專利名稱：放電表面處理方法及放電表面處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用放電加工技術(shù)而在被處理物(工件)的表面形 成覆蓋膜的放電表面處理方法及放電表面處理裝置，特別地，涉及形 成致密且較厚的覆蓋膜的放電表面處理方法及放電表面處理裝置。
背景技術(shù)：
已知在高溫環(huán)境下，Cr (鉻)或Mo (鉬)通過被氧化成氧化物 而發(fā)揮潤滑性，因此目前，在需要涂覆或堆積具有高溫環(huán)境下的強度 和潤滑性的材料的部件上，例如航空器用燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪葉片 等表面上，以Co (鈷)為基底，用焊接或噴鍍等的方法，較厚地堆 積由含有Cr或Mo的材料形成的覆蓋膜。
其中，所謂焊接，是通過工件和焊條間的放電，將焊條材料熔 融附著在工件上的方法。另外，所謂噴鍍，是使金屬材料處于熔融狀 態(tài)，以噴射狀在工件上形成噴涂覆蓋膜的方法。
但是，該焊接^賁鍍中的任何一種方法都是由人工進行的作業(yè)， 因為要求熟練，所以存在將該焊接，噴鍍作業(yè)編入生產(chǎn)線的流水化困 難，成本增加的問題。另外，特別是焊接，因為是熱量集中地進入工 件的方法，所以在處理厚度較薄的材料的情況下，或采用單晶合金-單 向凝固合金等方向控制合金這樣的易開裂材料的情況下，還存在易產(chǎn) 生焊接裂紋、材料利用率低的問題。
使用放電加工的表面處理方法(放電表面處理方法)能夠解決 上述問題。該放電表面處理方法是使將金屬粉末、金屬化合物粉末或 陶瓷粉末壓縮成型而制成的電極和工件之間產(chǎn)生脈沖狀放電，利用其 能量在工件表面形成由電極材料或電極材料利用放電的熱能反應(yīng)后 的物質(zhì)構(gòu)成的覆蓋膜的方法，是一種公知技術(shù)(例如專利文獻l、非 專利文獻1 3等)。
例如，根據(jù)專利文獻1提出的電極制造方法，使電極具有一定 的硬度，且抑制由放電進行的電極材料的供給，通過使供給的材料充 分熔融，在工件表面形成硬質(zhì)陶瓷覆蓋膜。
另外，在非專利文獻l、 2中，記載有利用放電形成硬質(zhì)覆蓋膜 的方法，在非專利文獻3中，提出利用WC-Co電極形成覆蓋膜的報告。
專利文獻1:專利第3227454號公報
非專禾'J文獻1: "Formation of Hard Layer on Metallic Material by EDM，，A.Goto ， T.Magara ， T.moro, H.Miyako ， .Proc. International Symposium for Electro-machining (ISM12) .1998
非專利文獻2: "DEVELOPMENT OF ELECTRICAL DISCHARG COATINGMETHOD，，A.Goto， T.Moro， M.Matsukawa， M.Akiyoshi， N.Saito， N.Mohri.Proc.International Symposium for Electro-machining (ISEM13) .2001
非專利文獻3:"放電表面処理(EDC)上3厚膜CD形成"后藤昭 弘，毛呂俊夫，齋藤長男，毛利尚武.模具技術(shù)(No.319) ， 1999

發(fā)明內(nèi)容
在上述專利文獻1中的方法中，可以形成的覆蓋膜被限定為最 多10pm左右的薄膜，而對于要求高溫環(huán)境下的強度和潤滑性的覆蓋 膜、用于部件的修補等的堆積的覆蓋膜來說，則需要形成致密且厚度 大于或等于lO(Him左右的較厚的覆蓋膜。在使用放電表面處理的覆 蓋膜形成中，因為來自電極側(cè)的材料供給、所供給的材料在工件表面 的熔融、以及與工件材料的結(jié)合方式，對于覆蓋膜性能有非常大的影 響，所以從該角度考慮，需要開發(fā)新的技術(shù)。
本發(fā)明是鑒于上述情況提出的，目的在于得到一種能夠進行致 密且較厚的覆蓋膜的形成處理的放電表面處理方法及放電表面處理 裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的放電表面處理方法，其使將金屬 粉末、金屬化合物的粉末、陶瓷粉末中的任意一種或它們的混合物壓
縮成型得到的放電電極和工件間的極間產(chǎn)生脈沖狀的放電，利用其能 量在工件表面形成由電極材料或前述電極材料利用放電能量反應(yīng)得 到的物質(zhì)構(gòu)成的覆蓋膜，其特征在于，包括放電檢測工序，其檢測 在前述極間產(chǎn)生放電的情況；電流供給工序，其響應(yīng)由前述放電檢測 工序得到的放電產(chǎn)生檢測，調(diào)整向前述極間供給的電流量及時間寬
度，至少產(chǎn)生具有大于或等于40A/jas的上升速度的高電流值短脈沖
寬度的放電脈沖電流，進行表面處理。
根據(jù)本發(fā)明，因為能夠在短期間內(nèi)只熔融電極材料的必要的部 分，在利用放電熱能向工件側(cè)移動的電極材料或該電極材料化合得到 的物質(zhì)中，大比例含有該熔融的電極材料，所以能夠在工件表面形成 由熔融的金屬構(gòu)成的覆蓋膜。
發(fā)明的效果
根據(jù)該發(fā)明，起到能夠進行致密且較厚的覆蓋膜的形成處理的 效果。


圖1是作為本發(fā)明的實施方式l，說明本發(fā)明涉及的放電表面處 理方法的基本事項的圖(說明放電電極的材質(zhì)成分和覆蓋膜厚度間的 關(guān)系的特性圖)。
圖2是說明放電電極不含有難以形成碳化物的材料的情況下的
處理時間與覆蓋膜厚度間的關(guān)系的特性圖。
圖3是說明含有難以形成碳化物的材料的放電電極的形成方法 的圖。
圖4是表示本發(fā)明涉及的放電表面處理方法的實施裝置的結(jié)構(gòu) 的概念圖。
圖5是說明在圖4所示的放電表面處理裝置中，向極間施加的 脈沖電壓與流過的放電脈沖電流的原理性關(guān)系的電壓脈沖及電流脈 沖的波形圖。
圖6是說明覆蓋膜形成的機理的圖。
圖7是表示在工件上形成的覆蓋膜的狀態(tài)的顯微鏡照片(剖面 照片、表面照片)。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的放電表面處理方法的實 施裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是說明圖8所示的放電表面處理裝置的動作的波形圖。
圖io是說明放電脈沖電流的脈沖寬度與空隙率(致密度)間的
關(guān)系的特性圖。
圖11是由上升速度80a s、脈沖寬度1ms的放電脈沖電流成形 的覆蓋膜的顯微鏡剖面照片。
圖12是作為本發(fā)明的實施方式3，對于放電電極含有易熔融材 料的情況和含有難以熔融材料的情況，將在相同放電條件下，在工件 上形成的覆蓋膜的狀態(tài)進行比較顯示的顯微鏡照片。
圖13是表示使用含有易熔融材料但所構(gòu)成的粉末的粒徑大而處 于難以熔融狀態(tài)的放電電極形成的覆蓋膜的狀態(tài)的顯微鏡照片。
圖14是說明用本發(fā)明的實施方式3涉及的放電表面處理方法所 適用的放電條件的波形圖。
圖15是表示實際使用的放電脈沖電流的各個值的波形圖。
圖16是采用圖15所示的放電脈沖電流所得到的覆蓋膜的顯微 鏡照片。
圖17是表示覆蓋膜上產(chǎn)生剝離的一個例子的顯微鏡照片。 圖18是說明覆蓋膜上產(chǎn)生剝離的過程的圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖，詳細說明本發(fā)明涉及的放電表面處理方法及 放電表面處理裝置的優(yōu)選的實施方式。
實施方式1.
在該實施方式1中，說明本發(fā)明涉及的放電表面處理方法的基 本事項。在現(xiàn)有的放電表面處理中，對電極使用例如以Ti (鈦)的 微細粉末為主要成分的壓縮成型后的材料，利用專用的脈沖電源，在
加工液(油)中，使電極與母材(工件)之間產(chǎn)生火花放電。在加工 液中，利用此時的熱能而電極材料熔解、析出Ti，同時油也因受到 該熱量而分解，釋放出游離的碳元素(C)，它們經(jīng)過化學結(jié)合，變
為陶瓷即TiC (碳化鈦)這種硬質(zhì)碳化物，在母材表面形成覆蓋膜。 由此，可以在整個母材表面形成硬質(zhì)覆蓋膜(在當前的例子中為TiC 覆蓋膜)，母材表面則出現(xiàn)熱傳導'熔點等特性的變化。
如上所述，現(xiàn)有的放電表面處理中所使用的電極成分，易形成 碳化物的材料(Ti等)的比例較大，但本發(fā)明人通過例如如圖1或 圖2所示，在使用油作為加工液的情況下，增加電極成分中含有難以 碳化材料(難以生成碳化物的材料)的比例來進行試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 直接以金屬形態(tài)殘留在覆蓋膜中的材料增加，能夠形成致密且較厚的 覆蓋膜。也就是說，可以知道，在致密且較厚的覆蓋膜的形成中，電 極材料的條件很重要。如上所述，作為沒有通過在油中放電成為碳化 物、而直接以金屬形態(tài)殘留在覆蓋膜中的材料，可以舉出Co、Ni(鎳)、 Fe (鐵)等。
首先，參考圖1和圖2，具體地說明實驗內(nèi)容。圖1是說明作為 本發(fā)明涉及的放電表面處理方法的基本事項的放電電極的材質(zhì)成分 與覆蓋膜厚度間的關(guān)系的特性圖，橫軸是0)的體積％，縱軸是覆蓋 膜厚度(pm)。圖2是說明放電電極不含有難以形成碳化物的材料 的情況下的處理時間與覆蓋膜厚度間的關(guān)系的特性圖，橫軸是處理時 間(分/cm2)，縱軸是覆蓋膜厚度(pm)。
圖1表示使電極中含有的作為難以形成碳化物的材料的Co(鈷) 量(體積％)以0、 10、 20、 、80這樣增加的情況下的覆蓋膜厚度 (ps)的變化，實驗中使用的放電表面處理條件如下。此外，在這里 所說的體積％，是用所混合的各種粉末重量的值除以各自的材料密度 的比值，是在所有粉末材料的體積中，該材料所占的體積比例。
艮P,電極是用后述的圖3所示的方法，將作為碳化物的Cr3C2 (碳化鉻)與Co混合的粉末壓縮成型，然后加熱以提高電極強度而 制作出的，使其中的Co的量(體積％)按照0、 10、 20、 、80這 樣變化。使該電極形成15mmxl5mm的四方形，設(shè)置在后述的圖4
所示的實施裝置上，向極間施加電極為負極、母材為正極的脈沖電壓。 所施加的脈沖電壓與通過的放電脈沖電流間的關(guān)系，在原理上
如后述的圖5所示，在這里，每隔間歇時間to (=128ps)，施加可 以得到峰值電流ie為IOA、放電持續(xù)時間(脈沖寬度)te為64ps的 放電脈沖電流(圖5(b))的脈沖電壓(圖5(a))。形成覆蓋膜的處理 時間為15分鐘。
如圖l所示可知，如果制作出的電極內(nèi)，使Co的含量(體積M) 變化，則覆蓋膜形成的難易程度將發(fā)生變化。在圖1中，表示在Co 含量小于或等于30體積°/。這樣較低的情況下，為l(His左右的膜厚， 但如果0)含量超過30體積％左右，則膜厚逐漸增厚，從Co含量超 過50體積％時候起，膜厚增加到接近10000" m。
此外，在圖1中表示，如果Co含量超過30體積％左右，則膜 厚平滑地提高，但這是進行多次試驗的平均值。實際上，在Co含量 為30體積％左右的情況下，有時膜厚不會較厚地堆積，有時即使膜 較厚地堆積，覆蓋膜的強度也很低，也就是說，有時候如果用金屬片 等強烈摩擦則被去除，不穩(wěn)定。
從另一角度進行說明。在根據(jù)上述條件在工件上形成覆蓋膜時， 在電極內(nèi)的Co含量為0%體積的情況下，即碳化鉻為100重量％的 情況下，如圖l所示，可以形成的覆蓋膜厚度(pm)的上限為10pm 左右，無法進一步增加厚度。由此，在電極內(nèi)沒有如Co這樣的難以 形成碳化物的材料的情況下，其覆蓋膜厚度(pm)相對于處理時間 (分/cm2)的關(guān)系如圖2所示。
根據(jù)圖2，在處理的初期，覆蓋膜厚度隨時間增加而變厚，在經(jīng) 過某個處理時間的時刻(約5分/cm2)飽和。在其后的一段時間內(nèi)， 膜厚不再增加，如果繼續(xù)大于或等于某個處理時間(20分/ci^左右) 進行處理，則此后覆蓋膜的厚度開始減小，最后，覆蓋膜厚度為負， 也就是說，變?yōu)榱税枷荨５?，即使在凹陷的狀態(tài)下，也存在覆蓋膜， 其厚度本身為lOprn左右，與在適當?shù)臅r刻進行處理的狀態(tài)基本相同。
也就是說，圖l表示出，通過增加覆蓋膜中作為金屬殘留的材
料，能夠形成含有未成為碳化物的金屬成分的覆蓋膜，容易穩(wěn)定地形 成致密的厚膜。而且，作為在電極內(nèi)含有難以碳化的材料或不碳化的
材料的程度，根據(jù)圖l可以看出，只要大于或等于40體積％即可，
優(yōu)選超過50體積％。根據(jù)試驗，在電極中的Co的含量為70體積％ 的情況下，能夠形成厚度2mm左右的穩(wěn)定的致密的厚膜。該覆蓋膜 在15分鐘的處理時間形成，如果增加處理時間，則能夠得到更厚的 覆蓋膜。
而且，在圖1中，表示使用Co作為難以碳化的材料或不碳化的 材料的情況，但如上所述，作為難以形成碳化物的材料，除了Co之 外，還有Ni、 Fe等，這些同樣地都可以使用。
如上所述可知，通過增加作為金屬殘留在覆蓋膜中的材料，能
夠形成含有未變成碳化物的金屬成分的覆蓋膜，容易穩(wěn)定地形成致密 的厚膜，因為必要的形成條件也已知，所以在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上，下 面參考圖3 圖7，對于在實際要進行覆蓋膜形成的材料上形成覆蓋 膜的方法進行說明。而且，這里作為一個例子，表示使用將Co合金 粉末壓縮成型而制成的電極形成厚膜的情況。
圖3是說明含有難以碳化材料的放電電極的形成方法的圖。圖4 是表示本發(fā)明涉及的放電表面處理方法的實施裝置的結(jié)構(gòu)的概念圖。 圖5是說明在圖4所示的放電表面處理裝置中，在極間施加的脈沖電 壓與流過的放電脈沖電流間的原理關(guān)系的電壓脈沖與電流脈沖的波 形圖。圖6是說明覆蓋膜形成機理的圖。圖7是表示在工件上形成的 覆蓋膜的狀態(tài)的顯微鏡照片(剖面照片、表面照片)。
形成將Co合金粉末壓縮成型而制成的放電電極的過程如圖3所 示。在圖3中，在由金屬模具的上沖頭2、金屬模具的下沖頭3、金 屬模具的沖模4圍成的空間中，填充將粒徑1 2pm左右的Co合金 粉末1和用于提高成型性的蠟(重量為2%到10%)混合后的混合物， 通過施加約150Mpa左右的沖壓壓力而壓縮成型，形成放電電極。
而且，通過將按照這種方式形成的放電電極在600°C到800°C 范圍內(nèi)加熱，在增加電極自身的強度的同時，去除混合的蠟。其中， 適當?shù)募訜釡囟入S著粉末材料*粒徑'壓縮時的壓力等而變化。 在這里，Co合金粉末1的合金混合比例為"Cr25重量％、 NilO 重量％、 W (鎢)7重量％、其它為Co"。該比例是作為用于高溫環(huán) 境下的耐磨損的材料所使用的組合。以該比例混合得到的電極，由于 發(fā)揮材料具有的硬度、以及高溫環(huán)境下Cr可以氧化的Cr203 (氧化 鉻)發(fā)揮潤滑性，因而發(fā)揮耐磨損的效果。
而且，作為放電電極中的同樣的材料，其它可以舉出"Mo28重 量％、 Crl7重量。/。、 Si (硅)3重量％、其它為Co"或"Cr20重量％、 Nil0重量。/。、 W15重量。/。、其它為Co"等的鉤鉻鈷類合金等。鎢鉻鈷 類合金因為抗腐蝕性、高溫硬度好，所以通常是在需要這些性質(zhì)的部 件上通過焊接等進行涂覆處理的材料，適用于需要抗腐蝕性、高溫硬 度時的涂覆處理。
而且，作為不要求上述功能而只是進行部件維修等單純形成厚 膜的用途，例如，使用只用Co、 Ni、 Fe等粉末制作的電極，也可以 形成厚膜。
下面，在圖4中，放電電極11按照上述方式形成，成為四方形 (15mmxl5mm)。將該放電電極11和工件12在加工液13中相對 設(shè)置，在放電電極11和工件12間，由放電表面處理用電源14施加 圖5(a)所示的脈沖電壓。如上所述，施加電壓的極性為放電電極11 為負、工件12為正。
在放電電極11和工件12間的極間，如圖5(a)(b)所示，在放 電開始前成為施加高值的無負載電壓ui的狀態(tài)，如果經(jīng)過放電延遲 時間td后產(chǎn)生放電，則下降為低值的放電電壓ue，如果經(jīng)過持續(xù)向 圖4中的箭頭方向流過放電電流的規(guī)定時間(放電脈沖寬度)te，則 成為零。然后，通過每隔間歇時間to，進行寬度"td + te"的脈沖電壓 的施加，反復在放電電極11與工件12間的極間產(chǎn)生脈沖狀的放電， 如下所述，在工件12表面形成覆蓋膜。
而且，在圖5(b)中，作為電流波形表示了矩形波，但實際上， 由于電流流過的路徑上的電感，電流的上升緩慢，成為以lOpA/ns 左右上升的電流脈沖。
也就是說，在圖4中，如果在放電電極11與工件12間的極間
產(chǎn)生脈沖狀的放電，則利用放電的熱能而產(chǎn)生放電的電弧柱15，電 極材料被釋放到加工液13中，到達工件12的表面。此時，電極材料
的一部分利用放電能量熔融，在工件12表面凝固，形成覆蓋膜。
因此，為了通過放電表面處理形成致密的厚膜，需要通過脈沖 狀的放電進行的電極材料向極間的供給的量和之后向工件表面供給 的量應(yīng)適當，且所供給的電極材料利用該脈沖狀的放電熔融而與工件
表面牢固地結(jié)合。在圖i中說明的放電脈沖條件"峰值電流ie-10A、 放電持續(xù)時間(放電脈沖寬度)te = 64/ns、間歇時間to= 128^s"是 滿足該要求的值的一個例子。
在這里，參考圖6對于覆蓋膜形成的機理進行說明。在圖6中， 如果產(chǎn)生放電，則放電電極11和工件12都因放電的熱能而被加熱， 但因為放電電極11由粉末構(gòu)成，所以熱傳導性較差。因此，熱量集 中充滿在放電電弧柱15的形成區(qū)域附近， 一部分甚至被氣化，利用 由氣化產(chǎn)生的爆發(fā)力，因熱量而熔融的電極的粉末物質(zhì)被釋放到加工 液13中。另一方面，在工件12側(cè)，由于放電的熱能，放電的電弧柱 15的形成區(qū)域部分熔融，但因為大部分的放電熱能傳遞至作為金屬 的工件12本身而發(fā)散，所以工件12側(cè)的材質(zhì)向加工液13中的釋放 很少。由此，可以推知，由于電極材料氣化產(chǎn)生的爆發(fā)力、和熔融的 電極材料因電磁力而拉拽的力(其與焊接時，焊條材料向工件側(cè)移動 時作用的力相同)，電極材料側(cè)向工件材料側(cè)移動，形成覆蓋膜。
并且，參考圖7,研究在圖1中說明的放電脈沖條件下，在工件 上形成的覆蓋膜的狀況。圖7(a)是剖面照片、圖7(b)是表面照片。如 圖7(a)所示，在使用圖5(b)所示的矩形形狀的電流脈沖的情況下，可 以觀察到，在工件母材17上，牢固地形成一定程度致密的厚覆蓋膜 18，而在覆蓋膜18中存在大量空隙(黑色部分)19。
如上所述，在覆蓋膜18中形成大量空隙19，可以認為其原因是 在由放電電極向工件側(cè)供給電極材料時，供給了未充分熔融的電極材 料。觀察圖7(b)的表面照片還可以觀察到存在未熔融的微細粉末。該 粉末不僅是直接為構(gòu)成放電電極的粉末的情況，還可以觀察到，部分 粉末因放電熱能受到使其熔融而融合程度的熱能?？梢哉J為，如果在
這些無法熔融的粉末的上產(chǎn)生放電，則粉末的一部分熔融，且熔融的 材料由電極側(cè)供給， 一邊產(chǎn)生空隙19一邊進行成膜。
一邊產(chǎn)生空隙19一邊進行成膜的現(xiàn)象，可以用圖6所示的覆蓋
膜形成機理說明。也就是說，考慮到如果只有圖6所示的"熱量影響
最大"部分的材料向工件側(cè)移動而形成覆蓋膜，則可以形成完全熔融
的致密的覆蓋膜，但在圖6所示的"熱量影響較大"部分的材料和"熱
量影響較小"部分的材料也一起向工件側(cè)移動的情況下，會形成具有
空隙19的覆蓋膜18。
因此，發(fā)明人對于形成圖7所示的具有空隙19的覆蓋膜18的 情況，根據(jù)使放電脈沖條件進行各種改變而研究后的實驗結(jié)果，推知 電極材料由于放電而向工件側(cè)移動時，未完全熔融的材料移動的比 例，受放電脈沖寬度的影響很大。也就是說，考慮到如果脈沖寬度增 長，則未熔融的材料以較大的比例從電極側(cè)向工件側(cè)移動，如果脈沖 寬度變短，則未熔融材料的移動比例減少，完全熔融材料供給的比例 增加。
也就是說，在電極側(cè)，如果脈沖寬度增長，則因為通過放電而 加熱的時間增長，所以熱量影響的范圍從電弧下的完全熔融部分擴大 到未完全熔融材料部分。其結(jié)果是，未完全熔融的材料部分，因為得 到使放電電極粉末結(jié)合變?nèi)醯某潭鹊哪芰浚韵蚬ぜ?cè)移動的未熔 融的電極材料將增加。相反地，如果脈沖寬度變短，則在電極側(cè)，因 為熱量的影響不擴大，完全熔融的電極材料向工件側(cè)移動，所以能夠 形成致密的膜。
但是，如果脈沖寬度變短，則會引起下述問題。S卩，因為如果 脈沖寬度變短，則放電脈沖電流的能量減小，所以在電極材料中存在 較大粒徑粉末的情況下，會發(fā)生無法使之熔融的情況。另外，因為放 電脈沖電流的能量較小，所以有時候難以使足量的電極材料向工件側(cè) 移動，覆蓋膜形成速度顯著緩慢。
為了解決該問題，由發(fā)明人的實驗可知，雖然是短脈沖寬度， 但提高放電脈沖電流的能量、即提高峰值電流值是有效的。而且，由 發(fā)明人的實驗還可以知道，要使得覆蓋膜致密、即降低空隙率，需要
根據(jù)釆用實際使用的放電脈沖電流條件的放電電極是否為易熔融的 狀況確定。下面，作為實施方式2、 3，對于放電脈沖電流條件及采 用的放電電極間的關(guān)系進行說明。由此可以提高加工速度，并形成致 密的覆蓋膜。
實施方式2.
圖8是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的放電表面處理方法的實 施裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。在圖8中，放電表面處理用電極21是將作為 較易熔融的材料的Co合金"鉻25重量。/。、 Nil0重量。/。、 W7重量n/。、 其它為Co"的粉末(粒徑為lpm 2^im左右)壓縮成型而得到的。作 為被處理材料(母材)的工件22由鎳合金制成。該放電電極21和工 件22，利用未圖示的驅(qū)動裝置，在加工液27中隔著規(guī)定的間隔相對 配置。
在電極21上連接第1電源23的負極端(負極)和第2電源28 的負極端(負極)。在工件22上，經(jīng)由開關(guān)元件組24和電阻器組 25的串聯(lián)電路連接第1電源23的正極端(正極)，經(jīng)由開關(guān)元件29 和電阻器30的串聯(lián)電路連接第2電源28的正極端(正極)。也就是 說，在工件22和第1電源23的正極端(正極)之間，并列設(shè)置多個 開關(guān)元件和電阻器的串聯(lián)電路。而且，放電檢測電路31連接在放電 電極21和工件22之間，放電檢測電路31的放電檢測信號a輸入到 控制電路26中?？刂齐娐?6控制開關(guān)元件組24的各個開關(guān)元件及 開關(guān)元件29的接通/斷開，控制從第1電源23及第2電源28向極間 的電壓施加。
下面，參考圖9，對于按照上述方式構(gòu)成的放電表面處理裝置的 動作進行說明。圖9是說明圖8所示的放電表面處理裝置的動作的波 形圖。圖9(1)是施加在放電電極21與工件22之間即極間的脈沖電壓 的波形。圖9(2)是在極間流過的放電脈沖電流的波形。圖9(3)是控制 電路26作用于開關(guān)元件組24的全部或一部分開關(guān)元件的接通/斷開 控制信號的波形，表示在為高電平(H電平)的時間32內(nèi)，對應(yīng)的 開關(guān)元件進行接通動作。圖9(4)是放電檢測電路31向控制電路26
施加的放電檢測信號a的波形。圖9(5)是控制電路26向開關(guān)元件29 施加的接通/斷開控制信號的波形，表示在高電平期間34內(nèi)，開關(guān)元 件29進行接通動作。
而且，在該放電表面處理開始時，通過控制電路26接通驅(qū)動開 關(guān)元件組24的對應(yīng)的開關(guān)元件(圖9(3))，由第1電源23向極間施 加規(guī)定值的電壓(無負載電壓ui)。極間電壓在直到經(jīng)過放電延遲 時間td之前維持為無負載電壓ui。在經(jīng)過放電延遲時間td后產(chǎn)生放 電，極間電壓從無負載電壓ui降低到規(guī)定的放電電壓ue。
放電檢測電路31響應(yīng)該放電表面處理開始，將輸出給控制電路 26的放電信號a的電平提高到高電平，并監(jiān)視極間電壓，如果檢測 到極間電壓低于規(guī)定的放電電壓ue，則識別在極間產(chǎn)生了放電，使 輸出給控制電路26的放電信號a的電平為低電平(L電平)(圖9(4p。
控制電路26響應(yīng)放電檢測信號a變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過規(guī)定時間33 后，在規(guī)定時間34內(nèi)接通驅(qū)動開關(guān)元件29，由第2電源28在極間 施加規(guī)定值的電壓。如果經(jīng)過規(guī)定時間34，則控制電路26對開關(guān)元 件組24的對應(yīng)的開關(guān)元件及開關(guān)元件29進行斷開驅(qū)動(圖9(5)(3))。 也就是說，在規(guī)定時間34中，在極間疊加地施加第1電源23輸出的 電壓和第2電源28輸出的電壓。
其結(jié)果，如9(2)所示，在極間，在放電開始后的規(guī)定時間33的 時間內(nèi)，流過低值的矩形形狀放電電流，在經(jīng)過規(guī)定時間33的同時， 流過以具有一定斜率(A/ps)的較高上升速度而近似直線上升的放電 電流。此時的增加特性(A/)is)，由第2電源28施加的電壓和電流路 徑中的電感成分確定。而且，因為如果經(jīng)過規(guī)定時間34則來自兩個 電源的電源供給消失，所以放電電流在經(jīng)過規(guī)定時間34時為峰值電 流值ie，之后，通過未圖示的過電壓防止電路中存在的電感成分放電， 以一定斜率近似直線地下降而消失。從放電電流出現(xiàn)到消失間的時間
為脈沖寬度te，從該時刻到由第1電源23進行的下一個電壓施加的 為止的時間為間歇時間to。
如圖9(2)所示，該實施方式2涉及的放電脈沖電流生成為，在 放電初期以低值的矩形形狀流過，但大部分因第2電源28的接通而
以具有較大峰值電流值的三角波形流過。第2電源28施加電壓的時
間、即接通驅(qū)動開關(guān)元件29的時間34，由第2電源和極間之間的電 流路徑中存在的電感成分和所需要的峰值電流值ie確定。
在這里，為了縮短脈沖寬度te而產(chǎn)生峰值電流值ie高的高脈沖 電流，第1及第2電源與極間之間的電流路徑中存在的電感成分越小 越好，但因為實際上具有一定值的電感成分，所以通過盡量減小第2 電源與極間之間的電流路徑的電阻值(例如，不設(shè)電阻器30等)而 使開關(guān)元件29在規(guī)定時間34內(nèi)進行接通動作，得到圖9(2)所示的三 角形波形，該方法為可以獲得高峰值電流值的方法。當然，如果能夠 理想地減小第1及第2電源與極間之間的電流路徑的電感成分，則可 以由電阻器30限制峰值電流值，得到具有高峰值電流值的矩形形狀 放電脈沖電流。
由此，第1電源23以在放電電極21與工件22之間即極間產(chǎn)生 放電為目的，第2電源28以加快流過極間的放電脈沖電流的上升為 目的，因此，優(yōu)選第2電源28的電源電壓高。
下面，表示具體的數(shù)值例(放電脈沖電流的條件)。如前所述， 要使覆蓋膜致密，需要在短時間內(nèi)僅使電極材料的必要部分充分熔融 的放電脈沖電流，因此，需要放電脈沖電流的上升速度高的高峰值短 脈沖波形。根據(jù)發(fā)明人的實驗可知，如果脈沖寬度小于或等于lps、 峰值電流值大于或等于10 30A左右，則能夠促進覆蓋膜的致密化。
因此，電阻器30的電阻值為小于電阻器組25電阻值的小值、 或不連接電阻器30，由第2電源28重疊地施加電壓的時間34小于 或等于lps,使得在小于或等于該lps的短時間內(nèi)，流過10A 30A 的高值放電脈沖電流。并且，放電脈沖電流的上升速度根據(jù)圖io確 定。
圖IO是說明放電脈沖電流的脈沖寬度與空隙率(致密度)間的 關(guān)系的特性圖，橫軸是脈沖寬度(W)、縱軸是空隙率(％)。在圖10 中，表示使峰值電流值約為20A時的脈沖寬度與覆蓋膜致密度間的 關(guān)系。圖IO的縱軸所示的空隙率(％)，是在顯微鏡剖面照片上出 現(xiàn)的黑色部分所占的面積，觀察顯微鏡剖面照片，用該空隙率(％) 表示致密度。
根據(jù)圖10可知，在脈沖寬度超過lps的情況下，覆蓋膜的空隙 率約為20% 30%，但如果脈沖寬度為lMS左右，則小于或等于10%, 而且，如果脈沖寬度達到0.5ps左右，則空隙率成為百分之幾。因此， 在三角波形脈沖電流的情況下，在脈沖寬度為lps的情況下，如果電 流的上升下降為相同的時間，則上升速度是40A s即可。為了使其 更加致密，優(yōu)先大于或等于其2倍的80A4is。
圖11是由上升速度80A s、脈沖寬度lps的放電脈沖電流成形 的覆蓋膜的顯微鏡剖面照片。此外，來自第2電源的脈沖電壓的脈沖 寬度、即使開關(guān)元件29進行接通動作的時間34為0.5ps。根據(jù)圖11 可知，可以形成空隙少的致密的覆蓋膜。
由此，根據(jù)實施方式2，如果檢測出基于由第1電源進行的電壓 施加的放電產(chǎn)生，則由第2電源施加規(guī)定時間(例如小于或等于lps) 電壓(優(yōu)選高于第1電源的高電壓)，通過將由第2電源產(chǎn)生的電流 (第2電流)疊加到由第1電源產(chǎn)生的電流(第1電流)上，在極間 流過上升速度快、高峰值短脈沖的放電脈沖電流，因此，能夠在短時 間僅使電極材料的必要部分熔融，并向工件側(cè)移動以使其大比例含有 該熔融的電極材料，進行在工件表面形成由熔融的金屬構(gòu)成的覆蓋膜 的放電表面處理。因此，具有可以降低空隙率、形成致密的覆蓋膜的 效果。
此外，在圖8中表示了使用2個電源的方式，但如果能夠減小 第1電源與極間之間的電流路徑上存在的電感成分、使得第1電源的 電壓值大于或等于第2電源，則不一定需要第2電源，即使只有第1 電源，也可以通過由電阻值不同的單元構(gòu)成電阻器組，控制開關(guān)元件 組的一部分，生成圖9(2)所示的具有頭部高的峰值電流值的三角形的 電流波形。
實施方式3.
在本發(fā)明的實施方式3中，對于適用于下述情況的放電脈沖電 流條件進行說明，即在放電電極中含有難以熔融材料的情況，或者即 使是放電電極含有易熔融材料，構(gòu)成放電電極的粉末的粒徑大而處于 難以熔融狀態(tài)的情況。
圖12是表示對于放電電極含有易熔融材料的情況和含有難以熔
融材料的情況，在相同的放電條件下，在工件上形成的覆蓋膜的狀態(tài)
的顯微鏡照片。圖12(a)表示在實施方式2中使用的將Co合金"Cr25 重量％、 NilO重量％、 W7重量％、其它為Co"的粉末壓縮成型得到 的放電電極的情況。圖12(b)表示前述的將鎢鉻鈷類合金"Mo28重量 %、 Crl7重量％、 Si (硅)3重量％、其它為Co"的粉末壓縮成型得 到的放電電極的情況。放電條件都相同，峰值電流值-10A、放電持 續(xù)時間(放電脈沖寬度)=8ps。
在圖12(a)中，因為熔融的部分較多，所以可以說該Co合金"Cr25 重量％、 NilO重量％、 W7重量％、其它為Co"為易熔融材料。另一 方面，在圖12(b)中，因為未充分熔融而以顆粒狀殘留的材料較多， 所以可以說該鎢鉻鈷類合金"Mo28重量％、 Crl7重量％、 Si (硅)3 重量％、其它為Co"為難以熔融材料。
下面，圖13是表示使用雖然含有易熔融材料但構(gòu)成的粉末的粒 徑大而處于難以熔融狀態(tài)的放電電極，形成的覆蓋膜的狀態(tài)的顯微鏡 照片。在圖13中，使用在實施方式2中使用的將Co合金"Cr25重量 %、 Ni10重量％、 W7重量％、其它為Co"粉末壓縮成型得到的放電 電極，但構(gòu)成放電電極的粉末的粒徑與實施方式2不同，使用在粒徑 為lmm 2mm左右的粉末中混合了 6mm左右的粉末。
根據(jù)發(fā)明人的實驗可知，混合了大尺寸粉末，在沖壓成型放電 電極時成型性得到提高。如果只有小直徑粉末，在擠壓后釋放壓力， 則作為成型體的粉末壓縮體會膨脹，通過混合入大直徑的粉末，則粉 末的流動性提高，沖壓壓力均勻地傳遞給電極(成型體)，幾乎不會 出現(xiàn)壓力釋放后的電極的膨脹。
對于圖13的覆蓋膜進行考察，雖然可以形成表觀致密的覆蓋膜， 但如果用電子顯微鏡(SEM)仔細觀察，則可知由于混合大尺寸的粉 末，在覆蓋膜中除了熔融的部分(1)之外，還含有大量未熔融的電 極材料部分(2)。同樣的現(xiàn)象，在構(gòu)成放電電極的粉末的粒徑小但
材質(zhì)難以熔融的情況下也可以看到。
由此，在放電電極中含有難以熔融材料的情況下，或者在即使 放電電極含有易熔融材料、但構(gòu)成電極的粉末的粒徑大而處于難以熔 融的狀態(tài)下，如果采用實施方式2中使用的高峰值短脈沖的放電脈沖 電流，則電極的電弧附近的部分會熔融并向工件側(cè)移動，但因為混有 未完全熔融的部分而進行移動，所以在殘留有未熔融的部分的狀態(tài)下 形成覆蓋膜。在這種未熔融的電極材料殘留在覆蓋膜中的狀態(tài)下，有 時出現(xiàn)無法形成具有足夠強度的致密覆蓋膜，因而成為問題。
因此，在該實施方式3中，對實施方式2中使用的高峰值短脈 沖的放電脈沖電流進行一些變更而進行應(yīng)對。下面，參考圖" 圖
16進行說明。此外，放電表面處理裝置的結(jié)構(gòu)與圖8相同。
圖14是說明在本發(fā)明的實施方式3涉及的放電表面處理方法中 采用的放電條件的波形圖。在圖14中提出的項目與圖9相同。參考 圖8的同時根據(jù)圖14進行說明。
在圖14中，當該放電表面處理開始時，控制電路26通過對開 關(guān)元件組24的對應(yīng)的開關(guān)元件進行接通驅(qū)動(圖14(3))，由第1 電源23向極間施加規(guī)定值的電壓(無負載電壓ui)。極間電壓在直 到經(jīng)過放電延遲時間td之前維持為無負載電壓ui。在經(jīng)過放電延遲 時間td后產(chǎn)生放電，極間電壓從無負載電壓ui降低為規(guī)定的放電電 壓ue。
放電檢測電路31響應(yīng)該放電表面處理開始而將輸出給控制電路 26的放電檢測信號a的電平提高到高電平，并監(jiān)視極間電壓，如果 檢測到極間電壓降低為規(guī)定的放電電壓ue，則識別為在極間產(chǎn)生了 放電，使輸出給控制電路26的放電檢測信號a的電平為低電平(圖 14(4))。
控制電路26響應(yīng)放電檢測信號a變?yōu)榈碗娖?，在?jīng)過規(guī)定時間 37后，在規(guī)定時間38內(nèi)進行開關(guān)元件29的接通驅(qū)動，由第2電源 28在極間施加規(guī)定值的電壓。如果經(jīng)過規(guī)定時間38，則控制電路26 只進行開關(guān)元件29的斷開驅(qū)動(圖14(5p 。開關(guān)元件組24的對應(yīng) 的開關(guān)元件在經(jīng)過規(guī)定時間38后仍繼續(xù)進行接通動作，在經(jīng)過時間
36后進行斷開動作(圖14(3))。也就是說，在規(guī)定時間38的時間 內(nèi)，在極間疊加地施加第1電源23輸出的電壓和第2電源28輸出的 電壓。
其結(jié)果，如圖14(2)所示，在極間，放電剛開始后的規(guī)定時間37 的時間內(nèi)，流過低值的矩形形狀放電電流，但與規(guī)定時間37經(jīng)過的 同時，流過以具有某一斜率(A s)的較高上升速度而近似直線上升 的放電電流。此時的上升特性(A/)is)由第2電源28施加的電壓和 電流路徑中存在的電感成分決定。而且，如果經(jīng)過規(guī)定時間38，因 為來自第2電源28的電源供給消失，所以放電電流在規(guī)定時間38 經(jīng)過時為峰值電流值ie，以后，通過未圖示的過電壓產(chǎn)生防止電路中 存在的電感成分放電，具有某一斜率地近似線性地減小，變?yōu)橛傻? 電源22維持的低值矩形形狀放電電流。該后半部分的低值矩形形狀 放電電流在經(jīng)過時間36后消失。從放電電流出現(xiàn)到消失間的時間為 脈沖寬度te，從該時刻到由第1電源23進行的下一次電壓施加的時 間為間歇時間to。
如圖14(2)所示，該實施方式3涉及的放電脈沖電流的生成方式 為，在放電初期以低值的矩形流過，在之后的短時間內(nèi)，以具有較大 峰值電流值的三角形流過，在之后的較長時間內(nèi)，以低值的矩形流過。 如果示出具體的數(shù)值例，則具有較大峰值電流值的三角波形放電電流 與實施方式2同樣地，為例如10A 20A左右。之后較長時間連續(xù)的 低值矩形形狀放電電流的電流值為例如1A 5A左右(在圖15中表 示實際的使用例子)。
由此，在高峰值短脈沖寬度的放電電流流過的短時間內(nèi)，由放 電的熱能使電極破碎，使電極材料向工件側(cè)移動，在之后連續(xù)低值的 長脈沖寬度放電電流流過的時間內(nèi)，能夠在工件側(cè)將移動過來的電極 材料繼續(xù)加熱而促進其熔融。該情況下，在該后半部分的低值長脈沖 寬度放電電流流過的時間內(nèi)，使電極材料向工件側(cè)移動的動作減少， 即使改變例如作為其流過時間的脈沖寬度，每個脈沖的電極消耗量也 不會增大。
由此，在前述放電電極中含有難以熔融材料的情況下，或者在
放電電極含有易熔融材料但構(gòu)成電極的粉末的粒徑較大而處于難以 熔融的狀態(tài)的情況下，都不會使得未熔融的電極材料殘留在覆蓋膜中
(參考圖16)。參考圖15和圖16進行說明。
圖15是表示實際使用的放電脈沖電流的各個值的波形圖。在圖 15中，放電脈沖電流的脈沖寬度為5ns，峰值電流值為20A。在脈沖 寬度5ps中，三角波形放電電流流過的時間是0.6ns。而且，三角波 形放電電流之后的低值矩形形狀放電電流的值為5A。三角波形放電 脈沖電流的上升特性與實施方式2同樣地大于或等于40A/^is。
圖16是采用圖15所示的放電脈沖電流而得到的覆蓋膜顯微鏡 照片。圖16 (a)是表面照片，圖16(b)是剖面照片，與圖ll對比可 知，覆蓋膜的剖面照片中黑色部分(空隙)非常少，可以確認已形成 一層致密的覆蓋膜。
而且，在圖14(2)中，由第1電源23得到的低值放電電流在放 電時間中為恒定值，但例如也可以進行在放電剛產(chǎn)生之后高，然后變 為低值的變化。在這種情況下，有如下優(yōu)點。即，放電產(chǎn)生前的極間 電壓為第1電源23的電壓。該情況下，在電路的阻抗較大的情況下， 也就是電阻器組25中值較大的電阻器經(jīng)由開關(guān)元件組24中的對應(yīng)的 開關(guān)元件與第1電源23連接而存在于電流路徑中的情況下，成為易 受極間影響的狀態(tài)，如果極間因加工碎屑等污染，則電壓容易降低。 因此，如果在直到放電產(chǎn)生之前，電阻器組25中值較小的電阻器經(jīng) 由開關(guān)元件組24中的對應(yīng)的開關(guān)元件與第1電源23連接，放電產(chǎn)生 后，替換為電阻器組25中值較大的電阻器經(jīng)由開關(guān)元件組24中的對 應(yīng)的開關(guān)元件與第1電源23連接，則易于穩(wěn)定地產(chǎn)生放電。
在這里，對于為了形成致密而較厚的覆蓋膜而生成的圖14(2)所 示的放電脈沖電流的波形的要點及與電極間的關(guān)系進行說明。首先， 在三角波形的高峰值短脈沖部分之后的低峰值長脈沖部分的脈沖寬 度存在最佳值，在其脈沖寬度過短的情況下，未熔融的材料增加，在 覆蓋膜中出現(xiàn)空隙，在過長的情況下，因為放電的熱能積存在電極中， 所以即使是低峰值電流也使得電極材料向工件側(cè)移動，同樣會形成空 隙。 此外，三角波形的高峰值短脈沖部分的脈沖寬度存在最佳值， 如果該脈沖寬度過小則因為無法使得電極熔融破碎，因而使得覆蓋膜 的形成困難。相反地，如果過大，則因為電極的未熔融部分也大量破 碎并向工件側(cè)移動，所以將形成多空隙的弱覆蓋膜。
而且，這些最佳值受電極結(jié)構(gòu)的影響很大。也就是說，在為粉 末粒子間的結(jié)合較弱的電極的情況下，即使高峰值短脈沖部分的峰值 電流值較低也可以形成覆蓋膜，但在為粉末粒子間的結(jié)合較強的電極 的情況下，要切斷該粉末粒子間的結(jié)合，必須增大高峰值短脈沖部分 的峰值電流值。
下面，參考圖17和圖18，對于覆蓋膜的剝離簡單地進行說明。
圖17是表示在覆蓋膜上發(fā)生剝離的一個例子的顯微鏡照片。圖18
是說明覆蓋膜上剝離產(chǎn)生的過程的圖。
在圖17中，表示產(chǎn)生剝離的例子，覆蓋膜的剝離是由放電表面
處理形成的覆蓋膜在空隙多的多孔狀態(tài)的情況下出現(xiàn)的現(xiàn)象。關(guān)于剝
離的原因，參考圖18進行說明。
覆蓋膜隨著處理時間而膜厚增加，所以在初始階段，如圖18(a) 所示，處于較薄狀態(tài)的覆蓋膜41緊密附著在母材40上。但是，如圖 18(b)所示，如果覆蓋膜厚度增加，則在膜的上部部分42形成時的放 電電流流過初始形成的覆蓋膜41的下部部分時，將空隙多即電阻高 的部分加熱，出現(xiàn)致密化的現(xiàn)象。因為如果覆蓋膜被致密化則會收縮， 所以如圖18(c)所示，在覆蓋膜41上產(chǎn)生變形，在與母材40的交界 面附近處產(chǎn)生剝離(覆蓋膜裂紋)43。
如上所述，放電表面處理中的覆蓋膜剝離現(xiàn)象，是在覆蓋膜為 有空隙的多孔狀態(tài)下引起的，因此如果能夠從一開始就形成致密的覆 蓋膜，就不會產(chǎn)生該問題。也就是說，根據(jù)以上說明的該實施方式涉 及的放電表面處理方法，因為能夠使得覆蓋膜致密化，所以能夠防止 覆蓋膜的剝離。
根據(jù)該實施方式3，因為放電脈沖電流由高峰值短脈沖的放電電 流和隨后的低峰值長脈沖的放電電流構(gòu)成，所以能夠以短時間內(nèi)的高 熱能使粉末壓縮體電極破碎而使之向工件側(cè)移動，在工件側(cè)因長時間
的低熱能持續(xù)加熱促進熔融，即使是難以致密地形成覆蓋膜的電極材 料，也有能夠降低覆蓋膜空隙率，形成致密覆蓋膜的效果。
總之，根據(jù)實施方式2、 3，因為能夠根據(jù)電極狀態(tài)，控制由電 極向極間供給的電極材料的量，所以能夠高效地進行致密而較厚的覆 蓋膜的形成處理。
而且，在該實施方式3中，如果可以減小電路具有的電感成分，
使第1電源的電壓值大于或等于第2電源，則不需要第2電源，只用
第1電源也能夠生成由高峰值短脈沖的放電電流和隨后的低峰值長 脈沖的放電電流構(gòu)成的放電脈沖電流。
也就是說，可以通過下述方法實現(xiàn)在高峰值短脈沖部分，在
開關(guān)元件組24中使連接電阻器組25中低值電阻器的開關(guān)元件進行短 時間接通動作，在之后的低峰值長脈沖部分，在開關(guān)元件組24中使 連接電阻器組25中的高值電阻器的開關(guān)元件進行接通動作。
以上是在加工液中進行放電表面處理的情況，而本發(fā)明并不限 于此，例如也可以取代加工液而是氣體。也就是說，在例如要形成 Ti等反應(yīng)性高的材料的覆蓋膜的情況下，如果在Ar (氬)等的惰性 氣體環(huán)境中進行處理則能夠穩(wěn)定地進行處理。另外，如果在氮中進行 處理能夠形成氮化覆蓋膜。當然，也可以在大氣中進行處理，但因為 會氧化，所以需要注意如果氧化而存在問題的情況。
雖然如上所述可以在大氣中處理，但因為與在加工液中進行處 理的情況相比，電極，工件間的極間距離縮短，所以容易在處理中發(fā) 生短路。要防止短路就需要提高電源電壓，需要能夠施加放電前的無 負載狀態(tài)大于或等于300V、優(yōu)選大于或等于500V的電壓的電源。 在以油為加工液的情況下，如果將易碳化的材料用作電極，則覆蓋膜 材料的一部分將成為碳化物，但如果在惰性氣體中進行處理，即使碳 化的材料也可以不成為碳化物而成為覆蓋膜。
工業(yè)實用性
如上所述，本發(fā)明涉及的放電表面處理方法及放電表面處理裝 置，在致密且較厚的覆蓋膜的形成處理中非常有效，特別地，適用于航空器用蒸汽渦輪發(fā)動機的渦輪葉片等、要求高溫下的強度和潤滑性 的覆蓋膜或用于部件維修等中的堆積的覆蓋膜的形成處理。
權(quán)利要求
1.一種放電表面處理方法，其使將金屬粉末、金屬化合物的粉末、陶瓷粉末中的任意一種或它們的混合物壓縮成型得到的放電電極和工件間的極間產(chǎn)生脈沖狀的放電，利用其能量在工件表面形成由電極材料或前述電極材料利用放電能量反應(yīng)得到的物質(zhì)構(gòu)成的覆蓋膜，其特征在于，包括放電檢測工序，其檢測在前述極間產(chǎn)生放電的情況；電流供給工序，其響應(yīng)由前述放電檢測工序得到的放電產(chǎn)生檢測，調(diào)整向前述極間供給的電流量及時間寬度，至少產(chǎn)生具有大于或等于40A/μs的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流，進行表面處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于， 前述具有大于或等于40 A/|is的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流，脈沖寬度小于或等于1 p。
3. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于， 前述電流供給工序包括下述工序響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將第2電源與控制為在規(guī)定的期間內(nèi)施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓 的第1電源并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間內(nèi)電 壓施加，以使得在比由前述第1電源產(chǎn)生的第l放電電流長的期間內(nèi)， 流過電流值比前述第1放電電流高的第2放電電流，從而生成具有大 于或等于前述40A s的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖 電流。
4. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于，前述電流供給工序包括下述工序響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將第2電源與控制為在規(guī)定的期間內(nèi)施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的第1電源并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間內(nèi)電 壓施加，以使得在比由前述第1電源產(chǎn)生的第1放電電流長的期間且 小于或等于l^s的期間內(nèi)，流過具有比前述第1放電電流高的10A 20A的電流值的第2放電電流，從而生成前述具有大于或等于40A/^is 的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流。
5. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于，前述電流供給工序包括下述工序響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將第2電源與控制為在規(guī)定的期間內(nèi)施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的第1電源并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間內(nèi)電 壓施加，以使得在由前述第1電源產(chǎn)生的第l放電電流流過的期間的、 除了后端側(cè)之外的前端側(cè)，在短期間內(nèi)流過電流值比前述第1放電電 流高的第2放電電流，從而生成前述具有大于或等于40A s的上升 速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流、以及隨后的低電流值長 脈沖寬度的放電脈沖電流。
6. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于， 前述電流供給工序包括下述工序響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將第2電源與控制為在規(guī)定的期間內(nèi)施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓 的第1電源并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間內(nèi)電 壓施加，以使得在由前述第1電源產(chǎn)生的第1放電電流流過期間的、 除了后端側(cè)之外的前端側(cè)，在小于或等于l(iS的期間內(nèi)，流過具有比 前述第l放電電流高的10A 20A的電流值的第2放電電流，從而生 成前述具有大于或等于40A/)is的上升速度的高電流值短脈沖寬度的 放電脈沖電流、以及隨后的低電流值長脈沖寬度的放電脈沖電流。
7. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于， 前述電流供給工序包括下述工序響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，通過切換電路的阻抗，生成前述具有大于或等于40A s的上升速度的高電 流值短脈沖寬度的放電脈沖電流、和隨后的低電流值長脈沖寬度的放 電脈沖電流。
8. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理方法，其特征在于， 前述放電電極材料，是作為在用加工液充滿前述極間時難以形成碳化物的金屬材料的Co、 Ni、 Fe中的任意一種，含有該材料大于 或等于40體積％。
9. 一種放電表面處理裝置，其使將金屬粉末、金屬化合物的粉 末、陶瓷粉末中的任意一種或它們的混合物壓縮成型得到的放電電極 和工件間的極間產(chǎn)生脈沖狀的放電，利用其能量在工件表面形成由電 極材料或前述電極材料利用放電能量反應(yīng)得到的物質(zhì)構(gòu)成的覆蓋膜，其特征在于，包括放電檢測單元，其檢測在前述極間產(chǎn)生放電的情況； 電流供給單元，其響應(yīng)由前述放電檢測單元得到的放電產(chǎn)生檢 測，調(diào)整向前述極間施加的電壓的時間寬度和供給的電流量，以至少 生成具有大于或等于40A/ps的上升速度的'高電流值短脈沖寬度的放 電脈沖電流，進行表面處理。
10. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述具有大于或等于40 A s的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流，脈沖寬度小于或等于1 ^。
11. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述電流供給單元具有第1電源，其是施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的電源， 控制以使得在產(chǎn)生放電時，在前述極間，在規(guī)定期間內(nèi)流過第l放電 電流；第2電源，其與前述第l電源不同；以及下述單元，其響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將前述第2電源與前述第1 電源在前述極間并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間 內(nèi)電壓施加，以使得在比由前述第1電源產(chǎn)生的前述第1放電電流長 的期間內(nèi)，流過電流值比前述第1放電電流高的第2放電電流，從而生成具有大于或等于前述40A/ps的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流。
12. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于，前述電流供給單元具有第1電源，其是施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的電源， 控制以使得在產(chǎn)生放電時，在前述極間，在規(guī)定期間內(nèi)流過第l放電電流；第2電源，其與前述第l電源不同；以及下述單元，其響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將前述第2電源與前述第1 電源在前述極間并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間內(nèi)電壓施加，以使得在比由前述第1電源產(chǎn)生的第1放電電流長的期間且小于或等于lps的期間內(nèi)，流過具有比前述第1放電電流高的 10A 20A的電流值的第2放電電流，從而生成前述具有大于或等于 40A s的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流。
13. 如權(quán)利要求1所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述電流供給單元具有第1電源，其是施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的電源， 控制以使得在產(chǎn)生放電時，在前述極間，在規(guī)定期間內(nèi)流過第l放電 電流；第2電源，其與前述第l電源不同；以及下述單元，其響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將前述第2電源與前述第1 電源在前述極間并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間 內(nèi)電壓施加，以使得在保留了由前述第1電源產(chǎn)生的第1放電電流流 過的期間的后端側(cè)的前端側(cè)，在短期間內(nèi)流過電流值比前述第1放電 電流高的第2放電電流，從而生成前述具有大于或等于40A S的上 升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流、以及隨后的低電流值 長脈沖寬度的放電脈沖電流。
14. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述電流供給單元具有第1電源，其是施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的電源， 控制以使得在產(chǎn)生放電時，在前述極間，在規(guī)定期間內(nèi)流過第l放電 電流；第2電源，其與前述第l電源不同；以及下述單元，其響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，將前述第2電源與前述第1 電源在前述極間并聯(lián)連接，控制由前述第2電源向前述極間的短期間 內(nèi)電壓施加，以使得在保留了由前述第1電源產(chǎn)生的第1放電電流流 過期間的后端側(cè)的前端側(cè)，在小于或等于lps的期間內(nèi)，流過具有比 前述第l放電電流高的10A 20A的電流值的第2放電電流，從而生 成前述具有大于或等于40A;s的上升速度的高電流值短脈沖寬度的 放電脈沖電流、以及隨后的低電流值長脈沖寬度的放電脈沖電流。
15. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述電流供給單元具有電源，其是施加用于在前述極間產(chǎn)生放電的電壓的電源，控制 以使得在產(chǎn)生放電時，在前述極間，在規(guī)定期間內(nèi)流過第1放電電流； 電流路徑，其能夠任意選擇電阻值的大??；以及 下述單元，其響應(yīng)放電產(chǎn)生檢測，通過切換前述電流路徑的電 阻值，生成前述具有大于或等于40A s的上升速度的高電流值短脈 沖寬度的放電脈沖電流、和后續(xù)的低電流值長脈沖寬度的放電脈沖電 流。
16. 如權(quán)利要求9所述的放電表面處理裝置，其特征在于， 前述放電電極材料，是作為在用加工液充滿前述極間時難以形成碳化物的金屬材料的Co、 Ni、 Fe中的任意一種，含有該材料大于 或等于40體積％。
全文摘要
本發(fā)明得到一種進行致密而較厚的覆蓋膜的形成處理的放電表面處理方法及放電表面處理裝置。如果由第1電源(23)在放電電極(21)和工件(22)的極間施加電壓而產(chǎn)生放電，則以疊加在第1電源(23)產(chǎn)生的第1放電電流上的方式，由第2電源(28)在極間短期間地施加使電流值高于該第1放電電流的第2放電電流流過的電壓。由此，在極間流過具有至少大于或等于40A/μs的上升速度的高電流值短脈沖寬度的放電脈沖電流。其結(jié)果，在短期間內(nèi)，只熔融電極材料的必要部分，因為能夠在利用放電的熱能向工件側(cè)移動的電極材料或化合了該電極材料的物質(zhì)中，大比例地含有該熔融的電極材料，所以可以在工件表面形成由熔融的金屬形成的覆蓋膜。
文檔編號C23C26/00GK101098987SQ200580046480
公開日2008年1月2日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者中村和司, 古川崇, 后藤昭弘, 渡邊光敏, 秋吉雅夫, 落合宏行 申請人:三菱電機株式會社;石川島播磨重工業(yè)株式會社