JPH05106060A - Surface strengthening treatment method for cermet material - Google Patents

Surface strengthening treatment method for cermet material

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JPH05106060A
JPH05106060A JP29254091A JP29254091A JPH05106060A JP H05106060 A JPH05106060 A JP H05106060A JP 29254091 A JP29254091 A JP 29254091A JP 29254091 A JP29254091 A JP 29254091A JP H05106060 A JPH05106060 A JP H05106060A
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JP
Japan
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cermet material
metal phase
cermet
electrode
missing
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Application number
JP29254091A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Kato
喜久 加藤
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To fill the deficient part on the surface of a cermet material with a metallic phase. CONSTITUTION:A roll-shaped electrode 14 for treatment using cobalt as material is abutted on the surface of a cermet material 10 deficient in cobalt in the surface. Direct current of 20V voltage and about 5 to 15A electric current is impressed on the space between the electrode 14 and the cermet material 10 via a Lazarenko (Phonetic) circuit as well as the electrode 14 is moved while it is abutted on the surface of the cermet material 10. The electric current is short-circuited between tungsten carbide exposed on the surface of the cermet material 10 and the electrode 14, and discharge is executed at the part deficient in cobalt. Then, cobalt in the electrode 14 is ionized by the discharge and transits to the deficient part in the cermet material 10, by which its surface repair is executed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、サーメット材の表面
強化処理方法に関し、更に詳細には、放電加工やワイヤ
カット加工によりバインダーとしての金属相が一部欠落
して、曲げ加重や引張加重に対する強度が低下したサー
メット材において、その金属相の欠落部位に当該金属相
を補填するコーティングを予め行なっておくことによ
り、高強度化を図り得るサーメット材の表面補修に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for strengthening the surface of a cermet material. More specifically, the metal phase as a binder is partly lost due to electric discharge machining or wire cutting to prevent bending and tensile loads. The present invention relates to a surface repair of a cermet material which can be made stronger by previously coating a metal phase lacking portion in the cermet material having reduced strength so as to fill the metal phase.

【0002】[0002]

【従来技術】炭化物、酸化物、窒化物、珪化物等の硬質
粒子のセラミックスを、チタンやコバルト等の金属相で
結合してなるサーメット材(耐熱性焼結体)は、機械的硬
度が高く耐摩耗性に優れている。従って、バイトチップ
の如き切削工具や熱間鍛造用のトリミングパンチ、その
他エンジンのロッカーアームの如く過酷な環境用の耐摩
耗部品等として、各種産業に広く使用されている。これ
らのサーメット材は、その超硬性のゆえに、該材料自体
に対する切削や研削等の加工が極めて困難である。この
ためサーメット材に対する加工は、放電加工法やワイヤ
カット法等の放電を利用した特殊な手段によってのみ実
施されている。
2. Description of the Related Art Cermet materials (heat-resistant sintered bodies) made by bonding hard-particle ceramics such as carbides, oxides, nitrides, and silicides with metal phases such as titanium and cobalt have high mechanical hardness. It has excellent wear resistance. Therefore, it is widely used in various industries as a cutting tool such as a bite tip, a trimming punch for hot forging, and a wear resistant part for harsh environments such as a rocker arm of an engine. Due to their superhardness, these cermet materials are extremely difficult to be machined such as cutting and grinding. For this reason, the processing of the cermet material is performed only by a special means using electric discharge such as an electric discharge machining method or a wire cutting method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところでサーメット材
は高強度複合材料でありながら、先に述べた放電加工法
やワイヤカット法による加工を施した後は、曲げ加重や
引張加重の如き外部応力に対して非常に弱くなってしま
う、という重大な欠点を有している。その理由は、例え
ばタングステンカーバイト(WC)の硬質粒子をコバルト
(Co)の金属相で強固に結合してなるサーメット材10
において、これに前述の放電加工やワイヤカットを施す
と、図3に示すように、前記バインダーとして機能して
いるコバルトがサーメット材の表面で一部欠落し、散点
状に欠損部(ノッチ)を生ずることに起因している。すな
わち前記欠損部を表面に生じたサーメット材10におい
て、大きな曲げ加重や引張加重等の応力が外部から該サ
ーメット材に加わると、図4に示す如く、その欠損部に
応力が集中してクラック12となり、これが生長して遂
には破断するに至るものである。
By the way, although the cermet material is a high-strength composite material, it is subjected to external stress such as bending load or tensile load after being processed by the above-mentioned electric discharge machining method or wire cutting method. On the other hand, it has a serious drawback that it becomes very weak. The reason is that, for example, hard particles of tungsten carbide (WC) are replaced with cobalt.
Cermet material 10 formed by strongly bonding with (Co) metal phase
When the above-mentioned electric discharge machining or wire cutting is applied to this, as shown in FIG. 3, a part of the cobalt functioning as the binder is missing on the surface of the cermet material, and the missing parts (notches) are scattered. Is caused by. That is, when a stress such as a large bending load or a tensile load is applied to the cermet material 10 from the outside in the cermet material 10 having the defect portion on its surface, as shown in FIG. , Which grows and eventually breaks.

【0004】[0004]

【発明の目的】この発明は、先に述べた如く、サーメッ
ト材に放電加工やワイヤカットを施した際に、硬質粒子
のセラミックスを強力に結合していた金属相が該サーメ
ット材の表面で欠損することにより、不可避的に生じて
いる耐応力強度の低下という欠点に鑑み、これを好適に
解決するべく提案されたものであって、その金属相の欠
落部位に当該金属相を補填するコーティングを行なって
高強度化を図るようにしたサーメット材の表面改質法を
提供することを目的とする。
It is an object of the present invention, as described above, that when the cermet material is subjected to electric discharge machining or wire cutting, the metal phase strongly binding the ceramics of the hard particles is damaged on the surface of the cermet material. In view of the drawback of unavoidably lowering the stress resistance strength, it has been proposed to suitably solve this, and a coating for compensating for the metal phase in the missing portion of the metal phase is provided. It is an object of the present invention to provide a method for modifying the surface of a cermet material, which is designed to achieve high strength.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を好適に達成するため、本発明に係るサーメット
材の表面強化処理方法は、炭化物、酸化物、窒化物等の
硬質粒子のセラミックスを、チタンやコバルト等の金属
相で結合してなるサーメット材に、放電加工やワイヤカ
ット等による各種加工を施すことにより、その加工表面
に前記金属相の一部欠落を生じた際に、前記欠落を生じ
た金属相を補填するに適した金属相を材質とする電極材
を当該サーメット材の表面に接触させ、この電極材とサ
ーメット材との間に放電加工時と逆電位の電圧を印加し
つつ、該電極材とサーメット材とを相対的に移動させて
両者間に放電と短絡とを反復させ、これによりサーメッ
ト材の表面における金属相欠落部に、前記電極材の材質
をなす金属相のコーティングを施すことを特徴とする。
In order to overcome the above-mentioned problems and preferably achieve the intended purpose, a method for surface-strengthening a cermet material according to the present invention comprises hard particles such as carbides, oxides and nitrides. When ceramics of No. 1 are partly missing on the machined surface by performing various machining such as electric discharge machining or wire cutting on the cermet material formed by bonding the ceramics of the metal phase with titanium or cobalt , Contacting the surface of the cermet material with an electrode material made of a metal phase suitable for compensating for the missing metal phase, and a voltage having a potential opposite to that at the time of electric discharge machining between the electrode material and the cermet material. The electrode material and the cermet material are relatively moved while applying the electric field, and the discharge and the short circuit are repeated between them, thereby forming the material of the electrode material in the metal phase missing portion on the surface of the cermet material. Metal phase And characterized by applying coating.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明に係るサーメット材の表面強化
処理方法につき、好適な実施例を挙げて以下説明する。
図1に側面として示すサーメット材10は、先に述べた
放電加工の実施により、その表面においてバインダーと
しての金属相であるコバルト(Co)が欠損し、硬質粒子
のセラミックスであるタングステンカーバイト(WC)が
部分的に結合を解除された状態で露呈した形態となって
いる。そこで、この欠損した金属相であるコバルト(C
o)を材質とするロール状の処理用電極14を製作し、
これをサーメット材10の表面に当接させる。そして該
電極14とサーメット材10との間に、電圧20V、電
流5〜15A程度の直流を印加すると共に、例えばロー
ル状電極14をサーメット材10の表面に当接させつつ
一方向に回転移動させる。
EXAMPLES Next, the method for strengthening the surface of a cermet material according to the present invention will be described below with reference to preferred examples.
The cermet material 10 shown as a side face in FIG. 1 has a surface thereof which is deficient in cobalt (Co) which is a metal phase as a binder, and tungsten carbide (WC) which is hard particle ceramics. ) Is exposed in a state where the bond is partially released. Therefore, this missing metal phase, cobalt (C
a roll-shaped processing electrode 14 made of o),
This is brought into contact with the surface of the cermet material 10. Then, a DC voltage of 20 V and a current of 5 to 15 A is applied between the electrode 14 and the cermet material 10, and the roll-shaped electrode 14 is rotated in one direction while being in contact with the surface of the cermet material 10. ..

【0007】電極14およびサーメット材10に対する
直流電圧の印加回路としては、図1に示す如く、例えば
放電加工法に採用されているラザレンコ回路が好適に使
用される。このラザレンコ回路では、電圧印加対象物と
並列にキャパシタC1が介挿されているので、前記電極
14がサーメット材10に接触している時点では、該キ
ャパシタC1への蓄電がなされる。しかるに該電極14
がサーメット材10から空間的に離間すると、このキャ
パシタC1に蓄電された電圧が両者間で一挙に解放され
て放電することになる。すなわち電極14の移動に伴
い、サーメット材10の表面に露呈している硬質粒子の
タングステンカーバイト(WC)と該電極14との間では
電流が短絡し、また金属相であるコバルト(Co)の欠損
部では放電が行なわれる。この放電によりロール状電極
14の金属相であるコバルト(Co)がイオン化し、近接
位置するサーメット材10の前記金属相欠損部へ転移す
る。このように本発明では一種の放電凝着現象を利用す
るものであるから、電極14とサーメット材10との間
には、放電加工と逆の電位が掛けられることになる。実
施例では、ロール状電極14にプラス(+)、サーメット
材10にマイナス(−)が掛けられている。
As a circuit for applying a DC voltage to the electrode 14 and the cermet material 10, as shown in FIG. 1, for example, a Lazarenko circuit used in an electric discharge machining method is preferably used. In this Lazarenco circuit, the capacitor C 1 is inserted in parallel with the voltage application target, so that the capacitor C 1 is charged when the electrode 14 is in contact with the cermet material 10. However, the electrode 14
When is spatially separated from the cermet material 10, the voltage stored in the capacitor C 1 is released at once between the two and discharged. That is, as the electrode 14 moves, a current is short-circuited between the hard particles of tungsten carbide (WC) exposed on the surface of the cermet material 10 and the electrode 14, and a metal phase of cobalt (Co) is generated. Electric discharge is performed at the defective portion. By this discharge, cobalt (Co), which is the metal phase of the roll-shaped electrode 14, is ionized and transferred to the metal phase defect portion of the cermet material 10 located in the vicinity. As described above, in the present invention, a kind of electric discharge cohesion phenomenon is utilized, so that a potential opposite to that of electric discharge machining is applied between the electrode 14 and the cermet material 10. In the embodiment, the roll-shaped electrode 14 is provided with a plus (+) and the cermet material 10 is provided with a minus (-).

【0008】このロール状電極14の移動に伴い、印加
電圧の短絡と放電が反復されて、前記放電時に該電極1
4を構成しているコバルト(Co)が、サーメット材10
の表面におけるコバルト欠損部に転移し、その欠損部を
同質の金属相で補填する。従って図2に示すように、サ
ーメット材10の表面では、硬質粒子のタングステンカ
ーバイト(WC)の相互間に形成された前記欠損部(ノッ
チ)に、コバルト(Co)の金属相がコーティングされる
ことになる。このために、前記放電加工やワイヤカット
等を施したサーメット材10であっても、該欠損部を補
填する表面補修が行なわれて、曲げ加重や引張加重等の
大きな外部応力が加わっても、これに対する強度向上を
図ることができる。
With the movement of the roll-shaped electrode 14, the short circuit of the applied voltage and the discharge are repeated, and the electrode 1 is discharged at the time of the discharge.
Cobalt (Co) forming 4 is the cermet material 10
It transforms to the cobalt deficient portion on the surface of, and fills the deficient portion with the same metal phase. Therefore, as shown in FIG. 2, on the surface of the cermet material 10, the metallic phase of cobalt (Co) is coated on the defect portions (notches) formed between the tungsten carbide (WC) particles of the hard particles. It will be. For this reason, even with the cermet material 10 that has been subjected to the electric discharge machining or wire cutting, even if a large external stress such as bending load or tensile load is applied by surface repair to fill the defective portion, It is possible to improve the strength against this.

【0009】図示例では、電極14を回転させてサーメ
ット材10に対し移動させるようにしたが、逆に電極1
4に対してサーメット材10を移動させるようにしても
よい。更に、サーメット材10の表面で欠損した金属相
を補填するための前記電極14は、必ずしも該欠損に係
る金属相と同一の金属相を材質とする必要はなく、他の
金属相であっても、また欠損に係る金属相と他の金属相
との複合材質であってもよい。なお印加する電圧、電流
も補填する金属相の性状によっては、ミリV,ミリAレ
ベルを用いることも可能である。
In the illustrated example, the electrode 14 is rotated and moved with respect to the cermet material 10.
You may make it move the cermet material 10 with respect to 4. Furthermore, the electrode 14 for compensating for the metal phase missing on the surface of the cermet material 10 does not necessarily have to be made of the same metal phase as the metal phase related to the missing, and may be another metal phase. Alternatively, it may be a composite material of a metal phase related to a defect and another metal phase. It is also possible to use milliV and milliA levels depending on the properties of the metal phase that also supplements the applied voltage and current.

【0010】実際例として、熱間高速鍛造機に使用する
トリミングパンチに関して、この表面強化処理方法を実
施してみた。この種のトリミングパンチは前述したサー
メット材を基材としているが、従来はコーナー部分の欠
け落ちやヘタリが早く、42,000回程度が寿命であ
った。しかるに該トリミングパンチにおいて、本発明に
係る表面強化処理方法を施した後、同一条件下で使用し
たところ、その使用寿命は105,000回程度にまで
伸び、従来に比して2.5倍となることが確認された。
As a practical example, this surface strengthening treatment method was carried out on a trimming punch used in a hot high-speed forging machine. This type of trimming punch uses the above-mentioned cermet material as a base material, but in the past, chipping and cornering of the corner portion were quick, and the life was about 42,000 times. However, when the trimming punch was used under the same conditions after being subjected to the surface strengthening treatment method according to the present invention, the service life was extended to about 105,000 times, 2.5 times that of the conventional one. It was confirmed that

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るサーメ
ット材の表面強化処理方法によれば、炭化物等の硬質粒
子のセラミックスを、コバルト等の金属相で結合してな
るサーメット材において、これに放電加工やワイヤカッ
ト加工を施したことにより、バインダーとして機能して
いる金属相が一部欠落して曲げ加重や引張加重に対する
強度が低下した場合でも、該サーメット材の金属相の欠
落部位に、当該金属相を補填するコーティングを予め行
なっておうことにより高強度化を図り得るものである。
しかも手段が簡単であるために操作も極めて容易であ
り、これを実施する装置も低廉になし得る優れた利点が
ある。
As described above, according to the method for surface-strengthening a cermet material according to the present invention, in a cermet material in which ceramics of hard particles such as carbide are bonded with a metal phase such as cobalt, By performing the electric discharge machining or wire cutting, even if the metal phase functioning as a binder is partially missing and the strength against bending load and tensile load is reduced, the missing part of the metal phase of the cermet material, It is possible to increase the strength by performing a coating to supplement the metal phase in advance.
Moreover, since the means is simple, the operation is extremely easy, and there is an excellent advantage that a device for carrying out the operation can be inexpensive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るサーメット材の表面強化処理方法
を好適に実施するための一例を示す概略側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view showing an example for suitably carrying out the method for surface-strengthening a cermet material according to the present invention.

【図2】サーメット材の表面でタングステンカーバイト
の間に形成された欠損部に、コバルトの金属相がコーテ
ィングされた状態を示す概略側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view showing a state in which a metallic phase of cobalt is coated on a defect formed between tungsten carbide on the surface of a cermet material.

【図3】サーメット材に放電加工等を施したことによ
り、バインダとして機能している金属相が表面で一部欠
落し、散点状に欠損部を生じている状態を示す一部平面
図である。
FIG. 3 is a partial plan view showing a state in which a metal phase functioning as a binder is partially missing on the surface due to electrical discharge machining or the like applied to the cermet material, resulting in spattered defects. is there.

【図4】欠損部を表面に生じたサーメット材に大きな曲
げ加重等の応力が加わると、その欠損部に応力が集中し
てクラックとなる状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which, when a stress such as a large bending load is applied to a cermet material having a defective portion on its surface, the stress concentrates on the defective portion to form a crack.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 サーメット材 12 クラック 14 電極 WC タングステンカーバイト Co コバルト 10 Cermet material 12 Crack 14 Electrode WC Tungsten Carbide Co Cobalt

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化物、酸化物、窒化物等の硬質粒子の
セラミックスを、チタンやコバルト等の金属相で結合し
てなるサーメット材に、放電加工やワイヤカット等によ
る各種加工を施すことにより、その加工表面に前記金属
相の一部欠落を生じた際に、 前記欠落を生じた金属相を補填するに適した金属相を材
質とする電極材を当該サーメット材の表面に接触させ、 この電極材とサーメット材との間に放電加工時と逆電位
の電圧を印加しつつ、該電極材とサーメット材とを相対
的に移動させて両者間に放電と短絡とを反復させ、 これによりサーメット材の表面における金属相欠落部
に、前記電極材の材質をなす金属相のコーティングを施
すことを特徴とするサーメット材の表面強化処理方法。
1. A cermet material obtained by bonding ceramics of hard particles such as carbides, oxides, and nitrides with a metal phase such as titanium and cobalt is subjected to various processes such as electric discharge machining and wire cutting. When a part of the metal phase is missing on the processed surface, an electrode material made of a metal phase suitable for compensating the missing metal phase is brought into contact with the surface of the cermet material. Material and cermet material are applied with a voltage having a potential opposite to that at the time of electric discharge machining, the electrode material and cermet material are relatively moved, and electric discharge and short circuit are repeated between them, whereby the cermet material is formed. A method for strengthening the surface of a cermet material, which comprises coating the metal phase lacking portion on the surface of the cermet material with the metal phase forming the material of the electrode material.
【請求項2】 前記電極材は、サーメット材における欠
落を生じた金属相と同じ金属相を材質とする請求項1記
載のサーメット材の表面強化処理方法。
2. The method for strengthening a surface of a cermet material according to claim 1, wherein the electrode material is made of the same metal phase as the metal phase in which the cermet material is missing.
【請求項3】 前記電極材は、サーメット材における欠
落を生じた金属相を補填するに適した異種の金属相を材
質とする請求項1記載のサーメット材の表面強化処理方
法。
3. The method for strengthening a surface of a cermet material according to claim 1, wherein the electrode material is made of a different kind of metal phase suitable for compensating for the missing metal phase in the cermet material.
【請求項4】 前記電極材は、サーメット材における欠
落を生じた金属相と同じ金属相の材質および異なる金属
相の材質の複合材である請求項1記載のサーメット材の
表面強化処理方法。
4. The method for strengthening a surface of a cermet material according to claim 1, wherein the electrode material is a composite material of the same metal phase material as the missing metal phase of the cermet material and a different metal phase material.
JP29254091A 1991-10-11 1991-10-11 Surface strengthening treatment method for cermet material Pending JPH05106060A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5651901A (en) * 1993-10-15 1997-07-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for surface treatment by electrical discharge machining

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5651901A (en) * 1993-10-15 1997-07-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for surface treatment by electrical discharge machining

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