JP3421321B2 - 放電表面処理用圧粉体電極および放電表面処理用圧粉体電極の製造方法 - Google Patents

放電表面処理用圧粉体電極および放電表面処理用圧粉体電極の製造方法

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JP3421321B2
JP3421321B2 JP2000535784A JP2000535784A JP3421321B2 JP 3421321 B2 JP3421321 B2 JP 3421321B2 JP 2000535784 A JP2000535784 A JP 2000535784A JP 2000535784 A JP2000535784 A JP 2000535784A JP 3421321 B2 JP3421321 B2 JP 3421321B2
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discharge surface
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昭弘 後藤
俊夫 毛呂
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    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】この発明は、放電表面処理用圧粉体電極お
よび放電表面処理用圧粉体電極の製造方法に関し、特
に、ワークの表面に硬質被膜を形成するための放電表面
処理で使用される圧粉体電極（放電電極）およびその圧
粉体電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】圧粉体電極を使用し、放電加工油等の加工
液中において、圧粉体電極とワークとの間にパルス状の
放電を発生させ、その放電エネルギによりワークの表面
に電極材料もしくは電極材料が放電エネルギにより反応
して生成されるＴｉＣ等の金属炭化物等の物質からなる
硬質被膜を成形する放電表面処理方法は、特開平９−１
９８２９号公報に示されている。
【０００３】一般に、圧粉体電極は、ダイ型内にＴｉ等
の金属の粉末を装填し、パンチによってダイ型内の金属
粉末を加圧・圧縮することにより、金属粉末が固まるこ
とを利用して加圧成形される。圧粉体電極は、金属粉末
を用いていても、特開昭５６−１２６５３５号公報や特
開昭６２−１２７４４８号公報に示されている放電加工
用電極とは異なって焼結を行わないから、最終電極強度
や電気抵抗は加圧成形完了時の状態により決まる。
【０００４】このため、所要の最終電極強度や電気抵抗
を得るためには、圧粉体電極は成形圧は、約５ｔｏｎｆ
／ｃｍ2 程度の圧力が必要である。これより成形圧が低
くなると、出来上がった電極の強度が不充分であった
り、電極の電気抵抗が著しく大きくなり、放電表面処理
の圧粉体電極として適切に使用できない。
【０００５】しかし、一方では、このような大きな成形
圧によって電極成形を行うと、金型にかかる圧力も大き
くなるために、成形後に圧粉体電極を金型より取り出す
際に、圧粉体電極を傷つけたり、破損したりすることが
あり、圧粉体電極の製造の歩留まりが悪い。上述のよう
に、放電表面処理用圧粉体電極の加圧成形に大きな成形
圧を必要とする原因は、ＴｉＣ等の金属炭化物の粒子だ
けでは粒子の結合構造が荒いと云うことと、金型に粉末
が均等に入らないことが大きな原因になっている。
【０００６】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、比較的小さな成形圧による成形
により放電表面処理用圧粉体電極として必要な電極強度
や電気抵抗値を有し、製造の歩留まりがよい放電表面処
理用圧粉体電極および放電表面処理用圧粉体電極の製造
方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【発明の開示】この発明は、金属粉末あるいは金属化合
物粉末を加圧成形した圧粉体電極とワークとの間に放電
を発生させ、放電エネルギによってワーク表面に電極材
料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した物質
からなる被膜を形成する放電表面処理で使用される放電
表面処理用圧粉体電極において、金属粉末あるいは金属
化合物粉末にＡｇ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｉｎのうちの少なくと
も一つの粉末を混合して加圧成形されている放電表面処
理用圧粉体電極を提供することができる。従って、圧粉
体電極を加圧成形する際に金属粉末あるいは金属化合物
粉末の粒子間の隙間に軟質金属粉末がつなぎ剤として入
り込み、軟質金属粉末が粒子間形状に倣って塑性変形し
て粉体による電極を固め、電極の電気抵抗を低くする。
これにより、低い成形圧による成形によっても放電表面
処理用圧粉体電極として必要な電極強度や電気抵抗値が
得られる。
【０００８】また、この発明は、金属粉末あるいは金属
化合物粉末を加圧成形した圧粉体電極とワークとの間に
放電を発生させ、放電エネルギによってワーク表面に電
極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した
物質からなる被膜を形成する放電表面処理で使用される
放電表面処理用圧粉体電極において、金属粉末あるいは
金属化合物粉末に接着剤を混入して成形型により加圧成
形されている放電表面処理用圧粉体電極を提供すること
ができる。従って、金属粉末あるいは金属化合物粉末が
接着剤によって接着結合し、粉体による電極を固め、電
気の電気抵抗を低くする。これにより、低い成形圧によ
る成形によっても放電表面処理用圧粉体電極として必要
な電極強度や電気抵抗値が得られる。
【０００９】また、この発明は、前記接着剤がエポキシ
樹脂やフェノール樹脂等、炭素を含む高分子系の接着剤
である放電表面処理用圧粉体電極を提供することができ
る。従って、放電表面処理において、金属粉末あるいは
金属化合物粉末と加工液中の炭素との反応に加えて、金
属粉末あるいは金属化合物粉末と接着剤中の炭素とが反
応し、硬質の炭化金属皮膜が得られる。
【００１０】また、この発明は、金属粉末あるいは金属
化合物粉末を加圧成形した圧粉体電極とワークとの間に
放電を発生させ、放電エネルギによってワーク表面に電
極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した
物質からなる被膜を形成する放電表面処理で使用される
圧粉体電極の製造方法において、金属粉末あるいは金属
化合物粉末にＡｇ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｉｎのうちの少なくと
も一つの粉末を混合して成形型により加圧成形する放電
表面処理用圧粉体電極の製造方法を提供することができ
る。従って、圧粉体電極を加圧成形する際に金属粉末あ
るいは金属化合物粉末の粒子間の隙間に軟質金属粉末が
つなぎ剤として入り込み、軟質金属粉末が粒子間形状に
倣って塑性変形して粉体による電極を固め、電極の電気
抵抗を低くする。これにより、低い成形圧による成形に
よっても放電表面処理用圧粉体電極として必要な電極強
度や電気抵抗値が得られる。
【００１１】また、この発明は、金属粉末あるいは金属
化合物粉末を加圧成形した圧粉体電極とワークとの間に
放電を発生させ、放電エネルギによってワーク表面に電
極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した
物質からなる被膜を形成する放電表面処理で使用される
圧粉体電極の製造方法において、成形型に振動を加えな
がら金属粉末あるいは金属化合物粉末を成形型内に装填
し、成形型により加圧成形する放電表面処理用圧粉体電
極の製造方法を提供することができる。このような振動
充填の場合、例えば、充填量としては数ｇ〜数１００
ｇ、振動充填時間としては数１０秒、粒子径としては１
〜５０μｍ、振幅５μｍ以上、振動数１０Ｈｚ以上であ
る。 従って、振動充填により、金属粉末あるいは金属化合
物粉末の成形型に対する装填密度が高密度になり、成形
型内に金属粉末あるいは金属化合物粉末が均等に入るよ
うになる。これにより、低い成形圧による成形によって
も放電表面処理用圧粉体電極として必要な電極強度や電
気抵抗値が得られる。
【００１２】また、この発明は、成形型に超音波振動を
与える放電表面処理用圧粉体電極の製造方法を提供する
ことができる。従って、超音波振動充填により、金属粉
末あるいは金属化合物粉末の成形型に対する装填密度が
効率よく高密度になり、成形型内に金属粉末あるいは金
属化合物粉末が均等に入るようになる。これにより、低
い成形圧による成形によっても放電表面処理用圧粉体電
極として必要な電極強度や電気抵抗値が得られる。
【００１３】また、この発明は、金属粉末あるいは金属
化合物粉末を加圧成形した圧粉体電極とワークとの間に
放電を発生させ、放電エネルギによってワーク表面に電
極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した
物質からなる被膜を形成する放電表面処理で使用される
圧粉体電極の製造方法において、金属粉末あるいは金属
化合物粉末に接着剤を混入して成形型により加圧成形す
る放電表面処理用圧粉体電極の製造方法を提供すること
ができる。従って、金属粉末あるいは金属化合物粉末が
接着剤によって接着結合し、粉体による電極を固め、電
極の電気抵抗を低くする。これにより、低い成形圧によ
る成形によっても放電表面処理用圧粉体電極として必要
な電極強度や電気抵抗値が得られる。
【００１４】また、この発明は、前記接着剤は、エポキ
シ樹脂やフェノール樹脂等、炭素を含む高分子系の接着
剤である放電表面処理用圧粉体電極の製造方法を提供す
ることができる。従って、放電表面処理において、金属
粉末あるいは金属化合物粉末と加工液中の炭素との反応
に加えて、金属粉末あるいは金属化合物粉末と接着剤中
の炭素とが反応し、硬質の炭化金属皮膜が得られる。
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】この発明に係る好
適な実施の形態を添付図面を参照して説明する。 実施の形態１． 第１図はこの発明による放電表面処理用圧粉体電極のミ
クロ構造を模式的に示している。この発明による放電表
面処理用圧粉体電極１０は、金属炭化物等、放電表面処
理により生成される硬質被膜の主成分になる金属あるい
は金属の化合物の粉末（以下、金属粉末と略称する）１
１と軟質金属粉末１２との混合粉末１３を成形型により
電極形状に加圧成形したものである。
【００１６】金属粉末１１としてはＴｉＨ2 （水素化チ
タン）粉末があり、軟質金属粉末１２としてはＡｇ粉末
がある。この場合の金属粉末１１の粒径は１〜４０μｍ
程度、軟質金属粉末１２の粒径は１〜１００μｍ程度で
あればよく、金属粉末１１と軟質金属粉末１２の混合比
は、重量％で１０：１程度であればよい。
【００１７】この放電表面処理用圧粉体電極１０の加圧
成形は、第２図に示されているようなプレスのパンチ５
０とダイプレート５１上に固定されたダイ５２とを使用
し、ダイ５２内に金属粉末１１と軟質金属粉末１２との
混合粉末１３を装填し、パンチ５０により加圧すること
により行う。ＴｉＨ2 等の金属粉末１１にＡｇ等の軟質
金属粉末１２が混入された状態で、放電表面処理用圧粉
体電極１０の加圧成形が行われることにより、電極成形
圧を２ｔｏｎｆ／ｃｍ2 程度にまで下げても圧粉体電極
１０がしっかりと固まり、放電表面処理用圧粉体電極と
して必要な電極強度および電気抵抗が得られる。
【００１８】軟質金属粉末１２は、圧粉体電極１０を加
圧成形する際に金属粉末１１の粒子間の隙間につなぎ剤
として入り込んで、粒子間形状に倣って塑性変形し、電
極を固める効果と、電極の電気抵抗を低くする効果があ
る。特に、電気抵抗が低いＡｇ粉末の混入により、圧粉
体電極１０の電気抵抗が充分に低い値に保たれる。これ
により、低い成形圧をもって放電表面処理用圧粉体電極
として必要な電極強度や電気抵抗値を有する放電表面処
理用圧粉体電極１０が加圧成形され、金型にかかる圧力
が低減することになり、成形後に圧粉体電極１０を金型
より取り出す際に、圧粉体電極１０を傷つけたり、破損
したりする可能性が少なくなり、圧粉体電極１０の製造
の歩留まりが改善される。
【００１９】また、電極成形圧が低くなると、金型に押
し付けられる力が小さくなるため、厚みの大きな圧粉体
電極や、細くて長い圧粉体電極の成形が可能になる。Ｔ
ｉＨ2 の粉末にＡｇ粉末を混入した圧粉体電極１０で
は、放電エネルギによる加工液中の炭素との反応により
ＴｉＣによる良質な硬質皮膜が得られる。
【００２０】なお、ＴｉＨ2 の粉末にＡｇ粉末を混入し
て２ｔｏｎｆ／ｃｍ2 程度で加圧成形したこの発明よる
圧粉体電極と、Ａｇを混入せずに５ｔｏｎｆ／ｃｍ2 で
加圧成形した従来の圧粉体電極とで、同じ条件で放電表
面処理を行ったところ、被膜の性質は、双方とも、ビッ
カス硬さで２５００ＨＶ程度、密着力は強固、被膜厚さ
は５μｍ程度であり、全く変わらなかった。
【００２１】圧粉体電極１０の金属粉末１１としては、
ＴｉＨ2 以外に、ＷＣなどの金属炭化物等があり、金属
粉末１１に混入する軟質金属粉末１２としては、Ａｇ以
外に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｎｉなどの軟質
金属があり、さらにセラミックスの粉末を混入すること
もできる。
【００２２】実施の形態２． 第３図は、この発明による放電表面処理用圧粉体電極の
製造方法の実施に使用される製造装置の実施の形態を示
している。この実施の形態では、ダイプレート５１が加
振器５３上に設置されている。ダイ５２内にＴｉＨ2 等
の金属粉末１１を装填する際に、加振器５３によってダ
イ５２に振動を与え、振動させながら金属粉末１１をダ
イ５２内に入れる。これにより、金属粉末１１の装填密
度が高密度になり、ダイ５２内に金属粉末１１が均等に
入るようになる。
【００２３】加振器５３は超音波振動を与えるようなも
のでもよいし、もっと周期の大きな振動を与えるもので
もよい。ただし、超音波振動を与えた方が金属粉末を高
密度で充填する効果は大きい。また、加振器５３の代わ
りに、ハンマー等で金型をたたいて振動させるような方
式でもよい。加振器５３を使用した場合と使用しなかっ
た場合とで金型に金属粉末１１を一杯に充填した場合の
粉末重量を比較したところ、加振器５３を使用した場合
には、使用しなかった場合の１．３倍の量を入れること
ができた。
【００２４】これにより、成形圧を少しさげても、所要
の圧粉体電極がきれいに成形できることが確認できた。
通常、加振器５３を使用しないで圧粉体電極を加圧成形
する場合、５ｔｏｎｆ／ｃｍ2 程度の圧力で成形する必
要があるが、加振器５３を使用した場合には、４ｔｏｎ
ｆ／ｃｍ2 まで成形圧力を下げても問題なく圧粉体電極
を成形することができた。
【００２５】これにより、成形後に圧粉体電極を金型よ
り取り出す際に、圧粉体電極を傷つけたり、破損したり
する可能性が少なくなり、圧粉体電極の製造の歩留まり
が改善される。なお、この製造方法は、金属粉末１１と
軟質金属粉末１２との混合粉末１３を使用する場合でも
適用でき、同等の効果を得ることができる。
【００２６】実施の形態３． 第４図は、この発明による放電表面処理用圧粉体電極の
ミクロ構造を模式的に示している。この発明による放電
表面処理用圧粉体電極２０は、金属炭化物等、放電表面
処理により生成される硬質被膜の主成分になる金属ある
いは金属の化合物の粉末、さらにはセラミックス粉末を
混入したもの（以下、金属粉末と略称する）２１に接着
剤２２を混入して成形型により電極形状に加圧成形した
ものである。接着剤２２としては、エポキシ樹脂やフェ
ノール樹脂等、炭素を含む高分子系の接着剤がある。
【００２７】この放電表面処理用圧粉体電極２０の加圧
成形も、第２図に示されているようなプレスのパンチ５
０とダイプレート５１上に固定されたダイ５２とを使用
し、ダイ５２内に、金属粉末２１に接着剤２２を混入し
たものを装填し、パンチ５０により加圧することにより
行う。接着剤２２は金属粉末２１を相互に接着結合し、
所要の電極強度を得るように作用する。ＴｉＨ2 による
金属粉末２１の場合、電極成形圧を２ｔｏｎｆ／ｃｍ2
以下に下げても接着剤２２によって圧粉体電極２０がし
っかりと固まり、放電表面処理用圧粉体電極として必要
な電極強度および電気抵抗が得られる。
【００２８】これにより、低い成形圧をもって放電表面
処理用圧粉体電極として必要な電極強度や電気抵抗値を
有する放電表面処理用圧粉体電極２０が加圧成形され、
金型にかかる圧力が低減することになり、成形後に圧粉
体電極２０を金型より取り出す際に、圧粉体電極２０を
傷つけたり、破損したりする可能性が少なくなり、圧粉
体電極２０の製造の歩留まりが改善される。また、接着
剤２２が混入されると、電極を固めるという作用の他
に、放電表面処理により形成する被膜の硬さを高くする
作用も得られる。
【００２９】例えば、ＴｉＨ2 の金属粉末による圧粉体
電極として使用する場合には、被膜の主成分はＴｉＣに
なるが、これは電極中のＴｉと加工液中の成分である炭
素Ｃが反応してＴｉＣを生成するためである。この場
合、炭素の供給量が圧粉体電極の消耗量より多い場合に
は、ＴｉＣにならない未反応のＴｉが被膜中に残り、被
膜の硬さを低下させる原因になる。
【００３０】接着剤は、炭素Ｃ、水素Ｈ、酸素Ｏなどか
らなる物質であるため、放電の熱エネルギにより分解さ
れ、水素は主に水Ｈ2 Ｏあるいは水素ガスＨ2 に、酸素
は水Ｈ2 Ｏ、二酸化炭素水ＣＯ2 に、炭素は二酸化炭素
ＣＯ2 、炭素Ｃになる。ここで生成した炭素が、圧粉体
電極のＴｉがＴｉＣに反応する際に使われ、硬質被膜を
形成するのに役立つ。すなわち、金属粉末２１と加工液
中の炭素との反応に加えて、金属粉末２１と接着剤２２
中の炭素との反応により硬質の炭化金属被膜が得られ
る。
【００３１】
【産業上の利用可能性】この発明による圧粉体電極は、
硬質被膜を成形する放電表面処理で使用する放電電極に
適している。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 第１図は、この発明による放電表面処理用圧
粉体電極のミクロ構造の一例を模式的に示す模式図であ
る。
【図２】 第２図は、この発明による放電表面処理用圧
粉体電極の製造方法の実施に使用する製造装置の一例を
示す断面図である。
【図３】 第３図は、この発明による放電表面処理用圧
粉体電極の製造方法の実施に使用する製造装置の他の例
を示す断面図である。
【図４】 第４図は、この発明による放電表面処理用圧
粉体電極のミクロ構造の他の例を模式的に示す模式図で
ある。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属粉末あるいは金属化合物粉末を加圧
    成形した圧粉体電極とワークとの間に放電を発生させ、
    放電エネルギによってワーク表面に電極材料あるいは電
    極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜
    を形成する放電表面処理で使用される放電表面処理用圧
    粉体電極において、金属粉末あるいは金属化合物粉末に
    Ａｇ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｉｎのうちの少なくとも一つの粉末
    を混合して加圧成形されていることを特徴とする放電表
    面処理用圧粉体電極。
  2. 【請求項２】 金属粉末あるいは金属化合物粉末を加圧
    成形した圧粉体電極とワークとの間に放電を発生させ、
    放電エネルギによってワーク表面に電極材料あるいは電
    極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜
    を形成する放電表面処理で使用される放電表面処理用圧
    粉体電極において、金属粉末あるいは金属化合物粉末に
    接着剤を混入して成形型により加圧成形されていること
    を特徴とする放電表面処理用圧粉体電極。
  3. 【請求項３】 前記接着剤は、エポキシ樹脂やフェノー
    ル樹脂等、炭素を含む高分子系の接着剤であることを特
    徴とする請求の範囲第２項記載の放電表面処理用圧粉体
    電極。
  4. 【請求項４】 金属粉末あるいは金属化合物粉末を加圧
    成形した圧粉体電極とワークとの間に放電を発生させ、
    放電エネルギによってワーク表面に電極材料あるいは電
    極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜
    を形成する放電表面処理で使用される圧粉体電極の製造
    方法において、金属粉末あるいは金属化合物粉末にＡ
    ｇ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｉｎのうちの少なくとも一つの粉末を
    混合して成形型により加圧成形することを特徴とする放
    電表面処理用圧粉体電極の製造方法。
  5. 【請求項５】 金属粉末あるいは金属化合物粉末を加圧
    成形した圧粉体電極とワークとの間に放電を発生させ、
    放電エネルギによってワーク表面に電極材料あるいは電
    極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜
    を形成する放電表面処理で使用される圧粉体電極の製造
    方法において、成形型に振動を加えながら金属粉末ある
    いは金属化合物粉末を成形型内に装填し、成形型により
    加圧成形することを特徴とする放電表面処理用圧粉体電
    極の製造方法。
  6. 【請求項６】 成形型に超音波振動を与えることを特徴
    とする請求の範囲第５項記載の放電表面処理用圧粉体電
    極の製造方法。
  7. 【請求項７】 金属粉末あるいは金属化合物粉末を加圧
    成形した圧粉体電極とワークとの間に放電を発生させ、
    放電エネルギによってワーク表面に電極材料あるいは電
    極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜
    を形成する放電表面処理で使用される圧粉体電極の製造
    方法において、金属粉末あるいは金属化合物粉末に接着
    剤を混入して成形型により加圧成形することを特徴とす
    る放電表面処理用圧粉体電極の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記接着剤は、エポキシ樹脂やフェノー
    ル樹脂等、炭素を含む高分子系の接着剤であることを特
    徴とする請求の範囲第７項記載の放電表面処理用圧粉体
    電極の製造方法。
JP2000535784A 1998-03-11 1998-03-11 放電表面処理用圧粉体電極および放電表面処理用圧粉体電極の製造方法 Expired - Lifetime JP3421321B2 (ja)

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DE (1) DE19882983B4 (ja)
WO (1) WO1999046423A1 (ja)

Cited By (2)

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