ES2347551T3

ES2347551T3 - Electrodo para tratamiento superficial por descarga electrica, procedimiento de tratamiento superficial por descarga electrica y aparato de tratamiento superficial por descarga electrica.

Info

Publication number: ES2347551T3
Application number: ES03771434T
Authority: ES
Inventors: Akihiro Goto; Masao Akiyoshi; Hiroyuki Ochiai; Mitsutoshi Watanabe
Original assignee: IHI Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: IHI Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2010-11-02
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: CA2494366C; CN100529182C; EP1526191B1; US20050211165A1; US8377339B2; RU2294397C2; US7537808B2; IL165179A0; WO2004011696A1; CA2494366A1; JP4137886B2; KR20050026525A; ATE474946T1; US20090092845A1; JPWO2004011696A1; DE60333457D1; EP1526191A4; CN1671887A; TWI250908B; TW200408482A

Abstract

Un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, siendo el electrodo un compacto verde fabricado mediante el moldeo de polvos metálicos o polvos de compuestos metálicos y siendo utilizado para un tratamiento superficial por descarga eléctrica en el que se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar en un fluido dieléctrico para formar, mediante la energía de la descarga eléctrica sobre la superficie de la pieza a trabajar, un revestimiento de un material del electrodo o de una sustancia que se genera mediante una reacción del electrodo debido a la energía de la descarga eléctrica, en el que el electrodo contiene un 40% en volumen, o más, de material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo, y en el que el material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil consiste en Co, Ni o Fe o una combinación de los mismos.

Description

CAMPO TÉCNICO

La presente invención versa acerca de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, un procedimiento de tratamiento superficial por descarga eléctrica, y un aparato de tratamiento superficial por descarga eléctrica. El electrodo es un compacto verde y similar formado al moldear por compresión polvos metálicos, polvos de compuestos metálicos,

o polvos cerámicos. Se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar, y, un revestimiento del material del electrodo está formado en la superficie de la pieza a trabajar, o se forma un revestimiento de una sustancia que está generada debido a una reacción debida a la energía de la descarga eléctrica del material del electrodo en la superficie de la pieza a trabajar utilizando la energía de la descarga.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Se conoce una técnica para mejorar la resistencia a la corrosión y la resistencia a la abrasión de un material metálico al revestir la superficie del material metálico por medio de una mecanización por descarga eléctrica en líquido. A continuación se describe una técnica tal.

Por ejemplo, se da a conocer el siguiente procedimiento (véase la bibliografía 1 de patente). En el procedimiento, se utiliza un electrodo formado mediante moldear por compresión una mezcla de polvo de WC (carburo de tungsteno) y de polvo de Co para depositar el material del electrodo en la pieza a trabajar mediante una descarga eléctrica por impulsos en líquido, entonces se lleva a cabo un mecanizado por descarga de refundición utilizando otro electrodo (por ejemplo, un electrodo de cobre o un electrodo de grafito) para obtener una película con una mayor dureza y una mayor adhesión. En otras palabras, se deposita WC-Co sobre la pieza a trabajar (metal base S50C que es un tipo de acero prescrito por el estándar industrial japonés JIS G 4051) utilizando un electrodo de una mezcla de compacto verde de WC-Co al llevar a cabo la mecanización por descarga en líquido (mecanización primaria), la mecanización por refundición (mecanización secundaria) subsiguiente se lleva a cabo utilizando un electrodo, tal como un electrodo de cobre, que no se consume muy rápidamente. Como resultado, la estructura depositada tenía una dureza baja (dureza Vickers Hv) de aproximadamente Hv = 1410 y había muchos vacíos al finalizar la mecanización primaria; sin embargo, los vacíos en el revestimiento desaparecieron y la dureza mejoró hasta Hv = 1750 después de que se llevó a cabo la mecanización de refundición como la mecanización secundaria. Por lo tanto, se puede obtener un revestimiento duro con una adhesión fuerte a la pieza a trabajar, que es acero, cuando se utiliza el procedimiento mencionado anteriormente.

Sin embargo, con el procedimiento mencionado anteriormente, es difícil formar un revestimiento que tiene una adhesión fuerte a la superficie del material sinterizado, tal como carburo cementado como una pieza a trabajar. En este sentido, se confirmó con la investigación llevada a cabo por los inventores de la presente invención que era posible formar un revestimiento duro y robusto sobre la superficie de la pieza metálica a trabajar sin llevar a cabo la etapa de refundición, si se genera una descarga eléctrica entre la pieza a trabajar y un electrodo de tal material como Ti que forma un carburo duro. El revestimiento duro y robusto está formado debido a la generación de TiC como resultado de la reacción entre el material del electrodo, que está desgastado mediante descarga eléctrica, y carbono C que es un componente del fluido dieléctrico.

Además, se da a conocer una técnica en la que se genera una descarga eléctrica entre un electrodo de un compacto verde de hidruro metálico, tal como TiH2 (hidruro de titanio), y una pieza a trabajar para formar más rápidamente un revestimiento duro que tenga una mayor adhesión que cuando se utiliza un material tal como Ti (véase la bibliografía 2 de patente). Además, se da a conocer una técnica para formar rápidamente un revestimiento duro que tiene diversas características tales como una dureza elevada y una resistencia elevada a la abrasión al generar una descarga eléctrica entre una pieza a trabajar y un electrodo de compacto verde compuesto de hidruro tal como TiH2 (hidruro de titanio) con el que se mezclan distintos metales

o cerámicas.

Además, existe una revelación de otra técnica que enseña que es posible producir un electrodo más robusto solo al llevar a cabo una sinterización preliminar (véase la bibliografía 3 de patente). Es decir, al fabricar un electrodo compuesto de una mezcla de polvo de WC y polvo de Co, se puede fabricar el compacto verde simplemente al mezclar polvo de WC con polvo de Co y mediante moldeo por compresión; sin embargo, si se lleva a cabo el moldeo por compresión después de que se añade cera a los polvos, el moldeo por compresión del compacto verde se vuelve más sencillo y más eficaz. Sin embargo, cuando se añade la cera y si permanece una gran cantidad de cera en el electrodo, la resistencia eléctrica del electrodo aumenta debido a que la cera es dieléctrica, lo que tiene como resultado un rendimiento deficiente de la descarga eléctrica. Por lo tanto, se elimina la cera del electrodo al calentar el electrodo de compacto verde en un horno de vacío. Al eliminar la cera, es necesario mantener la temperatura de calentamiento superior a la temperatura de fusión de la cera e inferior a la temperatura a la que la cera se descompone y se vuelve hollín; debido a que no se eliminará la cera del electrodo si la temperatura de calentamiento es demasiado baja, y la pureza del electrodo se degrada si la cerca se convierte en hollín debido a que la temperatura de calentamiento es demasiado elevada. Además, el compacto verde se calienta en el horno de vacío por medio de una bobina de alta frecuencia y similar, de forma que el compacto verde tiene suficiente resistencia, de forma que soporte un mecanizado mientras que evita que el compacto verde se vuelva demasiado duro (a esto se le denomina un estado de sinterización preliminar), en otras palabras, se calienta el compacto verde hasta que el compacto se vuelve tan duro como, por ejemplo, la tiza. La unión entre los carburos en las partes de contacto prosigue de forma interactiva, en el estado de sinterización preliminar; sin embargo, la fuerza de la unión es débil debido a que la temperatura de sinterización es menor que la temperatura requerida para la sinterización estándar. Se ha descubierto que es posible formar un revestimiento homogéneo densamente empaquetado si se lleva a cabo el tratamiento superficial por descarga eléctrica utilizando el electrodo obtenido de esta forma.

Cada una de las técnicas convencionales mencionadas anteriormente tiene características en cuanto a dureza y adhesión del revestimiento, de resistencia a la abrasión y de rapidez en la formación del revestimiento, y, densidad y homogeneidad del revestimiento; sin embargo, con respecto al grosor del revestimiento, no es suficiente ninguna técnica convencional, dejando, por lo tanto, lugar para la mejora.

Se conocen las técnicas generales denominadas soldadura y revestimiento por pulverización térmica para acumular un revestimiento grueso. La soldadura (aquí se hace referencia a una acumulación de soldadura) es una técnica de dejar que se funda el material de la varilla para soldar y se adhiera a la pieza a trabajar por medio de una descarga eléctrica entre la pieza a trabajar y la varilla para soldar. El revestimiento por pulverización térmica es una técnica de fundición del material metálico y de pulverización del material fundido sobre la pieza a trabajar para formar un revestimiento. Dado que cualquiera de los procedimientos es una tarea manual que requiere aptitudes, lo que hace que sea difícil establecer una línea continua de producción, ambos procedimientos tienen un inconveniente de tener un coste elevado de producción. Además, especialmente dado que la soldadura es un procedimiento en el que el calor entra en la pieza a trabajar de forma convergente, cuando se trata con materiales delgados o materiales frágiles tales como una aleación de cristal y una aleación de control direccional, tal como una aleación solidificada de forma unidireccional, se producen fisuras fácilmente y se reduce el rendimiento.

Bibliografía 1 de patente

solicitud de patente japonesa expuesta al público nº H5-148615

Bibliografía 2 de patente solicitud de patente japonesa expuesta al público nº H9-192937

Bibliografía 3 de patente

patente japonesa nº 3227454

Bibliografía 1 no de patente

“Formation of Thick Layer by Electrical Discharge Coating (EDC)”, Goto Akihiro et al., Mold Technique (1999), Nikkan Kougyou Shinbunsha.

En los tratamientos superficiales convencionales por descarga eléctrica se ha puesto énfasis en la formación de un revestimiento duro; por lo tanto, los materiales principales del electrodo son materiales cerámicos duros o el material que forma carburo duro mediante una reacción química con C (carbono) que es un componente del aceite en el fluido dieléctrico, debido a la energía de la descarga eléctrica. Sin embargo, los materiales duros tienen generalmente una temperatura elevada de fusión y una característica de conductibilidad térmica reducida. Por lo tanto, aunque es posible obtener un revestimiento densamente empaquetado de un grosor del orden de 10 micrómetros (µm), es muy difícil obtener un revestimiento densamente empaquetado de algunos centenares de µm o de mayor grosor.

Aunque se ha descrito en la literatura (véase la bibliografía 1 no de patente) en base a un estudio llevado a cabo por los inventores de la presente invención que se obtuvo un revestimiento de aproximadamente 3 milímetros de grosor utilizando un electrodo de WC-Co (9:1), es difícil de poner en práctica el uso de la técnica descrita, dado que tiene problemas tales como la dificultad de la reproducción debido a una formación inestable del revestimiento, el revestimiento es frágil, teniendo muchos vacíos, y el revestimiento es tan débil que se elimina si se raspa con un trozo de metal incluso aunque el revestimiento tiene un lustre metálico y aparenta estar densamente empaquetado.

Además, con respecto a la soldadura y al revestimiento por pulverización térmica descritos anteriormente para acumular el revestimiento, ambas técnicas tienen problemas debidos a que requieren mucho trabajo manual, lo que tiene como resultado un mayor coste de producción debido a la dificultad al construir un fábrica de producción en serie, y un rendimiento menor debido a la generación de grietas de soldadura.

El documento JP 07-070761 A describe un procedimiento de tratamiento superficial del aluminio y de una aleación del mismo mediante descarga en líquido. Se obtiene un cuerpo de moldeo al añadir metal aglutinante de polvo de Al, de polvo de Sn o de polvo de Zn al elemento en polvo o a la mezcla pulverulenta de más de dos tipos de metal que pueden ser carbonizados fácilmente. Se pueden conseguir una dureza de 300 – 1500 y capas de hasta 0,1 mm de grosor. Por ejemplo, se puede utilizar un 64% de polvo de Al en comparación con un 36% de polvo de Ti que es fácil de carbonizar para formar un electrodo.

El documento JP 2001-138141 A describe un procedimiento para un tratamiento superficial de revestimiento utilizando una descarga sumergida y un electrodo consumible utilizado al efecto. Se utiliza un electrodo consumible para tratar la superficie de una pieza a trabajar. El electrodo está formado de un compacto de polvo mezclado compuesto de compuestos que tienen temperaturas de fusión de elementos del grupo IVa, Va o VIa de la tabla periódica y metal basado en hierro como un metal aglutinante. Se incluye un metal del grupo del hierro en un sólido en un 2-50%. Se pueden conseguir 10-20 micrómetros de aspereza superficial máxima utilizando un sistema de WC-Co.

REVELACIÓN DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, un procedimiento de tratamiento superficial por descarga eléctrica, y un aparato de tratamiento superficial por descarga eléctrica para formar un revestimiento grueso, que era difícil para el revestimiento formado por medio del tratamiento convencional por descarga eléctrica por impulsos en líquido. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, un procedimiento de tratamiento superficial por descarga eléctrica, y un aparato de tratamiento superficial por descarga eléctrica para formar un revestimiento de alta calidad en el revestimiento por medio del tratamiento por descarga eléctrica por impulsos en líquido.

Esto se consigue por medio de las reivindicaciones independientes.

Un electrodo para el tratamiento superficial por descarga eléctrica según un ejemplo es un compacto verde fabricado al moldear polvos metálicos o polvos de compuestos metálicos y utilizados para el tratamiento superficial por descarga eléctrica en el que se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar en un fluido dieléctrico para formar por medio de la energía de la descarga eléctrica sobre la superficie de la pieza a trabajar un revestimiento de un material del electrodo o de una sustancia generada por una reacción del electrodo debido a la energía de la descarga eléctrica, en el que el electrodo contiene un 40% en volumen o más de material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil carbonizado.

Según la presente invención, es posible formar un revestimiento grueso de forma estable con el tratamiento por descarga eléctrica por impulsos en líquido, dado que el material metálico permanece en el revestimiento como metal, sin volverse carburo durante el tratamiento por descarga eléctrica por impulsos en líquido, debido a que el electrodo contiene materiales que son difíciles de carbonizar en un intervalo descrito anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una primera realización de la presente invención; la Fig. 2 es un trazado característico que indica la relación entre el grosor de un revestimiento y un porcentaje de volumen de Co; la Fig. 3 es un trazado de formas de ondas de tensión y de corriente en el electrodo; la Fig. 4 es un trazado característico de una línea que indica la relación entre el grosor del revestimiento y un tiempo de procesamiento; la Fig. 5 es una fotografía de un ejemplo del revestimiento que se forma cuando el electrodo contiene un 70% en volumen de Co; la Fig. 6 es un esquema de una configuración de un ejemplo de un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la presente invención; la Fig. 7 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una segunda realización de la presente invención; la Fig. 8 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una tercera realización de la presente invención; la Fig. 9 es un trazado característico que indica la relación entre un grosor del revestimiento y un porcentaje de volumen de Co; la Fig. 10 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una cuarta realización de la presente invención; la Fig. 11 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una quinta realización de la presente invención; la Fig. 12 es un esquema de una configuración de un ejemplo de un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la presente invención; la Fig. 13 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una sexta realización de la presente invención; y la Fig. 14 es un diagrama explicativo que indica una transición de materiales aplicados a motores de aeronaves.

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN

Se explica ahora la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos para dar una explicación con mayor detalle. Por otra parte, la presente invención no está limitada a la explicación dada a continuación y puede ser modificada de forma apropiada sin alejarse del alcance de la presente invención. En los dibujos adjuntos, cada componente no está dibujado a escala para facilitar la comprensión de los dibujos.

Primera realización

La Fig. 1 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una primera realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 1, se llena una mezcla de un polvo 101 de Cr3C2 (carburo de cromo) y un polvo 102 de Co (cobalto) en un espacio entre un troquel superior 103 de un molde, un troquel inferior 104 del molde, y una matriz 105 del molde. Se forma un compacto verde al moldear por compresión la mezcla. Se utiliza el compacto verde obtenido de esta manera como un electrodo para una descarga eléctrica en el mecanizado superficial por descarga eléctrica.

Como se ha mencionado anteriormente, para la fabricación del electrodo, la formación de un revestimiento duro, especialmente la formación del revestimiento duro a una temperatura cercana a la temperatura ambiente, ha estado convencionalmente centrado en un mecanizado superficial por descarga eléctrica, y la formación de un revestimiento duro basado en carburo es el actual estado de la técnica (por ejemplo, se da a conocer tal tecnología en la solicitud de patente japonesa nº 2001-23640). En la tecnología de formación del revestimiento basado en carburo, aunque es posible formar un revestimiento densamente empaquetado de forma uniforme, existe un problema de que el revestimiento no pueda fabricarse de mayor grosor que varias decenas de µm, como se ha descrito anteriormente.

Sin embargo, según experimentos llevados a cabo por los inventores de la presente invención, se descubrió que se puede hacer más grueso el revestimiento al añadir a los materiales del electrodo materiales que no forman carburos o no forman carburos fácilmente. Convencionalmente, se contienen en gran proporción los materiales que es más probable que formen carburos. Por ejemplo, si el electrodo contiene un material tal como Ti, el revestimiento se forma con un carburo duro de TiC (carburo de titanio) como un resultado de una reacción química provocada por una descarga eléctrica en un aceite. Según prosigue el tratamiento superficial, el material de la superficie de una pieza a trabajar cambia de acero (si se procesa sobre una pieza de acero) a TiC, que es una cerámica, y cambian las características tales como la conductibilidad térmica y la temperatura de fusión correspondientes al cambio del material. Sin embargo, al añadir al electrodo los materiales que no forman carburos o no forman carburos fácilmente, se observó un fenómeno de que algunos de los materiales permanecen como metales en el revestimiento, no llegando a convertirse completamente en carburos. Y se descubrió que la selección de los materiales para el electrodo desempeña un papel significativo en la formación de un revestimiento más grueso. En este caso, satisfacer la dureza, la precisión, y la uniformidad es una condición previa para formar el revestimiento grueso.

Como se muestra en la Fig. 1, cuando un electrodo está fabricado mediante el moldeo por compresión de una mezcla de Cr3C2 (carburo de cromo), que es un carburo, y Co (cobalto), que es un material duro para formar un carburo, y luego al calentarlo para aumentar la resistencia del electrodo, una capacidad para formar un revestimiento grueso varía al cambiar una cantidad de Co, que no forma un carburo fácilmente. La Fig. 2 ilustra este hecho. Se fijó la presión del molde de compresión a aproximadamente 100 megapascales (MPa) y se cambió la temperatura de calentamiento en un intervalo de 400 grados hasta 800 grados Celsius (°C) durante la fabricación del electrodo. Se fijó la temperatura de calentamiento más elevada cuando el contenido de Cr3C2 (carburo de cromo) era mayor, y más baja cuando el contenido de Co (cobalto) era mayor. Esto es debido a que si el contenido de Cr3C2 (carburo de cromo) es mayor, el electrodo tiende a volverse débil y se desmorona fácilmente si la temperatura de calentamiento es baja. Por otra parte, si el contenido de Co (cobalto) es mayor, el electrodo tiende a volverse resistente incluso si la temperatura de calentamiento es baja. Cuando se prensó, se mezcló una pequeña cantidad (entre un 2% y un 3% en peso) de una cera con el polvo que iba a ser prensado para obtener una mejor formabilidad. Se elimina la cera durante el calentamiento. Se utilizó el polvo de Cr3C2 (carburo de cromo) que tenía un diámetro de los granos del orden de 3 µma6 µm, y se utilizó el polvo de Co (cobalto) que tenía un diámetro de los granos del orden de 4 µma6 µm. El material que se convirtió en la base fue Cr3C2 (carburo de cromo). Un impulso de descarga eléctrica que fue aplicado tenía una forma de onda como se muestra en la Fig. 3, es decir, una forma de onda que tiene una corriente de pico ie = 10 amperios (A), una duración de la descarga eléctrica (anchura del impulso de la descarga eléctrica) te = 64 microsegundos (µs), y un tiempo de pausa to = 128 µs, y se utilizó un electrodo que tenía un área de 15 milímetros (mm) × 15 mm cuando se formó el revestimiento. El tiempo de procesamiento fue de 15 minutos. Se le dio al electrodo una polaridad negativa y se le dio a una pieza a trabajar una polaridad positiva. En la Fig. 3, la forma de onda está trazada por encima del eje y cuando se supone que las polaridades del electrodo y de la pieza a trabajar son negativas y positivas, respectivamente.

Cuando se forma el revestimiento bajo tal condición de impulsos, el grosor del revestimiento formado sobre la pieza a trabajar varía con el porcentaje de volumen de Co contenido en el electrodo. Como se muestra en la Fig. 2, el grosor del revestimiento, que es de aproximadamente 10 µm cuando el contenido de Co es bajo, comienza a hacerse más grueso progresivamente en un punto en el que el contenido de Co es de aproximadamente el 30% en volumen, y llega a hacerse de casi 10000 µm en un punto en el que el contenido de Co supera el 50% en volumen.

Este hecho se describe con mayor detalle. Cuando se forma el revestimiento sobre la pieza a trabajar en base a la anterior condición, si el contenido de Co en el electrodo es del 0%, en otras palabras, si el contenido de Cr3C2 (carburo de cromo) es del 100% en volumen, el grosor del revestimiento que puede formarse está limitado a aproximadamente 10 µm y no se puede hacer más grueso el revestimiento. Además, en la Fig. 4 se ilustra una relación entre el grosor del revestimiento y el tiempo de procesamiento cuando el electrodo no contiene el material que es difícil que forme un carburo. Como se muestra en la Fig. 4, en una etapa inicial del procesamiento, el revestimiento se vuelve más grueso según aumenta el tiempo de procesamiento; sin embargo, el grosor del revestimiento no aumenta después de un cierto punto (aproximadamente 5 min/cm2). Después de dicho punto, el grosor del revestimiento no aumenta durante un tiempo, pero si se continúa el procesamiento hasta un cierto tiempo (aproximadamente 20 min/cm2), el grosor del revestimiento comienza a reducirse esta vez, y finalmente la altura del revestimiento se hace negativa o hueca. Sin embargo, el revestimiento existe incluso aunque el revestimiento parezca ser hueco y el propio grosor es de aproximadamente 10 µm, que es casi el mismo que cuando se procesa el revestimiento en un tiempo apropiado. Por consiguiente, se considera que el tiempo de procesamiento de entre 5 minutos y 20 minutos es el tiempo apropiado.

Con referencia de nuevo a la Fig. 2, se puede encontrar que según aumenta el contenido de Co, que es un material que es difícil que forme un carburo, en el electrodo, se hace posible hacer grueso el revestimiento, y cuando el contenido de Co en el electrodo supera el 30% en volumen, el grosor del revestimiento aumenta, y cuando el contenido de Co supera el 40% en volumen, se vuelve más probable que se forme de manera estable un revestimiento grueso. Aunque el grosor del revestimiento en el trazado en la Fig. 2 parece que aumenta suavemente desde el punto en el que el contenido de Co es del 30% en volumen, los valores trazados son valores medios de varios resultados experimentales, y realmente, cuando el contenido de Co es del orden del 30% en volumen, la formación del revestimiento es inestable, provocando a veces casos en los que el revestimiento no crece en altura ni en grosor, o incluso si el revestimiento crece en altura y en grosor, la resistencia del revestimiento es baja, en otras palabras, se puede eliminar el revestimiento si se raspa con un trozo de metal y similares. Por lo tanto, es preferible que el contenido de Co sea superior al 50% en volumen. Por lo tanto, se vuelve posible formar un revestimiento más grueso que contenga un metal no carbonizado al aumentar el material que permanece como un metal en el revestimiento, y se hace fácil formar el revestimiento más grueso de forma estable. Aquí, el porcentaje en volumen significa una proporción que es el valor de un peso del polvo dividido por una densidad de cada material, y es la relación del volumen del material con respecto al volumen de todo el material del polvo. En la Fig. 5 se muestra una fotografía del revestimiento que se formó cuando el contenido de Co en el electrodo era del 70% en volumen. La fotografía ejemplifica la formación del revestimiento grueso. En la fotografía mostrada en la Fig. 5, el revestimiento que se formó tenía un grosor del orden de 2 mm. Se formó el revestimiento en 15 minutos de tiempo de procesamiento, y es posible hacer más grueso el revestimiento si se extiende el tiempo de procesamiento.

Por lo tanto, se puede formar de manera estable un revestimiento sobre una superficie de una pieza a trabajar con un tratamiento superficial por descarga eléctrica, siempre que se utilice un electrodo que contenga más del 40% en volumen de materiales, tales como Co, que no estén carbonizados o sean difíciles de carbonizar.

Aunque se ha explicado anteriormente un caso de Co (cobalto) como el material que es difícil que forme un carburo, debido a que el Ni (níquel), el Fe (hierro) y similares también son tales materiales que producen resultados similares, incluso ellos pueden ser utilizados de forma adecuada en la presente invención.

Además, en lo mencionado, un revestimiento grueso significa un revestimiento densamente empaquetado que tiene un lustre metálico en una estructura interna (generalmente la superficie más externa tiene una aspereza superficial y parece áspera sin tener lustre, dado que el revestimiento está formado por medio de la descarga eléctrica por impulsos). Incluso cuando la cantidad del material que es difícil que forme un carburo, tal como el Co (cobalto), es pequeña, una deposición se acumula en altura si el electrodo está fabricado con una baja resistencia. Sin embargo, tal deposición no es un revestimiento densamente empaquetado sino un revestimiento que puede ser eliminado fácilmente si es raspado con un trozo de metal y similares. La deposición descrita en la bibliografía 1 de patente mencionada anteriormente y similares no es un revestimiento densamente empaquetado, sino un revestimiento que puede ser eliminado fácilmente si se raspa el revestimiento con un trozo de metal y similares.

Además, aunque se ha explicado anteriormente un caso del electrodo que está fabricado mediante el moldeo por compresión y el calentamiento del polvo de Cr3C2 (carburo de cromo) y de Co, puede haber casos en los que se utiliza como el electrodo el compacto verde obtenido simplemente mediante moldeo por compresión. Sin embargo, para formar un revestimiento densamente empaquetado, el electrodo no debe ser ni demasiado duro ni demasiado blando sino que debería tener una dureza apropiada. En general, se requiere un tratamiento de calentamiento. El calentamiento del compacto verde permite mantener la forma y da lugar a una solidificación. La dureza del electrodo tiene una correlación con la fuerza del enlace del polvo de los materiales del electrodo, y está relacionada con la cantidad de los materiales del electrodo que va a ser proporcionar a la pieza a trabajar durante la descarga eléctrica. Debido a que la fuerza del enlace de los materiales del electrodo es elevada cuando la dureza del electrodo es elevada, solo se libera una pequeña cantidad de los materiales del electrodo incluso si se genera la descarga eléctrica, y es imposible formar un revestimiento de forma satisfactoria. En cambio, debido a que la fuerza del enlace de los materiales del electrodo es baja cuando la dureza del electrodo es baja, se libera una gran cantidad de materiales cuando se genera la descarga eléctrica. Y si la cantidad liberada es demasiada, es imposible formar un revestimiento densamente empaquetado dado que la energía de la descarga eléctrica por impulsos es insuficiente para fundir los materiales. Cuando los ingredientes de un polvo son idénticos, los parámetros que afecta a la dureza del electrodo, o a la condición de enlace de los materiales del electrodo, son la presión de una prensa y la temperatura de calentamiento. Aunque se considera aproximadamente 100 MPa en la presente realización como un ejemplo de la presión de la prensa, si la temperatura de calentamiento es baja, se puede obtener aproximadamente el mismo grado de dureza al aplicar una presión mayor. En cambio, se ha descubierto que es necesario establecer la temperatura de calentamiento relativamente alta si la presión de la prensa es baja. Este hecho no solo se aplica a la presente realización sino también a otras realizaciones de la presente invención.

Además, aunque se describen en la presente realización los resultados experimentales bajo un conjunto de condiciones como un ejemplo de la descarga eléctrica, no hace falta mencionar que se pueden obtener resultados similares también bajo otras condiciones, aunque el grosor del revestimiento y similares pueden diferir. Este hecho no solo se aplica a la presente realización sino también a otras realizaciones de la presente invención.

La Fig. 6 es un esquema de una configuración de un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la primera realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 6, el aparato para el tratamiento superficial por descarga eléctrica según la realización incluye un electrodo 203, que es el electrodo para el tratamiento superficial por descarga eléctrica descrito anteriormente, que está formado con un compacto verde fabricado mediante el moldeo por compresión de un polvo que contiene más del 40% en volumen de metal que no forma un carburo o es difícil que forme un carburo, o con un compacto verde obtenido al tratar térmicamente el compacto verde; un fluido dieléctrico 205 que es un aceite; una unidad 208 de suministro de fluido dieléctrico para sumergir el electrodo 203 y una pieza 204 a trabajar en el fluido dieléctrico, o para suministrar el fluido dieléctrico 205 entre el electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar; y una fuente de alimentación para el tratamiento superficial 206 por descarga eléctrica que genera una descarga eléctrica por impulsos al aplicar una tensión entre el electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar.

El electrodo consiste, por ejemplo, en un polvo 201 de Cr3C2 (carburo de cromo) y un polvo 202 de Co (cobalto), y contiene, por ejemplo, más del 70% en volumen de Co que es un material que es difícil que forme un carburo. Se omiten los componentes que no están relacionados directamente con la presente invención, tal como una unidad de accionamiento que controla una posición relativa del electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar.

Para formar un revestimiento sobre una superficie de la pieza a trabajar con el aparato para el tratamiento superficial por descarga eléctrica, se colocan el electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar en extremos opuestos en el fluido dieléctrico 205, y se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar por medio de la fuente de alimentación para un tratamiento superficial 206 por descarga eléctrica, y con una energía de la descarga eléctrica, se forma un revestimiento del material del electrodo, o un revestimiento de una sustancia que se genera mediante una reacción de los materiales del electrodo sobre la superficie de la pieza a trabajar. Se le da al electrodo una polaridad negativa y se le da a la pieza a trabajar una polaridad positiva. Se produce una columna de arco de la descarga eléctrica 207 entre el electrodo 203 y la pieza 204 a trabajar, como se muestra en la Fig. 6.

La formación de un revestimiento sobre la pieza 204 a trabajar con el aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica descrito anteriormente permite una formación estable de un revestimiento grueso sobre la pieza a trabajar por medio de un tratamiento superficial por descarga eléctrica por impulsos en líquido.

Segunda realización

Aunque se ha explicado un caso en el que se forma un electrodo mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, se puede fabricar el electrodo por medio de procedimientos distintos del moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan los polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, se mezclan los polvos con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y los polvos calentados son pulverizados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque existen diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un propósito de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable de los polvos en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 7 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una segunda realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 7, se llena una mezcla de un polvo 701 de Ti (titanio) y un polvo 702 de Co (cobalto) en un espacio entre un troquel superior 703 de un molde, un troquel inferior 704 del molde, y una matriz 705 del molde. Se forma un compacto verde mediante el moldeo por compresión de la mezcla. El compacto verde obtenido de esta manera se utiliza como un electrodo para una descarga eléctrica en el mecanizado superficial por descarga eléctrica. Se fijó la presión para moldear por compresión el polvo a aproximadamente 100 MPa y se cambió la temperatura de calentamiento en un intervalo desde 400°C hasta 800°C durante la fabricación del electrodo.

Aunque las características de la formación del revestimiento con el electrodo fabricado de la mezcla del polvo de Cr3C2 (carburo de cromo) que es un carburo y el polvo de Co (cobalto) que es un metal han sido explicadas en la primera realización descrita anteriormente, en la presente realización se explica un caso de un electrodo fabricado de una mezcla de un polvo de Ti (titanio) que es un metal y un polvo de Co (cobalto). Tanto Ti (titanio) como Co (cobalto) son metales pero existe una diferencia de que el Ti (titanio) es un material activo y es sumamente probable que forme TiC (carburo de titanio), que es un carburo, en la atmósfera de la descarga eléctrica en el fluido dieléctrico que es el aceite, mientras que el Co (cobalto) es un material que es improbable que forme un carburo.

En la segunda realización, la condición de la formación del revestimiento cuando se cambió el contenido de polvo de Co (cobalto) en el electrodo al aumentar progresivamente la cantidad desde un estado en el que el porcentaje de contenido de polvo de Ti (titanio) en el electrodo es del 100% en volumen, o, lo que es lo mismo, el Co en el electrodo es del 0% en volumen, fue analizada de forma similar a la de la primera realización. Se utilizó el polvo de Ti (titanio) que tiene un diámetro de los granos del orden de 3 µma4 µm, y un polvo de Co (cobalto) que tiene un diámetro de los granos del orden de 4 µma6 µm. Debido a que el Ti (titanio) es un material viscoso y es difícil que sea triturado hasta formar un polvo fino, se obtuvo el polvo de Ti triturando con bolas un material frágil de TiH2 (hidruro de titanio) en un polvo que tenía un diámetro de los granos del orden de 3 µma4 µm, mediante el moldeo por compresión del polvo, y luego al hacer que el polvo moldeado por compresión libere hidrógeno mediante un calentamiento.

Cuando el material del electrodo tenía un 100% en volumen de Ti (titanio), el revestimiento estaba compuesto de TiC (carburo de titanio) y el grosor del revestimiento era del orden de 10 µm. Sin embargo, se ha descubierto que es posible formar un revestimiento más grueso según aumenta el contenido de Co, que es el material que es de carbonización difícil, y es fácil formar el revestimiento grueso de forma estable cuando el contenido de Co en el electrodo supera el 40% en volumen. Además, se descubrió que el contenido de Co en el electrodo debía ser, preferentemente, superior al 50% en volumen para formar el revestimiento que tiene un grosor suficiente. Los resultados son casi los mismos que los resultados obtenidos en la primera realización. Se deduce que esto es así debido a que el Ti (titanio) en el electrodo se convierte en TiC (carburo de titanio), un carburo, en la atmósfera de la descarga eléctrica en el fluido dieléctrico que es el aceite, y los resultados resultan casi idénticos que cuando se mezcla inicialmente un carburo. Cuando se analizaron realmente los componentes del revestimiento mediante un análisis por difracción de rayos X, se observó un pico que indica la existencia de TiC (carburo de titanio) pero no se observó un pico que indica la existencia de Ti (titanio).

Por consiguiente, también es posible formar un revestimiento grueso de forma estable sobre la superficie de una pieza a trabajar cuando un electrodo está fabricado de una mezcla de un polvo de Ti (titanio) y de un polvo de Co (cobalto) si se utiliza un electrodo que contiene más del 40% en volumen de polvo de Co (cobalto) como un material que es de carbonización difícil

o no está carbonizado.

Además, aunque en la presente realización se ha explicado un caso de Co (cobalto) como un material que es difícil que forme un carburo que va a ser mezclado con Ti (titanio) para fabricar el electrodo, debido a que el Ni (níquel), el Fe (hierro) y similares también son materiales de tal tipo que producen resultados similares, incluso pueden ser utilizados de forma adecuada en la presente invención.

Tercera realización

Aunque se ha explicado un caso en el que un electrodo está formado mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, el electrodo puede estar fabricado mediante procedimientos distintos de moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, se mezclan los polvos con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y se pulverizan los polvos calentados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque existen diversos procedimientos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable de los polvos en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 8 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una tercera realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 8, se llena una mezcla de un polvo 801 de Cr (cromo) y de un polvo 802 de Co (cobalto) en un espacio entre un troquel superior 803 de un molde, un troquel inferior 804 del molde, y una matriz 805 del molde. Se forma un compacto verde mediante el moldeo por compresión de la mezcla. El compacto verde obtenido de esta manera se utiliza como un electrodo para una descarga eléctrica en el mecanizado superficial por descarga eléctrica. Se fijó la presión del molde por compresión a aproximadamente 100 MPa y se cambió la temperatura de calentamiento en un intervalo de 400°C a 800°C durante la fabricación del electrodo.

Aunque se ha explicado en la segunda realización la formación del revestimiento cuando el electrodo está fabricado del polvo de Ti (titanio), que es un metal que es probable que forme un carburo, y el polvo de Co (cobalto), que es un material de carbonización difícil, en la presente realización se explica un caso de un electrodo que está fabricado de una mezcla de un polvo de Cr (cromo), que es un metal que forma un carburo, y un polvo de Co (cobalto).

En la tercera realización, se analizó de forma similar a la de la primera realización cómo se formó un revestimiento cuando se cambió el contenido del polvo de Co (cobalto) en el electrodo al aumentar progresivamente la cantidad desde un estado en el que el porcentaje de contenido de polvo de Cr (cromo) en el electrodo es del 100% en volumen, o, lo que es lo mismo, el Co en el electrodo es de un 0% en volumen. Se utilizó el polvo de Cr (cromo) que tiene un diámetro de los granos del orden de 3 µma4 µm, y un polvo de Co (cobalto) que tiene un diámetro de los granos del orden de 4 µma6 µm.

Cuando el material del electrodo tenía un 100% en volumen de Cr (cromo), el grosor del revestimiento era del orden de 10 µm. Cuando los componentes del revestimiento fueron analizados realmente mediante un análisis por difracción de rayos X, se observó un pico que indica la existencia de Cr3C2 (carburo de cromo) y un pico que indica Cr (cromo). Es decir, aunque el Cr (cromo) es el material que es probable que forme un carburo, es baja una capacidad para ser carbonizado en comparación con un material tal como el Ti (titanio), y si el electrodo contiene Cr (cromo), una parte del mismo se convierte en carburo y una parte del mismo permanece como metal Cr (cromo).

Incluso cuando se utiliza Cr (cromo) como el material del electrodo, se descubrió que es posible formar un revestimiento más grueso según aumenta el contenido de Co, que es un material duro que puede ser carbonizado. Sin embargo, se descubrió que el contenido de Co puede tener una menor proporción que cuando el material del electrodo contenga un carburo o un material que es sumamente probable que forme un carburo como en la primera realización y en la segunda realización, es decir, es más probable que se forme en torno a un revestimiento grueso cuando el contenido de Co en el electrodo supera el 20% en volumen.

En la Fig. 9 se muestra un cambio en el grosor del revestimiento con un cambio en la cantidad de contenido de Co. Las condiciones del impulso de la descarga eléctrica aplicada fueron las mismas que las de la primera realización y de la segunda realización. En otras palabras, se aplicó un impulso que tenía una corriente de pico ie = 10 A, una duración de la descarga eléctrica (anchura del impulso de la descarga eléctrica) te = 64 µs, y un tiempo de pausa to = 128 µs, y se utilizó el electrodo que tenía un área de 15 mm × 15 mm para formar el revestimiento. Se le da al electrodo una polaridad negativa y se le da a la pieza a trabajar una polaridad positiva. Un tiempo de procesamiento fue de 15 minutos.

Como se ha descrito anteriormente, una capacidad para la carbonización varía incluso entre materiales que es probable que formen carburos, y los materiales que es menos probable que sean carbonizados tienden a formar un revestimiento más grueso. Se deduce que esto es debido a que el requerimiento para formar el revestimiento grueso, en materiales que forman el revestimiento, es conservar una cierta proporción para que los materiales que permanezcan como metal, es decir, que no se conviertan en carburo. De los resultados obtenidos en la primera realización hasta la tercera realización, se puede concluir que la condición necesaria para formar un revestimiento grueso densamente empaquetado es que la proporción de los materiales que permanecen como metal en el revestimiento sea superior a aproximadamente un 30% en volumen.

Además, de los resultados experimentales y otros explicados anteriormente, se puede considerar que, aunque no hay datos concretos acerca de una capacidad de un material metálico de ser carbonizado en la atmósfera de la descarga eléctrica en el fluido dieléctrico que es el aceite, se puede obtener una magnitud de energía requerida para la carbonización al hacer referencia al diagrama de Ellingham. En el diagrama de Ellingham, se indica que es sumamente probable que el Ti (titanio) sea carbonizado, y que es menos probable que el Cr (cromo) sea carbonizado en comparación con el Ti. Además, entre los materiales que es probable que formen carburos, es más probable que el Ti y el Mo (molibdeno) sean carbonizados y es relativamente menos probable que el Cr (cromo) y el Si (silicio) y similares materiales sean carbonizados en comparación con el Ti. Además, entre los materiales que son probables que sean carbonizados y el Cr (cromo) y el Si (silicio) y similares hay materiales que es relativamente menos probable que sean carbonizados. Estos hechos se conformarán a los resultados experimentales reales.

Por consiguiente, cuando un electrodo está fabricado de una mezcla de un polvo de Cr (cromo) y de un polvo de Co (cobalto), también es posible formar un revestimiento grueso de forma estable sobre la superficie de una pieza a trabajar si se utiliza un electrodo que contiene más del 40% en volumen de polvo de Co (cobalto) como un material que es de carbonización difícil o que no está carbonizado. Además, en este caso, es posible formar en particular un revestimiento grueso de forma estable sobre la superficie de la pieza a trabajar si se utiliza un electrodo que contiene más de un 20% en volumen de Co.

Además, aunque se ha explicado anteriormente un caso de Co (cobalto) como un material que es difícil que forme un carburo que va a ser mezclado con Cr (cromo) para fabricar el electrodo, debido a que el Ni (níquel), Fe (hierro) y similares también son materiales tales que producen resultados similares, incluso ellos pueden ser utilizados de forma adecuada en la presente invención.

Cuarta realización

Aunque se ha explicado un caso en el que se forma un electrodo mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, el electrodo puede estar fabricado mediante procedimientos distintos a un moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan los polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, se mezclan los polvos con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y se pulverizan los polvos calentados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque existen diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable de los polvos en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 10 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una cuarta realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 10, se llena una mezcla de un polvo 1001 de Mo (molibdeno), un polvo 1002 de Cr (cromo), un polvo 1003 de Si (silicio) , y un polvo 1004 de Co (cobalto) en un espacio entre un troquel superior 1005 de un molde, un troquel inferior 1006 del molde, y una matriz 1007 del molde. Una relación compuesta de la mezcla es un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), un 52% en peso de Co (cobalto). En este caso, un porcentaje en volumen de Co (cobalto) es de aproximadamente un 50%. Se forma un compacto verde mediante el moldeo por compresión de la mezcla. El compacto verde obtenido de esta manera se utiliza como un electrodo para la descarga eléctrica en un mecanizado superficial por descarga eléctrica.

La combinación y la proporción de un 28% en peso de Mo (molibdeno), de un 17% en peso de Cr (cromo), de un 3% en peso de Si (silicio), y de un 52% en peso de Co (cobalto) son utilizadas para obtener un material que tiene una resistencia a la abrasión en un entorno de temperatura elevada. El electrodo que está compuesto en tal proporción tiene una resistencia a la abrasión debido a una dureza de los materiales y a una lubricación exhibida por el Cr3C2 (carburo de cromo) que se forma mediante la oxidación de Cr (cromo) y en un entorno de temperatura elevada.

Se fijó la presión del molde de compresión a aproximadamente 100 MPa y se fijó la temperatura de calentamiento en un intervalo de 400°C a 800°C durante la fabricación del electrodo. Cuando se prensó, se mezcló una pequeña cantidad (de un 2% a un 3% en peso) de una cera con el polvo que iba a ser prensado para obtener una formabilidad mejorada. Se elimina la cera durante el calentamiento. Se utilizó un polvo de cada material que tenía un diámetro de los granos del orden de 2 µma6 µm. Las condiciones utilizadas para el impulso de la descarga eléctrica fueron una corriente de pico ie = 10 A, una duración de la descarga eléctrica (anchura del impulso de la descarga eléctrica) te = 64 µs, y un tiempo de pausa to = 128 µs, y se utilizó un electrodo que tenía un área de 15 mm × 15 mm para formar el revestimiento. Se le da al electrodo una polaridad negativa y se le da a la pieza a trabajar una polaridad positiva.

Se puede componer un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica similar al aparato de la Fig. 6 con el electrodo fabricado como se ha descrito anteriormente. Y cuando se forma el revestimiento sobre la superficie de la pieza a trabajar por medio de una descarga eléctrica por impulsos generada por el aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, es posible formar un revestimiento grueso sobre un material a trabajar sin provocar una deformación debido a la descarga eléctrica por impulsos en un fluido dieléctrico que es un aceite. Además, se confirmó que el revestimiento formado tenía una resistencia a la abrasión incluso en un entorno de temperatura elevada, lo que significa que se formo un revestimiento grueso de buena calidad.

Es posible obtener el revestimiento que tiene diversas funciones tales como resistencia a la abrasión y similares al formar el revestimiento sobre la superficie de la pieza a trabajar por medio de un mecanizado por descarga eléctrica por impulsos en líquido con el electrodo que está fabricado con los materiales compuestos en la proporción descrita anteriormente. Otros materiales tales incluyen Stellite, que consiste en “un 25% en peso de Cr (cromo), un 10% de peso de Ni (níquel), un 7% en peso de W (tungsteno), y Co (cobalto) el resto”, o “un 20% en peso de Cr (cromo), un 10% en peso de Ni (níquel), un 15% en peso de W (tungsteno), y Co (cobalto) el resto”. Dado que la Stellite tiene una resistencia excelente a la corrosión y una dureza a alta temperatura, es un material que se aplica normalmente para un revestimiento mediante soldadura y similares a una parte que requiere tales propiedades, y es adecuado para un revestimiento cuando se requieren una resistencia a la corrosión y una dureza a temperatura elevada.

Además, los materiales basados en níquel compuestos en tal proporción como “un 15% en peso de Cr (cromo), un 8% en peso de Fe (hierro), Ni (níquel) el resto” y “un 21% en peso de Cr (cromo), un 9% en peso de Mo (molibdeno), un 4% en peso de Ta (tantalio), y Ni (níquel) el resto” y “un 19% en peso de Cr (cromo), un 53% en peso de Ni (níquel), un 3% en peso de Mo (molibdeno), un 5% en peso de (Nb + Ta), un 0,8% en peso de Ti (titanio), un 0,6% en peso de Al (aluminio), Fe (hierro) el resto” y similares son materiales que tienen una resistencia al calor, y son adecuados para un revestimiento cuando se requiere una resistencia al calor.

Quinta realización

Aunque se ha explicado un caso en el que se forma un electrodo mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, el electrodo puede estar fabricado por medio de otros procedimientos distintos de un moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, los polvos se dispersan en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, los polvos se mezclan con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y los polvos calentados son pulverizados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque hay diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 11 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una quinta realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 11, se llena un polvo 1101 de aleación Stellite (aleación de Co, Cr, Ni) en un espacio entre un troquel superior 1103 de un molde, un troquel inferior 1104 del molde, y una matriz 1105 del molde. Y se forma un compacto verde mediante el moldeo por compresión del polvo de la aleación. El compacto verde obtenido de esta manera se utiliza como un electrodo para una descarga eléctrica en un mecanizado superficial por descarga eléctrica.

El polvo 1101 de aleación Stellite es una aleación en polvo que está fabricada al mezclar Co (cobalto), Cr (cromo), Ni (níquel), y similares en una proporción especificada. Los procedimientos de trituración incluyen, por ejemplo, una pulverización o una trituración de la aleación con un molino y similar. Mediante cualquier procedimiento, cada grano en el polvo se convierte en una aleación (Stellite en la Fig. 11). Se moldeo por compresión el polvo de la aleación con la matriz 1105 y los troqueles 1103, 1104. Y luego, para mejorar la resistencia del electrodo, se puede llevar a cabo un tratamiento de calentamiento dependiendo del caso. Aquí se utilizó el polvo de la aleación compuesta en una proporción de “un 20% en peso de Cr (cromo), un 10% en peso de Ni (níquel), un 15% en peso de W (tungsteno), Co (cobalto) el resto”. En este caso, el porcentaje en volumen de Co (cobalto) era superior al 40%.

Se fijó la presión del molde de compresión a aproximadamente 100 MPa y se cambió la temperatura de calentamiento en un intervalo de 600°C a 800°C. Cuando se prensó, se mezcló una pequeña cantidad (entre un 2% y un 3% en peso) de una cera con el polvo que iba a ser prensado para obtener una mejor formabilidad. Se elimina la cerca durante el calentamiento. Se utilizó el polvo de cada material que tenía un diámetro de los granos del orden de 2 µma6 µm. Las condiciones que se utilizaron para el impulso de la descarga eléctrica fueron una corriente de pico ie = 10 A, una duración de la descarga eléctrica (anchura del impulso de la descarga eléctrica) te = 64 µs, y un tiempo de pausa to = 128 µs, y se utilizó un electrodo que tenía un área de 15 mm × 15 mm para formar el revestimiento. Se le da al electrodo una polaridad negativa y se le da a la pieza a trabajar una polaridad positiva.

En la Fig. 12 se muestra un esquema de la configuración de un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la realización que utiliza el electrodo fabricado como se ha descrito anteriormente. Como se muestra en la Fig. 12, el aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica incluye un electrodo 1202 que está fabricado del polvo de la aleación compuesta en la proporción descrita anteriormente; un fluido dieléctrico 1204 que es un aceite; una unidad 1208 de suministro de fluido dieléctrico para sumergir el electrodo 1202 y una pieza 1203 a trabajar en el fluido dieléctrico, o para suministrar el fluido dieléctrico 1204 entre el electrodo 1202 y la pieza 1203 a trabajar; y una fuente de alimentación para el tratamiento superficial 1205 por descarga eléctrica que genera una descarga eléctrica por impulsos al aplicar una tensión entre el electrodo 1202 y la pieza 1203 a trabajar. El electrodo está compuesto de un polvo 1201 de aleación. Se omiten los componentes que no están relacionados directamente con la presente invención, tal como una unidad de accionamiento que controla una posición relativa de la fuente de alimentación para el tratamiento superficial 1205 por descarga eléctrica y la pieza 1203 a trabajar.

Para formar un revestimiento sobre una superficie de la pieza a trabajar con el aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, el electrodo 1202 y la pieza 1203 a trabajar están colocados en extremos opuestos en el fluido dieléctrico 1204, y se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo 1202 y la pieza 1203 a trabajar por medio de la fuente de alimentación para el tratamiento superficial 1205 por descarga eléctrica, y con una energía de la descarga eléctrica, se forma un revestimiento del material del electrodo, o se genera un revestimiento de una sustancia mediante una reacción de los materiales del electrodo sobre la superficie de la pieza a trabajar. Se le da al electrodo una polaridad negativa y se le da a la pieza a trabajar una polaridad positiva. Como se muestra en la Fig. 12, se produce una columna de arco de la descarga eléctrica 1206 entre el electrodo 1202 y la pieza 1203 a trabajar.

Se transfiere el material del electrodo sobre la pieza a trabajar cada vez que se genera la descarga eléctrica. Aunque el material del electrodo está fabricado de un polvo, el polvo es la aleación fabricada en polvo, por lo tanto, el material es homogéneo cuando es transferido sobre el electrodo 1202. Por consiguiente, es posible formar un revestimiento de buena calidad sin una variación composicional provocada por la falta de uniformidad en el material del electrodo.

Cuando se fabrica el electrodo de la composición especificada al mezclar polvos de cada material, puede surgir un problema de que no se pueda obtener un rendimiento de un material uniforme debido a que la mezcla de los polvos no es uniforme. En la investigación llevada a cabo por los inventores de la presente invención, se descubrió que cuando se fabrica un electrodo de una composición especificada al mezclar polvos de cada material, es bastante difícil hacer una mezcla completamente uniforme dado que se mezcla más de un tipo de polvo, y por lo tanto, se produce una variación composicional entre electrodos individuales o incluso en un electrodo dependiendo de una parte. Un electrodo que contiene un material que es probable que forme un carburo es más susceptible a este hecho. Por ejemplo, como una aleación descrita a continuación, si el electrodo contiene materiales que es probable que formen carburos, tales como Mo (molibdeno) y Ti (titanio) de forma desigual, se hace difícil que únicamente una parte que contenga tales materiales forme un revestimiento grueso. Por lo tanto, existe el problema de que el revestimiento se vuelva no uniforme no solo en la composición, sino también en un grosor.

Sin embargo, como se describe en la realización, al fabricar el electrodo del polvo que se obtiene al triturar un material de aleación compuesto de varios elementos en una proporción especificada, se hace posible eliminar la variación composicional en el electrodo. Y al mecanizar superficialmente mediante una descarga eléctrica con el electrodo, se hace posible formar un revestimiento grueso de forma estable sobre una superficie de una pieza a trabajar, y hacer que sea uniforme la composición del revestimiento.

Por lo tanto, al formar el revestimiento sobre la pieza 1203 a trabajar por medio del aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica con el electrodo descrito anteriormente, es posible formar un revestimiento grueso uniforme composicionalmente de forma estable sobre una superficie de la pieza a trabajar con un tratamiento por descarga eléctrica por impulsos en líquido.

Aunque se ha utilizado en la anterior descripción un material obtenido mediante la trituración de una aleación compuesta en una proporción tal como, “un 20% en peso de Cr (cromo), un 10% en peso de Ni (níquel), un 15% en peso de W (tungsteno), y Co (cobalto) el resto”, la aleación que va a ser triturada puede tener, ciertamente, otras combinaciones, y por ejemplo, se puede utilizar una aleación que está fabricada con tal relación de mezcla como “un 25% en peso de Cr (cromo), un 10% en peso de Ni (níquel), un 7% en peso de W (tungsteno), y Co (cobalto) el resto”. Además, también se pueden utilizar las aleaciones que están fabricadas con relaciones de mezclas tales como “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), y Co (cobalto) el resto”, “un 15% en peso de Cr (cromo), un 8% en peso de Fe (hierro), y Ni (níquel) el resto”, “un 21% en peso de Cr (cromo), un 9% en peso de Mo (molibdeno), un 4% en peso de Ta (tantalio), y Ni (níquel) el resto”, y “un 19% en peso de Cr (cromo), un 53% en peso de Ni (níquel), un 3% en peso de Mo (molibdeno), un 5% en peso de (Nb + Ta), un 0,8% en peso de Ti (titanio), un 0,6% en peso de Al (aluminio), y Fe (hierro) el resto”. Sin embargo, debido a que una propiedad del material, tal como la dureza, puede ser distinta si la relación de mezcla de la aleación es distinta, una formabilidad del electrodo y una condición del revestimiento varían hasta un cierto grado.

Si la dureza de un material del electrodo es elevada, es difícil de moldear un polvo mediante prensado. Además, para aumentar la resistencia del electrodo mediante un tratamiento de calentamiento, es necesario recurrir a alguna estratagema, tal como fijar la temperatura de calentamiento relativamente alta. Por ejemplo, una aleación que está compuesta con una relación de mezcla de la aleación de “un 25% en peso de Cr (cromo), un 10% en peso de Ni (níquel), un 7% en peso de W (tungsteno) y Co (cobalto) el resto” es relativamente blanda, y una aleación que está compuesta con una relación de mezcla de “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), y Co (cobalto) el resto” es un material relativamente duro. Cuando se trata térmicamente el electrodo, es necesario fijar la temperatura de calentamiento a aproximadamente 100°C de media por encima en un caso de la primera aleación que en un caso de la segunda aleación para obtener la resistencia requerida del electrodo.

Con respecto a la probabilidad de formar un revestimiento grueso, como se ha explicado en la primera realización hasta la cuarta realización, se hace más sencillo formar un revestimiento grueso según aumenta el contenido del metal en el revestimiento. Con respecto a los materiales que componen un polvo de la aleación, que es un componente del electrodo, según aumenta un contenido de Co (cobalto), de Ni (níquel) o de Fe (hierro), que son materiales que es improbable que formen carburos, se hace más sencillo formar un revestimiento grueso densamente empaquetado.

Al llevar a cabo pruebas con varios tipos de polvo de aleación, se descubrió que se hace más sencillo formar un revestimiento grueso de forma estable si el contenido de un material que es difícil que forme un carburo o no forma un carburo en el electrodo supera un 40% en volumen. Y se descubrió que es preferible que el contenido de Co en el electrodo sea superior al 50% en volumen para formar el revestimiento grueso de suficiente grosor. Aunque es difícil definir un porcentaje en volumen de un material en una aleación, aquí se considera como el porcentaje en volumen una proporción que es un valor de un peso de cada polvo dividido por la densidad de cada material. Es innecesario mencionar que el porcentaje en volumen se hace casi igual que un porcentaje en peso si los pesos específicos de los materiales originales que componen la aleación son cercanos entre sí.

Además, incluso si se utiliza un material que forma un carburo como un componente de la aleación además del Co (cobalto), Ni (níquel) y Fe (hierro), si es relativamente improbable que el material forme un carburo entre los materiales, el revestimiento debe contener un componente metálico distinto de Co (cobalto), Ni (níquel) y Fe (hierro), y por lo tanto, es posible formar un revestimiento grueso densamente empaquetado incluso con proporciones reducidas de Co (cobalto), Ni (níquel) y Fe (hierro).

Se descubrió que cuando se utiliza una aleación fabricada de dos elementos de Cr (cromo) y Co (cobalto), se hace sencillo formar un revestimiento grueso cuando el contenido de Co en el electrodo supera un 20% en volumen. Aquí, un porcentaje en volumen de Co es ((% en peso de Co)/(peso específico de Co) + (((% en peso de Cr)/(peso específico de Cr)) + (% en peso de Co)/peso específico de Co))) como se ha descrito anteriormente. Aunque el Cr (cromo) es un material que forma un carburo, es menos probable que forme un carburo en comparación con un material activo tal como el Ti. Cuando se analizaron realmente los componentes del revestimiento mediante análisis por difracción de rayos X, XPS (espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X) y similares, se observaron un pico que indica la existencia de Cr3C2 (carburo de cromo) y un dato que indica la existencia de Cr (cromo). En otras palabras, aunque el Cr (cromo) es un material que es probable que sea carbonizado, la capacidad para que sea carbonizado es reducida en comparación con un material tal como el Ti (titanio), y si el electrodo contiene Cr (cromo), una parte del contenido se convierte en carburo y una parte del contenido queda como metal Cr (cromo) en el revestimiento. Considerando los resultados mencionados anteriormente, es necesario que una proporción de un material que permanece como un metal en el revestimiento sea superior a aproximadamente el 30% en volumen para formar una película gruesa densamente empaquetada.

Sexta realización

Aunque se ha explicado un caso en el que se forma un electrodo mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, se puede fabricar el electrodo mediante procedimientos distintos del moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan los polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, los polvos se mezclan con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y se pulverizan los polvos calentados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque existen diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación de los polvos en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 13 ilustra un corte transversal de un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica y un concepto de un procedimiento de fabricación del electrodo según una sexta realización de la presente invención. Como se muestra en la Fig. 13, se llena una mezcla de un polvo 1301 de aleación de Co y un polvo 1302 de Co (cobalto) en un espacio entre un troquel superior 1303 de un molde, un troquel inferior 1304 del molde, y una matriz 1305 del molde. Se forma un compacto verde mediante el moldeo por compresión de la mezcla. Se utiliza el compacto verde obtenido de esta manera como un electrodo para una descarga eléctrica en un mecanizado superficial por descarga eléctrica. La presión del molde de compresión está fijada a aproximadamente 100 MPa y la temperatura de calentamiento está fijada en un intervalo de 600°C a 800°C durante la fabricación del electrodo.

La relación de mezcla del polvo 1301 de aleación de Co es “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), Co (cobalto) el resto”. Se obtiene el polvo 1301 de aleación de Co al triturar un material de aleación compuesto con tal relación de mezcla. Se utilizan el polvo de la aleación de Co y el polvo 1302 de Co, teniendo ambos un diámetro de los granos del orden de 2 µma6 µm. La aleación que tiene tal relación de mezcla como “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), Co (cobalto) el resto” es la aleación que se utiliza como un material que requiere una resistencia a la abrasión en un entorno de temperatura elevada. La aleación tiene una resistencia a la abrasión debido a una dureza de los materiales y una lubricación exhibida por el Cr3C2 (carburo de cromo) que se forma mediante la oxidación de Cr (cromo) en un entorno de temperatura elevada. Por lo tanto, es posible formar un revestimiento que tiene una resistencia excelente a la abrasión con un electrodo que contiene este polvo de la aleación.

Sin embargo, cuando se forma el revestimiento en el tratamiento superficial por descarga eléctrica, aunque es posible fabricar un electrodo únicamente con el polvo de la aleación de la composición dada, hay problemas de que pueda ocurrir una falta de homogeneidad en la calidad del electrodo debido a que existe un problema, hasta cierto grado, en la formabilidad cuando se moldea por compresión con una prensa debido a la dureza del material, y de que pueda haber un caso en el que sea difícil formar un revestimiento densamente empaquetado porque contiene Mo (molibdeno), que es probable que forme un carburo, en una proporción relativamente grande.

Si existe el problema mencionado anteriormente, se hace posible mejorar la probabilidad de formar un revestimiento grueso para añadir más polvo de Co (cobalto). Cuando se forma un revestimiento con el electrodo que está fabricado únicamente del polvo de la aleación compuesta en la relación de mezcla de “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), Co (cobalto) el resto”, una relación de vacío en el revestimiento formado es del orden de un 10%. Mientras que, cuando se forma un revestimiento con un electrodo que está fabricado de una mezcla obtenida al añadir polvo de Co (cobalto) en aproximadamente un 20% en peso al polvo de la aleación compuesta con una relación de mezcla de “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), Co (cobalto) el resto”, se puede reducir una relación de vacío en el revestimiento hasta aproximadamente un 3% a un 4%. Por consiguiente, con el electrodo fabricado de la mezcla obtenida al añadir polvo de Co (cobalto) en aproximadamente un 20% en peso al polvo de la aleación compuesta en la relación de mezcla de “un 28% en peso de Mo (molibdeno), un 17% en peso de Cr (cromo), un 3% en peso de Si (silicio), Co (cobalto) el resto”, se hace posible formar un revestimiento grueso densamente empaquetado que tiene una resistencia a la abrasión. Se puede utilizar Ni o Fe, aparte de Co, como material que produce tal eficacia, y se pueden mezclar más de un material entre tales materiales.

Séptima realización

Aunque se ha explicado un caso en el que se forma un electrodo mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, el electrodo puede estar fabricado mediante procedimientos distintos de un moldeo por compresión. Los otros procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el disolvente. En el MIM, se mezclan los polvos con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y se pulverizan los polvos calentados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque existen diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de los procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable de los polvos en el electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

La Fig. 14 es un diagrama explicativo que indica una transición de materiales aplicados a motores de aeronaves. Debido a que se utilizan los motores de aeronaves, por ejemplo los álabes de un motor, en un entorno de temperatura elevada, se utilizan aleaciones resistentes al calor como el material aplicado. En el pasado se utilizó una fundición ordinaria; sin embargo, en la actualidad se utilizan fundiciones especiales tales como una aleación de un único cristal, una aleación solidificada de forma unidireccional y similares. Aunque estos materiales son materiales resistentes al calor en entornos de temperatura elevada, existe el inconveniente de que se dañen fácilmente si se produce una falta importante de homogeneidad en la temperatura debido a la entrada local del calor, como en el caso de la soldadura. Además, cuando se consideran los motores de aeronaves en su conjunto, debido a que en la mayoría de casos, se fijan otros materiales mediante soldadura y revestimiento de pulverización térmica existe el problema de que se dañe fácilmente debido a la concentración local del calor, y el rendimiento es bajo.

Dado que fluye continuamente una corriente de descarga eléctrica en la soldadura, un punto de la pieza a trabajar en el que se aplica un arco no se desplaza en un breve periodo de tiempo y se endurece térmicamente. Por otra parte, dado que se detiene la corriente de descarga eléctrica durante un breve periodo de tiempo (un periodo desde aproximadamente varios µs hasta varias decenas de µs), en la realización de la presente invención, no hay ninguna concentración del calor. Un periodo de la anchura del impulso te mostrado en la Fig. 3 es el periodo durante el que se genera la descarga eléctrica y el tiempo de retraso de la descarga eléctrica td y el tiempo de pausa to son el periodo durante el que no se genera la descarga eléctrica, en otras palabras, el periodo durante el que no se aplica calor a la pieza a trabajar. Además, cuando se termina un impulso de descarga eléctrica, se aplica la siguiente descarga eléctrica que se va a generar en otra parte; por lo tanto, se puede comprender que hay menos concentración de calor en comparación con la soldadura.

En la presente realización, es posible evitar la aparición de fisuras al poner en práctica el tratamiento superficial por descarga eléctrica para formar un revestimiento metálico sobre la aleación de cristal único o sobre la aleación solidificada de forma unidireccional, y al disipar el calor introducido por medio de una descarga eléctrica por impulso en líquido. Además, es posible obtener un revestimiento grueso al utilizar un electrodo que contiene materiales metálicos que no forman carburos o que es difícil que formen carburos en más del 40% en volumen, no mediante soldadura ni revestimiento por pulverización térmica como se ha puesto en práctica convencionalmente, y como resultado, es posible formar el revestimiento grueso sin provocar fisuras.

Aunque se ha explicado un caso en el que un electrodo está formado mediante el moldeo por compresión de polvos con una prensa, un procedimiento de fabricación del electrodo no está limitado a este caso. Mientras que el electrodo fabricado sea polvo formado, se puede fabricar el electrodo mediante procedimientos distintos del moldeo por compresión. Los otros

procedimientos para fabricar el electrodo incluyen el moldeo en barbotina, el moldeo por inyección de metal (MIM), y la pulverización o el lanzamiento en chorro de nanopolvos. En el moldeo en barbotina, se dispersan los polvos en un disolvente para fabricar una suspensión, y se vierte la suspensión dentro de un molde poroso, tal como un molde de yeso, para eliminar el 5 disolvente. En el MIM, se mezclan los polvos con un aglutinante y se lanza en chorro dentro de un molde. En la pulverización, se calientan los polvos y se pulverizan los polvos calentados para crear un estado en el que los polvos están combinados parcialmente entre sí. Aunque hay diversos procedimientos distintos para fabricar el electrodo, un objetivo de cada uno de estos procedimientos es formar polvos. Si se obtiene un estado de combinación deseable en el

10 electrodo, se puede aplicar el electrodo a la presente invención.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL

Como se ha descrito anteriormente, el electrodo para un tratamiento superficial por descarga

15 eléctrica según la presente invención es adecuado para su aplicación en una industria relacionada con un tratamiento superficial que forma un revestimiento sobre una superficie de una pieza a trabajar, y es especialmente adecuado para su aplicación en la industria relacionada con el tratamiento superficial que forma un revestimiento grueso sobre una superficie de una pieza a trabajar.

20

Claims

Reivindicaciones

1.

Un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, siendo el electrodo un compacto verde fabricado mediante el moldeo de polvos metálicos o polvos de compuestos metálicos y siendo utilizado para un tratamiento superficial por descarga eléctrica en el que se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar en un fluido dieléctrico para formar, mediante la energía de la descarga eléctrica sobre la superficie de la pieza a trabajar, un revestimiento de un material del electrodo o de una sustancia que se genera mediante una reacción del electrodo debido a la energía de la descarga eléctrica, en el que el electrodo contiene un 40% en volumen, o más, de material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo, y en el que el material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil consiste en Co, Ni o Fe o una combinación de los mismos.
2.

Un electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, siendo el electrodo un compacto verde fabricado mediante el moldeo de polvos metálicos o polvos de compuestos metálicos y siendo utilizado para un tratamiento superficial por descarga eléctrica en el que se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar en un fluido dieléctrico para formar, mediante la energía de la descarga eléctrica sobre la superficie de la pieza a trabajar, un revestimiento de un material del electrodo o de una sustancia que se genera mediante una reacción del electrodo debido a la energía de la descarga eléctrica, en el que el electrodo está fabricado de un polvo de un material de aleación que está aleado al mezclar un polvo que consiste en Co y/o Ni, y/o Fe con el polvo del material de aleación, en el que el material de aleación contiene un 40% en volumen, o más, del material metálico de Co y/o de Ni y/o de Fe que consiste en Co, Ni o Fe o una combinación de los mismos, que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo.
3.

El electrodo para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la reivindicación 2, en el que el material de aleación es una aleación de Co que contiene Cr, Ni y W, siendo el Co un componente principal; una aleación de Co que contiene Mo, Cr y Si, siendo Co un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr, y Fe, siendo Ni un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr, Mo y Ta, siendo

Ni un componente principal; o una aleación de Fe que contiene Cr, Ni, Mo, (Nb + Ta), Ti y Al, siendo Fe un componente principal.
4.

Un procedimiento de un tratamiento superficial por descarga eléctrica, que comprende:

generar una descarga eléctrica por impulsos en un fluido dieléctrico entre un electrodo de compacto verde y una pieza a trabajar, estando fabricado el electrodo mediante un moldeo por compresión de un polvo metálico o polvos de compuestos metálicos; y formar un revestimiento que contiene un carburo y un componente metálico no carbonizado en una relación predeterminada en base a los materiales suministrados del electrodo de compacto verde en una superficie de la pieza a trabajar utilizando una energía de la descarga eléctrica, en el que se forma el revestimiento sobre la superficie de la pieza a trabajar al dejar que se descargue el electrodo que contiene un 40% en volumen o más de material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo, y el material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil consiste en Co, Ni o Fe, o una combinación de los mismos.
5.

El procedimiento de un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la reivindicación 4, en el que el material de la pieza a trabajar es una aleación de control direccional, tal como una aleación de cristal único o una aleación solidificada de forma unidireccional.
6.

Un procedimiento de un tratamiento superficial por descarga eléctrica de uso de un electrodo que es un compacto verde fabricado mediante el moldeo de polvos metálicos

o polvos de compuestos metálicos para un tratamiento superficial por descarga eléctrica en el que se genera una descarga eléctrica por impulsos entre el electrodo y una pieza a trabajar en un fluido dieléctrico para formar, mediante la energía de la descarga eléctrica sobre la superficie de la pieza a trabajar, un revestimiento de un material del electrodo o de una sustancia que se genera mediante una reacción del electrodo debido a la energía de la descarga eléctrica, en el que el revestimiento está formado utilizando un electrodo fabricado de un polvo de un material de aleación que está aleado mezclando un polvo que consiste en Co y/o Ni y/o Fe con el polvo del material de aleación, en el que el material de aleación contiene un 40% en volumen o más del material metálico de Co y/o de Ni y/o de Fe que consiste en Co, Ni, o Fe o una combinación de los mismos, que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo.
7.

El procedimiento del tratamiento superficial por descarga eléctrica según la reivindicación 6, en el que el material de la pieza a trabajar es una aleación de control direccional, tal como una aleación de cristal único o una aleación solidificada de forma unidireccional.
8.

El procedimiento del tratamiento superficial por descarga eléctrica según la reivindicación 6, en el que el material de aleación es una aleación de Co que contiene Cr, Ni y W, siendo Co un componente principal; una aleación de Co que contiene Mo, Cr y Si, siendo Co un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr, y Fe, siendo Ni un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr, Mo y Ta, siendo Ni un componente principal; y una aleación de Fe que contiene Cr, Ni, Mo, (Nb + Ta), Ti y Al, siendo Fe un componente principal.
9.

Un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, que comprende:

un electrodo (203; 1202) de un compacto verde fabricado mediante el moldeo de polvos que contienen un 40% en volumen o más de material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil en comparación con el otro material del electrodo, en el que el material metálico que no está carbonizado o es de carbonización difícil consiste en Co, Ni o Fe o una combinación de los mismos, una unidad (208; 1208) de suministro de fluido dieléctrico para sumergir el electrodo (203; 1202) y una pieza (204; 1203) a trabajar en el fluido dieléctrico (205; 1204) o que suministra el fluido dieléctrico (205; 1204) entre el electrodo (203; 1202) y la pieza (204; 1203) a trabajar; y una unidad (206; 1205) de fuente de alimentación que genera una descarga eléctrica por impulsos al aplicar tensión entre el electrodo (203; 1202) y la pieza (204; 1203) a trabajar.
10.

Un aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica, que comprende:

un electrodo (203; 1202) de un compacto verde fabricado de un polvo de un material de aleación que está aleado al mezclar un polvo que contiene Co y/o Ni y/o Fe con el polvo del material de aleación, en el que el material de aleación contiene un 40% en volumen o más del material metálico que consiste en Co, Ni o Fe o una combinación de los mismos, que no está carbonizado o es de carbonización difícil

5 en comparación con el otro material del electrodo; una unidad (208; 1208) de suministro de fluido dieléctrico para sumergir el electrodo (203; 1202) y una pieza (204; 1203) a trabajar en el fluido dieléctrico (205; 1204) o que suministra el fluido dieléctrico (205; 1204) entre el electrodo (203; 1202) y la pieza (204; 1203) a trabajar; y

10 una unidad (206; 1205) de fuente de alimentación que genera una descarga eléctrica por impulsos al aplicar tensión entre el electrodo (203; 1202) y la pieza (204; 1203) a trabajar.
11. El aparato para un tratamiento superficial por descarga eléctrica según la reivindicación

15 10, en el que el material de aleación es una aleación de Co que contiene Cr, Ni y W, siendo Co un componente principal; una aleación de Co que contiene Mo, Cr, y Si, siendo Co un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr y Fe, siendo Ni un componente principal; una aleación de Ni que contiene Cr, Mo y Ta, siendo Ni un componente principal; o una aleación de Fe que contiene Cr, Ni, Mo, (Nb + Ta), Ti y Al,

20 siendo Fe un componente principal.