JP2004107799A - 放電表面処理装置およびこれを用いた放電表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放電表面処理装置は放電処理手段、要求仕様記憶部、電極の特徴記憶部および放電処理条件制御部を備え、上記電極が被処理材側を比較的柔らかい金属の粉体で形成し、他側を比較的硬い金属を含む粉体で形成されたという特徴を有する。
上記電極の特徴記憶部からの出力結果と要求仕様記憶部の要求仕様(被処理材に硬度変化がなめらかである表面処理層を得る)とから放電処理手段の処理条件を制御し、被処理材6と表面処理層7との接触部分にはNi量が多く、表面処理層7の上面部に向かってNi量が減少し、それにつれてTiCの量が増加し、TiC単独で形成されているより硬度変化がなめらかとなり、高硬度な表面処理層被膜の形成と同時にその剥離を抑制することができる。
【選択図】 図3
Description
図8において6は被処理材、8は加工液で例えばケロシン等の油を用い、14は圧粉体電極、15は被処理材6に形成された表面処理層である。
例えば、被処理材6の表面にTi系の被膜を形成する場合、まず、TiH2(水素化チタン)系の圧粉体電極14により、ケロシン等放電により炭素を発生する加工液中8において放電を発生させる。
この放電により電極14が消耗し、その成分であるTiが極間に放出される。このTiが放電により熱分解された加工液の成分である炭素と反応してTiCとなり、被処理材6の表面に表面処理層15が形成できる。
図1は本発明の第1の実施の形態の放電表面処理装置の構成を示す説明図であり、図2はこの放電表面処理装置を用いた放電表面処理の処理過程を示すフローチャートである。
図において、1は表面処理材料または表面処理材料の元となる材料からなる圧粉体電極と被処理材との間に電圧を印加して放電を発生させることにより上記被処理材の表面に表面処理層を形成する放電処理手段、2は圧粉体電極の放電に関連する電極の特性を記憶する電極の特徴記憶部、3は被処理材に形成される表面処理材の要求仕様を記憶する要求仕様記憶部、4は電極の特徴記憶部2からの出力結果と上記要求仕様記憶部の要求仕様とから上記放電処理手段1の放電処理条件を制御する放電処理条件制御部である。
図3は上記放電表面処理装置による被処理材の放電処理を説明する説明図である。図において、6は被処理材、8は加工液でケロシン等の油、5は圧粉体電極、7は表面処理層である。
また、圧粉体電極5としては、TiH2の粉体量とNiの粉体量を徐々に変化させ組成に傾斜性をもたせたもの(電極の特徴)を用いた。即ち、被処理材6側は比較的柔らかい金属であるNi粉体の量を、比較的硬い金属であるTiを含むTiH2粉体の量より多くなるように徐々に変化させている。
次に、上記電極を用いて上記表面処理層を被処理材に形成するための放電処理条件として、電極と被処理材間に一定の放電エネルギーで放電を発生させると設定し、ケロシン等放電により炭素を発生する加工液中8において放電処理し、図に示すように成分に傾斜性を有する表面処理層7を得ることができた。
即ち、被処理材6と表面処理層7との接触部分にはNi量が多く、表面処理層7の上面部に向かってNi量が減少し、それにつれて従来と同様にして得られたTiCの量が増加するので、TiC単独で形成されているより硬度変化がなめらかとなり、高硬度な表面処理層被膜の形成と同時にその剥離を抑制することができた。
図4は本実施の形態で用いることができる圧粉体電極の説明図で、図において、9は圧粉体電極、10はNiの粉体で形成された部分、11はTiH2の粉体で形成された部分である。
図1に示した放電表面処理装置を用いて、被処理材に面性状に優れた表面処理層(表面処理層の要求仕様)を形成する場合について説明する。
上記実施の形態1においては圧粉体電極の傾斜性を電極材料成分にもたせたが、圧粉体電極の傾斜性を粒径(例えば2〜20μm)または電極材料と粒径の両方にもたせた場合である。
図5は本実施の形態の放電表面処理装置における、放電処理条件制御部の動作を説明するための説明図で、異なる粒径からなる圧粉体電極(電極の特徴)を用いた場合の放電処理エネルギー(放電処理条件)による面性状の関係を示す特性図{図5(a)}と、放電処理エネルギーと表面処理層の膜厚との関係を示す特性図{図5(b)}を示す。
図において放電処理エネルギーとはピーク電流とパルスオン時間の積である。粒径が5μmの場合(図中△)には、図5(a)に示すように面性状の点から放電処理エネルギーはE1〜E2から選らばれ、図5(b)に示すように膜厚の点から最適な放電処理エネルギーを決定すればよい。一方、粒径が1μmの場合(図中○)には、粒径が5μmの場合に使用した放電処理エネルギーでは、膜厚が厚くなるものの面性状が悪化するため、放電処理エネルギーはE0〜E1から選ぶことにより良質な被膜を形成することができる。
図6は本発明の第3の実施の形態の放電表面処理装置の構成を示す説明図であり、図7はこの放電表面処理装置を用いた放電表面処理の処理過程を示すフローチャートである。
図において、1〜4は図1と同様であり、12は放電処理手段1で放電が正常に行われているか(例えば短絡が生じているか)否かを検出する放電処理状態検出部、13は表面処理層の性状が正常であるか否かを検出する表面処理層の性状検出部である。
つまり、最初に設定する放電処理条件は外乱の影響がないものと想定しているが、実際は処理くずの排出状態等により上記条件では対応できない状態が発生する。これを例えば短絡状態で、連続して放電が発生しているか否かを検出する。
また、例えば最初に設定した放電処理条件が不適切であるか、または放電の進行に伴い放電処理条件が不適切になると、面粗さが悪くなり、被膜の厚さが不均一になり表面処理層の性状が悪くなることから、表面層の性状から放電処理状態を検出することができる。
処理時間が長くなると放電処理中に圧粉体電極の特徴が変化するが、その変化に対応することにより、より要求仕様に沿った表面処理層を得ることができる。
即ち、図7において、ステップ6、7で放電処理中、放電処理状態が正常であるか否かを判断し、異常であれば放電処理条件制御部4で放電処理条件を修正し正常ならステップ8、9で、被処理材に形成された表面処理層の性状が正常であるか否かを判断し、異常であれば放電処理条件制御部4で放電処理条件を修正し正常ならステップ5で表面処理層が要求仕様に達した時点で放電処理を終了する。
なお、ステップ1とステップ2およびステップ6、7とステップ8、9は前後してもよく、ステップ6、7とステップ8、9は実行回数を最初から決めていても良い。
Claims (7)
- 表面処理材料または表面処理材料の元となる材料からなる圧粉体電極と被処理材との間に電圧を印加して放電を発生させることにより上記被処理材の表面に表面処理層を形成する放電処理手段、上記表面処理層の要求仕様を記憶する要求仕様記憶部、上記圧粉体電極の放電処理に関連する特性を記憶する電極の特徴記憶部、並びにこの電極の特徴記憶部からの出力結果と上記要求仕様記憶部の要求仕様とから上記放電処理手段の放電処理条件を制御する放電処理条件制御部を備えた放電表面処理装置において、上記圧粉体電極の被処理材側を比較的柔らかい金属の粉体で形成し、他側を比較的硬い金属を含む粉体で形成したことを特徴とする放電表面処理装置。
- 圧粉体電極は比較的柔らかい金属と比較的硬い金属の量が徐々に変化し、組成に傾斜性を有することを特徴とする請求項1に記載の放電表面処理装置。
- 表面処理材料または表面処理材料の元となる材料からなる圧粉体電極と被処理材との間に電圧を印加して放電を発生させることにより上記被処理材の表面に表面処理層を形成する放電処理手段、上記表面処理層の要求仕様を記憶する要求仕様記憶部、上記圧粉体電極の放電処理に関連する特性を記憶する電極の特徴記憶部、並びにこの電極の特徴記憶部からの出力結果と上記要求仕様記憶部の要求仕様とから上記放電処理手段の放電処理条件を制御する放電処理条件制御部を備えた放電表面処理装置において、上記圧粉体電極が異なる粒径の粉体からなり、小さい方の粒径の粉体からなる圧粉体電極と上記被処理材との間に印加される放電処理エネルギーが、大きい方の粒径の粉体からなる圧粉体電極と上記被処理材との間に印加される放電処理エネルギーより小さくなるように、上記放電処理条件制御部により制御することを特徴とする放電表面処理装置。
- 放電処理条件が放電パルスの極性、ピーク電流、オープン電圧、パルスオン時間、パルスオフ時間またはサーボ電圧であることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の放電表面処理装置。
- 表面処理材料または表面処理材料の元となる材料からなる圧粉体電極と被処理材との間に電圧を印加して放電処理することにより上記被処理材の表面に表面処理層を形成する放電表面処理方法において、上記圧粉体電極の被処理材側を比較的柔らかい金属の粉体で形成し、他側を比較的硬い金属を含む粉体で形成し、上記表面処理層の要求仕様と、上記圧粉体電極の放電処理に関連する特性とにより上記放電処理条件を制御することを特徴とする放電表面処理方法。
- 放電処理条件の制御を放電処理状態または表面処理層の性状によりおこなうことを特徴とする請求項5に記載の放電表面処理方法。
- 放電処理条件が放電パルスの極性、ピーク電流、オープン電圧、パルスオン時間、パルスオフ時間またはサーボ電圧であることを特徴とする請求項5に記載の放電表面処理方法。
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