專利名稱：放電表面處理用壓坯電極及放電表面處理用壓坯電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電表面處理用壓坯電極及放電表面處理用壓坯電極的制造方法，特別涉及為了在工件表面形成硬質(zhì)被膜而進(jìn)行放電表面處理時(shí)所用的壓坯電極(放電電極)及該壓坯電極的制造方法。
背景技術(shù)：
日本專利公開公報(bào)平9-19829號(hào)記載了一種放電表面處理方法，是使用壓坯電極，在放電加工油等加工液中，使壓坯電極和工件間產(chǎn)生脈沖放電，利用該放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的TiC等金屬碳化物等物質(zhì)構(gòu)成的硬質(zhì)被膜。
一般，在模具內(nèi)填入Ti等金屬粉末，通過沖壓對(duì)模具內(nèi)的金屬粉末進(jìn)行加壓·壓縮處理，使金屬粉末結(jié)成塊狀，通過這樣的加壓成型可形成壓坯電極。
壓坯電極雖然使用了金屬粉末，但與日本專利公開公報(bào)昭56-126535號(hào)和日本專利公開公報(bào)昭62-127448號(hào)揭示的放電加工用電極不同，它在成型時(shí)未進(jìn)行燒結(jié)，所以，其最終電極強(qiáng)度和電阻由加壓成型結(jié)束時(shí)的狀態(tài)決定。
因此，為了獲得需要的最終電極強(qiáng)度和電阻，壓坯電極的成型壓必須在5tonf/cm2左右。如果成型壓小于該值，則所得電極強(qiáng)度不夠，電極的電阻明顯增大，不適合作為放電表面處理的壓坯電極使用。
但是，如果在如此大的成型壓下形成電極，由于對(duì)模具的壓力較大，所以，成型后將壓坯電極從模具取出時(shí)容易劃傷或損壞壓坯電極，這樣就降低了壓坯電極的制造合格率。
如上所述，放電表面處理用壓坯電極在加壓成型時(shí)需要較大成型壓的主要原因在于，僅用TiC等金屬碳化物粒子形成的粒子結(jié)合結(jié)構(gòu)粗糙和粉末不能夠均勻裝入模具中。
本發(fā)明解決了上述問題，其目的是提供利用較小的成型壓成型使放電表面處理用壓坯電極具備必須的電極強(qiáng)度和電阻、并以較高的合格率制得的放電表面處理用壓坯電極和放電表面處理用壓坯電極的制造方法。
發(fā)明的揭示本發(fā)明提供了一種放電表面處理用壓坯電極，是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，在這樣形成的放電表面處理時(shí)所用的放電表面處理用壓坯電極中，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入了軟質(zhì)金屬粉末后加壓成型。
所以，在壓坯電極的加壓成型時(shí)，軟質(zhì)金屬粉末作為連接劑被填入金屬粉末或金屬化合物粉末粒子的間隙中，軟質(zhì)金屬粉末根據(jù)粒子間隙形狀產(chǎn)生塑性變形，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，降低電極的電阻。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了前述金屬化合物粉末為TiH2、軟質(zhì)金屬粉末為Ag的放電表面處理用壓坯電極。
因此，在壓坯電極加壓成型時(shí)，在TiH2粒子的間隙填入比較軟的且電阻較低的Ag粉末，Ag粉末根據(jù)粒子間隙形狀產(chǎn)生塑性變形，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，并使電極的電阻下降。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。這種壓坯電極在放電表面處理時(shí)，利用TiH2和加工液中的碳的反應(yīng)可獲得TiC硬質(zhì)被膜。
此外，本發(fā)明還提供了一種放電表面處理用壓坯電極，是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，在這樣形成的放電表面處理時(shí)所用的放電表面處理用壓坯電極中，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入粘合劑，利用成型模具進(jìn)行加壓成型。
因此，金屬粉末或金屬化合物粉末通過粘合劑粘合在一起，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，使電極電阻下降。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還提供了前述粘合劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等含碳高分子系粘合劑的放電表面處理用壓坯電極。
因此，在進(jìn)行放電表面處理時(shí)，金屬粉末或金屬化合物粉末不僅與加工液中的碳反應(yīng)，還與粘合劑中的碳反應(yīng)，這樣就獲得了硬質(zhì)碳化金屬被膜。
本發(fā)明還提供了一種放電表面處理用壓坯電極的制造方法，是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，在這樣的放電表面處理時(shí)所用的放電表面處理用的壓坯極的制造方法中，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入軟質(zhì)金屬粉末后加壓成型。
所以，在壓坯電極的加壓成型時(shí)，軟質(zhì)金屬粉末作為連接劑被填入金屬粉末或金屬化合物粉末粒子的間隙中，軟質(zhì)金屬粉末根據(jù)粒子間隙形狀產(chǎn)生塑性變形，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，降低電極的電阻。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了前述金屬化合物粉末為TiH2、軟質(zhì)金屬粉末為Ag的放電表面處理用壓坯電極的制造方法。
因此，在壓坯電極加壓成型時(shí)，在TiH2粒子的間隙填入比較軟的且電阻較低的Ag粉末，Ag粉末根據(jù)粒子間隙形狀產(chǎn)生塑性變形，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，并使電極的電阻下降。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。這種壓坯電極在放電表面處理時(shí)，利用TiH2和加工液中的碳的反應(yīng)可獲得TiC硬質(zhì)被膜。
本發(fā)明還提供了一種放電表面處理用壓坯電極的制造方法，是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，在這樣的放電表面處理時(shí)所用的壓坯電極的制造方法中，對(duì)成型模具一面加以振動(dòng)，一面在其中填入金屬粉末或金屬化合物粉末，并對(duì)成型模具加壓成型。在這種振動(dòng)填充的情況下，例如，填充量為數(shù)克～數(shù)百克，振動(dòng)填充時(shí)間為數(shù)十秒，粒徑為1～50μm，振幅在5μm以上，振動(dòng)頻率為10Hz以上。
因此，通過振動(dòng)填充，能夠提高金屬粉末或金屬化合物粉末對(duì)成型模具的填充密度，使金屬粉末或金屬化合物粉末能夠均勻地填入成型模具中。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還提供了對(duì)成型模具進(jìn)行超聲波振動(dòng)的放電表面處理用壓坯電極的制造方法。
因此，通過超聲波振動(dòng)填充，能夠有效地提高金屬粉末或金屬化合物粉末對(duì)成型模具的填充密度，使金屬粉末或金屬化合物粉末能夠均勻地填入成型模具中。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還提供了一種放電表面處理用壓坯電極的制造方法，是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，在這樣的放電表面處理時(shí)所用的壓坯電極的制造方法中，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入粘合劑，利用成型模具進(jìn)行加壓成型。
因此，金屬粉末或金屬化合物粉末通過粘合劑粘合在一起，將粉體形成的電極結(jié)成塊狀，使電極電阻下降。這樣，即使以較低的成型壓成型，也能夠獲得放電表面處理用壓坯電極必須具備的電極強(qiáng)度和電阻值。
本發(fā)明還提供了前述粘合劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等含碳高分子系粘合劑的放電表面處理用壓坯電極的制造方法。
因此，在進(jìn)行放電表面處理時(shí)，金屬粉末或金屬化合物粉末不僅與加工液中的碳反應(yīng)，還與粘合劑中的碳反應(yīng)，這樣就獲得了硬質(zhì)碳化金屬被膜。
對(duì)附圖的簡單說明

圖1是一例本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是一例實(shí)施本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的制造方法時(shí)所用的制造裝置的截面圖。圖3是另一例實(shí)施本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的制造方法時(shí)所用的制造裝置的截面圖。圖4是另一例本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳狀態(tài)參考附圖對(duì)本發(fā)明的較理想的實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行說明。
實(shí)施狀態(tài)1圖1是本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極10是金屬碳化物等作為放電表面處理后生成的硬質(zhì)被膜主成分的金屬或金屬化合物粉末(以下簡稱為金屬粉末)11和軟質(zhì)金屬粉末12的混合粉末13經(jīng)過成型模具的加壓成型而獲得的電極。
金屬粉末11為TiH2(氫化鈦)粉末，軟質(zhì)金屬粉末12為Ag粉。
此時(shí)的金屬粉末11的粒徑在1～40μm左右，軟質(zhì)金屬粉末12的粒徑在1～100μm左右，金屬粉末11和軟質(zhì)金屬粉末12的混合比以重量比計(jì)在10∶1左右。
使用圖2所示的加壓沖頭50和固定在模板51上的模具52，在模具52中填入金屬粉末11和軟質(zhì)金屬粉末12的混合粉末13，利用沖頭50加壓就可進(jìn)行該放電表面處理用壓坯電極10的加壓成型。以Ag等軟質(zhì)金屬粉末12混入TiH2等金屬粉末11的狀態(tài)下進(jìn)行放電表面處理用壓坯電極10的加壓成型時(shí)，即使電極的成型壓下降至2tonf/cm2左右，壓坯電極10也能夠結(jié)成牢固的硬塊，獲得放電表面處理用壓坯電極所必須的電極強(qiáng)度和電阻。
在進(jìn)行壓坯電極10的加壓成型時(shí)，軟質(zhì)金屬粉末12作為連接劑被填入金屬粉末11的粒子間隙中，軟質(zhì)金屬粉末12根據(jù)粒子間隙形狀產(chǎn)生塑性變形，達(dá)到使電極結(jié)成塊狀和降低電極電阻的效果。特別是通過混入電阻較低的Ag粉末，可確保壓坯電極10的電阻具有足夠低的值。
這樣，即使以低的成型壓加壓成型，也能夠獲得具備作為放電表面處理用壓坯電極10所必須的電極強(qiáng)度和電阻值的放電表面處理用壓坯電極10。通過減小模具的壓力，在成型后從模具中取成壓坯電極10時(shí)，可減少壓坯電極10的劃傷和破損幾率，從而改善壓坯電極10的合格率。
如果電極的成型壓較低，則對(duì)模具的壓力也較低，這樣，既可形成厚而大的壓坯電極，也可形成細(xì)而長的壓坯電極。
在TiH2粉末中混入了Ag粉末的壓坯電極10，利用放電能量與加工液中的碳反應(yīng)，獲得品質(zhì)良好的TiC硬質(zhì)被膜。
用在TiH2粉末中混入Ag粉末、以2tonf/cm2左右的壓力加壓成型而獲得的本發(fā)明的壓坯電極和未混入Ag粉末、以5tonf/cm2左右的壓力加壓成型而獲得的傳統(tǒng)壓坯電極在相同條件下進(jìn)行放電表面處理后發(fā)現(xiàn)，兩者的作為被膜性質(zhì)的維氏硬度都在2500HV左右，粘合力都很好，被膜厚度都在5μm左右，完全沒有變化。
壓坯電極10的金屬粉末11除了TiH2之外，還可使用WC等金屬碳化物，混入金屬粉末11的軟質(zhì)金屬粉末12除了Ag之外，還可使用Au、Ag、Pb、Sn、In、Ni等軟質(zhì)金屬，也可混入陶瓷粉末。
實(shí)施狀態(tài)2圖3表示本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的制造方法所用的制造裝置的工作狀態(tài)。本實(shí)施狀態(tài)中，模具盤51設(shè)置在激振器53上。在模具52內(nèi)填入TiH2等金屬粉末11時(shí)，利用激振器53使模具52振動(dòng)，一面振動(dòng)一面將金屬粉末11加入模具52內(nèi)。
這樣，金屬粉末11的填充密度有所提高，使金屬粉末11能夠均勻地填入模具52內(nèi)。
激振器53可以是使模具進(jìn)行超聲波振動(dòng)的裝置，也可以是使模具以較大的周期進(jìn)行振動(dòng)的裝置。激振器為前者時(shí)，金屬粉末以高密度進(jìn)行填充的效果較好。此外，還可用錘子等擊打模具使其振動(dòng)的方式來代替激振器53。
比較使用激振器53和未使用的情況下容器中充滿金屬粉末11時(shí)的填充重量后發(fā)現(xiàn)，使用激振器53時(shí)為未使用時(shí)的1.3倍。
這樣能夠確認(rèn)，即使降低成型壓，也能夠很好地成型獲得所需的壓坯電極。一般，未使用激振器53而加壓成型獲得壓坯電極時(shí)，成型壓必須在5tonf/cm2左右，使用激振器53時(shí)，即使成型壓降至4tonf/cm2也沒有問題，可成型獲得壓坯電極。
這樣，在成型后從模具中取成壓坯電極時(shí)，可減少壓坯電極的劃傷或破損幾率，從而改善壓坯電極的合格率。
上述制造方法同樣適用于使用了金屬粉末11和軟質(zhì)金屬粉末12的混合粉末13的情況，能夠獲得同等的效果。
實(shí)施狀態(tài)3圖4為本發(fā)明的放電表面處理用壓坯電極的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明中的放電表面處理用壓坯電極20是在金屬碳化物等放電表面處理后生成的作為硬質(zhì)被膜主成分的金屬或金屬化合物粉末和陶瓷粉末的混合粉末21(以下簡稱為金屬粉末)中再混入粘合劑22，利用成型模具加壓成型而獲得的電極。
粘合劑22為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等含碳高分子系粘合劑。
放電表面處理用壓坯電極20的加壓成型也通過使用圖2所示的加壓沖頭50和固定在模具盤51上的模具52，在模具52內(nèi)填入混合了粘合劑22的金屬粉末21，再用沖頭50加壓的方法進(jìn)行。
粘合劑22使金屬粉末21互相粘合，起到獲得所需電極強(qiáng)度的作用。金屬粉末21為TiH2時(shí)，即使電極成型壓降至2tonf/cm2以下，利用粘合劑22也能夠?qū)号麟姌O20形成為很牢固的硬塊，獲得作為放電表面處理用壓坯電極所必須的電極強(qiáng)度和電阻。
這樣，即使成型壓很小，也能夠加壓成型獲得具備作為放電表面處理用壓坯電極所必須的電極強(qiáng)度和電阻的放電表面處理用壓坯電極20。通過減小模具的壓力，在成型后從模具中取成壓坯電極20時(shí)，可減少壓坯電極20的劃傷及破損幾率，從而改善壓坯電極20的合格率。
混入粘合劑22除了使電極結(jié)成塊狀的作用之外，還有提高放電表面處理后形成的被膜硬度的作用。
例如，使用金屬粉末為TiH2的壓坯電極時(shí)，被膜的主成分為TiC，它是由電極中的Ti和加工液中的碳組分C反應(yīng)生成的。這種情況下，如果碳的供給量高于壓坯電極的消耗量，則不生成TiC的未反應(yīng)的Ti殘留在被膜中，導(dǎo)致被膜硬度下降。
由于粘合劑為碳C、氫H、氧O等組成的物質(zhì)，所以，通過放電熱量會(huì)分解，氫主要轉(zhuǎn)變?yōu)樗瓾2O或氫氣H2，氧轉(zhuǎn)變?yōu)樗瓾2O和二氧化碳CO2，碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸糃O2和碳C。這里生成的碳被用于與壓坯電極中的Ti反應(yīng)生成TiC，起到形成硬質(zhì)被膜的作用。
即，金屬粉末21不僅與加工液中的碳反應(yīng)，還與粘合劑22中的碳反應(yīng)，獲得硬質(zhì)碳化金屬被膜。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的壓坯電極適用于形成硬質(zhì)被膜的放電表面處理用的放電電極。
權(quán)利要求
1．放電表面處理用壓坯電極，所述電極是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，其特征在于，通過在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入軟質(zhì)金屬粉末后加壓成型而獲得。
2．如權(quán)利要求1所述的放電表面處理用壓坯電極，其中，前述金屬化合物粉末為TiH2，軟質(zhì)金屬粉末為Ag。
3．放電表面處理用壓坯電極，所述電極是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，其特征在于，通過在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入粘合劑，再用成型模具加壓成型后獲得。
4．如權(quán)利要求3所述的放電表面處理用壓坯電極，其中，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等含碳高分子系粘合劑。
5．放電表面處理用壓坯電極的制造方法，所述方法是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，其特征在于，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入軟質(zhì)金屬粉末，再用成型模具加壓成型。
6．如權(quán)利要求5所述的放電表面處理用壓坯電極的制造方法，其中，前述金屬化合物粉末為TiH2，軟質(zhì)金屬粉末為Ag。
7．放電表面處理用壓坯電極的制造方法，所述方法是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，其特征在于，一面使成型模具振動(dòng)，一面在成型模具內(nèi)填入金屬粉末或金屬化合物粉末，通過成型模具加壓成型。
8．如權(quán)利要求7所述的放電表面處理用壓坯電極的制造方法，其特征還在于，使成型模具進(jìn)行超聲波振動(dòng)。
9．放電表面處理用壓坯電極的制造方法，所述方法是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電，利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜，其特征在于，在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入粘合劑，通過成型模具加壓成型。
10．如權(quán)利要求9所述的放電表面處理用壓坯電極的制造方法，其特征還在于，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂等含碳高分子系粘合劑。
全文摘要
在金屬粉末或金屬化合物粉末中混入作為連接劑的軟質(zhì)金屬粉末后加壓成型獲得放電表面處理用壓坯電極,該電極是在金屬粉末或金屬化合物粉末加壓成型而得的壓坯電極和工件間產(chǎn)生放電,利用放電能量在工件表面形成由電極材料或電極材料因放電能量而反應(yīng)生成的物質(zhì)構(gòu)成的被膜,在放電表面處理時(shí)使用。
文檔編號(hào)B23K9/24GK1286732SQ98813886
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1998年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月11日
發(fā)明者后藤昭弘, 毛呂俊夫 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社