1278537 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係關於使用於放電表面處理之放電表面處理用 電極及其評估方法，該放電表面處理係將壓縮成形金屬、 金屬化β物或陶瓷的粉末之屢粉體，或加熱處理該壓粉體 之壓粉體做為放電表面用處理電極，在加工液中或氣體 中，使放電表面處理用電極與被加工物之間產生脈衝狀的 放電，並藉由該放電能量在被加工物表面形成由電極材料 或電極材料因放電能量而反應之物質所構成的覆膜。此 外，本發明係關於使用該放電表面處理用電極之放電表面 處理方法。 [先前技術] 近年來，例如對於使用於飛機用之氣體渦輪引擎之渦 輪葉片（turbineblade)等上，在高溫環境下具有耐磨耗性能 或潤滑性能之覆膜的要求逐漸增高。第丨圖係顯示，飛機 用氣體渴輪引擎之渴輪葉片的構造之概略圖。如該圖所 不，渦輪葉片1000係由多個渦輪葉片1000連接固定而成， 其係構成為轉動於未顯示於圖中之軸的四周。前述渦輪葉 片1000彼此相接觸的部份P，在渦輪葉片1000轉動時， 會在咼溫環境下產生激烈的摩擦與敲擊。 月ίι述之渦輪葉片1000在處於高溫環境下（7〇〇它以 上）’其所使用之常溫時具有耐磨耗性或潤滑作用的覆膜， 因會在高溫環境下產生氧化而不具有任何效果。因此，、在 渦輪葉片1000等上形成：包含在高溫下產生具有潤滑性之 315558 6 1278537 氧化物的金屬（Cr(鉻）或Mo(鉬）等）之合金材料的覆膜（厚 膜）。前述之覆膜，可藉由熔接（welding)或熔射（therma^ spraying)等方法形成。 由於别述之溶接、熔射等方法必須仰賴手工作業，且 要求一定的熟練度，因此其作業流程的生產線化有其困難 度，同時該方法亦會導致成本提高等問題。此外，特別是 有關熔接的方法，由於其係熱產生集中再施加於被加工物 (以下稱之為工件）之方法，因此在處理厚度較薄的材料 時，或處理單結晶合金、單方向凝固合金之方向控制合金 等易破裂的材料時，較易產生熔接破裂或變形，且具有低 良率等問題。 此外’有關藉由脈衝狀的放電在工件表面形成覆膜的 方法（以下，稱為放電表面處理），係揭示於專利申請文獻工 等中。該放電表面處理係一種，在由將粉末壓縮成形為粉 筆程度般硬度之壓粉體所形成之電極與工件之間產生電弧 放電，藉此使熔融之電極的構成材料再次凝固於工件表面 以形成覆膜之處理方法，取代前述熔接、熔射等方法，因 其為一種可使作業生產線化之技術而備受注目。例如：先 所之放電表面處理，會形成在常溫下具耐磨耗性之Tic(碳 化鈦）等硬質材料之覆膜。 近年來，除了使用不再需要熟練的人工作業，可生產 線化之放電表面處理，以形成在常溫下具耐磨耗性的硬質 陶瓷覆膜之外，對於形成1 〇 〇 # m程度以上的厚膜之要求 亦隨之增強。 7 315558 1278537 但，前述專利請文獻i所記載之方法，係以在常 :成具有耐磨耗性之薄膜為主要的對象，因此無法形 高溫環境下具耐磨耗性能或潤滑性能之覆膜。此外f在禾 用放電表面處理形成厚膜的步驟中，電極側之材料供給： 被供給材料在件表面的溶融方法以及與工件材料之結ς 方式會對覆膜性能產生極大的影響是眾所皆知的事， 前述專利文獻i中，對於形成前述厚膜所必須之電極材料 的供給量、電極的條件，以及加卫條件均未有明確的說明。 此外，雖是關於薄膜之形成，但對於放電表面處理時 之電極的供給量在先前的技術已有揭示（例如，參照非專利 文獻1)。根據該文獻，運用放電表面處理之薄膜係藉由： 電極材料利用單發的放電轉移至工件上，在工件上利用多 數的放電使被電極材料或由電極材料變化而成之材料所覆 蓋的部份增加之方式形成。 (專利申請文獻1) 國際公開第99/58744號公報 (非專利文獻1)
Akihiro Goto et al.9 Development of Electrical Discharge Coating Method, Proc. International Symposium for Electro-machining(ISEM13)? 2001 有鑒於前述之問題，本發明之目的在於：在利用放電 表面處理形成厚覆膜之過程中，獲得可形成安定且精細之 覆膜之放電表面處理用電極。此外，本發明之另一目的係 8 315558 1278537 在於：獲得一種評估方法，該方法係用以正確辨別該放電 表面處理用電極是否能夠形成厚覆膜之評估方法。此外， 本發明之另-目的係在於.·獲得使用前述放電表面處理用 電極之放電表面處理方法。
[發明内容J 為達成前述之目的，有關本發明之放電表面處理用電 極的評估方法，係-種使用於放電表面處理之放電表面處 理用電極的評估方法，該放電表面處理係㈣縮成形金 屬、金屬化合物或陶竟之粉末的屢粉體，或加熱處理該麼 粉體之屢粉體做為電極’在加工液中或氣體中，使在前述 電極與被加工物之間產生放電，並藉由該放電能量，在前 述被加工物表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而 反應之物質所構成的覆膜’其特徵為：係藉由以單發放電 使電極㈣堆積於前述被加工物表面的堆積量來評估是否 可進仃猎由#述電極所產^覆膜之堆積。 以下有關發明之放電表面處理用電極的評估方法係 〇 3 5製w將金屬、金屬化合物或陶竞粉末壓縮成形之評 估用電極的製造步驟·击 工物進行單發放電之製造之評估用電極，對被加 电之早舍放電步驟；觀察藉由該單發放電 ^/成於刖迷被加工物声 w 前述單發放電痕的觀的觀察步驟；根據 同之製造條件而萝生 ^ 力進行判斷、电面處理用電極之覆膜形成能 力進灯判辦的判斷步驟。 此外 月述之目的，本發明之放電表面處理用 315558 9 1278537 電極係一種使用於放電表面處理之放電表面處理用電極， 違放電表面處理係將壓縮成形金屬、金屬化合物或陶曼之 粉末的壓粉體，或加熱處理該壓粉體之壓粉體做為電極， 在加工液中或氣體中’使於别述電極與被加工物之間產生 放電，並藉由該放電能量，在被加工物表面形成由電極材 料或電極材料因放電能量而反應之物質所構成的覆膜，其 特徵為：藉由單發放電將電極材料以橢圓弧狀堆積在前述 被加工物表面。 此外，為達成前述之目的，本發明之放電表面處理方 法，係一種：將壓縮成形金屬、金屬化合物或陶瓷之粉末 的壓粉體，或加熱處理該壓粉體之壓粉體做為電極，在加 工液中或氣體中，使於前述電極與被加工物之間產生放 電，並藉由該放電能量，在被加工物表面形成由電極材料 或電極材料因放電能量而反應之物質所構成的覆膜，其特 徵為：藉由使電極材料堆積成橢圓弧狀的單發放電的反覆 執行而在前述被加工物表面形成覆膜。 [實施方式] 以下參照附圖，詳細說明本發明之放電表面處理用電 極及其評估方法以及該放電表面處理方法之理想實施形 態。 、 、本發明之放電表面處理方法所形成之厚膜被要求具 2 X下之功犯.即在向溫環境下具有耐摩耗性和潤滑性 寺，本發明以可使用於高溫環境下之零件為主要的適用對 象。為形成前述之厚膜，不同於為形成在常溫下能發揮耐 315558 10 1278537 磨耗ι±等之硬貝陶竟覆膜之以陶兗為主要成分之放電表面 處理用電極（以T，有時簡稱為電極）不同，將以鉻（Cr)和翻 (Mo)等金屬成分為主成分之粉末壓縮成形，依照不同的情 況，之後會使用進行過加熱處王里之放電表面處理用電極。 根據發明者們的實驗可以得知，電極側的材料供給盥 該被供給之材料之在被加工物表面的熔融以及與被加工物 的材料、、、口 口方式最能夠影響覆膜性能。關於電極側之材料 的供給，⑨了電極必須擁有硬度要低於某種程度等的指定 的特徵之外，電極的硬度偏差也必須要平均之條件。 此外，電極的硬度為必要條件之理由係因··由於放電 脈衝電極材料必須大量提供予被加卫物側之故。此外，電 極硬度的偏差之所以為必要條件之理由係因：t電極硬度 不均時，提供予各個部分之電極材料的量將會產生變化， 如此將使得在形成㈣的一 $會產i變化，進❿導致無法 形成厚度均勻之覆膜。不同於即使電極的硬度有些許的差 異對覆膜幾乎不造成任何影響之形成薄膜的情況，本發明 係藉由將大量的電極材料平均地提供予處理範圍，如此才 月匕开乂成疋居度之覆膜，而為厚膜形成之特有的檢对事 項。 ° 盖j實施形^ 首先，說明本發明所使用之放電表面處理方法及其裝 置的概要。第2圖為顯示放電表面處理裝置之放電表面處 =的概略圖。放電表面處理裝置i之構成係具備··欲形成 覆膜14之被加工物（以下，稱之為工件）11;用以在工件u 315558 11 1278537 的表面形成覆膜14之放電表面處理用電極12 ;電性連接 工件11與放電表面處理用電極12，為使兩者間得以產生 電弧放電而提供電壓予兩者之放電表面處理用電源13。在 液體中進行放電表面處理時，須另外設置加工槽1 6，使工 件11與工件11的放電表面處理用電極12面對的部份被 油等加工液1 5充滿。此外，在氣體中進行放電表面處理 時，工件11與放電表面處理用電極1 2係被搁置於處理環 境氣體中。此外，第2圖與以下之說明係例示了在加工液 1 5中進行放電表面處理之情況。此外，以下，係將放電表 面處理用電極1 2與工件11之相對面之間的距離稱之為極 間距離。 說明前述構成之放電表面處理裝置1之放電表面處理 方法。放電表面處理係藉由：例如係將欲形成覆膜1 4之工 件11做為陽極，並將覆膜丨4的供給源之金屬或陶瓷等平 均粒徑為數// m的粉末壓縮成形之放電表面處理用電極 12，或視實際之情況，隨後經加熱處理之放電表面處理用 電極12做為陰極，藉由未顯示於圖中之控制機構使前述之 電極不會在加工液15中接觸地控制極間距離的同時，使其 兩者間產生放電。 ^ 當放電表面處理用電極12與工件U之間產生放電 時，藉由該放電而引起之爆炸氣浪或靜電力，使溶融之電 ㈣-部分21由電極12被分離，而朝工件u纟面移動。 於是，炫融之電極的-部分21在移動至工件η表面後， 再凝固形成覆膜14。 315558 12 1278537 由電極分離之粉末21的供給量為適當的量時，由電極 刀之粉末21在移動至電弧柱的途中就已完全料，並在 的表面再凝固形成覆膜14。此時，工件n的表面 電弧柱的熱度而形成熔融狀態，使覆膜14與工件u ::合力變強。此時’即形成單發放電所造成之放電痕(單 痕第3圖係、顯示’由電極所分離之粉末的供給量 田的里日寸之單發放電所造成之放電痕的形狀之圖。如 弟士 3圖所示，由電極所分離之粉末的供給量為適當的量 :’放電痕31的中心形成最高的山形(橢圓弧形)形狀。且 二隹積利用„亥放電而形成之放電痕3卜即可形成細緻的 復膜。 :但是，當從電極所分離之粉纟21的供給量過多時，由 2才5所刀離之粉末21無法在移動至卫件U表面的途中完 全熔解。其結果是’尚未熔解之由電極所分離的粉末21 移動至工件i i上。尚未溶解之由電極所分離的粉末2丄即 =動至工U表面，也因為無法在工件u上形成炼融 區域，、故由電極轉移來的粉末21無法和工件u結合，而 其形成之覆膜14亦脆弱到以手即可使其剝落的程度。第4 圖係顯示由電極所分離的粉末的供給量過多時單發放電所 :成之放電痕的形狀之圖。#第4圖所示，前述情況下之 單’X放電的放屯痕3卜呈不規則形狀，其所堆積之覆膜在 受到外部衝擊時即會被輕易地剝落下來。 此外& $極所分離之粉末2 i的供給量過少時由電 和斤取下之叔末2 !的量非常地少，在電弧柱的溫度維持高 315558 13 1278537 >JOL的狀悲下，一部分的雷極# 刀旧电徑材枓形成蒸
堆積了極少的量（形成幾半县 、 牛 上A v _ …、法觀察到的薄膜）。筐5 係顯示，由電極所分離之粉末 旦、、 回 、、、e里過少時之置恭你Φ 所造成之放電痕的形狀之圖。如 ^ 發放電t放電# U ^ 〜弟5圖所示，此時之單 1敌電之放私痕31的形狀會形 闲囹暾如々曰江处 又双玉痕31的中心凹陷， 周圍隆起之月牙逢（crater)的 於太？ 1沾报仏旦、 狀此外’由電極所分離之 a |過少日夺，即無法將電極 η’形成Hi被去除掉之情況。 工件 接者，彡兒明使用於访雷主# 足用於放電表面處理之放 極12的製造方法。第6 处用罨
圖為顯不放電表面處理用電極的掣 造過程之流程圖。首先， I ^ τ . 2 用球磨政置等粉碎機將流通於 市％之平均粒徑為數+ 十# 的至屬、金屬化合物或陶瓷的 球狀粉末粉碎使其成為平 ^ 3才仫為3 # m以下之粉末（步驟 § 1)。粉末變得細小便容县嘉取 易產生旋♦，因此欲使其為平均粒 徑數// m的粉末時，诵赍总 通吊係在丙酮（acet〇ne)、乙醇（ethan〇1) 或水等液體中進行粉碎。在 、 吁在，夜體中進仃粉碎的情況，在完 成粉碎步驟後，必須基恭 貝療發该液體使粉末乾燥（步驟S2)。 無後的粉末，會因j φ 一私末的/旋聚而形成大的塊狀，因 此為弄碎該大塊狀的粉末，必須使用比極間距離還小的網 孔尺寸（mesh siZe)(例如〇 3_程度）的網來過 S3) 〇 在匕虎月有關该步驟S 3之粉碎過的粉末的過篩。 在放電表面處理中，為產生放電，施加於放電表面處理用 電極12與工件11之間的電壓，通常係在80V至300V的 315558 14 1278537 fe圍。將該範圍内的電壓施加於電極1 2與工件1 1之間時， 放電表面處理中的電極12與工件11之間的距離約為 〇.3mm的程度。如上所述，在放電表面處理中，藉由兩極 間所產生之電弧放電，構成電極丨2的凝聚塊在保持原始大 小的狀況下由電極12脫離。在此，如果，因放電而脫離之 笔極材料塊的大小較極間距離（〇·3mm)還大的話，會讓極間 產生短路。因此為使電極材料塊的大小小於〇.3inm，藉由 過篩，可防止凝聚之塊狀物以原來的大小狀態形成電極材 料。此外，塊狀物的大小在小於極間距離的話，那 麼即使在極間存在著〇 ·3 mm以下的塊狀物，仍然可以接著 產生放電。此外，因在近距離的地方發生放電，故在有塊 狀物的地方會產生放電，而因為藉放電的熱能或爆發力可 以將塊狀物搗碎，故問題較少。另外，藉由過篩，散開的 電極材料，可以在下一製程與進行蠟充份之混合，此將對 提昇電極的成形性極為有利。 之後，在以下之衝壓步驟中，為使衝壓之壓力得以順 利地傳導至粉末内部，可在粉末中混入石蠟（paraffine)等 的蠟，其重量比約為1。/。至10。/。左右（步驟S4)。當將粉末 與蠟混合時，雖然可以改善其成形性，但因粉末周圍會再 次被液體覆蓋，故粉末因其分子間力或靜電力的作用而凝 來，並形成大的塊狀物。因此，為將再次凝聚之塊狀物打 放，必須進行過篩步驟（步驟S5)。在此的過篩方法係與前 述步驟S3的方法相同。 接著，將所獲得的粉末倒入成形器中以壓縮機將粉末 315558 15 1278537 ::::定之形狀(步驟S6)。之後，由成形器中取出由粉 埶^成:之屋粉體，再以真空爐或充滿氮氣的爐進行加 由電::行加熱時，存在於電極中的犧會蒸發，而 、"中除去。此外，當將加熱溫度調高時電極會變硬， 加熱溫度調低時電極會變軟。^ ^ ^ ^ ^ 欠私上冤極材枓的粉末的粒徑 义^會、交硬，粉末的粒徑大的話則電極會變軟。夢 造。述之方 <，即可完成具有導電性的壓粉體電極的製9 ^卜’在前述步驟S1的粉末粉碎步驟中，係利 磨衣置等粉碎機使平均物^ ^ 粉末在m _的金屬或陶究的球形 私末在液財料使其成為平均㈣ =驟S2的乾燥步驟中將液體乾燥，但流通於市：上末之並 為平均粒徑3…下的粉末時，則可省略步驟S1的 粉碎步驟以及步驟S2的乾# " 的 μ τ 卞步驟。在前述之流通於市場 、千均粒控3”以下的粉末中，可例舉： 的鈷（Co)、鎳（Ni)或兩者之合金， " 虱化 此外，使用成形性高的粉末時， 是4 人止时丄 即不須在步驟S4的蠟溫 口 v驟中加入蠟，同時可省略 驟。 心俊的步驟S5之過篩選步 以參考為佐，說明本發明。 例如直接使用平均粒徑數十乂略步驟S1的粉碎步驟， 〇 十#°1的粉末時，雖仍鈇可形出 放電表面處理用電極，但因該 7成 _ . 電極為表面硬度高，中心邻 知硬度低之硬度分布不均的電極而不受喜中： 電極係一種不適於形成厚膜之電極。 ’、 忒種 315558 16 1278537 前述之電極的發生硬度不均，係基於以下之原因。一 般而言，進行粉末的衝壓成形時，壓力係由接觸衝壓面或 杈具面之粉末傳達到電極内部，粉末只產生微動。此時， 粉末的平均粒徑當大到數十#m的程度時，粉末與粉末之 間所形成的空間變大。於是，接觸衝壓面與模具面(電極的 表面）之粉末開始移動以填埋該空間，如此一來電極表面上 的粒子密度增#，該部份的摩擦變大。㈣，粉末較為粗 大時，因對應衝壓壓力的反作用力只能保持在電極表面， 故壓力無法被傳達至電極内部。其結果，造成在電極上形 成硬度的分布。 接著，說明可形成厚膜之電極材料的具體例。在第i 實施型態中，係以使用市販之平均粒徑！以㈤的鈷（c〇)粉 末，製造電極的情況為例進行說明。根據前述第6圖製造 電極，由於鈷（Co)粉末的成形性相當高，因此在不使用蠟 以指定之衝壓壓力成形後，在真空爐中加熱丨小時，製造 出形狀<M8.2mmx30.5mm的電極。在此，為比較電極的性 能，分別以加熱溫度loot，30(rc，以及35(rc的各種不 同的溫度加熱製造電極。 舉一實例，顯示使用以300。(：的加熱溫度製造之電極 進行放電表面處理之結果。此時，在以電極側為負，工件 側為正’峰值電流值= 5至20A，放電持續時間（放電脈 衝寬度）te = 4至100 // s的各種組合的放電脈衝條件下使其 連續放電，進行5分鐘的實加工。在以上的放電脈衝條件 下，放電痕的大小（直徑）會隨著放電脈衝條件而產生變 315558 17 1278537 化，但放電痕的开名壯& 狀為橢圓弧形則沒有變化。亦即，放 ::係賴值電流值與放電持續時間而形成相似性變化。 '、即’在300 C的加熱溫度下所製造之電極，可在不受加 工條^放電脈衝條件）的影響下進行堆積加工。 ^ 7 ^為峰值電流值ϋΑ，放電持續時間（放電脈 見又te 4#s程度時，覆膜厚度與放電表面處理用電極 :加熱溫度之關係之顯示圖。在該时，橫座標係顯示加 :放電表面處理用電極的加熱溫度（t )，而縱座標則顯 不.使用以顯示於橫座標之加熱溫度進行加熱處理之放電 表面處理用電極進行放電表面處理時形成於卫件表面之覆 膜的厚度(mm)。如該圖之鈷的結果所示，製造電極時之加 熱溫度為iOOt與3〇(rc時，可在工件表面形成（堆積加工） 。'旱mm左右的覆膜，但製造電極時之加熱溫度在35〇 ^ 件表面無法形成覆膜，形成去除工件之削除加 工。 μ 此外對於使用以1〇〇°c和3〇crc的加熱溫度製造之電 極進行放電表面處理以形成覆膜之狀況進行檢討時，可以 發現以loot的加熱溫度製造之電極其形成之覆膜，用手 一摩擦即可㈣。❻，如上所述以3⑽。C的加熱溫度製造 之電極其形成之覆膜，由於其係由第3圖所示之放電痕重 豐而成，故其為相當細緻之覆膜。第8圖為顯示使用3〇〇 °C的加熱溫度所製造之電極，在放電表面處理步驟中所形 成之覆膜的剖面形狀之SEM(Scanning Electron Microscope:掃描式電子顯微鏡）相片。如圖所示，形成於 315558 18 1278537 工件上之覆膜’是無空洞的細緻之覆膜。 末所Π述可以得知’為達到利用平均粒徑丨心的騎 Lir放電表面處理用電極來進行放電表面處理以形 1、1膜，使用在單發放電痕是橢圓弧形的條件下所製 k之電極，亦即將名去伞、 子鈷如末壓鈿之後’再用以30CTC加熱後 的放電表面處理用電極是有效的。 劝雷：據第1 Λ知型態’可藉由單發放電痕的形狀判斷出 “面處理用电極是否為能形成細緻厚膜的電極。此 二、：均粒徑為^m的鈷粉末時，將該粉末壓縮形成的 : 3〇〇C加熱時’即可形成細緻的厚膜。 弟2貫放型熊 當放電表面處理用電極粉末的材質及大小改變時，為 1求取形成細緻厚膜的電極製造條件，必須以各種不同的 ’造條件製造電極，利用所製造的各種電極，並藉由實際 的放電表面處理形占芦赠 、丁、 〆成覆膜，來評估該電極是否可行。但該 方式須花費龐大的勞力及時間。 一 Μ 此外，即使用相同材質粉末，以相同製造方法製造電 極，也會因不同的季節（溫度及渔度）其所形成之粉末华人 體的體積也不同。因此’與前述之粉末的材質及大小改； 時的情況-樣，必須使用所製造出的各種不同的電極，實 際的進行放電表面處理以形成覆膜，再來評估該電極。例 如：取相同材質的粉末30g，_18 2_χ3〇·5ηηη的模具 加壓來製造電極時’在夏季及冬季時之衝壓壓力會有所不 同。 315558 19 1278537 因此’在第2實栋刑At / 造之放電表面處理用電極：說明：在不同條件下所製 理，就能評估今H 萬要進行到覆膜形成的處 表面處理用電極:評:方:能形成細緻覆膜的電極之放電 極的=方=關第2本實施型態之放電表面處理用電 極二=:。第2實施型態之放電表面處理用電 ^ . '、 ¥ ，係利用堆積以1脈衝放電形成之單 發放電痕來形成覆膜夕重者 ^ 早 離，來η -主 "’错由觀察單發放電痕的狀 :末進仃放電表面處理用電極的評估。亦即，取得可以 I成細緻覆膜時之單發放 膜時之… 的形狀以及不能形成細緻覆 2之早發放電痕的形狀’藉由觀察所製造之電極的單發 =痕的形狀，來判斷能否形成細緻的覆膜。具體而言； 早务放電痕的形狀具有可以形成細緻覆膜的形狀時，即可 判斷藉由該單發放電痕的重疊所形成的覆膜亦是細緻的。 在此:所謂的單發放電痕的形狀是可以形成細緻覆膜的形 狀’係意指單發放電痕的側面形狀係如帛i實施型態之第 3圖所示的橢圓弧形的形狀，而所謂單發放電痕的开績不 能形成細緻覆膜的形狀係如帛4圖及帛5圖戶斤示的單發放 電痕的形狀。 x 以下，關於該放電表面處理用電極的評估方法，以具 體例進行說明。使用市販之平均粒徑i # m的鈷（co)粉末， 不使用蠟以指定的衝壓壓成形後，在真空爐中加熱一小 時’製造形狀0 lmmxlOmm的電極。在此，為比較電極的 性能，在100°C，30(TC以及350X：的各個加熱溫度下加熱 315558 20 1278537 來製造電極。 與第1實施型態相同，顯示出使用在加熱溫度3〇代 下所製造的電極來進行放電表面處理之 極側為負，工件側為正，峰值電流值…二時放 績時間（放電脈衝寬度>=4至100"的各種組合的放電脈 衝條件下進行1脈衝的放電加工。在前述之放電脈衝條件 下，放電痕W大小（直徑），會隨放電脈衝條件而變化，但 放電痕的形狀為橢圓弧形則沒有變化。亦即，放電痕相對 於峰值電流值與放電持續時間產生相似的變化。換言之， 在早發放電下可以形成橢圓弧形之放電痕的電極，不會受 加工條件（放電脈衝條件）的影響。 9 第9圖係顯示··將在峰值電流值ie = i2A，放電持續時 間（放電脈衝寬度）㈣…的程度下進行放電表面處理時 之單發放電痕的形狀以3維雷射顯微鏡所測定之結果之 圖。如該圖所示，使用在3〇〇<t的加熱溫度下所製造之電 極，在前述的放電脈衝條件下所進行之放電表面處理時之 單發放電痕的形狀形成中心為較高之山形，形成與第3圖 所示的橢圓弧形狀之相同形狀。 —此外，使用在100t的加熱溫度下所製造之電極，在 前述之放電脈衝條件下進行放電表面處理時，堆積於工件 表面之覆膜’用手摩擦即可剝落，由於沒有放電痕，故益 法觀察到其形狀。 。第10 W係顯示··卩3維雷射顯微鏡檢測之使用以35〇 C的加熱溫度所製造之雷} 衣，在峰值電流值ie=12A，放電 315558 21 1278537 持續時間（放電脈衝寬度）te = 64 /zs的程度下進行放電表面 處理時之單發放電痕的形狀之結果之圖。如該圖所示，使 用在35(TC的加熱溫度下所製造的電極，在前述放電脈衝 條件下進行放電表面處理時的單發放電痕的形狀係中心部 凹陷，周圍隆起之月牙窪形狀，其係與第5圖所示之形狀 相同。 第1貫施型態之至形成覆膜為止的處理與第2實施型 態之單發放電痕的關係，如上所述，為形成細緻的覆膜， 必須重疊單發放電痕，因此選擇可以使單發放電痕的狀態 堆積成橢圓弧形狀態的電極是重要的。亦即，當使用藉由 單發放電即可堆積之電極時，就能發現藉由重疊地堆積， 即可形成細緻的覆膜。 因此，在此說明有關第2實施型態之放電表面處理用 電極的汗估方法。在第2實施型態中，係以變更製造電極 2之石蠟（蠟）的量、壓力或加熱溫度來製造以前述方法製 /、有1必mm私度的面之電極。此係因··在產生發電時 陰極之電極表面的電弧柱的大小，最大的也只有0〇3職 j右，因此使用前述大小的電極就已經足夠。此外，使用 則述之小電極使其在工件中僅放電一次。 币第11圖係顯示：使用於第2實施型態之放電表面處理 用：極的汗估方法之放電表面處理裝置的概略構成圖。該 放電表面處理袭置1a，在帛1實施型態的冑2圖巾，其特 徵為忒衣置係具備·用以檢測放電表面處理用電極U與工 之間之放包的產生之放電檢測電路4】。此外，與第 315558 22 1278537 並省略其說 2圖相同之構成要素係 以相同之符號表示 明。 放電檢測電路41係一種:為在電極12與工件u之間 使其僅產生-次的放電，用以檢測放電的發生之電路。該 放電檢測電路之構成係：檢測極間的電 前被施加之電壓在50V以下時， V 乂 ^吋，即將5V的信號傳送到放 電表面處理用電源13。此外，放電表面處理用電源』，在 接收到放電檢測電路41傳來的㈣時，便停㈣㈣❹ 電壓。 根據前述之構成，施加於極間的電壓，在開始放電後 其電壓即由80V程度一口氣降到游的程度，放電檢測電 路W檢測出該電壓的下降後，即將前㈣的訊號傳送到 放電表面處理用電源13側。於是’放電表面處理用電源 13在接收到該信號後，即停止對極間施加電壓。藉由前述 之方式即可產生單發的放電。 μ讓單^放電在極間發生後，利用顯微鏡等的觀察裝置 ，察形成於工件11之放電痕（單發放電痕）的形狀，藉由曲 =近U或積分處理來掌握來自電極Η之電極材料的供給 篁積量）。例如··關於放電痕的剖面形狀，用2次至6 :來：仃曲線近似，將該近似曲線的方程式以彻度積 :二出工件11上的堆積量。由此，藉由單發放電，即可 口f估疋否能夠形成細緻的覆膜。 此外，在前述的例子中，係利用由單發放電算出工件 的隹積里，但*利用算出堆積量之方式，僅憑單發放 315558 23 I278537 开；2^狀亦可4估疋否能夠形成細緻的覆膜。此係因玎 弧幵：緻覆膜的單發電痕的形狀僅限於第3圖所示的橢圓 ::之故。藉由前述之方式’由製造之電極…斤進行之 與兮電的、。果，找出具有第3圖所示形狀的放電痕，以 …“極12相同的條件，即可製造實際使用之電極。 ^據第2實施型態，一開始可製造較小的電極，藉由 可谁Γ核進仃早發放電之單發放電痕，即可掌握其是否為 2細緻覆膜的形成之電極。藉此，實際形成覆膜而在 定月匕否=成細緻覆膜的電極時，覆膜形成時必須耗費一 成時間（5分至Μ分^但翠發放電係在一瞬間完 卩要觀察該單發放電痕的形狀，即可立刻評估其 成細緻覆膜之最佳的電極，並達到提升製造電極 W效率化之目的。 ^卜:為判斷實際形成之覆膜是否為細緻之覆膜，必 、曰由貫悲顯微鏡或電子顯微鏡來觀察形成於 :::二:依照本第2實施型態的方法，以雷射顯微】 开H2發放電的放電痕以掌握其形狀，只要判定該 4疋否“夠形成細緻覆膜時的單發放電痕 評估出是否為最適當的電極。亦即，^ Ρ 剖面，而對工件進行破斷處理。此外，使 由於其只要具有可發生電孤柱的面積即可，因此只需使用 =的電極’如此即可降低電極的製造成本與材料費。春然 際上所欲使用之尺寸的電極，使用二極 放電，再由放電痕來判斷能否形成細緻的覆 315558 24 1278537 膜也沒有問題。 第3實施型態 在第3貝施型怨中，係針對使用與前述第2實施型態 不同的電極材料進行實驗的情況進行說明。此外，電極材 料係由，鉬（M〇)28重量％，鉻（Cr)17重量％，矽（siHc〇n)3 重量％，其餘為鈷（Co)所組成的合金粉末。此外，在該實 例中係使用别述比例之合金粉末，但也可以使用以下比例 所組成的合金粉末：鉻（Cr)28重量％，鎳（犯）5重量％，鎢 (tungsten) 19重量％，剩下為鈷（C〇)所組成的合金粉末或鉻 (Cr) 25重里/〇’鎳（ν〇 1〇重量％，鎢（w)7重量％，碳（c)〇 5 重量％，其餘為鈷（c〇)所組成的合金粉末等。 根據第6圖所示的流程圖，由前述合金粉末來製造放 電表面處理用電極。另外，在步驟s丨的粉末粉碎步驟中， 係用珠磨裝置來粉碎具有前述組成的合金粉末。在此，珠 磨波置係、種·在粉碎容器與迴轉轴（如〇〇之間放入約 1.7kg左右直徑0 lmm的球“丨丨（珠子)，使安裝於迴 轉軸㈣㈣的授拌棒（pin)轉動並讓球_高速運動，藉此 將粉末粉碎之裝置。此時，電極粉末中為避免粉末彼此之 間結合凝聚’而參雜有丙_和乙醇。使該混合體通過球體 所撥拌之區域，在球與球之間將粉末弄碎使其細微化。此 外此合體具有-旦流出粉碎容器的外部，但又會再度流 回之構造’混合體在珠磨裝置的粉碎區域中來回循環好幾 在此以週速1〇m/s的速度讓迴轉軸（rotor)進行轉動， 並以6小時的時間使其粉碎。 315558 25 1278537 第12圖係顯示在前述之條件下使用珠磨裝置將合金 粉末粉碎後顯示其狀態之SEM相片。如該相片所示，被珠 磨裝置所粉碎的粉末，呈平均㈣〇7//m程度的鱗片狀。 此外，不使用珠磨裝置，不論是使用將粉碎的原料、 珠球與溶媒放入容器内，使其震動以將粉末細微化之振動 :磨裝f，或使用豸粉碎的原料、珠球與溶媒放入旋轉的 奋杰内，使放置該容器的台也轉動以將原料細微化之行星 、衣磨衣置，都此夠形成與在珠磨裝置所粉碎之粉末相同 之形狀。但，由於在珠磨裝置中係利用小的球體（珠 將粕末粉碎，因此其粉碎力是震動研磨裝置的1 〇倍以上， 相較於使用振動研磨裝置粉碎粉末，顯示粒徑分布之粒产 分布變得較銳利(sharp)且狹窄。此外，將具有前述粒度： 布之粉末使用於電極時，因在㈣的放電條件下所有的粉 末炼融，而得以進一步地提升覆膜的細緻性。 〇 〇在第6圖之步驟S3的過篩步驟中，係使用網孔尺寸 人1至o.lmm的篩子進行過篩的步驟，在步驟S4的蠟混 :少驟中，係㈣的重量比1〇%的比例進行混合，而在步 子：5的過篩步驟中，則是使用網孔尺寸0.1至1mm的篩 ^ ^ ^然後在步驟S7的加熱步驟中，以真空爐加埶 —小時。所彭、生 ，、、、 ^ 笔極的形狀為0 1 8mmX30mm。此外，為 夂匕車乂包極的性能，分別在600°C，700°C，以及800。。的 口加熱溫度下加熱來製造電極。 、 利用所_ ;生Φ /J. ,-r_ 的工 衣化出的電極，在材質為INCONEL718(鎳合金） 進行一次放電，觀察其結果所產生之單發放電 315558 26 1278537 '其、、、σ果疋，在600 c加熱下所製造出電極的單發放電 痕與第4圖的形狀相同，| 7〇代加熱下所製造出電極 的單發放電痕與第3圖的形狀㈣，此外在_。〇加熱下 所製造出電極的單發放電痕則是與第5圖的形&彳目同。亦 可次在700 C加熱下所製&出之電極最有肖於細緻覆 膜的形成。 因此，在此針對使用前述700t加熱下所製造出的電 j，使其連續放電，並進行5分鐘的實際加m進行 詳細之檢討。在以電極側為負，工件側為正，峰值電流值 ie = 5至2〇A’放電持續時間（放電脈衝寬度）te = 4至loop 的各種組合的放電脈衝條件下進行連續放電。在前述之放 電脈衝條件下’與前述單發放電相同，放電痕的大小（直 徑），會隨放電脈衝條件而變化，但放電痕的形狀為擴圓弧 形則沒有變化。亦即，放電痕會對應峰值電流值與放電持 續時間形成相似性變化。換言之，在單發放電下可以形成 橢圓弧形之放電痕的電極’不會受加工條件(放電脈衝條件) 的影響。 在峰值電流值ie=12A，放電持續時間（放電脈衝寬 度）te = Ms程度的條件下進行放電表面處理時，藉由單發 放電可堆積之在70(TC加熱下所製造的電極，形成堆積加X 工。第13圖係顯示以在戰加熱下所製造之電極形成之 覆膜之剖面的相片。如圖所示，其係形成沒有空洞 的覆膜。 另方面使用藉由單發放電可堆積之在6001加熱 315558 27 Ϊ278537 下所製造之電極，在峰值恭泣 電脈衛官辩 电/现ie = 12A，放電持續時間（放 电脈衝見度）te = 8# s程度的條 在工件表面形& ，、牛下進仃放電表面處理時， 1干衣向形成覆膜，而形 ^ ep ^ ^ L 形成堆積加工。但該覆膜用手摩 才不即了剝離。此外，在單 A ο〇〇〇Γ . . x放電中成乎無法確認堆積量之 在_C加熱下所製造的電極，則形成除去加工。 根據第3實施型離，g 之銘C〇粉末以外料他Γ 第2實施型態為例 D要使m〜、電極材料，與第2實施型態相同 以…“丨+电展為橢®弧形之電極，在實際加工中可 "見：在工件上可以堆積出細緻的覆膜。 h返之第2、第3實施型態中係針對·使用將平均 〇 “ m的鈷(C〇)粉末或合金粉末細微化至平均粒徑為 心的私末來製造電極，使該電極產生單發放電，並在 極Lt形成放Γ痕之過程進行說明。但，因單發放電之電 ^的供給量’不受到電極材質與組成之限制，因此即 使疋八他的金屬材料，傕 使用早發放電亦可評估出是否為可 隹積各的覆膜之電極。 14實確^型態 在第4實施型態中’與前述第1至第3實施型態中說 =情形相較’以電極形狀與電流波形不同之情形為例進 行說明。 ,】、生在第4實施型態中’依照第6圖的流程圖由合金粉末 製&電極。合金粉末的組成，係與第3實施型態中所說明 之、成分相同。以下詳細說明各步驟。首先，在步驟S1的 粉末粉碎步驟中’將平均粒徑Mm的合金粉末以球磨裝 315558 28 1278537 置粉碎成平均珠 k 1 ·2 # m的粉末。在前述之粉碎步驟 使用氧化錯製的 . 泉體，將合金粉末及溶媒之丙酮混合以進 仃份碎。但，支 ^ 酮中 一马抑制粉末間的凝聚，可將硬脂酸溶解於丙 接著，在步驟S2的乾燥步驟中，纟3(TC左右的大氣 中使丙酮揮發。此時，如果完全乾燥的話會促使粉末氧化， :此在稍微濕潤的狀態即結束乾燥作業。此外，為使粉末 肊均勻的乾燥’在乾燥過程中持續攪拌粉末。若沒有持續 攪拌的沽，表面處的粉末會較底部處的粉末先乾燥，而產 生氧化現象。此外，在步驟S4之與蠟的混合步驟中，可 在乾燥後的粉末中混入重量比1至10%程度之石蠟。 在步驟S5的過選步驟中，將混合有石蠟之粉末放置 於、、罔孔尺寸約1 〇〇至5 〇〇 # m程度的篩子上，不斷地振動 使粉末通過篩子。此外，在步驟S6的衝壓步驟中，將篩 過之10g的粉末投入於50mmxllmm的模具，在電極表面 施加50至lOOMPa的壓力使其成形。如此，即可獲得 5 0mmxllmmx5.5mm 的成形體。 在步驟S7的加熱步驟中，將所得之成形體放入真空 爐中’進行加熱處理。此外，將加熱溫度設定為73及 750 C ’保持前述之溫度約一小時後，自然冷卻。冷卻之後， 將空氣導入真空爐内’打開真空爐，即可獲得具有導電性 之電極。 使用以前述方式製造之電極，在由SKD61(組成名）所 構成之工件上進行一次放電。此時，將電極側設定為負， 29 315558 1278537 工 件側设定為正，以進行放電表面處理。處 值電流值1—放電持續時曝電脈衝寬度二s 弟圖為’顯示用73(rc加熱下所製造之電極進行單 七放電時所測定之單發放電痕的形狀的結果之圖，第μ =為’顯示用赋加熱下所製造之電極進行 所測定之單發放電痕的形狀 ❿狀的、、、D果之圖。弟14圖所示之在 / L加熱溫度下所製 .9 m π Ik出之電極的早發放電痕，形成類似 ==圓狐形之形狀，但第15圖所示之在75(rc加熱 圖：月牙：’出之電極的單發放電痕’則形成類似第10 圖的月牙渔形狀之形狀。 使用前述2個電極使i4 ~ mu j U生^之連續放電，以試著 形成；的覆膜。此時，俦 的mmx5.5_的面進 订力。此外，在電極消耗lmm時便停止加 係顯示使直產峰；鱼诗4 + 第 ® 之關伟t it 時之電極的加熱溫度與覆膜厚度 之關係之圖。在该圖中’橫座標係 理之電極的加埶溫声 用於放電表面處 所示之溫度進；縱座標係顯示，使用橫座標 覆膜的厚度（min)。力义、+、 表面處理日守之 面，縱座標卜Gmm係顯示工件表 面^域則顯示除去加工，正區域 73〇t加熱製造的電 隹和加工以 形成。.2随左右的^ 電表面處理時，在工件上會 行放電表面處理時，衣、之電極耒進 用7—下所去…此結果铺 圓弧形的放電痕，而使用75 :早發放電時會形成糖 使用750 C加熱下所製造的電極，進 315558 30 1278537 :早發放電時則形成中心凹陷，肖圍隆起的月牙窪形狀的 放電痕之結果。 弟丨7圖為用730t加熱所製造之電極進行放電表面處 理時所形成的覆膜之研磨後的SEM相片。如該圖所示，可 、月邊传知其全面具有金屬光澤，且形成非 緻的覆 膜。 根據本第4實施型態，即使電流波形與第丨至第3實 :1怎不同，與第2實施型態相$，亦可掌握藉由單發放 電痕：可形成細緻覆膜之電極的製造條件。如同先前所 2藉由放電表面處理實際進行覆膜的形成時，必需耗費 :定的處理時間，㈣於單發放電係在—瞬間完成，因此 :以立即β平估其是否為具有形成細緻覆膜條件之最適切的 電極’並達到提昇製造電極的效率之目的。 15實施 在第5實施型態中，係以不同於第4實施型態之粉末 材質與粒度之情況為例進行說明。 在第5貫施型態中，係依照第6圖的流程圖以合金粉 末與固體㈣劑之ΒΝ(氮化删）粉末來製造電極。合金粉末 的組成係與在第3實施型態中所說明之相同。以下詳細說 明各步驟。首先，在步驟S1的粉末的粉碎步驟中，以與 第4實施型態相同之粉碎條件將平均粒徑6心的合金粉 末粉碎成平均純1.2〃 m的粉末。在該料後的合金粉 末中’以9.5〇/〇’ 0.5%的重量比分別混入平均粒徑的 合金粉末與平均粒徑1 V m的BN粉末。 315558 31 1278537 由於合金粉末，在800C左右時因組成中的鉻（Cr)會氧 化，而變成具有潤滑性的〇3，故具有好的耐摩耗性， 但在300°C至500°C左右時，因未產生cr203,而被摩耗掉。 因此，如可預先將具有潤滑性的BN混入於覆膜内，則在 1 0 5 0 C以下的溫度’可以形成發揮良好耐摩耗性的覆膜。 此外’當粉末中存在些許平均粒徑大的粒子時，可提升之 後之步驟的衝壓成形時的成形性，故其中混合有平均粒徑 6//m的合金粉末。因為先前被粉碎之合金粉末存在於丙酮 中，將4述粉末投入其中，用球磨裝置來攪拌4種粉末， 亦即將平均粒徑1.2/zm的合金粉末及平均粒徑6//m的合 金粉末及平均粒徑1 // m的BN粉末混合。 步驟S2之乾燥步驟，步驟84之與蠟的混合步驟以及 步驟S5的過筛步驟的詳細實施方法，因與第4實施型態 相同’故省略其s兒明。在步驟S6的衝壓步驟中，係將1 ^ 過篩後的粉末投入於5〇mmxUmn^模具中，之後在電極 表面施加lOOMPa壓力使其成形，其結果，獲得 50mmxllmmx5.5mm 的成形體。 在步驟S7的加熱步驟中，將所得之成形體放入真空 爐中’以7峨的溫度進行約—小時的加熱處理後，再使 其自然冷卻。在冷卻後，將空氣導人真空爐内，打開直空 爐，即可獲得具有導電性之電極。 使用則述方式絮造之電極，在由鋼材SKD6 i所構成的 ::上進行一次放電。此時’將電極側設定為貞，工件側 设疋為正’以進行放電表面處理。此外，冑用之放電脈衝 315558 32 1278537 條件係與第4實施型態之條件相同。因此單發放電痕形成 與第9圖相似之具有橢圓弧形的放電痕。 乂 上之後’使用該電極，使其產生前述之連續放電，以嘗 試著形成厚的覆膜。此時，以電極的心的·^的面進 仃加工。另外，在電極消耗lmm時即停止加工。如此，即 可形成約0.2匪左右的覆膜。該覆膜，即使用手摩擦也不 會剝洛’且為無空洞的細緻覆膜。 根據本第5實施型態，即使粉末的材質和粒度不同， 亦可根據單發放電所形成之放電痕形狀來掌握評2其是否 為可以堆積細緻覆膜之電極。 八 如上所述，根據本發明，本發明具有··在進行實際的 加工處理前，II由放電表面處理即可輕易地判別出其是否 為可以形成厚的細緻覆膜的電極之效果。 (產業上之利用的可能性） 如上所述，本發明係適用於：使用於可自動化在工件 表面形成厚覆膜的處理之放電表面處理裝置之電極的評 估。 [圖式簡單說明] 第1圖為ί、、頁不氣機用氣體渴輪引擎的洞輪葉片之構造 之概略圖； 第2圖為,、、、員不放電表面處理装置之放電表面處理的概 略圖， 第3圖為由電極所合齙 尸/Γ刀離之粉末的供給量適當時之單發 放電痕的形狀之顯示圖； 315558 33 1278537 第4圖為由電極所分離之粉末的供 放電痕的形狀之顯示圖； ^、、口里過夕時之單發 第5圖為由電極所分離之粉 放電痕的形狀之顯示圖； 1、…里過少時之單發 第6圖為顯示放電表面處 圖； 以極的製造過程之流程 第7圖為顯示覆膜厚度與放電表 溫度之關係之圖； 用電極的加熱 第8圖為顯示使用以赠的加熱溫度所製造之· 極，在放電表面處理步驟中 包 讓相片； 成之覆膜的剖面狀況之 第9圖為使用在3〇〇。。的加熱溫度下製造之電極 進行放電表面處理時以3維的雷射顯微鏡測 的形狀之結果之圖； X双$痕 第10圖為使用在35(TC的加熱溫度下製造之電極，在 進行放電表面處理時以3維的雷射顯微鏡測定單發放 的形狀之結果之圖； $ 第11圖為顯示使用於放電表面處理用電極的評估方 法之放電表面處理裝置的概略構成圖； 弟12圖為顯示使用珠磨（beadmill)裝置將合金於末於 碎後的狀態之SEM相片； / 第13圖為以700它之電極所形成之覆膜的剖面的相 片； 第14圖為顯示在以730它加熱製造之電極進行單發放 315558 34 1278537 電時所测定之單I# ^ 早^放電痕的形狀的結果之顯示圖； 〆=5圖為顯示在以750°C加熱製造之電極來進行單發 Ό斤測疋之單發放電痕的形狀的結果之顯示圖； 第16圖為顯示使其發生連續性放電時之電極的加熱 溫度與覆膜厚度之關係之圖；以及 第Ο圖為，利用730°C加熱製造之電極進行放電表面 處里而形成之覆膜在進行研磨後的“Μ相片。 (元件符號說明） 1 ' ^ 放電表面處理裝置 11 被加工物（工件） 13 放電表面處理用電源 15 加工 21 炫融電極之一部分 41 放電檢測電路 12 放電表面處理用電極 14 覆膜 16 加工槽 3 1 放電痕 1000渦輪葉片 315558 35