JPH074696B2 - 放電加工用電極及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、放電加工用電極、特に型彫り放電加工用電極
及びその製造方法に関するものである。

「背景技術」 型彫り放電加工用電極としては、グラファイト−ベリリ
ウム−銅系合金を三次元加工機により加工したものが一
般に用いられているが、グラファイト等を主体とする放
電加工用電極は、加工時間がかかるうえに成形精度も低
く、また、加工設備も高くてコストが高くなるという問
題があった。そこで、本発明の発明者等は、先に、半水
石膏粉末を主材兼バインダ、導電性金属粉をフィラーと
し、所望の形状に転写・成形・硬化された電極材に、グ
ラファイト溶液（天然黒鉛の超微粉末をアンモニア中に
懸濁せしめたもので、例えば、日立化成社製の商品名
“ヒタゾール”が相当する）等の導電性溶液でもって含
浸処理し、該電極材中に分散・充填された導電性金属粉
の相互の導電性の連係を強化した放電加工用電極を開発
し、特願平１−46069号として出願した。ところが、先
に出願したものを用いて種々の製品を放電加工により製
作することを試みたところ、そのまま用いたのでは材質
に脆さがある（該金属粉相互の連係に疎の部分があるた
め耐電流密度が低く、内部放電が発生しやすく、数アン
ペアの加工電流しか流せない）ので耐久性に問題があ
り、更に、チタン材等の硬質材よりなる精緻な歯冠等の
放電加工においては、電極の消耗が著しく、しかも加工
精度も不充分故所望の製品が得られないという問題があ
った。

「発明の開示」 本発明は、前記のような問題点を解決した型彫り放電加
工用電極及びその製造方法の提供を目的として完成され
たもので、半水石膏粉末を主材兼バインダ、導電性金属
粉をフィラーとし、所望の形状に転写・成形・硬化され
た電極材に導電性金属を鍍金せしめて、該電極材中に分
散・充填された該導電性金属粉相互の電気的連係を良好
たらしめると共に、該電極材表面を該鍍金金属薄層で被
着強化してあることを特徴とする。

本発明の電極において、主材となる半水石膏粉末は、該
電極材の成形及び強度発現因子並びに該フィラーのバイ
ンダとして用いられるものなので、歯科用の超硬石膏と
して市販されているα型半水石膏の使用が好ましく（α
型半水石膏は、水和・凝結する際に結晶の成長発達によ
る膨張が水和・凝結に伴う収縮よりも大きいという特性
をもっているので、成形収縮や成形歪などがなく型面に
応じた精密なものが得られる）、更に、その製造過程に
おいて、微量の二水石膏粉末を半水石膏粉末に結晶核と
して添加しておくと、半水石膏が水和・硬化する際に針
状結晶の生成が促進され、その結晶間隙に導電性金属粉
が分散・充填されるためその使用は、特に好ましい。

一方、半水石膏粉末に混合される導電性金属粉として
は、銅，チタン，タングステン，ニッケル，真鑰，リン
青銅及び鉛等が候補として挙げられるが、該電極材の成
形性，導電性及び価格の点において銅が好ましく、更
に、形状及び粒径が夫々異なる２種以上のものを混用す
ると導電特性がすこぶる向上するため、その混用は、特
に好ましい。

ここで、半水石膏粉末と導電性金属粉との混合比は、銅
粉の場合、体積比で、55〜45:45〜55の範囲としておく
ことが好ましい。これは、該石膏粉末が40％以下になる
と十分な成形強度が得られないと共に成形面がザラつき
該電極材の成形精度が悪くなり、30％以下では成形自体
が困難となり、一方、60％以上になると導電性が低下す
るからである。本発明の主用途は、複雑な形状を持つ精
緻な加工目的物、例えば歯冠等の形状を正確に転写・成
形した電極故、導電性もさることながら、第一に、成形
性と成形強度が要求されるからである。

本発明の電極は、半水石膏粉末と導電性金属粉とを混合
した材料に適量の水と凝結促進剤などを加え、脱泡しつ
つ混練（真空条件下で混練する方法が一般に用いられ
る）し、この混練物を鋳込成形法等と同様な方法、例え
ば、シリコンゴムなどよりなる安価で製作容易な成形型
を用いて所望の形状に転写・成形する方法にて電極材を
得、次いで、該電極材を乾燥した後、銅，真鍮，銀及び
その他の導電性金属を含む表面処理液い浸漬（化学鍍
金）したり、電気鍍金処理することによって製造され
る。

ここで、電極材自体、フィラーとしての導電性金属粉の
存在により、導電性の面だけをみると放電加工に供し得
るが、その後の鍍金処理によって、該電極材の微細な間
隙に表面処理液に含まれる導電性金属が侵入し、該電極
材中に予め分散・充填されている各導電性金属粉相互の
連係を良好たらしめると共に、該電極材表面が、鍍金金
属薄層で被着強化されるので、導電性が高められるばか
りか、電極の強度も高められ、該電極材自体を電極とし
て供した場合や先願の電極を用いた場合に発生した電極
の『欠け』問題も解消されて耐久性が向上するのであ
る。尚、該電極材への鍍金処理に先立ち、銀系又は銅系
の導電性溶液による下地処理を予め施しておくと、凹凸
の激しい形状、例えば歯冠のような精緻なものの放電加
工用電極であっても、均一な鍍金金属薄層の被着ができ
るので好ましい。

このようにして得られた放電加工用電極は、複雑な転写
面を有する場合でも、バインダとしての半水石膏粉末が
もたらす良好な成形性に加え、フィラーとしての導電性
金属粉の存在及び該電極材への表面処理の適用によって
優れた導電性を有する上に長期間にわたって加工面を所
要の形状に保持できるので、長時間にわたり放電加工を
続けることができるのである。

ここで、導電性金属粉は、前述の通り、形状及び粒径を
夫々異にする２種以上のものを混用することが好ましい
が、１μｍ未満の微粉では、導電性が低下し、反対に50
μｍを超えるものは、該電極材中の分散・充填性が失わ
れると同時に導電性の低下が起こるので、高度な導電性
と成形精度が要求されるものにあっては、１〜50μｍの
範囲で、小径のものより大径のものがやや多い適当な比
率例えば2:3程度の割合で混入することが好ましい。
尚、その形状としては、大径のものが球状で、小径のも
のが樹枝状である組み合わせがその分散・充填性の面か
ら好ましい。又、半水石膏粉末に添加する結晶核として
の二水石膏粉末の添加量は、半水石膏粉末の0.2乃至１
重量％以下が適当である。その理由は、0.2重量％未満
では結晶核としての働きがあまり期待できず、１重量％
を超えると水和・硬化後の結晶粒径が大きくなり導電性
に悪影響を及ぼすからである。

図面の簡単な説明 第１図と第２図は、本発明の特徴に従った放電加工用電
極の形状（歯冠作製用）を示した断面図：（Ａ）及び平
面図：（Ｂ）、第３図は、本発明の特徴に従った電極を
用いて歯冠を放電加工する様子を示した断面図である。

1:歯冠の表面を転写した電極（材） 1a:合せマーク部 2:歯冠の内面を転写した電極（材） 2a:合せマーク部、3:放電加工の被加工材 4:放電加工の結果得られる歯冠 4a:歯冠の外面、4b:歯冠の内面。

「発明を実施するための最良の形態」 本発明の詳細について、以下に、実施例に基ずき説明す
る。

（実施例−１） 歯科用超硬石膏（ノリタケカンパニー社製:No.80810A）
50部（容量部。二水石膏を除き以下同じ。）に、平均粒
径が15μｍの二水石膏粒子0.5部と、樹枝状銅粉（粒径:
10μｍアベレージ。フィッシャー・サブシーブ・サイザ
ー法による。）30部と球状銅粉（粒径:325メッシュアン
ダー）20部とからなる導電製金属粉50部とを圧力が10To
rrの真空混練器中でよく混和した上、これに硬化促進剤
などの添加剤が調合された水３部を加えて60秒間減圧下
で混練して気泡のないスラリ状の混練物とし、これを予
め用意した歯冠模型が転写されたシリコンゴム製の型の
中に流し込んで円筒状（外径:D＝10mm,長さ:L＝30mm）
の放電加工用電極材（放電加工の最終製品である歯冠の
表面4aを転写・成形した電極１を示す第１図及び該歯冠
の内面4bを転写・成形した電極２を示す第２図参照。こ
こで、（Ａ）は、該電極の断面図、（Ｂ）は、該電極の
平面図であり、1a及び2aは、放電加工機へ該電極をセッ
トする際の「合せマーク部」である。）を成形した。次
いで、該電極材を室温で24時間自然乾燥させた後、濃度
20％の硫酸銅溶液に30〜300分間浸漬し、化学鍍金処理
を施した。

上記電極を用い、設定電流:6A、通電時間:100μｓ、休
止時間:700μｓで歯冠用チタン材の放電加工（第３図参
照。該電極1,2を放電加工機の軸線“X"に互いに対向せ
しめて被加工材３を二方向から同時に加工する。ここ
で、４は、放電加工の最終製品となる歯冠である。）を
行ったところ、先願発明の電極では、通電後の放電開始
に１分間程度要していたが、本発明のそれでは即時放電
が可能になった。しかし、鍍金膜の形成が十分でないた
め、先願発明のそれほどではないにしろ、依然として電
極消耗が激しく、しかもその放電加工速度は5.56×10^-3
mm/minであり、開発目標とした3.13×10^-2mm/minには遠
く及ばないものであった。

（実施例−２） 放電加工用電極材の成形において、導電性金属粉を、容
量として、樹枝状銅粉（粒径:3μｍアンダー。フィッシ
ャー・サブシーブ・サイザー法による。）５部と球状銅
粉（粒径:10μｍアベレージ）20部と球状銅粉（粒径:32
5メッシュアンダー）25部とから調整したこと及び乾燥
後の該電極材を20％の硫酸銅溶液にメッキ助剤を添加し
たメッキ液中において、0.05〜0.08mA/cm²の電流を通
じ、30〜300分間電気鍍金処理を施したこと以外、実施
例−１と同様にして電極を作製した。

上記電極を用い、下記の条件で歯冠用チタン材の放電加
工を行ったところ、電極表面に十分な厚さ（50〜120μ
ｍ）の鍍金膜が形成されたことによって電極消耗が大幅
に改善され、ほぼ所望の加工速度も得られたが、該電極
の細かな凹凸部での鍍金膜厚にムラがあるため、部分的
な電極消耗が発生した。

（実施例−３） 鍍金処理に先立ち、乾燥後の該電極材に予め銀系の導電
性スプレーを用いて下地処理を施した以外、実施例−２
と同様にして電極を作製し、加工試験に供した。凹凸の
激しい部分でも、厚さ50〜120μｍの均一な鍍金膜を有
する表面が滑らかな電極が得られと共に、電極の部分的
な消耗もなく目標の加工速度が達成された。

［産業上の利用可能性］ 本発明は、前記説明から明らかなように、成形収縮の問
題がない上にシリコーンゴム製の型その他の簡易型があ
れば成形可能なため、成形設備が簡単でコストダウンが
可能故多種少量生産にも適しており、しかも、寸法精度
も良好で加工性に問題のあるグラファイトを主体とする
従来の放電加工用電極に比べて加工性能も同等またはそ
れ以上に優れたものとなり（特に、チタン等の硬質材料
からなる複雑な形状を有するものを安価な電極でもって
精度よく加工可能とした点は特筆される）、又、半水石
膏粉末をバインダとし、導電性金属粉をフィラーとして
所望の形状に転写・成形・硬化された電極材に、グラフ
ァイト等の導電性粉末を分散させた導電性溶液でもって
含浸処理を施した先願のものと比較して導電抵抗値、表
面精度、耐久性のいずれにも優れたものとなり、従来の
この種放電加工用電極の問題点を解決したものとして業
界の発展に寄与するところ極めて大きいものがある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 武雄 岐阜県多治見市市之倉町７丁目175番地― １ (72)発明者 坂 清子 愛知県愛知郡日進町大字梅森字北田面701 番地―１ 梅森コーポラス305号 (72)発明者 西室 智 神奈川県横浜市戸塚区吉田町1481番地―７ (56)参考文献 特開 昭59−152023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−152024（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半水石膏粉末を主材兼バインダ、導電性金
   属粉をフィラーとし、所望の形状に転写・成形・硬化さ
   れた電極材に導電性金属を鍍金せしめて、該電極材中に
   分散・充填された該導電性金属粉相互の電気的連係を良
   好たらしめると共に、該電極材表面を該鍍金金属薄層で
   被着強化してあることを特徴とする放電加工用電極。
2. 【請求項２】該導電性金属粉が、少なくとも、球状で大
   粒径の銅粉と樹枝状で小粒径の銅粉夫々１種を混合した
   ものよりなる請求項１に記載の放電加工用電極。
3. 【請求項３】該鍍金が、硫酸銅溶液を用いた化学鍍金に
   よるものである請求項２記載の電極。
4. 【請求項４】該鍍金が、硫酸銅溶液を用いた電気鍍金に
   よるものである請求項２記載の電極。
5. 【請求項５】半水石膏粉末とその１重量％以下の二水石
   膏粉末と導電性金属粉を真空混練し、その混練物に水を
   加え更に真空混練した後、その混練物を所定の形状が転
   写された型に流し込み、水和・成形・硬化せしめて電極
   材を得、次いで、該電極材を乾燥した後、その電極材に
   導電性金属を鍍金せしめ、該電極材中に分散・充填され
   た該導電性金属粉の電気的連係を良好たらしめると共
   に、該電極材表面を該鍍金金属薄層で被着強化した放電
   加工用電極の製造方法。
6. 【請求項６】導電性金属の鍍金処理に先立ち、予め、該
   電極材表面に導電性金属液による下地処理を施す請求項
   ５に記載の方法。
7. 【請求項７】該導電性金属液が、銀系又は銅系のスプレ
   ーである請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】該導電性金属粉が、少なくとも、球状で大
   粒径の銅粉と樹枝状で小粒径の銅粉夫々一種を混合した
   ものである請求項５乃至７のいずれか１つに記載の方
   法。
9. 【請求項９】該鍍金が、硫酸銅溶液を用いた化学鍍金法
   によるものである請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】該鍍金が、硫酸銅溶液を用いた電気鍍金
    法によるものである請求項８記載の方法。