JP4563318B2 - 放電表面処理用電極、放電表面処理装置および放電表面処理方法 - Google Patents
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Description
最初に、この発明で用いられる放電表面処理方法とその装置の概要について説明する。第1図は、放電表面処理装置における放電表面処理の概略を示す図である。放電表面処理装置1は、被膜14を形成したい被加工物(以下、ワークという)11と、ワーク11の表面に被膜14を形成させるための放電表面処理用電極12と、ワーク11と放電表面処理用電極12に電気的に接続され両者間にアーク放電を起こさせるために両者に電圧を供給する放電表面処理用電源13と、を備えて構成される。放電表面処理を液中で行う場合には、ワーク11と放電表面処理用電極12のワーク11と対向する部分が、油などの加工液15で満たされるように加工槽16がさらに設置される。また、放電表面処理を気中で行う場合には、ワーク11と放電表面処理用電極12とは処理雰囲気中に置かれる。なお、第1図と以下の説明では、加工液中で放電表面処理を行う場合を例示する。また、以下では、放電表面処理用電極を単に電極と表記することもある。さらに、以下では、放電表面処理用電極12とワーク11との対向する面の間の距離のことを極間距離という。
放電表面処理において、放電により電極から電極材料が放出されるか否かは、電極を構成している粉末の結合強度による。つまり、結合強度が強ければ粉末は放電のエネルギにより放出され難くなり、弱ければ放出され易くなる。また、この結合強度は電極を構成する粉末の大きさにより異なる。たとえば、電極を構成する粉末の粒径が大きい場合には、電極中での粉末が互いに結合している点の数が少なくなるため、電極強度は弱くなるが、電極を構成する粉末の粒径が小さい場合には、電極中での粉末が互いに結合している点の数が多くなるため、電極強度は強くなる。したがって、放電により電極から電極材料が放出されるか否かは粉末の粒径の大きさによって異なる。上述した実施の形態1では、粒径が5〜10μm程度の粉末を使用した場合に、塗膜用鉛筆引かき試験による硬さでB〜8Bの硬さが最適値となったが、この実施の形態2では、粒径が1〜5μmの場合の電極の硬さと被膜の厚さについて説明する。
実施の形態2と同じ材料の粉末を平均1μmにして電極を製造した。同一の材料であるにもかかわらず、粉末粒径を小さくすることで、放電表面処理に適切な電極硬さをさらに増すことができた。この場合にも、炭化物を形成しない材料または形成し難い材料が40体積%以上含むと安定して厚膜が形成し易くなった。
この実施の形態4では、放電表面処理方法によってワークに形成する被膜を厚くすることが可能な放電表面処理用電極について説明する。
この実施の形態5では、金属粉末を圧紛体電極として使用する放電表面処理において、面粗さを低下させることなく安定した放電を行わせ、厚い被膜を堆積させることが可能な放電表面処理用電極について説明する。
この実施の形態6では、金属粉末を圧縮成形して製造した放電表面処理用電極を用いた放電表面処理において、厚い被膜を堆積させる放電表面処理について説明する。
この実施の形態7では、電極の評価方法として、所定の条件により実際に連続放電を発生させて、電極の消耗量、処理時間、形成される被膜厚さから、電極の良否を評価する方法について説明する。
Claims (26)
- 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理用電極において、
前記粉末は、5〜10μmの平均粒径を有するとともに、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、前記電極は塗膜用鉛筆引かき試験による硬度でB〜8Bの範囲の硬さとなるように成形されることを特徴とする放電表面処理用電極。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理用電極において、
前記粉末は、1〜5μmの平均粒径を有するとともに、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、前記電極は1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて20〜50の範囲の硬さとなるように成形されることを特徴とする放電表面処理用電極。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理用電極において、
前記粉末は、1μm以下の平均粒径を有するとともに、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、前記電極は1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて25〜60の範囲の硬さとなるように成形されることを特徴とする放電表面処理用電極。 - 前記炭化物を形成しないまたは炭化物を形成し難い成分は、Co,Ni,Fe,Al,Cu,Znの中から選択されることを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1つに記載の放電表面処理用電極。
- 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理用電極において、
前記電極は、平均粒径−圧縮強度片対数相関図における対数目盛で平均粒径0.05μm、1μm、3μmに対してそれぞれ圧縮強度160MPa、100MPa、50MPaの値を直線で結んだ線分以下の圧縮強度であることを特徴とする放電表面処理用電極。 - 前記電極を構成する粉末として、Co粉末、Co合金粉末、Ni粉末、またはNi合金粉末のいずれかが含まれることを特徴とする請求の範囲第5項に記載の放電表面処理用電極。
- 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギにより、被加工物表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理用電極において、
熱伝導率が10W/mK以下であることを特徴とする放電表面処理用電極。 - 平均粒径3μm以下の前記金属粉末または前記金属化合物の粉末を粉砕により微細化した粉末を用いることを特徴とする請求の範囲第7項に記載の放電表面処理用電極。
- 前記金属化合物の粉末は、Co合金、Ni合金またはFe合金のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第7項または第8項に記載の放電表面処理用電極。
- 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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方法において、
前記粉末は、5〜10μmの平均粒径を有するとともに、前記被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、塗膜用鉛筆引かき試験による硬度でB〜8Bの範囲の硬さとなるように成形される電極を使用して前記被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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方法において、
前記粉末は、1〜5μmの平均粒径を有するとともに、前記被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて20〜50の範囲の硬さとなるように成形される電極を使用して前記被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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に用いられる放電表面処理方法において、
前記粉末は、1μm以下の平均粒径を有するとともに、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含み、1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて25〜60の範囲の硬さとなるように成形される電極を使用して前記被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。 - 前記炭化物を形成しないまたは炭化物を形成し難い成分は、Co,Ni,Fe,Al,Cu,Znの中から選択されることを特徴とする請求の範囲第10項〜第12項のいずれか1つに記載の放電表面処理方法。
- 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物の間に放電を発生させ、その放電エネルギによって、前記被加工物の表面に電極材料また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方法において、
平均粒径−圧縮強度片対数相関図における対数目盛で平均粒径0.05μm、1μm、3μmに対してそれぞれ圧縮強度160MPa、100MPa、50MPaの値を直線で結んだ線分以下の圧縮強度を有する電極を使用して前記被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。 - 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体を電極として、加工液中または気中において前記電極と被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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方法において、
熱伝導率が10W/mK以下の電極を用いて前記被膜を形成することを特徴とする放電表面処理方法。 - 前記電極を構成する粉末は、Co合金、Ni合金またはFe合金のいずれかを含むことを特徴とする請求の範囲第15項に記載の放電表面処理方法。
- 前記電極と前記被加工物の間に、パルス幅が4〜100μsであり、ピーク電流値が5〜30Aであるパルス状の電流を供給することを特徴とする請求の範囲第15項に記載の放電表面処理方法。
- 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体からなる電極と、被膜が形成される被加工物とが加工液中または気中に配置され、前記電極と前記被加工物に電気的に接続される電源装置によって前記電極と前記被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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させる放電表面処理装置において、
前記電極は、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含む平均粒径5〜10μmの粉末を、塗膜用鉛筆引かき試験による硬度でB〜8Bの範囲の硬さとなるように成形することを特徴とする放電表面処理装置。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体からなる電極と、被膜が形成される被加工物とが加工液中または気中に配置され、前記電極と前記被加工物に電気的に接続される電源装置によって前記電極と前記被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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させる放電表面処理装置において、
前記電極は、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含む平均粒径1〜5μmの粉末を、1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて20〜50の範囲の硬さとなるように成形することを特徴とする放電表面処理装置。 - 金属、金属化合物またはセラミックスの粉末を圧縮成形した圧粉体からなる電極と、被膜が形成される被加工物とが加工液中または気中に配置され、前記電極と前記被加工物に電気的に接続される電源装置によって前記電極と前記被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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させる放電表面処理装置において、
前記電極は、被加工物に被膜を形成するための成分として、40体積%以上の炭化物を形成しないまたは形成し難い成分を含む平均粒径1μm以下の粉末を、1/4インチ鋼球で15kgfで押し付けたときの押し込み距離をh(μm)としたときに求められる硬さH=100−1000×hにおいて25〜60の範囲の硬さとなるように成形することを特徴とする放電表面処理装置。 - 前記炭化物を形成しないまたは炭化物を形成し難い成分は、Co,Ni,Fe,Al,Cu,Znの中から選択されることを特徴とする請求の範囲第18項〜第20項のいずれか1つに記載の放電表面処理装置。
- 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体からなる電極と、被膜が形成される被加工物とが加工液中または気中に配置され、前記電極と前記被加工物に電気的に接続される電源装置によって前記電極と前記被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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させる放電表面処理装置において、
前記電極は、平均粒径−圧縮強度片対数相関図における対数目盛で平均粒径0.05μm、1μm、3μmに対してそれぞれ圧縮強度160MPa、100MPa、50MPaの値を直線で結んだ線分以下の圧縮強度を有することを特徴とする放電表面処理装置。 - 前記電極を構成する粉末として、Co粉末、Co合金粉末、Ni粉末、またはNi合金粉末のいずれかが含まれることを特徴とする請求の範囲第22項に記載の放電表面処理装置。
- 金属または金属化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体からなる電極と、被膜が形成される被加工物とが加工液中または気中に配置され、前記電極と前記被加工物に電気的に接続される電源装置によって前記電極と前記被加工物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って、前記被加工物表面に電極材料また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させる放電表面処理装置において、
前記電極は、10W/mK以下の熱伝導率を有することを特徴とする放電表面 処理装置。 - 平均粒径3μm以下の前記金属粉末または前記金属化合物の粉末を粉砕により微細化した粉末を用いることを特徴とする請求の範囲第24項に記載の放電表面処理装置。
- 前記金属化合物の粉末は、Co合金、Ni合金またはFe合金のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第24項または第25項に記載の放電表面処理装置。
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