TW457154B - Electrode for surface treatment by electric discharge, process for making the same, method and apparatus for surface treatment by electric discharge - Google Patents

Description

4S7154 五、發明說明（1) [技術領域] 本發明係 且利用其能量 面處理用的放 處理方法，及 [背景技術] 以往塗佈 的技術，有例 的放電表面處 末和Co(姑）粉 (堆積加工）， 以進行二次加 料之表面處理 硬度且密接力 方法，但是要 固密接力的硬 其次，利 公報中所揭示 膜之放電表面 壓縮成形所成 4為加工液，5 的電壓及電流 件5之接通/斷 被形成的硬質 關於一種在電極和被加工物之間產生放電， 在被加工物表面上形成硬質被覆膜之放電表 電表面處理電極及其製造方法以及放電表面 裝置之改良者。 在被加工物之表面以提供耐蝕性、耐磨損性 如曰本專利特開平5- 148615號公報中所揭示 理方法。此技術係一種由使用WC(碳化鎢）粉 末等所製成的壓粉體電極以進行一次加工 其次交換成銅電極等電極消耗比較少的電極 工（再熔融加工〇之二個步驟所構成的金屬材 方法。此習知技術，雖是一種對鋼材形成高 大之數10 Θ1Π厚之硬質被覆膜方面很優越的 在如超硬合金之燒結材料表面上形成具有強 質被覆膜卻是很困難的。 用第16圖說明在日本專利特開平9-192937號 ，在超硬合金上也形成密接力高的硬質被覆 處理方法。圖中，1為將TiH2(氫化鈦）粉末 的壓粉體電極，2為被加工物，3為加工槽， 為用以對施加在壓粉體電極1和被加工物2上 進行交換的開關元件，6為用以控制開關元 路的、控制電路，7為電源，8為電阻器，9為 被覆膜。利用該種構成的放電表面處理，就 〇

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五、發明說明（2) 可在鋼鐵、超硬合金 #瓜至數10 βπι厚的硬 在以上的習知技 粉體電極，其優點是 且容易在被加工物表 下所示之三個理由而 第一理由係因壓 電極對準被加工物之 在裝置用的螺絲孔等 表面處理之處理作業 率降低的主因。又， 燒結壓粉體電極以當 結後之電極的加工性 問題。 等的表面 質被覆膜 術中，在 利用放電 面上形成 使其實用 粉U極 形狀用的 的機械加 等複雜化 為了解決 作金屬電 變差及硬 上形成 〇 任一情 能量就 被覆膜 化有困 很J1弱 機械加 工會極 ，以致 該種的 極來使 質被覆 H強固密接力之數 形主I 可容易 。但是 難。 而容易 工* 或 為困難 成為使 問題， 用，但 膜之形 特徵係 炫：解電 ’其主 碎。因 是將電 ’且會 實質的 雖可考 是卻有 成速度 使用暴 極成分 要因以 而，使 極固定 使放電 處理效 慮正式 正式燒 降低的

第二理由係因實闬大小的電極難以成形。亦即，以金 屬模等表面處理用的實用大小來形成電極時，由於必須大 幅增大壓機（press)之能力，同時於粉體材料之壓縮成形 時壓力不會均勻地傳播於材料之内部，所以密度之不均勻 性會增大’且會產生裂痕之產生等的缺陷β因而，由於會 在被加工物所形成的硬質被覆膜上產生品質不均’所以成 為品質降低的主因。 第三理由係因厚膜難以形成。亦即，習知方法中數# m至數l〇#m的厚度係為極限，而無法形成工業上所要求之 此範圍以上之厚度的硬質被覆膜。

C:\ProgramFiIes\Patent\3I0628.ptid 第 5 頁 4571 54 五、發明說明（3) -- *以下，係進行有關前述第三理由之補充說明。 形成雖在工業上普及使用乾法（dry pr〇cess)之 或化學沈積等，但是厚膜之形成卻很難在該等 > 行，而在現狀中不得不依賴熔射法等。熔射法雖可 的材料置於被加工物上，但是因其組織很粗 應用到需要如金屬模等之被覆膜般的精久 上，且其使用材料也多有限制。 啊久性的用途 公報ΐ : 術’係在曰本專利特開平8，。227號 方法的技術。此方法雄且处Λ 电卿汉贫屬表面處理 f!f 形，且在燒结-唐w是使用奴化物將電極予以壓縮成 办立*燒結皿度M下的溫度 者，但是由於在進行放電表面處理之；H二 進一步對硬皙祯雳睹、办 欠文将供加工極性以 _膜進.行硬化處理，所以就有在fc[_齡客、-W 下進行暫時燒結的必要^ ^ y τ 就有在比較尚孤 行30分鐘之保持。但：，言則要在1100。。下進 於依液相燒結而要镇；化”燒結麼粉體電極，* ^ ^ ^ #文嶙在化進仃，所以除了電極之二次加工 涤舍##，，將硬質被覆臈堆積至被加工物上的加工能率 成缜密的砀被覆媒會產生品質降低’同時為了要形 韭二古接質被覆膘而有必要長時間進行加工。更且，並 Ρ 加工有問題而且也有容易移動至形狀雕刻放電 加工上的缺點。 Αΐ ’就金屬模之製造方法來說明被加工物的例子。 模之製造方法，則可列舉以下三種。第一係對金 模施行熱處理’以提供所必要的硬度及耐磨損性來使用

第6頁 457154 五、發明說明（4) --- 者；第二係應用表面改質技術，使硬質被覆膜堆積在金屬 模表面之全部或是局部上以謀求壽命延長者；以及第三係 以超硬合金來製造金屬模或局部埋設超硬合金等的硬質材 料來使用’且長時間維持精度者。前述第三方法，係使用 在如汽車用金屬模之大量生產用途或精密用途上。 在本發明中，金屬模為被加工物時的放電表面處理方 法’主要與前述第三方法相關，係提供一種可代替超硬合 金金屬模或是局部使用超硬合金之金屬模的金屬模之放電 表面處理方法，以下係就關於此領域的習知技術加以說 明。

第圖係顯示當作精密锻造金屬模來使用之模具頭 (die header)用金屬模的例子。在金屬模母材1〇(^之中心 部埋設有超硬合金塊101，利用形狀雕刻放電加工機或金 屬線放電加工機等予以加工以構成實際的金屬模面厂進而 利用放電表面處理使硬質被覆膜堆積在金屬模表面上以 高表面硬度’藉以謀求耐久性之提高。第17圖係顯示進行 放電表面處理時的構成，利用壓粉體電極103所進行的敢α 電表面處理，以使數#m之硬質被覆膜附著在金屬模表面 上。102為用以固定壓粉體電極1〇3的柄（shank)。如以上 所述，金屬模係經由金屬模母材之加工、超硬合金塊之埋 設、金屬模形狀之精密加工、及依放電表面處理之表面改 質的多個步驟所製造者。 在前述金屬模製造步驟中，有兩大問題β第一問題， 係因將超硬合金塊藉由壓入而埋設在金屬模母材内， 乃τ以

C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第7頁 4δ7 ΐ 54 五、發明說明（5) 有與金屬楔母材、超硬合金塊同時以極高的精度進行加工 的必要’且金屬模之製造時間及製造成沐會變成非常大。 -第二問題，係因壓入於金屬模母材内的超硬合金塊與金屬 模母材係為不同的材質，所以會因熱膨脹率之不同而容易 產生缺損、破裂，且在超硬合金塊因破損、破裂等而無法 使用時就必須將金屬模之整體予以報廢或再製造’此情況 ， 製造時間及製造成本也會變成非常大。 因此，金屬模之製造部門或使用部門雖強力要求改 善’但是卻找不出可與之對應的解決方案。 广 其次說明另一事例。在汽車零件製造領域中，較常使 用如第8圖所示之連接桿的鍛造金屬模β第19圖係顯示其 代表性的製造步驟。又，最近有關高速切削加工技術正急 速進步著，即使是被熱處理過的高硬度之被加工物也可進 行切削加工。第2 0圖表示高速切削與使用習知放電加工之 方法的連接桿型之製造時間的比較例，可知以高速切削的 效率較佳。

W 如第19圖所示，金屬模因使用而磨損，所以有必要交 換新品或進行精度修正。在如第18圖所示之典型的大型金 ' 屬模中，要在製造上埋設超硬合金塊是不可能的，而且在 Α 該種大型的金屬模中大部分是使用模鋼，其在磨損時，對 〇 之進行局部的熱處理、表面改質以改善其耐久性是唯—的 " 手段。因而，再製造金屬模的頻率就會變得很高，且金屬 _ 模製造成本會變得很龐大。 有關利用放電表面處理對金屬模等之被加工物提供硬

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五、發明說明（6) 質被覆膜的習知方法，如前面已在日本專利特開平 5-148615號公報中所揭示的放電表面處理方法笼ώ 來寻中所說明 但是，在習知之方法中，例如第21囷所示，ώ μ 被覆膜之厚度會變薄，隨著塑性變形之高溫下的材# 容易降低，而韌性會不足，所以使用於金屬模之矣& # π〜衣面就很 難代替超硬合金塊來使用。因而，其只能被使用於超硬合 金之表面改質用° 如以上所說明，在使用高硬質合金之金屬模時會有製 造時間及製造成本變得很龐大的問題。並且，在無法埋設 超硬合金域之大型的金屬模中，要再製造金屬模的頻率變 得很高，且有金屬模製造成本變得很龐大的間題。再者， 利用習知之放電表面處理以形成硬質被覆膜的方法中，由 於被覆膜的厚度很薄，所以無法解決前述問題。 [發明之揭示] 本發明係為了解決前述之習知技術的問題點而'&者’ 其目的係在於獲得一種可容易進行二次加工，同時硬質被 覆膜之形成速度不會降低的放電表面處理用電極及其製一造 方法以及放電表面處理方法及裝置。 本發明之另一目的係在於獲得一種將可提供潤滑性、 高溫強度、耐磨損性特別機能等的硬質被覆膜，且形成於 被加工物上的放電表面處理用電極及其製造方法以及放電 表面處理方法。 本發明之再一目的係在於獲得一種可將更縝密且硬度

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有 係使用 粉末或 後，以 溫度予 有 係使用 粉末或 後予以 壤，而 堰，進 解的溫 關第1發明之放電表面虚理用 务麗必古4 e a 慝用電極，其電極材料， if粉末或疋金屬化合物之粉末或是陶瓷李材料之 者刖述粉末之混合物，在蔣 茺糸材科之 前述電極材料巾# & &在將述電極材料壓縮成形 月ji电拽材科中作為連接用 以燒成而形成者。 邛分可熔解的 關第2發明之放電表面處理用 ， 会屬輪支s 極 其電極材料， 金屬粉末或疋金屬化合物之粉末或砰付 者前述粉末之混合物，在前】材料之 壓縮成㊉，於前述蟻會溶解㈣& ^ ^添加蝶之 在煤產生之溫度以下進行加熱用以^分解前述 而以前述電極材料中作為連接用材^除去前述 度予以燒成而形成者。 ’之一部分可溶

457154 五、發明說明（8) 有關第3發明之放電表面處理用電極，係在第1發明或 第2發明中，前述燒成溫度係設在4〇〇以上11〇〇。〇未滿的 溫度範圍内所形成者。 有關第4發明之放電表面處理用電極，係在第丨發明或 第2發明中，在將前述電極材料壓縮成形之前，將單獨或 f合具有自我潤滑機能的材料之粉末、陶瓷之粉末、或是 虱化物之粉末而成的混合物，混入於前述電極材料中而= 者。 λ 有關第5發明之放電表面處理用電⑯，係在扪發明或 發明中，.在將前述電極材料壓縮成形之前，將真空 等中在液相（liquid phase)出現之溫度以上予長、工 =行'正式燒結之超硬合金的顆粒混入前:電;= 有關第6發明之放電表面處理用電極之製造 電極材料，係使用金屬粉末或是金屬化合物之粉 其 材料之粉末或者前述粉末之混合物，在將前述 ^壓縮成形後’以前述電極材料_作為連接 分可熔解的溫度予以燒成者。 Ή之一4 電極ί 之表面處理用f'極之製造方法，复 b 之末或是金屬化合物之粉末或是陶 粉末之混合物，在前述電極材： 分解前述壤，而在煤產ί: 的溫度以上 去前述堪’進而以前述電極材料中作為連接用

457154 五、發明說明（9) 分可熔解的溫度予以燒成者。 在第第明之放電表面處理用電極之製造方法，传 未滿❹度範^^燒成溫度係設在4GQ°C以上 在笛R有恭關第9發明之放電表面處理用電極之製造方法，係 在第6發明或第7發明中 A d玄& 保 前m!中在將刖述電極材料壓縮成形之 :於：單=合具有自我潤滑機能的材料之粉末、陶竞 極材J中者化物之粉末而成的混合物，混入於前述電 在第6有發關明 =明之放電表面處理用電極之製造方法，传 而進行正^ = 相出現之溫度以上予以長時間保持 者。工燒、，·°之超硬合金的顆粒混入前述電極材料内 使用放電表面處理方法，㊣電極材料，係 3 哎者前古3屬化合物之粉末或是陶瓷系材料之粉末 以& ^ ί粉末之混合物，在將前述電極材料壓縮成形後， 二#極材料中作為連接用材料之一部分可熔解的溫度 此+帝成，在前述電極和前述被加工物之間產生紐合脈衝 Μ： φ f弧放電連續狀之電弧放電、或連續性電弧及間歇 U弧放電而成的電弧放電，並藉由前述電弧放電之能量 'J述被加工物表面上形成前述硬質被覆膜者。 上有關第12發明之放電表面處理方法，在第11發明中， 别述燒成溫度係設在40(rc以上1100t:未滿的溫度範圍内

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第12頁 457154 五、發明說明（ίο) 者。 有關第13發明之放電表面處理方法，係在第Η發明 中’在前述電極和前述被加工物之間介有惰性氣體者。 有關第14發明之放電表面處理方法，係在第Η發明 中，係使前述電極對著前述被加工物進行掃描，以在前述 被加工物表面上形成前述硬質被覆膜者。 有關第15發明之放電表面處理方法，係在第〗〗發明 中，係在將前述電極材料壓縮成形之前，將單獨或組合具 有自我潤滑機能的材料之粉末、陶吏之粉末、或是氮化物 之粉末而成的混合物，混入於前述電極材料中者。 有關第16發明之放電表面處理方法，係在第丨丨發明 中’係在將則述電極材料壓縮成形之前，將真空爐等中在 液相出現之溫度以上予以長時間保持而進行正式.燒結之超 .硬合金的顆粒混入前述電極材料内者。 有關第17發明之放電表面處理方法，係在第丨丨發明 中，前述被加工物為金屬模為在預備加工後之金屬模母材 表面上形成前述硬質被覆膜之後，利用機械加工或放電加 工對前述硬質被覆膜進行最後加工者。 有關第18發明之放電表面處理方法，係在第17發明 中’使用前述金屬模時於磨損角大的部分上，形成厚度比 磨損較小的部分還厚的硬質被覆膜。 有關第1 9發明之放電表面處理方法，係在第1 γ發明 中’前述金屬模產生磨損的部分’係利用前述電極用的放 電表面處理加以修正者。

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有關第20發明之放電表面處理方法，係在第17發明 中，利用前述預備加工後之金屬模母材預先製作總模電 極，並將前述金屬模產生磨損的部分，利用前述總模電槌 用的放電表面處理加以修正者。 有關第21發明之放電表面處理裝置，係具備有，放電 產生裝置，在前述電極和前述被加工物之間產生組合脈衝 狀之電孤放電、連續狀之電弧放電、或連續性電紙及間敗 性電孤放電而成的電弧放電者；以及電極，在將金屬粉束 或是金屬化合物之粉末或是陶瓷系材料之粉末或者前述粉 末之混合物予以壓縮成形之後，以前述電極材料中作為連 接用材料之一部分可熔解的溫度予以燒成而成者。 有關第22發明之放電表面處理裝置，係在第21發明 中’前述燒成溫度係設在4〇〇t以上ii〇〇t：未滿之溫度範 圍内者。 有關第23發明之放電表面處理裝置，係在第21發明 中，具備有在前述電極和前述被加工物之間介有惰性氣體 的惰性氣體供給裝置。 有關第24發明之放電表面處理裝置，係在第21發明 中係具備有使别述電極和前述被加工物相對移動於X方 向、Y方向及Z方向的X軸驅動裝置、γ軸驅動裝置及z轴驅 動裝置。 本發明由於如前述所構成，所以可達以下所示 果。 有關第1發明之放電表面處理用電極，具有利用旋

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削、研削、研磨等機械式的除去加卫或依放電加工所進行 :除去加工就可簡單成形’肖時在使用此電極的放電表面 處理中，形成於被加工物上的硬質被覆膜之形成速度不會 降低的效果。 有關第2發明之放電表面處理用電極，可達與第1發明 同樣的效果，同時具有可顯著提高壓縮成形時之成形性的 效果。 有關第3發明之放電表面處理用電極，可達與第1發明 或第2發明同樣的效果， 〃 广·

有關第4發明之放電表面處理用電極，可達與第i發明 或第2發明同樣的效果，同時具有在使用此電極之放電表 面處理中，可將提供潤滑性、高溫強度、耐磨損性等特別 機能的硬質被覆膜形成於被加工物上的效果。 有關第5發明之放電表面處理用電極，可達與第1發明 或第2發明同樣的效果，同時具有在使用此電極之放電表 面處理中，可將更缜密且硬度沒有不均勻之良質的硬質被 覆膜形成於被加工物上的效果

有關第6發明之放電表面處理用電極之製造方法，具 有利用旋削、研削、研磨等機械式的除去加工或依放電加 工所進行的除去加工就可簡單成形，同時在使用此電極的 放電表面處理中，形成於被加工物上的硬質被覆膜之形咸 速度不會降低的效果。 有關第7發明之放電表面處理用電極，、可達與第6發明 同樣的效果，同時具有可顯著提高壓縮成形時之成形性的

4i7154 五、發明說明（13) " ' ~~—---- 效果。 有關第8發明之放電表面處理用電極，可達與第6發明 或第7發明同樣的效果。 有關第9發明之放電表面處理用電極，可達與第6發明 或第7發明同樣的效果，同時具有在使用依此製造方法而 製造的電極之放電表面處理中，可將提供潤滑性、高溫強 度、耐磨損性等特別機能的硬質被覆膜形成於被加工物上 的效果。 有關第10發明之放電表面處理用電極，可達與第6發 明或第7發明同樣的效果’同時具有在使用依此製造方法 (、'__) 而製造的電極之放電表面處理中，可將更缜密且硬度均勻 之良質的硬質被覆膜形成於被加工物上的效果β 有關第11發明及第12發明之放電表面處理方法，具有 可獲得容易形成放電表面處理用電極，同時可有效率地在 被加工物上形成硬質被覆膜，且可適用於金屬模、工具、 機械要素零件等各式各樣的機械零件之放電表面處理方法 . 的效果。又，由於可在大致與電極之面積相等的面積上將 硬質被覆膜堆積在被加工物上，所以也具有不需要遮蔽 _ (masking)處理的效果》 第13發明之放電表面處理方法，可達與第11發明同樣 〇

U 的效果’同時有使構造變成簡單的效果。 第14發明之放電表面處理方法，可達與第II發明同樣 的效果，同時具有可使周小塑電極邊掃描邊加工，且不需 要使用大型的特定形狀之燒結電極，就可在具有金屬模等

C:\ProgramFiles\Patem\310628_ptd 第 16 頁 457154 五、發明說明（u) 三次元自由曲面之被力&子 ^ ^ 工物的全曲面上使前述小型的電極 進行知描’且在全面積上请以知蜜+ m 具上透U相等或按照需要褪膜厚變化 而邊形成硬質被覆膜的效果q 要使膜序 有關第15發明之放雷矣 _ ，ft吐日電表處方法，可達與第11發明 同樣的效I R時具有可將提供潤滑性 損性等特別機能的硬質被逋肢彬出仏a i 強度 丄a…λ〜J%黄筏覆膜形成於破加工物上的效果》 有關第16發明之放雷矣士、+ 取€：表面處理方法，可達盥第丨丨發明 同樣的效果，同時具有可a玄宙 叮丹秀可將更縝密且硬度均勻之良質的硬 質被覆膜形成於被加工物上的效果a 有關第17發明之放電表面處理方法，可達與第丨丨發明 同樣的效果，同時具有可獲得製造時間短，且既價廉又高 精度之依硬質被覆膜所被覆的金屬模的效果。又，具有可 獲得即使在耐久性高且已磨損的情況亦可利用簡單的修正 作業重覆使用之依硬質被覆膜所被覆的金屬模的效果。 有關第18發明之放電表面處理方法，可達與第發明 同樣的效果，同時由於在金屬模之磨損較大的部分上形成 比磨損較小的部分還厚的硬質被覆膜，所以具有可獲得耐 久性更同之依硬質被覆膜所被覆的金屬模的效果。 〇 有關第19發明之放電表面處理方法，可達與第η發明 同樣的效果，同時由於不需要再製造金屬模，金屬模之使 用可成為半永久性，可大幅節省金屬模之製造及維持的成 本’且使用於金屬模之材料的量更可極端地變少，所以具 有可獲得適合關懷省能源及環境之依硬質被覆膜所被覆的 金屬模的效果。

mm C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第17頁 457154

法，可達與第1 9發明 間内完成金屬模之修 有關第20發明之放電表面處理 同樣的效果’㈣具有可在極短 正的效果》 ' 有關第21發明及第22發明之放電表面處 可：易形成放電表面處理用電極，同；在= 二覆膜，且可適用於金屬^具G 果ίίί樣的機械零件之放電表面處理方法的效

姑it胺换# 5可在大致與電極之面積相等的面積上將硬質 =膜堆積在破加工物上1以也具有不需要遮蔽處 效果。 第23發明之放電表面處理裝置，可達與第21發明同樣 的效果’同時具有可簡單構成裝置的效果。 第24發明之放電表面處理裝置，可達與第21發明同樣 的效果’同時具有可使用小型的電極邊掃描邊加工，且不 需要使用大型的特定形狀之燒,結電極，就可在具有金屬模 等三次元自由曲面之被加工物的全曲面上使前述小型的電 極進行掃描’且在全面積上邊以相等或按照需要使膜厚變 化而邊形成硬質被覆膜的效果。 [圖式之簡單說明]

第1圖顯示本發明之實施形態1之放電表面處理用電極 之製造''方法的說明圖。 第2圖顯示在本發明之實施形態1之放電表面處理用電 極上混入增1而成形之方法的說明圖° 第3圖顯示蠟之蒸氣壓力曲線之一例的圖。

C:\ProgramFiIes\Patent\310628.ptd 第 18 頁 457154 五、發明說明（16) 第4圖顯示本發明之實施形態2之放電表面處理方法及 裝置之概念的構成圏。 第為依本發明之實施形態2之電極之主成分中使用 TiC(碳化鈦）時之單次放電所形成的硬質被覆膜之放大相 片。 第圖顯示本發明之實施形態2依連續放電而堆積硬質 被覆膜之狀況的相片。 第7；圖顯示本發明之實施形態2之電極掃描方式之加工 方法的概念圖。 第$圖顯示本發明之實施形態2依大氣中放電之放電表 面處理方法的說明圖。 ...........— 第9。圖顯示使用以本發明之實施形態2之T i C (碳化鈦） 為主成分而在預備燒結狀態下所燒成的電極而形成的被加 工物上之硬質被覆膜的X射線徺射結果的圖。 第1 0/圖顯示本發明之實施形態2所形成之硬質被覆膜 等之維克氏（Vicker’s)硬度的測定結果圖。 第11圖為可提供本發明之實施形態3之特別機能的硬 質被覆膜之形成方法的說明圖。 第1 2 ,圖為本發明之實施形態5之放電表面處理方法適 用於精密鍛造金屬模時的說明圖。 第1 3圖顯示製造、使用本發明之實施形態5之金屬模 之步驟例的圖。 第14 p顯示應用於本發明之實施形態6之壓機金屬模 的圖。

C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第 19 頁 4S7154 五、發明說明（17) 第1 @圖顯示為了提高本發明之實施形態7之金屬模壽 命而依磨損之程辱而使硬質被覆膜之厚度變化之方法的 圖。 第1、β圖顯示習知之放電表面處理方法的構成圖。 第U圖顯示當作習知之精密鍛造金屬模來使用的模具 頭用金屬模之相片。 第1'§圖顯示習知之連接桿鍛造金屬模的相片。 第1¾圖顯示習知之金屬模之製造步驟之例的圖。 第2p圖顯示習知之放電加工與使用高速切削之方法的 連接桿金屬模之製造時間之比較例的圖。 第21 j圖為依習知之放電表面處理而形成的被覆膜之相 片。 ’ [發明所實施之最佳形態] 實施形態1 第1圖係顯示本發明之實施形態1之放電表面處理用電 極之製造方法的說明圖，在此，係就製造一由混合wc (碳 化鎢）粉末和Co (銘）粉末之粉末所製成的放電表面處理用

電極之情況加以說明。第1圖中，1 1為壓粉體，12為(碳 化鶴）粉末，Co(鈷）粉末，丨3&為局部已熔融之c〇(鈷） 粉末’14為放電義面處·蓮用電極，21為真空爐，22為高頻 線圈，23為真空環境。 混合WC(碳化鎢）粉末和⑶（鈷）粉末且予以壓縮成形所 成的壓粉體11 ’雖也可只混合ffC(碳化鎢）粉末12*c〇(鈷） 粉末1 3且予以壓縮成形，但是若在混入蠟之後再予以壓縮

C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第20頁 457154 五、發明說明（18) 成形的話則可提高壓粉體11之成形性，故而較佳。以下， 係利用第2圖說明混入蠟而成形的方法。在第2圖之（a)之 真空爐21中的壓粉體丨丨中，15為石蠟（paraf f in)等的蠟》 如此藉由將蠟15混合於混合有ffC(碳化鎢）粉末12和Co(鈷） 粉末1 3之粉末内且予以壓縮成形，就可顯著地提高壓粉11 之成形性。但是，蠟15由於是絕緣性物質，所以當大量殘 留在電極中時，因電極之電氣電阻會變大所以其放電性會 惡化°因此，除去蠟15就成為必要的工作。第2圖之（a)係 顧示將混合有蠟的壓粉體電源置入真空爐2i内而予以加熱 的樣態’雖是在真空環境2 3内進行加熱，但是亦可為在氫 或氬氣等的氣體中。藉由將真空爐21申之壓粉體η設置在 真空爐21之周圍的高頻線圈22進行高頻加熱。此時，當加 熱溫度過低時就無法除去蠟15，而當溫度過高時則蠟15會 變成煤’而由於會使電極之純度惡化，所以就有举要.保持 於躐15會熔解的溫度以上且蠟15會分解而變成煤的溫度以 下。作為其例子係將具有2 5 〇 °c之沸點的蠟之蒸氣壓力曲 線顯示在第3圖中。當將真空爐2丨之氣壓保持在蠟15之蒸 ，壓力以下時，如第2圖之（b)所示就可蒸發除去，而可獲 得由WC(碳化鎢）和c〇(鈷）所製成的壓粉體“。 其次，如第1圖之（a)所示，利用高頻線圈22對真空2工 中之壓粉體11進行高頻加熱，將可承受機械加工的^ 供給壓粉體11上，且在不過度硬化下’可燒成至例如粉筆 程度的硬度為止（以下稱為預備燒結狀態）。在此狀態下 Co(鈷）等的鐵族金屬會開始熔出且會埋在碳化物之^隙

C:\Program Files\Patent\310628.ptd I m

^67154 五 發明說明（19) 内，而製作出所謂的碳化物之固熔體。又，另一方 /, -u nPf 7 _ 在碳 化物間之接觸部中雖會進展相互結合，但是因比較性的燒 結溫度很低所以未到達正式燒結的溫度就會變成較 & ’ 人„ ^仪垧的結 在該種的預備燒結狀態中所燒成的溫度條件，雖會依 電極材料而有不同，但是可預先依實驗來決定。 人 I» ^ «故化鎢粉末或鈷粉末（重量比為8 : 2)且予以壓縮成带的 情況’藉由在6 0 0 °C下保持1小時予以燒成就可使之成為預 備燒結狀態，又’在混合C〇(碳化鈦）粉末和Tig〆氫化欽） 粉末（重量比為9 : 1)且予以壓縮成形的情況，藉由9〇〇 t 下保持1小時予以燒成就可使之成為預備燒結狀態。

如此’在成為預備燒結狀態 性材料（例如碳化鎢粉末），只要 (例如鈷粉末）之一部分會熔融的 性材料之熔點還更低的溫度，且 混合比而變化β亦即，相對於硬 材料的比率變大時，就有降低使 燒成溫度之必要。但是，當連接 大’而硬性材料之比率變小時， 質被覆膜形成的效率會降低，所 比率中會有實用上的界線，因而 成溫度存在有下限。亦即，成為 度係設在4 0 〇 Dc以上較佳。 所燒成的 設定連接 溫度即可 依硬性材 性材料， 之成為預 用之軟性 由於相對 以在連接 成為預備 預備燒結 用之軟性材料 。此溫度係比 料和軟性材料 當連接用之軟 備燒結狀態用 材料.的比率變 於被加工物之 用之軟性材料 燒結狀態用的 狀態用的燒成

再者，重要點係在於不要將成為預備燒結狀態用的燒

4i7154 五、發明說明（20) 成溫度提昇至lloo °c以上。當超過此溫度時電極就會過度 硬化’在其次所進行的放電加工中，電極材料會因電孤放 電之熱衝擊而不均勻脫落且在電極間產生無法正常供給的 不良情況，同時對於被加工物中所形成的被覆膜之品質會 有極大的影響。 如以上在壓縮成形之後成為預備燒結狀態所燒成的放 電表面處理用電極’係可利用旋削、研削、研磨等的機械 式除去加工或是放電加工之除去加工來簡單成形，同哮在 使用此電極的放電表面處理中，其特徵為被加工物中所形 成的硬質被覆膜之形成速度不會降低。 實施形態2 第4圖係顯示本發明之實.施形態2之放電表面處理方法 及裝置之概念的構成圖’圖中，14為放電表面處理用電 極，16為被加工物2上所形成的硬質被覆膜，31為進給用 馬達’ 3 2為進給螺桿。又，3為加工槽，4為以絕緣性的油 或水為主體的加工液，5為用以對施加在放電表面處理用 電極14和被加工物2之電極及電流進行交換的開關元件，6 為用以控制開關元件5之接通/斷路的控制電路，7為電 源’8為電阻器。在此，放電表面處理用電極14係在進行 與實施形態1同樣的壓縮成形之後燒成預備燒結狀態的電 極’進給用馬達3 1係具有利用未圖示之控制系，且介以進 給螺桿32 ’將放電表面處理用電極14以伺服進給、定速進 給等必要的控制模式朝被加工物2饋送的構成。 前述加工液4 ’雖為以絕緣性的油或水為主體者，但

C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第23頁 457154 玉、發明說明（21) ^在加^4中使用絕緣性&時，具有可以隸應用廣為 g及的放電加工機之技術，且機械構成可比較簡單構成等 :優：…在加工液中使用水時，有時在起反應的同時 會生成f氧化物，且在需要高品質的膜時有可能產生問 J。但是’當使用現在廣為普及的金屬線放電加工機之無 ::電源時’可將前述缺點抑制在最小限，且即使在加工 ' $用水時’在實用上也可形成與加工液中使用絕緣性 油之情況同一性質形狀的硬質被覆膜。 其次’就硬質被覆膜16之形成方法加以說明。當利用 電表面處理用電極14和被加工物2之間產生間歇 續性的電孤放”，電極間會因電孤熱而局部呈高 :。以下，為了容易說明起見，假設脈衝狀之間歇性 1弧放電來加以說明。關於使間歇性電弧放電產生的手段 :使：最普及之放電加工用的電源是很容易理解的β但 η:流值、其他條件有必要按照需要來使之最適 產生單次電弧放電時因其熱衝擊能量而在與 放電表面處理用電極14之被加工物2相對的部分中，有一 :分：：極材料會在電極間脫落’同時會變成粉狀而放 〇 t 成數千。°以上之高溫電襞狀態且電極材 厂。刀為呈元全的熔融狀態。與電極相對的被加工物 ίί 2會在^放電之產生位置瞬間被加熱，且與電極 ; 呈熔融狀態。在此高溫狀態令熔融的電極材料及 ::,會互相扣合，而電極材料和被加工物之母材的合 相U loy)會形成於被加工物上。其次，在電極間及其

C:\Program Files\Patent\310628.pld 第24頁 457154 五、發明說明（22) 周圍因存在有加工液所以會急速冷卻’且從高溫狀態至冷 的過程中，會一瞬間產生鐵族金屬之液相及碳化物之固相 間的界面反應或是產生碳化物間之固相間的固溶體化反 應’且在極短的時間内會進行正式燒結。知此，硬質被覆 膜16就可在被加工物2上形成’當持續反覆此步驟時，就 會反覆被形成之硬質被覆膜之表面和電極材料的熔融反 應’且隨著時間之經過會進行被覆膜之堆積作業而可形成 厚膜》 又，在實際的加工中，為了穩定維持電弧放電而有必 要進行電極間伺服動作。在此所謂的電極間伺服動作，係 才g用以維持放電表面處理電極和被加工物之間隙或是隨著 加工之電極間電壓於一定的動作，也包含隨著電極之消耗 的進給控制。再者，在加工途中，為了順應時時刻刻在變 化的電極間間隙而使之維持於一定的間隙，或是使之維持 於了定的電極間電壓，所以有必要進行電極進給動作。將 該等一系列的控制動作稱為電極間伺服動作。 第5圖是依電極之主成分中使用碳化鈦時的單次放電 而形成的硬質被覆膜之放大相片，但是此即使觀察後面說 =之X射線繞射的分析結果，也可判明硬質被覆膜係在一 瞬間的反應中形成者。第6圖係顯示依連續放電而得之硬 質被覆膜的堆積狀況，且可明確觀察到硬質被覆臈係依各 自的單次放電而重疊堆積的樣態、如此當使用壓縮成形之 後燒成預備燒結狀態的放電表面處理用電極以使間歇的 弧放電在與被加工物之間產生時，就可在被加工母材上形

457154 五、發明說明（23) 成硬質被覆膜。 V... 以上，雖說明依單次放電可瞬間形成硬質被覆膜，但 是依連續的電弧放電也可形成硬質被覆膜。間歇性放電雖 在抑制被加工物之溫度上升的用意上具有其緣果，但悬在 另一方面祧加工物之表面溫度會變成比較低溫，且硬質被 覆膜之形成密度會顯得稍微不足。為了避免此雖現象傕連 續的電孤放電產生是有其必要，但是此情況因放電會 集中在一個部位而容易引起異常的加工情形。因此，為了 面將溫度維持於高溫而一面產生穩定的電弧放電，且進 行電極間的伺服動作’就以連續性電弧放電和間歇性電弧 放電的組合較佳。藉由組合從數仁111秒週期之電弧放電至 數秒間隔之連續的電弧放電來使用，且按照硬質被覆膜之 形成條件使此組合為最適當化，就可既高速又碹實地堆 更縝密的被覆膜。 又，在本 的面積中將硬 方法中看不到 積、化學沈積 遮蔽處理，但 先形成必要的 面積很大時， 掃描一面加工 要。有關此種 示於第7圖中。 發明之方法中，可在與 質被覆膜堆積在被加工 例子者，且為極大的特 等雖為了做局部處理而 是在本發明之方法中卻 截面積之電極且予以加 也可使用小型的電極一 ，而沒有使用大型的特 的電極掃描方式之加工 利用未圖示的X軸驅動 電極之面積大致相等 物上。此係在其他的 徵。習知之物理沈 有必要施行電鍍等的 沒此必要，而只要預 工即可。並且在加工 面進行如銳切加工之 定形狀之電極的必 方法’係將其概念顯 裝置、γ軸驅動裝置

457154 五、發明說明（24) 及z軸驅動裝置’邊使放電表面處理用電極14和被加工物2 相對移動於X方向、Y方向及Z方向上’而邊在被加工物2之 表面上形成硬質被覆膜16 例如，當考慮被加工物2為金 屬模的情況時，其表面雖非為平面而具有三次元形狀之複 雜的自由曲面，但是只要利用前述之乂軸驅動裝置、γ軸驅 動裝置及Ζ轴驅動裝置，邊使前述小型之電極沿著金屬模 之自由曲面而將間隙維持於一定或是將伺服電壓維持一定 而邊掃描即可。此情況，由於電極之消耗非常快二所以就 有必要針對電極消耗而進行補正進給，且有必要既正確又 快速地進行用以支撐電極之主轴之2方向的運動控制。反 覆以上之動作，就可使電極掃描於用以構成金屬模的全曲 面亡，且可在全面積上同等或是邊使膜厚按照要 而邊堆積硬質被覆膜。 戈吨變化 其次就加工液之任務加以說明。在第4圖中， 電表面處理用電極14和被加工物2之間介有加工液4，、 此加工液4之目的’係在於穩定產生放電來維持加工， 及從電極間排出無法對放電熱之除去、及被加工上 質被覆膜形成有幫助之已脫落的電極材料，而此 之存在係極為重要的。但是，對於加工液4而言如 0 技術般沒有供給用以生成反應生成物之原料的任務 ° 為硬質被覆膜形成所必須的要件。 務’且非 如前述般由於加工液並非為必須要件，所以在 能進行大氣中放電。以下，係就大氣中放== 表面處理方法加以說明。第8时，17為氣體源，係經放由電

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配管而連接在設於放雷矣=+ _ 逆较牡认π泯冤表面處理用電極14内部的通路i 8 t 3 „通電中’係從氣體源17供給必要量的 工氣或專惰性1體。供給管19係顯示在電極内部未設 置通路的情況’從電極外部供給氣體的例子，可朝電極 嗔出氣體。氣體之供給係與前述之加工液的任務相同，當 沒有供給此氣體時，就很難穩定進行被加工物上的硬質被 覆膜形成。其使用之氣體的種類，考慮環境面，係以空 或是IL氣為適當15

以下’係就已形成之硬質被覆膜之代表的性質以實驗 數據為基礎來加以說明》第9圖係顯示使用以碳化鈦為主 成分之壓縮成形之後燒成預備燒結狀態的電極，在由碳化 鎢所構成的被加工物上形成硬質被覆膜的情況，且為硬質 被覆膜之X射線繞射結果，可認為是在表面上以電極之主 成分的碳化鈦為主之作為被加工物的碳化鎢，更且為反應 生成物Co3ff9C4(碳化鈷鎢）等的析出者《又，第1〇圖係設定 已形成之硬質被覆膜等的維克氏硬度（Vi cker’s hardness)者，而被加工物（母材）之硬度為HV = 1 300程度，

相對於此，放電表面處理的硬質被覆膜係提升為HV = 2800 的硬度，而硬質被覆膜之主成分很明顯證明為碳化鈦。為

I 了參考起見，碳化鈦的硬度也顯示在圖中。 實施形態3 其次，就本發明之實施形態3之可提供潤滑性、高溫 強度、耐磨損性等特別機能的硬質、被覆膜之形成方法加以 說明。

457154 五、 發明說明 (26) 首 先 就 具 有 ，自 我 潤 滑（se 1 f - lubr i cat ion) 機 能 之 材 料 的 混 入 加 以 說 明 0 一 般 而 -土- 钥（Mo) 、 氮 化 硼（BN) Cr(鉻） 等 皆 具 有 Μ 我 潤 滑 機 能 0 將 該 等 的 粉 體 材 料 以 一 定 比 率 混 合在 電 極 材 料 上 之 後 當 使 用 於 壓 縮 成 形 之 後燒 成 預 備 燒 結 狀 態 的電 極 以 進 行 放 電 加 工 時 就 會 在 被 加 工 物 上 所 形 成 的 硬 質 被 覆 膜 之 中 混 合 封 住 具 有 我 潤 滑 機 能 的 材 料 〇 若 研 削 加 工 此 硬 質 被 覆 膜 表 面 的 話 J 則 依 具 有 我 潤 滑 機 能 之 材 料 特 性 就 可 以 無 潤 滑 或 極 少 量 的 供 給 油 來 實 現 〇 如 此 表 面 就 可 由 硬 質 被 覆 膜 材 料 來構 成 ， 其 内 部 會 產 生 混 合 自 我 潤 滑機 能 之 理 想 的 補 充 關 係 且 可 實 現 具 有 兩 耐 久 性 及 低 磨 擦係 數 的 滑 動 部 〇 在 第11 圖 中 9 20 為 粒 狀 的 混 入 物 5 相 對 於 前 述 電 極 材 料 之 主 成 分 的 平 均 粒 度 例 如 只 要 為 二 倍 以 上 且 比 電 極 間 間 隙 小 的 粒 度 即 可 0 即 使在 高 溫 狀 態 中 粒 狀 之 混 入 物20 由 於 其 係 不 熱 分 解 而 存在 且 有 以 此 原 狀 封 住 於 硬 質 被 覆 膜 内 的 必 要 ϊ 所 以 粒 狀 之 混 入 物20 之 粒 度 會 加 大 ϊ 而 不形 成 與 其 他碳 化 物 之 固 溶 體 的 關 心 很 重 要 ? 當 作 不 形 成 固 熔 體 的 大 小 而 9 對 於 主 成 分 之 平 均 粒 度 9 由 於 最 低 具 有 二 倍 以 上 之 大 小 的 粒 度 是 為 必 要 之 故 〇 又 ) 當 持 續 加 大 粒 度 時 要 考慮 從 電 極 脫 落 而 朝 向 被 加 工 物 之 途 中 塞 住 於 電 極 間 而 產 生 短 路 之 點 等 而 粒 狀 之 混 入 物20 的 粒 度 有 必 要 小 於 電 極 間 之 間 隙 之 故 〇 其次 就 陶 瓷 之 混 入 加 以 說 明 〇 氧 化 鋁（ai2〇3) 由 於 在 «a. 溫 下 具 有 優 越 的 特 性 ，, 所 以 當 在 硬 質 被 覆 膜 上 以 定 的 比

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C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第29頁 4i7154 五、發明說明（27)

率混合時就可大幅改善高溫強度、耐磨損性。由於氧化鋁 為獨立體而無導電性’所以雖然不能依放電表面處理來對 被加工物進行堆積加工，但是當一面在導電性之超硬合金 系之電極材料上使之以一定比率混入且為維持導電性，而 —面利用壓縮成形之後燒成預備燒結狀態的電極產生放電 時’就可在被加工物上形成硬質被覆膜，同時可在此硬質 被覆膜之内部混入氧化链。此情況，為了發揮氧化銘之特 性’而以氧化銘不因電孤放電而被分解，且氧化铭可封住 於硬質被覆膜内之方式，將氧化鋁當作具有某種程度之大 小的塊（請參照第11圖）而置入於放電表面處理用電極内 為較佳。例如，若為數μ m至數+ v m程度的大小的話則由 於即使在榼短時間之高溫下也可承受且會急速冷卻，所以 會以塊之原狀封在被加工物上之硬質被覆膜内。如此所形 咸的被覆膜，係為未與從液相冷卻形成之硬質被覆膜被固 熔體化而以原狀被封住之氧化鋁之塊的二相構成，且可發 揮兩方之相的特質。

其次就氮化鈦等的氮化物之混入加以說明。在硬質被 覆膜上混入氮化欽等氮化物的主要目的，係為了要提高勃 性和耐熱性》由於前述氮化物沒有導電性，所以雖然不可 能以獨立體依電弧放電加工形成硬質被覆膜，但是卻以可 維持導電性之程度的混入比率將氮化物混入電極材料中， 且在壓縮成形之後若使用燒成預備燒結狀態的電極的話就 可進行放電加工。此情況也與前述氧化銘之混入的情況相 同’由於有因高溫而分解的危險性，所以使用為了避免其

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熱分解而在 態封在電極 極。使用此 形成的硬質 覆膜之相形 膜。此被覆 韌性高的性 具或金屬膜 實施形熊4 其次， 不均勻且可 表面處理方 比較大的大 内，且在壓 電.極而使之 被覆膜中封 成當作塊的 膜可發揮本 質及高溫強 等之應用中 就本發明之 將良質之硬 法加以說明 顆粒（數之塊參一 瓜τ "，、a 叫 > < 狀 縮成形之後燒成預備燒結狀態的電 電孤放電時’由於在被加工物上所 住有氮化物之塊，所以可與硬質被 氮化物之固相所共存的硬質被覆 來的硬質被覆膜之性質、氮化物之 度高的性質等，且可發揮在切削工 極為優越的性能。 實施形態4之更縝密且沒有硬度之 質被覆膜形成於被加工物上的放電 依本來之燒結所進行之超硬合金等硬質被覆膜之形 成’係將燒結之壓粉體在真空爐等中長時間保持液相出現 皿度以上予以燒結者。然而，使用本發明之電弧放電以形 成硬質被覆膜的方法，由於其反應時間極為短且在真空爐 之燒結維持溫度以上之極高的溫度之下形成（正式燒結）硬 質被覆膜’所以有可能形成具有不完全之性質的硬質被覆 膜。 〇 兹說明用以解決此種問題的方法。在預先將本來燒結 之超硬合金之顆粒（數+ ΑΙΠ程度的塊）混合於一定量電極材 料之後，且在壓縮成形之後，燒成預備燒結狀態以製作電 極’且使用此電極進行放電加工.粉狀之電極成分與塊狀 之電極成分會同時在電極間放出’而粉狀之電極成分在高

C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第31頁 457154 五、發明說明（29) 溫中液相化後會冷卻而當製作硬質被覆膜時，固相之電極 成分由於溫度不會同時充分地上升，所以會維持固體性形 狀’.且可製作含有塊狀的硬質被覆骐。如此形成的硬質‘ 覆膜之組織會比只使用粉體之電極而形成的硬質被覆膜之 组織還縝密且沒有硬度之不均勻，成為極為良質的被覆 膜。 實施形態5 第12圖為將本發明之放電表面處理方法應用於第17圖 所示之精密鍛造金屬膜的情況之說明圖，圖中，16為被覆 在金屬模母材100之表面的硬質被覆膜。首先依機械加工 法對金屬模母材100進行預借加工。在第12圖之例子中， 進行六角狀之孔加工。此金屬模母材100通常不施行熱處 理來使用。雖也有按照需要而施行最低限之熱處理的情 況，但是硬度會設得比較低，設在洛式硬度（Rockwell hardness)(C規格）HRC = 3CL程度為止其理由係為維持機械 加工之被削性，而當達到此硬度以上時工具之磨損就會顯 著增加，且金屬模製作成本會上升之故。其次，在被預備 加工之金屬模母材表面上，係依燒成如實施形態1至4所示 之預備燒結狀態的電極而形成厚膜的硬質被覆臈。作為此 方法，例如係使用如實施形態2之第7圖所示的方法，在被 加工物上形成硬質被覆膜。此硬質被覆膜之厚度在實用上 係設在0, 5至1. 0mm程度。其次，依使用銅電極、或石墨 (graphite)電極等的放電加工，或是金屬線放電加工以進 行尺寸拉延，以使之完成金屬模。

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第32頁 C:\Frogram Files\Patent\310628.ptd 457154 五、發明說明（30) 第12圖之金屬模係具有與第17圖所示之金屬模大致相 同的品質，可實現長壽命。 又’若依據此種的放電表面處理方法，則具有無論是 何種大小及形狀之金屬模皆可對應。 第13圖係用以製造如第12圖之金屬模所使用的步驟， 首先在第一步驟中，可對金屬模母材進行預備加工和電極 成形加工。其次’在第二步驟中利用燒成如實施形態1至4 所示之預備燒結狀態的電極之放電表面處理，就可對被預 借加工的金屬模表面施行硬質被覆膜之堆積加工。此情 況，亦 度的厚 工，以 金屬模 還優越 生金屬 之厚膜 述預備 分上施 必要， 的使用 中，由 金屬模 境之關 實施形 1UU1你 可假設進行二次加工以使硬質被覆膜堆積 _______ 度。其次，作為第三步驟係依放電加工進行二次加 進行實際^必要的金屬模之尺寸拉延。之後實際當作 來使用。此種的金屬模，具有比硬質被覆膜之厚膜 的耐久性。在進行金屬模之使用時，雖然有時會產 模之磨損或局部的破損等，但是由於依硬質被覆膜 而耐久性很高’所以如第4步驟所示，利用燒成前 燒結狀態之電極的放電表面處理，就可只在破損部 行修正加工來使用。因而，沒有金屬模之再製造的 且藉由反覆進行前述第4步驟，金屬模之半永久性 就成為可能。尤其是製造成本很高的大型金屬模 於可大幅節t製造及維持成纟，1可進—步使用& 中的材料之量變成極端的少，所以從省能源及對環 心的觀點來看也可說是最佳的使用方法。 態6 Η C:\Program Files\Patent\310628.ptd 457154 五、發明說明（31) 第14圖為本發明之實施形態6之顯示對壓機金屬模之 應用的說明圖。如第14圖之（a)及（b)所示，係利用燒成如 實施形態1至4所示之預備燒結狀態的電極14，在模子之切 刃140的内侧施行玫電表面處理，如第14圖之（c)所示地形 成硬質被覆膜16。又，在第14圖之（d)之衝床136之外周及 衝床之切刃138的角上也形成硬質被覆膜。之後，如第u 圖之（e)所示利用金屬線150進行切刃139之放電加工，以 預定之尺寸精度進行最後加工。又，第14圖之（d)係顯示 藉由研削磨石151之研削加工，將衝床之切刃138的外周予 以最後加工的例子《如此藉由使用燒成前述預備燒結狀態 的電極對之施行放電表面處理，就可在金屬模表面既容易 且極短時間内形成硬質被覆膜之厚膜，並藉由利用之後的 一次加工將金屬模予以最後加工成正規尺寸，就可製造出 高品質的金屬模》 實施形態7 其次’就本發明之實施形態7之應用在金屬模上的工 夫加以說明。在實際的金屬模中磨損部分係被限定為一 定’而局部的磨損幾乎會成為整體的壽命。在如此的情 況，為了提高壽命，可考慮第15圓所示的方法，亦即，在 第15圖之（a)中，特別是在磨損相當激烈的金屬模上面（分 模線：parting line) 和金屬模之入口附近形成較厚的 被覆膜者。作為此實現方法，係可以第7圖所示之單純電 極之掃描方式的方法、或是使用第15圖之（b>所示之總模 電極112的方法來進行，金屬模之底面附近，在產生壓縮

^57154 五、發明說明（32) 荷重時有時也可形成磨損幾乎很少的情況，且來ώ + ^ , , u取相對較 薄的被覆膜，或是可省略被覆膜形成的情況。 其次，就如第15圖之（b)之總模電極的製作古、t丄 | j p乃法加以 S兒明。首先’製作使用目前正為人所使用之金屬模本身 壓縮成形的壓粉體電極，之後燒成預備燒結狀態就可製3 如圖所示的總模電極，且可大幅縮短電極的製作時間。此 成為可能者’係在預備加工中’有必要考慮在下一個放電 表面處理步驟中堆積被覆膜予以最後加工金屬模，且即使 在利用目前為人所使用的金屬模製作總模電極，也可維持 在預備加工後所進行的放電表面處理步驟中所需要的間隙 所致。在製作此種的總模電極時，即使金屬模磨損亦可依 放電表面處理簡單進行局部的硬質被覆膜的堆積.，且可在 極短時間内元成金屬模之修正。又沒有必要為了製造總模 電極而製造另一個模子》 [產業上之可利用性] 如以上所述’有關本發明之放電表面處理用電極及其 氯造方法以及放電表面處理方法及裝置，係適用於在被加 工物表面上形成硬質被覆膜的表面處理相關聯產業中使用 者。 [符號之簡單說明] 1 壓粉體電極 2 被加工物 3 加工槽 4 加工液 5 開關元件 - 6 控制電路 7 電源 8 電阻器

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五、發明說明（33) 9 硬 質 被 覆 膜 11 壓粉 體 12 碳 化 鶴 粉 末 13 鈷粉 末 13a 局 部 已 溶 融之銘粉末 14 電極 15 蠟 16 硬質 被 覆 膜 17 氣 體 源 18 通路 19 供 給 管 20 混入 物 21 真 空 1 爐 22 高頻 線 圈 23 真 空 環 境 31 進給 用 馬 達 32 進 給 螺 桿 100 金屬 模 母 材 101 超 硬 合 金 塊 102 柄 103 壓 粉 體 電 極 105 金屬 模 上 面 112 總 模 電 極 136 衝床 138 衝床 之 切 刃 139 切刀 140 模 子 之 切 刃 150 金屬 線 151 研 削 磨 石 C:\Program Files\Patent\310628*ptd 第36頁

Claims (1)

1. ^57154

   157154 六 5. 6. 7. 申請專利範圍 將前述電極材料壓縮成形之前’將單 有自我潤滑機能的材料之粉末、耗之粉 2 化物之粉末而成的混合物，混入於前述電極材料^ 成者。 ^ r而 :申請f利範圍第⑷項之放電表面處理用電極，1 在將别述電極材料壓縮成形之前，將真空爐 ς 液相出現之溫度以上予以長時間保持而進行正式 之超硬合金的顆粒混入前述電極材料内而成者。 二種；電表面處理用電極之製造方法，係、纟電極和被 產生放電’且利用其能量在前述被加工： 形成硬質被覆膜之放電表面處理用的製 法，其特徵為： 衣以万 之於= ?，係使用金屬粉末或是金屬化合物 ^或是陶瓷系材料之粉末或者前述粉末之混合 物， 在將前述電極材料壓縮成形後，以前述電極材料 中作為連接用材料之一部分可熔解的溫度予以燒成 者。 一種放電表面處理用電極之製造方法，係在電極和被 $工物之間產生放電，且利用其能量在前述被加工物 表面上形成硬質被覆膜的放電表面處理用的製造方 法’其特徵為·* 幻果适万 極材料，係使用金屬粉末或是金屬化合物 之，$疋陶瓷系材料之粉末或者前述粉末之混合 _ 第38頁 C:\Program Files\P&tent\31〇628.ptd 457154 六、申請專利範圍 物， 在前述電極材料上淹 前述蠟會熔解的溫度以’蠟之後予以麈縮成形，於 溫度以下進行加熱用以=解前述蠟，而在煤產生之 電極材料中作為連接用=發除去前述蠟，進而以前述 以燒成者。 料之—部分可熔解的溫度予 8. 如申請專利範園第6或7 造方法，其中前述燒成、、電表面處理用電極之製 11001：的溫度範圍内者。又’、没疋在40〇c以上未滿 9. 如申請專利範圍第6或7 J音十# & 造方法，盆中在將前、放電表面處理用電極之製 獨或組合具：iiGC縮成形之前，將單 末、或是氮化物；材料之粉末、陶竞之粉 極材料中者。 成的混合物，混入於前述電 10. 如申請專利範圍第6或7 造方法，其中在將於、^玫電表面處理用電極之製 刀 兵T在將别述電極材料壓縮赤报夕二⑽古 空爐等中在液相出現之溫产 之刖，將真 行正式燒結之超硬合長時間保持而進 者。 贫的顆粒混入前述電極材料内 11 =電表面處理方法，係在電極和被加工物之間產 且利用其能量在前述被加工物 質被覆膜的方法，其特徵為： 办或硬 前述電極材料’係使用金屬粉末或是金 之粉末或是陶瓷系材料之粉末或者前述粉末之混ς I·®! 11^ C:^Program Files\Patent\310628.ptd 第39頁 157154

   物， 在將前述電極材料壓縮成形後’以前蝶電極材料 中作為連接用材料之一部分可熔解的溫度予以燒成， 在前述電極和前述被加工物之間產生紱合脈衝狀 之電狐放電、連續狀之電弧放電、或連續性電弧及間 歇=電弧放電而成的電弧放電，並藉由前述電弧放電 之能量在前述被加工物表面上形成前述硬質被覆膜 者。 12.如申請專利範圍第11項之放電表面處理方法，其中前 述燒成溫度係設定在40(rc以上未滿丨丨0 ot:的溫、度範别圍 内者。 13·^申請專利範圍第11項之放電表面處理方法，其中在 前述電極和前述被加工物之間介有惰性氣體者了 14·=申請專利範圍第11項之放電表面處理方法，其中播 前2電極對著前述被加工物進行掃描’以在前述被加 工物表面上形成前述硬質被覆膜者。 1 5·如申請專利範圍第η項之放電表面處理方法，其 將前述電極材料壓縮成形之前，將單獨或組合&

   材：：粉末、陶究之粉末、或：氮化物 之杨末而成的混合物，混入於前述電極材料中者。 16,如申請專利範圍第11項之放電表面處理方法，其j 將前述電極材料壓縮成形之前，將真空壚等中在 出現之溫度以上予以長時間保持而進行正式燒結之 硬合金的顆粒混入前述電極材料内者。 '

   457 1 54 之放電 係在預 覆膜之 膜進行 之放電 損角大 硬質被 之放電 分，係 表面處 備加工 後，利 最後加 表面處 的部分 覆膜。 表面處 利用前 之放電表面處 屬模母材預先 損的部分，利 修正者。 1係在電極和 在前述被加工 徵為：具備有 前述電極和前 放電、連續狀 弧放電而成的 理方法， 後之金屬 用機械加 工者。 理方法， 上，形成 理方法， 述電極用 理方法， 製作總模 用前述總 被加工物 物表面上 j 述被加工 之電弧放 電狐放電 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍 述被加工物為金 表面上形成前述 電加工對前述硬 18. 如申請專利範圍 使用前述金屬模 磨損較小的部分 19. 如申請專利範圍 述金屬模產生磨 表面處理加以修 2 0.如申請專利範圍 用前述預備加工 並將前述金屬模 用的放電表面處 21. —種放電表面處 生放電，且利用 質被覆膜的裝置 放電產生裝 產生組合脈衝狀 連續性電弧及間 及 電極，在將 陶瓷系材料之粉 形之後，以前述 第11項 屬模， 硬質被 質被覆 第17項 時於磨 還厚的 第17項 損的部 正者。 第19項 後之金 產生磨 理加以 理裝置 其能量 ，其特 置，在 之電弧 歇性電 金屬粉末或是金屬化 末或者-前述粉末之混 電極材料中作為連接 其中前 模母材 工或放 其中在 厚度比 其中前 的放電 其中利 電極， 模電極 之間產 形成硬 物之間 電、或 者；以 末或是 壓縮成 一部分 合物之粉 合物予以 用材料之

   C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第41頁 457154 六、申請專利範圍 可熔解的溫度予以燒成而成者。 2 2.如申請專利範圍第21項之放電表面處理裝置，其中前 述燒成溫度係設定在400 C以上未滿llQ〇ec之溫度範圍 内者。 23. 如申請專利範圍第21項之放 備有在前述電極和前述被加 惰性氣體供給裝置。 電表面處理裝置，其中具 I&之間介有惰性氣體的 電表面處理裝置，其中具 工物向X方向、Y方向及z方 驅動裝置及z軸驅動裝

   2 4,如申請專利範圍第21項之放 備有使前述電極和前述被加 向相對移動的X輪驅動裝置、 置。

   C:\Program Files\Patent\310628.ptd 第42頁