專(zhuān)利名稱(chēng)：放電表面處理用電極的制造方法及放電表面處理用電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電表面處理用電極及其制造技術(shù)，特別地，涉及 用于在下述放電表面處理中在被處理材料上形成氧化金屬覆膜的放 電表面處理用電極及其制造技術(shù)，上述放電表面處理是以將金屬粉末 或金屬合金的粉末成型而成的成型體、或?qū)⒃摮尚腕w進(jìn)行加熱處理而 后作為電極，在油等液體或氣體中，在電極和被處理材料之間產(chǎn)生脈 沖狀放電，利用其能量使電極材料熔化，在被處理材料上形成覆膜。
背景技術(shù)：
目前，廣泛使用在金屬表面形成其它金屬材料或陶瓷等的覆膜，
以使其具有耐磨損性的方法。通常，多以在從室溫到20(TC左右的溫 度環(huán)境下的使用為目的而使用上述方法，在大部分情況下，與油潤(rùn)滑 一起使用。但是，在如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件這樣在使用環(huán)境為從室溫到 100(TC左右這一較寬的溫度范圍內(nèi)的使用用途中，無(wú)法使用油潤(rùn)滑。 因此，必須利用材料本身所具有的強(qiáng)度或潤(rùn)滑性能而發(fā)揮耐磨損特 性。
作為在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件等中使用的高溫下的耐磨損材料，具有 以鈷(Co)或鉬(Mo)為主成分的Tribaloy合金或Stellite合金等金 屬材料。目前，使用在被處理材料上通過(guò)堆焊或等離子噴鍍而形成上 述金屬材料的覆膜的方法。但是，在這些覆膜形成方法中，存在使被 處理材料發(fā)生熱變形、覆膜的粘著強(qiáng)度不充分這樣的問(wèn)題。
另一方面，公開(kāi)了下述技術(shù)，其不會(huì)使被處理材料發(fā)生熱變形 或強(qiáng)度降低，且可以形成即使在高溫下也具有耐磨損性的覆膜。例如， 公開(kāi)了如下技術(shù)，其通過(guò)在粉末成型體和被處理材料之間產(chǎn)生脈沖狀 放電，而形成基于電極材料的覆膜(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l、專(zhuān)利文 獻(xiàn)2)。在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)l、專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，作為用于解決上述現(xiàn)有
覆膜的問(wèn)題點(diǎn)、即中溫區(qū)域內(nèi)的耐磨損問(wèn)題的方法，公開(kāi)了將氧化物 混入電極中的方法。
另外，公開(kāi)了下述技術(shù)，其針對(duì)用于放電表面處理的電極，在 制造過(guò)程中不發(fā)生氧化地進(jìn)行粉碎，從而用于放電表面處理電極(例 如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了下述方法，其將金 屬粉末在溶劑中粉碎，在由粉碎后的金屬粉末及溶劑構(gòu)成的混合體
中，混合作為粘接劑的蠟(wax)，然后將該混合物在惰性氣體氣氛 下干燥并造粒，使用得到的粉末成型獲得壓粉體電極。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第2004/029329號(hào)手冊(cè)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)第2005/068670號(hào)手冊(cè)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2005 — 213560號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開(kāi)第2004/011696號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，通過(guò)發(fā)明人的研究逐漸發(fā)現(xiàn)，目前使用的耐磨損材料雖 然在低溫區(qū)域(小于或等于30(TC左右)及高溫區(qū)域(大于或等于 700。C左右)內(nèi)充分發(fā)揮耐磨損性能，但在中溫區(qū)域(從30(TC左右 到70(TC左右)內(nèi)，耐磨損性能不充分。
圖18是表示進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的溫度與試驗(yàn)片的磨損量間關(guān)系的 特性圖?；瑒?dòng)試驗(yàn)中，首先制作試驗(yàn)片(上試驗(yàn)片813a及下試驗(yàn)片 813b)，該試驗(yàn)片如圖19所示，是通過(guò)TIG焊接將作為現(xiàn)有耐磨損 材料的鈷(Co)合金金屬焊接到試驗(yàn)片主體812上而形成的。然后， 將該上試驗(yàn)片813a和下試驗(yàn)片813b配置為使覆膜811相對(duì)， 一邊施 加載荷使表面壓力為3MPa 7MPa， 一邊以0.5mm的幅度、40Hz的 頻率滑動(dòng)1X10S個(gè)循環(huán)，在圖19的X方向上往復(fù)滑動(dòng)。此外，在將 鈷(Co)合金金屬焊接到試驗(yàn)片主體812上之后進(jìn)行磨削，使鈷(Co) 合金金屬811的表面平整。
在圖18的特性圖中，橫軸表示進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)的氣氛的溫度，在 從室溫到大約90(TC這一范圍的溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。另外，特性圖的縱 軸為滑動(dòng)試驗(yàn)后(1X1()S個(gè)循環(huán)滑動(dòng)之后)的上下試驗(yàn)片813a、 813b
的磨損量的總和。此外，該滑動(dòng)試驗(yàn)是以無(wú)潤(rùn)滑方式進(jìn)行的，不供給 潤(rùn)滑油。
根據(jù)圖18的特性圖可知，對(duì)于鈷(Co)合金金屬，目前，即使 將其用作耐磨損材料，在中溫區(qū)域內(nèi)的磨損量也較多。這里使用的材
料是含有Cr (鉻)、Mo (鉬)、Si (硅)的鈷(Co)基合金材料。
以上是通過(guò)焊接進(jìn)行加工的材料的試驗(yàn)結(jié)果，但根據(jù)發(fā)明人的
試驗(yàn)可知，即使是利用專(zhuān)利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)4等中公開(kāi)的通過(guò)使用 脈沖狀放電的技術(shù)而形成的覆膜，也大致同樣地在中溫區(qū)域內(nèi)磨損量 很大。
在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中已經(jīng)公開(kāi)，可以認(rèn)為這些現(xiàn)象的原因如下所述。 即，在高溫區(qū)域內(nèi)，因?yàn)椴牧现械你t(Cr)或鉬(Mo)暴露在高溫 環(huán)境下而氧化，生成表現(xiàn)出潤(rùn)滑性的氧化鉻或氧化鉬，所以表現(xiàn)出潤(rùn) 滑性，磨損量減少。另外，在低溫區(qū)域內(nèi)，因?yàn)椴牧咸幱诘蜏厮跃?有強(qiáng)度，由于該強(qiáng)度，磨損量較少。但是，在中溫區(qū)域內(nèi)，沒(méi)有上述 氧化物形成的潤(rùn)滑性，且因?yàn)樘幱谝欢ǔ潭鹊母邷兀圆牧系膹?qiáng)度 減弱，從而耐磨損性降低，磨損量增多。
另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了下述技術(shù)，其為了使中溫區(qū) 域內(nèi)的耐磨損性能提高，而在電極中混入氧化物。在這種情況下，雖 然中溫區(qū)域的耐磨損性能提高，但通過(guò)在電極中加入氧化物，導(dǎo)致產(chǎn) 生覆膜的強(qiáng)度降低、低溫區(qū)域內(nèi)的耐磨損性能降低的問(wèn)題。
另一方面，關(guān)于放電表面處理用電極的制造方法，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3 中公開(kāi)了下述方法，其將金屬粉碎而不使其氧化，造粒后制作電極。 但是，使用這種方法形成的覆膜，由于與上述同樣的原因，存在中溫 區(qū)域內(nèi)的耐磨損性不足的問(wèn)題。
此外，為了使上述具有耐磨損性的覆膜的功能穩(wěn)定發(fā)揮，必須 形成均勻的覆膜。如果不使用電極本身沒(méi)有裂紋或密度、電阻波動(dòng)的 電極進(jìn)行放電表面處理，則會(huì)使所形成的覆膜不均勻。但是，在上述 專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的方法中，存在電極中發(fā)生裂紋、殘留有密度或電 阻值的波動(dòng)這樣的問(wèn)題。
本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，其目的在于得到一種放電表面
處理用電極及該放電表面處理用電極的制造方法，該放電表面處理用 電極可以通過(guò)放電表面處理形成從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損 性?xún)?yōu)良的覆膜。
為了解決上述課題、達(dá)到目的，本發(fā)明涉及的放電表面處理用 電極的制造方法中，該放電表面處理用電極用于下述放電表面處理， 艮P，以將金屬粉末、金屬化合物的粉末、或?qū)щ娦蕴沾煞勰┏尚投鴺?gòu) 成的成型粉體作為電極，在加工液中或氣體中，在電極和工件之間發(fā) 生脈沖狀放電，利用其能量在工件表面形成由電極的材料構(gòu)成的覆 膜、或由電極的材料借助脈沖狀放電的能量反應(yīng)得到的物質(zhì)構(gòu)成的覆 膜，其特征在于，該制造方法包括氧元素量調(diào)整工序，其使粉末中 的氧元素增加；混合工序，其將氧元素增加后的粉末、有機(jī)粘接劑以 及溶劑混合，制作混合液；造粒工序，其使用混合液進(jìn)行造粒，形成 造粒粉末；以及成型工序，其將造粒粉末進(jìn)行成型，制作氧元素濃度 為4重量％至16重量％的成型體。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明起到下述效果，其可以制作放電表面處理用電極并 使電極中沒(méi)有裂紋、密度或電阻值的波動(dòng)，其中，該放電表面處理用 電極可以形成在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。此 夕卜，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明制成的放電表面處理用電極，利用放電表面 處理形成覆膜，起到在維持覆膜強(qiáng)度的同時(shí)，形成在從低溫到高溫的 溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損特性的覆膜的效果。


圖1是說(shuō)明利用水噴散法制造金屬屑粉末的方法的圖。 圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的粉末成型工序的概念的 剖面圖。
圖3—1是表示使用由表面電阻值不同的多個(gè)電極形成的覆膜進(jìn) 行滑動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)片的電阻值與磨損量的關(guān)系的特性圖。
圖3 — 2是表示通過(guò)TIG焊接將實(shí)施方式l涉及的覆膜焊接到試
驗(yàn)片主體上而成的試驗(yàn)片的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的電極的電極表面電阻的 標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。
圖5是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式1中進(jìn)行放電表面處理的放電 表面處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6—1是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的 圖，是表示放電時(shí)施加在電極和工件間的電壓波形的圖。
圖6 — 2是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的
圖，是表示放電時(shí)流過(guò)的電流的電流波形的圖。
圖7是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的圖。
圖8—1是表示利用TIG焊接將本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的覆膜 焊接到試驗(yàn)片主體上而成的試驗(yàn)片的圖。
圖8 — 2是將本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的覆膜的溫度和磨損量間 的關(guān)系與通過(guò)焊接制成的例子進(jìn)行比較的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的粉末的成型工序的概念 的剖面圖。
圖10—1是表示使用由表面電阻值不同的多個(gè)電極形成的覆膜 進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)片的電阻值與磨損量的關(guān)系的特性圖。
圖10 — 2是表示利用TIG焊接將實(shí)施方式4涉及的覆膜焊接到 試驗(yàn)片主體上而成的試驗(yàn)片的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的電極的電極表面電阻的 標(biāo)準(zhǔn)偏差的圖。
圖12是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4中進(jìn)行放電表面處理的放電 表面處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖13—1是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的 圖，是表示放電時(shí)施加在電極和工件間的電壓波形的圖。
圖13 — 2是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的 圖，是表示放電時(shí)流過(guò)的電流的電流波形的圖。
圖14是表示放電表面處理時(shí)的放電脈沖條件的一個(gè)例子的圖。
圖15是表示原料粉末即鈷(Co)合金粉末的狀態(tài)的SEM圖像。
圖16是表示旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的示意圖。 圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5涉及的粉末的粉末粒徑與粉末
中含有的氧元素的濃度間關(guān)系的特性圖。
圖18是表示使用現(xiàn)有的耐磨損材料進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，溫度與試 驗(yàn)片的磨損量間關(guān)系的特性圖。
圖19是表示通過(guò)TIG焊接將現(xiàn)有耐磨損材料焊接到試驗(yàn)片主體 上而成的試驗(yàn)片的圖。
標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
11中間包(tundish)
12熔融金屬
13噴嘴
14高壓水
15粉末
101緩沖罐
102粉碎室
103送料器
104原料粉末
105粗粒粉末
106旋流器
107微粉碎粉末
108袋濾器
201造粒粉末
202上沖頭
203下沖頭
204塑模
251覆膜
252試驗(yàn)片主體
253a上試驗(yàn)片
253b下試驗(yàn)片
301電極 302工件 303加工液
304放電表面處理用電源
305電弧柱
501覆膜
502試驗(yàn)片主體
503a上試驗(yàn)片
503b下試驗(yàn)片
811鈷(Co)合金金屬
812試驗(yàn)片主體
813a上試驗(yàn)片
813b下試驗(yàn)片
1201造粒粉末
1202上沖頭
1203下沖頭
1204塑模
1251覆膜
1252試驗(yàn)片主體
1253a上試驗(yàn)片
1253b下試驗(yàn)片
1301電極
1302工件
1303加工液
1304放電表面處理用電源 1305電弧柱
具體實(shí)施例方式
首先，對(duì)于本發(fā)明的概要進(jìn)行說(shuō)明。發(fā)明人研究的結(jié)果是發(fā)現(xiàn)， 通過(guò)將由氧化后的金屬粉末、有機(jī)粘接劑及溶劑混合而成的溶液進(jìn)行 干燥而制成造粒粉末，使用這種造粒粉末制作放電表面處理用電極， 可以制作沒(méi)有密度或電阻波動(dòng)的電極，進(jìn)而通過(guò)使用這種電極形成覆
膜，可以形成從低溫到高溫的區(qū)域內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。
在現(xiàn)有的發(fā)明中，以不使金屬氧化為重點(diǎn)，但在本發(fā)明涉及的 放電表面處理用電極的制造方法中，重要的是制成在氧元素濃度為4 重量％至16重量％的范圍內(nèi)被氧化的金屬粉末。作為獲得這種粉末 的方法可以通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)，例如，首先混合規(guī)定量的金屬氧化物
粉末。然后，在大氣爐等的氧化氣氛中，以IO(TC至50(TC的溫度將 混合獲得的粉末加熱10分鐘 10小時(shí)。然后，通過(guò)在氧化氣氛中利 用噴射粉碎機(jī)將粉末的平均粒徑控制為0.5 1.7pm而進(jìn)行粉碎。
另外，為了使該電極中不會(huì)產(chǎn)生電極裂紋等，并且沒(méi)有密度或 電阻值的波動(dòng)，必須將上述粉碎并氧化得到的金屬粉末進(jìn)行造粒，將 該造粒后的粉末成型并燒結(jié)而制造電極。為此，適當(dāng)?shù)剡x定氧化后的 金屬粉末、有機(jī)粘接劑、溶劑，調(diào)整為適當(dāng)?shù)呐浔龋脟婌F干燥器 等造粒裝置，制成平均粒徑為10|im 100^im的造粒粉末。作為在這 里使用的氧化后的金屬粉末使用下述金屬粉末，其含有從硅(Si)、 鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、 鋇(Ba)、錸(Re)、鴇(W)中選出的至少大于或等于一種的元 素的氧化物。
作為造粒粉末的有機(jī)粘接劑，使用石蠟(paraffin)、甲基丙烯 酸-異丁酯、硬脂酸、聚乙烯醇(PVA)中的至少一種，作為溶劑選 用水、乙醇、丁醇、丙醛、庚烷、異丁烷、丙酮、正己垸中的一種或 兩種以上。此時(shí)，優(yōu)選使有機(jī)粘接劑為氧化金屬粉末重量的1重量 % 20重量％，另外，優(yōu)選使用下述溶液進(jìn)行造粒，該溶液中氧化金 屬粉末和有機(jī)粘接劑整體的溶質(zhì)體積的總量相對(duì)于溶劑的體積比為 2體積％ 30體積％。
通過(guò)下述工序制造電極，即，將所得到的造粒粉末以擠壓壓力 50MPa 200MPa進(jìn)行擠壓成型，將成型體在150°C 400°C之間保持 30分鐘至2小時(shí)，隨后在溫度60(TC 100(TC下燒結(jié)1 4小時(shí)。由 此，可以防止在電極上產(chǎn)生裂紋，同時(shí)，防止密度或電阻值的波動(dòng)的
產(chǎn)生，制造放電表面處理用電極。通過(guò)使用按照這種方式制造的放電 表面處理用電極進(jìn)行放電表面處理，可以形成在從低溫到高溫的溫度 范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。
另外，本發(fā)明涉及的放電表面處理用電極的特征在于，電極表
面通過(guò)4端子法測(cè)得的電極自身的電阻值為5xl0—3Q 10xl(r3Q，另 外，電極中的氧元素濃度為4.5重量％ 10重量％。通過(guò)使用按照這
種方式構(gòu)成的本發(fā)明涉及的放電表面處理用電極進(jìn)行放電表面處理， 可以形成在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。
下面，根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的放電表面處理用電極及放電 表面處理用電極的制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。此外， 本發(fā)明并不限定于以下的說(shuō)明，可以在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)適 當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。另外，在附圖中，為了便于理解，各個(gè)部件的比例尺 有時(shí)是不同的。
實(shí)施方式1.
下面，以"Mo (鉬)28重量％、 Cr (鉻)17重量％、 Si (硅)3 重量％、其余為Co (鈷)"的材料為例，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn) 行說(shuō)明。但是，在本發(fā)明中，不僅是這種材料，其它材料、例如在其 它實(shí)施方式中說(shuō)明的材料也可以得到同樣的效果。
圖1是說(shuō)明利用水噴散法制造金屬屑粉末的方法的圖。水噴散 法是通過(guò)利用高壓水將熔融的金屬霧化并凝固而制造金屬粉末的方 法。首先，使按照Mo (鉬)28重量％、 Cr (鉻)17重量％、 Si (硅) 3重量％、其余為Co(鈷)的比例調(diào)整獲得的金屬熔化，放入稱(chēng)為中 間包的容器中。從中間包11中流下的熔融金屬12，每次以規(guī)定量注 入稱(chēng)為噴嘴13的進(jìn)行噴霧的孔部分。此時(shí)，通過(guò)噴出高壓水14，使 熔融金屬12成為霧化狀態(tài)而細(xì)密地分散，同時(shí)一邊凝固一邊作為粉 末15而回收到下方(未圖示)的容器中。
使用水噴散法，通常可以制造平均粒徑為幾十pm至幾百pm這 樣粒徑的粉末。另一方面，在本發(fā)明中，因?yàn)樾枰⒓?xì)粉末，所以通 過(guò)提高水壓制造平均粒徑為幾的粉末。
但是，由于僅使用水噴散法，無(wú)法得到足夠細(xì)的粉末，所以通 過(guò)將由水噴散法制得的粉末分級(jí)，獲得平均粒徑小于或等于3pm的 粉末。在本實(shí)施方式中，對(duì)于平均粒徑小于或等于3pm的粉末進(jìn)行 說(shuō)明，但優(yōu)選平均粒徑小于或等于liim左右。但是，由于在通過(guò)分 級(jí)制造平均粒徑為lpm左右的粉末的情況下，回收率極低而使制造 成本提高，所以在目前的情況下為了工業(yè)化地制造粉末，使平均粒徑 為3nm左右即可。此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于水噴散法進(jìn)行了說(shuō) 明，而氣體噴散法等其它粉末制造方法，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)也不存在問(wèn)題。
下面，說(shuō)明對(duì)通過(guò)以上方法制得的粉末進(jìn)行氧化的方法。將上 述由水噴散法得到的平均粒徑為3pm的粉末置于氧化氣氛中。在以 下的例子中，使用大氣氣氛的加熱爐。將粉末放入碳制的容器中，隨 后放入大氣氣氛的加熱爐中，在500。C的溫度下加熱24小時(shí)。在斷 開(kāi)加熱爐的加熱器后，使大氣氣氛自然冷卻至室溫，取出粉末。測(cè)量 出該粉末中含有的氧元素量為8重量％。粉末中含有的氧元素量隨著 加熱溫度、加熱時(shí)間及粉末材料、粉末粒徑的變化而變化。加熱溫度 越高、加熱時(shí)間越長(zhǎng)、粉末粒徑越小，則粉末越容易氧化，粉末中含 有的氧元素量增加。
各種試驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明，根據(jù)以下的原因判斷，粉末中含有的氧 元素量為4重量％至16重量％的情況為優(yōu)良，優(yōu)選為6重量％至14 重量％。在粉末中含有的氧元素量大幅超過(guò)該范圍的情況下，所形成 的覆膜的強(qiáng)度減弱。特別地，如果粉末中含有的氧元素量超過(guò)16重 量％，則極難在后面所示的成型工序中使粉末均勻地成型。另外，在 粉末中含有的氧元素量少于4重量％的情況下，所形成的覆膜的耐磨 損性較差，如現(xiàn)有技術(shù)所示，不易減少中溫區(qū)域內(nèi)的磨損。
下面，對(duì)于電極成型工序進(jìn)行說(shuō)明。為了在使用模具進(jìn)行擠壓 成型時(shí)，改善向模具中填充粉末時(shí)的流動(dòng)性，使向粉末內(nèi)部的壓力傳 遞良好，減小模具壁面與粉末間的摩擦，得到均勻的成型體，從而相 對(duì)于上述粉碎粉末以10%的重量比添加石油蠟(石蠟)作為有機(jī)粘 接劑。有機(jī)粘接劑相對(duì)于粉碎粉末的量，必須是重量比為1重量％至 20重量％。在這里，在有機(jī)粘接劑的含量小于或等于1重量％的情況下，無(wú) 法發(fā)揮作為粘接劑的功能，不僅在擠壓時(shí)無(wú)法均勻地傳遞壓力，而且 成型體的強(qiáng)度較弱而使處理變得非常困難。另一方面，如果有機(jī)粘接 劑的含量超過(guò)20重量％，則存在擠壓時(shí)粉末粘附到模具上，無(wú)法與 模具分離而使成型體產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題。因此，有機(jī)粘接劑的量相對(duì)于 粉碎粉末必須為1重量％至20重量％。如果落在該范圍內(nèi)，則可以 通過(guò)調(diào)節(jié)粉末和有機(jī)粘接劑的配比，而調(diào)整目標(biāo)成型體的空隙率。
作為用于使石蠟和粉碎粉末均勻混合的溶劑，使用正己烷。在 將正己烷與粉末重量的10重量％的石蠟混合而使石蠟溶解后，添加
粉碎后的鈷(Co)合金粉末并進(jìn)一步混合。
此時(shí)，調(diào)整正己烷的量，以使粉碎后的鈷(Co)合金粉末和有 機(jī)粘接劑的重量(溶質(zhì)的重量)為溶劑即正己垸的10體積％。在相
對(duì)于溶劑的溶質(zhì)濃度較低的情況下，不易干燥，無(wú)法制作造粒粉末。 另一方面，如果溶質(zhì)濃度過(guò)高，則由于粉末沉降而使溶液濃度不均勻， 所以難以獲得均勻的造粒粉末。因此，必須將相對(duì)于溶劑的溶質(zhì)成分調(diào)整為2體積％ 30體積％。由此，通過(guò)使粉碎后的鈷(Co)合金粉 末和有機(jī)粘接劑的總體積落在該范圍內(nèi)，可以得到均勻的造粒粉末。
此外，在本實(shí)施方式中，首先將蠟混合在溶劑中，然后加入粉 末，但也可以首先將粉碎后的鈷(Co)合金粉末加入再進(jìn)行混合。
在上述說(shuō)明中，對(duì)于使用石蠟作為有機(jī)粘接劑的例子進(jìn)行了說(shuō) 明，但對(duì)于有機(jī)粘接劑，除此之外也可以是甲基丙烯酸-異丁酯、硬 脂酸、聚乙烯醇等。
此外，作為使用石蠟時(shí)的溶劑，除了使用正己垸之外，使用庚 垸、異丁垸也同樣可以溶解。在使用其它溶劑的情況下，因?yàn)闊o(wú)法充 分溶解石蠟，所以可以通過(guò)在粉末狀態(tài)下進(jìn)行分散而形成造粒粉末。
作為其它溶劑，具有水、乙醇、丁醇、丙醛、丙酮等。
然后，作為造粒工序，通常使用稱(chēng)為噴霧干燥器的干燥造粒裝 置，將上述混合液向使高溫氮?dú)庋h(huán)的氣氛中進(jìn)行噴霧，使溶劑干燥。 在這種干燥時(shí)，混合液中的溶劑成分(在本實(shí)施方式中為正己垸)揮 發(fā)，而成為氧化后的金屬粉末和有機(jī)粘接劑均勻分散的球狀造粒粉
末。該造粒粉末因?yàn)樾葜菇切∷粤鲃?dòng)性高，在成型時(shí)，可以均勻地 形成空隙，得到?jīng)]有密度或電阻值波動(dòng)的成型體。
作為本發(fā)明的目的，為了得到具有均勻的密度、電阻值的電極，
優(yōu)選造粒粉末的平均粒徑為10pm 10(^m的大小。在造粒粉末的平 均粒徑小于或等于10pm的情況下，粉末的流動(dòng)性變差，不易均勻地 填充在模具中。另一方面，在造粒粉末的粒徑大于或等于100pm的 情況下，容易使擠壓成型時(shí)殘留的空隙增大，無(wú)法得到均勻的電極。 此外，在本實(shí)施方式中，根據(jù)在造粒中使用噴霧干燥器的例子 進(jìn)行了說(shuō)明，但使用流動(dòng)造粒機(jī)或轉(zhuǎn)動(dòng)造粒機(jī)等其它方法也可以得到 造粒粉末。
下面，使用圖2對(duì)造粒后的粉末的成型工序進(jìn)行說(shuō)明。圖2是 表示本實(shí)施方式中的造粒粉末的成型工序的概念的剖面圖。在圖2 中，在由模具的上沖頭202、模具的下沖頭203、模具的塑模204包 圍而成的空間中，填充通過(guò)造粒工序制成的造粒粉末201。然后，通 過(guò)對(duì)該造粒粉末201進(jìn)行壓縮成型而形成壓粉體(成型體)。在后述 說(shuō)明的放電表面處理加工中，將該壓粉體(成型體)作為放電電極。
對(duì)造粒粉末進(jìn)行成型的壓力和燒結(jié)溫度，隨著目標(biāo)電極的電阻 值或氧元素濃度的變化而不同，但壓力落在50MPa 200MPa的范圍
內(nèi)，加熱溫度落在60(rc iooor的范圍內(nèi)。在本實(shí)施方式中，以
100MPa的壓力對(duì)造粒粉末進(jìn)行成型，成型為長(zhǎng)度100mm、寬度 llmm、厚度5mm的大小。此外，在成型前，向模具施加振動(dòng)，以使 粉末均勻地填充到模具中，然后進(jìn)行加壓成型。如果成型壓力小于 50MPa，則在造粒粉末之間殘留有空隙，無(wú)法制作均勻的電極。另外， 如果成型壓力超過(guò)200MPa，則出現(xiàn)電極中產(chǎn)生裂紋、無(wú)法從模具上 剝離等問(wèn)題。因此，優(yōu)選成型壓力為50MPa 200MPa。
對(duì)所得到的壓粉體(成型體)迸行燒結(jié)，但作為在加熱時(shí)除去 電極中的有機(jī)粘接劑的工序，通過(guò)在溫度15(TC 40(TC保持30分鐘 至2小時(shí)左右，可以將燒結(jié)體中的有機(jī)粘接劑穩(wěn)定并充分地除去。因 為有機(jī)粘接劑通常具有由于加熱而膨脹的性質(zhì)，所以如果急劇加熱則 容易使電極產(chǎn)生膨脹或裂紋等質(zhì)量上的缺陷。因此，不能直接加熱至
燒結(jié)溫度，而必須暫時(shí)進(jìn)行保持直至可以完全除去有機(jī)粘接劑。
在本實(shí)施方式中，將壓粉體(成型體)在真空爐中在20(TC下保
持30分鐘，然后，以1小時(shí)升溫至300°C。隨后，以l小時(shí)升溫至 70(TC后，保持大約l小時(shí)，冷卻至室溫，制成由鈷(Co)合金粉末 構(gòu)成的鈷(Co)合金電極。
利用電極間距離為2mm的基于四端子法的表面電阻率計(jì)，針對(duì) 該鈷(Co)合金電極的擠壓表面上長(zhǎng)度為100mm、寬度為llmm的 面，測(cè)量電極的阻值，發(fā)現(xiàn)其電阻值為7.5xlO'3Q。
因?yàn)殡姌O如后所示，由于脈沖狀放電的能量而散裂并熔融成為 覆膜，所以易于由放電引起散裂變得重要。在這種電極中，由四端子 法得到的電極表面的電阻落在5xl(T3Q至10xl(T3Q的范圍內(nèi)為適當(dāng) 的值，更加優(yōu)選為6xl(T3Q至9xl(T3Q這一范圍。
使用按照上述方式制造的電極表面電阻值不同的多個(gè)電極，利 用后述的放電表面處理方法形成覆膜并進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)，其結(jié)果如圖3 一1所示。在圖3—1中，橫軸表示電極表面的電阻值(Q)。另夕卜， 縱軸表示電極的磨損量。另外，作為試驗(yàn)片，如圖3 — 2所示，制作 通過(guò)TIG焊接將覆膜251焊接到試驗(yàn)片主體252上的試驗(yàn)片(上試 驗(yàn)片253a及下試驗(yàn)片253b)。
然后，將該上試驗(yàn)片253a及下試驗(yàn)片253b配置為使覆膜251 相對(duì)，一邊施加載荷使表面壓力為7MPa，一邊以0.5mm的幅度、40Hz 的頻率滑動(dòng)1"06個(gè)循環(huán)，在圖3 — 2的X方向往復(fù)滑動(dòng)而進(jìn)行試驗(yàn)。 此外，在將覆膜焊接到試驗(yàn)片主體252上后進(jìn)行磨削，使覆膜251 的表面平整。
由圖3—1可知，在使用電極表面的電阻值為5x10—3^到10x10 —力范圍的電極的情況下，磨損量較少，特別是6xl(T力到9xl(T30 范圍的電極，磨損量很少。因此，作為本實(shí)施方式中使用的電極，由 四端子法得到的電極表面的電阻落在5x10—30到10x10 —SQ的范圍內(nèi) 為適當(dāng)值，特別優(yōu)選為6xl(T3Q到9x10—3Q這一范圍。
此外，在該滑動(dòng)試驗(yàn)中使用的放電表面處理的電氣條件為，如 后述的圖7所示，在放電脈沖期間內(nèi)施加脈寬較窄而峰值較高的電流
這樣的波形，即，高峰值部分的電流值約為15A，較低的部分的電流
約為4A，放電持續(xù)時(shí)間(放電脈寬)約為10jis。
另外，在圖4中示出利用四端子法對(duì)長(zhǎng)度方向的兩端和中央這3 個(gè)部位測(cè)量出的電極電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在圖4中，橫軸是各個(gè)電極， 縱軸是在3點(diǎn)測(cè)量出的電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差。為了參考，同時(shí)示出利用現(xiàn) 有方法擠壓成型而制作的電極的電阻。電極是以下述條件制成的，即， 電極形狀長(zhǎng)度100mmx寬度llmmx厚度5mm，擠壓壓力100MPa， 以700°01小時(shí)在真空中進(jìn)行燒結(jié)。根據(jù)該圖可知，使用本發(fā)明涉 及的粉末制成的電極，長(zhǎng)度方向的各個(gè)位置的電阻波動(dòng)非常小。
另外，利用紅外線(xiàn)吸收法測(cè)量在本實(shí)施方式中制作的電極的氧 元素量，發(fā)現(xiàn)其氧元素濃度為8重量％。電極氧元素濃度并不必須等 于所使用的粉末的氧元素濃度。為了在較寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮優(yōu)良的 耐磨損性，最終重要的是覆膜的氧元素量，耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜的氧 元素量為5重量％ 9重量％，則可以得到耐磨損性最優(yōu)的覆膜。
電極的電阻值、氧元素濃度由所使用的粉末的氧元素濃度及制 造電極時(shí)的粘接劑量、擠壓壓力、燒結(jié)溫度確定。因此，重要的是適 當(dāng)?shù)乜刂七@些條件，使電極的電阻值和氧元素量成為適當(dāng)?shù)姆秶M(jìn) 行制造。
下面，使用按照上述方式制作的電極，利用放電表面處理而在 被處理材料(工件)上形成覆膜。在本實(shí)施方式中，在圖5中示出表 示在本實(shí)施方式中進(jìn)行放電表面處理的放電表面處理裝置的概略結(jié) 構(gòu)的示意圖。如圖5所示，本實(shí)施方式涉及的放電表面處理裝置構(gòu)成 為，具有電極301，其由上述鈷(Co)合金粉末的造粒粉末構(gòu)成； 作為加工液303的油；加工液供給裝置(未圖示)，其使電極301 和工件302浸漬在加工液中，或向電極301和工件302之間供給加工 液303;以及放電表面處理用電源304，其在電極301和工件302之 間施加電壓，而產(chǎn)生脈沖狀放電(電弧柱305)。此外，在圖5中， 省略記載對(duì)放電表面處理用電源304和工件302的相對(duì)位置進(jìn)行控制 的驅(qū)動(dòng)裝置等與本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)系的部件。
在利用該放電表面處理裝置在工件表面形成覆膜時(shí)，使電極301
和工件302在加工液303中相對(duì)配置，在加工液303中，由放電表面 處理用電源304使電極301和工件302之間產(chǎn)生脈沖狀放電。這樣， 利用脈沖狀放電的放電能量在工件表面形成電極材料的覆膜，或利用 放電能量在工件表面形成由電極材料反應(yīng)得到的物質(zhì)的覆膜。所使用 的極性為，電極301側(cè)為負(fù)極，工件302側(cè)為正極。如圖5所示，放 電電弧柱305在電極301和工件302之間產(chǎn)生。
在這種條件下使用制成的壓粉體電極進(jìn)行放電表面處理，形成 覆膜。在圖6—1和圖6 — 2中示出進(jìn)行放電表面處理的情況下的放電 脈沖條件的一個(gè)例子。圖6—1和圖6 — 2是表示放電表面處理時(shí)的放 電脈沖條件的一個(gè)例子的圖，圖6—1表示放電時(shí)施加在電極和工件 間的電壓波形，圖6 — 2表示放電時(shí)流過(guò)的電流的電流波形。在這里， 在圖6—1中將作為負(fù)極的電極的電壓記為橫軸上方(正)。
如圖6—1所示，在時(shí)刻t0，在兩極間施加無(wú)負(fù)載電壓ui，在經(jīng) 過(guò)放電延遲時(shí)間td后的時(shí)刻tl，兩極間開(kāi)始流過(guò)電流，開(kāi)始放電。 此時(shí)的電壓為放電電壓ue，此時(shí)流過(guò)的電流為峰值電流ie。然后， 如果在時(shí)刻t2停止向兩極間供給電壓，則沒(méi)有電流流過(guò)。
時(shí)刻t2 — tl為脈寬te。將該時(shí)刻t0 t2的電壓波形每隔間歇時(shí) 間to而反復(fù)施加于兩極之間。也就是說(shuō)，如該圖6—1所示，在放電 表面處理用電極和工件之間施加脈沖狀的電壓。
在本實(shí)施方式中，放電表面處理時(shí)的放電脈沖的電氣條件，在 圖6 — 2所示的電流波形為矩形波狀這一條件的情況下，峰值電流值 ie二2A 10A、放電持續(xù)時(shí)間(放電脈寬)te二5ps 20ps為適當(dāng)?shù)臈l 件，該范圍有時(shí)會(huì)隨上述電極的散裂容易程度而變化。另外，已知為 了利用放電脈沖更好地使電極散裂，如圖7所示，在放電脈沖的期間 內(nèi)施加脈寬較窄、峰值較高的電流這樣的波形是有效的。在這里，在 圖7中將作為負(fù)極的電極的電壓記為橫軸上方(正)。
如果使用這種電流波形，則可以借助圖7所示的高峰值波形的 電流而使電極散裂，利用圖7所示的低峰值的脈寬較寬的波形的電流 促進(jìn)熔化，能夠以較快的速度在工件302上形成覆膜。在這種情況下， 對(duì)于高峰值的波形部分，其電流值為10A 30A是合適的，對(duì)于低峰
值的脈寬較寬的波形部分的電流，其電流值為2A 6A左右，放電持
續(xù)時(shí)間(放電脈寬)為4^is 2(^s是合適的。如果低峰值的脈寬較寬 的波形部分的電流低于2A，則難以使放電脈沖持續(xù)，在中途電流中 斷的脈沖中斷現(xiàn)象增多。
利用以本實(shí)施方式涉及的放電表面處理用電極作為電極通過(guò)放 電表面處理而形成的覆膜，制作圖8—1所示的試驗(yàn)片，進(jìn)行滑動(dòng)試 驗(yàn)。在滑動(dòng)試驗(yàn)中，首先，如圖8—1所示，通過(guò)TIG焊接，將以本 實(shí)施方式涉及的放電表面處理用電極作為電極并通過(guò)放電表面處理 形成的覆膜501，焊接到試驗(yàn)片主體502上，從而制成試驗(yàn)片(上試 驗(yàn)片503a及下試驗(yàn)片503b)。然后，將該上試驗(yàn)片503a及下試驗(yàn) 片503b配置為使覆膜501相對(duì)，一邊施加載荷使表面壓力為3MPa 7MPa， 一邊以0.5mm的幅度、40Hz的頻率滑動(dòng)1 x 106個(gè)循環(huán)，在圖 8—1的X方向上往復(fù)滑動(dòng)而進(jìn)行試驗(yàn)。此外，在將覆膜形成到試驗(yàn) 片主體502上后進(jìn)行磨削，使覆膜501的表面平整。
在圖8 — 2中示出按照上述方式進(jìn)行的滑動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果。圖8 — 2 是表示溫度與試驗(yàn)片的磨損量間關(guān)系的特性圖。在圖8 — 2的特性圖 中，橫軸表示實(shí)施滑動(dòng)試驗(yàn)的氣氛的溫度，在本試驗(yàn)中，在從室溫到 大約90(TC這一范圍的溫度下實(shí)施滑動(dòng)試驗(yàn)。另外，在圖8 —2的特 性圖中，縱軸是滑動(dòng)試驗(yàn)后("106個(gè)循環(huán)的滑動(dòng)后)的上下試驗(yàn)片 503a、 503b的磨損量的總值。此外，本滑動(dòng)試驗(yàn)以無(wú)潤(rùn)滑的方式進(jìn) 行，而不供給潤(rùn)滑油。
另外，作為對(duì)比例，通過(guò)焊接形成鈷(Co)合金的覆膜而制作 圖8—1所示的試驗(yàn)片，將進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果一并在圖8 — 2中示出。
根據(jù)圖8 — 2的特性圖可知，在使用以本實(shí)施方式涉及的放電表 面處理用電極作為電極通過(guò)放電表面處理而形成的覆膜的情況下，從 低溫區(qū)域(小于或等于30(TC左右)到高溫區(qū)域(大于或等于70(TC 左右)磨損量少，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損特性。也就是說(shuō)，在低溫區(qū)域 (小于或等于30(TC左右)、中溫區(qū)域(從300"C左右到700'C左右)、 以及高溫區(qū)域(大于或等于70(TC左右)的全部溫度區(qū)域內(nèi)，磨損量 都較少，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損特性。
此外，本滑動(dòng)試驗(yàn)是模擬飛機(jī)用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作環(huán)境進(jìn) 行的，在所有的溫度下的試驗(yàn)都是預(yù)先升溫至65(TC的溫度后，再成 為規(guī)定的溫度而進(jìn)行的。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的放電表面處理用電極，將金
屬粉末粉碎并氧化，使所含有的氧元素量為4重量％到16重量％，
將該氧化后的金屬粉末、有機(jī)粘接劑以及溶劑混合而制作混合液，使 用該混合液進(jìn)行造粒而形成造粒粉末，再將該造粒粉末成型，制作成 型體，從而可以得到放電表面處理用電極，其可以通過(guò)放電表面處理 而形成在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。
實(shí)施方式2.
在上述實(shí)施方式1中，對(duì)于使用石蠟作為在粉碎粉末中添加的 蠟(有機(jī)粘接劑)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但在本發(fā)明中，作為在粉碎粉
末中添加的有機(jī)粘接劑，也可以使用丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂。在實(shí)施方式2 中，對(duì)于使用丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂作為在粉碎粉末中添加的有機(jī)粘接劑的情 況進(jìn)行說(shuō)明。
將市售的平均粒徑為10pm的以"鉬(Mo) 28重量％、鉻(Cr) 17重量％、硅(Si) 3重量％、其它為鈷(Co)"的比例混合的鈷(Co) 合金粉末，通過(guò)噴散法和分級(jí)而制成平均粒徑為1.5pm左右的粉末。 然后，按照實(shí)施方式1的方式進(jìn)行加熱處理。
對(duì)于該粉末，作為蠟(有機(jī)粘接劑)而將丙烯酸類(lèi)蠟以重量比 為8重量％混入粉末中，制成混合液。在這里，丙烯酸類(lèi)蠟使用"三 菱k^ 3 乂制"的BR樹(shù)脂，溶劑使用丙酮，使相對(duì)于丙酮的溶質(zhì)濃 度為15體積％。
然后，用攪拌機(jī)將BR樹(shù)脂、丙酮及粉碎后的粉末同時(shí)進(jìn)行混合。 然后，與實(shí)施方式1的情況同樣地利用噴霧干燥器，使噴霧器的轉(zhuǎn)速 為10000rpm，溶液的供給量為每小時(shí)2kg進(jìn)行供給。另外，使用于 干燥的氮?dú)鉁囟瘸蔀槿肟跍囟葹镮O(TC、出口溫度為7(TC。其結(jié)果， 制造出平均粒徑為20|im 30^im的造粒粉末。
隨后，根據(jù)與實(shí)施方式1的情況相同的方法，以50MPa的壓力 將該造粒粉末壓縮成型為電極尺寸為50mmxllmmx5mm的形狀，制 作成型體。然后，將成型體加熱而制造出鈷(Co)合金電極(放電 表面處理用電極)。
對(duì)于按照上述方式制作的本實(shí)施方式涉及的鈷(Co)合金電極 (放電表面處理電極)，利用電極間距離為2mm的基于四端子法的 表面電阻率計(jì)測(cè)量電極表面的電阻值，發(fā)現(xiàn)其電阻值為6.0x10 —3Q 13X10—3Q。另外，利用紅外線(xiàn)吸收法測(cè)量鈷(Co)合金電極(放電 表面處理電極)含有的氧元素量，發(fā)現(xiàn)其氧元素濃度為6重量％。
在上述本實(shí)施方式涉及的方法中，與實(shí)施方式1的情況同樣地， 可以得到電阻率波動(dòng)小的放電表面處理電極。并且，通過(guò)使用按照本 實(shí)施方式涉及的方法制作的放電表面處理電極進(jìn)行放電表面處理形 成的覆膜，與實(shí)施方式1的情況同樣地，也可以在較寬的溫度范圍內(nèi) 表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損性。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的放電表面處理用電極，可以得到 能夠通過(guò)放電表面處理形成下述覆膜的放電表面處理用電極，該覆膜 在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良。
實(shí)施方式3.
在上述實(shí)施方式2中，對(duì)于使用丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂作為在粉碎粉末 中添加的蠟(有機(jī)粘接劑)，使用丙酮溶解蠟的情況進(jìn)行了說(shuō)明，而 在實(shí)施方式3中，說(shuō)明使用溶解在水中的PVA (聚乙烯醇)作為向 粉碎粉末中添加的有機(jī)粘接劑的情況。
將以"鉻(Cr) 20重量％、鎳(Ni) 10重量％、鎢(W) 15重量 %、其它為鈷(Co)"的比例混合的鈷(Co)合金粉末，利用噴散法 和分級(jí)制成平均粒徑為lpm這一粒徑的粉末，混合添加5重量％的 市售粒徑為lpm的碳化鎢(WC)。
用旋轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)對(duì)在水中添加有PVA的混合體進(jìn)行混合，使 PVA溶解并向其中添加粉碎粉末，再利用旋轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)使混合物充 分混合，制成混合液。在這里，使相對(duì)于水的溶質(zhì)濃度為10體積％。
此外，在使用PVA作為有機(jī)粘接劑的情況下，使用乙醇、丙醛、
丁醇等也可以同樣地溶解。在這種情況下，在造粒時(shí)必須在惰性氣體 中進(jìn)行。
下面，與實(shí)施方式2的情況同樣地，利用噴霧干燥器進(jìn)行干燥、 造粒。此時(shí)，也可以在惰性氣體中進(jìn)行，但因?yàn)槭褂盟?，所以可以?空氣中進(jìn)行造粒。在本實(shí)施方式中，在空氣中使噴霧器的轉(zhuǎn)速為
5000rpm，溶液的供給量為每小時(shí)2kg進(jìn)行供給。另外，使用于干燥 的氮?dú)獾臏囟瘸蔀槿肟跍囟葹?40°C、出口溫度為110。C。其結(jié)果， 制造出平均粒徑為80pm的造粒粉末。將該粉末與前述實(shí)施方式同樣 地成型、加熱而制成電極。
對(duì)于按照上述實(shí)施方式制作的本實(shí)施方式涉及的鈷(Co)合金 電極(放電表面處理電極)，利用電極間距離為2mm的基于四端子 法的表面電阻率計(jì)測(cè)量電極表面的電阻值，發(fā)現(xiàn)電阻值為8.0xl(T 3Q。另外，利用紅外線(xiàn)吸收法測(cè)量鈷(Co)合金電極(放電表面處 理電極)含有的氧元素量，發(fā)現(xiàn)氧元素濃度為9重量％。
在上述本實(shí)施方式涉及的方法中，與實(shí)施方式1及實(shí)施方式2 的情況同樣地，可以得到電阻率波動(dòng)小的放電表面處理電極。并且， 通過(guò)使用由本實(shí)施方式涉及的方法制作的放電表面處理電極進(jìn)行放 電表面處理形成的覆膜，與實(shí)施方式1及實(shí)施方式2的情況同樣地， 也可以在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)良的耐磨損性。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式涉及的放電表面處理用電極，可以得到 能夠通過(guò)放電表面處理形成下述覆膜的放電表面處理用電極，該覆膜 在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良。
此外，在上述實(shí)施方式中，放電表面處理用電極的原料粉末使 用由水噴散法制造的平均粒徑為10(im 2(^m程度的粉末，而本發(fā) 明的效果不限于使用由水噴散法制造的粉末的情況。另外，本發(fā)明的 效果不限于平均粒徑為10nm 20pm的情況。
另外，在上述實(shí)施方式中，使用將以"鉬(Mo) 28重量％、鉻 (Cr) 17重量％、硅(Si) 3重量％、其余為鈷(Co)"、"鉻(Cr) 20重量％、鎳(Ni) 10重量％、鴿(W) 15重量％、其它為鈷(Co)" 的比例混合的金屬熔化而制造出的鈷(Co)基合金粉末，但只要含
有通過(guò)氧化而發(fā)揮潤(rùn)滑性的成分的金屬即可，并不限于鈷(Co)基。 另外，也并不必須是合金。但是，根據(jù)材料的組合，即使是如鉻(Cr) 這樣氧化物具有潤(rùn)滑性的材料，有時(shí)也無(wú)法發(fā)揮潤(rùn)滑性，所以并不優(yōu) 選使用這種組合的合金金屬。
例如會(huì)產(chǎn)生下述現(xiàn)象等，S卩，如果將鉻(Cr)與其它金屬混合， 制成含有較多鎳(Ni)的合金，則由于形成鎳(Ni) —鉻(Cr)金屬 間化合物，妨礙鉻(Cr)的氧化，所以成為難以發(fā)揮潤(rùn)滑性的材料。 另外，在不使用合金而使用各種元素粉末的情況下，因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)在電 極或覆膜中發(fā)生由材料偏聚引起的不均勻，所以必須注意混合等。
另外，在上述實(shí)施方式中，使用將以"鉬(Mo) 28重量％、鉻 (Cr) 17重量％、硅(Si) 3重量％、其余為鈷(Co)"、"鉻(Cr) 20重量％、鎳(Ni) 10重量％、鉤(W) 15重量％、其它為鈷(Co)" 的比例混合的金屬熔化而制造出的鈷(Co)基合金粉末，但除了這 種配比之外，使用含有硅(Si)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷(Co)、 鎳(Ni)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鋇(Ba)、錸(Re)、鎢(W) 等的氧化物的材料，雖然有一定差別，但也可以得到同樣的效果。
實(shí)施方式4.
在實(shí)施方式1 3中，對(duì)于使用將金屬粉末氧化得到的粉末制造 電極并形成覆膜的技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以是從最開(kāi)始就混合氧化 物粉末的方法。在本實(shí)施方式中，對(duì)下述技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，其將金屬粉 末和氧化物粉末混合，制造含有希望量的氧元素的放電表面處理電 極，并形成覆膜。
下面，對(duì)于本發(fā)明的第4實(shí)施方式，以制造下述材料的情況為 例進(jìn)行說(shuō)明，該材料與將"鉬(Mo) 28重量％、鉻(Cr) 17重量％、 硅(Si) 3重量％、其余為鈷(Co)"的材料氧化得到的材料相當(dāng)。但 是，不僅是這種材料，對(duì)于其它材料例如其它實(shí)施方式中說(shuō)明的材料， 當(dāng)然也可以得到同樣的效果。
首先，使鉬(Mo)、硅(Si)與鈷(Co)大致以"鉬(Mo):
硅(Si):鈷(CO) =28: 3: 55"的比例混合，按照實(shí)施方式l所示，
利用水噴散法及分級(jí)制造粉末。將氧化鉻(Cr203)的粉末以大致 "Cr203:金屬粉末-25: 83，，的比例混合到該粉末中。該比例表示， 在混合得到的粉末整體中鉻(Cr)、鉬(Mo)、硅(Si)、鈷(Co)
的比例為"鉻(Cr):鉬(MO):硅(Si):鈷(CO) =17: 28: 3:
55"。以下，在本實(shí)施方式中，將該粉末稱(chēng)為鈷合金粉末。
通過(guò)使用球磨機(jī)將以上的2種粉末混合10小時(shí) 20小時(shí)，可以 得到均勻地含有氧元素的混合粉末。
下面，對(duì)于電極成型工序進(jìn)行說(shuō)明。為了在使用模具進(jìn)行擠壓 成型時(shí)，改善向模具中填充粉末時(shí)的流動(dòng)性，使向粉末內(nèi)部的壓力傳 遞良好，減小模具壁面與粉末間的摩擦，得到均勻的成型體，從而相 對(duì)于上述粉碎粉末以10%的重量比添加石油蠟(石蠟)作為有機(jī)粘 接劑。有機(jī)粘接劑相對(duì)于粉碎粉末的量，必須是重量比為1重量％至 20重量％。
在這里，在有機(jī)粘接劑的含量小于或等于1重量％的情況下，無(wú) 法發(fā)揮作為粘接劑的功能，不僅在擠壓時(shí)無(wú)法均勻地傳遞壓力，而且 成型體的強(qiáng)度較弱而使處理變得非常困難。另一方面，如果有機(jī)粘接 劑的含量超過(guò)20重量％，則存在擠壓時(shí)粉末粘附到模具上，無(wú)法與 模具分離而使成型體產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題。因此，有機(jī)粘接劑的量相對(duì)于 粉碎粉末必須為1重量％至20重量％。如果落在該范圍內(nèi)，則可以 通過(guò)調(diào)節(jié)粉末和有機(jī)粘接劑的配比，而調(diào)整目標(biāo)成型體的空隙率。
作為用于使石蠟和粉碎粉末均勻混合的溶劑，使用正己烷。在 將正己烷與粉末重量的10重量％的石蠟混合而使石蠟溶解后，添加 鈷合金粉末并進(jìn)一步混合。
此時(shí)，調(diào)整正己烷的量，以使鈷合金粉末和有機(jī)粘接劑的重量 (溶質(zhì)的重量)為溶劑即正己垸的10體積％。在相對(duì)于溶劑的溶質(zhì) 濃度較低的情況下，不易干燥，無(wú)法制作造粒粉末。另一方面，如果 溶質(zhì)濃度過(guò)高，則由于粉末沉降而使溶液濃度不均勻，所以難以獲得 均勻的造粒粉末。因此，必須將相對(duì)于溶劑的溶質(zhì)成分調(diào)整為2體積 % 30體積％。由此，通過(guò)使鈷合金粉末和有機(jī)粘接劑的總體積落在 該范圍內(nèi)，可以得到均勻的造粒粉末。 此外，在本實(shí)施方式中，首先將蠟混合在溶劑中，然后加入粉 末，但也可以首先將鈷合金粉末加入再進(jìn)行混合。
在上述說(shuō)明中，對(duì)于使用石蠟作為有機(jī)粘接劑的例子進(jìn)行了說(shuō) 明，但對(duì)于有機(jī)粘接劑，除此之外也可以是甲基丙烯酸-異丁酯、硬 脂酸、聚乙烯醇等。
此外，作為使用石蠟時(shí)的溶劑，除了使用正己垸之外，使用庚 垸、異丁垸也同樣可以溶解。在使用其它溶劑的情況下，因?yàn)闊o(wú)法充 分溶解石蠟，所以可以通過(guò)在粉末狀態(tài)下進(jìn)行分散而形成造粒粉末。 作為其它溶劑，具有水、乙醇、丁醇、丙醛、丙酮等。
然后，作為造粒工序，通常使用稱(chēng)為噴霧干燥器的干燥造粒裝 置，將上述混合液向使高溫氮?dú)庋h(huán)的氣氛中進(jìn)行噴霧，使溶劑干燥。 在這種干燥時(shí)，混合液中的溶劑成分(在本實(shí)施方式中為正己垸)揮 發(fā)，而成為氧化后的金屬粉末和有機(jī)粘接劑均勻分散的球狀造粒粉 末。該造粒粉末因?yàn)樾葜菇切∷粤鲃?dòng)性高，在成型時(shí)，可以均勻地 形成空隙，得到?jīng)]有密度或電阻值波動(dòng)的成型體。
作為本發(fā)明的目的，為了得到具有均勻的密度、電阻值的電極，
優(yōu)選造粒粉末的平均粒徑為10(im 10(^m的大小。在造粒粉末的平 均粒徑小于或等于10pm的情況下，粉末的流動(dòng)性變差，不易均勻地 填充在模具中。另一方面，在造粒粉末的粒徑大于或等于100pm的 情況下，容易使擠壓成型時(shí)殘留的空隙增大，無(wú)法得到均勻的電極。 此外，在本實(shí)施方式中，根據(jù)在造粒中使用噴霧干燥器的例子 進(jìn)行了說(shuō)明，但使用流動(dòng)造粒機(jī)或轉(zhuǎn)動(dòng)造粒機(jī)等其它方法也可以得到 造粒粉末。
下面，使用圖9對(duì)造粒后的粉末的成型工序進(jìn)行說(shuō)明。圖9是 表示本實(shí)施方式中的造粒粉末的成型工序的概念的剖面圖。在圖9 中，在由模具的上沖頭1202、模具的下沖頭1203、模具的塑模1204 包圍而成的空間中，填充通過(guò)造粒工序制成的造粒粉末1201。然后， 通過(guò)對(duì)該造粒粉末1201進(jìn)行壓縮成型而形成壓粉體(成型體)。在 后述說(shuō)明的放電表面處理加工中，將該壓粉體(成型體)作為放電電 極。
對(duì)造粒粉末進(jìn)行成型的壓力和燒結(jié)溫度，隨著目標(biāo)電極的電阻
值或氧元素濃度的變化而不同，但壓力落在50MPa 200MPa的范圍 內(nèi)，加熱溫度落在60(TC 100(TC的范圍內(nèi)。在本實(shí)施方式中，以 lOOMPa的壓力對(duì)造粒粉末進(jìn)行成型，成型為長(zhǎng)度100mm、寬度 llmm、厚度5mm的大小。此外，在成型前，向模具施加振動(dòng)，以使 粉末均勻地填充到模具中，然后進(jìn)行加壓成型。如果成型壓力小于 50MPa，則在造粒粉末之間殘留有空隙，無(wú)法制作均勻的電極。另外， 如果成型壓力超過(guò)200MPa，則出現(xiàn)鬼極中產(chǎn)生裂紋、無(wú)法從模具上 剝離等問(wèn)題。因此，優(yōu)選成型壓力為50MPa 200MPa。
對(duì)所得到的壓粉體(成型體)進(jìn)行燒結(jié)，但作為在加熱時(shí)除去 電極中的有機(jī)粘接劑的工序，通過(guò)在溫度15(TC 40(TC保持30分鐘 至2小時(shí)左右，可以將燒結(jié)體中的有機(jī)粘接劑穩(wěn)定并充分地除去。因 為有機(jī)粘接劑通常具有由于加熱而膨脹的性質(zhì)，所以如果急劇加熱則 容易使電極產(chǎn)生膨脹或裂紋等質(zhì)量上的缺陷。因此，不能直接加熱至 燒結(jié)溫度，而必須暫時(shí)進(jìn)行保持直至可以完全除去有機(jī)粘接劑。
在本實(shí)施方式中，將壓粉體(成型體)在真空爐中在20(TC下保 持30分鐘，然后，以1小時(shí)升溫至300°C。隨后，以l小時(shí)升溫至 70(TC后，保持大約l小時(shí)，冷卻至室溫，制成由鈷(Co)合金粉末 構(gòu)成的鈷(Co)合金電極。
利用電極間距離為2mm的基于四端子法的表面電阻率計(jì)，針對(duì) 該鈷(Co)合金電極的擠壓表面上長(zhǎng)度為100mm、寬度為llmm的 面，測(cè)量電極的阻值，發(fā)現(xiàn)其電阻值為7.5xlO—3Q。
因?yàn)殡姌O如后所示，由于脈沖狀放電的能量而散裂并熔融成為 覆膜，所以易于由放電引起散裂變得重要。在這種電極中，由四端子 法得到的電極表面的電阻落在5xlO—3Q至10xlO—3Q的范圍內(nèi)為適當(dāng) 的值，更加優(yōu)選為6xl(T3Q至9xl(T3Q這一范圍。
使用按照上述方式制造的電極表面電阻值不同的多個(gè)電極，利 用后述的放電表面處理方法形成覆膜并進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)，其結(jié)果如圖 10—1所示。在圖10—1中，橫軸表示電極表面的電阻值(Q)。另 外，縱軸表示電極的磨損量。另外，作為試驗(yàn)片，如圖10 — 2所示，
制作通過(guò)TIG焊接將覆膜1251焊接到試驗(yàn)片主體1252上的試驗(yàn)片 (上試驗(yàn)片1253a及下試驗(yàn)片1253b)。
然后，將該上試驗(yàn)片1253a及下試驗(yàn)片1253b配置為使覆膜1251 相對(duì)，一邊施加載荷使表面壓力為7MPa，一邊以0.5mm的幅度、40Hz 的頻率滑動(dòng)1"06個(gè)循環(huán)，在圖10 —2的X方向往復(fù)滑動(dòng)而進(jìn)行試驗(yàn)。 此外，在將覆膜焊接到試驗(yàn)片主體1252上后進(jìn)行磨削，使覆膜1251 的表面平整。
由圖IO—I可知，在使用電極表面的電阻值為5x10—3^到10x10 —力范圍的電極的情況下，磨損量較少，特別是6x10—力到9x10—3Q 范圍的電極，磨損量很少。因此，作為本實(shí)施方式中使用的電極，由 四端子法得到的電極表面的電阻落在5x10—30到10x10—\2的范圍內(nèi) 為適當(dāng)值，特別優(yōu)選為6x10-3^到9x10—30這一范圍。
此外，在該滑動(dòng)試驗(yàn)中使用的放電表面處理的電氣條件為，如 后述的圖14所示，在放電脈沖期間內(nèi)施加脈寬較窄而峰值較高的電 流這樣的波形，S卩，高峰值部分的電流值約為15A，較低的部分的電 流約為4A，放電持續(xù)時(shí)間(放電脈寬)約為10|is。
另外，在圖11中示出利用四端子法對(duì)長(zhǎng)度方向的兩端和中央這 3個(gè)部位測(cè)量出的電極電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在圖11中，橫軸是各個(gè)電 極，縱軸是在3點(diǎn)測(cè)量出的電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差。為了參考，同時(shí)示出利 用現(xiàn)有方法擠壓成型而制作的電極的電阻。電極是以下述條件制成 的，S卩，電極形狀長(zhǎng)度100mmx寬度llmmx厚度5mm，擠壓壓力-lOOMPa，以70(TCxl小時(shí)在真空中進(jìn)行燒結(jié)。根據(jù)該圖可知，使用 本發(fā)明涉及的粉末制成的電極，長(zhǎng)度方向的各個(gè)位置的電阻波動(dòng)非常小。
另外，利用紅外線(xiàn)吸收法測(cè)量在本實(shí)施方式中制作的電極的氧 元素量，發(fā)現(xiàn)其氧元素濃度為10重量％。電極氧元素濃度并不必須 等于所使用的粉末的氧元素濃度。為了在較寬的溫度范圍內(nèi)發(fā)揮優(yōu)良 的耐磨損性，最終重要的是覆膜的氧元素量，耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜的 氧元素量為5重量％ 9重量％，則可以得到耐磨損性最優(yōu)的覆膜。
電極的電阻值、氧元素濃度由所使用的粉末的氧元素濃度及制 造電極時(shí)的粘接劑量、擠壓壓力、燒結(jié)溫度確定。因此，重要的是適 當(dāng)?shù)乜刂七@些條件，使電極的電阻值和氧元素量成為適當(dāng)?shù)姆秶M(jìn) 行制造。
下面，使用按照上述方式制作的電極，利用放電表面處理而在 被處理材料(工件)上形成覆膜。在本實(shí)施方式中，在圖12中示出 表示在本實(shí)施方式中進(jìn)行放電表面處理的放電表面處理裝置的概略 結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖12所示，本實(shí)施方式涉及的放電表面處理裝置 構(gòu)成為，具有電極1301，其由上述鈷合金粉末的造粒粉末構(gòu)成； 作為加工液1303的油；加工液供給裝置(未圖示)，其使電極1301
和工件1302浸漬在加工液中，或向電極1301和工件1302之間供給 加工液1303;以及放電表面處理用電源1304，其在電極1301和工件 1302之間施加電壓，而產(chǎn)生脈沖狀放電(電弧柱1305)。此外，在 圖12中，省略記載對(duì)放電表面處理用電源1304和工件1302的相對(duì) 位置進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)裝置等與本發(fā)明沒(méi)有直接關(guān)系的部件。
在利用該放電表面處理裝置在工件表面形成覆膜時(shí)，使電極 1301和工件1302在加工液1303中相對(duì)配置，在加工液1303中，由 放電表面處理用電源1304使電極1301和工件1302之間產(chǎn)生脈沖狀 放電。這樣，利用脈沖狀放電的放電能量在工件表面形成電極材料的 覆膜，或利用放電能量在工件表面形成由電極材料反應(yīng)得到的物質(zhì)的 覆膜。所使用的極性為，電極1301側(cè)為負(fù)極，工件1302側(cè)為正極。 如圖5所示，放電電弧柱1305在電極1301和工件1302之間產(chǎn)生。
在這種條件下使用制成的壓粉體電極進(jìn)行放電表面處理，形成 覆膜。在圖13—1和圖13 — 2中示出進(jìn)行放電表面處理的情況下的放 電脈沖條件的一個(gè)例子。圖13—1和圖13 — 2是表示放電表面處理時(shí) 的放電脈沖條件的一個(gè)例子的圖，圖13—1表示放電時(shí)施加在電極和 工件間的電壓波形，圖13 — 2表示放電時(shí)流過(guò)的電流的電流波形。在 這里，在圖13—1中將作為負(fù)極的電極的電壓記為橫軸上方(正)。
如圖13—1所示，在時(shí)刻tO，在兩極間施加無(wú)負(fù)載電壓ui，在 經(jīng)過(guò)放電延遲時(shí)間td后的時(shí)刻tl，兩極間開(kāi)始流過(guò)電流，開(kāi)始放電。 此時(shí)的電壓為放電電壓ue，此時(shí)流過(guò)的電流為峰值電流ie。然后，
如果在時(shí)刻t2停止向兩極間供給電壓，則沒(méi)有電流流過(guò)。
時(shí)刻t2 —tl為脈寬te。將該時(shí)刻t0 t2的電壓波形每隔間歇時(shí) 間to而反復(fù)施加于兩極之間。也就是說(shuō)，如該圖13—l所示，在放 電表面處理用電極和工件之間施加脈沖狀的電壓。
在本實(shí)施方式中，放電表面處理時(shí)的放電脈沖的電氣條件，在 圖13 — 2所示的電流波形為矩形波狀這一條件的情況下，峰值電流值 ie = 2A 10A、放電持續(xù)時(shí)間(放電脈寬)te=5^is 20ps為適當(dāng)?shù)臈l 件，該范圍有時(shí)會(huì)隨上述電極的散裂容易程度而變化。另外，已知為 了利用放電脈沖更好地使電極散裂，如圖14所示，在放電脈沖的期 間內(nèi)施加脈寬較窄、峰值較高的電流這樣的波形是有效的。在這里， 在圖14中將作為負(fù)極的電極的電壓記為橫軸上方(正)。
如果使用這種電流波形，則可以借助圖14所示的高峰值波形的 電流而使電極散裂，利用圖14所示的低峰值的脈寬較寬的波形的電 流促進(jìn)熔化，能夠以較快的速度在工件1302上形成覆膜。在這種情 況下，對(duì)于高峰值的波形部分，其電流值為10A 30A是合適的，對(duì) 于低峰值的脈寬較寬的波形部分的電流，其電流值為2A 6A左右， 放電持續(xù)時(shí)間(放電脈寬)為4ps 20ns是合適的。如果低峰值的脈 寬較寬的波形部分的電流低于2A，則難以使放電脈沖持續(xù)，在中途 電流中斷的脈沖中斷現(xiàn)象增多。
實(shí)施方式5.
下面，對(duì)于并非通過(guò)加熱使粉末氧化或混合氧化物的方法，而 是在粉末粉碎工序中加入粉末的方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在本實(shí)施方式中準(zhǔn)備原料粉末。作為原料粉末，選購(gòu)組 成為"鉻(Cr) 25重量％、鎳(Ni) 10重量％、鴿(W) 7重量％、其 它為鈷(Co)"的平均粒徑為20pm的鈷(Co)合金粉末。該鈷(Co) 合金粉末是將以"鉻(Cr) 25重量％、鎳(Ni) 10重量％、鎢(W) 7 重量％、其它為鈷(Co)"的比例混合的金屬熔化，利用水噴散法進(jìn) 行制造的。在圖15中示出表示原料粉末即鈷(Co)合金粉末的狀態(tài) 的圖像。此外，圖15所示的圖像是由SEM拍攝的圖像。在該狀態(tài)下，粉末中的氧元素量幾乎沒(méi)有，最大也小于或等于1%。
在本實(shí)施方式中，使用平均粒徑為20pm左右的粉末，但在本發(fā) 明中使用的粉末的大小不限于該大小。也就是說(shuō)，可以使用平均粒徑
大于20^im的粉末，或者平均粒徑小于20nm的粉末。但是，在使用 平均粒徑大于20pm的粉末的情況下，在以下說(shuō)明的粉末粉碎時(shí)需要 更長(zhǎng)的時(shí)間。另外，在使用平均粒徑小于20^im的粉末的情況下，通 過(guò)分級(jí)而回收的粉末的量減少，成本提高，兩者僅存在這樣的差別。
下面，對(duì)于將該粉末氧化的工序進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中， 作為將粉末氧化的工序，在大氣中即氧化氣氛中使用噴射粉碎機(jī)進(jìn)行 粉碎粉末的作業(yè)。圖16是表示旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子 的示意圖。在旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)中，從未圖示的空氣壓縮機(jī)經(jīng)由緩沖 罐101供給高壓空氣，在噴射粉碎機(jī)的粉碎室102中形成高速旋流。 然后，從送料器103將原料粉末104供給至粉碎室102，利用該高速 旋流的能量粉碎該粉末。此外，對(duì)于旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)，由于例如在 特開(kāi)2000 — 42441號(hào)公報(bào)等中進(jìn)行了說(shuō)明，所以在這里省略詳細(xì)說(shuō) 明。
通常，在旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)中，使空氣的壓力為0.5MPa左右的 壓力而進(jìn)行使用，但在本實(shí)施方式中使用的以"鉻(Cr) 25重量％、 鎳(Ni) 10重量％、鴇(W) 7重量％、其它為鈷(Co)"的比例混 合的鈷(Co)合金粉末的情況下，使用這種通常的壓力無(wú)法進(jìn)行粉 碎，必須使壓力提高至l.OMPa到1.6MPa左右。由噴射粉碎機(jī)粉碎 并排出的粗粒粉末105由旋流器106分級(jí)，粉碎得到的微粉碎粉末 107由袋濾器108捕捉。沒(méi)有充分粉碎的粉末由旋流器106回收，再 次加入噴射粉碎機(jī)中繼續(xù)粉碎，由此可以粉碎得更細(xì)。此外，粉碎不 限于噴射粉碎機(jī)，也可以使用珠磨機(jī)(beads-mill)、振動(dòng)粉碎機(jī)、 球磨機(jī)等其它方法，但因?yàn)榉鬯楹臅r(shí)所以效率變差。
在旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎機(jī)中，由壓縮空氣的壓力、粉碎的次數(shù)決定 粉碎后的粉末的粒徑，但根據(jù)發(fā)明人的試驗(yàn)可知，在粉碎后的粉末中 含有的氧元素量與粉碎得到的粉末的粒徑有很強(qiáng)的關(guān)系。圖17是表 示粉末粒徑與粉末中含有的氧元素的濃度間關(guān)系的特性圖。在圖17
所示的特性圖中，橫軸是粉末的平均粒徑(體積相當(dāng)于50%時(shí)的粒 徑、即D50)。另外，縱軸是粉末中的氧元素的濃度(重量％)。粉 末的平均粒徑是利用基于激光衍射散射法的粒度分布測(cè)量裝置測(cè)得
的值。另外，氧元素的濃度(重量％)是由X射線(xiàn)微量分析(EPMA: Electron Probe Micro — Analysis)得到的測(cè)定結(jié)果。
如后所示可知，為了發(fā)揮耐磨損性，需要使粉末中含有的氧元 素量為4重量％至16重量％。優(yōu)選為6重量％至14重量％。在粉末 中含有的氧元素量大幅超過(guò)該范圍的情況下，所形成的覆膜的強(qiáng)度減 弱，特別地，如果超過(guò)16重量％，則在下面所示的成型工序中，極 難使粉末均勻地成型。另外，在粉末中含有的氧元素量少于4重量％ 的情況下，所形成的覆膜的耐磨損性降低，如現(xiàn)有技術(shù)所示，很難減 少在中溫區(qū)域內(nèi)的磨損。由此，使用粉碎后的粉末的平均粒徑D50 為0.5 1.7pm的粉末。
然后，通過(guò)如實(shí)施方式1等所示對(duì)電極進(jìn)行成型并形成覆膜， 可以形成具有高耐磨損性的覆膜。
另外，在上述實(shí)施方式中，例示了將由水噴散法制造的平均粒 徑為10pm 20^im左右的鈷(Co)合金粉末，利用旋轉(zhuǎn)式噴射粉碎 機(jī)對(duì)粉末進(jìn)行粉碎的例子，但噴射粉碎機(jī)的方式并不限定于此。也就 是說(shuō)，噴射粉碎機(jī)的其它方式具有，通過(guò)使粉末從相對(duì)的兩個(gè)方向噴 出并碰撞而進(jìn)行粉碎的相對(duì)式噴射粉碎機(jī)，或通過(guò)使粉末與壁面等碰 撞而進(jìn)行粉碎的碰撞式等方式，當(dāng)然無(wú)論是哪種方式只要可以得到同 樣的粉末即可。
利用噴射粉碎機(jī)對(duì)粉末進(jìn)行粉碎的工序具有下述重要意義，艮P， 在將合金粉末進(jìn)一步微粉化的基礎(chǔ)上，使粉末均勻氧化。因此，粉碎 必須在大氣氣氛等氧化氣氛中進(jìn)行。通常，在對(duì)金屬粉末進(jìn)行粉碎的 情況下， 一般注意盡可能地不使其氧化。例如，在使用噴射粉碎機(jī)的 情況下，粉碎時(shí)所用的高壓氣體使用氮?dú)獾?，以防止粉末氧化。另外?對(duì)于作為其它粉碎方法的球磨機(jī)或振動(dòng)粉碎機(jī)，通常將溶劑與粉末混 合而進(jìn)行粉碎，盡可能地使粉碎后的粉末不與氧接觸。
但是，如前所述在本發(fā)明中，必須將粉碎得到的粉末氧化。使
粉末氧化的方法不限于噴射粉碎機(jī)。即使是其它粉碎方法即球磨機(jī)或 振動(dòng)粉碎機(jī)，只要可以一邊使粉末氧化一邊進(jìn)行粉碎，就可以得到與 噴射粉碎機(jī)的情況相同的效果。但是，對(duì)于球磨機(jī)或振動(dòng)粉碎機(jī)，因 為放入有粉末的罐為密閉狀態(tài)，所以必須定期將罐打開(kāi)等，以形成容 易氧化的環(huán)境。因此，存在難以進(jìn)行氧化狀態(tài)的控制，且容易產(chǎn)生質(zhì) 量波動(dòng)的缺點(diǎn)。
另外，如前所述，對(duì)于球磨機(jī)或振動(dòng)粉碎機(jī)，通常多將溶劑和 粉末混合而進(jìn)行粉碎，但在粉末和溶劑混合的狀態(tài)下，粉碎的過(guò)程中 幾乎不進(jìn)行粉末的氧化。為此，如果不加入溶劑而進(jìn)行粉碎，則存在 容器變熱、粉末粘附到球磨球上等處理上的困難。
另外，在將溶劑和粉末混合而進(jìn)行粉碎的情況下，在粉碎后的 干燥階段一次性地進(jìn)行粉末的氧化。因此，必須一邊變更干燥時(shí)的氣 氛的氧濃度和干燥溫度， 一邊選定最佳條件。由于與由球磨機(jī)或振動(dòng) 粉碎機(jī)進(jìn)行的粉碎相比，由噴射粉碎機(jī)進(jìn)行的粉碎，粉碎后的粉末的 氧元素量即氧化程度大致由粉碎后的粒徑確定，所以只要控制粒徑就 可以控制氧化程度，從而處理比較容易。
工業(yè)實(shí)用性
如上所述，本發(fā)明涉及的放電表面處理用電極的制造方法，適 用于下述放電表面處理用電極的制造，該放電表面處理用電極用于形 成在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜。
權(quán)利要求
1.一種放電表面處理用電極的制造方法，該放電表面處理用電極用于下述放電表面處理，即，以將金屬粉末、金屬化合物的粉末、或?qū)щ娦蕴沾煞勰┏尚投鴺?gòu)成的成型粉體作為電極，在加工液中或氣體中，使前述電極和工件之間發(fā)生脈沖狀放電，利用其能量在工件表面形成由前述電極的材料構(gòu)成的覆膜、或由前述電極的材料借助前述脈沖狀放電的能量反應(yīng)得到的物質(zhì)構(gòu)成的覆膜，其特征在于，該制造方法包括氧元素量調(diào)整工序，其使粉末中的氧元素增加；混合工序，其將前述氧元素增加后的粉末、有機(jī)粘接劑以及溶劑混合，制作混合液；造粒工序，其使用前述混合液進(jìn)行造粒，形成造粒粉末；以及成型工序，其將前述造粒粉末進(jìn)行成型，制作氧元素濃度為4重量％至16重量％的成型體。
2. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，在前述氧元素量調(diào)整工序中，對(duì)金屬粉末進(jìn)行處理，以使所含 有的氧元素量為4重量％至16重量％。
3. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，將前述金屬粉末粉碎至平均粒徑為0.5^im 1.7)im。
4. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，將前述金屬粉末在氧化氣氛中加熱。
5. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，將氧化物粉末與前述金屬粉末混合。
6. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，前述金屬粉末為含有從由硅(Si)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鈷 (Co)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鋇(Ba)、錸(Re)、 鴇(W)組成的群中選出的至少大于或等于一種元素的氧化物的金屬 粉末。
7. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，作為前述有機(jī)粘接劑，使用從由石蠟、甲基丙烯酸-異丁酯、硬 脂酸、聚乙烯醇組成的群中選出的至少一種。
8. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，使前述有機(jī)粘接劑的混合量為前述氧化后的金屬粉末的重量的 1重量％ 20重量％。
9. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，作為前述溶劑，使用從由水、乙醇、丁醇、丙醛、庚烷、異丁 烷、丙酮、正己垸組成的群中選出的至少一種。
10. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，作為前述混合液，制作前述氧化后的金屬粉末和前述有機(jī)粘接 劑整體的溶質(zhì)成分的體積總量，相對(duì)于前述溶劑的體積比為2體積 % 30體積％的混合液。
11. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，使前述造粒粉末的平均粒徑為10pm 100|im。
12. 如權(quán)利要求2所述的放電表面處理用電極的制造方法，其特 征在于，以50MPa 200MPa的壓力對(duì)前述造粒粉末進(jìn)行擠壓成型而制 作成型體。
13. 如權(quán)利要求12所述的放電表面處理用電極的制造方法，其 特征在于，該制造方法包括下述工序，其在將前述成型體在15(TC 40(TC 的溫度下保持30分鐘 2小時(shí)后，在60(TC 100(TC的溫度下燒結(jié)1 小時(shí) 4小時(shí)。
14. 一種放電表面處理用電極，其用于下述放電表面處理，艮P， 以將金屬粉末、金屬化合物的粉末、或?qū)щ娦蕴沾煞勰┏尚投鴺?gòu)成的 成型粉體作為電極，在加工液中或氣體中，在前述電極和工件之間發(fā) 生脈沖狀放電，利用其能量在工件表面形成由前述電極的材料構(gòu)成的 覆膜、或由前述電極的材料借助前述脈沖狀放電的能量反應(yīng)得到的物 質(zhì)構(gòu)成的覆膜，其特征在于，由4端子法測(cè)得的電極表面的電阻值為5x10 —3Q 10xlO —3Q， 且電極中的氧元素濃度為4重量％ 10重量％。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于獲得放電表面處理用電極及其制造方法，該電極可以通過(guò)放電表面處理而形成在從低溫到高溫的溫度范圍內(nèi)耐磨損性?xún)?yōu)良的覆膜，該電極用于下述放電表面處理，即，以將金屬粉末、金屬化合物的粉末、或?qū)щ娦蕴沾煞勰┏尚投鴺?gòu)成的成型粉體作為電極，在加工液中或氣體中，在電極和工件之間發(fā)生脈沖狀放電，利用其能量在工件表面形成由電極的材料構(gòu)成的覆膜、或由電極的材料借助脈沖狀放電的能量反應(yīng)得到的物質(zhì)構(gòu)成的覆膜，在該制造方法中，使粉末中的氧元素增加，將氧元素增加后的粉末、有機(jī)粘接劑以及溶劑混合而制作混合液，使用混合液進(jìn)行造粒而形成造粒粉末，將造粒粉末進(jìn)行成型，制作氧元素濃度為4重量％至16重量％的成型體。
文檔編號(hào)C23C26/00GK101374975SQ20068005288
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者中村和司, 佐藤行雄, 后藤昭弘, 寺本浩行, 鈴木昭弘 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社;株式會(huì)社Ihi