放电表面处理用压坯电极及放电表面处理用压坯电极的制造方法

摘要

在金属粉末或金属化合物粉末中混入作为连接剂的软质金属粉末后加压成型获得放电表面处理用压坯电极,该电极是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电,利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜,在放电表面处理时使用。

说明书

技术领域

本发明涉及放电表面处理用压坯电极及放电表面处理用压坯电极的制造方法，特别涉及为了在工件表面形成硬质被膜而进行放电表面处理时所用的压坯电极(放电电极)及该压坯电极的制造方法。

背景技术

日本专利公开公报平9-19829号记载了一种放电表面处理方法，是使用压坯电极，在放电加工油等加工液中，使压坯电极和工件间产生脉冲放电，利用该放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的TiC等金属碳化物等物质构成的硬质被膜。

一般，在模具内填入Ti等金属粉末，通过冲压对模具内的金属粉末进行加压·压缩处理，使金属粉末结成块状，通过这样的加压成型可形成压坯电极。

压坯电极虽然使用了金属粉末，但与日本专利公开公报昭56-126535号和日本专利公开公报昭62-127448号揭示的放电加工用电极不同，它在成型时未进行烧结，所以，其最终电极强度和电阻由加压成型结束时的状态决定。

因此，为了获得需要的最终电极强度和电阻，压坯电极的成型压必须在5tonf/cm²左右。如果成型压小于该值，则所得电极强度不够，电极的电阻明显增大，不适合作为放电表面处理的压坯电极使用。

但是，如果在如此大的成型压下形成电极，由于对模具的压力较大，所以，成型后将压坯电极从模具取出时容易划伤或损坏压坯电极，这样就降低了压坯电极的制造合格率。

如上所述，放电表面处理用压坯电极在加压成型时需要较大成型压的主要原因在于，仅用TiC等金属碳化物粒子形成的粒子结合结构粗糙和粉末不能够均匀装入模具中。

本发明解决了上述问题，其目的是提供利用较小的成型压成型使放电表面处理用压坯电极具备必须的电极强度和电阻、并以较高的合格率制得的放电表面处理用压坯电极和放电表面处理用压坯电极的制造方法。

发明的揭示

本发明提供了一种放电表面处理用压坯电极，是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电，利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜，在这样形成的放电表面处理时所用的放电表面处理用压坯电极中，在金属粉末或金属化合物粉末中混入了软质金属粉末后加压成型。

所以，在压坯电极的加压成型时，软质金属粉末作为连接剂被填入金属粉末或金属化合物粉末粒子的间隙中，软质金属粉末根据粒子间隙形状产生塑性变形，将粉体形成的电极结成块状，降低电极的电阻。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还进一步提供了前述金属化合物粉末为TiH₂、软质金属粉末为Ag的放电表面处理用压坯电极。

因此，在压坯电极加压成型时，在TiH₂粒子的间隙填入比较软的且电阻较低的Ag粉末，Ag粉末根据粒子间隙形状产生塑性变形，将粉体形成的电极结成块状，并使电极的电阻下降。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。这种压坯电极在放电表面处理时，利用TiH₂和加工液中的碳的反应可获得_TiC硬质被膜。

此外，本发明还提供了一种放电表面处理用压坯电极，是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电，利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜，在这样形成的放电表面处理时所用的放电表面处理用压坯电极中，在金属粉末或金属化合物粉末中混入粘合剂，利用成型模具进行加压成型。

因此，金属粉末或金属化合物粉末通过粘合剂粘合在一起，将粉体形成的电极结成块状，使电极电阻下降。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还提供了前述粘合剂为环氧树脂或酚醛树脂等含碳高分子系粘合剂的放电表面处理用压坯电极。

因此，在进行放电表面处理时，金属粉末或金属化合物粉末不仅与加工液中的碳反应，还与粘合剂中的碳反应，这样就获得了硬质碳化金属被膜。

本发明还提供了一种放电表面处理用压坯电极的制造方法，是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电，利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜，在这样的放电表面处理时所用的放电表面处理用的压坯极的制造方法中，在金属粉末或金属化合物粉末中混入软质金属粉末后加压成型。

所以，在压坯电极的加压成型时，软质金属粉末作为连接剂被填入金属粉末或金属化合物粉末粒子的间隙中，软质金属粉末根据粒子间隙形状产生塑性变形，将粉体形成的电极结成块状，降低电极的电阻。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还进一步提供了前述金属化合物粉末为TiH₂、软质金属粉末为Ag的放电表面处理用压坯电极的制造方法。

因此，在压坯电极加压成型时，在TiH₂粒子的间隙填入比较软的且电阻较低的Ag粉末，Ag粉末根据粒子间隙形状产生塑性变形，将粉体形成的电极结成块状，并使电极的电阻下降。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。这种压坯电极在放电表面处理时，利用TiH₂和加工液中的碳的反应可获得TiC硬质被膜。

本发明还提供了一种放电表面处理用压坯电极的制造方法，是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电，利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜，在这样的放电表面处理时所用的压坯电极的制造方法中，对成型模具一面加以振动，一面在其中填入金属粉末或金属化合物粉末，并对成型模具加压成型。在这种振动填充的情况下，例如，填充量为数克～数百克，振动填充时间为数十秒，粒径为1～50μm，振幅在5μm以上，振动频率为10Hz以上。

因此，通过振动填充，能够提高金属粉末或金属化合物粉末对成型模具的填充密度，使金属粉末或金属化合物粉末能够均匀地填入成型模具中。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还提供了对成型模具进行超声波振动的放电表面处理用压坯电极的制造方法。

因此，通过超声波振动填充，能够有效地提高金属粉末或金属化合物粉末对成型模具的填充密度，使金属粉末或金属化合物粉末能够均匀地填入成型模具中。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还提供了一种放电表面处理用压坯电极的制造方法，是在金属粉末或金属化合物粉末加压成型而得的压坯电极和工件间产生放电，利用放电能量在工件表面形成由电极材料或电极材料因放电能量而反应生成的物质构成的被膜，在这样的放电表面处理时所用的压坯电极的制造方法中，在金属粉末或金属化合物粉末中混入粘合剂，利用成型模具进行加压成型。

因此，金属粉末或金属化合物粉末通过粘合剂粘合在一起，将粉体形成的电极结成块状，使电极电阻下降。这样，即使以较低的成型压成型，也能够获得放电表面处理用压坯电极必须具备的电极强度和电阻值。

本发明还提供了前述粘合剂为环氧树脂或酚醛树脂等含碳高分子系粘合剂的放电表面处理用压坯电极的制造方法。

因此，在进行放电表面处理时，金属粉末或金属化合物粉末不仅与加工液中的碳反应，还与粘合剂中的碳反应，这样就获得了硬质碳化金属被膜。

对附图的简单说明

图1是一例本发明的放电表面处理用压坯电极的微观结构示意图。图2是一例实施本发明的放电表面处理用压坯电极的制造方法时所用的制造装置的截面图。图3是另一例实施本发明的放电表面处理用压坯电极的制造方法时所用的制造装置的截面图。图4是另一例本发明的放电表面处理用压坯电极的微观结构示意图。

实施发明的最佳状态

参考附图对本发明的较理想的实施状态进行说明。

实施状态1

图1是本发明的放电表面处理用压坯电极的微观结构示意图。本发明的放电表面处理用压坯电极10是金属碳化物等作为放电表面处理后生成的硬质被膜主成分的金属或金属化合物粉末(以下简称为金属粉末)11和软质金属粉末12的混合粉末13经过成型模具的加压成型而获得的电极。

金属粉末11为TiH₂(氢化钛)粉末，软质金属粉末12为Ag粉。

此时的金属粉末11的粒径在1～40μm左右，软质金属粉末12的粒径在1～100μm左右，金属粉末11和软质金属粉末12的混合比以重量比计在10∶1左右。

使用图2所示的加压冲头50和固定在模板51上的模具52，在模具52中填入金属粉末11和软质金属粉末12的混合粉末13，利用冲头50加压就可进行该放电表面处理用压坯电极10的加压成型。以Ag等软质金属粉末12混入TiH₂等金属粉末11的状态下进行放电表面处理用压坯电极10的加压成型时，即使电极的成型压下降至2tonf/cm²左右，压坯电极10也能够结成牢固的硬块，获得放电表面处理用压坯电极所必须的电极强度和电阻。

在进行压坯电极10的加压成型时，软质金属粉末12作为连接剂被填入金属粉末11的粒子间隙中，软质金属粉末12根据粒子间隙形状产生塑性变形，达到使电极结成块状和降低电极电阻的效果。特别是通过混入电阻较低的Ag粉末，可确保压坯电极10的电阻具有足够低的值。

这样，即使以低的成型压加压成型，也能够获得具备作为放电表面处理用压坯电极10所必须的电极强度和电阻值的放电表面处理用压坯电极10。通过减小模具的压力，在成型后从模具中取成压坯电极10时，可减少压坯电极10的划伤和破损几率，从而改善压坯电极10的合格率。

如果电极的成型压较低，则对模具的压力也较低，这样，既可形成厚而大的压坯电极，也可形成细而长的压坯电极。

在TiH₂粉末中混入了Ag粉末的压坯电极10，利用放电能量与加工液中的碳反应，获得品质良好的TiC硬质被膜。

用在TiH₂粉末中混入Ag粉末、以2tonf/cm²左右的压力加压成型而获得的本发明的压坯电极和未混入Ag粉末、以5tonf/cm²左右的压力加压成型而获得的传统压坯电极在相同条件下进行放电表面处理后发现，两者的作为被膜性质的维氏硬度都在2500HV左右，粘合力都很好，被膜厚度都在5μm左右，完全没有变化。

压坯电极10的金属粉末11除了TiH₂之外，还可使用WC等金属碳化物，混入金属粉末11的软质金属粉末12除了Ag之外，还可使用Au、Ag、Pb、Sn、In、Ni等软质金属，也可混入陶瓷粉末。

实施状态2

图3表示本发明的放电表面处理用压坯电极的制造方法所用的制造装置的工作状态。本实施状态中，模具盘51设置在激振器53上。在模具52内填入TiH₂等金属粉末11时，利用激振器53使模具52振动，一面振动一面将金属粉末11加入模具52内。

这样，金属粉末11的填充密度有所提高，使金属粉末11能够均匀地填入模具52内。

激振器53可以是使模具进行超声波振动的装置，也可以是使模具以较大的周期进行振动的装置。激振器为前者时，金属粉末以高密度进行填充的效果较好。此外，还可用锤子等击打模具使其振动的方式来代替激振器53。

比较使用激振器53和未使用的情况下容器中充满金属粉末11时的填充重量后发现，使用激振器53时为未使用时的1.3倍。

这样能够确认，即使降低成型压，也能够很好地成型获得所需的压坯电极。一般，未使用激振器53而加压成型获得压坯电极时，成型压必须在5tonf/cm²左右，使用激振器53时，即使成型压降至4tonf/cm²也没有问题，可成型获得压坯电极。

这样，在成型后从模具中取成压坯电极时，可减少压坯电极的划伤或破损几率，从而改善压坯电极的合格率。

上述制造方法同样适用于使用了金属粉末11和软质金属粉末12的混合粉末13的情况，能够获得同等的效果。

实施状态3

图4为本发明的放电表面处理用压坯电极的微观结构示意图。本发明中的放电表面处理用压坯电极20是在金属碳化物等放电表面处理后生成的作为硬质被膜主成分的金属或金属化合物粉末和陶瓷粉末的混合粉末21(以下简称为金属粉末)中再混入粘合剂22，利用成型模具加压成型而获得的电极。

粘合剂22为环氧树脂或酚醛树脂等含碳高分子系粘合剂。

放电表面处理用压坯电极20的加压成型也通过使用图2所示的加压冲头50和固定在模具盘51上的模具52，在模具52内填入混合了粘合剂22的金属粉末21，再用冲头50加压的方法进行。

粘合剂22使金属粉末21互相粘合，起到获得所需电极强度的作用。金属粉末21为TiH₂时，即使电极成型压降至2tonf/cm²以下，利用粘合剂22也能够将压坯电极20形成为很牢固的硬块，获得作为放电表面处理用压坯电极所必须的电极强度和电阻。

这样，即使成型压很小，也能够加压成型获得具备作为放电表面处理用压坯电极所必须的电极强度和电阻的放电表面处理用压坯电极20。通过减小模具的压力，在成型后从模具中取成压坯电极20时，可减少压坯电极20的划伤及破损几率，从而改善压坯电极20的合格率。

混入粘合剂22除了使电极结成块状的作用之外，还有提高放电表面处理后形成的被膜硬度的作用。

例如，使用金属粉末为TiH₂的压坯电极时，被膜的主成分为TiC，它是由电极中的Ti和加工液中的碳组分C反应生成的。这种情况下，如果碳的供给量高于压坯电极的消耗量，则不生成TiC的未反应的Ti残留在被膜中，导致被膜硬度下降。

由于粘合剂为碳C、氢H、氧O等组成的物质，所以，通过放电热量会分解，氢主要转变为水H₂O或氢气H₂，氧转变为水H₂O和二氧化碳CO₂，碳转变为二氧化碳CO₂和碳_C。这里生成的碳被用于与压坯电极中的Ti反应生成TiC，起到形成硬质被膜的作用。

即，金属粉末21不仅与加工液中的碳反应，还与粘合剂22中的碳反应，获得硬质碳化金属被膜。

产业上利用的可能性

本发明的压坯电极适用于形成硬质被膜的放电表面处理用的放电电极。