電極的製造方法及利用其的放電錶面處理的製作方法

2023-08-09 10:54:16

專利名稱：電極的製造方法及利用其的放電錶面處理的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於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：
通過在油中或大氣中等使非消耗性的電極與對象物接近，並在其間產生放電，可以加工對象物。已知所涉及的技術通常被稱作放電加工，並可進行精密且複雜的形狀的加工。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， 不進行對象物的加工，而是優選發生電極的損耗。此時，由於電極的原料或其反應物在對象物上覆蓋與電極相對的區域，因此可進行對象物的表面處理。相關的技術在國際公開公報 W099/58744號中已公開。所涉及的技術在該公報中被稱作放電錶面處理。

發明內容
如上所述的放電錶面處理的對象本質上並不限定於與電極相對的區域。從可進行局部的表面處理的觀點出發，所涉及的性質是放電錶面處理的優點之一，但另一方面，在希望大面積且均勻地進行表面處理時，就成為缺點。本發明是鑑於上述問題而進行的，其目的在於提供一種憑藉放電錶面處理而在更廣面積上進行表面處理的技術。根據本發明的第1方面，用於放電錶面處理的電極的製造方法由以下工序構成 為得到多個壓粉體而在金屬模具內填充含有導電性原料的粉末並進行加壓；將前述多個壓粉體以相互密合的方式排列並施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結體而將前述已接合的前述多個壓粉體進行燒結。優選前述製造方法進一步包含對前述多個壓粉體分別施加靜水壓的預備靜水壓工序。進一步優選在前述製造方法中，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，前述預備靜水壓工序中的第2靜水壓力低於前述靜水壓力。根據本發明的第2方面，對象物的表面處理方法由以下工序構成為得到多個壓粉體而在金屬模具內填充含有導電性原料的粉末並進行加壓；將前述多個壓粉體以相互密合的方式排列並施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結體而將前述已接合的前述多個壓粉體進行燒結；使前述燒結體與對象物接近並通過產生放電而進行放電錶面處理。優選前述表面處理方法進一步包含對前述多個壓粉體分別施加靜水壓的預備靜水壓工序。進一步優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，前述預備靜水壓工序中的第2靜水壓力低於前述靜水壓力。


圖1為說明本發明的一實施方式的電極的製造方法的圖，為表示通過加壓而得到壓粉體的工序的圖。圖2為說明前述製造方法中對前述壓粉體分別施加靜水壓的工序的圖。圖3為說明前述製造方法中將多個壓粉體排列並進行接合的工序的圖。圖4為表示根據本實施方式，以相互密合的方式進行排列的多個壓粉體的例子的立體圖。圖5為表示前述製造方法中的燒結工序的示意圖。圖6為表示本實施方式中的放電錶面處理方法的示意圖。圖7為表示前述放電錶面處理方法中電極和對象物被放置在放電加工機中的形態的示意圖。
具體實施例方式在本說明書和所附的權利要求書的整個內容中，「放電錶面處理」該詞如下定義並使用，即在放電加工機中代替對象物的加工而將放電用於電極的損耗，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生成物沉積在前述對象物上作為皮膜。以下參照附圖來說明本發明的一實施方式。根據本實施方式，首先製造用於放電錶面處理的消耗性的電極。作為消耗性的電極的原料，優選導電性的粉末。導電性的粉末可以其全體為任一金屬或半導體物質，或者也可以為金屬或半導體物質與其他物質例如適宜的陶瓷的混合物。選擇哪一種是根據在對象物上形成的皮膜所要求的特性來決定的。在所述粉末中優選添加粘合劑並適宜地混合。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，只要有助於粉末粒子的鬆散結合，且在燒結後不殘留不想要的殘存物，則任一種都可適用。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的內孔Ilh嵌合的上衝頭13和下衝頭15構成。衝頭13,15 均可相對於內孔1 Ih而滑動，且為了防止在加壓時粉末7發生洩漏，相對於內孔1 Ih而進行適宜的嵌合。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而分別按壓上下衝頭13、15，從而對填充在金屬模具9中的粉末7進行加壓。通過所述加壓，粉末7如圖1(b)所示地發生聚集，從而得到不容易崩塌的壓粉體21。壓粉體 21的形狀可根據內孔Ilh的形狀和粉末7的量進行適宜地調整，在本實施方式中，例如為 15 (寬)X8 (高)X 100 (長)mm的四角柱狀。當然，可以為六角柱狀等各種形狀。通過多次實施所涉及的工序，可得到多個壓粉體21。優選在後續的工序前預備對多個壓粉體21分別實施如冷靜水壓成形(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製的袋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，並在各個方向同樣地進行加壓。所述工序不但使壓粉體21的密度的均勻性提高，而且還使最終製品的均勻性提高。優選上述預備靜水壓工序中的靜水壓力低於對粉末7進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。接著，多個壓粉體21以相互密合的方式進行排列。圖3(a)為所述形態的一例。可以為相同長度的壓粉體21平行排列的形態，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串聯排列的形態。壓粉體21的數量可根據需要進行增減。優選如圖 3(a)所示，形成其一端對齊的狀態。如圖3(b)所示，多個壓粉體21進一步被封入由橡膠等形成的袋27中，從而實施 Cipo或者也可代替CIP而使用熱靜水壓成形(HIP)。使用HIP時，加熱條件可以按照進行壓粉體21的預備燒結的方式進行考慮並設定。或者也可以在HIP中同時實施後述的燒結工序。通過利用在壓力容器25內的液體L而施加靜水壓，多個壓粉體21被接合，從而可得到如圖4所示的接合體四。優選對多個壓粉體21施加的靜水壓力與對粉末7進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的變形且促進接合的方面是有利的。接合體四由多個壓粉體21構成，但壓粉體21彼此相互接合，從而接合體四的形狀不容易崩塌。如圖5所示，在該狀態下，接合體四被導入加熱爐31中。作為加熱爐31，為防止氧化而優選可控制氛圍氣的爐。優選在加熱爐31內形成非氧化性的氛圍氣。作為非氧化性的氛圍氣，可例示10-1 以下的真空、由氮氣或氬氣等非活性氣體形成的非活性氛圍氣。加熱爐31進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進行加熱，從而進行燒結。從促進燒結的觀點出發，加熱溫度越高越有利，但燒結過度進行會導致電極的損耗難以發生，從防止上述情況的觀點出發，優選比粉末7的原料的熔點充分低的加熱溫度。因此，如果將粉末7的原料的熔點設為TmCC )，則加熱溫度可例示例如 0. 5 0. 8Tm。通過燒結的進行，壓粉體21中所含的粘合劑等添加物會蒸發而消失，進一步在粉末的粒子間產生牢固結合。而且在多個壓粉體21之間也會產生牢固結合。結果，燒結體全體形成單一的固體。為了用作用於放電錶面處理的電極，燒結應該在使粒子間的空隙未消失的階段停止。根據上述工序，多數時候不用特別注意即可得到粒子間的空隙不消失、多孔的燒結體。另外，如上所述，還可代替在接合的工序後獨立實施燒結的工序，而通過HIP同時進行接合和燒結。燒結結束後，為防止過度熱衝擊而適宜地冷卻燒結體。之後，從加熱爐31中取出燒結體。如圖6所示，燒結體可用作用於放電錶面處理的電極1。參照圖6和7，以下說明利用了由如上所述製造的燒結體構成的電極1的放電錶面處理。放電錶面處理可適用於各種製品，但在圖6的例子中，表面處理的對象物3為燃氣渦輪發動機的動葉，成為對象的區域為動葉的前端。參照圖7，放電加工機41具備具有導電性的底座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行升降，另外為了使其升降，放電加工機41還可具備伺服馬達51。加工槽45中儲存有像油一樣的非導電性的加工液F，電極1的前端與對象物3—起被浸漬在加工液F中。或者，也可代替加工液F而在大氣或任何氣體中實施放電錶面處理。對象物3在底座43上以可與其通電的方式進行固定，電極1在頭部49上以可與其通電的方式進行固定。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可實現通電。如上所述的放電加工機41中，電極1與對象物3的對象區域接近。這樣，由電源 47進行供電，可在電極1和對象物3之間產生放電。優選將被供給的電力設為間歇，從而以脈衝狀發生放電。如上所述，由於電極1是多孔的，因此通過放電，在對象物3上優先損耗， 從而電極1的原料沉積在對象物3的對象區域上作為皮膜5。或者通過適宜地選擇電極1 的原料和加工液F，也可使其反應生成物形成皮膜5。放電能的一部分被投入到對象物3的對象區域，引起局部熔融，因此皮膜5和對象物3的結合是牢固的。另外，由於放電能投入的區域是對象物3中的特別局部且表面的區域，因此對象物3不受熱損傷或變形。由於電極1的損耗，在電極1的下端如圖6(b)所示地產生低洼U。低洼It為對應於對象物3的對象區域的形狀。產生一定的損耗時，優選僅移動電極1或對象物3而使電極1的新面與對象區域相對。圖6(b)例示了多次重複該過程後的狀態。或者，不只僅移動電極1或對象物3，還可掉轉方向。圖6(c)例示了該例子。根據本實施方式，由於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由於是將這些壓粉體21接合併進行燒結而得到的， 因此所涉及的性質可得到反映，電極1也具有高形狀精度和高均勻性。與此相比，根據本發明人等所作的研究，如果不使用所述方法而直接成形及燒結較大型的電極，則從其周邊部分到中央部分會產生密度的不均勻，且常常在中央部分附近會因收縮而產生變形。這樣的燒結物在形狀及不均勻性方面不適合作為放電錶面處理的電極。與這樣的情況相比，本實施方式在形狀精度和均勻性方面是顯著有利的。根據本實施方式，可以構成大型、且形狀精度和均勻性高的電極。可一邊形狀精度和均勻性維持高水準，一邊電極的尺寸擴展性地進行擴大。本實施方式可在較廣面積上進行均勻的表面處理。由於利用了放電錶面處理，因此還可享有可將表面處理限定在與電極相對的區域的優點。通過優選的實施方式說明了本發明，但本發明並不限定於上述實施方式。基於上述公開內容，具有該技術領域的通常技術的人可通過對實施方式進行修正或變形來實施本發明。產業上的可利用性可提供利用放電錶面處理而在更廣的面積上進行表面處理的技術。
權利要求
1.一種用於放電錶面處理的電極的製造方法，由以下工序構成為得到多個壓粉體而在金屬模具內填充含有導電性原料的粉末並進行加壓； 將所述多個壓粉體以相互密合的方式排列並施加靜水壓，從而將所述多個壓粉體接合；為得到燒結體而將所述已接合的所述多個壓粉體進行燒結。
2.如權利要求1所述的製造方法，進一步包含對所述多個壓粉體分別施加靜水壓的預備靜水壓工序。
3.如權利要求2所述的製造方法，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，所述預備靜水壓工序中的第2靜水壓力低於所述靜水壓力。
4.一種用於放電錶面處理的電極，通過權利要求1的製造方法來製造。
5.一種對象物的表面處理方法，由以下工序構成為得到多個壓粉體而在金屬模具內填充含有導電性原料的粉末並進行加壓； 將所述多個壓粉體以相互密合的方式排列並施加靜水壓，從而將所述多個壓粉體接合；為得到燒結體而將所述已接合的所述多個壓粉體進行燒結； 使所述燒結體與對象物接近並通過產生放電而進行放電錶面處理。
6.如權利要求5所述的表面處理方法，進一步包含對所述多個壓粉體分別施加靜水壓的預備靜水壓工序。
7.如權利要求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相同，所述預備靜水壓工序中的第2靜水壓力低於所述靜水壓力。
全文摘要
一種對象物的表面處理方法，由以下工序構成為得到多個壓粉體而在金屬模具內填充含有導電性原料的粉末並進行加壓；將前述多個壓粉體以相互密合的方式排列並施加靜水壓，從而將前述多個壓粉體接合；為得到燒結體而將前述已接合的前述多個壓粉體進行燒結；使前述燒結體與對象物接近並通過產生放電而進行放電錶面處理。
文檔編號B22F7/06GK102317011SQ20108000793
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月15日 優先權日2009年2月18日
發明者下田幸浩, 吉澤廣喜, 渡邊光敏, 落合宏行, 野村恭兵 申請人:株式會社Ihi