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CN1175129C - 放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极 - Google Patents

放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极 Download PDF

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Abstract

在一种以金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成形的压粉体电极或金属电极作为电极、使电极与被处理材料间产生脉冲放电、通过该放电能量在所述被处理材料表面形成由电极材料或因放电能量而电极材料反应所得的物质组成的硬质覆膜的放电表面处理方法中，使用在所述电极材料中混合碳、石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质构成的电极。

Description

放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极
技术领域
本发明涉及使电极与被处理材料之间产生脉冲放电，并通过该放电能量，在被处理材料表面形成由电极材料或因放电能量而电极材料起反应所得的物质构成的硬质覆膜的放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极的改进。
背景技术
通过在液体中进行放电来涂覆金属材料表面，从而增加耐蚀性与耐磨性的技术是公知的，其技术要点如下。即，用碳化钨WC与钴Co的混合粉末进行压缩成形所得的电极。进行液体中放电，使电极材料淀积在被处理材料处，然后，用铜电极、石墨电极等另外的电极进行再熔融放电，可获得更高的硬度和粘合力。
下文，参照图5说明上述已有技术。采用碳化钨WC与Co的混合压粉体电极，在液体中进行放电加工，从而在被处理材料(基材S50C)上淀积碳化钨-钴(一次加工)。然后，用铜电极这种不怎么消耗的电极进行再熔融加工(二次加工)。在一次加工的淀积中，组织的维氏硬度为约HV＝1410且有许多空洞，通过二次再熔融加工，被覆层无空洞且硬度也提高为HV＝1750。
这种方法对钢材虽可获得硬且粘附度优良的被覆层，但难于在超硬合金这种烧结材料表面形成具有坚固粘附力的被覆层。
但经本申请发明人研究发现，如果以钛Ti等形成硬质碳化物的材料作为电极，使电极与被处理材料即金属材料间产生放电，则不需再熔融加工过程，即可在被处理材料即金属表面形成坚固的硬质膜。这可理解为是由于放电所熔化的电极材料与作为加工液成分的碳C起反应生成碳化钛TiC的缘故。还发现，若由氢化钛TiH2等金属氢化物的压粉体电极，使电极与被处理材料即金属材料间产生放电，则与使用钛Ti等材料的情况相比，可更快形成粘附性更好的硬质膜。此外，已知如果用在氢化钛TiH2等氢化物中混合其他金属或陶瓷的压粉体电极，使电极与被处理材料即金属材料间产生放电，则可迅速形成具有硬度、耐磨性等各种特性的硬质覆膜。该方法，在日本特开平9-192937号公报中揭示。
上述以往的放电表面处理方法是电极材料与加工液中由放电的热分解出来的碳C反应，并在被处理材料上形成硬质碳化物覆膜的方法。但是该方法存在提供的碳C的量是有限的，从而不能充分提高覆膜硬度的缺陷。
发明揭示
本发明为解决上述课题，其目的在于提供一种使被处理材料上形成的硬质覆膜硬度更高的放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极。
本发明的另一目的在于提供一种使用水，不担心失火的放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极。
为了达到上述目的，第1发明的放电表面处理方法，其中，以金属粉末或金属化合物粉末压缩成形的压粉体电极作为电极；使电极与被处理材料间产生脉冲放电；通过该放电能量，在所述被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该方法使用在所述电极材料中混合碳或石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质的电极。
第2发明的放电表面处理装置中的放电表面处理用电极，该放电表面处理装置用于使电极与被处理材料间产生脉冲放电，并通过该放电能量，在被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该电极由金属、金属化合物或陶瓷粉末中混合碳或石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质构成。
第3发明的放电表面处理方法，其中，以金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末压缩成形的压粉体电极或金属电极作为电极；使电极与被处理材料间产生脉冲放电；通过该放电能量，在所述被处理材料表面形成由电极材料或因放电能量而电极材料起反应所得的物质构成的硬质覆膜；其特征在于，该方法使用在金属材料中混合碳、石墨或可由放电热能产生碳的物质的电极。
第4发明的放电表面处理方法，其特征在于，电极材料是钛粉末或钛化合物。
第5发明的放电表面处理用电极，其特征在于，电极材料是钛粉末或钛化合物。
第6发明的放电表面处理装置，在加工液中，使电极与被处理材料间产生脉冲放电；通过该放电能量，在所述被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该放电表面处理装置包括：在金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末中混合碳、石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质并成形的电极；使所述电极与被处理材料间产生脉冲放电的电源装置；加工液提供装置，向所述电极与被处理材料提供作为加工液的水。
附图概述
图1是本发明第1实施形态的说明图。
图2是本发明第2实施形态的说明图。
图3是本发明第3实施形态的说明图。
图4是本发明第4实施形态的说明图。
图5是已有技术例子的说明图。
实施发明的最佳形态
接着。对本发明叙述以下实施例。
实施例1
图1是说明本发明第1实施形态的放电表面处理装置概念的构成图。
图中，1是氢化钛TiH2+石墨Gr的压粉体电极，2是被处理材料，3是加工槽，4是加工液，5是切换施加至压粉体电极1与被处理材料2的电压和电流的开关元件，6是对开关元件5进行通、断控制的控制电路，7是电源，8是电阻，9是在被处理材料2上形成的硬质覆膜。
接着，详述本实施形态的放电表面处理装置所进行的表面处理方法。
对压粉体电极1与被处理材料2进行控制，使之具有适当的间隙(10μm～数+μm)(位置控制所用的驱动系统未图示)，在压粉体电极1与被处理材料2间产生脉冲放电。于是，放电能量使压粉体电极1熔化，加工液中的成分即碳C与电极中成分即钛Ti反应，成为硬质碳化钛TiC并附着在被处理材料2上形成硬质覆膜9。这时，在电极中混合诸如石墨Gr粉末等碳类粉末，从而可大量提供与钛Ti反应的碳，可制成完全的碳化钛TiC覆膜而不会残留未反应的钛Ti。如图1所示，在用氢化钛TiH2作为钛类粉末的情况下，用仅含氢化钛TiH2的压粉体电极进行处理时，覆膜硬度的维氏硬度约为1500HV，添加石墨粉末后的硬度变为约3000HV，从而形成与碳化钛TiC硬度大致相等的极硬的覆膜。
同样发现，在电极中混合其他材料时，通过添加石墨粉也取得提高硬度的效果。
实施例2
图2是说明本发明第2实施形态的放电表面处理所用电极概念的构成图。
图中，11是氢化钛TiH2粉末，12是环氧类粘结剂等可由放电能量产生碳的材料。
接着，对本实施形态的放电表面处理电极进行的表面处理方法进行详述。
对压粉体电极10与被处理材料进行控制，使之具有适当间隙(10μm～数+μm)(位置控制所用驱动系统未图示)，在压粉体电极10与被处理材料间产生脉冲放电。于是，放电能量使压粉体电极10熔化。这时，加工液中成分即碳与电极中成分即钛Ti反应，成为硬质碳化钛TiC并附着在被处理材料上，形成硬质覆膜。但是，电极中的钛Ti不能完全成为碳化钛TiC。这是因为加工液提供的碳的数量比电极释放的钛Ti量少的缘故。为此，在电极中混合可由放电能量产生碳的材料(例如，环氧类粘结剂12)作为碳供给源。环氧类粘结剂等物质是由碳原子C、氢原子H、氧原子O等构成的物质。放电能量使其分解，氢原子主要变为水H2O或氢气H2，氧原子主要形成水H2O、二氧化碳CO2，碳原子主要形成二氧化碳CO2、碳C。这里产生的碳C，用于与电极中的钛Ti反应生成碳化钛，对形成硬质覆膜有用。
同样发现，在电极中混合其他材料时，通过添加环氧类粘结剂等可由放电能量产生碳的材料，也具有提高覆膜硬度的效果。此外，在电极中混合石蜡等也具有同样的效果，而且还具有电极能可靠成形的效果。
实施例3
图3是说明本发明第3实施形态的放电表面处理装置概念的构成图。
图中，301是氢化钛TiH2+石墨Gr的压粉体电极，302是被处理材料，303是加工槽，304是加工液，305是切换施加至压粉体电极301与被处理材料302的电压和电流的开关元件，306是对开关元件305进行通、断控制的控制电路，307是电源，308是电阻，309是在被处理材料302上形成的硬质覆膜。
接着，详述本实施形态的放电表面处理装置所进行的表面处理方法。
对压粉体电极301与被处理材料302进行控制，使之具有适当的间隙(10μm～数+μm)(位置控制所用的驱动系统未图示)，在压粉体电极301与被处理材料302间产生脉冲放电。于是，放电能量使压粉体电极301熔化，同时，电极中的碳(石墨)C与氢化钛TiH2分解的钛Ti反应成为硬质碳化钛TiC并附着在被处理材料302上，形成硬质覆膜309。
以往的放电表面处理方法，电极材料与加工液成分因放电而热分解的碳C起反应，从而在被处理材料上形成硬质碳化物覆膜。但是，在这种方法中，需使用油作为加工液，有失火的可能，因而其用法往往受到限制。因此，在电极材料中混合碳类材料，使电极内部金属与碳反应，从而即使以水作为加工液，也可形成硬质碳化物覆膜。
实施例4
图4是说明本发明第4实施形态的放电表面处理用电极概念的构成图，该图表示对直线导轨进行处理的情况。
图中，411是氢化钛TiH2+石墨Gr的压粉体电极，412是被处理材料即直线导轨，413是流出加工液即水的喷嘴，414是作为加工液的水，415是切换加至压粉体电极411与被处理材料412的电压和电流的开关元件，416是对开关元件415进行开关控制的控制电路，417是电源，418是电阻，419是在直线导轨412上形成的硬质覆膜。
接着，详述用本实施形态的放电表面处理电极进行的表面处理方法。
对压粉体电极411与直线导轨412进行控制，使之具有适当间隙(10μm～数+μm)(位置控制所用的驱动系统未图示)，边喷作为加工液的水，边在压粉体电极411与直线导轨412间产生脉冲放电。于是，放电能量使压粉体电极411熔化，同时与碳反应成为碳化物，可在直线导轨412表面形成硬质膜。以往的放电表面处理方法，电极材料与加工液成分由放电的热分解出来的碳C反应，在被处理材料上形成硬质碳化物覆膜。但是，在该方法中，需用油作为加工液，有失火的可能，因而其用法往往受到限制。因此，在电极材料中混合碳类材料，在电极内部金属与碳反应，从而即使以水作为加工液，也可形成硬质碳化物覆膜。在本实施例的情况下，以往不可能的喷加工液的加工现在成为可能。
如上所述，根据第1发明的放电表面处理方法，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第2发明的放电表面处理用电极，用于放电表面处理，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第3发明的放电表面处理方法，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第4发明的放电表面处理方法，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第5发明的放电表面处理用电极，用于放电表面处理，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第6发明的放电表面处理方法，可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
第7发明的放电表面处理装置，不担心失火，且可在被处理材料表面形成硬质覆膜。
产业利用可能性
如上所述，根据本发明，可提供一种使在被处理材料上形成的硬质覆膜硬度更高的放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极。
还可提供一种使用水，不担心失火的放电表面处理方法和实施该方法的装置及电极。

Claims (7)

1.一种放电表面处理方法，其中，以金属粉末或金属化合物粉末压缩成形的压粉体电极作为电极；在加工液中，使电极与被处理材料间产生脉冲放电；通过该放电能量，在所述被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而使电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该方法使用在所述电极材料中混合碳或石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质构成的电极。
2.如权利要求1所述的放电表面处理方法，其特征在于，该方法使用在金属材料中混合碳、石墨或可由放电热能产生碳的物质构成的电极。
3.如权利要求1或2所述的放电表面处理方法，其特征在于，所述电极材料是钛粉末或钛化合物。
4.如权利要求1或2所述的放电表面处理方法，其特征在于，水用作加工液。
5.一种放电表面处理装置中的放电表面处理用电极，该放电表面处理装置用于在加工液中使电极与被处理材料间产生脉冲放电，并通过该放电能量，在被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而使电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该电极由金属、金属化合物或陶瓷粉末中混合碳或石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质构成。
6.如权利要求5所述的放电表面处理用电极，其特征在于，所述电极材料是钛粉末或钛化合物。
7.一种放电表面处理装置，在加工液中，使电极与被处理材料间产生脉冲放电；通过该放电能量，在所述被处理材料表面形成硬质覆膜，该硬质覆膜由电极材料或因放电能量而使电极材料起反应所得的物质构成；其特征在于，该放电表面处理装置包括：由在金属粉末、金属化合物粉末或陶瓷粉末中混合碳、石墨粉末或可由放电能量产生碳的物质构成并成形的电极；使所述电极与被处理材料间产生脉冲放电的电源装置；加工液提供装置，向所述电极与被处理材料提供作为加工液的水。
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