KR20060031620A

KR20060031620A - 방전 표면 처리 방법

Info

Publication number: KR20060031620A
Application number: KR1020057023719A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 고토; 마사오 아키요시; 가쓰히로 마쓰오; 히로유키 오치아이; 미쓰토시 와타나베; 다카시 후루카와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 이시카와지마-하리마 주고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2006-04-12
Also published as: CN1802453A; WO2004111305A1; US20080230374A1; JPWO2004111305A1; US20080185292A1; CA2528739C; JP4170340B2; KR100768615B1; US7641945B2; EP1643008A4; RU2006100292A; US20060086617A1; CN1802453B; US8658005B2; EP1643008B1; RU2319789C2; TWI253365B; EP1643008A1; US7691454B2; CA2528739A1

Abstract

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 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리를 행함에 있어서, 평균 입경이 6㎛∼10㎛의 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 혼합하여 압축 성형한 전극을 사용하고, 펄스 폭 50㎲∼500㎲, 피크 전류치 30A 이하의 가공 조건으로, 금속을 주성분으로 한 두께 돋우기를 행한다.

Description

방전 표면 처리 방법{METHOD OF ELECTRICAL DISCHARGE COATING}

본 발명은 방전 표면 처리 기술에 관한 것으로, 상세하게는, 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여, 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시키고, 그 에너지에 의해 워크 표면에 전극의 재료로 이루어지는 피막(被膜) 또는 전극의 재료가 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리로 치밀한 후막(厚膜)을 형성하는 기술에 관한 것이다.

분말 재료를 압축 성형한 압분체를 전극으로 하여 펄스 형상의 방전에 의해 워크 상에 피막을 형성하는 표면 처리 기술로서는, 예를 들면 상온에 가까운 정도에서의 경질(硬質) 피막에 주안이 두어져 있고, 세라믹스를 주체로 한 얇은 경질 피막을 형성하는 기술이 확립되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

상기의 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 전극에는 어느 정도의 경도를 갖게 하면서 방전에 의한 전극 재료의 공급을 억제하고, 공급된 재료를 충분히 용융시킴으로써 워크 표면에 경질 세라믹스 피막을 형성하고 있다. 그렇지만, 이 방법으로는, 형성할 수 있는 피막은 두께가 10㎛ 정도까지의 박막(薄膜)으로 한정된다.

또, 방전 표면 처리로 후막을 형성하는 기술로서는, 알루미늄의 표면에 탄화 물을 주성분으로 하는 피막을 형성하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 탄화물을 주성분으로 하는 피막을 형성하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 3 참조), 방전펄스 폭을 32㎲ 정도로 길게 함으로써 100㎛ 정도의 후막을 형성하는 기술(예를 들면, 특허 문헌 4 참조) 등이 있다.

특허 문헌 1

국제 공개 제99/58744호 팜플렛

특허 문헌 2

일본특허 특개평 7-70761호 공보

특허 문헌 3

일본특허 특개평 7-197275호 공보

특허 문헌 4

일본특허 특개평 11-827호 공보

그렇지만, 상기의 특허 문헌에 개시된 어느 기술도, 후막이라고 해도 탄화물을 주성분으로 하는 것이며, 치밀한 후막을 형성할 수는 없다. 그 때문에, 상기의 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에서는, 다공질의 후막을 형성한 후에, 소모가 적은 전극에 의해 재용융 공정이 필요하게 된다.

예를 들면, 특허 문헌 3의 기술에 있어서는, 일견 치밀하게 보이는 피막을 형성할 수 있었던 경우라도, 상세하게 조사하면 다공질의 피막으로 되어 있다. 또, 특허 문헌 4의 기술에서는, 수소화물을 전극으로 하여 피막을 형성하는 경우, 확실히 후막의 형성은 할 수 있다. 그렇지만, 피막이 치밀한 것은, 워크의 재료와 피막 재료가 용융하고 있는 워크 표면 부근뿐이고, 도 13에 나타내는 바와 같이 두껍게 돋우어진 부분 A는 다공질의 피막으로 되어 있다.

근래, 고온 환경하에서의 강도와 윤활성을 필요하게 되는 것과 같은 용도 등에서, 치밀하고 비교적 두꺼운 피막(100㎛ 정도 이상의 후막)의 형성이 요구되고 있다. 두껍게 피막을 돋우는 기술로서는, 워크와 용접봉 사이의 방전에 의해 용접봉의 재료를 워크에 용융 부착시키는 용접(덧붙임 용접), 금속재료를 용해 한 상태로 하여 스프레이 형상으로 워크에 분무하여 피막을 형성시키는 용사(溶射)가 있다.

그렇지만, 어느 방법도 사람의 손에 의한 숙련 작업이 요구되기 때문에, 작업은 라인화하는 것이 곤란하고, 비용이 비싸진다고 하는 문제가 있었다. 또, 특히 용접은, 열이 집중하여 워크에 들어가는 방법이기 때문에, 두께가 얇은 재료에 대하여 처리하는 경우나, 단결정 합금·일방향 응고 합금 등 방향 제어 합금과 같이 균열되기 쉬운 재료를 사용하는 경우에는, 용접 균열이 발생하기 쉽고 수율이 낮다고 하는 문제도 있었다.

그래서, 사람의 손에 의한 작업을 극력 없앤 라인화가 가능하고, 워크에의 집중적인 입열(入熱)을 막는 방전 표면 처리 기술을 사용하여, 고온 환경하에서의 강도와 윤활성을 갖는 후막을 형성하는 기술을 확립하는 것이 절실히 요망되고 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 용접·용사라고 하는 기술을 이용하는 일 없이 치밀한 후막을 워크에 형성하기 위한 방전 표면 처리 방법을 제 공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관련되는 방전 표면 처리 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 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리 방법에 있어서, 평균 입경(粒徑)이 6㎛∼10㎛인 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 혼합하여 압축 성형한 전극을 사용하고, 펄스 폭 50㎲∼500㎲, 피크 전류치 30A 이하의 가공 조건으로, 금속을 주성분으로 한 두께 돋우기를 행하는 것을 특징으로 한다.

방전 표면 처리에 의해 치밀한 후막을 형성하는데 있어서, 전극을 구성하는 전극 재료의 분말의 입경과 피크 전류치, 펄스 폭의 사이에는 강한 상관(相關)이 있음이 본 발명자의 연구에 의해 발견되었다.

즉, 본 발명에 의하면, 방전 표면 처리용 전극을 구성하는 전극 재료의 평균입경에 대응한 적절한 방전 표면 처리 조건으로 방전 표면 처리를 행함으로써, 치밀한 후막의 형성이 가능해진다.

도 1은 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이고,

도 2는 전극에 있어서의 Co의 함유량을 변화시키는 것으로 후막 형성의 용이성이 변해 가는 상태를 나타내는 특성도이며,

도 3a는 방전 표면 처리가 행해지고 있을 때의 전압 파형을 나타내는 특성도이고,

도 3b는 도 3a의 전압 파형에 대응하는 전류 파형을 나타내는 특성도이며,

도 4는 탄화물을 형성하기 어려운 재료가 전극 내에 없는 경우의 처리 시간에 대한 피막의 형성 상태를 나타내는 특성도이고,

도 5는 Co가 70 체적%인 경우에 형성한 피막을 나타내는 사진이며,

도 6은 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이고,

도 7a는 전극의 전기 저항값을 간편하게 측정하는 방법을 나타내는 도면이며,

도 7b는 전극의 전기 저항값을 보다 간편하게 측정하는 방법을 나타내는 도면이며,

도 8은 가열 온도와 전극의 전기 저항과의 관계를 나타내는 특성도이고,

도 9는 가공액 중에서 방전 표면 처리를 행하는 상태를 나타내는 도면이며,

도 10은 형성된 피막의 사진이고,

도 11은 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이며,

도 12는 전극 재료의 평균 입경과 펄스 폭을 변화시켜서 피막 형성을 행한 결과를 나타내는 도면이고,

도 13은 종래의 전극에 의한 피막을 형성했을 때의 전자 현미경 사진이다.

이하에, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리 방법의 실시 형태를 도면에 의 거하여 상세히 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 쉽게 하기 위해 각 부재에 있어서의 축척이 다른 경우가 있다.

실시 형태 1.

먼저, 본 실시 형태에 있어서, 치밀한 후막을 방전 표면 처리에 의해 형성하기 위한 개념에 대해 설명한다. 종래의 방전 표면 처리에 있어서는, 티탄(Ti) 등의 전극 재료를 오일 중에서의 방전에 의해 화학 반응시켜서, 탄화 티탄(TiC)이라고 하는 경질의 탄화물 피막을 형성하고 있었다. 이 때문에, 방전 표면 처리에 사용하는 전극에는, 탄화물을 성형하기 쉬운 재료의 비율이 많이 함유되어 있었다.

이 결과, 방전 표면 처리가 진행됨에 따라, 예를 들면 강재에 방전 표면 처리를 행하는 경우에는, 공작물(워크) 표면의 재질이 강재로부터 세라믹스인 TiC로 바뀌며, 그에 수반하여 열전도·융점 등의 특성이 변화되고 있었다.

이와 같은 피막 형성의 과정에 있어서, 전극 재질의 성분에 탄화하기 어려운 재료를 첨가함으로써, 형성된 피막을 금속 주성분의 피막으로 할 수 있고, 또 막 두께를 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 증가하게 된다. 이것이, 피막을 두껍게 증대시키는 데에 중요한 의미를 갖는다.

다음에, 도 1을 이용하여 방전 표면 처리용 전극 제조를 위한 프로세스에 대 해 설명한다. 도 1은 실시 형태 1에 있어서의 방전 표면 처리용 전극(이하, 간단히 전극이라고 부르는 경우가 있다.)의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이다. 먼저, 탄화물을 형성하기 쉬운 재료인 Cr(크롬) 분말(1), 탄화물을 형성하기 어려운 재료인 Co(코발트) 분말(2)을 소정의 비율(예를 들면, Cr: 25 중량%, Co: 75 중량 %)로 혼합한다.

도 1에 있어서 금형의 상부 펀치(3), 금형의 하부 펀치(4), 금형의 다이(5)로 에워싸인 공간에 이 혼합 분말(1, 2)이 충전된다. 그리고, 이 혼합 분말(1, 2)을 상부 펀치(3) 및 하부 펀치(4)로 압축 형성하여 소정 형상의 압분체를 형성한다. 방전 표면 처리에 있어서는, 이 압분체가 방전 전극으로 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, Cr 분말(1) 및 Co 분말(2)은, 평균 입경이 6㎛ 내지 10㎛ 정도의 것을 사용하고 있다.

압축 성형시에 혼합 분말(1, 2)의 내부에의 압력의 전달을 좋게 하기 위해, 혼합 분말(1, 2)에 파라핀 등의 왁스를 혼입하면 혼합 분말(1, 2)의 성형성을 향상시킬 수 있다. 그러나 왁스는 절연성 물질이기 때문에, 전극 중에 대량으로 남으면, 전극의 전기 저항이 커지기 때문에 방전성이 악화된다.

그래서, 혼합 분말(1, 2)에 왁스를 혼입한 경우에는 왁스를 제거하는 것이 바람직하다. 왁스의 제거는, 압분체 전극을 진공노(vacuum furnace)에 넣어서 가열함으로써 행할 수 있다. 또, 압분체 전극을 가열함으로써, 압분체 전극의 전기 저항을 낮추고, 압분체 전극의 강도를 증가시키는 등의 다른 효과도 얻어지기 때문에, 왁스를 혼입하지 않는 경우라도 압축 형성 후에 가열하는 것은 의미가 있다.

그런데, 상기와 같이 하여 제작한 압분체 전극을 방전 표면 처리용 전극으로서 사용하여 방전 표면 처리를 행하고 피막의 형성을 행하였다. 방전의 펄스 조건은, 피크 전류치 ie=10A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=64㎲, 휴지 시간 to=128㎲로 하였다. 그리고, 방전 표면 처리에 의해 치밀한 후막을 형성함에 있어서, 전극을 구성하는 분말의 입경과 피크 전류치, 펄스 폭의 관계는 강한 관계가 있으며, 개략 이하와 같은 것이 발견되었다.

어떤 평균 입경의 분말로 구성되는 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우, 적절한 펄스 폭 범위의 전기(電氣) 조건에 의해 방전 표면 처리를 행한 경우에는 치밀한 후막을 형성할 수 있다. 그렇지만, 펄스 폭이 적절한 범위보다 짧은 경우, 펄스 폭이 적절한 범위보다 긴 경우의 어느 경우도, 형성되는 피막은 다공질로 된다. 또한 펄스 폭이 짧은 경우에는, 전극 재료가 워크에 부착하기는 하나, 부착한 전극 재료에는 전혀 강도가 없고, 피막은 너덜너덜한 상태로 된다.

이는, 방전 표면 처리시의 펄스 폭이 적절한 펄스 폭을 벗어나서 펄스 폭이 짧게 되면, 방전 에너지가 부족하여 그 입경의 분말을 용융시킬 수 없게 되어 피막이 다공질로 되기 때문으로 고찰된다. 또, 방전 표면 처리시의 펄스 폭이 적절한 펄스 폭을 벗어나서 펄스 폭이 길어지면, 반대로 방전 에너지가 과다하게 되기 때문에 전극을 크게 붕괴하여, 극 사이, 즉 전극과 워크의 사이에 다량의 분말을 공급하기 때문에, 그들 전부를 방전 펄스로 용융하는 것이 곤란하게 되기 때문으로 고찰된다.

또한, 적절한 펄스 폭의 범위는, 피크 전류치에 의해 어느 정도 변화하지만, 전극 재료의 분말의 입경이 커짐에 따라 길어지는 것도 발명자의 실험에 의해 발견되었다.

또, 방전의 펄스 조건으로서 어떤 펄스 폭의 조건을 이용한 경우에는, 이 펄스 폭에 대응하는 적절한 입경의 범위의 분말에 의해 구성되는 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행하면 치밀한 피막이 형성된다. 그렇지만, 어떤 펄스 폭의 조건을 이용한 경우라도, 적절한 범위보다 큰 입경의 분말로 구성되는 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우, 적절한 범위보다 작은 입경의 분말로 구성되는 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우의 어느 경우도, 형성되는 피막은 다공질로 된다. 또한 큰 입경의 분말로 구성되는 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우에는, 전극 재료가 워크에 부착하지만, 전혀 강도가 없고 피막은 너덜너덜한 상태로 된다.

또한, 전극을 구성하는 분말의 입자 형성과 펄스 폭의 관계는, 전극의 가열 온도 등에 의해 정해지는 전극 경도에 의한 영향을 받는다. 즉, 전극 경도가 단단한 경우에는, 방전 표면 처리에 적절한 펄스 폭은 긴 방향으로 시프트한다. 또, 전극 경도가 부드러운 경우에는, 방전 표면 처리에 적절한 펄스 폭은 짧은 방향으로 시프트한다. 이 전극의 경도와 피막 형성의 상관관계는, 발명자의 실험에 의해 발견된 것이다.

또한, 방전의 펄스 조건 중 피크 전류치에 대해서는, 피크 전류치가 극단적으로 너무 작아지는 경우에는 방전의 펄스 분할을 일으키고, 전극 재료의 분말을 용융시킬 수 없는 등의 문제가 생긴다. 그렇지만, 피크 전류치가 30A 이하이면, 적 절한 펄스 폭을 선택하면 양호한 피막을 형성할 수 있다.

또, 발명자의 실험에 의하면, 펄스 분할을 방지하기 위해서는, 2A 이상의 피크 전류치가 필요하다. 한편, 피크 전류치가 30A를 넘으면, 방전 펄스의 에너지에 의해 생기는 충격파에 의해 전극이 데미지를 받아서 국부적으로 붕괴되며, 분말 재료를 과다하게 워크측에 공급하기 때문에, 역시 피막이 다공질로 된다.

본 실시 형태에 의하면, 입경이 6㎛ 내지 10㎛ 정도의 Cr 분말(1)과 Co 분말(2)을 사용하여 구성한 방전 표면 처리용 전극을 사용하고, 방전 펄스의 펄스 폭으로서 50㎲ 내지 500㎲의 범위를 사용함으로써, 치밀한 후막을 형성할 수 있었다. 즉, 방전 표면 처리용 전극을 구성하는 분말의 입경에 최적의 가공 조건(방전의 펄스 조건)으로 가공(방전 표면 처리)을 행함으로써, 치밀한 두께 돋우기를 행할 수 있고, 고온 환경하에서도 충분한 강도를 갖는 치밀한 후막을 형성할 수 있다고 할 수 있다.

또, 금속 원소 중에서도 Cr은 고온에서 산화물을 형성하여 윤활성을 발휘하는 재료이다. 따라서, 상기와 같이 Cr을 함유하는 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행함으로써, 고온 환경하에서의 윤활성을 갖는 후막을 형성할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 의하면, 사람의 손에 의한 작업을 극력 없앤 라인화가 가능하고, 워크에의 집중적인 입열을 막는 방전 표면 처리 기술을 이용하여, 고온 환경하에서의 강도와 윤활성을 갖는 후막을 형성할 수 있게 된다.

또한, 여기서 말하고 있는 「치밀한 후막」의 치밀의 정의는, 피막을 줄 등 으로 마찰시켜도 간단히는 벗기지 못하고(당연히 깎이는 것에 의한 제거는 진행되나), 닦는 것으로 금속 광택을 얻을 수 있는 것과 같은 상태를 말한다.

또, 본 발명에 있어서는, 방전 표면 처리를 하는 환경은 가공액 중에서도 좋고, 또 공기 중에서도 무방하다.

실시 형태, 2.

다음에, 본 발명의 실시 형태 2에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 2는 탄화물인 Cr₃C₂(탄화 크롬: 입경 3㎛)의 분말과, 탄화물을 형성하기 어려운 재료인 Co(코발트: 입경 2㎛)의 분말을 혼합한 혼합 분말을 압축 성형 후에 가열하여 제작한 방전 표면 처리용 전극을 사용하여 방전 표면 처리를 행한 경우에 있어서, 방전 표면 처리용 전극에 있어서의 Co의 함유량을 변화시키는 것으로 후막 형성의 용이성이 변해 가는 상태를 나타내고 있다.

방전 표면 처리용 전극의 베이스로 되는 재질은 Cr₃C₂로 하였다. 또, 탄화물을 형성하기 어려운 재료인 Co의 함유량은 40 체적% 이상으로 하고, 혼합 분말의 압축 형성 후의 가열 온도는 약 900℃ 정도로 하였다.

이와 같은 조건으로 제작된 압분체 전극(면적 15㎜×15㎜)을 사용하여 방전 표면 처리를 행하고, 피막을 형성하였다. 방전 표면 처리를 행하는 경우의 방전의 펄스 조건의 일례를 도 3a와 도 3b에 나타낸다. 도 3a와 도 3b는 방전 표면 처리시에 있어서의 방전의 펄스 조건의 일례를 나타내는 도면으로, 도 3a는 방전시의 전극과 워크의 사이에 걸리는 전압 파형을 나타내고, 도 3b는 방전시에 흐르는 전류 의 전류 파형을 나타내고 있다. 도 3a에 나타내는 바와 같이 시각 tO에서 양극 사이에 무부하 전압 Ui가 걸리지만, 방전 지연 시간 td 경과 후의 시각 t1에 양극 사이에 전류가 흐르기 시작하여 방전이 시작된다. 이 때의 전압이 방전 전압 Ue이며, 이 때 흐르는 전류가 피크 전류치 ie이다. 그리고 시각 t2에서 양극 사이로의 전압의 공급이 정지되면, 전류는 흐르지 않게 된다.

시각 t2-t1이 펄스 폭 te이다. 이 시각 t0∼t2에 있어서의 전압 파형을, 휴지 시간 to에 있어서 반복하여 양극 사이에 인가한다. 즉, 이 도 3a에 나타내는 바와 같이, 방전 표면 처리용 전극과 워크의 사이에 펄스 형상의 전압을 인가시킨다.

본 실시 형태에 있어서는 방전 표면 처리시의 방전의 펄스 조건은, 피크 전류치 ie=10A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=64㎲, 휴지 시간 to=128㎲로 하였다. 또한, 처리 시간은 15분이다.

도 2에 나타나는 바와 같이, 전극에 있어서의 Co의 함유량이 0%인 경우, 즉 전극에 있어서의 Cr₃C₂의 함유량이 100%인 경우에는, 형성할 수 있는 피막의 두께는10㎛ 정도가 한계이며, 그 이상 피막의 두께를 증대시킬 수 없다. 피막은 Cr₃C₂를 주성분으로 하고, 모재(母材) 성분이 섞인 재료로 이루어진다.

또한, 탄화물을 형성하기 어려운 재료가 전극 내에 없는 경우의, 처리 시간에 대한 피막의 형성 상태는 도 4와 같이 된다. 도 4에 나타내는 바와 같이 방전 표면 처리의 초기에 있어서는, 피막이 시간과 함께 성장하여 두꺼워지며, 어느 시간(약 5분/㎠ 정도)에서 피막의 두께는 포화된다.

그 후 잠시 동안 막 두께는 성장하지 않으나, 어느 시간(20분/㎠ 정도) 이상 방전 표면 처리를 계속하면 피막의 두께가 감소하기 시작하여, 최후에는 피막 두께는 마이너스, 즉 워크의 파여짐으로 바뀌고 만다. 다만, 파여진 상태에서도 피막은 존재하고 있고, 그 두께 자체는 10㎛ 정도이며, 적절한 시간으로 처리한 상태와 거의 변함이 없다.

도 2로 돌아와서, 탄화하기 어려운 재료인 Co의 전극 내의 함유량을 증가시킴에 따라 피막을 두껍게 형성할 수 있게 되며, 전극 중에 있어서의 Co의 함유량이 20 체적%를 넘으면 형성되는 피막의 두께가 두꺼워지기 시작하고, 40 체적%를 넘으면 안정적으로 후막이 형성하기 쉬워지는 것으로 판명되었다. 이와 같이 피막 중에 금속으로서 남는 재료를 많게 함으로써, 탄화물로 되어 있지 않은 금속 성분을 함유하는 피막을 형성할 수 있고, 안정적으로 후막이 형성되기 쉬워진다. 이는, 피막 중에서 바인더의 역할을 다하고 있다고 생각된다.

또한, 여기서 말하는 체적%는, 혼합하는 각각 분말의 중량을 각각의 재료의 밀도로 나눈 값의 비율이며, 분말 전체의 재료의 체적 중에 있어서 그 재료가 차지하는 체적의 비율이다.

예를 들면 Co 분말의 체적%의 경우는,

「Co 분말의 체적%=Co 분말의 체적/(Cr₃C₂ 분말의 체적＋Co 분말의 체적)×100」 이다.

또, 분말의 체적은 외관상 체적(가루로서의 체적)이 아니라, 그 분말 재료의 실질 체적이다. 예를 들면, 「Co 분말의 체적=Co 분말의 중량/Co 분말의 밀도」 가 된다.

이상의 점으로부터, 전극에 함유되는 탄화하기 어려운 재료의 비율은 40 체적% 이상인 것이 바람직하다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 전술한 방전의 펄스 조건, 피크 전류치 ie=10A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭) te=64㎲, 휴지 시간 to=128㎲의 경우에는, 전극에 함유되는 탄화하기 어려운 재료의 비율이 40 체적% 이하라도 10㎛ 정도의 피막 형성은 가능하다. 그러나, 치밀한 후막을 형성하기 위해서는 펄스 조건을 적절히 설정해야 한다. 예를 들면, 전극에 함유되는 탄화하기 어려운 재료의 비율이 30 체적% 정도라도 치밀한 두께의 증대는 가능하지만, 그 조건의 범위는 극히 좁다.

전극에 함유되는 탄화물을 형성하는 재료가 너무 많은 경우, 전기적인 조건이 적절하지 않은 경우, 전극 상태가 나쁜 경우 등에는 돋움부가 형성되지만, 간단히 제거되거나, 닦아도 금속 광택을 얻을 수 없는 것과 같은 상태의 막이 형성된다. 그렇지만, 본 실시 형태에서는, 전극을 구성하는 분말의 입경에 최적의 가공 조건(방전의 펄스 조건)으로 가공(방전 표면 처리)을 행함으로써, 형성된 피막 중의 금속이 피막 내의 바인더로 됨으로써 치밀한 두께 돋우기를 행할 수 있고, 충분한 강도를 갖는 피막을 형성할 수 있다.

참고로서, 전극 중에 있어서의 Co의 함유량이 70 체적%인 경우에 형성한 피막의 사진을 도 5에 나타낸다. 이 사진은 후막의 형성을 예시하는 것이다. 도 5에 나타내는 사진에 있어서는 막 두께가 2㎜ 정도인 후막이 형성되어 있다. 이 피막 은, 상술한 조건 아래서, 15분의 처리 시간으로 형성된 것이지만, 처리 시간을 증가시키면 더욱 두꺼운 피막으로 할 수 있다.

이와 같이 하여, 전극 내에 Co 등의 탄화하기 어려운 재료를 40 체적% 이상 함유하는 전극을 사용하여, 전극을 구성하는 분말의 입경에 최적인 가공 조건(방전의 펄스 조건)으로 가공(방전 표면 처리)을 행함으로써, 방전 표면 처리에 의해 워크 표면에 안정적으로 치밀하고 두꺼운 피막을 형성할 수 있다.

실시 형태 3.

다음에, 본 발명의 실시 형태 3에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6은 실시 형태 3에 있어서의 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이다.

도 6에 있어서 금형의 상부 펀치(12), 금형의 하부 펀치(13), 금형의 다이(14)로 에워싸인 공간에 입경이 1㎛ 정도인 Co 분말(11)이 충전되고, 이 Co 분말(11)을 상부 펀치(12) 및 하부 펀치(13)로 압축 형성하여 소정의 형상의 압분체를 형성한다. 방전 표면 처리에 있어서는, 이 압분체가 방전 전극으로 된다.

이와 같이 소정의 프레스 압(壓)을 분말에 거는 것으로 분말은 경화되어 압분체로 된다. 그렇지만, 이대로의 상태에서는 압분체는 전기 저항이 높아서, 그대로의 상태로 방전 표면 처리용 전극으로서 사용하는데는 문제가 있다. 전극의 전기 저항을 측정하려면, 예를 들면 도 7a에 나타내는 바와 같이 전극(21)을 금속판(22)으로 사이에 끼우고, 이 금속판(22)에 테스터(23)의 전극 단자(24)를 접촉시킴으로써 저항값을 측정하는 것과 같은 간이한 방법에 의해, 대체적인 전기 저항값을 측 정할 수 있다.

또, 도 7b에 나타내는 바와 같이 테스터(33)의 전극 단자(34)를 전극(31)의 양단에 접촉시킴으로써 저항값을 측정하는 것과 같은, 보다 간이한 방법으로도 대체적인 판단은 가능하다.

본 실시 형태에서 전극 재료로서 사용한 Co는, 융점이 1000℃를 넘는 재료이다. 그렇지만, 전극을 상세히 관찰하면, 200℃ 정도의 온도에서도 재료(Co)의 일부가 용융하여 전극의 전기 저항을 낮추는 것이 본 발명자의 연구에 의해 밝혀졌다.

도 6에 나타낸 입경 1㎛ 정도의 Co 분말을 직경 18㎜, 길이 30㎜ 정도의 크기의 압분체로 성형한 경우에는, 분말을 압축 성형한 시점에서는 도 7a에 나타낸 측정 방법에 의해 측정한 전기 저항은 수 Ω∼수십 Ω의 값을 나타내고 있었다. 이 압분체를 진공노에 있어서 소정 시간의 온도 상승 후, 1시간∼2시간 동안 소정의 가열 온도로 유지한 후의 전기 저항값과 가열 온도의 관계를 도 8에 나타낸다.

압분체의 가열 온도가 낮은(100℃ 이하) 경우에는, 가열 후의 압분체의 전기 저항은 거의 내려가지 않는다. 그러나, 도 8에 나타내는 200℃정도의 온도 영역 T에서 압분체를 가열한 경우에는, 압분체의 전기 저항값은 거의 0Ω으로 되었다. 상기의 재료에 의해 성형한 압분체의 경우는, 200℃∼250℃ 정도의 온도가 방전 표면 처리용의 전극으로 하기 위한 가열 온도로서는 최적치였다. 또, 가열 온도가 300℃를 넘은 경우에는, 전극의 경도가 너무 단단해지며, 그 결과 방전 표면 처리시의 방전에 의한 전극 재료의 극 사이로의 전극 재료의 공급량이 감소하고 말기 때문에 후막의 형성이 곤란해졌다.

이상의 공정에서 제작된 전극을 사용한 방전 표면 처리 장치에 의해 방전 표면 처리를 행하는 상태를 도 9에 나타낸다. 도 9에서는 펄스 형상의 방전이 발생하고 있는 상태를 나타내고 있다. 또, 이 방전 표면 처리로 형성된 피막의 사진을 도 10에 나타낸다. 도 10에 나타내는 사진에 있어서는 막 두께가 1㎜ 정도의 후막이 형성되어 있다.

도 9에 나타내는 방전 표면 처리 장치는, 상술한 방전 표면 처리용 전극이며, 입경이 1㎛ 정도인 Co 분말(11)을 압축 성형한 압분체를 가열 처리한 압분체로 이루어지는 방전 표면 처리용 전극(41)(이하, 간단히 전극(41)이라 칭하는 경우가 있다.)과, 가공액(43)과, 전극(41)과 워크(42)의 사이에 전압을 인가하여 펄스 형상의 방전(아크 기둥)(44)을 발생시키는 방전 표면 처리용 전원 장치(45)를 구비하여 구성된다. 또한, 도 9에서는 극간 거리, 즉 전극(41)과 워크(42)와의 거리를 제어하기 위한 서보 기구, 가공액(43)을 저장하는 저장조 등은 본 발명과는 직접 관계되지 않으므로 생략하고 있다.

이 방전 표면 처리 장치에 의해 워크 표면에 피막을 형성하려면, 전극(41)과 워크(42)를 가공액(43) 중에서 대향 배치한다. 그리고, 가공액(43) 중에 있어서, 방전 표면 처리용 전원(45)을 사용하여 전극(41)과 워크(42)의 사이에 펄스 형상의 방전을 발생시킨다. 구체적으로는, 전극(41)과 워크(42)의 사이에 전압을 인가하여 방전을 발생시킨다. 방전의 아크 기둥(44)은 도 9에 나타내는 바와 같이 전극(41)과 워크(42)의 사이에 발생한다.

그리고, 전극(41)과 워크(42)의 사이에 발생시킨 방전의 방전 에너지에 의해 전극 재료의 피막을 워크 표면에 형성하고, 또는 방전 에너지에 의해 전극 재료가 반응한 물질의 피막을 워크 표면에 형성한다. 극성은 전극(41)측이 마이너스의 극성, 워크(42)측이 플러스의 극성으로 하여 사용한다. 또한, 이 구성에 있어서는, 방전시의 전류 I는 전극(41)으로부터 방전 표면 처리용 전원(45)으로 향하는 방향으로 흐른다.

방전 표면 처리에 있어서의 방전 펄스의 조건은, 피크 전류치 = 10A, 방전 지속 시간(방전 펄스 폭)=8㎲, 휴지 시간=16㎲이다. 본 실시 형태에서는 5분간의 처리로 1㎜ 정도의 두께의 피막이 형성되고 있다.

상술한 실시 형태 1에서는, 입경 6㎛ 내지 10㎛ 정도의 Cr 분말(1), Co 분말(2)의 혼합 분말로 이루어지는 전극을 사용했기 때문에, 형성된 후막은 일그러지고 편차가 있다. 실시 형태 1에서는 방전 펄스의 펄스 폭이 50㎲∼500㎲의 범위를 사용하여 치밀한 피막을 형성하였으나, 분말의 입경을 작게 하는 것으로, 펄스 폭을 작게 하여 치밀한 피막을 형성할 수 있다.

이는, 전극을 구성하는 전극 재료의 분말의 입경을 작게 하면, 펄스 폭이 작고 에너지가 작은 조건에서도 전극 재료의 분말을 충분히 용융시킬 수 있고, 작은 방전의 크레이터(crater)의 적층으로 피막을 형성할 수 있기 때문에, 치밀한 피막을 형성할 수 있기 때문이다.

본 실시예에서 사용한 입경 1㎛ 정도의 Co 분말의 경우에는, 펄스 폭 50㎲ 이하로 치밀한 피막을 형성할 수 있었다. 또한, 펄스 폭을 펄스 폭 50㎲로 늘린 방전 펄스를 사용하면, 방전에 의해 전극이 크게 붕괴되기 때문에 피막이 다공질로 된다.

또, 전극의 경도에 관하여 설명한다. 전극의 경도는, 전극을 구성하는 분말의 입경이 크고 전극의 경도가 부드러운 경우에는, JIS(Japanese Industrial Standard: 일본 공업 규격) K 5600-5-4에 있는 도막용 연필 긋기 시험을 이용하여 측정하였다. 또, 전극을 구성하는 분말의 입경이 작고, 전극의 경도가 단단한 경우에는, 록웰 경도(Rockwell hardness) 등을 이용하여 측정하였다. JIS K 5600-5-4의 규격은 본래 도장 피막의 평가에 사용되는 것이지만, 경도가 낮은 재료의 평가에 적합하다는 것을 알 수 있었다. 물론, 다른 경도 평가 방법의 결과와, 이 도막용 연필 긋기 시험의 결과는 서로 환산할 수 있는 것이며, 다른 방법을 지표로서 사용해도 된다.

전극을 구성하는 분말의 입경이 5∼6㎛ 정도인 경우에는, 전극의 경도가 4B∼7B 정도의 경도인 경우가 가장 피막 상태가 좋으며, 치밀한 후막이 형성되어 있다. 다만, 이 범위를 다소 벗어나도 후막의 형성이 가능한 범위는 존재하며, 경도가 단단해지는 방향에서는, B 정도의 경도까지는 후막의 형성은 가능하다. 또, 경도가 부드러워지는 방향에서는, 8B 정도까지는 후막의 형성은 가능하다.

그렇지만, 전극의 경도가 단단해짐에 따라 피막의 형성 속도는 늦어지는 경향이 있고, B 정도의 경도에서는 후막의 형성은 꽤 어려워진다. 전극의 경도가 더욱 단단해지면 후막은 형성할 수 없게 되며, 전극의 경도가 단단해짐에 따라 공작물(워크)측을 제거 가공하게 된다.

또, 전극의 경도가 부드러워지는 방향에서는, 8B 정도의 경도까지 후막의 형 성은 가능하지만, 형성된 후막의 조직을 분석하면 공극이 서서히 증가해 가는 경향이 있으며, 9B 정도보다 부드러워지면 전극 성분이 충분히 용융하지 않는 채로 공작물(워크)측에 부착하는 것과 같은 현상을 볼 수 있게 된다. 또한, 이 전극의 경도와 피막 상태의 관계는 사용하는 방전 펄스 조건에 의해서도 다소 변화하며, 적절한 방전 펄스 조건을 사용한 경우에는, 어느 정도 양호한 피막을 형성할 수 있는 전극 경도의 범위를 확대하는 것도 가능하다.

상기 실시예에서는, 입경을 5㎛ 정도의 분말을 사용하였으므로, 상기와 같은 전극 경도가 최적치로 되었다. 그렇지만, 이 최적치는 전극을 구성하는 분말의 입경에 크게 좌우된다. 이는 이하의 이유에 의한 것이다. 즉, 방전에 의해 전극으로부터 전극 재료가 방출되는지 여부는, 전극을 구성하고 있는 분말의 결합 강도에 의한다. 결합 강도가 강한 경우에는, 분말은 방전의 에너지에 의해 방출되기 어렵다. 한편, 결합 강도가 약한 경우에는, 분말은 방전의 에너지에 의해 방출되기 쉬워진다.

또, 전극을 구성하는 분말의 입경이 큰 경우에는, 전극 중에서의 분말이 서로 결합하고 있는 점의 수가 적어지며 전극 강도는 약해진다. 한편, 전극을 구성하는 분말의 입경이 작은 경우에는, 전극 중에서의 분말이 서로 결합하고 있는 점의 수가 많아지며 전극 강도는 강해진다.

이상에 있어서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 전극을 구성하는 전극 재료의 분말의 입경, 및 전극의 경도가 최적인 가공 조건으로 가공을 행함으로써, 치밀한 두께 돋우기를 행할 수 있고, 충분한 강도를 갖는 피막을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 탄화물을 형성하기 어려운 재료인 Co의 분말을 전극 재료로서 사용한 경우에는, 방전의 펄스 조건으로서 방전 펄스 폭이 50㎛ 이하, 피크 전류치가 10A 정도의 조건을 이용함으로써 치밀하고 두꺼운 피막을 형성할 수 있다. 그렇지만, 탄화물을 형성하기 쉬운 재료인 Mo(몰리브덴, 입경 0.7㎛)를 전극 재료로서 사용한 전극에서도 치밀한 두꺼운 피막(Mo만)이 형성될 수 있음이 본 발명자의 실험에 의해 판명되었다.

Mo는 탄화물을 형성하기 쉬운 재료이기 때문에, 방전 펄스 폭을 60㎲ 이상 70㎲ 이하 정도의 비교적 긴 조건을 사용하고, 방전 펄스에 의해 완전히 용융되지 않는 전극 재료를 워크에 공급하는 것이, 치밀한 피막을 형성하기 위해 유효하였다. Mo와 같은 탄화물을 형성하기 쉬운 재료의 경우에는, 전극 재료가 방전 펄스에 완전히 용융한 상태로 워크측에 공급되면, 워크측에 공급된 전극 재료는 탄화하여 탄화 몰리브덴으로 되고 말아, 후막의 형성이 곤란하게 된다. 그렇지만, 상술한 바와 같이 방전 펄스 폭을 조정하고, 방전 펄스에 의해 완전히 용융되지 않는 전극 재료를 워크에 공급하는 것으로 치밀한 피막을 형성할 수 있게 된다.

실시 형태 4.

다음에, 본 발명의 실시 형태 4에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 11은 실시 형태 4에 있어서의 방전 표면 처리용 전극의 제조 방법의 개념을 나타내는 단면도이다. 도 11에 있어서 금형의 상부 펀치(52), 금형의 하부 펀치(53), 금형의 다이(54)로 에워싸인 공간에 입경이 1㎛ 정도인 Co 합금 분말(51)이 충전되고, 이 Co 합금 분말(51)을 상부 펀치(52) 및 하부 펀치(53)로 압축 형성하여, 소정의 형 상의 압분체를 형성한다. 방전 표면 처리에 있어서는, 이 압분체가 방전 전극으로 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, Co 합금 분말(51)로서 Cr(크롬), Ni(니켈), W(텅스텐) 등을 함유한 Co 베이스의 합금(Cr: 20 중량%, Ni: 10 중량%, W: 15 중량%, Co: 나머지)을 사용하며, 그 평균 입경은 1㎛ 정도의 것을 사용하고 있다.

이대로의 상태에서는 압분체는 전기 저항이 높으며, 그대로로는 방전 표면 처리용 전극으로서 사용하는데는 문제가 있다.

또, Co 합금 분말(51)은 경질인 합금이므로 프레스로 분말을 고화시키는 것이 곤란하고, 성형성의 향상을 위해 Co 합금 분말(51)에 파라핀 등의 왁스를 첨가하는 것이 필요하다. 그러나, 전극 내의 왁스의 잔류량이 많아질수록 방전 표면 처리시의 전기 전도도가 나빠진다. 이 때문에, 다음의 공정에서 왁스를 제거하는 것이 바람직하다.

그래서, 왁스의 제거 및 전극의 전기 저항을 내리기 위해, 압분체 전극을 진공노에 넣어서 소정 시간의 온도 상승 시간 후에, 1시간 내지 2시간 소정의 가열 온도로 유지한다.

실시 형태 3에 있어서, 1㎛의 입경의 Co 분말에 의해 전극 성형을 행한 경우는 가열 온도는 200℃∼250℃가 최적이었던 것에 대해, Co 합금 분말(51)에 의해 전극 성형을 행한 경우에는, 전기 저항이 내려가는 최적의 가열 온도가 800℃∼900℃로 높은 온도였다. 여기서, 전극을 한 번에 800℃까지 가열하면 왁스가 탄화하여 전극 내에 불순물로서 남고 말기 때문에, 한 번은 낮은 온도로 왁스 제거를 행할 필요가 있다.

또한, 본 구조의 전극은, 가열 온도가 200℃ 및 300℃인 경우는 너덜너덜한 상태여서 피막 형성을 행할 수 없었다. 또, 가열 온도가 1000℃인 경우는 전극의 경도가 단단해져서 피막 형성을 행할 수 없었다.

다음에, Co 합금 분말(51)의 평균 입경을 파라미터로 하여, 치밀한 피막을 형성할 수 있는 조건을 조사하였다. 피크 전류치는 10A로 하고, 펄스 폭을 여러 가지로 변화시켰다. 각각의 전극은 방전 표면 처리를 행함에 있어서 적절한 경도로 성형되어 있는 것을 사용하였다. 여기서, 「적절한 경도」란, 치밀한 피막을 형성할 수 있는 조건을 갖는다고 하는 의미이다.

전극의 경도가 적절하지 않으면 치밀한 후막을 형성하는 것은 곤란하다. 전극의 경도가 너무 단단한 경우에는 후막을 형성할 수 없다. 또, 전극의 경도가 너무 부드러운 경우에는 돋우어진 막을 형성할 수 있으나, 이 막은 다공질의 것으로 되어 치밀하지 않게 된다.

도 12에 Co 합금 분말(21)의 평균 입경을 파라미터로 하여 치밀한 피막을 형성할 수 있는 조건을 조사한 결과를 나타낸다. 형성된 피막이 치밀하게 되는 범위와, 형성된 피막이 다공질로 되는 등 치밀한 피막이 되지 않는 범위에 겹치는 부분이 있으나, 이는 전극의 경도 등에 의해 범위에 어느 정도 차이가 있기 때문이다.

또한, 도 12에서는 전극 재료의 분말의 입경에 의해 전극의 최적의 경도도 다르기 때문에, 어떤 입경의 분말로 치밀한 피막을 형성할 수 있는 경도에 있어서의 비교를 행하고 있다. 예를 들면, 전극 재료의 평균 입경이 2㎛∼6㎛인 전극의 경우, 전극의 경도가 단단하다면, 펄스 폭 10㎲ 정도라도 치밀한 피막이 형성된다. 한편, 전극의 경도가 부드러운 경우에는, 펄스 폭 40㎲ 정도라도 다공질의 피막으로 되고 만다.

이와 같이 전극의 경도 등의 조건에 의해, 치밀하게 되는 펄스 폭의 조건에 차이가 있으나, 개략 도 12에 나타낸 범위 중에서 치밀한 후막을 형성할 수 있는 조건이 존재한다.

상기에 있어서는, 합금 비율이 「Cr(크롬): 20 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 15 중량%, Co(코발트): 나머지」 인 합금을 분말화한 재료를 사용하였으나, 분말화하는 합금은 다른 배합의 합금이라도 물론 된다. 예를 들면, 합금 비율이 「Cr(크롬): 25 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 7 중량%, Co(코발트): 나머지」인 합금을 사용할 수 있다. 또, 합금 비율이, 「Mo(몰리브덴): 28 중량%, Cr(크롬): 17 중량%, Si(실리콘): 3 중량%, Co(코발트): 나머지」 인 합금, 「Cr(크롬): 15 중량%, Fe(철): 8 중량%, Ni(니켈); 나머지」인 합금, 「Cr(크롬): 21 중량%, Mo(몰리브덴): 9 중량%, Ta(탄탈) 4 중량%, Ni(니켈): 나머지」인 합금, 합금 비율이, 「Cr(크롬): 19 중량%, Ni(니켈): 53 중량%, Mo(몰리브덴) 3 중량%, Cd(카드뮴)＋Ta(탄탈): 5 중량%, Ti(티탄): 0.8 중량%, Al(알루미늄): 0.6 중량%, Fe(철): 나머지」인 합금 등도 사용할 수 있다. 다만, 합금의 합금 비율이 다르면, 재료의 경도 등의 성질이 다르기 때문에, 전극의 성형성 및 피막 상태에 다소의 차이가 생긴다.

또한, 본 실시 형태에서는, 전극 성분으로서 Co를 주성분으로 한 Co 합금 분 말을 사용하였으나, 이는 전술한 바와 같이 피막을 두껍게 하는 것에 대하여 효과가 있기 때문이다. 탄화물을 형성하기 쉬운 재료만으로 이루어지는 전극을 사용한 방전 표면 처리에서는 형성된 피막이 탄화물 세라믹스 상태로 되기 때문에, 피막의 열전도가 나빠지고, 방전에 의해 피막의 제거가 진행되기 쉬워진다.

그래서, 탄화물을 형성하기 어려운 재료인 Co를 성분으로서 혼입하는 것으로, 피막의 열전도를 나쁘게 하는 일이 없어지고 피막의 후막화가 가능하게 된다. Co와 동일한 효과를 갖는 재료로서는 Ni, Fe 등이 있다.

또한, 방전 조건의 피크 전류치는 본 예에서는 10A로 하였으나, 대략 30A 정도 이하이면 개략 같은 범위에서 치밀한 후막을 얻을 수 있다. 피크 전류치가 30A 이상으로 되면 방전의 충격으로 전극을 불필요하게 크게 붕괴시키거나, 또, 입열량이 커지기 때문에 전극의 경도가 단단하게 되어 가는 등의 문제가 일어나게 된다.

본 실시 형태에 의하면, 전극을 구성하는 분말의 입경, 및 전극의 경도에 최적인 가공 조건(방전의 펄스 조건)으로 가공(방전 표면 처리)을 행함으로써, 치밀한 두께 돋우기를 행할 수 있고, 충분한 강도를 갖는 피막을 형성할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관련되는 방전 표면 처리 방법은, 치밀하고 비교적 두꺼운 피막을 필요로 하는 산업에 유용하며, 특히 고온 환경하에서의 강도와 윤활성을 필요하게 되는 것과 같은 용도 등에 적합하다.

Claims

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 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리 방법으로서,

평균 입경이 6㎛∼10㎛의 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 혼합하여 압축 성형한 전극을 사용하고, 펄스 폭 50㎲∼500㎲, 피크 전류치 30A 이하의 가공 조건으로, 금속을 주성분으로 한 두께 돋우기(thick building-up)를 행하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 전극으로서, 탄화물을 형성하기 어려운 재질의 상기 금속 분말과, 탄화물을 형성하기 쉬운 재질의 상기 금속 분말을 혼합하여 압축 형성한 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제2항에 있어서,

상기 전극으로서, 상기 탄화물을 형성하기 어려운 재질의 상기 금속 분말을 40 체적% 이상 함유하는 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방 법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전극으로서, 「Cr(크롬): 20 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 15 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 25 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 7 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Mo(몰리브덴): 28 중량%, Cr(크롬): 17 중량%, Si(실리콘): 3 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 15 중량%, Fe(철): 8 중량%, Ni(니켈); 나머지」, 「Cr(크롬): 21 중량%, Mo(몰리브덴): 9 중량%, Ta(탄탈) 4 중량%, Ni(니켈): 나머지」, 또는 「Cr(크롬): 19 중량%, Ni(니켈): 53 중량%, Mo(몰리브덴) 3 중량%, Cd(카드뮴)＋Ta(탄탈): 5 중량%, Ti(티탄): 0.8 중량%, Al(알루미늄): 0.6 중량%, Fe(철): 나머지」의 비율로 상기 금속 분말을 혼합한 재료, 또는 이 비율로 배합된 상기 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
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 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리 방법으로서,

평균 입경이 3㎛ 이하인 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 형성 한 전극을 사용하고, 펄스 폭 70㎲ 이하, 피크 전류치 30A 이하의 가공 조건으로, 금속을 주성분으로 한 두께 돋우기를 행하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제5항에 있어서,

상기 전극이, 탄화물을 형성하기 어려운 재질의 금속 분말을 전극 재료로서 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제6항에 있어서,

상기 전극으로서, 상기 탄화물을 형성하기 어려운 재질의 상기 금속 분말을 40 체적% 이상 함유하는 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전극으로서, 「Cr(크롬): 20 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 15 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 25 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, w(텅스텐): 7 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Mo(몰리브덴): 28 중량%, Cr(크롬): 17 중량%, Si(실리콘): 3 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 15 중량%, Fe(철): 8 중량%, Ni(니켈): 나머지」, 「Cr(크롬): 21 중량%, Mo(몰리브덴): 9 중량%, Ta(탄탈) 4 중량%, Ni(니켈): 나머지」, 또는 「Cr(크롬): 19 중량%, Ni(니 켈): 53 중량%, Mo(몰리브덴) 3 중량%, Cd(카드뮴)＋Ta(탄탈): 5 중량%, Ti(티탄): 0.8 중량%, Al(알루미늄): 0.6 중량%, Fe(철): 나머지」의 비율로 상기 금속 분말을 혼합한 재료, 또는 이 비율로 배합된 상기 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
금속 분말 혹은 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 압분체, 또는 이 압분체를 가열 처리한 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 방전 에너지에 의해 반응한 물질로 이루어지는 피막을 형성하는 방전 표면 처리 방법으로서,

평균 입경이 2㎛ 이상 6㎛ 이하의 금속 분말 또는 금속의 화합물의 분말을 압축 형성한 전극을 사용하고, 펄스 폭 5㎲∼100㎲, 피크 전류치 30A 이하의 가공 조건으로, 금속을 주성분으로 한 두께 돋우기를 행하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제9항에 있어서,

상기 전극이, 탄화물을 형성하기 어려운 재료를 함유한 합금을 전극 재료로서 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제10항에 있어서,

상기 전극으로서, 상기 탄화물을 형성하기 어려운 재질의 상기 금속 분말을 40 체적% 이상 함유하는 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전극으로서, 「Cr(크롬): 20 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐): 15 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 25 중량%, Ni(니켈): 10 중량%, W(텅스텐) 7 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Mo(몰리브덴): 28 중량%, Cr(크롬): 17 중량%, Si(실리콘): 3 중량%, Co(코발트): 나머지」, 「Cr(크롬): 15 중량%, Fe(철): 8 중량%, Ni(니켈): 나머지」, 「Cr(크롬): 21 중량%, Mo(몰리브덴): 9 중량%, Ta(탄탈) 4 중량%, Ni(니켈): 나머지」, 또는 「Cr(크롬): 19 중량%, Ni(니켈): 53 중량%, Mo(몰리브덴) 3 중량%, Cd(카드뮴)＋Ta(탄탈): 5 중량%, Ti(티탄): 0.8 중량%, Al(알루미늄): 0.6 중량%, Fe(철): 나머지」의 비율로 상기 금속 분말을 혼합한 재료, 또는 이 비율로 배합된 상기 금속의 화합물의 분말을 압축 성형한 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리 방법.