利用放电加工的表面层形成方法以及该表面层技术

为了形成在应用于耐腐蚀·耐冲蚀部件中时有用的耐腐蚀性·耐冲蚀性优良的表面层，利用放电表面处理，在工件(2)表面形成以3～11wt％的范围含有Si成分且厚度为5～10μm的生成了非晶组织的表面层，其中，该放电表面处理通过在以Si为主要成分的放电表面处理用电极(1)和工件(2)表面之间反复发生脉冲状的放电，从而使电极材料向工件转移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种放电表面处理，该处理利用放电加工，在基材表面形成由电极材料、或者电极材料利用放电能量反应而成的物质组成的覆膜或者表面层。
技术介绍
在日本特公平5-13765号公报公开了以下技术，S卩，使用硅作为放电加工的电极， 通过在液体中或碳化气(carbonizing gas)中进行放电加工，使得电极材料的一部分转移至被加工物表面，从而在被加工物表面形成非晶合金层或具有微细晶体构造的表面层。专利文献1 日本特公平5-13765号公报
技术实现思路
在专利文献1中，作为电极而使用固有电阻值为O.OlQcm左右的高电阻材料即硅，利用以将电压施加时间固定为3μ S、将间歇时间固定为2μ s并周期性地使电压接通/ 断开的电路方式，供给非常小的电流脉冲即峰值Ip为IA的能量，对于Φ20πιπι的面积，进行数小时处理。该电流脉冲设定的原因在于，在通过对放电的电弧电位进行检测而检测放电发生的控制方式中，在放电发生时电流流过硅电极的情况下的电压降的电压被加在放电的电弧电位中，在电压降的电压较高的情况下，即使产生放电，电路也无法识别出发生了放电。在上述条件固定的周期性的加工条件下，在施加电压的3μ s期间，在电压脉冲的何处发生放电这一情况各不相同，实际的放电持续时间即电流流过的电流脉宽逐次变化， 稳定的覆膜形成变得困难。(参照图33)因此，产生电压波形、电流波形在每一次放电发生时都会变化，每个脉冲的能量不同的现象，作为电极材料的硅向工件供给的量、以及使工件的表面熔融并生成表面层的能量散乱，所以不仅难以进行稳定的处理，而且利用放电加工形成的硅覆膜也大幅波动，无法稳定地形成。作为一个例子，利用冷作模钢SKDll材料，在专利文献1中公开的条件下实施覆膜处理后，发生腐蚀而没有得到期望程度的效果。另外，在图33中，虽然放电电压恒定，电流也恒定，但实际上电压是变动的，且电流也是变动的。另外，由于在将硅这种高电阻材料作为电极的情况下，成为也包含了硅电极处的电压降在内的电压，所以电压较高，并且变动也变大。S卩，可知根据专利文献1中记载的处理方法，处理时间非常长，另外耐腐蚀性覆膜存在波动，仅可以在有限的用途中使用。另外，公开了以下内容，S卩，通过进行2小时处理，从而可以形成厚度3 μ m左右的表面层，但是存在以下问题，即，为了形成该表面层而使表面层部分凹陷100 μ m左右，难以在一般的部件中使用。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种放电表面处理方法，其可以在具有实用性的时间内进行处理，可以形成耐腐蚀性甚或耐冲蚀性优良的表面层。本专利技术所涉及的表面层的特征在于，是通过在以Si为主要成分的电极和工件表面之间反复发生脉冲状放电，使电极材料向工件转移，从而在工件表面形成的表面层，该表面层的Si的含量为3 llwt%、厚度为5 10 μ m。专利技术的效果根据本专利技术，可以通过使用Si电极进行的放电，在工件上稳定地形成高质量的覆膜，可以形成发挥高耐腐蚀性·耐冲蚀性的表面层。附图说明图1是放电表面处理系统的说明图。图2是表示放电表面处理中的电压、电流波形的图。图3是表示无法检测出放电的情况下的电流波形的图。图4是表示含有Si的表面层的分析结果的图。图5是耐腐蚀试验的说明图。 图6是水射流试验的说明图。图7是表示不锈钢基材的评价试验结果的图。图8是表示斯特莱特合金的评价试验结果的图。图9是表示TiC覆膜的评价试验结果的图。图10是表示Si表面层的评价试验结果的图。图11是表示Si表面层的评价试验结果的图。图12是Si表面层的条件一览表。图13是表示Si表面层被破坏的情况的照片。图14是表示斯特莱特合金的冲蚀情况的照片。图15是Si表面层的耐冲蚀特性图。图16是在Si表面层中裂纹扩展后的照片。图17是Si表面层的耐冲蚀特性图。图18是Si表面层的耐冲蚀特性图。图19是约3 μ m的Si表面层的照片。图20是约3 μ m的Si表面层(腐蚀后)的照片。图21是约10 μ m的Si表面层的照片。图22是约10 μ m的Si表面层(腐蚀后)的照片。图23是Si表面层的表面照片。图M是Si表面层的剖面照片。图25是改变为各种时间并利用Si电极在相同处理条件下进行处理时的Si表面层的表面照片。图沈是改变为各种时间并利用Si电极在相同处理条件下进行处理时的Si表面层的剖面照片。图27是表面粗糙度的变化原理的说明图。4图观是表示SKDl 1中的表面粗糙度的变化的图。图四是SKDll进行了 60分钟处理时的表面层的剖面照片。图30是表示SUS304中的表面粗糙度的变化的图。图31是Si表面层的X射线衍射像。图32是Si覆膜的膜厚定义的说明图。图33是表示现有的放电现象的图。符号的说明1电极、2工件、3加工液、4直流电源、5开关元件、6电流限制电阻、7控制电路、8 放电检测电路具体实施例方式下面，利用附图，说明本专利技术的实施方式。实施方式1.图1示出放电表面处理方法的概略，在该方法中，使硅电极和工件之间产生脉冲状放电，从而在工件表面形成具有耐冲蚀性这一功能的组织。在图中，1是固体状的金属硅电极(以下称为Si电极)，2是作为处理对象的工件， 3是作为加工液的油，4是直流电源，5是用于将直流电源4的电压向Si电极1和工件2之间施加或停止施加的开关元件，6是用于控制电流值的限流电阻，7是用于控制开关元件5 的接通/断开的控制电路，8是用于对Si电极1和工件2之间的电压进行检测而检测放电的产生的放电检测电路。下面，使用示出了电压、电流波形的图2，对动作进行说明。通过利用控制电路7使开关元件5接通，从而在Si电极1和工件2之间施加电压。 利用未图示的电极进给机构，将Si电极1和工件2之间的极间距离控制为适当距离(产生放电的距离)，很快就在Si电极1和工件2之间产生放电。预先设定电流脉冲的电流值 ie、脉宽te(放电持续时间)及放电间歇时间t0(不施加电压的时间)，它们是由控制电路 7及限流电阻6确定的。如果产生放电，则利用放电检测电路8根据Si电极1和工件2之间的电压降低这一定时，检测出放电的产生，从检测到产生放电的时刻开始经过规定时间(脉宽te)后，利用控制电路7使开关元件5断开。从使开关元件5断开的时刻开始经过规定时间(间歇时间t0)后，再次利用控制电路7使开关元件5接通。通过反复进行上述动作，可以连续产生所设定的电流波形的放电。此外，在图1中，将开关元件描绘为晶体管，但只要是能够控制电压施加的元件即可，也可以是其它元件。另外，描绘为利用电阻器进行电流值的控制，但当然只要是可以控制电流值的方法即可，也可以是其它方法。另外，在图2的说明中，电流脉冲的波形形成为矩形波，但当然也可以是其它波形。根据电流脉冲的形状不同，可以消耗更多电极而更多地供给Si材料，或者通过减少电极消耗而有效地使用材料，在本说明书中并不详细论述。如上所示，通过连续在Si电极1和工件2之间产生放电，可以在工件2的表面形成含有较多Si的层。但是，为了稳定地形成实现本目的的优质含Si层，并不是任何Si都可以，另外，图 1的电路也存在必要条件。S卩，根据专利技术人的试验，明确以下内容。·以硅作为电极，利用在油中进行的脉冲放电在工件的表面上，以耐工业使用的方式高速形成厚度为 ο μ m左右的含有Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤昭弘，鹫见信行，中野善和，安永裕介，寺本浩行，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：