung bereit gestellt, und es wird ausgeführt, dass diese eine harte Beschichtungsschicht mit großer Dicke in großer Geschwindigkeit bereit stellen kann. Hierzu wird eine rohrförmige Elektrode mit einem ausgewählten Material, das mit dem Material der Elektrode eine Legierung bilden kann, gefüllt. Die rohrförmige Elektrode besteht aus Wolframcarbid/Kobalt, Chrom oder degleichen und wird mit einem Material gefüllt, wie z. b. Kohlefasern und Borax, Wolfram- und Nickeldrähte, einem Titandraht oder Borax, oder einem Oxid wie Al₂O₃, einem Nitrid wie Titannitrid, und einem Borid. Die Materialien der Elektrode werden auf hohe Temperatur erwärmt, geschmolzen, vermischt und miteinder umgesetzt, so dass sie legiert warden.
Gemäß DE 197 01 170 C2 beschreibt ein Verfahren zur Oberlächenbehandlung mittels elektrischer Entladnung, umfassend die folgenden Schrittte: Anordnen einer Entladungselektrode gegenüberliegend einem Werkstück, wobei die Entladungselektrode durch Formen von Metallpulver hergestellt ist; und Erzeugen einer elektrischen Entladung zwischen der Entladungselektrode und dem Werkstück in einem Arbeitsfluid, in welchem Kohlenstoff enthalten ist, wodurch eine Beschichtungsschicht, die ein Hydrid enthält, auf einer Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird. Die Elektrode wird durch Formen von Metallpulver erhalten, welches zumindest Pulver aus einem Metallhydrid enhält. In Beispiel 1 wird eine Oberflächenbearbeitung mit einer TiH₂-Grünkörperelektrode auf einem Wolframcarbid/Titancarbid/Kobalt-Werkstück durchgeführt. In einer anderen Ausührungsform wird eine Grünkörperelektrode verwendet, die aus einer Mischung aus TiH₂ und einem Material, das ausgewählt ist aus einem Metall, welches bei elektrischer Entladungsbearbeitung ein Karbid bilden kann (z. B. Ta, Nb, V, Zr), einem Karbid (z. B. TiC, TaC, NbC, VC, BC, B₄C), einem Nitrid (z. B. TiN, HBN, CBN), einem Borid (z. B. TiB₂, Borsäure, Borax) und Yttriumoxid (Y₂O₃), hergestellt ist, zur Entladungs-Oberflächenbearbeitung eines Hartmetalls (Wolframcarbid/Titancarbid/Kobalt-Werkstück) eingesetzt. In diesem Dokument werden die Elektroden jedoch nicht gemäß dem kennzeichnenden Merkmal von Anspruch 1 hergestellt, sondern werden ohne Zusatz eines Wachses unter Druck verdichtet.
GB 828 336 A wurde bereits 1960 veröffentlicht und betrifft ein Oberflächenbehandlungsverfahren mittels elektrischer Entladung, wobei ein Pulver eines Materials aus dem auf dem Werkstück zu bildenden Beschichtungsfilm verwendet wird. Die hierin in einer Ausführungsform eingesetzte Elektrode kann dieses Material enthalten. Als Beispiel der Elektrode wird ein stabförmiger ungesinterter Graphit-Metall-Kompaktkörper angegeben, der zu einem Metallcarbidfilm auf dem Werkstück führt. Genaueres zur Herstellung der Elektrode ist dem Dokument nicht zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der oben beschriebenen Probleme und in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode sowie einer hiermit hergestellten Elektrode, sowie deren Verwendung in einem Verfahren zur Entladungs-Oberflächenbehandlung, das fähig ist, die Härte und Festigkeit eines harten Films, der durch Entladungs-Oberflächenbehandlung auf einem Werkstück gebildet wird, zu erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelle Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode bereitgestellt, die zur Entladungs-Oberflächenbehandlung eingesetzt wird, bei der bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück in einer Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt und bei der durch Entladungsenergie ein harter Film, der Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet wird, wobei das Metallcarbid und das Metall, das in dem Metallcarbid enthalten ist, oder eine Verbindung des Metalls oder irgendein anderes Metall, das das harte Carbid bildet, oder eine Verbindung dieses Metalls als Material der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode enthalten sind.
Das Metallcarbid ist Metallcarbid aus Metall oder einer Metallverbindung, das/die im Material des Werkstoffs enthalten ist.
In einer Ausführungsform enthält das Material der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode WC und W.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode bereitgestellt, welche zur Entladungs-Oberflächenbehandlung verwendet wird, bei der bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück in einer Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt, und bei der durch Entladungsenergie ein harter Film, der Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf einer Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird, wobei Pulver des Metallcarbids und Pulver eines Metalls, das im Metallcarbid enthalten ist, oder Pulver einer Verbindung des Metalls oder Pulver irgendeines anderen Metalls, das ein hartes Carbid bildet, oder Pulver einer Verbindung dieses Metalls vermischt werden und dann unter Bildung der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode komprimiert und geformt werden.
Zu dem Material der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode wird Wachs gegeben und dann werden die Materialien komprimiert und geformt und bei einer Temperatur, die mindestens so hoch ist, daß das Wachs geschmolzen wird und nicht höher als die Temperatur, bei der das Wachs unter Bildung von Ruß zersetzt wird, zur Verdampfung und Entfernung des Wachses erwärmt, wodurch die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode gebildet wird.
Erfindungsgemäß wird auch die Verwendung der hergestellten Elektrode in einem Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren bereitgestellt, bei dem bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und einem Werkstück in Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt, und bei dem durch Entladungsenergie ein harter Film, der Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf einer Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird, wobei eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die das Metallcarbid und das Metall, das in Metallcarbid enthalten ist, oder eine Verbindung des Metalls oder irgendein anderes Metall, das ein hartes Carbid bildet, oder eine Verbindung dieses Metalls enthält, verwendet wird.
Das Metallcarbid ist Metallcarbid eines Metalls oder einer Metallverbindung, das/die im Material des Werkstücks enthalten ist.
Die Erfindung ist wie oben beschrieben aufgebaut und hat somit den Vorteil, daß die Härte und Festigkeit eines harten Films, der durch die Entladungs-Oberflächenbehandlung auf einem Werkstück ausgebildet wird, erhöht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung des Konzepts einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und eines Verfahrens zur Herstellung derselben gemäß Ausführungsform 1, die als Referenz gegeben wird und nicht Teil der Erfindung ist.
2 ist eine Zeichnung zur Darstellung eines Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahrens gemäß Ausführungsform 1, die als Referenz gegeben wird und nicht Teil der Erfindung ist.
3A und 3B sind schematische Darstellungen, um zu zeigen, wie ein harter Film durch das Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren gemäß 2 auf einem Werkstück ausgebildet wird.
4 ist eine schematische Darstellung, um ein anderes Beispiel für das Entladungs-Oberflächenbehandlungsverfahren gemäß der Ausführungsform 1 (Referenz – nicht Teil der Erfindung) zu zeigen.
5A und 5B sind schematische Darstellungen, um das Konzept eines Verfahrens zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode gemäß der Erfindung zu zeigen.
6 ist eine Zeichnung, um ein Beispiel einer Dampfdruckkurve von Wachs, das mit dem Material für eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode vermischt ist, zur Zeit des Komprimierens und Formens der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode gemäß der Erfindung zu zeigen.
7 ist eine Zeichnung, um ein Beispiel für eine Bauart einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und einer Apparatur der betreffenden Technik zu zeigen.
Bester Modus zur Durchführung der Erfindung
Ausführungsform 1 (Referenz – nicht Teil der Erfindung)
Figur ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung des Konzepts einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und eines Verfahrens zur Herstellung derselben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, bezeichnet das Bezugszeichen 11 WC (Wolframcarbid)-Pulver, bezeichnet das Bezugszeichen 12 W (Wolfram)-Pulver, bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen oberen Stempel eines Formwerkzeugs, bezeichnet Bezugszeichen 14 einen unteren Stempel des Formwerkzeugs und bezeichnet Bezugszeichen 15 ein Formwerkzeug. Das WC-Pulver 11 und das W-Pulver 12 werden vermischt und in das Preßwerkzeug gegeben und dann komprimiert und geformt, wodurch die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 hergestellt wird.
Um die Härte eines harten Films, der auf einem Werkstück ausgebildet wird, zu erhöhen, ist es wünschenswert, daß die Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode nur ein Material sein sollte, das eine vergleichsweise hohe Härte hat, z. B. Carbid, um die Filmkomponente aus nur einem Material mit höherer Harte herzustellen, wie es vorher als Hintergrund der Erfindung beschrieben wurde. Einige Materialien des harten Films, der auf dem Werkstück gebildet wird, können eine schlechte Kompatibilität mit dem Grundmaterial des Werkstücks haben und es kann das Problem auftreten, daß die Adhäsionsfestigkeit des harten Films, usw. geschwächt wird. So muß ein Material, das gute Kompatibilität mit dem Grundmaterial des Werkstücks hat, in die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode eingemischt werden.
Es werden zur Herstellung der Filmkomponente aus nur einem Material, das eine höhere Härte hat und gute Kompatibilität zwischen dem Grundmaterial des Werkstücks und dem auf dem Werkstück gebildeten harten Film bereitstellt, als Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrodenmaterial Pulver aus hartem Metallcarbid, das eine höhere Härte hat, und Pulver aus Material, das im Grundmaterial des Werkstücks enthalten ist und mit C (Kohlenstoff), der in der Arbeitsflüssigkeit enthalten ist unter Bildung des oben genannten harten Carbids reagiert, vermischt und zur Formung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode komprimiert und geformt.
Die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 in 1 zeigt z. B. den Fall, in dem eine gesinterte Hartlegierung aus einem gesinterten Material aus WC und Co die Hauptmaterialien des Werkstücks sind. Die Härte der gesinterten Hartlegierung ist HV = etwa 1300 bis 2000 als Mikro-Vickers-Härte, da die Gesamthärte verringert ist, das weiches Co zugemischt ist, obgleich die Härte von WC HV = etwa 2400 ist. Die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 in 1 besteht aus WC und W und durch Entladungs-Oberflächenbehandlung unter Verwendung der Elektrode kann ein Film nur aus WC, das eine höhere Härte hat, auf dem Werkstück gebildet werden. WC ist dasselbe Material wie die Komponente der gesinterten Hartlegierung und hat somit gute Kompatibilität mit der gesinterten Hartlegierung des Grundmaterials und kann eine starke Adhäsion liefern. 2 zeigt ein Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren, und die 3A und 3B zeigen, wie durch das Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren ein harter Film auf einem Werkstück ausgebildet wird. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen Nr. 3 einen Arbeitstank, bezeichnet das Bezugszeichen Nr. 4 eine Arbeitsflüssigkeit, die C als eine Komponente enthält, bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die aus WC und W besteht, bezeichnet Bezugszeichen 16 ein Werkstück aus einer gesinterten Hartlegierung, bezeichnet das Bezugszeichen 17 ein Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Netzteil, bezeichnet Bezugszeichen 18 eine Entladungs-Bogenelektrode, bezeichnet Bezugszeichen 19 eine Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die durch Entladungswärme geschmolzen ist und zu der Werkstückseite gewandert ist und bezeichnet Bezugszeichen 20 einen harten Film aus WC. Wenn eine Entladung zwischen der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 und dem Werkstück 16 durch das Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Netzteil 17 in 2 erfolgt, wird die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 durch Entladungswärme geschmolzen und zwischen Elektroden emittiert; die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrodenkomponente 19, die durch Entladungswärme geschmolzen ist und sich zur Werkstückseite bewegt hat, wird auf dem Werkstück 16 abgeschieden, wie dies in 3A dargestellt ist. Als nächstes reagiert W der Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 mit C der Komponente der Arbeitsflüssigkeit 4 unter Herstellung von WC und zusammen mit WC der Komponente der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10 wird auf dem Werkstück 16 ein harter Film 20 aus WC ausgebildet, was in 3B gezeigt ist.
4 zeigt ein anderes Beispiel des Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahrens gemäß Ausführungsform 1 (Referenz- nicht Teil der Erfindung); sie zeigt den Fall, in dem das Werkstück ein Stahlmaterial ist. In der Figur bezeichnet Bezugszeichen 3 einen Arbeitstank, bezeichnet Bezugszeichen 4 eine Arbeitsflüssigkeit, die C als eine Komponente enthält, bezeichnet Bezugszeichen 17 ein Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Netzteil, bezeichnet Bezugszeichen 18 einen Entladungs-Bogenelektrode, bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die aus WC und Fe (Eisen) besteht und bezeichnet Bezugszeichen 22 ein Werkstück aus einem Stahlmaterial. Zur Bildung eines Films auf dem Werkstück 22 des Stahlmaterials wird somit Fe des Grundmaterials des Werkstücks 22 als Material der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 21 zugemischt, wodurch ein Film mit starker Adhäsion ausgebildet werden kann.
Ausführungsform 2 (erfindungsgemäß)
5A und 5B sind Zeichnungen, die das Konzept eines Verfahrens zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode der Erfindung zeigen. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, bezeichnet das Bezugszeichen 11 WC-Pulver, bezeichnet das Bezugszeichen 12 W-Pulver, bezeichnet das Bezugszeichen 23 Wachs, z. B. Paraffin, bezeichnet das Bezugszeichen 24 einen Vakuumofen, bezeichnet das Bezugszeichen 25 eine Hochfrequenzspule und bezeichnet das Bezugszeichen 26 eine Vakuumatmosphäre. Das Wachs 23 wird mit gemischten Pulver aus dem WC-Pulver 11 und dem W-Pulver 12 vermischt und sie werden zur Bildung einer Elektrode aus verdichtetem Pulver komprimiert und geformt, wodurch die Formungseigenschaften deutlich verbessert werden können. Da allerdings das Wachs 23 eine isolierende Substanz ist, wenn es in großer Menge in der Elektrode bleibt, nimmt der elektrische Widerstand der Elektrode zu und auf diese Weise verschlechtern sich die Entladungseigenschaften. Dann wird es notwendig, das Wachs 23 zu entfernen. 5A zeigt, wie die Elektrode aus verdichteten Pulver, in die das Wachs 23 gemischt ist, in den Vakuumofen 21 eintritt und erwärmt wird. Sie wird in der Vakuumatmosphäre 26 erwärmt, kann aber in Gas wie Wasserstoffgas oder Argongas erwärmt werden. Die Elektrode aus komprimiertem Pulver wird im Vakuumofen 24 durch die Hochfrequenzspule 25, die um den Vakuumofen 24 montiert ist, Hochfrequenz-erwärmt. Zu dieser Zeit kann, wenn die Erwärmungstemperatur zu niedrig ist, das Wachs nicht entfernt werden; wenn die Temperatur zu hoch ist, wird das Wachs 23 Ruß, was die Reinheit der Elektrode herabsetzt.
Somit ist es notwendig, die Temperatur bei der Temperatur zu halten, bei der das Wachs 23 geschmolzen wird, oder darüber oder bei der Temperatur, bei der das Wachs 23 sich unter Bildung von Ruß zersetzt oder darunter. 6 zeigt eine Dampfdruckkurve von Wachs mit einem Siedepunkt von 250°C als Beispiel. Wenn der Atmosphärendruck des Vakuumofens 24 beim Dampfdruck des Wachses 23 oder darunter gehalten wird, wird das Wachs 23 verdampft und entfernt und es kann die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10, die aus WC und W besteht, bereitgestellt werden, was in 5B dargestellt ist.
In der oben gegebenen Beschreibung wurden die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 10, die aus WC und W besteht, und die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode 21, die aus WC und Fe besteht, erläutert, allerdings kann selbstverständlich in Abhängigkeit vom Werkstück jedes andere Material in die Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode gemischt werden. Wenn z. B. das Werkstück Titanmetall ist, kann zur Bildung eines harten Films auf dem Werkstück ein Film mit guter Kompatibilität mit dem Grundmaterial des Werkstücks gebildet werden, indem TiC (Titancarbid) und Ti (Titan), TiC und TiO₂ (Titanoxid), TiC und TiH₂ (Titanhydrid) oder dgl. in Kombination verwendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben wurde, sind das Verfahren zur Herstellung der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode und die hiermit hergestellte Elektrode, sowie das Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren, in dem diese erfindungsgemäß verwendet wird, zur Verwendung in Industrien, welche eine Oberflächenbehandlung zur Bildung eines harten Films auf der Oberfläche eines Werkstücks umfassen, geeignet.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, die zur Entladungs-Oberflächenbehandlung eingesetzt wird, bei der bewirkt wird, daß eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück in einer Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt und bei der durch Entladungsenergie eine harte Schicht, die Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf der Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver des Metallcarbids und Pulver des Metalls, das in dem Metallcarbid enthalten ist, oder Pulver einer Verbindung des Metalls oder Pulver irgendeines anderen Metalls, das ein hartes Carbid bildet, oder Pulver einer Verbindung dieses Metalls vermischt werden und dann unter Bildung der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode komprimiert und geformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass den Materialien der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode Wachs zugesetzt wird und sie dann komprimiert und geformt werden und bei einer Temperatur, bei der das Wachs geschmolzen wird oder höher, und bei einer Temperatur, bei der das Wachs unter Bildung von Ruß zersetzt wird oder darunter, zur Verdampfung und Entfernung des Wachses erwärmt werden.
Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch das Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist.
Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Elektrode WC und W enthält.
Verwendung einer Elektrode gemäß Anspruch 2 in einem Entladungs-Oberflächenbehandlungs-Verfahren, bei dem bewirkt wird, dass eine Entladung zwischen der Elektrode und einem Werkstück in einer Arbeitsflüssigkeit, die Kohlenstoff enthält, auftritt und bei dem durch Entladungsenergie eine harte Schicht, die Metallcarbid als eine Komponente enthält, auf einer Oberfläche des Werkstücks ausgebildet wird.