KR100753274B1 - 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 압분체 중에 포함되는 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말이 응집한 분말 덩어리의 크기가 전극과 워크의 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법{ELECTRODE FOR DISCHARGE SURFACE TREATMENT, AND METHOD FOR MANUFACTURING}

본 발명은 방전 표면 처리 기술에 관한 것이며, 상세하게는 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 혹은 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체(壓粉體)를 전극으로서 사용하여, 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막, 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리 기술에 관한 것이다.

항공기용 가스터빈 엔진의 터빈 블레이드 등의 표면에는, 고온 환경하에서의 강도와 윤활성을 지닌 재료를 코팅 혹은 두껍게 할 필요가 있다. 고온 환경하에서 Cr(크롬)이나 Mo(몰리브덴)이 산화되어 산화물로 되는 것으로 윤활성을 발휘하는 것이 알려져 있기 때문에, Co(코발트)를 베이스로 하고, Cr이나 Mo을 포함한 재료를 용접·용사(溶射) 등의 방법으로 피막을 두껍게 하고 있다.

여기서, 용접이란, 워크와 용접봉 사이의 방전에 의해 용접봉의 재료를 워크에 용융 부착시키는 방법이며, 용사란, 금속재료를 녹인 상태로 하여 스프레이 형 상으로 워크에 분사하여 피막을 형성시키는 방법이다.

그렇지만, 이 용접·용사의 어느 방법도 사람의 손에 의한 작업이며 숙련을 요하기 때문에, 작업을 라인화하는 것이 곤란하고, 비용이 비싸진다고 하는 문제가 있다. 또, 특히 용접은 열이 집중하여 워크에 들어가는 방법이기 때문에, 두께가 얇은 재료를 처리하는 경우나, 단결정 합금·한 방향 응고 합금 등 방향 제어 합금과 같이 균열되기 쉬운 재료에서는, 용접 균열이 발생하기 쉽고 수율이 낮다고 하는 문제도 있다.

한편, 그 외의 표면 처리 기술로서는, 예를 들면 방전 가공에 의한 표면 처리 기술도 확립되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1

국제 공개 제99/58744호 팜플렛

특허 문헌 2

일본 특허 제3227454호 공보

특허 문헌 3

특개평 5-148615호 공보

그런데, 방전 표면 처리에 의한 후막의 형성에서는, 전극측으로부터의 재료의 공급과, 그 공급된 재료의 워크 표면에서의 용융 및 워크 재료와의 결합의 방법이 피막 성능에 가장 영향을 미친다. 이 전극 재료의 공급에 영향을 미치는 것이 전극의 강도, 즉 경도이다. 특허 문헌 1에 개시된 전극의 제조 방법에서는, 전극에 어느 정도의 경도를 지니게 하면서 방전에 의한 전극 재료의 공급을 억제하고, 공 급된 재료를 충분히 용융시킴으로써 워크 표면에 경질 세라믹스 피막을 형성하고 있다. 그러나, 형성되는 피막은 10㎛ 정도까지의 박막으로 한정된다.

이 때문에, 상술한 바와 같은 고온 환경하에서의 강도와 윤활성이 필요하게 되는 것과 같은 용도 등의, 치밀하고 비교적 두꺼운 피막(100㎛의 오더 이상의 후막)의 형성을 행할 수 없었다.

또, 종래의 방전 표면 처리에서는, 세라믹스제 분말을 압축 형성한 압분체 전극을 사용하여, 부품이나 금형의 내마모성을 향상시키기 위해 TiC(탄화 티탄) 등의 경질 재료의 피막을 형성하고 있었다. 그리고, 이와 같은 방전 표면 처리에 사용되는 전극은, 세라믹스제 분말을 프레스에 의해 압축 성형한 후, 가열하여 제조하고 있었다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

근래, 윤활성이나 내식성을 갖는 금속 피막을 방전 표면 처리로 형성하는 것에의 요구가 높아지고 있다. 여기서, 윤활성이나 내식성을 갖는 금속 피막을 방전 표면 처리에 의해 형성하기 위해서는, 평균 입경 3㎛ 이하의 금속 분말을 사용하여 전극을 제조할 필요가 있음이 본 발명자의 실험에 의해서 밝혀져 왔다.

그렇지만, 평균 입경 3㎛ 이하의 금속 분말은, 분자간 힘이나 정전기력의 작용에 의해 분말과 분말의 서로 당기는 힘이 강해져서, 응집하여 큰 덩어리로 되기 쉽다. 이와 같은 큰 덩어리를 가진 압분체 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우, 그 큰 덩어리가 워크 표면에 퇴적하여 단락(短絡)이나 방전 불안정을 일으킬 뿐만 아니라, 피막의 표면 조도(粗度: roughness)를 저하시킨다고 하는 문제가 있다.

여기서, 특허 문헌 2에 기재된 발명은, 분말과 분말의 서로 당기는 힘이 약한 세라믹스 분말을 대상으로 하고 있기 때문에, 분말에 파라핀을 혼합시킨 후에도, 분말이 응집한 큰 덩어리로는 되기 어렵다. 즉, 특허 문헌 2에 기재된 발명에서는 금속 분말의 응집에 대한 대응은 시행되어 있지 않다.

또, 종래의 금속 전극 제조에 있어서도, 금속 분말을 프레스에 의해 성형한 후, 완전히 금속을 녹일 때까지 가열함으로써, 압분체와는 다른 전극 제조 기술도 동일하게 확립되어 있다. 그러나, 이 경우도 금속을 용해하기 때문에 금속 분말의 응집에 대한 대응은 시행되어 있지 않다.

또, 종래의 전극의 제조 방법에서는, 대기 중에서 시판되는 세라믹스제 분말을 그대로 프레스에 의해 압축 성형한 후, 가열하여 전극을 제조하고 있었다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 이 전극에 사용되는 세라믹스는 산화 온도가 높기 때문에, 평균 입경이 1㎛ 정도인 건조한 분말을 대기 중에 방치해도 산화가 진행되지 않는다. 이 때문에, 평균 입경이 수 ㎛인 세라믹스 분말이 시판되고 있고, 성형도 용이하였다.

또, 그 외에도 평균 입경이 1㎛ 정도의 WC(텅스텐 카바이드)와 Co(코발트)를 사용하여 막 두께가 수십 ㎜의 두꺼운 피막층을 형성하는 방전 표면 처리 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조). WC나 Co는, TiC와 같이 산화하기 어려운 금속이다. 산화하기 어려운 금속으로서는, Co 외에는 Ni(니켈) 등도 들 수 있다. 이와 같이, 세라믹스, WC 등으로 이루어지는 전극을 사용하여 워크 표면에 경질 세라믹스 피막을 형성하는 기술은 종래 기술에 의해 실현되고 있다.

상술한 바와 같이 근래, 예를 들면 고온 환경하에서의 윤활성이나 내식성을 갖는 금속 피막을 방전 표면 처리로 형성시키는 요구가 높아지고 있다. 또, 금속 부품의 보수나 치수의 보정에, 방전 표면 처리에 의한 금속이나 합금의 두꺼운 피막의 적용이 요구되고 있다. 또, 상술한 바와 같이, 방전 표면 처리로 금속이나 합금의 피막을 형성시키기 위해서는, 평균 입경 3㎛ 이하의 분말을 사용하여 전극을 제조할 필요가 있음이 본 건 발명자들에 의해 밝혀져 왔다.

그렇지만, 시장에 있어서 입경 3㎛ 이하의 금속이나 합금 분말은 산화하기 어려운 재질밖에 유통되고 있지 않고, 여러 가지 재질의 방전 표면 처리용 전극의 분말을 입수할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

예를 들면, 경량으로 고강도이며, 또한 고온에서의 내산화성을 갖는 Ti는 제트 엔진의 압축기 등에게 사용되고 있다. Ti의 고용체(덩어리)는 대기 중에서 표면이 약간 산화될 뿐으로, 내부는 Ti인 채이다. 그러나, Ti가 분말에서는 분말의 입경을 수 ㎛까지 작게 하면, 체적에 대한 표면적의 영향이 증대되어, 분말 표면의 산화에 의한 열이 입자 내부까지 전파하여 분말의 내부까지 산화시키고 만다. 산화되면 분말은 도전성을 상실하여, 방전 표면 처리용의 전극에는 사용할 수 없게 된다. 이것은, 전극이 통전성을 가지지 않으면 방전을 발생할 수 없기 때문이다. 또, Ti의 분말의 산화는 폭발적으로 진행될 우려도 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 방전 표면 처리용 전극의 제조에 적합한 평균 입경의 분말은 입수가 곤란하고, 비록 입수할 수 있다고 해도 종래의 방법에서는 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 없다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 안정적으로 피막을 형성 가능한 방전 표면 처리 기술을 확립하는 것을 목적으로 하는 것이다.

즉, 본 발명은 치밀한 후막을 형성할 수 있는 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법, 및 방전 표면 처리용 전극의 보관 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 금속 분말을 압분체 전극으로서 사용하는 방전 표면 처리에 있어서, 면조도(surface roughness)를 저하시키는 일 없이 안정된 방전을 행하게 하여 후막이 형성 가능한 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 방전 표면 처리로 금속 피막을 형성하기 위해, 산화하기 쉬운 금속의 분말, 혹은 산화하기 쉬운 금속을 포함하는 합금 분말로부터도 용이하게 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법 및 이것에 의해 제조되는 방전 표면 처리용 전극을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 압분체 중에 포함되는 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말이 응집한 분말 덩어리의 크기가, 전극과 워크의 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 대기 중에서 휘발하는 액체 중에서 미세화되고, 다시 완전히 건조되지 않는 상태로 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 대기 중에서 휘발하는 액체 중에서 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 가압 상태로 건조하면서 압축 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 액체 중에서 미세화된 후, 건조 분위기의 산소량을 조정하고 건조하여 분말의 표면만을 산화시킨 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 왁스 중에서 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시킨 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극에 있어서, 금속 분말 또는 금속의 혼합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 가열 처리한 후, 이 압분체의 내부 공간에 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시킨 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 압분체 중에 포함되는 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말이 응집한 분말 덩어리의 크기가, 전극과 워크의 사이의 거리보다 작게 되도록 선별 또는 분해하는 선별·분해 공정과, 선별 또는 분해된 분말을 압축 성형하는 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 휘발성 용액 중에서 미세화하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 완전히 건조시키지 않고 압축 성형하는 공정과, 상기 휘발성 용액을 휘발시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 액체 중에서 미세화하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 완전히 건조시키지 않고 압축 성형하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말로부터 액체를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 액체 중에서 미세화하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 건조시키는 공정과, 건조시킨 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 휘발성 용액 중에서 미세화하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 불활성인 가스 분위기에서 건조시키는 공정과, 건조시킨 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 서서히 산화하는 공정과, 서서히 산화한 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 왁스 중에서 미세화하는 공정과, 미세화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형하여 압분체를 형성하는 공정과, 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형하여 압분체를 형성하는 공정과, 압분체를 가열 처리하는 공정과, 가열 처리 후의 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 보관 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로서 사용하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극의 보관 방법으로서, 방전 표면 처리용 전극을 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액 속에 담가서 보존하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 보관 방법에 있어서는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로서 사용하여, 가공액 중에 있어서 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 전극의 재료가 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극의 보관 방법으로서, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 세라믹스의 분말의 산화를 막는 비산화 분위기 중에서 방전 표면 처리용 전극을 보존하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 방전 표면 처리 장치에 있어서의 방전 표면 처리의 개략을 나타내는 도면이고,

도 2는 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이며,

도 3은 분말을 성형할 때의 성형기의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이며,

도 4는 체질(sifting) 공정을 생략하여 제조한 경우의 전극의 단면 사진이고,

도 5는 체질을 하여 제조한 경우의 전극의 단면 사진이며,

도 6은 방전 표면 처리시의 극 사이의 전류 파형과 전압 파형의 일례를 나타내는 그래프이고,

도 7은 체질을 한 스텔라이트(stellite) 분말을 사용하여 제작한 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행하여 형성한 피막의 모습을 나타내는 사진이며,

도 8은 체의 메쉬 사이즈와 피막 두께의 관계를 나타내는 도면이고,

도 9는 메쉬 사이즈가 0.5㎜의 체를 사용하여 제조한 전극에 의한 피막의 표면 사진이며,

도 10은 평균 입경이 수 ㎛인 산화하기 어려운 금속 분말이나 세라믹스 분말 로부터 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 경우의 플로차트이고,

도 11은 평균 입경이 수십 ㎛인 산화하기 어려운 금속 분말로부터 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 경우의 플로차트이며,

도 12는 평균 입경이 수십 ㎛인 산화하기 쉬운 금속 분말로부터 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 경우의 플로차트이고,

도 13은 방전 표면 처리로 형성된 피막의 형태를 나타내는 사진이며,

도 14는 본 발명에 관련되는 다른 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이고,

도 15는 분말을 성형할 때의 성형기의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이며,

도 16은 방전 표면 처리 장치에 의해 방전 표면 처리를 행하는 모습의 개념도이고,

도 17a는 방전시의 전극(301)과 워크(302)의 사이에 걸리는 전압 파형(극간 전압 파형)을 나타내고 있고,

도 17b는 방전시에 방전 표면 처리 장치에 흐르는 전류의 전류 파형을 나타내고 있으며, 그리고,

도 18은 전극을 가공액에 담그는 시간에 의해 전극의 중량이 증가해 가는 상태를 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법, 및 그 보관 방법의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 기술(記述)에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경 가능하다. 또, 첨부의 도면에 있어서는, 이해를 돕기 위해, 각 부재에 있어서의 축척이 다른 경우가 있다.

실시의 형태 1.

실시의 형태 1 및 후술하는 실시의 형태 2에서는 안정된 방전을 행함으로써, 피막의 면조도(surface roughness)를 저하시키는 일 없이 막 두께가 두꺼운 피막을 퇴적시킬 수 있게 하는 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.

최초로, 본 발명에서 사용되는 방전 표면 처리 방법과 그 장치의 개요에 대해 설명한다. 또한, 여기서 설명하는 개요는 본 명세서에 있어서 공통이다. 도 1은 방전 표면 처리 장치에 있어서의 방전 표면 처리의 개략을 나타내는 도면이다. 방전 표면 처리 장치(1)는, 피막(14)을 형성하고 싶은 피가공물(이하, 워크라 한다)(11)과, 워크(11)의 표면에 피막(14)을 형성시키기 위한 방전 표면 처리용 전극(12)과, 워크(11)와 방전 표면 처리용 전극(12)에 전기적으로 접속되어 양자 사이에 아크 방전을 일으키게 하기 위해 양자에게 전압을 공급하는 방전 표면 처리용 전원(13)을 구비하여 구성된다. 방전 표면 처리를 액체 중에서 행하는 경우에는, 워크(11)와 방전 표면 처리용 전극(12)의 워크(11)와 대향하는 부분이 등유(kerosene) 등의 오일계의 가공액(15)으로 채워지도록 가공조(加工槽)(16)가 또한 설치된다. 또, 방전 표면 처리를 공기 중에서 행하는 경우에는, 워크(11)와 방전 표면 처리용 전극(12)은 처리 분위기 중에 놓여진다. 또한, 도 1과 이하의 설명에 서는, 가공액 중에서 방전 표면 처리를 행하는 경우를 예시한다. 또, 이하에서는, 방전 표면 처리용 전극을 간단히 전극이라고 표기하기도 한다. 또한, 이하에서는 방전 표면 처리용 전극(12)과 워크(11)의 대향하는 면의 사이의 거리를 극간 거리라 한다.

다음에, 이와 같은 구성의 방전 표면 처리 장치(1)에 있어서의 방전 표면 처리 방법에 대해 설명한다. 방전 표면 처리는, 예를 들면 피막(14)을 형성하고 싶은 워크(11)를 양극으로 하고, 피막(14)의 공급원으로 되는 금속이나 세라믹스의 평균 입경 10㎚∼수 ㎛의 분말을 성형한 방전 표면 처리용 전극(12)을 음극으로 하며, 이들 전극을 가공액(15) 중에서 양자가 접촉하지 않도록 도시하지 않는 제어 기구에 의해 극간 거리를 제어하면서, 양자 사이에 방전을 발생시킨다.

방전 표면 처리용 전극(12)과 워크(11)의 사이에 방전이 발생하면, 이 방전의 열에 의해 워크(11) 및 전극(12)의 일부는 용융된다. 여기서, 전극(12)의 입자간 결합력이 적절한 경우에는, 방전에 의한 폭풍이나 정전기력에 의해 용융한 전극(12)의 일부(이하, 전극 입자라고 한다)(21)가 전극(12)으로부터 분리되어, 워크(11) 표면을 향하여 이동한다. 그리고, 전극 입자(21)가 워크(11) 표면에 이르면, 재응고하여 피막(14)으로 된다. 또, 분리된 전극 입자(21)의 일부가 가공액(15) 중이나 공기 중의 성분(22)과 반응한 것(23)도 워크(11) 표면에서 피막(14)을 형성한다. 이와 같이 하여, 워크(11) 표면에 피막(14)이 형성된다.

그러나, 전극(12)의 분말 사이의 결합력이 강한 경우에는, 방전에 의한 폭풍이나 정전기력으로는 전극(12)이 벗겨지지 않아서, 전극 재료를 워크(11)에 공급할 수 없다. 즉, 방전 표면 처리에 의한 두꺼운 피막의 형성의 가부는, 전극(12)측으로부터의 재료의 공급과 그 공급된 재료의 워크(11) 표면에서의 용융 및 워크(11) 재료와의 결합의 방법에 영향을 받는다. 그리고, 이 전극 재료의 공급에 영향을 주는 것이, 전극(12)의 경도, 즉 단단한 정도이다.

여기서, 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극(12)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 2는 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이다. 최초로, 워크(11)에 형성하고 싶은 피막(14)의 성분을 갖는 금속이나 세라믹스의 분말을 분쇄한다(스텝 S1). 복수의 성분으로 이루어지는 경우에는, 원하는 비율로 되도록 각각의 성분의 분말을 혼합하여 분쇄한다. 예를 들면, 시장에 유통되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 금속, 금속 화합물 또는 세라믹스의 구형(球形) 분말을, 볼 밀(ball mill) 장치 등의 분쇄기로 평균 입경 3㎛ 이하로 분쇄한다. 분쇄를 액체 중에서 행해도 되나, 이 경우에는 액체를 증발시켜서 분말을 건조시킨다(스텝 S2). 건조 후의 분말은, 분말과 분말이 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 있으므로, 이 큰 덩어리를 조각내는 동시에 다음의 공정에서 사용하는 왁스와 분말을 충분히 혼합시키기 위해 체질을 한다(스텝 S3). 예를 들면, 응집한 분말이 남아 있는 체의 그물 위에 세라믹스 구 또는 금속 구를 얹고서 그물을 진동시키면, 응집하여 형성된 덩어리는 진동의 에너지나 구와의 충돌에 의해 조각조각으로 되어, 그물코를 통과한다. 이 그물코를 통과한 분말만이 이하의 공정에서 사용된다. 구체적으로는, 응집한 덩어리를 포함한 분말을 극간 거리보다 작은 메쉬 사이즈를 갖는 그물 위에 둔다.

여기서, 이 스텝 S3에서 분쇄한 분말을 체질하는 것에 대해 설명한다. 방전 표면 처리에 있어서, 방전을 발생시키기 위해 방전 표면 처리용 전극(12)과 워크(11)의 사이에 인가되는 전압은 통상 80V∼300V의 범위이다. 이 범위의 전압을 전극(12)과 워크(11)의 사이에 인가하면, 방전 표면 처리 중의 전극(12)과 워크(11)의 사이의 거리는 0.3㎜ 정도로 된다. 상술한 바와 같이, 방전 표면 처리에 있어서는, 양극 사이에 생기는 아크 방전에 의해, 전극(12)을 구성하는 응집한 덩어리는 그 크기인 채 전극(12)으로부터 이탈한다. 여기서, 덩어리의 크기가 극간 거리 이하(0.3㎜ 이하)이면, 극 사이에 덩어리가 존재하더라도 다음의 방전을 발생시킬 수 있다. 또, 방전은 거리가 가까운 개소에서 발생하기 때문에, 덩어리가 있는 곳에서 방전이 일어나서, 방전의 열에너지나 폭발력으로 덩어리를 미세하게 분쇄할 수 있다.

그러나, 전극(12)을 구성하는 덩어리의 크기가 극간 거리 이상(0.3㎜ 이상) 이면, 방전에 의해 그 덩어리가 전극(12)으로부터 그대로의 크기로 이탈하며, 워크(11) 상에 퇴적하거나 전극(12)과 워크(11)의 사이의 가공액(15)에 채워진 극 사이를 표류한다. 전자(前者)와 같이 큰 덩어리가 퇴적하면, 방전은 전극(12)과 워크(11)의 거리가 가까운 곳에서 발생하기 때문에 그 부분에서 방전이 집중되고, 그 외의 장소에서 방전을 발생할 수 없게 되어, 피막(14)을 워크(11) 표면에 균일하게 퇴적할 수 없다. 또, 이 큰 덩어리는, 방전의 열에 의해서는 완전히 용융할 수 없다. 그 때문에, 피막(14)은 매우 무르고 손으로 깎을 수 있을 정도의 것으로 된다. 또, 후자와 같이 큰 덩어리가 극 사이를 표류하면 전극(12)과 워크(11)의 사이를 단락시켜서, 방전을 발생할 수 없게 된다. 즉, 피막(14)을 균일하게 형성하고 또한 안정된 방전을 얻기 위해서는, 분말이 응집함으로써 형성되는 극간 거리 이상의 크기의 덩어리가 전극(12)을 구성하는 분말에 존재해서는 안 된다. 이 분말의 응집은, 금속 분말이나 도전성 세라믹스의 경우에 일어나기 쉽고, 비도전성의 분말의 경우에는 일어나기 어렵다. 또 분말의 평균 입경을 작게 할수록 분말의 응집은 일어나기 쉽다. 따라서, 이와 같은 분말의 응집에 의해 생성되는 덩어리에 의한 방전 표면 처리 중의 폐해를 막기 위해, 스텝 S3에서의 응집한 분말을 체질하는 공정이 필요하게 된다. 이상의 취지에 의해, 체질을 행할 때에는 극간 거리보다 작은 사이즈의 그물코를 사용할 필요가 있다.

그 후, 다음의 공정에서의 프레스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하는 경우에는, 필요에 따라 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1%∼10% 정도 혼합한다(스텝 S4). 분말과 왁스를 혼합하면 성형성을 개선할 수 있으나, 분말의 주위가 다시 액체로 덮이게 되므로, 그 분자간 힘이나 정전기력의 작용에 의해 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 만다. 그래서, 다시 응집한 덩어리를 조각내기 위해 체질을 한다(스텝 S5). 여기서의 체질 방법은 상술한 스텝 S3에서의 방법과 같다.

이어서, 얻어진 분말을 압축 프레스로 성형한다(스텝 S6). 도 3은 분말을 성형할 때의 성형기의 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 하부 펀치(104)를 금형(다이)(105)에 형성되어 있는 구멍의 하부로부터 삽입하고, 이들 하부 펀치(104)와 금형(다이)(105)에 형성되는 공간에 상기 스텝 S5에서 체질한 분말(복수의 성분 으로 형성되는 경우에는 분말의 혼합물)(101)을 충전한다. 그 후, 상부 펀치(103)를 금형(다이)(105)에 형성되어 있는 구멍의 상부로부터 삽입한다. 그리고, 가압기 등으로 이와 같은 분말(101)이 충전된 성형기 상부 펀치(103)와 하부 펀치(104)의 양측에서 압력을 가하여 분말(101)을 압축 성형한다. 이하에서는, 압축 성형된 분말(101)을 압분체라 한다. 이 때, 프레스 압력을 높게 하면 전극(12)은 단단해지고 낮게 하면 전극(12)은 부드러워진다. 또, 전극 재료의 분말(101)의 입경이 작은 경우에는 전극(12)은 단단해지고, 분말(101)의 입경이 큰 경우에는 전극(12)은 부드러워진다.

그 후, 성형기로부터 압분체가 취출되고, 진공노(vacuum furnace) 또는 질소 분위기의 노에서 가열되어 도전성을 갖는 전극을 얻을 수 있다(스텝 S7). 가열시에, 가열 온도를 높게 하면 전극(12)은 단단해지고 가열 온도를 낮게 하면 전극(12)은 부드러워진다. 또, 가열하는 것으로, 전극(12)의 전기 저항을 낮출 수도 있다. 그 때문에, 스텝 S4에서 왁스를 혼합하지 않고 압축 성형한 경우라도 가열하는 것에는 의미가 있다. 이것에 의해, 압분체에 있어서의 분말간의 결합이 진행되어, 도전성을 갖는 방전 표면 처리용 전극(12)이 제조된다.

또한, 상술한 스텝 S1의 분쇄 공정을 생략한 경우, 즉 평균 입경 수십 ㎛의 분말을 그대로 사용한 경우나, 스텝 S3의 체질 공정을 생략하고 0.3㎜ 이상의 큰 덩어리가 혼재하는 경우라도, 방전 표면 처리용 전극(12)을 성형할 수 있으나, 그 전극(12)은 표면의 경도가 높고 중심부의 경도가 낮다고 하는 경도의 편차를 가지므로 바람직하지 않다. 또, 이와 같은 전극(12)에서는, 방전에 의해 중심부는 소모 되지만 표면 부근은 소모되지 않고, 워크(11) 표면에의 퇴적 가공이 진행되지 않게 되는 점에서도 바람직하지 않다. 즉, 전극(12)의 외주부는 단단하기 때문에, 전극 재료가 공급되지 않고 워크(11) 표면의 제거 가공으로 되지만, 반대로 전극(12)의 중심부는 취약하기 때문에 처리 개시 후 곧바로 소모된다. 그 결과, 전극(12) 표면은 외주부가 튀어나오고 중심부가 오목한 형상으로 되며, 방전은 극간 거리의 작은 외주부에서만 발생하므로 워크(11) 표면의 제거 가공이 진행되어 퇴적 가공을 할 수 없게 된다.

또, 산화되기 어려운 Co나 Ni(니켈), 이들의 합금, 또는 산화물이나 세라믹스의 평균 입경 3㎛ 이하의 분말은 시장에 유통되고 있는 것이 많기 때문에, 이와 같은 분말을 사용하는 경우에는, 상술한 스텝 S1의 분쇄 공정과 스텝 S2의 건조 공정을 생략할 수 있다.

이하, 구체적인 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 800℃ 이하의 온도에서는 산화하기 어려운 재료인 스텔라이트 분말(Co 합금, 평균 입경 50㎛의 것)을, 진동 밀로 평균 입경이 1.5㎛로 될 때까지 분쇄하고, 그 후 건조시켰다. 또한, 여기서 사용한 스텔라이트는 Cr(크롬) 25 wt%, Ni(니켈) 10 wt%, W(텅스텐) 7 wt%, C(탄소) 0.5 wt%, 나머지 Co의 조성으로 구성되어 있다.

또, 상기의 구성의 스텔라이트에 대신하여, Mo(몰리브덴) 28 wt%, Cr 17 wt%, Si(규소) 3 wt%, 나머지 Co, 또는 Cr 28 wt%, Ni 5 wt%, W 19 wt%, 나머지 Co의 구성을 갖는 스텔라이트를 사용해도 된다.

체질을 하지 않는 분말과 한 분말 각각으로 전극을 제조하였다. 프레스시에 사용한 금형의 치수는 직경: 18.2㎜, 길이: 30.5㎜이다. 이와 같은 금형을 사용하여 소정의 프레스 압력으로 스텔라이트 분말을 압축 성형한 후 가열을 행하였다.

상술한 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스 중, 건조 후의 체질 공정(스텝 S3) 및 파라핀 혼합 후의 체질 공정(스텝 S5)을 생략하여 제조한 경우의 전극의 단면 사진(확대 배율: 35배)을 도 4에 나타낸다.

또, 건조 과정에서 응집한 분말을 분해하기 위해, 메쉬 사이즈 0.15㎜의 체로 미세화하고, 파라핀 혼합 후, 다시 메쉬 사이즈 0.3㎜의 체로 다시 미세화하여 제조한 경우의 전극의 단면 사진을 도 5에 나타낸다.

먼저, 도 4에 나타낸 전극에 관하여 고찰하면, 희게 보이는 개소가 큰 덩어리이며, 그것들이 다수 혼재하고 있다. 그리고, 이 흰 개소를 핀으로 세게 긁으면 하얗게 보이고 있던 개소가 덩어리로서 이탈한다.

한편, 도 5의 전극에 관하여 고찰하면, 도 4와 같은 덩어리는 존재하지 않는 것을 알 수 있다.

이들 전극을 사용하여, 피크 전류치 ie=5A∼20A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=4㎲∼100㎲ 정도의 다양한 펄스 조건으로 방전 표면 처리를 행하였다. 극성은 전극측이 마이너스의 극성, 워크측이 플러스의 극성으로 하여 사용하였다.

그 결과, 체질을 한 스텔라이트 분말을 사용하여 제작한 전극을 사용한 방전표면 처리에서는, 5분 정도의 처리 시간으로 어느 방전의 펄스 조건에서도 0.1㎜ 정도의 막 두께의 피막을 형성할 수 있었다. 그에 대하여, 체질을 하지 않은 스텔 라이트 분말을 사용하여 제작한 전극을 사용한 방전 표면 처리에서는, 단락이 발생하여 방전이 불안정하게 되고, 가공이 진행되지 않아서 퇴적 가공을 행할 수 없었다.

이것에 의해, 상술한 바와 같이 방전에 의해 스텔라이트 분말의 큰 덩어리가 전극으로부터 그대로의 크기로 이탈하며, 그 큰 덩어리가 워크 상에 퇴적, 또는 전극과 워크의 사이의 가공액으로 채워진 극 사이를 표류하는 것에 기인하는 문제가 발생하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

도 6에 방전 표면 처리시의 극 사이의 전류 파형과 전압 파형의 일례를 나타낸다. 도 6에 위쪽의 파형 V가 전압이고, 아래쪽의 파형 I가 전류이다. 또, 세로축에 있어서 우측단에 기재되어 있는 1의 밑줄이 0A, 3의 밑줄이 0V를 나타내고 있다. 가로축은 100㎳/div, 세로축은 위쪽이 50V/div, 아래쪽이 5A/div이다. 도면의 대략 중앙으로부터 좌측에 도시된 파형 W1은, 전압이 인가되어 전류가 발생되었을 때의 파형이다. 또, 도면의 대략 중앙으로부터 우측에 나타난 파형 W2에서는, 전류 파형은 변화가 있으나 전압 파형에는 변화가 없다. 전압을 인가할 수 없는 상태에서 전류가 흐른 경우에는 극 사이는 단락되고 있기 때문에, 도면의 대략 중앙으로부터 우측의 파형을 나타내는 상태는 단락 상태라고 판단할 수 있다.

또한, 건조 후에 체질하여 응집한 덩어리를 분해하고, 파라핀 혼합 후의 체질 공정을 생략하여 제작한 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우도, 상기와 대략 같은 결과로 되었다.

또, 체질을 한 스텔라이트 분말의 큰 덩어리를 없애고 제작한 전극을 사용하 고, 다른 가공 조건(방전의 펄스 조건)으로 가공(방전 표면 처리)을 행한 경우에 있어서도 안정되게 방전할 수 있고, 5분간의 가공(방전 표면 처리)으로 0.1㎜ 정도의 막 두께의 피막을 형성할 수 있었다.

체질을 한 스텔라이트 분말을 사용하여 제작한 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행하여 형성한 피막의 형태를 도 7에 나타낸다. 여기서, 사용한 가공 조건(방전의 펄스 조건)은, 피크 전류 ie=12A, 방전 지속 시간 te=64㎲ 이다. 극 사이가 단락된 경우에는 큰 덩어리가 워크 상에 퇴적하거나 피막에 구멍이 생기거나 한다. 그렇지만, 도 7에 있어서는 피막에 요철이 관찰되지 않고, 이 피막이 안정된 방전으로 형성된 것을 알 수 있다.

이 실시의 형태 1에 의하면, 금속이나 세라믹스 등의 분말을 사용하여 전극을 압축 성형할 때에, 분말이 응집하여 형성되는 큰 덩어리, 구체적으로는 방전 표면 처리시에 있어서의 전극과 워크 사이의 거리 이상의 크기를 갖는 덩어리를 포함하지 않는 방전 표면 처리용 전극이 제조된다. 이것에 의해, 그 큰 덩어리가 방전 표면 처리 중에 워크 위에 퇴적하거나 극 사이를 표류하거나 하는 일이 없게 되므로, 안정된 방전을 얻을 수 있다. 그 결과, 표면이 매끈한 두꺼운 피막을 얻을 수 있다.

또한, 평균 입경이 3㎛ 이하의 분말을 시장으로부터 직접 입수하여 전극을 제조하는 경우에는, 상술한 건조 공정(스텝 S2)과 그 후의 체질 공정(스텝 S3)이 불필요하다. 또, 물 원자화법(water atomization) 등으로 만들어진 분말은 구형을 하고 있고, 파라핀을 혼합하지 않아도 압축 정형시의 성형성이 높다. 따라서, 이와 같은 분말을 사용하여 전극을 제작하는 경우에는, 파라핀 혼합 공정(스텝 S4)과 그 후의 체질 공정(스텝 S5)은 불필요하다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 2에서는 평균 입경이 1㎜의 Co 분말을 사용하여, 체의 메쉬 사이즈와 피막 두께의 관계를 조사하였다.

여기서는 체질 후의 분말을 사용하고, 금형의 치수는 직경: 18.2㎜, 길이: 30.5㎜로 하며, 소정의 프레스 압력으로 압축 성형한 후, 가열하여 제조한 전극을 사용하였다. 또한, 가공 조건은 실시의 형태 1과 같으며, 가공 시간은 10분으로 하였다.

체의 메쉬 사이즈와 피막 두께의 관계를 도 8에 나타낸다. 도 8에 있어서의 피막 두께는, 피막 상의 5점에서 측정한 피막 두께의 평균치이다. 도 8로부터, 메쉬 사이즈가 0.3㎜를 넘으면 가공 시간에 대한 피막 두께가 감소하고, 메쉬 사이즈가 0.5㎜ 이상인 경우에는 피막을 퇴적할 수 없었음을 알 수 있다.

이는, 메쉬 사이즈가 0.3㎜를 넘으면, 방전으로 녹일 수 없는 정도의 큰 덩어리가 극 사이에 나타나기 시작하여 단락이나 방전의 불안정을 일으켰기 때문에, 방전 회수가 감소하여 피막 두께가 감소하였다고 생각된다. 이는, 실시의 형태 1에서 상술한 바와 같이, 전극과 워크의 극간 거리로부터 추측된다.

메쉬 사이즈가 0.5㎜인 체를 사용하여 제조한 전극에 의한 피막의 표면 사진을 도 9에 나타낸다. 도 9로부터, 스텔라이트 분말의 큰 덩어리에 의해 극 사이가 단락되어 큰 전류가 흐름으로써, 피막에 작은 돌기 형상의 알갱이(A)가 부착되어 있는 것과 같이 보이는 것을 알 수 있다.

그리고, 방전은 전극과 워크의 거리가 가까운 부분에서 발생하기 때문에, 그 돌기 형상의 부분 이외의 부분에서는 방전이 발생되지 않아서, 피막을 형성할 수 없다고 생각된다.

이 실시의 형태 2에 의하면, 체의 메쉬 사이즈를 전극과 워크의 사이의 거리인 0.3㎜ 이하로 하는 것으로, 안정된 방전을 얻고, 두꺼운 피막을 퇴적할 수 있다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 3 및 후술하는 실시의 형태 4, 5에서는, 방전 표면 처리로 금속 피막을 형성하기 위해 사용되는, 산화하기 쉬운 금속의 분말 또는 산화하기 쉬운 금속을 포함한 합금의 분말로 이루어지는 방전 표면 처리용 전극 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.

방전 표면 처리의 원리에 대해서는 실시의 형태 1에 있어서 상세하게 설명하였으므로 여기서는 생략한다.

다음에, 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, 산화하기 어려운 금속 분말이나 세라믹스 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 10은 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이다.

최초로, 워크에 형성하고 싶은 피막의 성분을 갖는 금속, 금속 화합물 또는 세라믹스의 분말을 구입한다(스텝 S11). 여기서, 이들 분말은 시장에 유통되고 있 는 평균 입경이 수 ㎛ 정도의 산화하기 어려운 금속이나 세라믹스의 구형 분말이다.

그리고, 다음의 공정에서의 프레스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 필요에 따라 금속 분말이나 금속 화합물의 분말, 세라믹스의 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1%∼10% 정도 혼합한다(스텝 S12).

분말과 왁스를 혼합하면, 성형성을 개선할 수 있으나, 분말의 주위가 다시 액체로 덮이게 되므로, 그 분자간 힘이나 정전기력의 작용에 의해 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 만다. 그래서, 다시 응집한 덩어리를 조각내기 위해 체질을 행한다(스텝 S13).

이어서, 얻어진 분말을 압축 프레스로 압축 성형한다(스텝 S14). 분말의 압축 성형은, 상술한 실시의 형태 1에 있어서 설명한 요령으로 성형기를 사용하여 행한다. 이하에서는, 압축 성형된 분말의 덩어리를 압분체라 한다.

그 후, 성형기로부터 압분체가 취출되고, 진공노 또는 질소 분위기의 노에서 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조한다(스텝 S15). 가열시에, 가열 온도를 높게 하면 전극은 단단해지고, 가열 온도를 낮게 하면 전극은 부드러워진다. 또, 가열하는 것으로, 전극의 전기 저항을 내릴 수도 있다. 그 때문에, 스텝 S12에서 왁스를 혼합하지 않고 압축 성형한 경우라도 가열하는 것에는 의미가 있다. 이것에 의해, 압분체에 있어서의 분말 사이의 결합이 진행되어, 도전성을 갖는 방전 표면 처리용 전극이 제조된다.

산화하기 어려운 금속 분말이나 세라믹스 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극은, 이상과 같은 방법으로 제조할 수 있다.

그러나, 산화하기 어려운 금속 분말이나 세라믹스 분말의 모두에 대해, 평균 입경이 수 ㎛인 분말로서 시장에 유통되고 있는 것은 아니다. 또, 산화하기 쉬운 금속 분말은 평균 입경이 10㎛ 이상인 것밖에 시장에 유통되고 있지 않다. 일반적으로, 분말의 입자 지름이 작아지면, 입자의 체적에 대한 표면적 비율이 증가하며, 즉 열 용량이 작아지고, 분말은 에너지에 대해 매우 민감하게 된다. 이 때문에, 예를 들면 산화하기 쉬운 금속 분말의 주위에 산소가 있는 경우에는 분말은 내부까지 단숨에 산화되고 말아, 도전성이나 연성 등의 금속으로서의 성질을 상실하고 만다. 또한, 분말의 산화가 폭발적으로 진행될 우려도 있다. 그 때문에, 시장에 유통되고 있는 산화하기 쉬운 금속 분말의 평균 입경은 10㎛ 이상의 큰 것으로 되고 있다. 여기서, 산화하기 쉬운 금속으로서는, Cr(크롬)이나 Al(알루미늄)이나 Ti(티탄) 등을 들 수 있다. 그러나, 이와 같은 산화하기 쉬운 금속의 분말을 전극 재료로서 사용한 경우라도, 압축 성형에 의해 굳혀서 전극으로 하면, 전극의 표면은 산화되지만 내부는 그다지 산화되지 않는다. 또, 분말의 산화가 폭발적으로 진행되는 일이 없어진다.

그래서, 시판되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 산화되기 어려운 금속 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법에 대해, 도 11의 플로차트를 참조하면서 설명한다. 먼저, 시판되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 산화되기 어려운 금속 분말을 볼 밀 장치 등의 분쇄기를 사용하여, 휘발성이 높은 아세톤 등의 용제 중에서 평균 입경이 3㎛ 이하로 될 때까지 분쇄한다(스텝 S21). 그 후, 용제 를 증발시켜서 분말을 건조시킨다(스텝 S22). 건조 후의 분말은, 분말과 분말이 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 있으므로, 이 큰 덩어리를 조각내는 동시에 다음의 공정에서 사용하는 왁스와 분말을 충분히 혼합시키기 위해, 체질을 행한다(스텝 S23).

그 후, 다음의 공정에서의 프레스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 필요에 따라 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1%∼10% 정도 혼합한다(스텝 S24). 분말과 왁스를 혼합하면 성형성을 개선할 수 있으나, 분말의 주위가 다시 액체로 덮이게 되므로, 그 분자간 힘이나 정전기력의 작용에 의해 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 만다. 그래서, 다시 응집한 덩어리를 조각내기 위해 체질을 행한다(스텝 S25).

이어서, 얻어진 분말을 압축 프레스로 압축 성형한다(스텝 S26). 분말의 압축 성형은, 상술한 실시의 형태 1에 있어서 설명한 요령으로 성형기를 사용하여 행한다. 이하에서는, 압축 성형된 분말의 덩어리를 압분체라 한다.

그 후, 성형기로부터 압분체가 취출되고, 진공노 또는 질소 분위기의 노에서 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조한다(스텝 S27). 가열시에, 가열 온도를 높게 하면 전극은 단단해지고, 가열 온도를 낮게 하면 전극은 부드러워진다. 또, 가열하는 것으로 전극의 전기 저항을 내릴 수도 있다. 그 때문에, 스텝 14에서 왁스를 혼합하지 않고 압축 성형한 경우라도 가열하는 것에는 의미가 있다. 이것에 의해, 압분체에 있어서의 분말 사이의 결합이 진행되어, 도전성을 갖는 방전 표면 처리용 전극이 제조된다.

시판되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 산화되기 어려운 금속 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극은, 이상과 같은 방법으로 제조할 수 있다.

그렇지만, 산화하기 쉬운 금속 분말을 사용하여 이 제조 방법으로 전극을 제조한 경우에는, 상술한 건조 공정에 있어서 금속 분말이 산화하여 버리므로, 이 제조 방법을 그대로 산화하기 쉬운 금속 분말을 사용한 전극의 제조에 적용할 수는 없다.

도 12는 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이다. 시판되고 있는 산화하기 쉬운 금속 분말의 평균 입경은 수십 ㎛이다.

먼저, 시판되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 산화하기 쉬운 금속 분말을 볼 밀 장치 등의 분쇄기를 사용하여, 휘발성을 갖는 알코올 중이나 용제 중(이하, 용매라고 부른다)에서 평균 입경이 3㎛ 이하로 될 때까지 분쇄한다(스텝 S31).

분쇄 후, 금속 분말 및 용매를 용기로 옮겨서 고액(固液) 분리를 행한다. 구체적으로는, 전극 분말, 즉 금속 분말을 용매 중에서 침강시켜서 분리하고, 상등(supernatant)의 용매를 제거하여 금속 분말만을 얻는다(스텝 S32). 이 시점의 금속 분말은 용매를 충분히 포함하고 있기 때문에 산화되지 않는다.

이어서, 얻어진 금속 분말을 건조시키는 일 없이 그대로의 상태로 압축 프레스로 압축 성형한다(스텝 S33). 이하에서는, 압축 성형된 분말의 덩어리를 압분체라 한다. 분말의 압축 성형은, 상술한 실시의 형태 1에 있어서 설명한 요령으로 성형기를 사용하여 행한다. 또한, 본 발명에 있어서는, 프레스로 압력을 가한 상태로 금속 분말이 전극의 형태를 이룰 때까지 당분간 방치하여 용매를 휘발시킨다. 아세톤 등의 비등점이 낮은 것을 용매로 사용한 경우는, 몇 분만 있으면 용매는 모두 휘발한다.

또, 이 공정에서는 압분체를 형상을 유지할 수 있을 정도로 용매가 건조하면 되기 때문에, 용매를 모두 휘발시킬 필요는 없다. 따라서, 압분체가 어느 정도까지 건조하여 형상을 유지할 수 있게 되면, 용매가 모두 건조하기 전에 압분체를 성형기로부터 빼내는 것도 가능하다.

금속 분말은 표면에 산화막이 없으면 분말과 분말이 금속 결합하기 때문에, 금속 분말을 전극 재료로서 사용한 경우는, 어느 정도 강도를 갖는 전극을 성형할 수 있다. 또, 산화하기 쉬운 금속 분말이라도, 굳히면 분말의 내부까지는 산화되지 않는다. 이는, 금속 분말이 주위의 다수의 금속 분말과 결합하여, 표면적에 대한 체적비가 커져서(외관상, 입경이 커진 것과 같다), 금속 분말이 산화할 때의 열에 대해 둔하게 되어 있기 때문이다.

또, 전극(압분체)을 건조시키면, 용매가 차지하고 있던 부분, 즉 전극에 있어서의 금속 분말과 금속 분말의 사이에 근소한 공간이 형성된다. 이 공간 체적은 매우 작으며, 이곳에 존재하는 산소도 적기 때문에, 금속 분말의 산화는 표면만의 산화로 머문다.

그리고, 일단 금속 분말의 표면에 산화막이 형성되면, 금속 분말은 화학적으로 지극히 안정된 상태(엔트로피가 높은 상태)로 된다. 이 때문에, 산화막이 형성된 금속 분말이 대기 중에 노출되어도 그 내부는 산화되지 않는다. 따라서, 상기의 스텝 S31∼스텝 S33을 실행함으로써, 금속 분말의 산화를 표면만의 산화로 저지할 수 있다.

그 후, 진공노 또는 질소 분위기의 노에서 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조한다(스텝 S34). 압분체를 프레스 중에 완전히 건조시키지 않았던 경우라도, 이 가열 공정으로 용매가 모두 휘발한다.

이상과 같은 방법으로, 시판되고 있는 평균 입경 수십 ㎛의 산화하기 쉬운 금속 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있다.

상술한 제조 방법에 있어서, 프레스시에 금형을 적정(용매의 비등점 정도)하게 가열함으로써 용매의 휘발 시간을 단축할 수 있다. 예를 들면, 아세톤을 용매로서 사용한 경우에는, 금형을 60℃ 정도로 가열하면 된다. 금형을 300℃∼1000℃ 등의 높은 온도로 가열한 경우에는, 금속 분말을 용융시키거나 금속 분말의 결합을 너무 진행시켜 버리거나 하지만, 이 정도의 온도이면 문제는 생기지 않는다.

또, 금속 분말을 프레스하는 단계에서 용매를 모두 휘발시킨 경우라도, 산화하기 쉬운 금속 분말로 이루어지는 압분체는 굳어진 상태에 있다. 이 때문에, 압분체를 구성하고 있는 금속 분말은 전술한 바와 같이 주위의 다수의 금속 분말과 결합하여, 표면적에 대한 체적비가 커져서(외관상, 입경이 커진 것과 같다), 금속 분말이 산화할 때의 열에 대해 둔하게 되어 있어서 분말의 내부까지 산화되지는 않는다.

만약 성형성이 나쁜 금속 분말을 사용하는 경우에는, 프레스에 의한 압축 성형을 행하기 전의 아세톤이나 에탄올을 포함한 금속 분말에 왁스를 혼합한다. 프레 스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1% 내지 10% 정도 혼합하면 성형성을 개선할 수 있다. 다만, 왁스를 사용하는 경우에는, 아세톤 등은 왁스를 녹이는 경우가 있기 때문에, 에탄올 등의 알코올을 분쇄시에 사용하는 것이 좋다.

아세톤이나 에탄올을 포함한 금속 분말에 왁스를 혼합한 후, 체질을 한다. 얻어진 분말을 상기와 같이 압축 프레스로 압축 성형하고, 진공노 또는 질소 분위기의 노에서 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조한다. 전극 중의 왁스는 가열시에 제거된다.

또, 왁스 중에서 금속 분말을 분쇄하면 알코올 등을 사용하지 않아도 된다. 그러나, 볼 밀 등에 의한 분쇄에 왁스를 사용한 경우, 왁스는 일반적으로 고점도(高粘度)이기 때문에 볼 속도를 저하시켜서, 분쇄 능력을 저하시키고 만다. 따라서, 볼 밀 등에 의한 분쇄에 왁스를 사용한 경우의 분쇄 능력을 아세톤이나 에탄올을 사용했을 때의 분쇄 능력과 같은 정도로 하기 위해, 비즈 밀(beads mill)의 경우는 회전 속도를 올릴 필요가 있다. 또, 진동 밀의 경우는 진폭과 진동 속도를 올릴 필요가 있다.

다음에, 휘발하는 용매의 예를 표 1에 나타낸다.

표 1

물질	비등점
톨루엔(Toluene)	110.6
크실렌(Xylene)	139.1
MEK	79.6
노멀 헥산(Normal hexane)	67
이소옥탄(Isooctane)	99.2
벤젠	80.1
아세톤	56
에탄올	78
프로판올(Propanol)	97.2
부탄올(Butanol)	128.8

표 1에 나타낸 용매는 본 발명에 사용할 수 있는 용매의 일례이다. 따라서, 본 발명에 있어서는 비등점이 100℃ 전후의 것이며, 분쇄시에 사용하는 용기나 프레스를 부식하지 않는 것이면 어느 용매도 사용할 수 있다. 다만, 환경을 배려하면, 에탄올 등의 알코올류가 바람직하다.

또, 비등점이 60℃ 부근의 것은 휘발이 빠르기 때문에, 프레스시의 휘발 시간을 단축할 수 있다. 다만, 공정과 공정의 사이의 작업을 신속하게 할 필요가 있다. 작업에 시간을 요하는 경우는, 가능한 한 비등점이 높은 것이 좋으나, 휘발 시간도 길어진다.

다음에, 산화하기 쉬운 금속으로서 Cr(크롬)을 사용하여 방전 표면 처리용 전극을 제조한 예에 대해 설명한다. 일반적으로 시판되고 있는 Cr 분말의 평균 입경은 10㎛ 정도이다. 그 분말을 먼저 진동식 볼 밀 장치로 분쇄하였다. 분쇄 조건을 표 2와 표 3에 나타낸다.

표 2

볼 재질	ZrO2
직경	φ1/2

표 3

포트(pot) 재질	ZrO2
포트 용량	3.6L
분말(powdering) 방법	습식
원료 투입량	1kg
용매	에탄올

진동식 볼 밀 장치에 있어서의 볼과 용기의 재질은 ZrO₂로 하고, 볼 사이즈는 1/2 인치로 하였다. 3.6L의 용기에 Cr 분말을 1kg 넣고 에탄올로 용기 내부를 채워서, 용기를 진동시켜 Cr 분말의 분쇄를 행하였다. 그 결과, Cr 분말의 평균 입경을 2.0㎛까지 작게 할 수 있었다.

이어서, 분쇄 후의 Cr 분말을 에탄올과 함께 취출하고, Cr 분말을 에탄올 중에서 침전시켰다. 1시간 정도로 Cr 분말이 침전되어 Cr 분말과 에탄올을 분리할 수 있었다. 그 후, 상등의 에탄올을 제거하여 에탄올을 다량으로 포함한 Cr 분말을 얻었다.

다음에, 얻어진 Cr 분말을 약 32g 취하여 압축 성형하였다. 금형은 직경: 18.2㎜, 길이: 30.5㎜의 치수의 것을 사용하였다. 이와 같은 금형을 사용하여 Cr 분말에 소정의 프레스 압력을 가한 상태로 약 5분간 유지하면, 에탄올이 증발하여 Cr 분말의 압분체는 형상을 유지할 수 있을 정도로 단단해졌다.

그리고, 이 압분체를 진공노에서 소정의 가열 온도로 약 4시간 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조하였다. 에탄올은 가열 중에 완전히 증발하여 전극으로부터 제거되었다.

이상의 공정에 의해, Cr 분말의 내부까지 산화시키는 일 없이, Cr 분말의 산화를 표면만의 산화로 제지한 상태로 도전성을 갖는 Cr 전극을 제조할 수 있었다.

다음에, 이 Cr 분말을 전극 재료로 사용하여 제조한 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 퇴적 가공(방전 표면 처리)을 행하였다. 가공 조건은, 피크 전류치 ie=12A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=8㎲ 정도로 하였다. 3분간 가공(방전 표면 처리)을 행한 결과, 두께 약 1㎜의 피막을 형성할 수 있었다. 이 방전 표면 처리로 형성된 피막의 사진을 도 13에 나타낸다. 도 13에 나타내는 사진에 있어서는 막 두께가 1㎜ 정도인 후막이 형성되어 있다. 또, 피막 표면은 방전의 집중이나 단락이 일어난 상태는 관찰되지 않고, 안정된 방전을 발생하고 있었던 것으로 생각된다.

또한, 산화하기 쉬운 금속인 Ti나 Al 등에 있어서도 상술한 Cr의 경우와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

이 실시의 형태 3에 의하면, 입경 3㎛ 이하의 산화하기 쉬운 금속 분말을 사용한 경우에 있어서도, 금속 분말의 내부까지 산화시키는 일 없이 금속 분말의 산화를 표면만의 산화로 저지한 상태로 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있게 되었다. 이것에 의해, 방전 표면 처리용 전극의 전극 재료로서 산화하기 쉬운 금속을 선정하는 것이 가능해지며, 산화하기 쉬운 금속인 Ti나 Al나 Cr 등의 두꺼운 피막을 산화되어 있지 않은 상태로 방전 표면 처리로 형성하는 것이 가능해졌다.

또한, 산화되어 있지 않은 피막은, 고온 환경하에서 산화함으로써, 내마모성, 내열성을 가지며, 그 피막 특성으로부터 전용되는 기술 분야가 넓어진다.

실시의 형태 4.

실시의 형태 4에서는, 본 발명에 관련되는 다른 방전 표면 처리용 전극의 제 조 방법에 대해 설명한다. 도 14는 본 발명에 관련되는 다른 방전 표면 처리용 전극의 제조 프로세스를 나타내는 플로차트이다. 시판되고 있는 산화하기 쉬운 금속 분말의 평균 입경은 약 10㎛ 이다.

먼저, 시판되고 있는 평균 입경 약 10㎛의 산화하기 쉬운 금속 분말을 볼 밀 장치 등의 분쇄기를 사용하여, 휘발하기 쉬운 아세톤 중에서 평균 입경이 3㎛ 이하로 될 때까지 분쇄한다(스텝 S41).

그리고, 분쇄 후의 금속 분말을 질소 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서 건조시킨다. 이어서, 근소하게 대기를 끌어들이면서 분말 표면만을 산화시킨다(스텝 S42). 산화하기 쉬운 금속 분말이 산소에 노출되면, 이 금속 분말은 당연히 산화된다. 그러나, 금속 분말의 내부까지 산화될 수 있을 만큼 산소가 주위에 없는 경우에는, 금속 분말의 산화는 분말의 표면에서 머문다. 일단, 금속 분말의 표면에 산화막이 형성되면, 금속 분말은 화학적으로 지극히 안정된 상태(엔트로피가 높은 상태)로 된다. 이 때문에, 산화막이 형성된 금속 분말이 대기 중에 노출되어도 그 내부는 산화되지 않는다. 이와 같이, 금속 분말에 산화막을 형성하는 처리를 서서한 산화 처리라고 한다.

금속 분말을 단숨에 대기에 접하게 하면, 산화가 금속 분말 중심까지 진행되고 만다. 금속 분말의 내부가 산화되면, 이 금속 분말은 도전성을 상실하여, 프레스나 가열을 행하여도 방전 가능한 전극으로는 되지 않는다. 그렇지만, 금속 분말의 산화가 분말 표면뿐이라면, 프레스에 의해 입자와 입자가 가압되어 산화막이 찢어져서 금속 분말과 금속 분말이 금속 결합할 수 있다. 따라서, 금속 분말의 산화 가 분말 표면뿐이라면, 도전성을 갖는 전극을 제조할 수 있다. 또한, 후술하는 가열 공정에서도, 금속 분말과 금속 분말과의 금속 결합을 진행시킬 수 있다.

건조 후의 금속 분말은, 분말과 분말이 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 있는 경우가 있다. 프레스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 프레스를 행하기 전의 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1%∼10% 정도 혼입하면 금속 분말의 성형성을 개선할 수 있다. 그래서, 파라핀 등의 왁스와 금속 분말이 잘 혼합하도록 건조 후의 금속 분말을 체질하여, 이 금속 분말의 응집 상태를 해제한다(스텝 S43).

그 후, 프레스시에 분말 내부에의 프레스의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 필요에 따라 금속 분말에 파라핀 등의 왁스를 중량비로 1%∼10% 정도 혼합한다(스텝 S44). 분말과 왁스를 혼합하면 성형성을 개선할 수 있으나, 분말의 주위가 다시 액체로 덮이게 되므로, 그 분자간 힘이나 정전기력의 작용에 의해 응집하여 큰 덩어리를 형성하고 만다. 그래서, 다시 응집한 덩어리를 조각내기 위해 체질을 한다(스텝 S45).

이어서, 얻어진 금속 분말을 압축 프레스로 압축 성형한다(스텝 S46). 분말의 압축 성형은, 상술한 실시의 형태 1에 있어서 설명한 요령으로 성형기를 사용하여 행한다. 이하에서는, 압축 성형된 분말의 덩어리를 압분체라 한다.

그 후, 성형기로부터 압분체가 취출되고, 진공노 또는 질소 분위기의 노에서 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조한다(스텝 S47).

이상과 같은 방법으로, 시판되고 있는 평균 입경 약 10㎛의 산화하기 쉬운 금속 분말을 전극 재료로서 사용한 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있다.

다음에, 산화하기 쉬운 금속으로서 Cr(크롬)을 사용하여, 상술한 제조 방법에 의해 방전 표면 처리용 전극을 제조한 예에 대해 설명한다. 일반적으로 시판되고 있는 Cr 분말의 평균 입경은 10㎛ 정도이다. 그 분말을 먼저 진동식 볼 밀 장치로 분쇄하였다. 분쇄 조건은 상술한 실시의 형태 3의 경우와 같고, 표 1과 표 2에 나타낸 조건과 같은 조건으로 행하였다. 즉, 볼과 용기의 재질은 ZrO₂로 하고, 볼 사이즈는 1/2 인치로 하였다. 3.6L의 용기에 Cr 분말을 1kg 넣고 용매로서 아세톤으로 용기 내를 채워서, 용기를 진동시켜 Cr 분말의 분쇄를 행하였다. 그 결과, Cr 분말의 평균 입경을 2.0㎛까지 작게 할 수 있었다.

그 다음에, 분쇄 후의 Cr 분말을 용기에 넣고서 건조 장치 내에 두고, 그 용기의 주위를 온도 약 10℃의 냉각수로 냉각하면서 건조시켰다. 건조시킨 Cr 분말은 약 1kg이다. 다시 건조시킨 Cr 분말을 약 100L의 용기 내의 바닥면에 균일하게 펼쳤다. 용기 내는 최초에 질소로 충만시키고, 그 후 대기를 0.2L/min씩 용기 내에 주입하여 질소와 대기의 체적 비율을 9:1로 하였다. 그리고, 이 상태로 용기 내 온도를 60℃로 유지하여 약 5시간 방치하였다. 이와 같이 하여, 분쇄한 Cr 분말의 표면을 근소하게 산화시켰다. 즉, 분쇄한 Cr 분말의 표면을 서서히 산화하였다.

Cr 분말의 압축 성형시에, 프레스 압력을 낮게 하면, 제조된 방전 표면 처리용 전극의 전기 저항은 10㏀ 정도로 되어, 이 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행해도 방전을 할 수 없다. 그러나, 압축 성형시의 프레스 압력 을 어느 정도의 프레스 압력으로 하면 Cr 분말의 산화막이 찢어져서, 제조된 전극의 전기 저항은 10 정도까지 저하된다.

금속 분말의 표면에 산화막을 형성시키면, 그 금속 분말은 화학적으로 안정되기 때문에, 통상의 세라믹스와 같이 취급이 용이하게 된다. 화학적으로 안정된 금속 분말이라면, 종래와 같은 제조 방법에 의해 방전 표면 처리용 전극을 성형할 수 있다.

그러나, 산화물은 일반적으로 비도전성이기 때문에, 가열이나 프레스로 금속 분말의 산화막을 찢지 않으면, 도전성을 갖는 방전 표면 처리용 전극은 제조할 수 없다. 금속 분말의 산화막을 찢지 않고 제조한 방전 표면 처리용 전극, 즉 도전성을 갖지 않는 방전 표면 처리용 전극은 당연히 방전을 발생할 수 없다. 그래서, 압축 성형시에 소정의 압력으로 금속 분말의 산화막을 찢음으로써, 금속 분말과 금속 분말이 금속 결합할 수 있다. 그 결과, 제조된 전극은 도전성을 가지며 방전을 발생할 수 있기 때문에, 방전 표면 처리가 가능해진다.

그 후, 건조 과정에서 응집한 Cr 분말을 분해하기 위해, 메쉬 사이즈가 0.15㎜인 체로 Cr 분말을 미세화하였다. 그리고, 미세화된 Cr 분말에 파라핀을 중량비로 8% 혼합하고, 메쉬 사이즈가 0.05㎜인 체로 다시 미세화하였다.

다음에, 얻어진 Cr 분말을 약 32g 취하여 압축 성형하였다. 금형은 직경: 18.2㎜, 길이: 30.5㎜의 치수의 것을 사용하였다. 그리고, 이 압분체를 진공노에서 소정의 가열 온도로 소정의 시간 가열하여 도전성을 갖는 전극을 제조하였다.

이상의 공정에 의해, Cr 분말의 내부까지 산화시키는 일 없이 Cr 분말의 산 화를 표면만의 산화로 저지한 상태로 도전성을 갖는 Cr 전극을 제조할 수 있었다.

다음에, 이 Cr 분말을 전극 재료로 사용하여 제조한 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 퇴적 가공(방전 표면 처리)을 행하였다. 가공 조건은, 피크 전류치 ie=12A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=8㎲ 정도로 하였다. 3분간 가공(방전 표면 처리)을 행한 결과, 두께 약 1㎜의 피막을 형성할 수 있었다. 피막 표면은, 방전의 집중이나 단락이 일어난 모습은 관찰되지 않고, 안정된 방전을 발생하고 있었던 것으로 생각된다.

이상에 있어서는, 산화되기 쉬운 금속의 분말을 사용하여 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 경우에 대해 설명하였으나, 고온 환경하에서 윤활성이나 내식성을 갖는 Co 합금의 분말도 평균 입경이 1㎛ 이하인 경우에는, 산화되기 쉬운 금속을 포함하고 있으면 산화된다. 그래서, 산화되기 쉬운 금속을 포함한 평균 입경이 1㎛ 이하인 합금 분말을 사용하여 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 경우도, 본 발명을 적용함으로써, 합금 분말의 내부까지 산화시키는 일 없이 합금 분말의 산화를 표면만의 산화로 저지한 상태로, 도전성을 갖는 방전 표면 처리용의 합금 전극을 제조할 수 있다.

이상에 있어서 설명한 바와 같이, 이 실시의 형태 4에 의하면, 입경 3㎛ 이하의 산화하기 쉬운 금속 분말을 사용한 경우에 있어서도, 금속 분말의 내부까지 산화시키는 일 없이 금속 분말의 산화를 표면만의 산화로 저지한 상태로 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있게 되었다. 이것에 의해, 방전 표면 처리용 전극의 전극 재료로서 산화하기 쉬운 금속을 선정하는 것이 가능해지며, 산화하기 쉬운 금속 인 Ti나 A1나 Cr 등의 두꺼운 피막을 산화되어 있지 않은 상태로 방전 표면 처리로 형성하는 것이 가능해졌다.

또, 이 실시의 형태 4에 의하면, 분말의 분쇄 후에 서서히 산화 처리를 행하고 있기 때문에, 산화하기 쉬운 금속 분말의 표면에 산화막이 형성되고, 화학적으로 안정된 금속 분말을 얻을 수 있다. 그 결과, 세라믹스와 같이 취급이 용이하게 된다. 그리고, 화학적으로 안정된 금속 분말이라면, 산화하기 쉬운 금속 분말이라도 종래와 같은 방법으로 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

실시의 형태 5.

실시의 형태 5에서는, 왁스 중에서 미세화된 분말을 사용하여 방전 표면 처리용 전극을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

볼 밀 장치 등의 분쇄 용기의 측면에 전열선을 감고, 용기의 내벽의 온도가 60℃∼80℃가 되도록 전열선에의 입력을 조절한다. 비등점이 100℃ 이상의 알코올(프로판올 또는 부탄올)을 용기에 넣는다. 다음에 분쇄하는 분말에 대해, 중량비로 5 wt%∼10 wt%의 왁스를 용기에 넣는다. 왁스에는 융점이 50℃ 정도인 것을 사용한다. 용기 내를 교반하면서 왁스를 충분히 녹인 후, 분쇄용의 지르코니아제 볼(ball made of zirconia)과 분쇄하는 분말을 용기 내에 투입한다. 각각의 투입량은 실시의 형태 3과 동일하게 한다. 용융한 왁스의 동점도(動粘度)는 알코올의 동점도의 약 3배로, 용매의 볼에 미치는 저항력이 커진다. 알코올과 동일한 시간에 분쇄하기 위해서는, 진동수를 다소 크게 할 필요가 있다.

원하는 입경까지 분쇄한 후에 진동을 정지한다. 다음에 알코올의 비등점 정도로 되도록 전열선에의 입력을 올려서 알코올을 휘발시킨다. 이 때, 왁스의 인화점 230℃ 이하로 되도록 주의할 필요가 있다. 알코올을 완전히 휘발시키고(투입한 분말과 왁스의 중량은 이미 공지됨) 가열을 종료한다. 가열을 종료하면, 온도의 저하에 의해 왁스가 응고를 시작한다. 이 때, 분말과 왁스를 뒤섞으면서 응고시킨다. 온도를 실온 정도까지 저하시킨 후는, 실시의 형태 4의 도 14의 스텝 S45의 체질 공정 이후와 같은 공정을 거쳐서 전극을 완성시킨다.

이 실시의 형태 5에 의하면, 왁스 중에서 분쇄하는 것으로 알코올을 건조시켜도 왁스가 분말을 덮어서 분말이 대기와 접촉하지 않으므로, 산화하지 않는 분말을 얻을 수 있다. 또, 실시의 형태 4의 제조 방법과 비교하여 체질 공정을 생략할 수 있다.

실시의 형태 6.

먼저, 이 실시의 형태에 있어서, 치밀한 후막을 방전 표면 처리에 의해 형성하기 위한 개념에 대해 설명한다.

종래의 방전 표면 처리에 있어서는, Ti 등의 전극 재료를 오일 중에서의 방전에 의해 화학 반응시켜서, TiC(탄화 티탄)라고 하는 경질의 탄화물 피막을 형성하고 있었다. 이 때문에, 방전 표면 처리에 사용하는 전극에는 탄화물을 성형하기 쉬운 재료가 많이 포함되어 있었다.

그리고, 방전 표면 처리가 진행됨에 따라, 공작물(워크) 표면의 재질이 변화하며, 그에 수반하여 열전도나 융점 등의 특성이 변화하고 있었다. 예를 들면, 강 재에 방전 표면 처리를 가하는 경우에서는, 방전 표면 처리가 진행됨에 따라 공작물(워크) 표면의 재질은 강재로부터 세라믹스인 TiC로 바뀐다. 그리고, 이에 따라, 열전도나 융점 등의 특성이 변화하고 있었다.

이와 같은 피막 형성의 과정에 있어서, 전극 재질의 성분에 탄화하기 어려운 재료를 첨가함으로써, 피막을 두껍게 형성할 수 있음이 본 발명자의 실험에 의해 발견되었다. 이는, 탄화하기 어려운 재료를 전극에 부가하는 것으로, 탄화물로 되지 않고 금속 상태인 채로 피막에 남는 재료가 증가하는 것에 의한다. 이것이, 피막을 두껍게 돋우는데 중요한 의미를 가진다.

이하에, 상기와 같은 후막 형성이 가능한 방전 표면 처리용 전극의 일례를 든다.

또한, 이하에 나타내는 가열 처리의 온도는 발명자의 실험에 의해 얻어진 것이다.

(1) Co 분말을 압축 성형하고, 다시 가열 처리를 행하여 제조한 방전 표면 처리용 전극

Co 분말의 입경이 4㎛∼5㎛ 정도인 경우는, 압축 성형 후의 가열 처리의 온도는 400℃∼600℃정도가 좋다. Co 분말의 입경이 1㎛ 정도인 경우는, 압축 성형 후의 가열 처리의 온도는 100℃∼300℃정도가 좋다. Co 분말의 입경이 1㎛ 보다 더욱 작은 경우는, 압축 성형 후의 가열 처리의 온도는 20O℃ 이하로 되거나, 또는 경우에 따라서는 불필요하다.

(2) Co 등의 탄화물을 만들기 어려운 재료의 합금 분말을 압축 성형하고, 다 시 가열 처리를 행하여 제조한 방전 표면 처리용 전극

Cr(크롬) 25 중량%, Ni(니켈) 10 중량%, W(텅스텐) 7 중량% 등을 포함한 Co 베이스의 합금 분말(입경 1㎛∼3㎛)을 압축 성형하고, 다시 가열 처리를 행하여 제조한 방전 표면 처리용 전극도 치밀한 후막이 가능하다. 압축 성형 후의 가열 처리의 온도는, 재료의 차이로부터 Co 분말의 경우보다는 높은 온도가 바람직하고, 700℃∼900℃정도가 좋다.

이상 2개의 방전 표면 처리용 전극의 예를 들었으나, 방전 표면 처리에 의해 후막을 형성하기 위한 전극은, 탄화하기 어려운 재료를 소정량(예를 들면, 40 체적% 이상) 포함하는 등 일정한 조건을 충족시키면 되는 것을 알고 있고, 그 밖에도 많은 것이 있다.

그 외, 전극 재료로서 예를 들면, Fe(철)를 사용하고, Fe(철) 100%의 재료로 형성된 방전 표면 처리용 전극, 또는 강철의 재료로 형성된 방전 표면 처리용 전극은 방전 표면 처리에 있어서 후막 형성이 가능하다. 또, 그 외에도 Ni(니켈)로 형성된 방전 표면 처리용 전극 등도, 방전 표면 처리에 있어서 후막 형성이 가능하다.

또, 탄화물을 형성하는 재료라도, 분말의 입경을 1㎛ 이하의 미세 분말로 하여 방전 표면 처리용 전극을 제조하면, 방전 표면 처리시의 전극 재료의 탄화가 억제되어 후막을 형성할 수 있는 경우가 있음이 본 발명자의 연구에 의해 알게 되었다. 이와 같은 재료에는, 예를 들면 Cr(크롬), Mo(몰리브덴) 등이 있다.

그런데, 이상과 같은 방전 표면 처리에 의해 후막을 형성하는 기술에 있어서 는, 형성된 피막의 막 두께에 편차가 생기는 경우가 있음이 본 발명자의 연구에 의해 알게 되었다. 이하에 그 예를 들어 설명한다.

Cr(크롬) 25 중량%, Ni(니켈) 10 중량%, W(텅스텐) 7 중량% 등을 포함한 Co 베이스의 합금 분말(입경 1㎛∼3㎛)을 압축 성형하고, 다시 800℃의 온도로 가열 처리를 행하여 방전 표면 처리용 전극을 제조하였다. 그리고, 이 방전 표면 처리용 전극을 사용하여, 방전 표면 처리를 행하고, Ni 합금의 워크에 피막 형성을 행하였다. 이하에 있어서 구체적으로 설명한다.

먼저, 방전 표면 처리용 전극을 제작하였다. 도 15는 분말을 성형할 때의 성형기의 형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 하부 펀치(203)를 금형(다이)(204)에 형성되어 있는 구멍의 하부로부터 삽입하고, 이들 하부 펀치(203)와 금형(다이)(204)으로 형성되는 공간에 Cr(크롬) 25 중량%, Ni(니켈) 10 중량%, W(텅스텐) 7 중량% 등을 포함한 Co 베이스의 합금 분말(201)을 충전하였다.

그 후, 상부 펀치(202)를 금형(다이)(204)에 형성되어 있는 구멍의 상부로부터 삽입하였다. 그리고, 가압기 등으로 이와 같은 합금 분말(201)이 충전된 성형기의 상부 펀치(202)와 하부 펀치(203)의 양측으로부터 압력을 가하여 합금 분말(201)을 압축 성형하였다. 이하에서는, 압축 성형된 합금 분말(201)을 압분체라 한다. 이 때, 프레스 압력을 높게 하면 전극의 경도는 단단해지고, 낮게 하면 전극은 부드러워진다. 또, 전극 재료의 합금 분말(201)의 입경이 작은 경우에는 전극의 경도는 단단해지고, 합금 분말(201)의 입경이 큰 경우에는 전극의 경도는 부드러워진다.

그 후, 성형기로부터 압분체를 취출하고, 진공노에서 800℃의 온도로 가열하여 도전성을 갖는 압분체 전극, 즉 방전 표면 처리용 전극을 제조하였다.

압축 성형시에 합금 분말(201)의 내부에의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 합금 분말(201)에 파라핀 등의 왁스를 혼입하면 합금 분말(201)의 성형성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 왁스는 절연성 물질이기 때문에, 전극 중에 대량으로 남으면 전극의 전기 저항이 커지기 때문에 방전성이 악화된다.

그래서, 합금 분말(201)에 왁스를 혼입한 경우에는 왁스를 제거하는 것이 바람직하다. 왁스의 제거는, 압분체를 진공노에 넣어 가열함으로써 행할 수 있다. 또, 압분체를 가열함으로써, 압분체의 전기 저항을 낮추고, 압분체의 강도를 증가시키는 등의 다른 효과도 얻을 수 있기 때문에, 왁스를 혼입하지 않는 경우라도 압축 성형 후에 가열하는 것은 의미가 있다.

다음에, 이와 같이 제조된 압분체 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행하고, Ni합금의 워크에 피막의 형성을 행하였다. 상기의 공정으로 제작된 후막 형성용의 방전 표면 처리용 전극을 사용한 방전 표면 처리 장치에 의해 방전 표면 처리를 행하는 상태의 개념도를 도 16에 나타낸다. 도 16에서는 펄스 형상의 방전이 발생하고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 16에 나타내는 방전 표면 처리 장치는, 상술한 방전 표면 처리용 전극(301)(이하, 간단히 전극(301)이라 칭하는 경우가 있다)과, 전극(301)과 Ni 합금의 워크(302)를 덮는 가공액(303)과, 전극(301)과 워크(302)의 사이에 전압을 인가하여 펄스 형상의 방전(아크 기둥(305))을 발생시키는 방전 표면 처리용 전원(304)을 구비하여 구성된다. 또한, 도 16에서는 극간 거리, 즉 전극(301)과 워크(302)의 거리를 제어하기 위한 서보 기구, 가공액(303)을 저장하는 저류조 등은 본 발명과는 직접 관련되지 않으므로 생략하고 있다.

이 방전 표면 처리 장치에 의해 워크 표면에 피막을 형성하려면, 전극(301)과 워크(302)를 가공액(303) 중에서 대향 배치한다. 그리고, 가공액(303) 중에 있어서, 방전 표면 처리용 전원(304)을 사용하여 전극(301)과 워크(302)의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시킨다. 구체적으로는, 전극(301)과 워크(302)의 사이에 전압을 인가하여 방전을 발생시킨다. 방전의 아크 기둥(305)은 도 16에 나타내는 바와 같이 전극(301)과 워크(302)의 사이에 발생한다.

그리고, 전극(301)과 워크(302)의 사이에 발생시킨 방전의 방전 에너지에 의해 전극 재료의 피막을 워크 표면에 형성하고, 혹은 방전 에너지에 의해 전극 재료가 반응한 물질의 피막을 워크 표면에 형성한다. 극성은, 전극(301)측이 마이너스의 극성, 워크(302)측이 플러스의 극성으로 하여 사용한다.

이와 같은 구성을 갖는 방전 표면 처리 장치에 있어서, 방전 표면 처리를 행하는 경우의 방전의 펄스 조건의 일례를 도 17a와 도 17b에 나타낸다. 도 17a와 도17b는 방전 표면 처리시에 있어서의 방전의 펄스 조건의 일례를 나타내는 도면으로, 도 17a는 방전시의 전극(301)과 워크(302)의 사이에 걸리는 전압 파형(극간 전압 파형)을 나타내고, 도 17b는 방전시에 방전 표면 처리 장치에 흐르는 전류의 전류 파형을 나타내고 있다. 전압치와 전류치는 도 17a, 도 17b의 화살표의 방향, 즉 세로축의 윗방향을 정(+)으로 하고 있다. 또, 전압치는, 전극(301)측이 마이너스의 극성, 워크(302)측이 플러스의 극성 전극으로 한 경우를 정으로 하고 있다.

도 17a에 나타내는 바와 같이 시각 t0에서, 양극 사이에 무부하 전압 Ui가 걸리나, 방전 지연 시간 td 경과 후의 시각 t1에 양극 사이에 전류 I가 흐르기 시작하여 방전이 시작된다. 이 때의 전압이 방전 전압 Ue이며, 이 때 흐르는 전류가 피크 전류치 ie이다. 그리고 시각 t2에서 양 극간에의 전압의 공급이 정지되면, 전류는 흐르지 않게 된다.

시각 t2-t1을 방전 펄스 폭 te라고 한다. 이 시각 t0∼t2에 있어서의 전압 파형을, 휴지(休止) 시간 t_O에 있어서 반복하여 양극 사이에 인가한다. 즉, 이 도 17a에 나타내는 바와 같이, 전극(301)과 워크(302)의 사이에 펄스 형상의 전압을 인가시킨다.

이 실시의 형태에서 사용한 방전의 펄스 조건은, 피크 전류치 ie=10A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=8㎲, 휴지 시간 t_O=16㎲, 처리 시간 10분이다. 또 전극 면적(즉, 처리의 면적)은 직경 18㎜의 원(전극의 단면적)의 면적에 상당한다.

상기의 구성 및 조건에 있어서 방전 표면 처리를 행함으로써 치밀한 후막을 형성할 수 있었다. 그렇지만, 동일 조건으로 동일 시간 처리를 행해도, 처리를 행할 때마다 형성되는 피막의 막 두께가 다르다고 하는 문제가 발생하였다. 구체적으로는, 신품의 전극(301)을 사용한 경우의 피막의 적층량(막 두께)은 약 150㎛이었던 것에 대해, 한 번 사용한 동일한 전극(301)으로 수일 후에 방전 표면 처리를 행한 경우에는, 형성된 피막의 막 두께는 약 100㎛이었다.

이는, 동일 부품에 연속하여 피막을 형성하는 경우 등, 동일 조건으로 가공을 행하였다고 해도, 형성되는 피막의 막 두께가 경우에 따라 다르면 처리의 자동화 측면에서 사정이 좋지 않다. 즉, 피막의 막 두께를 관리할 수 없기 때문에, 피막을 미리 두껍게 형성해 두고, 그 후에 여분의 피막을 제거한다고 하는 공정이 필요하게 된다. 이는 처리 시간·비용의 면에서 불리하게 된다.

이상과 같은 피막의 막 두께의 편차의 원인을 조사한 바, 피막의 막 두께의 편차의 원인은, 방전 표면 처리에 사용하는 가공액인 오일이 전극 내의 공간에 침입하는 것으로 판명되었다. 방전 표면 처리용 전극은 분말 재료를 압축 성형하여 만들어지고 있기 때문에, 그 내부에 공간이 많은 상태로 되어 있다. 그리고, 전극 체적의 수십 %가 공간이며, 이 공간이 방전 표면 처리에 의해 피막을 형성하는데 있어서 중요한 역할을 한다.

예를 들면, 전극 내부의 공간이 너무 많은 경우에는 전극의 강도가 약해지기 때문에 방전의 펄스에 의해 전극 재료의 공급이 정상적으로 행해지지 않게 되고, 방전의 충격에 의해 전극이 넓은 범위에서 무너지는 등의 현상이 생긴다. 한편, 공간이 너무 적은 경우에는 전극 재료가 강고하게 너무 밀착하기 때문에 방전의 펄스에 의한 전극 재료의 공급이 적게 되는 현상이 생겨서, 후막의 형성을 할 수 없게 된다.

이와 같이 방전 표면 처리용 전극 내의 공간은 피막 형성에 있어서 중요한 역할을 하지만, 한편으로 방전 표면 처리용 전극 내에 공간이 있기 때문에 피막의 막 두께에 편차가 생기는 것이 본 발명자의 실험에 의해 발견되었다. 즉, 방전 표 면 처리용 전극이 신품일 때에는 이 전극 내의 공간이 공극인 채의 상태인데 대해, 방전 표면 처리에 사용하는 시간이 길어짐에 따라, 전극 내의 공간에 가공액인 오일이 침입하여 이 공간이 오일로 채워진 상태로 된다.

여기서, 방전 표면 처리용 전극 내의 공간이 가공액으로 채워지면 이하와 같은 효과가 나타나게 된다.

(1) 전극 내의 공간에 있는 가공액의 점성도로 전극의 강도가 증가한다.

(2) 전극 내의 공간에 가공액이 있음으로써 방전 표면 처리시에 전극을 냉각하는 작용이 증가한다.

(3) 전극 내의 공간에 가공액이 침입한 후에 가공액이 증발하면 가공액 중의 점성이 강한, 즉, 기화하기 어려운 재료만이 전극 내에 남아서 전극의 강도가 증가한다.

이상의 3가지의 효과에 의해, 방전 표면 처리시의 방전에 의해 전극이 과도하게 소모되는 것이 방지되어, 치밀한 피막을 형성하기 쉽게 한다. 그러나, 한편으로 상술한 (3)의 효과는 시간과 함께 변화하여, 피막의 막 두께의 편차의 원인으로도 된다. 이 때문에, 전극을 사용할 때마다, 즉 전극을 가공액에 담그는 시간이 길어질 때마다, 동일 조건으로 동일 시간의 방전 표면 처리를 행해도 피막이 보다 치밀하게 되며 피막 두께가 감소해 간다.

그래서, 이 실시의 형태는, 성형한 방전 표면 처리용 전극을 가공액에 담가서 이 전극 내의 공간을 미리 가공액으로 채우는 것으로 방전 표면 처리시의 피막의 막 두께의 편차를 억제하는 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법은, 분말 재료, 즉 금속 분말, 금속의 화합물의 분말 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형하여 압분체를 형성한 후에, 이 압분체 내의 공간에 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시킴으로써 방전 표면 처리용 전극으로 하는 것이다. 압분체를 형성할 때까지의 공정은, 상술한 방전 표면 처리용 전극의 제조 공정과 동일하게 할 수 있다.

그리고, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극은, 상기의 방법에 의해 제작된 것으로, 방전 표면 처리에 사용하기 전에 미리 방전 표면 처리용 전극 내의 공간에 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액이 침입하고 있는 것이다.

이와 같은 압분체 전극, 즉 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 방전 표면 처리에 의해 피막을 형성하는 경우, 방전 표면 처리용 전극의 공극에 오일 또는 가공액을 채운 상태로 방전 표면 처리를 행하는 것으로 되기 때문에, 신품의 전극, 소정 시간 경과 후의 전극에 있어서도, 가공의 불균형을 최소한으로 억제할 수 있다.

도 18은 전극을 가공액에 담그는 시간에 의해 전극의 중량이 증가해 나가는 상태를 나타내고 있다. 여기서, 전극의 중량의 증가량은 이 전극 내에 침입한 가공액의 양이다. 도 18로부터 대략 2시간부터 3시간에서 전극 내의 공간에 가공액이 침입한다고 생각된다.

이하, 구체적인 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

Cr(크롬), Ni(니켈), W(텅스텐) 등을 포함한 Co 베이스의 합금 분말(입경 1㎛∼3㎛)을 압축 성형하여 800℃로 가열 처리를 행한 후, 30 시간 가공액에 담근 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 Ni 합금의 워크에 행하였다. 또한, 전극 면적(즉, 처리의 면적)이 18㎜인 전극을 사용하고, 피크 전류치를 10A로 하며, 펄스 폭을 8㎲로 하고, 휴지 시간을 16㎲로 하는 방전 펄스 조건으로 10분간 처리를 행하였다.

이 결과, 신품의 전극을 사용한 경우의 적층량(막 두께)은 약 100㎛, 7일 후에 동일 조건으로 처리를 행한 경우도 약 100㎛로, 피막의 두께의 편차를 거의 해소할 수 있었다.

또한, Mo나 Mo를 포함하는 합금의 분말, Fe나 Fe를 포함하는 합금의 분말 또는 Ni의 분말을 사용하여 제조한 방전 표면 처리용 전극에서도 상기와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

이 실시의 형태 6에 의하면, 제조한 압분체 전극, 즉 방전 표면 처리용 전극을 방전 표면 처리에 사용하는 가공액에 미리 침지해 두고, 압분체 전극의 공극에 이 가공액을 채운 상태로 방전 표면 처리를 행하므로, 신품의 전극, 소정 시간 경과 후의 전극에 있어서도 가공의 불균형을 최소한으로 억제할 수 있다.

실시의 형태 7.

실시의 형태 6에서는 전극의 제조의 단계에 대해 설명하였으나, 이 실시의 형태에서는 전극의 보관 방법에 대해 설명한다.

방전 표면 처리용 전극(압분체 전극)을 보관할 때에, 이 전극을 공기 중에서 보관하면 전극의 공간에 침입한 가공액이 증발하고 만다. 이 때문에, 방전 표면 처리에 의한 피막의 편차를 없애기 위해서는, 전극의 보관도 가공액과 같은 오일 중 에서 행하는 것이 바람직하다. 전극에의 가공액의 침입은 수 시간에 완료된다. 그러나, 그 후 전극을 공기 중에서 보관하면, 가공액 중의 증발하기 쉬운 성분은 증발하고, 증발하기 어려운 성분은 전극 중에 남는다. 이것이 전극 재료의 분말의 결합 강도에 영향을 주며, 나아가서는 이 전극으로 방전 표면 처리를 행했을 때에 형성되는 피막의 상태에 영향을 준다. 이 때문에, 전극의 보관도 가공액 중에서 행하는 것이 바람직하다.

즉, 전극의 보관을 가공액과 같은 오일 중에서 행함으로써, 전극 중에 침입 한 가공액의 증발에 기인하여 방전 표면 처리에 있어서의 피막의 편차를 없앨 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

그렇지만, 전극 중에 침입한 가공액이 증발하는데는 수일의 시간이 걸리므로, 실제로 가공(방전 표면 처리용)을 행할 때마다 전극을 공기 중에 배치하는 경우에는 특히 문제가 없었다. 예를 들면, 자동화를 위해 툴 체인저(tool changer)에 전극을 설치하는 것과 같은 경우에는, 전극 중에 침입한 가공액이 증발하는 시간 내에 전극을 설치하는 것이라면, 특별히 오일에 담가 둘 필요는 없고, 공기 중에 방치해 두어도 된다.

이 실시의 형태 7에 의하면, 방전 표면 처리용 전극을 오일 중에 보관하는 것으로, 전극의 경도의 경시(經時) 변화를 막을 수 있을 뿐만 아니라 전극 재료의 산화를 방지할 수 있다. 또, 산화하기 쉬운 전극 재료가 전극 중에 포함되어 있는 경우에는, 장기간 공기 중에서 보관하면 전극 재료의 산화가 진행되며, 전극 품질 나아가서는 형성된 피막의 품질에 영향을 미친다. 따라서, 전극을 오일 중에서 보 관하는 것은 전극 재료의 산화를 방지하고, 전극 품질 및 이 전극을 사용한 방전 표면 처리에 의해 형성된 피막의 품질을 안정시키는 효과가 있다.

실시의 형태 8.

상술한 실시의 형태 7에서는, 전극에 가공액이 침입하는 것에 의한 피막 형성에 주는 영향에 대해 언급하였으나, 전술한 바와 같이 전극을 가공액에 담그는 것은 전극 재료의 산화를 방지하는데 있어서도 효과가 있다.

전극 재료의 산화가 진행되면 전극의 분말 재질이 세라믹스화하여 치밀한 피막의 형성이 어려워지는 경우가 있다. 전극 재료의 산화를 막기 위해서는, 전극을 가공액에 담그는 방법 이외에, 전극을 진공팩 중이나, 헬륨이나 아르곤 등의 불활성 가스(희가스) 또는 질소와 같은 불활성인 가스 중에 보관하는 것도 효과가 있다. 단지, 이들 경우에는, 재료의 산화를 방지하는 효과는 있으나, 전극 중에 가공액이 충분히 침입하는 것으로 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 없음은 물론이다.

이 실시의 형태 8에 의하면, 방전 표면 처리용 전극을 진공 중 또는 불활성인 가스 중에 보관하는 것으로 전극의 분말 재질의 산화를 방지할 수 있다. 그 결과, 장시간 경과 후의 전극이라도 치밀한 피막을 형성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 면조도를 저하시키는 일 없이 안정된 방전을 행하게 하고, 두꺼운 피막을 퇴적시키는 것이 가능한 표면 처리를 실현할 수 있는 방전 표면 처리용 전극을 제조할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

또, 본 발명에 의하면, 산화하기 쉬운 금속 분말을 사용하여 제조 과정에서 산화하는 일 없이 전극을 제조할 수 있고, 방전 표면 처리에 의해 두꺼운 금속의 피막을 형성할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 의하면, 방전 표면 처리용 전극을 사용하는 것으로, 방전 표면 처리에 의해 피막을 편차 없이 형성할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

이상과 같이, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리용 전극은, 피가공물 표면에 피막을 형성하는 표면 처리 관련 산업에 이용되는데 적합하고, 특히 피가공물 표면에 후막을 형성하는 표면 처리 관련 산업에 이용되는데 적합하다.

Claims (45)

1. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극으로서,

   상기 압분체 중에 포함되는 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말이 응집한 분말 덩어리의 크기가, 상기 전극과 워크의 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분말 덩어리의 크기가 0.3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말의 평균 입경이 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 금속의 화합물의 분말이 Co 합금 분말인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
5. 제4항에 있어서,

   상기 Co 합금 분말이 스텔라이트(stellite) 분말인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
6. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극으로서,

   상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 대기 중에서 휘발하는 액체 중에서 미세화되고, 다시 완전히 건조되지 않는 상태로 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
7. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방 전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극으로서,

   대기 중에서 휘발하는 액체 중에서 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 가압 상태로 건조하면서 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
8. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극으로서,

   액체 중에서 미세화된 후, 건조 분위기의 산소량을 조정하고 건조하여 분말의 표면만을 산화시킨 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이, 대기 중에서 산화하기 쉬운 금속의 분말 또는 산화하기 쉬운 금속을 주성분으로 하는 합금의 분말인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
10. 제9항에 있어서,

    상기 대기 중에서 산화하기 쉬운 금속이 Cr, Ti 또는 Al인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
11. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극으로서,

    왁스 중에서 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 압축 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
12. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 도전성의 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 이용하는 방전 표면 처리용 전극으로서,

    금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시킨 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
13. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 도전성의 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용하는 방전 표면 처리용 전극으로서,

    금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 가열 처리한 후, 이 압분체의 내부 공간에 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시킨 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말의 평균 입경이 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
15. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말이 Co 분말, 또는 Cr 혹은 Ni 혹은 W를 함유하는 Co 베이스의 Co 합금인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서,

    상기 전극의 재료로서 Co, Fe, Ni, Cr 및 Mo 중 어느 하나를 적어도 포함하는 탄화하기 어려운 재료를 40 체적% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
17. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 압분체 중에 포함되는 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말이 응집한 분말 덩어리의 크기가, 상기 전극과 워크의 사이의 거리보다 작아지도록 선별 또는 분해하는 선별·분해 공정과,

    상기 선별 또는 분해된 분말을 압축 성형하는 성형 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 선별·분해 공정에 있어서, 상기 전극과 워크 사이의 거리보다 작은 메쉬 폭을 갖는 체를 사용하여 상기 분말 덩어리를 선별하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 체의 메쉬 폭이 0.3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선별·분해 공정의 전에, 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 도전성의 세라믹의 분말을 분쇄하는 분쇄 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 분쇄 공정에 있어서, 평균 입경 3㎛ 이하로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
22. 제20항에 있어서,

    상기 분쇄 공정에 있어서, 밀(mill) 장치를 사용하여 분말을 분쇄하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
23. 제20항에 있어서,

    상기 분쇄 공정을 용액 중에서 행하고,

    상기 분쇄 공정 후에, 분쇄한 분말을 건조하는 건조 공정과,

    건조 공정에서 건조한 분말을 체질하는 공정을

    갖는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
24. 제17항 내지 제19항 및 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선별·분해 공정과 상기 성형 공정의 사이에,

    상기 선별·분해 공정에서 선별 또는 분해된 분말과, 왁스를 혼합하는 공정과,

    왁스를 혼합한 분말을 체질하는 공정을

    갖는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
25. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물 질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 휘발성 용액 중에서 미세화하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 완전히 건조시키지 않고 압축 성형하는 공정과,

    상기 휘발성 용액을 휘발시키는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
26. 제25항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 성형하는 공정에 있어서, 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 프레스하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
27. 제25항에 있어서,

    상기 휘발성 용액을 휘발시키는 공정에 있어서, 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 프레스한 상태를 유지하면서 상기 휘발성 용액을 휘발시키는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
28. 제25항에 있어서,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 후에 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말로서, 대기 중에서 산화하기 쉬운 금속의 분말 또는 산화하기 쉬운 금속을 주성분으로 하는 합금의 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
30. 제29항에 있어서,

    상기 대기 중에서 산화하기 쉬운 금속으로서 Cr, Ti 또는 Al를 사용하는 것 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
31. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 휘발성 용액으로서, 알코올류 또는 유기용제(organic solvent)를 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
32. 제25항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을, 평균 입경을 3㎛ 이하로 휘발성 용액 중에서 미세화하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
33. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 액체 중에서 미세화하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 완전히 건조시키지 않고 압축 성형하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말로부터 상기 액체를 제거하는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
34. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 액체 중에서 미세화하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 건조시키는 공정과,

    상기 건조시킨 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
35. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 휘발성 용액 중에서 미세화하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 불활성인 가스 분위기에서 건조시키는 공정과,

    상기 건조시킨 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 서서히 산화하는 공정과,

    상기 서서히 산화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
36. 제35항에 있어서,

    상기 서서히 산화된 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형할 때에, 서서한 산화에 의해 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말에 형성된 산화막을 찢고, 이 분말이 금속 결합하는 압력을 인가하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
37. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중 또는 공기 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 사용되는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 왁스 중에서 미세화하는 공정과,

    상기 미세화된 상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형하는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
38. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 이용하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형하여 압분체를 형성하는 공정과,

    상기 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시키는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
39. 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 가공액 중에 있어서 상기 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 상기 전극의 재료로 이루어지는 피막 또는 상기 전극의 재료가 상기 펄스 형상의 방전의 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리에 이용하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법으로서,

    금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말, 또는 세라믹스의 분말을 압축 성형하여 압분체를 형성하는 공정과,

    상기 압분체를 가열 처리하는 공정과,

    상기 가열 처리 후의 압분체의 내부 공간에, 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액을 침입시키는 공정을

    포함하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
40. 제38항 또는 제39항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말로서, 평균 입경이 3㎛ 이하의 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
41. 제38항 또는 제39항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말로서 Co 분말, 또는 Cr 혹은 Ni 혹은 W를 함유하는 Co 베이스의 Co 합금을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
42. 제38항 또는 제39항에 있어서,

    상기 전극의 재료로서, Co, Fe, Ni, Cr 및 Mo 중 어느 하나를 적어도 포함하는 탄화하기 어려운 재료를 40 체적% 이상 함유시키는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법.
43. 제1항, 제6항 및 제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 방전 표면 처리용 전극을 오일 또는 방전 표면 처리에 사용하는 가공액 중에 담가서 보존하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
44. 제1항, 제6항 및 제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말 또는 세라믹스의 분말의 산화를 막는 비산화 분위기 중에서 상기 방전 표면 처리용 전극을 보존하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.
45. 제44항에 있어서,

    상기 비산화 분위기가, 진공 분위기 또는 불활성인 가스 분위기인 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 전극.

Images