JP2000160361A - 放電による表面処理方法および放電による表面処理装置 - Google Patents
放電による表面処理方法および放電による表面処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被処理材表面に面粗さの良好な緻密な改質層
を形成する。 【解決手段】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極２と被処理材１とを加工液中に設置し、上
記電極２と上記被処理材１との間に電圧を印加して液中
放電を発生させることにより上記被処理材表面に改質膜
２２を形成する際に、上記電極２と上記被処理材１との
間を、気体と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とす
る。
を形成する。 【解決手段】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極２と被処理材１とを加工液中に設置し、上
記電極２と上記被処理材１との間に電圧を印加して液中
放電を発生させることにより上記被処理材表面に改質膜
２２を形成する際に、上記電極２と上記被処理材１との
間を、気体と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改質材料または改
質材料の元となる材料からなる電極と被処理材とを加工
液中に設置し、上記電極と上記被処理材との間に電圧を
印加して液中放電を発生させることにより上記被処理材
表面に品質の高い改質膜を形成する表面処理方法、およ
びこれを実施する表面処理装置に関するものである。
質材料の元となる材料からなる電極と被処理材とを加工
液中に設置し、上記電極と上記被処理材との間に電圧を
印加して液中放電を発生させることにより上記被処理材
表面に品質の高い改質膜を形成する表面処理方法、およ
びこれを実施する表面処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液中放電によって金属材料等の表面をコ
ーティングして、耐食性、耐磨耗性を与える技術は、例
えば特開平５−１４８６１５号公報等により既に特許出
願され公知となっている。その技術の骨子は次のとおり
である。ＷＣとＣｏの粉末を混合して圧縮成形した電極
で液中放電を行うことにより電極材料をワークに堆積さ
せる。この後、別の電極（例えば、銅電極、グラファイ
ト電極）によって再溶融放電加工を行い、より高い硬度
と高い密着力を得る。
ーティングして、耐食性、耐磨耗性を与える技術は、例
えば特開平５−１４８６１５号公報等により既に特許出
願され公知となっている。その技術の骨子は次のとおり
である。ＷＣとＣｏの粉末を混合して圧縮成形した電極
で液中放電を行うことにより電極材料をワークに堆積さ
せる。この後、別の電極（例えば、銅電極、グラファイ
ト電極）によって再溶融放電加工を行い、より高い硬度
と高い密着力を得る。
【０００３】以下、従来技術について図７を用いて説明
する。図７（Ａ）において、ＷＣ−Ｃｏ（タングステン
カーバイド−コバルト）の混合圧粉体電極１７を用い
て、被処理材料（母材Ｓ５０Ｃ）１に液中で放電加工を
行い、電極材料を堆積させる（１次加工）。次いで図７
（Ｂ）に示すように、銅電極のようなそれほど消耗しな
い電極１８によって再溶融加工（２次加工）を行う。１
次加工の堆積のままでは、組織は硬度もＨｖ＝１４１０
程度であり、また空洞も多かったが、２次加工の再溶融
加工によって被覆層２２の空洞が無くなり、硬度もＨｖ
＝１７５０と向上する。
する。図７（Ａ）において、ＷＣ−Ｃｏ（タングステン
カーバイド−コバルト）の混合圧粉体電極１７を用い
て、被処理材料（母材Ｓ５０Ｃ）１に液中で放電加工を
行い、電極材料を堆積させる（１次加工）。次いで図７
（Ｂ）に示すように、銅電極のようなそれほど消耗しな
い電極１８によって再溶融加工（２次加工）を行う。１
次加工の堆積のままでは、組織は硬度もＨｖ＝１４１０
程度であり、また空洞も多かったが、２次加工の再溶融
加工によって被覆層２２の空洞が無くなり、硬度もＨｖ
＝１７５０と向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の放電による表面
処理方法は以上のようにしてなされており、このような
方法では、被覆層２２の硬度を向上させる一方で、その
面粗さは約１０μmになる。これは加工液中で放電する
場合の面粗さの限界であり、これよりも小さな面粗さを
得ることは困難であった。すなわち、放電による加工液
の気化爆発のために生成する改質層の一部が除去され、
その面粗さが荒くなる。また、約１０μmの面粗さは生
成される改質層の厚さが十数μmの場合であり、改質層
厚さが厚くなると面粗さはさらに増大する。一方、気中
放電による改質膜形成では、加工液の気化爆発が無いた
め溶融した改質層が飛散することがなく、改質層表面が
平坦になる利点がある。しかし、気中放電加工は液中放
電加工と比べ、放電の極間距離が狭くなるため短絡が生
じ易く、加工が不安定となり、ひいては、生成される改
質層の面粗さが悪化するという問題があった。
処理方法は以上のようにしてなされており、このような
方法では、被覆層２２の硬度を向上させる一方で、その
面粗さは約１０μmになる。これは加工液中で放電する
場合の面粗さの限界であり、これよりも小さな面粗さを
得ることは困難であった。すなわち、放電による加工液
の気化爆発のために生成する改質層の一部が除去され、
その面粗さが荒くなる。また、約１０μmの面粗さは生
成される改質層の厚さが十数μmの場合であり、改質層
厚さが厚くなると面粗さはさらに増大する。一方、気中
放電による改質膜形成では、加工液の気化爆発が無いた
め溶融した改質層が飛散することがなく、改質層表面が
平坦になる利点がある。しかし、気中放電加工は液中放
電加工と比べ、放電の極間距離が狭くなるため短絡が生
じ易く、加工が不安定となり、ひいては、生成される改
質層の面粗さが悪化するという問題があった。
【０００５】従来の放電による表面処理は、上記のよう
に加工プロセスの限界から面粗さの細かい改質層が得ら
れないという問題があった。
に加工プロセスの限界から面粗さの細かい改質層が得ら
れないという問題があった。
【０００６】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたものであり、気中及び液中放電のそれぞれ
の長所、すなわち、液中放電の効果で極間距離を広め安
定した加工を行うとともに、気中放電の効果で気化爆発
力を抑えて除去加工を抑制することにより生成する改質
層を厚くさせる。これにより、生成する改質層の厚さに
関係なく、面粗さの良好な緻密な改質層を形成すること
ができる表面処理方法、および表面処理装置を提供する
ことを目的とする。
めになされたものであり、気中及び液中放電のそれぞれ
の長所、すなわち、液中放電の効果で極間距離を広め安
定した加工を行うとともに、気中放電の効果で気化爆発
力を抑えて除去加工を抑制することにより生成する改質
層を厚くさせる。これにより、生成する改質層の厚さに
関係なく、面粗さの良好な緻密な改質層を形成すること
ができる表面処理方法、および表面処理装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の方法に
よる表面処理方法は、改質材料または改質材料の元とな
る材料からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、
上記電極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放
電を発生させることにより上記被処理材表面に改質膜を
形成する際に、上記電極と上記被処理材との間を、気体
と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とするものであ
る。
よる表面処理方法は、改質材料または改質材料の元とな
る材料からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、
上記電極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放
電を発生させることにより上記被処理材表面に改質膜を
形成する際に、上記電極と上記被処理材との間を、気体
と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とするものであ
る。
【０００８】また、この発明の第２の方法による表面処
理方法は、第１の方法において、加工液が非イオン性の
界面活性剤を添加した脱イオン水であるものである。
理方法は、第１の方法において、加工液が非イオン性の
界面活性剤を添加した脱イオン水であるものである。
【０００９】また、この発明の第１の構成による表面処
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液と供給された上記気体とを混合す
る撹拌装置を備えたものである。
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液と供給された上記気体とを混合す
る撹拌装置を備えたものである。
【００１０】また、この発明の第２の構成による表面処
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液を冷却する加工液冷却装置を備え
たものである。
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液を冷却する加工液冷却装置を備え
たものである。
【００１１】また、この発明の第３の構成による表面処
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記電極部より上記電極と上記被処理材と
の間に気体を供給する気体供給装置を備えたものであ
る。
理装置は、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記電極部より上記電極と上記被処理材と
の間に気体を供給する気体供給装置を備えたものであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による表面処理方法を示す説明図である。
図において、１は導電性物質よりなる被処理材である。
２は例えば、水素化チタン、バナジュウムカーバイド、
グラファイト、タングステンカーバイド、チタンカーバ
イド、コバルト、あるいはそれらを混合して成形した電
極であり、改質材料あるいは改質材料の元となる材料に
より構成されている。このような被処理材１および電極
２を放電加工液中に設置し、上記放電加工液中で電極２
と被処理材１の表面との間で放電加工を行う。２２は放
電加工により被処理材１上に堆積した電極材料物質の被
覆層（以下、改質層という）である。この改質層２２は
電極２を構成する改質材料あるいは改質材料の元となる
材料と被処理材とが溶融した後、凝固あるいは焼結する
ことにより構成される。放電を繰り返すことにより改質
層２２の上にさらに改質物質を堆積させることができ、
改質層２２の厚さを厚くすることができる。しかし、被
処理材１と電極２との極間が加工液で満たされた状態の
場合、加工液の気化爆発により被処理材２に堆積した改
質層２２を除去する圧力が作用するため、改質層２２の
表面を除去加工しつつ、改質物質を堆積する処理が進行
することになる。したがって、改質層２２の表面は荒れ
ていく。
実施の形態１による表面処理方法を示す説明図である。
図において、１は導電性物質よりなる被処理材である。
２は例えば、水素化チタン、バナジュウムカーバイド、
グラファイト、タングステンカーバイド、チタンカーバ
イド、コバルト、あるいはそれらを混合して成形した電
極であり、改質材料あるいは改質材料の元となる材料に
より構成されている。このような被処理材１および電極
２を放電加工液中に設置し、上記放電加工液中で電極２
と被処理材１の表面との間で放電加工を行う。２２は放
電加工により被処理材１上に堆積した電極材料物質の被
覆層（以下、改質層という）である。この改質層２２は
電極２を構成する改質材料あるいは改質材料の元となる
材料と被処理材とが溶融した後、凝固あるいは焼結する
ことにより構成される。放電を繰り返すことにより改質
層２２の上にさらに改質物質を堆積させることができ、
改質層２２の厚さを厚くすることができる。しかし、被
処理材１と電極２との極間が加工液で満たされた状態の
場合、加工液の気化爆発により被処理材２に堆積した改
質層２２を除去する圧力が作用するため、改質層２２の
表面を除去加工しつつ、改質物質を堆積する処理が進行
することになる。したがって、改質層２２の表面は荒れ
ていく。
【００１３】一方、図１に示すように、被処理材１と電
極２との極間に加工液と気体が混合する状態、すなわ
ち、気泡２０３が混入した状態の場合、放電加工液の気
化爆発は周囲の気泡２０３によって緩和されるために、
被処理材２に堆積した改質層２２に除去圧力が作用しな
くなる。このプロセスを図１により詳しく説明する。図
１（Ａ）において、被処理材１と電極２との間で放電が
生じると、アーク柱２５の電極側では電極材料が溶融し
た電極溶融部２６が生成される。一方、アーク柱２５の
被処理材側では改質層溶融部２７が形成される。このと
き周囲に気泡が存在しない場合、アーク柱２５の熱で極
間の加工液が気化爆発して圧力を発生する。この圧力に
より改質層溶融部２７が吹き飛ばされ、空洞状態のとこ
ろへ電極側から溶融した電極材料が飛来して付着し、堆
積していく。しかし、極間に気泡が混在していると、放
電加工液の気化爆発による圧力は気中放電に類似した状
態となり、爆発による圧力が周囲の気泡へ抜けてしま
い、改質層溶融部２７に作用しなくなる。したがって、
改質層溶融部２７は除去されず、その表面が荒れること
はなく、面粗さの良好な改質層２２が生成されていく。
また、溶融した電極材料は、図１（Ｂ）に示すように、
改質層２２が溶融した改質層溶融部２７に付着するた
め、空洞状態の改質層のところへ付着する場合に比べ
て、改質物質間の隙間が大幅に減少し、改質層２２は緻
密な状態で堆積していく。
極２との極間に加工液と気体が混合する状態、すなわ
ち、気泡２０３が混入した状態の場合、放電加工液の気
化爆発は周囲の気泡２０３によって緩和されるために、
被処理材２に堆積した改質層２２に除去圧力が作用しな
くなる。このプロセスを図１により詳しく説明する。図
１（Ａ）において、被処理材１と電極２との間で放電が
生じると、アーク柱２５の電極側では電極材料が溶融し
た電極溶融部２６が生成される。一方、アーク柱２５の
被処理材側では改質層溶融部２７が形成される。このと
き周囲に気泡が存在しない場合、アーク柱２５の熱で極
間の加工液が気化爆発して圧力を発生する。この圧力に
より改質層溶融部２７が吹き飛ばされ、空洞状態のとこ
ろへ電極側から溶融した電極材料が飛来して付着し、堆
積していく。しかし、極間に気泡が混在していると、放
電加工液の気化爆発による圧力は気中放電に類似した状
態となり、爆発による圧力が周囲の気泡へ抜けてしま
い、改質層溶融部２７に作用しなくなる。したがって、
改質層溶融部２７は除去されず、その表面が荒れること
はなく、面粗さの良好な改質層２２が生成されていく。
また、溶融した電極材料は、図１（Ｂ）に示すように、
改質層２２が溶融した改質層溶融部２７に付着するた
め、空洞状態の改質層のところへ付着する場合に比べ
て、改質物質間の隙間が大幅に減少し、改質層２２は緻
密な状態で堆積していく。
【００１４】なお、放電加工液に混入する気泡２０３に
はアルゴンや窒素などを使用する。また、放電加工液は
一般に油性のものが使用されるが、この放電加工液に水
系のものを使用することも可能である。このとき、脱イ
オン水を使用するが、脱イオン水は気泡混入が困難とな
る。そこで、脱イオン水に非イオン性の界面活性剤を添
加すれば、気泡が混入しやすくなり、かつ、導電率が増
大しない水系の加工液が得られる。例えば、非イオン界
面活性剤（エマルゲン１０４）と脱イオン水を混合した
液体１０ｖｏｌ％濃度純水を混合した水系加工液では電
解を生じることなく、安定した放電を得ることができ
る。
はアルゴンや窒素などを使用する。また、放電加工液は
一般に油性のものが使用されるが、この放電加工液に水
系のものを使用することも可能である。このとき、脱イ
オン水を使用するが、脱イオン水は気泡混入が困難とな
る。そこで、脱イオン水に非イオン性の界面活性剤を添
加すれば、気泡が混入しやすくなり、かつ、導電率が増
大しない水系の加工液が得られる。例えば、非イオン界
面活性剤（エマルゲン１０４）と脱イオン水を混合した
液体１０ｖｏｌ％濃度純水を混合した水系加工液では電
解を生じることなく、安定した放電を得ることができ
る。
【００１５】図２および図３は放電による表面加工にお
いて、１発の放電により形成された放電痕を示す電子顕
微鏡写真である。図２は極間に気泡を混入させない状態
の加工液中で放電による表面加工を行った場合の放電痕
であり、図３は極間にアルゴンガスを混入して極間を気
泡混入雰囲気とした状態で放電による表面加工を行った
場合の放電痕である。気泡を混入しない場合の図２で
は、その放電痕は中心部分が加工されたクレータ状を呈
しているのに対して、気泡を混入した場合の図３では、
その放電痕は除去された部分がなく、滑らかな状態が得
られる。これらの図より、極間に気泡２０３を混入する
ことにより生成される改質層２２の面粗さが改善される
ことがわかる。
いて、１発の放電により形成された放電痕を示す電子顕
微鏡写真である。図２は極間に気泡を混入させない状態
の加工液中で放電による表面加工を行った場合の放電痕
であり、図３は極間にアルゴンガスを混入して極間を気
泡混入雰囲気とした状態で放電による表面加工を行った
場合の放電痕である。気泡を混入しない場合の図２で
は、その放電痕は中心部分が加工されたクレータ状を呈
しているのに対して、気泡を混入した場合の図３では、
その放電痕は除去された部分がなく、滑らかな状態が得
られる。これらの図より、極間に気泡２０３を混入する
ことにより生成される改質層２２の面粗さが改善される
ことがわかる。
【００１６】図４はこの発明の実施の形態１による表面
処理装置を示す構成図である。図において、１は被処理
材であり、加工槽１１内に載置されている。２は上述し
た電極であり、例えば、タングステンカーバイトとコバ
ルトあるいはチタンカーバイドとコバルトを混合したも
のなどで構成されている。３は電極２を保持する保持装
置、４はモータ７に連結された回転軸５を介して保持装
置３を回転させると共に、Ｚ軸駆動機構８により矢印Ｚ
方向にスライド（サーボ）させる主軸である。１２は放
電加工液であり、上記被処理材１、電極２はこの放電加
工液中に配置されている。１３は被処理材１と電極２と
の間に放電を発生させるための電源装置である。
処理装置を示す構成図である。図において、１は被処理
材であり、加工槽１１内に載置されている。２は上述し
た電極であり、例えば、タングステンカーバイトとコバ
ルトあるいはチタンカーバイドとコバルトを混合したも
のなどで構成されている。３は電極２を保持する保持装
置、４はモータ７に連結された回転軸５を介して保持装
置３を回転させると共に、Ｚ軸駆動機構８により矢印Ｚ
方向にスライド（サーボ）させる主軸である。１２は放
電加工液であり、上記被処理材１、電極２はこの放電加
工液中に配置されている。１３は被処理材１と電極２と
の間に放電を発生させるための電源装置である。
【００１７】２０１は気体を放電加工液中に混入させる
撹拌装置であり、放電加工液１２を撹拌するための羽を
もち、その羽は放電加工液中に配置されており、アルゴ
ンや窒素などのガスを放電加工液１２中に供給する気体
供給装置２０２から供給される気体が撹拌装置２０１の
撹拌部に供給されるように配置される。２３は気体供給
装置２０２から供給された気泡（撹拌前の気泡）、２４
は撹拌装置２０１で細かくされた気泡（撹拌後の気泡）
である。
撹拌装置であり、放電加工液１２を撹拌するための羽を
もち、その羽は放電加工液中に配置されており、アルゴ
ンや窒素などのガスを放電加工液１２中に供給する気体
供給装置２０２から供給される気体が撹拌装置２０１の
撹拌部に供給されるように配置される。２３は気体供給
装置２０２から供給された気泡（撹拌前の気泡）、２４
は撹拌装置２０１で細かくされた気泡（撹拌後の気泡）
である。
【００１８】なお、上記加水槽１１はＸおよびＹテーブ
ル１０１、１０２に載置され、各々Ｘ軸駆動機構９、Ｙ
軸駆動機構１０により、Ｘ軸およびＹ軸の方向に移動
し、加工槽１１を介して、非処理材１がＸ軸およびＹ軸
方向に移動可能である。１４は制御装置であり、メモリ
やＣＰＵを備え、電極２の位置を制御する。１６は被処
理材１と電極２との間の極間距離を検出する極間検出回
路であり、極間距離の検出信号を制御装置１４へ送る。
制御装置１４は上記検出信号を受け、Ｚ軸駆動機構８へ
送り、被処理材１と電極２との間の極間距離を所定値
（例えば１００μｍ）に制御する。
ル１０１、１０２に載置され、各々Ｘ軸駆動機構９、Ｙ
軸駆動機構１０により、Ｘ軸およびＹ軸の方向に移動
し、加工槽１１を介して、非処理材１がＸ軸およびＹ軸
方向に移動可能である。１４は制御装置であり、メモリ
やＣＰＵを備え、電極２の位置を制御する。１６は被処
理材１と電極２との間の極間距離を検出する極間検出回
路であり、極間距離の検出信号を制御装置１４へ送る。
制御装置１４は上記検出信号を受け、Ｚ軸駆動機構８へ
送り、被処理材１と電極２との間の極間距離を所定値
（例えば１００μｍ）に制御する。
【００１９】次に、以上のように構成された放電による
表面処理装置の動作について説明する。気体供給装置２
０２から例えば、アルゴンガスを放電加工液中の撹拌装
置２０１へ供給する。このとき、気体の供給量は気体供
給装置２０２の調整弁（図示せず）により適切に調整さ
れる。撹拌装置２０１はその羽を回転させることにより
放電加工液１２と供給された気体とを撹拌し、放電加工
液中に直径１０〜２０μｍ程度の微小な気体が混入した
クリーム状の気泡混入加工液を生成する。この気泡混入
加工液を被処理材１と電極２との間隙に供給し、極間を
気泡混入雰囲気とする。Ｚ軸駆動機構８によって電極２
の被処理材１との対向面が所定の極間距離となるように
電極２をＺ方向にサーボおよびＺ方向の軸を中心に回転
させることにより電極２の位置を制御する。その後、気
泡混入加工液中において、電極２と被処理材１との間に
電源装置１３より電力を供給して両者間に放電を発生さ
せ、電極２が対向する被処理材１表面に対して改質層２
２を形成する。
表面処理装置の動作について説明する。気体供給装置２
０２から例えば、アルゴンガスを放電加工液中の撹拌装
置２０１へ供給する。このとき、気体の供給量は気体供
給装置２０２の調整弁（図示せず）により適切に調整さ
れる。撹拌装置２０１はその羽を回転させることにより
放電加工液１２と供給された気体とを撹拌し、放電加工
液中に直径１０〜２０μｍ程度の微小な気体が混入した
クリーム状の気泡混入加工液を生成する。この気泡混入
加工液を被処理材１と電極２との間隙に供給し、極間を
気泡混入雰囲気とする。Ｚ軸駆動機構８によって電極２
の被処理材１との対向面が所定の極間距離となるように
電極２をＺ方向にサーボおよびＺ方向の軸を中心に回転
させることにより電極２の位置を制御する。その後、気
泡混入加工液中において、電極２と被処理材１との間に
電源装置１３より電力を供給して両者間に放電を発生さ
せ、電極２が対向する被処理材１表面に対して改質層２
２を形成する。
【００２０】以上のように、本実施の形態による表面処
理方法および表面処理装置においては、放電雰囲気を気
泡混入加工液で満たされた状態にして放電による表面処
理を行う。これにより、放電加工液が放電の熱により急
激に上昇して気化する際に発生する圧力が周囲の気泡に
より緩和されるので、既に形成された改質層は除去され
ることなく再び溶融するだけで、その溶融状態の改質層
に対して、さらに改質物質を堆積させることができるた
め、改質層の面粗さを増大させることなく、緻密な改質
層を形成することができる。
理方法および表面処理装置においては、放電雰囲気を気
泡混入加工液で満たされた状態にして放電による表面処
理を行う。これにより、放電加工液が放電の熱により急
激に上昇して気化する際に発生する圧力が周囲の気泡に
より緩和されるので、既に形成された改質層は除去され
ることなく再び溶融するだけで、その溶融状態の改質層
に対して、さらに改質物質を堆積させることができるた
め、改質層の面粗さを増大させることなく、緻密な改質
層を形成することができる。
【００２１】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２による表面処理装置を示す構成図である。図におい
て、図４と同一符号は同一または相当部分を示す。３０
１は放電加工液１２を冷却する加工液冷却装置であり、
放電加工液中に配置される。２０２は気体供給装置であ
り、その気体の供給口は放電加工液中に配置されてい
る。
態２による表面処理装置を示す構成図である。図におい
て、図４と同一符号は同一または相当部分を示す。３０
１は放電加工液１２を冷却する加工液冷却装置であり、
放電加工液中に配置される。２０２は気体供給装置であ
り、その気体の供給口は放電加工液中に配置されてい
る。
【００２２】次に、以上のように構成された表面処理装
置の動作について説明する。気体供給装置２０２から例
えば、アルゴンガスを放電加工液１２中へ供給する。こ
のとき放電加工液１２の温度が高いと放電加工液中に溶
解可能な気体濃度が低くなるために放電加工液１２を加
工液冷却装置３０１により冷却し、気体供給装置２０２
から供給される気体の放電加工液中における溶解度をあ
げる。このようにして気体溶解濃度を高くした放電加工
液で被処理材１と電極２との間隙を満たす。Ｚ軸駆動機
構８によって電極２の被処理材１との対向面が所定の極
間距離となるように、電極２をＺ方向にサーボ、および
Ｚ方向の軸を中心に回転させ、電極２の位置を制御す
る。その後、上記放電加工液中において、電極２と被処
理材１との間に電源装置１３より電力を供給して両者間
に放電を発生させ、電極２が対向する被処理材１表面に
対して改質層２２を形成する。
置の動作について説明する。気体供給装置２０２から例
えば、アルゴンガスを放電加工液１２中へ供給する。こ
のとき放電加工液１２の温度が高いと放電加工液中に溶
解可能な気体濃度が低くなるために放電加工液１２を加
工液冷却装置３０１により冷却し、気体供給装置２０２
から供給される気体の放電加工液中における溶解度をあ
げる。このようにして気体溶解濃度を高くした放電加工
液で被処理材１と電極２との間隙を満たす。Ｚ軸駆動機
構８によって電極２の被処理材１との対向面が所定の極
間距離となるように、電極２をＺ方向にサーボ、および
Ｚ方向の軸を中心に回転させ、電極２の位置を制御す
る。その後、上記放電加工液中において、電極２と被処
理材１との間に電源装置１３より電力を供給して両者間
に放電を発生させ、電極２が対向する被処理材１表面に
対して改質層２２を形成する。
【００２３】本実施の形態２による表面処理装置におい
ては、気体溶解度を高くした放電加工液で放電雰囲気を
満たされた状態にする。この状態は、放電加工液中に溶
解している気体がわずかな温度上昇により気化する状態
であるため、容易に極間に気泡を発生させることが可能
となり、気泡混入加工液の状態になる。即ち、電極２と
被処理材１との間で放電が発生した瞬間に放電加工液中
の溶解している気体が気化し、極間は気泡混入雰囲気と
なり、放電加工液の気化爆発による除去圧力は周囲に発
生した気泡により緩和され、既に形成された改質層２２
は除去されることなく再び溶融するだけで、その溶融状
態の改質層２２に対してさらに改質物質を堆積させるこ
とができるため、改質層の面粗さを増大させることな
く、緻密な改質層を形成することができる。
ては、気体溶解度を高くした放電加工液で放電雰囲気を
満たされた状態にする。この状態は、放電加工液中に溶
解している気体がわずかな温度上昇により気化する状態
であるため、容易に極間に気泡を発生させることが可能
となり、気泡混入加工液の状態になる。即ち、電極２と
被処理材１との間で放電が発生した瞬間に放電加工液中
の溶解している気体が気化し、極間は気泡混入雰囲気と
なり、放電加工液の気化爆発による除去圧力は周囲に発
生した気泡により緩和され、既に形成された改質層２２
は除去されることなく再び溶融するだけで、その溶融状
態の改質層２２に対してさらに改質物質を堆積させるこ
とができるため、改質層の面粗さを増大させることな
く、緻密な改質層を形成することができる。
【００２４】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３による表面処理装置を示す構成図である。図におい
て、図４と同一符号は同一または相当部分を示す。２０
２は気体供給装置であり、その気体の供給口は電極２に
接続されている。電極との接続部では例えば図６に示す
ような穴が開けられている。さらに電極２には被処理材
１との対向面に直径数十〜数百μｍの多数の穴があけら
れており、これらの穴は気体供給装置２０２の電極との
接続部に設けられた穴とつながっている。
態３による表面処理装置を示す構成図である。図におい
て、図４と同一符号は同一または相当部分を示す。２０
２は気体供給装置であり、その気体の供給口は電極２に
接続されている。電極との接続部では例えば図６に示す
ような穴が開けられている。さらに電極２には被処理材
１との対向面に直径数十〜数百μｍの多数の穴があけら
れており、これらの穴は気体供給装置２０２の電極との
接続部に設けられた穴とつながっている。
【００２５】次に、上記のように構成された表面処理装
置の動作について説明する。気体供給装置２０２から例
えば、アルゴンガスを電極２へ供給する。すると供給さ
れたアルゴンガスは電極内部に加工された微細穴を通っ
て被処理材１との対向面から排出される。この状態でＺ
軸駆動機構８によって電極２と被処理材１との対向面が
所定の放電間隙となるように電極２をＺ方向にサーボお
よびＺ方向の軸を中心に回転させることにより電極２の
位置を制御する。このとき極間は電極２から噴出する気
体によって放電加工液中に微小な気泡が混入した気泡混
入加工液で満たされた状態となる。その後、気泡混入加
工液中において、電極２と被処理材１との間に電源装置
１３より電力を供給して両者間に放電を発生させ、電極
２が対向する被処理材１表面に対して改質層２２を形成
する。
置の動作について説明する。気体供給装置２０２から例
えば、アルゴンガスを電極２へ供給する。すると供給さ
れたアルゴンガスは電極内部に加工された微細穴を通っ
て被処理材１との対向面から排出される。この状態でＺ
軸駆動機構８によって電極２と被処理材１との対向面が
所定の放電間隙となるように電極２をＺ方向にサーボお
よびＺ方向の軸を中心に回転させることにより電極２の
位置を制御する。このとき極間は電極２から噴出する気
体によって放電加工液中に微小な気泡が混入した気泡混
入加工液で満たされた状態となる。その後、気泡混入加
工液中において、電極２と被処理材１との間に電源装置
１３より電力を供給して両者間に放電を発生させ、電極
２が対向する被処理材１表面に対して改質層２２を形成
する。
【００２６】本実施の形態３による表面処理装置におい
ては、電極２の被処理材１との対向面から気体を直接噴
出することにより、極間が気泡混入加工液で満たされた
状態にする。これにより、放電加工液の気化爆発による
除去圧力は電極から噴出する気泡により緩和され、既に
形成された改質層２２は除去されることなく再び溶融す
るだけで、その溶融状態の改質層２２に対してさらに改
質物質を堆積させることができるため、改質層の面粗さ
を増大させることなく、緻密な改質層を形成することが
できる。
ては、電極２の被処理材１との対向面から気体を直接噴
出することにより、極間が気泡混入加工液で満たされた
状態にする。これにより、放電加工液の気化爆発による
除去圧力は電極から噴出する気泡により緩和され、既に
形成された改質層２２は除去されることなく再び溶融す
るだけで、その溶融状態の改質層２２に対してさらに改
質物質を堆積させることができるため、改質層の面粗さ
を増大させることなく、緻密な改質層を形成することが
できる。
【００２７】
【発明の効果】この発明の第１の方法による表面処理方
法によれば、改質材料または改質材料の元となる材料か
らなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極
と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生
させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成する
際に、上記電極と上記被処理材との間を、気体と液体と
が混在する気泡混入雰囲気状態としたので、加工液の気
化爆発による除去圧力の発生が抑制され、面粗さの良好
な緻密な改質層を形成することができる。
法によれば、改質材料または改質材料の元となる材料か
らなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極
と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生
させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成する
際に、上記電極と上記被処理材との間を、気体と液体と
が混在する気泡混入雰囲気状態としたので、加工液の気
化爆発による除去圧力の発生が抑制され、面粗さの良好
な緻密な改質層を形成することができる。
【００２８】この発明の第２の方法による表面処理方法
によれば、第１の方法において、加工液を非イオン性の
界面活性剤を添加した脱イオン水としたので、放電が安
定して繰り返され、面粗さの良好な緻密な改質層を形成
することができる。
によれば、第１の方法において、加工液を非イオン性の
界面活性剤を添加した脱イオン水としたので、放電が安
定して繰り返され、面粗さの良好な緻密な改質層を形成
することができる。
【００２９】この発明の第１の構成による表面処理装置
によれば、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液と供給された上記気体とを混合す
る撹拌装置を備えたので、電極と被処理材との間を、気
体と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とすることが
可能となり、被処理材表面に、面粗さの良好な緻密な改
質層を形成することができる。
によれば、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液と供給された上記気体とを混合す
る撹拌装置を備えたので、電極と被処理材との間を、気
体と液体とが混在する気泡混入雰囲気状態とすることが
可能となり、被処理材表面に、面粗さの良好な緻密な改
質層を形成することができる。
【００３０】この発明の第２の構成による表面処理装置
によれば、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液を冷却する加工液冷却装置を備え
たので、電極と被処理材との間を、気体と液体とが混在
する気泡混入雰囲気状態とすることが可能となり、面粗
さの良好な緻密な改質層を形成することができる。
によれば、改質材料または改質材料の元となる材料から
なる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極と
上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生さ
せることにより上記被処理材表面に改質膜を形成するも
のにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供給装
置、および上記加工液を冷却する加工液冷却装置を備え
たので、電極と被処理材との間を、気体と液体とが混在
する気泡混入雰囲気状態とすることが可能となり、面粗
さの良好な緻密な改質層を形成することができる。
【００３１】この発明の第３の構成による表面処理装置
によれば、、改質材料または改質材料の元となる材料か
らなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極
と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生
させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成する
ものにおいて、上記電極部より上記電極と上記被処理材
との間に気体を供給する気体供給装置を備えたので、電
極と被処理材との間を、気体と液体とが混在する気泡混
入雰囲気状態とすることが可能となり、面粗さの良好な
緻密な改質層を形成することができる。
によれば、、改質材料または改質材料の元となる材料か
らなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電極
と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発生
させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成する
ものにおいて、上記電極部より上記電極と上記被処理材
との間に気体を供給する気体供給装置を備えたので、電
極と被処理材との間を、気体と液体とが混在する気泡混
入雰囲気状態とすることが可能となり、面粗さの良好な
緻密な改質層を形成することができる。
【図１】 この発明の実施の形態１による表面処理方法
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】 この発明の従来の方法による表面処理によっ
て形成された放電痕を示す電子顕微鏡写真である。
て形成された放電痕を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】 この発明の実施の形態１による表面処理によ
って形成された放電痕を示す電子顕微鏡写真である。
って形成された放電痕を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】 この発明の実施の形態１による表面処理装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による表面処理装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による表面処理装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図７】 従来の放電による表面処理方法を示す説明図
である。
である。
１ 被処理材、２ 電極、３ 保持装置、４ 主軸、５
回転軸、７ モータ、８ Ｚ軸駆動機構、９ Ｘ軸駆
動機構、１０ Ｙ軸駆動機構、１１ 加工槽、１２ 放
電加工液、１３ 電源装置、１４ 制御回路、１６ 極
間検出回路、１７ 混合圧粉体電極、１８ 電極（銅電
極）、２２ 改質層、２３ 気体供給装置から供給され
た気泡（撹拌前の気泡）、２４ 撹拌装置で細かくされ
た気泡（撹拌後の気泡）、２５ アーク柱、２６ 電極
溶融部、２７ 改質層溶融部、１０１ Ｘテーブル、１
０２ Ｙテーブル、２０１ 撹拌装置、２０２ 気体供
給装置、２０３ 気泡、３０１ 加工液冷却装置。
回転軸、７ モータ、８ Ｚ軸駆動機構、９ Ｘ軸駆
動機構、１０ Ｙ軸駆動機構、１１ 加工槽、１２ 放
電加工液、１３ 電源装置、１４ 制御回路、１６ 極
間検出回路、１７ 混合圧粉体電極、１８ 電極（銅電
極）、２２ 改質層、２３ 気体供給装置から供給され
た気泡（撹拌前の気泡）、２４ 撹拌装置で細かくされ
た気泡（撹拌後の気泡）、２５ アーク柱、２６ 電極
溶融部、２７ 改質層溶融部、１０１ Ｘテーブル、１
０２ Ｙテーブル、２０１ 撹拌装置、２０２ 気体供
給装置、２０３ 気泡、３０１ 加工液冷却装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 達志 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 後藤 昭弘 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 毛利 尚武 愛知県名古屋市天白区八事石坂661−51 (72)発明者 吉田 秀明 愛知県名古屋市天白区久方２−２ 豊田工 業大学第２久方寮401 (72)発明者 古谷 克司 愛知県名古屋市天白区天白町島田黒石3837 −３−23 Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB01 DC00 EA00 EA02 EC05 EC08 HA03 4K044 CA34 CA36 CA62 CA71
Claims (5)
- 【請求項１】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電
極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発
生させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成す
る際に、上記電極と上記被処理材との間を、気体と液体
とが混在する気泡混入雰囲気状態としたことを特徴とす
る放電による表面処理方法。 - 【請求項２】 加工液は、非イオン性の界面活性剤を添
加した脱イオン水であることを特徴とする請求項１記載
の放電による表面処理方法。 - 【請求項３】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電
極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発
生させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成す
るものにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供
給装置、および上記加工液と供給された上記気体とを混
合する撹拌装置を備えたことを特徴とする放電による表
面処理装置。 - 【請求項４】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電
極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発
生させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成す
るものにおいて、上記加工液中に気体を供給する気体供
給装置、および上記加工液を冷却する加工液冷却装置を
備えたことを特徴とする放電による表面処理装置。 - 【請求項５】 改質材料または改質材料の元となる材料
からなる電極と被処理材とを加工液中に設置し、上記電
極と上記被処理材との間に電圧を印加して液中放電を発
生させることにより上記被処理材表面に改質膜を形成す
るものにおいて、上記電極部より上記電極と上記被処理
材との間に気体を供給する気体供給装置を備えたことを
特徴とする放電による表面処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10339544A JP2000160361A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 放電による表面処理方法および放電による表面処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10339544A JP2000160361A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 放電による表面処理方法および放電による表面処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000160361A true JP2000160361A (ja) | 2000-06-13 |
Family
ID=18328488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10339544A Pending JP2000160361A (ja) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | 放電による表面処理方法および放電による表面処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000160361A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111304A1 (ja) * | 2003-06-11 | 2004-12-23 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | 機械部品の修理方法、復元機械部品の製造方法、機械部品の製造方法、ガスタービンエンジン、放電加工機、タービン部品の修理方法、及び復元タービン部品の製造方法 |
| WO2011132276A1 (ja) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 三菱電機株式会社 | 放電加工装置および放電加工方法 |
| KR101117197B1 (ko) * | 2009-09-10 | 2012-03-07 | 한국전기연구원 | 가스젯을 이용한 액중 방전 장치 및 방법 |
| JP2017154196A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | ミクロン精密株式会社 | 表面処理装置および表面処理方法 |
| CN111570950A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司 | 一种环保型电火花线切割液及其制备方法和应用 |
-
1998
- 1998-11-30 JP JP10339544A patent/JP2000160361A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004111304A1 (ja) * | 2003-06-11 | 2004-12-23 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | 機械部品の修理方法、復元機械部品の製造方法、機械部品の製造方法、ガスタービンエンジン、放電加工機、タービン部品の修理方法、及び復元タービン部品の製造方法 |
| US7723636B2 (en) | 2003-06-11 | 2010-05-25 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Method for repairing machine part, method for forming restored machine part, method for manufacturing machine part, gas turbine engine, electric discharge machine, method for repairing turbine component, and method for forming restored turbine component |
| KR101117197B1 (ko) * | 2009-09-10 | 2012-03-07 | 한국전기연구원 | 가스젯을 이용한 액중 방전 장치 및 방법 |
| WO2011132276A1 (ja) * | 2010-04-21 | 2011-10-27 | 三菱電機株式会社 | 放電加工装置および放電加工方法 |
| CN102869470A (zh) * | 2010-04-21 | 2013-01-09 | 三菱电机株式会社 | 放电加工装置及放电加工方法 |
| JP5279951B2 (ja) * | 2010-04-21 | 2013-09-04 | 三菱電機株式会社 | 放電加工装置および放電加工方法 |
| CN102869470B (zh) * | 2010-04-21 | 2014-12-03 | 三菱电机株式会社 | 放电加工装置及放电加工方法 |
| US9149880B2 (en) | 2010-04-21 | 2015-10-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Electrical discharge machine and electrical discharge machining method |
| JP2017154196A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | ミクロン精密株式会社 | 表面処理装置および表面処理方法 |
| CN111570950A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-25 | 苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司 | 一种环保型电火花线切割液及其制备方法和应用 |
| CN111570950B (zh) * | 2020-04-27 | 2021-03-23 | 苏州香榭轩表面工程技术咨询有限公司 | 一种环保型电火花线切割液及其制备方法和应用 |
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