KR100398764B1 - 방전 표면 처리용 압분체 전극 및 방전 표면 처리용압분체 전극의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과, 워크 사이에 방전을 발생시켜, 방전 에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전 에너지에 의해 반응한 물질로된 피막을 형성하는 방전 표면 처리로 사용되는 방전 표면 처리용 압분체 전극이 금속분말 또는 금속화합물분말에 연결재로써 연질금속분말을 혼합해서 가압성형 된다.
Description
압분체 전극을 사용하고, 방전가공유등의 가공액중에서 압분체 전극과 워크와의 사이에 펄스상의 방전을 발생시키며, 그 방전에너지에 의해 워크의 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응해서 생성되는 TiC등의 금속탄화물등의 물체로 되는 경질피막을 성형하는 방전표면처리방법은 일본국 특개평 9-19829 호 공보에 표시되어 있다.
일반적으로, 압분체 전극은 다이형내에 Ti 등의 금속분말을 충전하고 펀치에 의해 다이형내의 금속분말을 가압 압축함으로써, 금속분말이 굳어지는것을 이용해서 가압성형 된다.
압분체 전극은 금속분말을 사용해도 일본국 특개소 56-126535호 공보나 일본국 특개소 62-127448호 공보에 표시되어 있는 방전가공용 전극과는 달리 소결을 하지 않으므로, 최종전극강도나, 전기저항은 가압성형 완료시의 상태에 의해 결정된다.
이 때문에, 소요의 최종전극 강도나, 전기저항을 얻기 위해서는 압분체 전극은 성형압은 약 5tonf/㎠ 정도의 압력이 필요하다. 이보다도 성형압이 낮아지면, 완성된 전극의 강도가 불충분하거나, 전극의 전기저항이 현저히 커지며, 방전표면처리의 압분체 전극으로 적절하게 사용할 수가 없다.
그러나, 한쪽으로는 이런 큰 성형압에 의해 전극성형을 하면 금형에 걸리는 압력도 커지므로, 성형후에 압분체 전극을 금형에서 빼낼때에 압분체 전극을 손상시키거나 파손하는 일이 있고, 압분체 전극의 제조의 수율이 나빠진다.
상술한 바와같이, 방전 표면 처리용 압분체 전극의 가압성형에 큰 성형압력을 필요로 하는 원인은 TiC등의 금속탄화물의 입자만으로는 입자의 결합구조가 거칠다는 것과 금형에 분말이 균등하게 들어가지 않는 것이 큰 원인으로 되어 있다.
액중방전현상을 이용한 기술에 대해서는 일본국 특개평 7-197275호에 개시되어 있다. 일본국 특개평 7-197275호에서는 압분체 전극의 제조 방법으로서 압축성형하는데 대하여 개시되어 있다.
그러나, 압축성형만으로는 압력의 분포에 불균일성이 생기기 쉽고, 특히 전극 형상이 커지면 양호한 전극성형을 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해소하기 위해 된 것으로, 비교적 작은 성형압력에 의한 성형에 의해 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극 강도나 전기저항치를 갖고, 제조의 수율이 좋은 방전 표면 처리용 압분체 전극 및 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있습니다.
(발명의 개시)
본 발명은 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리로 사용되는 방전 표면 처리용 압분체 전극에서, 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 금속분말 또는 금속화합물분말에 연질금속분말을 혼합되어 있는 방전 표면 처리용 압분체 전극을 제공할 수가 있다.
따라서 압분체 전극을 가압성형할때에 금속분말 또는 금속화합물분말의 입자간의 극간에 연질금속분말이 연결제로서 들어가고 연질금속분말이 입자간 형상에 따라 소성변형해서 분체에 의해 전극을 다지고, 전극의 전기 저항을 낮게한다.
이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형으로도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또 본 발명은, 상기 금속화합물분말이 TiH2이고, 연질금속분말이 Ag 인 방전 표면 처리용 압분체 전극을 제공할 수가 있다.
따라서, 압분체 전극을 가압성형할때, TiH2의 입자간의 간극에 비교적 부드럽고, 또 전기저항이 낮은 Ag분말이 들어가서 입자간 형사에 따라 소성변형하며, 분체에 의한 전극을 굳히고, 전극의 전기저항을 낮게 한다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형으로도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나 전기 저항치가 얻어진다. 이 압분체 전극에서는 방전표면처리에서 TiH2와 가공액중의 탄소와의 반응에 의해 TiC에 의한 경질피막이 얻어진다.
또, 본 발명은 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과, 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응된 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 방전 표면 처리용 압분체 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 전극에서 금속분말 또는 금속화합물분말에 접착제를 혼입하는 방전 표면 처리용 압분체 전극을 제공할 수가 있다.
따라서, 금속분말 또는 금속화합물분말이 접착제에 의해 접착결합하고, 본체에 의한 전극을 굳히며, 전극의 전기저항을 낮게 한다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형으로도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또, 본 발명은, 상기 접착제가 에폭시 수지나 페놀 수지등, 탄소를 포함하는 고분자계의 접착제인 방전 표면 처리용 압분체 전극을 제공할 수가 있다.
따라서, 방전표면처리에서 금속분말 또는 금속화합물분말과 가공액중의 탄소와의 반응에 더해, 금속분말 또는 금속화합물분말과 접착제중의 탄소가 반응하고, 경질의 탄화금속피막이 얻어진다.
또, 본 발명은 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 압분체 전극의 제조 방법에서 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 금속분말 또는 금속화합물분말에 연질금속분말을 혼합해서 성형틀에 의해 가압성형하는 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다. 따라서, 압분체 전극을 가압성형 할때에 금속분말 또는 금속화합물분말의 입자간의 극간에 연질금속분말이 연결제로서 들어가고, 연질금속분말이 입자간형상에 따라, 소성변형해서 분체에 의해 전극을 굳히며, 전극의 전기저항을 낮게 한다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형에 의해서도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또, 본 발명은, 상기 금속화합물이 TiH2이고, 연질금속분말은 Ag 인 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
따라서, 압분체 전극을 가압성형 할때에 TiH2의 입자간의 극간에 비교적 부드럽고, 또 전기저항이 낮은 Ag분말이 들어가 입자간 형상에 따라 소성변형하며, 분체에 의한 전극을 굳히고, 전극의 전기저항을 낮게 한다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형에 의해서도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로써 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
이 압분체 전극에서는 방전 표면 처리에서, TiH2와 가공액중의 탄소와의 반응에 의해 TiC 에 의한 경질피막이 얻어진다.
또, 본 발명은 금속분말 또는 금속화합물분말은 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 압분체 전극의 제조 방법에서 성형틀에 진동을 가하면서, 금속분말 또는 금속화합물분말을 성형틀내에 충전하고, 성형틀에 의해 가압성형하는 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
이러한 진동충전의 경우, 예를들면 충전량으로는 수g∼수100g 진동충전시간으로는 수10초, 입자직경으로는 1∼50㎛, 진폭 5㎛이상, 진동수 10㎐이상이다.
따라서, 진동충전에 의해 금속분말 또는 금속화합물분말의 성형틀에 대한 장전밀도가 고밀도가 되고, 성형틀내에 금속분말 또는 금속화합물분말이 균등하게 들어가게 된다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형에 의해서도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또 본 발명은 성형형이 초음파 진동을 주는 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
따라서, 초음파진동충전에 의해 금속분말 또는 금속화합물분말의 성형틀에 대한 장전밀도가 효율좋게 고밀도로 되고, 성형틀내에 금속분말 또는 금속화합물분말이 균등하게 들어가도록 된다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형에 의해서도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또, 본 발명은 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 압분체 전극의 제조 방법에서 금속분말 또는 금속화합물분말에 접착제를 혼입해서 성형틀에 의해 가압성형하는 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
따라서, 금속분말 또는 금속화합물분말이 접착제에 의해 접착결합하고, 분체에 의한 전극을 굳히며, 전극의 전기저항을 낮게 한다. 이로써, 낮은 성형압력에 의한 성형에 의해서도 방전 표면 처리용 압분체 전극으로써 필요한 전극강도나 전기저항치가 얻어진다.
또, 본 발명에서는 상기 접착제는 에폭시수지나 페놀수지등, 탄소를 포함하는 고분자계의 접착제인 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법을 제공할 수가 있다.
따라서, 방전표면처리에서 금속분말 또는 금속화합물과 가공액중의 탄소와의 반응에 더해 금속분말 또는 금속화합물분말과 접착제중의 탄소가 반응하고, 경질의 탄화금속피막이 얻어진다.
본 발명은 방전 표면 처리용 압분체 전극 및 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 워크의 표면에 경질피막을 형성하기 위한 방전 표면처리에서 사용되는 압분체 전극(방전전극) 및 그 압분체 전극의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 미크로 구조의 한예를 모식적으로 표시하는 모식도.
도 2 는 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법의 실시에 사용하는 제조장치의 한예를 표시하는 단면도.
도 3 은 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법의 실시에 사용하는 제조장치의 다른예를 표시하는 단면도.
도 4 는 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 미크로 구조를 다른예를 모식적으로 표시하는 모식도.
(발명을 실시하기위한 최량의 형태)
본 발명에 관한 적합한 실시의 형태를 첨부도면을 참조해서 설명한다.
실시의 형태 1
도 1은 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 미크로구조를 모식적으로 표시하고 있다. 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)은 금속탄화물등, 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분이 되는 금속 또는 금속의 화합물의 분말(이하, 금속분말이라 한다)(11)과 연질금속분말(12)의 혼합분말(13)을 성형틀에 의해 전극형상으로 가압성형한 것이다.
금속분말(11)로서는 TiH2(수소화티탄) 분말이 있고, 연질금속분말(12)로는 Ag분말이 있다.
이 경우의 금속분말(11)의 입자직경은 1∼40㎛정도, 연질금속분말(12)의 입자직경은 1∼100㎛정도이면 되고, 금속분말(11)과 연질금속분말(12)의 혼합비는 중량 ％로 10:1정도이면 된다.
이 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 가압성형은 도 2에 표시되어 있는 바와 같은, 프레스의 펀치(50)와 다이플레이트(51)상에 고정된 다이(52)를 사용하고, 다이(52)내에 금속분말(11)과 연질금속분말(12)과의 혼합분말(13)을 장전하고, 펀치(50)에 의해 가압해서 실시한다. TiH2등의 금속분말(11)에 Ag의 연질금속분말 (12)이 혼입된 상태로 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 가압성형이 실시됨으로써, 전극성형압력을 2tonf/㎠정도까지 내려도 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)이 확실하게 굳어지고, 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서 필요한 전극강도 및 전기저항이 얻어진다.
연질금속분말(12)은 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)을 가압성형할때에 금속분말(11)의 입자간의 극간에 연결체로써 들어가서 입자간 형상에 따라 소성변형하고, 전극을 굳히는 효과와 전극의 전기저항을 낮게 하는 효과가 있다. 특히, 전기저항이 낮은 Ag분말의 혼입에 의해 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 전기저항이 충분히 낮은 값에 유지된다.
이로써, 낮은 성형압력을 갖고, 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서, 필요한 전극강도나, 전기저항치를 취하는 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)이 가압성형되고, 금형에 걸리는 압력이 저감하게 되며, 성형후에 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)을 금형에서 빼낼때, 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)을 손상시키거나, 파손시키는 가능성이 적어지고, 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 제조의 수율이 개선된다.
또, 전극성형압력이 낮아지면, 금형에 밀어부쳐지는 힘이 작아지므로, 두께가 두꺼운 압분체 전극이 가늘고 긴 압분체 전극의 성형이 가능해진다.
TiH2분말에 Ag분말을 혼입한 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)에서는 방전 에너지에 의한 가공액중의 탄소와의 반응에 의해 TiC에 의한 양질의 경질피막이 얻어진다.
또, TiH2의 분말에 Ag분말을 혼입해서 2tonf/㎠정도로 가압성형한 본 발명에 의한 압분체 전극과 Ag를 혼입하지 않고, 5tonf/㎠로 가압성형한 종래의 압분체 전극으로 같은 조건에서 방전표면처리를 한바, 피막의성질은 쌍방모두 빅커스경도로 2500HV정도, 밀착력은 견고, 피막두께는 5㎛정도이고, 전혀 변하지 않았다.
압분체 전극(10)의 금속분말(11)로는 TiH2이외에 WC등의 금속탄화물이 있고, 금속분말(11)에 혼입하는 연질금속분말(12)로는 Ag 이외에 Au, Ag, Pb, Sn, In, Ni등의 연질금속이 있고, 또 세라믹스의 분말을 혼입할 수도 있다.
실시의 형태 2
도 3 은 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법의 실시에 사용되는 제조 장치의 실시의 형태를 표시하고 있다. 이 실시의 형태에서는,다이 플레이트(51)가 가진기(53)상에 설치되어 있다.
다이(52)내에 TiH2등의 금속분말(11)을 장전할때에 가진기(53)에 의해 다이(52)에 진동을 주고 진동 시키면서 금속분말(11)을 다이(52)내에 넣는다.
이로써, 금속분말(11)의 장전밀도가 고밀도가 되고, 다이(52)내에 금속분말 (11)이 균일하게 들어가게 된다. 가진기(53)는 초음파진동을 주는 것도 좋고, 더 주기가 큰 진동을 주는 것이라 좋다.
단, 초음파 진동을 준 쪽이 금속분말을 고밀도로 충전하는 효과를 크다. 또, 가진기(5) 대신에 헴머등으로 금형을 두드려서 진동시키는 방식이라도 된다.
가진기(53)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에서 금형에 금속분말(11)을 가득 충전한 경우의 분말중량을 비교하였던바, 가진기(53)를 사용한 경우에는 사용하지 않은 경우의 1.3배의 량을 넣을 수가 있었다.
이로써, 성형압력을 약간 낮추어도 소요의 압분체 전극이 깨끗이 성형되는 것이 확인되었다. 통상, 가진기(53)를 사용하지 않고, 압분체 전극을 가압성형할때 5tonf/㎠정도의 압력으로 성형할 필요가 있으나, 가진기(53)를 사용한 경우에는 4tonf/㎠까지 성형압력을 내려도 문제없이 압분체 전극을 성형할 수가 있다.
이로써 성형후에 압분체 전극을 금형으로부터 빼낼때 압분체 전극을 손상시키거나 파손하는 가능성이 적어지고, 압분체 전극의 제조의 수율이 개선된다.
또, 이 제조 방법은 금속분말(11)과 연질금속분말(12)과의 혼합분말(13)을 사용하는 경우에도 적용될 수 있고, 같은 효과를 얻을 수가 있다.
실시의 형태 3
도 4는 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극의 미크로 구조를 모식적으로 표시하고 있다. 본 발명에 의한 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)은 금속탄화물등 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분이 되는 금속 또는 금속의 화합물의 분말, 나아가서는 세라믹분말을 혼입한 것(이하, 금속분말이라 약칭한다)(21)에 접착제(22)를 혼입해서 성형틀에 의해 전극형상으로 가압성형한 것이다.
접착제(22)로서는 에폭시수지나 페놀수지등, 탄소를 포함하는 고분자계의 접착제가 있다.
이 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 가압성형도, 도 2에 표시한 바와같은 프레스의 펀치(50)와 다이플레이트(51)상에 고정된 다이(52)를 사용하고, 다이(52)내에 금속분말(11)에 접착제(22)를 혼입한 것을 장전하고, 펀치(50)에 의해 가압함으로써 실시한다.
접착제(22)는 금속분말(21)을 서로 접착결합하고, 소요의 전극강도를 얻도록 작용한다. TiH2에 의한 금속분말(11)의 경우, 전극성형압력을 2tonf/㎠ 이하로 내려도 접착제(22)에 의해 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)이 확실하게 굳어지고, 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서 필요한 전극강도 및 전기저항이 얻어진다.
이로써, 낮은 성형압력을 가지고 방전 표면 처리용 압분체 전극으로서 필요한 전극강도나 전기저항치를 갖는 방전 표면 처리용 압분체 전극(20)이 가압성형되고, 금형에 걸리는 압력이 저감되으로써, 성형후에 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)을 금형에서 빼낼때 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)을 손상시키거나, 파손될 가능성이 적어지고, 방전 표면 처리용 압분체 전극(10)의 제조의 수율이 개선된다.
도 접착제(22)가 혼입되면 전극을 굳히는 작용외에 방전 표면 처리에 의해 형성하는 피막의 굳기를 높게하는 작용도 있다.
예를들면, TiH2의 금속분말에 의한 압분체 전극으로 사용하는 경우에는 피막의 주성분은 TiC가 되나, 이는 전극중의 Ti와 가공액중의 성분인 탄소 C가 반응해서 TiC를 생성하기 때문이다. 이경우, 탄소의 공급량이 압분체 전극의 소모량보다 많은 경우에는 TiC가 되지 않은 미반응의 Ti가 피막중에 남고, 피막의 굳기를 저하시키는 원인이 된다.
접착제는 탄소 C, 수소 H, 산소 O로 된 물질이므로, 방전의 열에너지에 의해 분해되어 수소는 주로 물 H2O 또는 수소가스 H2로, 산소는 물 H2O, 이산화탄소 CO2로, 탄소는 2산화탄소 CO2, 탄소 C가 된다. 여기서, 생성된 탄소가 압분체 전극의 Ti가 TiC에 반응할때 사용되고, 경질피막을 형성하는데 유용하다.
즉 금속분말(11)과 가공액중의 탄소와 이 반응에 더해 금속분말(11)과 접착제(22)중의 탄소와의 반응에 의해 경질의 탄화 금속피막이 얻어진다.
본 발명에 의한 압분체 전극은 경질피막을 성형하는 방전 표면 처리에서 사용하는 방전 전극에 적합하다.
Claims (3)
- 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해, 워크표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 방전 표면 처리용 압분체 전극에서 상기 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 금속분말 또는 금속화합물분말에 Ag,Au,Pb,In중 적어도 하나의 분말이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 압분체 전극.
- 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 방전 표면 처리용 압분체 전극에서 상기 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 금속분말 또는 금속화합물분말에 접착제를 혼입하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 압분체 전극.
- 금속분말 또는 금속화합물분말을 가압성형한 압분체 전극과 워크와의 사이에 방전을 발생시키고, 방전에너지에 의해 워크 표면에 전극재료 또는 전극재료가 방전에너지에 의해 반응한 물질로 되는 피막을 형성하는 방전표면처리에서 사용되는 압분체 전극의 제조 방법에서 상기 방전표면처리에 의해 생성되는 경질피막의 주성분으로 되는 금속분말 또는 금속화합물분말에 Ag,Au,Pb,In중 적어도 하나의 분말을 혼합해서 성형틀에 의해 가압성형하는 것을 특징으로 하는 방전 표면 처리용 압분체 전극의 제조 방법.
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