電極的制造方法及利用其的放電表面處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電極的制造方法及利用其的放電表面處理。所述電極的制造方法由以下工序構(gòu)成：為得到多個四角柱狀或六角柱狀的壓粉體而在金屬模具內(nèi)填充含有導(dǎo)電性原料的粉末并進(jìn)行加壓；將前述多個壓粉體以相互密合的方式平行排列并施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結(jié)體而將前述已接合的前述多個壓粉體進(jìn)行燒結(jié)。通過使前述燒結(jié)體與對象物接近并通過產(chǎn)生放電來進(jìn)行放電表面處理。
【專利說明】電極的制造方法及利用其的放電表面處理
[0001] 本申請為2010年2月15日提出的申請?zhí)枮?01080007935. 2、發(fā)明名稱為"電極 的制造方法及利用其的放電表面處理"的發(fā)明申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及用于利用放電而在對象物上形成皮膜或焊肉的電極及利用其的皮膜 或焊肉的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 通過在油中或大氣中等使非消耗性的電極與對象物接近，并在其間產(chǎn)生放電，可 以加工對象物。已知：所涉及的技術(shù)通常被稱作放電加工，并可進(jìn)行精密且復(fù)雜的形狀的加 工。在一定條件下，例如在利用壓粉體等消耗性的電極來取代非消耗性的電極等的條件下， 不進(jìn)行對象物的加工，而是優(yōu)選發(fā)生電極的損耗。此時，由于電極的原料或其反應(yīng)物在對象 物上覆蓋與電極相對的區(qū)域，因此可進(jìn)行對象物的表面處理。相關(guān)的技術(shù)在國際公開公報 W099/58744號中已公開。所涉及的技術(shù)在該公報中被稱作放電表面處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 如上所述的放電表面處理的對象本質(zhì)上并不限定于與電極相對的區(qū)域。從可進(jìn)行 局部的表面處理的觀點(diǎn)出發(fā)，所涉及的性質(zhì)是放電表面處理的優(yōu)點(diǎn)之一，但另一方面，在希 望大面積且均勻地進(jìn)行表面處理時，就成為缺點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明是鑒于上述問題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種憑借放電表面處理而在更 廣面積上進(jìn)行表面處理的技術(shù)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第1方面，用于放電表面處理的電極的制造方法由以下工序構(gòu)成： 為得到多個壓粉體而在金屬模具內(nèi)填充含有導(dǎo)電性原料的粉末并進(jìn)行加壓；將前述多個壓 粉體以相互密合的方式排列并施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結(jié)體而 將前述已接合的前述多個壓粉體進(jìn)行燒結(jié)。
[0007] 優(yōu)選：前述制造方法進(jìn)一步包含對前述多個壓粉體分別施加靜水壓的預(yù)備靜水壓 工序。進(jìn)一步優(yōu)選：在前述制造方法中，前述接合工序中的靜水壓力與前述加壓工序中的加 壓力相同，前述預(yù)備靜水壓工序中的第2靜水壓力低于前述靜水壓力。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第2方面，對象物的表面處理方法由以下工序構(gòu)成：為得到多個壓 粉體而在金屬模具內(nèi)填充含有導(dǎo)電性原料的粉末并進(jìn)行加壓；將前述多個壓粉體以相互密 合的方式排列并施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結(jié)體而將前述已接合 的前述多個壓粉體進(jìn)行燒結(jié)；使前述燒結(jié)體與對象物接近并通過產(chǎn)生放電而進(jìn)行放電表面 處理。
[0009] 優(yōu)選：前述表面處理方法進(jìn)一步包含對前述多個壓粉體分別施加靜水壓的預(yù)備靜 水壓工序。進(jìn)一步優(yōu)選：在前述表面處理方法中，前述接合工序中的靜水壓力與前述加壓工 序中的加壓力相同，前述預(yù)備靜水壓工序中的第2靜水壓力低于前述靜水壓力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的電極的制造方法的圖，為表示通過加壓而得到 壓粉體的工序的圖。
[0011] 圖2為說明前述制造方法中對前述壓粉體分別施加靜水壓的工序的圖。
[0012] 圖3為說明前述制造方法中將多個壓粉體排列并進(jìn)行接合的工序的圖。
[0013] 圖4為表示根據(jù)本實(shí)施方式，以相互密合的方式進(jìn)行排列的多個壓粉體的例子的 立體圖。
[0014] 圖5為表示前述制造方法中的燒結(jié)工序的示意圖。
[0015] 圖6為表示本實(shí)施方式中的放電表面處理方法的示意圖。
[0016] 圖7為表示前述放電表面處理方法中電極和對象物被放置在放電加工機(jī)中的形 態(tài)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 在本說明書和所附的權(quán)利要求書的整個內(nèi)容中，"放電表面處理"該詞如下定義并 使用，即在放電加工機(jī)中代替對象物的加工而將放電用于電極的損耗，從而使前述電極的 原料，或者將前述電極的原料與加工液或加工氣體的反應(yīng)生成物沉積在前述對象物上作為 皮膜。
[0018] 以下參照附圖來說明本發(fā)明的一實(shí)施方式。
[0019] 根據(jù)本實(shí)施方式，首先制造用于放電表面處理的消耗性的電極。
[0020] 作為消耗性的電極的原料，優(yōu)選導(dǎo)電性的粉末。導(dǎo)電性的粉末可以其全體為任一 金屬或半導(dǎo)體物質(zhì)，或者也可以為金屬或半導(dǎo)體物質(zhì)與其他物質(zhì)例如適宜的陶瓷的混合 物。選擇哪一種是根據(jù)在對象物上形成的皮膜所要求的特性來決定的。
[0021] 在所述粉末中優(yōu)選添加粘合劑并適宜地混合。作為所述粘合劑，可例示石蠟、巴西 棕櫚蠟、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、縮醛樹脂等，只要有助于粉末粒子 的松散結(jié)合，且在燒結(jié)后不殘留不想要的殘存物，則任一種都可適用。
[0022] 如圖1 (a)所示，添加了粘合劑等的粉末7被填充在金屬模具9中。金屬模具9由 例如筒狀的外模11、與外模11的內(nèi)孔llh嵌合的上沖頭13和下沖頭15構(gòu)成。沖頭13、15 均可相對于內(nèi)孔1 lh而滑動，且為了防止在加壓時粉末7發(fā)生泄漏，相對于內(nèi)孔1 lh而進(jìn)行 適宜的嵌合。
[0023] 被粉末7填充的金屬模具9被裝在適宜的加壓裝置上。利用加壓裝置的壓頭 17、19而分別按壓上下沖頭13、15,從而對填充在金屬模具9中的粉末7進(jìn)行加壓。通過 所述加壓，粉末7如圖1(b)所示地發(fā)生聚集，從而得到不容易崩塌的壓粉體21。壓粉體 21的形狀可根據(jù)內(nèi)孔llh的形狀和粉末7的量進(jìn)行適宜地調(diào)整，在本實(shí)施方式中，例如為 15 (寬）X8 (高）X 100 (長）mm的四角柱狀。當(dāng)然，可以為六角柱狀等各種形狀。通過多次 實(shí)施所涉及的工序，可得到多個壓粉體21。
[0024] 優(yōu)選在后續(xù)的工序前預(yù)備對多個壓粉體21分別實(shí)施如冷靜水壓成形（CIP)那樣 的施加靜水壓的處理。即、如圖2(a)所示，壓粉體21分別被封入薄的橡膠制的袋23中。也 可代替橡膠而利用有適宜伸縮性的原料。在所述狀態(tài)下，如圖2 (b)所示，壓粉體21與袋23 一起被浸漬在壓力容器25中的液體L中，并在各個方向同樣地進(jìn)行加壓。所述工序不但使 壓粉體21的密度的均勻性提高，而且還使最終制品的均勻性提高。
[0025] 優(yōu)選上述預(yù)備靜水壓工序中的靜水壓力低于對粉末7進(jìn)行加壓的工序中的加壓 力。這樣的靜水壓在防止壓粉體21的變形的方面是有利的。
[0026] 接著，多個壓粉體21以相互密合的方式進(jìn)行排列。圖3(a)為所述形態(tài)的一例?？?以為相同長度的壓粉體21平行排列的形態(tài)，也可以包含長度不同的壓粉體21。另外還可以 包含較短的壓粉體21串聯(lián)排列的形態(tài)。壓粉體21的數(shù)量可根據(jù)需要進(jìn)行增減。優(yōu)選如圖 3(a)所示，形成其一端對齊的狀態(tài)。
[0027] 如圖3(b)所示，多個壓粉體21進(jìn)一步被封入由橡膠等形成的袋27中，從而實(shí)施 CIP?；蛘咭部纱鍯IP而使用熱靜水壓成形（HIP)。使用HIP時，加熱條件可以按照進(jìn)行 壓粉體21的預(yù)備燒結(jié)的方式進(jìn)行考慮并設(shè)定。或者也可以在HIP中同時實(shí)施后述的燒結(jié) 工序。通過利用在壓力容器25內(nèi)的液體L而施加靜水壓，多個壓粉體21被接合，從而可得 到如圖4所示的接合體29。
[0028] 優(yōu)選對多個壓粉體21施加的靜水壓力與對粉末7進(jìn)行加壓的工序中的加壓力相 同。這樣的靜水壓在可防止壓粉體21的變形且促進(jìn)接合的方面是有利的。
[0029] 接合體29由多個壓粉體21構(gòu)成，但壓粉體21彼此相互接合，從而接合體29的形 狀不容易崩塌。如圖5所示，在該狀態(tài)下，接合體29被導(dǎo)入加熱爐31中。
[0030] 作為加熱爐31，為防止氧化而優(yōu)選可控制氛圍氣的爐。優(yōu)選在加熱爐31內(nèi)形成非 氧化性的氛圍氣。作為非氧化性的氛圍氣，可例示ΙΟ-lPa以下的真空、由氮?dú)饣驓鍤獾确?活性氣體形成的非活性氛圍氣。
[0031] 加熱爐31進(jìn)一步具備碳加熱器等適宜的加熱裝置33。利用加熱裝置33對接合體 29進(jìn)行加熱，從而進(jìn)行燒結(jié)。從促進(jìn)燒結(jié)的觀點(diǎn)出發(fā)，加熱溫度越高越有利，但燒結(jié)過度進(jìn) 行會導(dǎo)致電極的損耗難以發(fā)生，從防止上述情況的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選比粉末7的原料的熔點(diǎn) 充分低的加熱溫度。因此，如果將粉末7的原料的熔點(diǎn)設(shè)為Tm(°C )，則加熱溫度可例示例 如 0· 5 ?0· 8Tm。
[0032] 通過燒結(jié)的進(jìn)行，壓粉體21中所含的粘合劑等添加物會蒸發(fā)而消失，進(jìn)一步在粉 末的粒子間產(chǎn)生牢固結(jié)合。而且在多個壓粉體21之間也會產(chǎn)生牢固結(jié)合。結(jié)果，燒結(jié)體全 體形成單一的固體。為了用作用于放電表面處理的電極，燒結(jié)應(yīng)該在使粒子間的空隙未消 失的階段停止。根據(jù)上述工序，多數(shù)時候不用特別注意即可得到粒子間的空隙不消失、多孔 的燒結(jié)體。
[0033] 另外，如上所述，還可代替在接合的工序后獨(dú)立實(shí)施燒結(jié)的工序，而通過HIP同時 進(jìn)行接合和燒結(jié)。
[0034] 燒結(jié)結(jié)束后，為防止過度熱沖擊而適宜地冷卻燒結(jié)體。之后，從加熱爐31中取出 燒結(jié)體。如圖6所示，燒結(jié)體可用作用于放電表面處理的電極1。
[0035] 參照圖6和7,以下說明利用了由如上所述制造的燒結(jié)體構(gòu)成的電極1的放電表面 處理。放電表面處理可適用于各種制品，但在圖6的例子中，表面處理的對象物3為燃?xì)鉁u 輪發(fā)動機(jī)的動葉，成為對象的區(qū)域?yàn)閯尤~的前端。
[0036] 參照圖7,放電加工機(jī)41具備：具有導(dǎo)電性的底座43、可儲存加工液F的加工槽 45、電源47和固定電極的頭部49。頭部49可利用適宜的裝置進(jìn)行升降，另外為了使其升 降，放電加工機(jī)41還可具備伺服馬達(dá)51。加工槽45中儲存有像油一樣的非導(dǎo)電性的加工 液F，電極1的前端與對象物3 -起被浸漬在加工液F中?；蛘?，也可代替加工液F而在大 氣或任何氣體中實(shí)施放電表面處理。對象物3在底座43上以可與其通電的方式進(jìn)行固定， 電極1在頭部49上以可與其通電的方式進(jìn)行固定。電源47的兩端分別電連接有底座43、 頭部49,從而，從電源47到電極1及對象物3可實(shí)現(xiàn)通電。
[0037] 如上所述的放電加工機(jī)41中，電極1與對象物3的對象區(qū)域接近。這樣，由電源 47進(jìn)行供電，可在電極1和對象物3之間產(chǎn)生放電。優(yōu)選將被供給的電力設(shè)為間歇，從而以 脈沖狀發(fā)生放電。如上所述，由于電極1是多孔的，因此通過放電，在對象物3上優(yōu)先損耗， 從而電極1的原料沉積在對象物3的對象區(qū)域上作為皮膜5?；蛘咄ㄟ^適宜地選擇電極1 的原料和加工液F，也可使其反應(yīng)生成物形成皮膜5。放電能的一部分被投入到對象物3的 對象區(qū)域，引起局部熔融，因此皮膜5和對象物3的結(jié)合是牢固的。另外，由于放電能投入 的區(qū)域是對象物3中的特別局部且表面的區(qū)域，因此對象物3不受熱損傷或變形。
[0038] 由于電極1的損耗，在電極1的下端如圖6(b)所示地產(chǎn)生低洼It。低洼It為對 應(yīng)于對象物3的對象區(qū)域的形狀。產(chǎn)生一定的損耗時，優(yōu)選僅移動電極1或?qū)ο笪?而使 電極1的新面與對象區(qū)域相對。圖6(b)例示了多次重復(fù)該過程后的狀態(tài)。或者，不只僅移 動電極1或?qū)ο笪?,還可掉轉(zhuǎn)方向。圖6(c)例示了該例子。
[0039] 根據(jù)本實(shí)施方式，由于分別成形了多個壓粉體21，因此壓粉體21在形狀方面具有 高精度，且在密度方面均勻性高。電極1由于是將這些壓粉體21接合并進(jìn)行燒結(jié)而得到的， 因此所涉及的性質(zhì)可得到反映，電極1也具有高形狀精度和高均勻性。與此相比，根據(jù)本發(fā) 明人等所作的研究，如果不使用所述方法而直接成形及燒結(jié)較大型的電極，則從其周邊部 分到中央部分會產(chǎn)生密度的不均勻，且常常在中央部分附近會因收縮而產(chǎn)生變形。這樣的 燒結(jié)物在形狀及不均勻性方面不適合作為放電表面處理的電極。與這樣的情況相比，本實(shí) 施方式在形狀精度和均勻性方面是顯著有利的。
[0040] 根據(jù)本實(shí)施方式，可以構(gòu)成大型、且形狀精度和均勻性高的電極?？梢贿呅螤罹?和均勻性維持高水準(zhǔn)，一邊電極的尺寸擴(kuò)展性地進(jìn)行擴(kuò)大。本實(shí)施方式可在較廣面積上進(jìn) 行均勻的表面處理。由于利用了放電表面處理，因此還可享有可將表面處理限定在與電極 相對的區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)。
[0041] 通過優(yōu)選的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式?；谏?述公開內(nèi)容，具有該【技術(shù)領(lǐng)域】的通常技術(shù)的人可通過對實(shí)施方式進(jìn)行修正或變形來實(shí)施本 發(fā)明。
[0042] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0043] 可提供利用放電表面處理而在更廣的面積上進(jìn)行表面處理的技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于放電表面處理的電極的制造方法，由以下工序構(gòu)成： 為得到多個壓粉體而在金屬模具內(nèi)填充含有導(dǎo)電性原料的粉末并進(jìn)行加壓，其中，各 壓粉體為四角柱狀或六角柱狀； 將所述多個壓粉體以相互密合的方式平行排列并施加靜水壓，從而將所述多個壓粉體 接合； 為得到燒結(jié)體而將所述已接合的所述多個壓粉體進(jìn)行燒結(jié)。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，進(jìn)一步包含對所述多個壓粉體分別施加靜水壓的預(yù) 備靜水壓工序。
3. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，所述接合工序中的靜水壓力與所述加壓工序中的加 壓力相同，所述預(yù)備靜水壓工序中的第2靜水壓力低于所述靜水壓力。
4. 一種用于放電表面處理的電極，通過權(quán)利要求1的制造方法來制造。
5. -種對象物的表面處理方法，由以下工序構(gòu)成： 為得到多個壓粉體而在金屬模具內(nèi)填充含有導(dǎo)電性原料的粉末并進(jìn)行加壓，其中，各 壓粉體為四角柱狀或六角柱狀； 將所述多個壓粉體以相互密合的方式平行排列并施加靜水壓，從而將所述多個壓粉體 接合； 為得到燒結(jié)體而將所述已接合的所述多個壓粉體進(jìn)行燒結(jié)； 使所述燒結(jié)體與對象物接近并通過產(chǎn)生放電而進(jìn)行放電表面處理。
6. 如權(quán)利要求5所述的表面處理方法，進(jìn)一步包含對所述多個壓粉體分別施加靜水壓 的預(yù)備靜水壓工序。
7. 如權(quán)利要求6所述的表面處理方法，所述接合工序中的靜水壓力與所述加壓工序中 的加壓力相同，所述預(yù)備靜水壓工序中的第2靜水壓力低于所述靜水壓力。
【文檔編號】B22F7/06GK104107916SQ201410213976
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2009年2月18日
【發(fā)明者】渡邊光敏, 吉澤廣喜, 落合宏行, 野村恭兵, 下田幸浩 申請人:株式會社Ihi