JPS6227932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工の電極材料に係り、さらに詳
しくは導電層をもつ粉末冶金法によつて焼結・溶
浸して形成する複合電極材料の製造方法に関す
る。

放電加工は被加工物と加工電極とを絶縁性の加
工液中に極めて小さいギヤツプで対向させ、短時
間のパルス性アーク放電を繰返すことによつて、
被加工物を加工する方法である。非切削加工であ
るため焼入鋼、ダイヤモンドなどの高硬度、強じ
ん材料でも容易に加工できる、複雑な形状の加工
ができる、加工時に働く力が小さく、熱影響も小
さく、加工精度が高い、自動化しやすく経済的で
あるなどの利点がある一方、加工速度が遅い、電
極消耗がある、被加工物と電極のギヤツプを精密
に制御する必要があるなどの欠点がある。しか
し、今日では次第に改善され広範囲に利用されて
いる。

放電加工では10^-7〜10^-3sの短いアーク放電に
よつて被加工物に溶融、蒸発が行われ、それによ
り電極に対応した形状が形成されるが、一方電極
側にもこれと似た現象が起り電極の消耗となる。
電極の消耗量は被加工物に較べれば遥かに小さい
が、それも電極材料の材質、放電エネルギの大小
によつて差を生じる。従来はこの電極材料に銅、
アルミニウム、タングステン、モリブデンなどの
純金属、軟鋼、銅合金、焼結合金、グラフアイト
などが用いられているが、それぞれ一長一短があ
る。たとえば銅、アルミニウムなどの電極は導電
率が高く電極の形状にする加工も容易であるが電
極としての消耗が激しく、そのため深穴などでは
寸法の変化を生じたり、途中で電極を取替える必
要を生じたりする。グラフアイトも加工しやすく
消耗も比較的少ないが、じん性に欠けるので、欠
損しやすくやはり電極の取替えを要する場合があ
る。一方銅―タングステン、銀―タングステンな
どの焼結合金は消耗が少ないが、導電率が低いた
めアーク放電初期の喰いつき、なじみが悪いため
加工速度が遅い欠点がある。しかし金型に寸法精
度の高い、深い形状を刻み込む場合には、従来は
銅―タングステンなどの焼結体を用い、これより
所定の形状の電極に機械加工にて仕上げ、該電極
を放電加工機に取り付けるために被加工物に接す
る面と反対面に硬鋼などの一般金属体よりなるシ
ヤンク材を銀ろう付けして使用していた。前記の
ごとく仕上げられた銅―タングステン焼結体より
なる電極材では加工速度が遅いほか、ろう接によ
る接合強度が必ずしも十分でなく、接合面積の広
い場合や接合部に外力のかかる場合には放電加工
中に、ろう材と焼結材とのなじみの不十分さによ
る微小な空隙の存在による局部放電等を生じ、接
合部がはく離脱落するという欠点があつた。

本発明はこれらの点にかんがみてなされたもの
で、放電加工用電極材料として特に加工開始時の
喰いつきを改善して加工速度を向上させかつ寸法
精度保持の点から電極の消耗が少なく、さらに簡
単な工程によりシヤンク部分をも強固に一体化で
きる電極材料を高融点金属焼結体を主体として形
成する製造方法を提供することを目的とする。本
発明は電極材料の電極面に、良導電層を設けるこ
と、および、溶浸と同時に電極材にシヤンク材を
接合し一体化することを特徴とするものである。
即ち本願発明は、本願特許とほぼ同日の本出願人
の出願である特願昭53−121556号（特開昭55−
48537以下「甲発明」と称す。）の製法に関する発
明である。

具体的には、甲発明において電極面に銅層又は
銀層を接合するが、この接合としてろう付を利用
工夫したものである。これにより比較的厚い層
（例えば２〜３mm程度）からある程度うすい層ま
で簡便に接合できるのである。

本発明は高融点金属として平均粒径３μのタン
グステン又はモリブデン粉末に酸化トリウム
（ThO₂）、酸化ジルコニウム（ZrO₂）の平均粒径
３μの粉末の１種又は２種を１〜10重量％添加し
てよく混合し、該混合粉体を電極形状に金型を用
いて成形圧１〜4t／cm²にて成形する。成形後水素
雰囲気中にて1000゜〜1300℃にて30分〜３時間焼
結し、タングステン又はモリブデンを主体とした
スケルトン（焼成品）を作る。酸化トリウム、酸
化ジルコニウムの添加は加工速度改良のためであ
る。次に該スケルトンに溶浸材として銅又は銀を
溶浸すると同時にシヤンク材を接合する。このた
め予めシヤンク材に使用する一般金属体を所定の
形状に加工しておき接合面を清浄化し、接合材を
塗布する。接合材としては通常銀を40〜60重量
％、コバルト、ニツケルの１種又は２種を計60〜
40重量％をよく混合して用いる。この混合粉は細
かい方が分散がよく好ましい。なお混合粉量は
0.1〜0.2g／cm²程度でよく、該混合粉はそのまま
の状態で使用してもよく、あるいは水、アルコー
ル等でペースト状にして用いてもよく、又メツシ
ユプレートでもよい。この様に合金成分、粉末の
大きさ及び粉末量を規定することにより接合強度
を向上させることができる。

前記スケルトンを電極寸法に適応するグラフア
イト容器底部に置き、その上部に接合材を介して
シヤンク材を電極材の形状と一致するごとく積載
し、グラフアイト容器とスケルトン、シヤンク材
との隙間に溶浸材をつめる。溶浸材としては銅又
は銀を用いるが、その形状は粉体でも塊状でもよ
いが、小片にして用いる。溶浸材の量はスケルト
ン中にしみ込ませる所要量と接合材を溶解し合金
層とする量でよいがグラフアイト容器とスケルト
ン、シヤンク材との隙間があるので、これを考え
多少多く秤量添加する。次いで連続水素炉にこの
グラフアイト容器を装入して、溶浸条件として
1300゜〜1000℃で30分〜３時間で炉を通過させ
る。この溶浸により銅又は銀が20〜35重量％含ま
れ、かつスケルトン中に均一に分布するとともに
タングステン又はモリブデンのスケルトン中の空
隙はなくなり、銅又は銀―タングステン又はモリ
ブデン焼結体となるとともに、溶浸材の一部は接
合材を溶解し接合層を形成する。

さらに銅又は銀―タングステン又はモリブデン
焼結体およびシヤンク材外周に付着した溶浸材を
除去したのち、焼結体の被加工物に接する面（以
下電極面という）に純銅板又は純銀板より焼結体
断面形状に切断した板片をろう付けする。該板の
板厚は被加工物に形成する形状にもよるが、通常
0.5〜３mm程度でよい。この場合のろう材として
はタングステンを含む材料については濡れ性の向
上を目的としてJIS Z3261のBAg―３級のニツケ
ルの添加された銀ろう材が適している。しかし、
真空中で使用するときは亜鉛、カドミウムを含有
しているので真空雰囲気中で蒸発し具合が悪いの
でBAg―８級の銀ろう材を使用するのがよい。ろ
う付け後必要な機械加工等を施して放電加工用電
極とする。

本発明の製造方法により放電加工用の電極材と
して電極面から、銅層、ろう付け層、銅―タング
ステン又は銅―モリブデン焼結体、接合層、シヤ
ンク材あるいは銀層、ろう付け層、銀―タングス
テン又は銀―モリブデン焼結体、接合層、シヤン
ク材よりなる５層構造複合電極材が得られる。本
発明のごとく被加工物に接する電極面に銅層又は
銀層を設けることにより放電加工の開始時に導電
率の高い層にてアーク放電を行なうことによりス
ムースな放電となり、被加工物を電極に対応する
形状に加工し始め、銅層又は銀層さらにはろう付
け層を消耗したのちは銅又は銀―タングステン又
はモリブデン焼結体が電極として作用するが、こ
の時点では焼結体の形状が被加工面の形状に適応
するようになつており、アーク放電もスムースに
進行するとともに電極の消耗も少なく、精密な寸
法を被加工物上に形成させることができるととも
に、全体として加工速度が増大するのである。又
本発明のごとく接合材を用いシヤンク材を溶浸工
程で一体接合することにより、ろう付け工程を省
略できるほか強度も上昇しシヤンク材より電極材
のはく離脱落もなくなり前記複合体による加工速
度の増大、シヤンク材の一体化により品質、安
全、生産性などの面ですぐれた効果がある。なお
電極材料のシヤンク接合面に、電極面の形成とと
もに銀層又は銅層を設けておけば、シヤンク材を
はんだ接合することができ、作業能率の点で好ま
しい場合がある。

以下本発明の実施例を述べる。

実施例 平均粒径３μのタングステン粉末95重量％に平
均粒径３μの酸化トリウム５重量％を添加してよ
く混合し、直径20mm、高さ20mmの円柱状金型に入
れ成形圧4t／cm²にて成形する。成形後水素雰囲気
中にて1000℃、１時間焼結しタングステンスケル
トンを作る。一方シヤンク材として硬鋼
（S45C）を放電加工機の電極取付部に取付けうる
よう所定の寸法に機械加工し、その電極材との接
合面を脱脂清浄し接合材を塗布する。以下第１図
ａの断面図、ｂの平面図を用いて、この工程を説
明する。接合材としては銀とコバルトとを60：40
の割合で混合した混合粉をアルコールにてペース
ト状とし塗布する（第１図１２）。第１図ａでグ
ラフアイト容器１５の底部中央にタングステンス
ケルトン１１を置き、接合材１２を介してシヤン
ク材１３を積載し、グラフアイト容器１５との隙
間にスケルトンへしみ込ませる量と接合材を溶解
し合金となし接合層を形成する量に多少の余剰量
の溶浸材１４として銅粉をつめる。次いで連続水
素炉にこのグラフアイト容器１５を装入して、溶
浸条件として1200℃、30分で炉を通過させ、溶浸
材をとかしてスケルトン中に均一にしみ込ませる
と同時に接合層を形成する。溶浸後過剰に付着し
た溶浸材を除去すれば、第２図ａのごとく下部よ
り銅―タングステン焼結体２１、接合層２２、シ
ヤンク材２３と連続した３層構造複合電極素材が
えられる。次に焼結体２１の電極面となる面を清
浄にした後、BAg―３の銀ろう材を介して３mm厚
の銅板を積載し炉に入れ、ろう材の融解による接
合を施せば、第２図ｂに示すごとく電極面より純
銅層２４、銀ろう接合層２５、銅―タングステン
焼結体２１、接合層２２、シヤンク材２３の５層
構造複合電極材が得られる。同様に角柱電極材に
ついては第２図ｃが得られる。銀ろうのしみ出
し、溶浸材の付着、銅板、焼結体、シヤンク材の
ずれなどのある場合には、最終的に機械加工を施
して仕上げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例の工程を示す
図、第２図は本発明方法の一実施例を示す図であ
る。 １１…タングステンスケルトン、１２…接合
材、１３，２３…シヤンク材、１４…溶浸材
（銅）、１５…グラフアイト容器、２１…銅約30％
含有タングステン焼結体、２２…接合層、２４…
純銅層、２５…ろう付け層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高融点金属のタングステン又はモリブデンに
   銅又は銀を溶浸してなる放電加工用電極材料の製
   造方法において、溶浸時に銀を40〜60重量％、コ
   バルト、ニツケルの１種又は２種を計60〜40重量
   ％でなる接合材を介し、鉄系金属体を所定面に接
   合する工程と、溶浸後電極面に厚さが0.5〜３mm
   の銅層又は銀層をろう付けにより形成させる工程
   を有することを特徴とする銅又は銀―タングステ
   ン又はモリブデン層状複合放電加工用電極材料の
   製造方法。