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KR100217293B1 - Surface treatment method by liquid discharge - Google Patents

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KR100217293B1
KR100217293B1 KR1019970001131A KR19970001131A KR100217293B1 KR 100217293 B1 KR100217293 B1 KR 100217293B1 KR 1019970001131 A KR1019970001131 A KR 1019970001131A KR 19970001131 A KR19970001131 A KR 19970001131A KR 100217293 B1 KR100217293 B1 KR 100217293B1
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아키히로 고토
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가와사키 마사히로
가가쿠 기쥬츠 신코 지교단
다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
나오다께 모오리
나가오 사이토
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Abstract

종래, 강력한 밀착력을 갖는 피복층을 형성할 수가 없었던 초경합금등의 금속표면에 밀착력이 견고하고 또 우수한 성상을 갖는 피복층을 형성하는 방전가공을 사용한 표면처리방법을 얻을 수 있다.Conventionally, the surface treatment method using the electric discharge process which forms the coating layer which has firm adhesive force and the outstanding property on metal surfaces, such as a cemented carbide, which could not form the coating layer which has strong adhesive force in the past can be obtained.

금속의 수소화합물 분말을 포함하는 분말을 성형한 것을 방전전극으로 사용해, 전극과 피가공물간에 탄소가 존재하는 액중에서 방전을 발생시켜 피가공물 표면에 피복층을 형성한다.Using a powder containing a metal hydrogen compound powder as a discharge electrode, discharge is generated in a liquid in which carbon exists between the electrode and the workpiece to form a coating layer on the workpiece surface.

Description

액중(液中)방전에 의한 표면처리방법Surface treatment method by discharge in liquid

제1도는 WC+Co의 혼합물의 압분체를 전극으로 해서 1차 가공 및 2차 가공을 하는 원리를 표시하는 도면.1 is a diagram showing the principle of primary processing and secondary processing using a green compact of a mixture of WC + Co as an electrode;

제2도는 압분체를 전극에 사용했을 때의 1차 가공후 및 2차 가공후에 피처리제의 처리층 단면의 현미경 사진.2 is a photomicrograph of a cross section of a treatment layer of a treatment agent after the primary processing and after the secondary processing when the green compact is used for the electrode.

제3도는 마모시험 결과의 비교를 표시하는 도면.3 shows a comparison of abrasion test results.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 전극 2 : 모재(母材)1 electrode 2 base material

[발명의 목적][Purpose of invention]

현재까지 견고한 밀착력을 갖는 피복층을 형성할 수가 없었던 초경합금의 금속표면에 밀착력이 강하고 또한 우수한 성질을 갖는 피복층을 형성하는 방전가공에 의한 표면처리방법을 얻는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to obtain a surface treatment method by electric discharge machining which forms a coating layer having strong adhesion and excellent properties on the metal surface of a cemented carbide, which has not been able to form a coating layer having a firm adhesion.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술][Technical field to which the invention belongs and the prior art in that field]

본 발명은 금속재료나 도전성 세라믹스재료상에 내마모성 또는 내식성이 현저하게 높은 재료를 높은 밀착도를 바탕으로 퇴적 코팅하는 기술에 관한 것으로 금형, 공구 또는 기계부품등에 우수한 상기 특성을 부여하는 표면처리기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a technique for depositing and coating a material having a high wear resistance or corrosion resistance on a metal material or a conductive ceramic material based on high adhesion, and a surface treatment technology for imparting the above characteristics to a mold, a tool, or a mechanical part. .

액중(液中)방전에 의해 금속재료의 표면을 퇴적 코팅해서, 내식성, 내마모성을 부여하는 기술은 이미 우리들에 의해 특허출원 되어 공지의 사실로 되어있다. 이들 공지로된 기술의 골자는 다음과 같다.The technique of depositing and coating the surface of a metal material by liquid discharge and giving corrosion resistance and abrasion resistance is already patented by us, and it is a known fact. The gist of these known techniques is as follows.

(1) 하나의 방법으로는, WC와 Co의 분말을 혼합해서 압축성형 한 전극에서 액중방전을 한다. 이때, 피가공물에 한번 피복재의 퇴적가공을 한후, 다른 전극(예를 들면 동전극, 그라피이트 전극)에 의해 피복재의 재용융 방전가공을 해서 피가공물에 의해 높은 경도와 높은 밀착성을 부여한다.(1) In one method, liquid discharge is performed at a compression molded electrode by mixing powders of WC and Co. At this time, the coating material is deposited on the work piece once, and then the remelting and discharging processing of the coating material is performed by another electrode (for example, a coin electrode or a graphite electrode) to give the workpiece a high hardness and high adhesiveness.

(2) 다른 액중방전 처리에 의한 표면처리방법에서는 티탄(이하 Ti)과 같이 가공액이 열분해해서 발생하는 탄소와 화학반응을 일으켜 Ti가 TiC(티탄카바이트)가 되어 고온 극히 고경도의 물질이 되는 것으로 전극을 형성하고, 이 전극을 사용해서 피가공물(모재)표면에 TiC를 퇴적피복시킨다.(2) In the surface treatment method by other liquid discharge treatment, chemical reactions with carbon generated by the thermal decomposition of the processing liquid, such as titanium (hereinafter, Ti), cause Ti to be TiC (titanium carbide), resulting in high temperature and extremely hard materials. To form an electrode, and TiC is deposited on the surface of the workpiece (base material) using the electrode.

이때, Co(코발트)와 같은 바인더가 될 수 있는 금속을 압축성형재료중에 첨가하고 있다.At this time, a metal that can be a binder such as Co (cobalt) is added to the compression molding material.

이하 종래의 표면처리 기술에 대해 제1도를 사용해서 설명한다.The conventional surface treatment technique will be described below with reference to FIG. 1.

WC-Co(텅스텐카바이트코발트)의 혼합압분체 전극을 사용해서, 피처리재료(모재 S50C) 2에 액중에서 방전가공을 해서 WC-Co를 피가공물 표면에 퇴적시킨다(1차가공).Using a mixed compact electrode of WC-Co (tungsten carbide bite cobalt), discharge processing is performed in the liquid on the material (base material S50C) 2 to deposit WC-Co on the surface of the workpiece (primary processing).

여기서, 압분체 전극은 동전극(1)의 선단에 접합되어, 방전전극을 형성하고 있다. 계속해, 동전극(1)과 같은, 그다지 소모하지 않는 비소모전극에 의해, 체적 WC-Co층의 재용융가공(2차가공)을 한다.Here, the green electrode is joined to the tip of the coin electrode 1 to form a discharge electrode. Subsequently, remelting (secondary processing) of the volume WC-Co layer is performed by a non-consumable non-consuming electrode such as the coin electrode 1.

1차 가공의 퇴적에 의해 얻어진 피복층의 조직은, 경도도 Hv=1410 정도이고, 또 공동도 많았으나, 2차가공의 재용융가공에 의해 피복층의 공동이 없어지고, 경도도 Hv=1750으로 향상해 있다(제2도).The structure of the coating layer obtained by the deposition of the primary processing had a hardness of about Hv = 1410 and many voids, but the cavity of the coating layer disappeared by remelting of the secondary processing, and the hardness was improved to Hv = 1750. (Figure 2).

이들 방법에서는 피복분체는 강재에 대해서는 높은 밀착도를 바탕으로 잘 퇴적되고, 동일성분의 WC+Co 또는 TiC+Co의 소결초경 합금보다는 50%정도 높은 경도를 표시한다. 예를 들면 WC70, Co30의 통상의 초경합금 공구의 경도는 Hv=850∼950이나 이것과 같은 성분으로 된 초경합금의 방전가공처리 표면에서는 2차 가공종류후 경도 Hv=1710이 된다.In these methods, the coated powder is well deposited on steel based on high adhesion, and exhibits a hardness of about 50% higher than that of the sintered cemented carbide alloy of the same component WC + Co or TiC + Co. For example, the hardness of normal carbide tools of WC70 and Co30 is Hv = 850 to 950, but on the surface of electric discharge machining of cemented carbide composed of such components, the hardness is Hv = 1710 after the secondary processing.

그러나 종래방법에서는 초경질 합금 바이트와 같은 소결재료의 표면에는 견고한 밀착력을 갖인 피복층을 형성하는 것은 곤란하고, 또 피복층의 부착강도에 큰 흐트러짐이 있다.However, in the conventional method, it is difficult to form a coating layer having a firm adhesion on the surface of the sintered material such as an ultrahard alloy bite, and there is a large disturbance in the adhesion strength of the coating layer.

종래 기술이 철강표면에는 피복층을 잘 퇴적하나, 초경합금등의 표면에는 피복층을 견고하게 퇴적할 수 없는 이유를 설명한다.The reason why the prior art deposits the coating layer well on the steel surface, but the coating layer cannot be firmly deposited on the surface of cemented carbide or the like is explained.

여기서는, Ti 및 그 혼합물에 의한 퇴적 코팅이 이 발명의 주요 항목이 되므로, Ti에 대해서 이들 현상을 설명한다.Here, since deposition coating by Ti and its mixture becomes a main item of this invention, these phenomenon is demonstrated about Ti.

Ti는 융점이 1800℃, 비점이 3000℃ 이상의 금속이다.Ti is a metal having a melting point of 1800 ° C and a boiling point of 3000 ° C or higher.

Ti는 상온에서 공기중에 있는 상태에서는 엷은 치밀한 산화피막(TiO2)에 덮여 있고, 과학적으로도 안정하다. 이것은, 알미늄이 치밀한 산화막 Aℓ2O3로 덮여 있는 것과 흡사하다. 여기서, Ti의 분말을 압축성형해서 방전가공의 전극(이하 압분체 전극이라 한다.)으로 사용하면, 다음과 같은 현상이 일어난다.Ti is covered with a thin dense oxide film (TiO 2 ) in the air at room temperature and is scientifically stable. This is similar to that in which aluminum is covered with a dense oxide film AL 2 O 3 . Here, when the powder of Ti is compressed and used as an electrode for electric discharge machining (hereinafter referred to as green compact electrode), the following phenomenon occurs.

방전이 전극면과 피처리면 사이에 발생하면 방전점은 재료의 비점이 되고, 동시에 가공액(이 경우 광물성 유)은 기화 열분해 폭발을 일으켜, 고온이 되어 있는 방전점의 물질은 비산한다.When discharge occurs between the electrode surface and the surface to be treated, the discharge point becomes the boiling point of the material, and at the same time, the processing liquid (mineral oil in this case) causes evaporative pyrolysis explosion, and the substance at the high temperature discharges.

비산 물질은 대극의 피가공물의 피처리면에 충돌해서, 그 중의 보통 50%정도가 피가공물 표면에 퇴적한다.Fugitives collide with the workpiece surface of the counterpiece workpiece, and usually about 50% of them are deposited on the workpiece surface.

Ti는 공기중에서 엷은 산화피막을 형성하고는 있으나 방전은 발생한다.Ti forms a thin oxide film in air, but discharge occurs.

이 이유는 이 산화피막이 대단히 엷은 것이고 절연 파괴를 일으키기 쉽기 때문이다. 방전발생은 절연 파괴에 의해 생기는 것으로 전압을 높게 하거나 극간 거리를 짧게하면, 극간에 생기는 전위경도(V/㎝)가 높아지고, 절연파괴를 일으켜 방전발생에 이르는 것이다. 이는 고압송전선이 코로나 방전을 일으키거나 얇은 산화막이면 터널 전류가 흐르는 것으로도 이해가 된다. 단, 이와같이 전위경도를 높게하기 위해, 거간 거리를 작게 하면 방전이 발생해서 용융금속이 방전압력에 의해 부풀어 오른다. 그리고 용융금속이, 전극모체, 또는 피처리모체로부터 이탈되기전에 상대극과 접촉하면, 극간 단락이라는 방전의 정지상태가 일어난다. 요컨대 방전가공의 불안정한 현상이 일어날 수 있다. Ti전극, Ti압분체 전극은 방전가공이 불안정하다는 것은 우리가 이미 경험한 바이다.This is because the oxide film is extremely thin and easily breaks down. Discharge generation is caused by insulation breakdown, and when the voltage is increased or the distance between the poles is shortened, the potential hardness (V / cm) generated between the poles becomes high, and insulation breakdown occurs, leading to discharge generation. It is also understood that the tunnel current flows when the high voltage transmission line causes a corona discharge or a thin oxide film. However, in order to increase the potential hardness in this way, when the distance is small, discharge occurs and the molten metal swells due to the discharge pressure. When the molten metal is in contact with the counter electrode before being detached from the electrode parent or the workpiece, a stop state of discharge called short circuit between the poles occurs. In short, an unstable phenomenon of discharge processing may occur. We have already experienced that the Ti electrode and the Ti green electrode have unstable discharge processing.

이 Ti가 충돌하는 과정, 및 Ti가 피처리면에 퇴적해서 최초의 퇴적층표면이 다음의 충돌 Ti로 덮여질 때까지에, 가공유가 분해해서 생성한 탄소와 고온의 티탄이 화학반응을 일으켜, 그 일부가 TiC가 된다. 이 경우 피처리 재료가 강재와 같이, Ti와 합금을 만들기 쉽고, 또 융점이 초경합금등에 비해 비교적 낮은 것(예를 들면 철강에서는, 융점 1560℃, 비점 2500℃)에 대해서는 Ti가 충돌할 때에 쉽게 모재에 녹아들고 또는 모재에 부착함으로써 퇴적한다.The carbon produced by decomposition of the processing oil and the high temperature titanium undergo a chemical reaction until the Ti collides, and the Ti deposits on the surface to be treated and the surface of the first deposited layer is covered with the next collided Ti. Becomes TiC. In this case, the material to be treated is easy to form an alloy with Ti, such as steel, and the melting point is relatively lower than that of cemented carbide (for example, in steel, melting point 1560 ° C and boiling point 2500 ° C). It is deposited by melting on or attaching to the base metal.

한번 퇴적한 피복층에 대해서, 같은 전극 또는 다른 전극에 의해 전극극성이나 방전전기 조건을 변경해서 2차가공을 하면 처음의 퇴적에 의해 생긴 공동을 재용융에 의해 메꾸고, 밀도가 높은 퇴적코팅층이 생기는 것은 기 출원에서 설명한 대로이다. 재차 확인하기 위해 제2도에 처음에 퇴적한 층(1차가공)과 2차가공에 의한 조직의 현미경 사진을 표시한다.In the coating layer deposited once, the secondary electrode is changed by changing the electrode polarity or the discharge electric condition by the same electrode or another electrode, and the cavity formed by the first deposition is filled by remelting, and a high density coating layer is formed. Is as described in the previous application. To confirm again, a micrograph of the first deposited layer (secondary processing) and the tissue by secondary processing is shown in FIG.

그런데, 초경합금(WC+Co, WC+Co+TiC의 소결합금)의 피처리 재료에 대해서는, 상기한 Ti 압분체 전극에 의한 피복을 비처리면에 퇴적하였다 하더라도, 대단히 벗겨지기 쉬어 거의 퇴적하지 않는다. 이것을 이해하는데는 금속재료의 용접현상에서 추론하는 것이 좋다. 철강등은 아크용접이 가능하다.By the way, for the material to be treated of cemented carbide (WC + Co, WC + Co + TiC small alloy), even if the coating by the Ti green electrode is deposited on the untreated surface, it is very likely to be peeled off and hardly deposited. . To understand this, it is better to infer from the welding of metal materials. Steel etc. can be arc welded.

초경합금끼리는 아크용접은 불가능하다. 또 초경합금과 철강과의 아크용접도 불가능하다.It is impossible to weld arc between cemented carbides. Also, arc welding between cemented carbide and steel is impossible.

그러나, 철강의 아크용접에 있어서도, 재료표면이 산화되어 있는 경우는, 용접이 불가능하므로 용접봉이나 용접선재에는 산화방지의 플랙스를 사용하는 것이 상식으로 되어있다. 또 알미늄과 같이 융점이 낮은 것도 통상상태에서는 아크용접이 곤란한 것도 있다.However, even in arc welding of steel, welding is impossible when the material surface is oxidized. Therefore, it is common sense to use an anti-oxidation flex for welding rods and welding wires. Also, such as aluminum, the melting point is low, and arc welding is difficult in normal conditions.

그 이유는 알미늄의 표면은, 공기중에서 엷은 산화 알미늄의 치밀한 막이 항상 생성되어 덮고 있기 때문이고, 이를 초음파 진동과 같은 것으로 파괴하면 용접이 가능하다는 것이 알려져 있다.The reason is that the surface of the aluminum is always formed and covered with a dense film of thin aluminum oxide in the air, and it is known that welding can be performed if it is broken by an ultrasonic vibration.

이상의 용접현상으로부터 Ti의 압분체 전극에서는 초경합금의 표면에 Ti가 충돌시켜도 퇴적하지 않는 이유를 설명한다. Ti의 분말표면이 얇은 산화피막(TiO2)으로 덮여있기 때문에 이것이 퇴적층과 모재 금속과의 접합을 저해하고 있다고 생각된다. 즉, Ti의 분말은 입도가 작아지면 질수록 표면적의 비율이 체적에 비해 커지므로 산화물의 표면에 점유하는 비율이 증가하게 된다.The reason why the green compact electrode of Ti is not deposited even when Ti collides with the surface of the cemented carbide is described above. Since the powder surface of Ti is covered with a thin oxide film (TiO 2 ), it is considered that this inhibits the bonding between the deposited layer and the base metal. In other words, as the particle size of Ti decreases, the proportion of the surface area increases with respect to the volume, so that the proportion of the Ti powder occupies the surface of the oxide.

이것은 용접에서 산화된 표면, 또는 피가공물에 부착해 있는 산화물의 양을 현저하게 크게 작용시켰을 때와 흡사하다. 이것을 다음에 표시한다.This is similar to when the amount of oxide adhering to the surface oxidized or the workpiece in welding is significantly increased. This is shown next.

입체의 표면적과 체적의 비율을 구해본다.Find the ratio of the surface area and volume of the solid.

(1) 분체가 구(球)라고 가정한 경우(1) Assuming powder is a sphere

표면적 : S=πㆍd2 Surface Area: S = π · d 2

입체의 체적 : S=πㆍd3/6(단, d는 입체의 직경)Of the three-dimensional volume: S = π and d 3/6 (stage, d is the diameter of the solid)

표면적과 체적의 비 : S/V=6/dRatio of surface area and volume: S / V = 6 / d

(2) 분체가 입방체라고 가정한 경우(2) Assuming powder is a cube

표면적 : S=πㆍd2 Surface Area: S = π · d 2

입체의 체적 : V=d3(단, d는 한변의 길이)Volume of solids: V = d 3 (where d is the length of one side)

표면적과 체적의 비 : S/V=6/dRatio of surface area and volume: S / V = 6 / d

이상의 고찰로부터, 분체가 작으면 작을수록, 체적에 대한 표면적의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 이로인해 표면이 산화막으로 치밀하게 덮여있는 경우에는 입체가 작을수록 표면처리가 산화막에 의한 영향을 받게 된다. 또 초경합금의 융점이 높다는 것도 용접접합을 곤란하게 하고 있다고 생각된다. 융점이 높으면 용접 융합부가 유동하기 힘들게 되기 때문이다. 이에 대해 철강에서는 용접 융합부가 유동하기 쉽다.From the above considerations, it is understood that the smaller the powder is, the higher the ratio of the surface area to the volume is. As a result, when the surface is densely covered with an oxide film, the smaller the solid, the more the surface treatment is affected by the oxide film. In addition, the high melting point of the cemented carbide is considered to make welding difficult. This is because a high melting point makes it difficult for the weld fusion to flow. In contrast, weld fusions tend to flow in steel.

또 상기한 입체표면의 산화물층이 퇴적층의 피가공물에의 융합 및 접합을 저해하고 있다면, 압축성형한 분체는 산화물의 영향이 크고, 입도가 가늘수록 그 영향은 증대한다. 이에 비하면, 솔리드의 Ti금속티탄전극은 산화층의 표면을 점유하는 비율은 작으므로 금속 Ti전극으로 코팅하는 것은 효율은 좋지 않으나 가능하다. Ti 솔리드전극의 경우, Ti가 피가공물에 상당히 잘 퇴적한다. 또 진공로등에서 소결 또는 가소결한 Ti전극등의 경우로 Ti는 상당히 잘 퇴적한다. 단, Ti 솔리드 전극도 Ti 소결전극도 퇴적량(두께)는 작고 밀착력도 후술하는 TiH2에는 미치지 못한다. 즉, 산화물의 저해요인은 남아있다고 생각되기 때문이다.In addition, if the above-described three-dimensional oxide layer inhibits the fusion and bonding of the deposited layer to the workpiece, the compression-molded powder has a large influence of the oxide, and the effect increases as the particle size decreases. In contrast, since the ratio of the solid Ti metal titanium electrode occupies the surface of the oxide layer is small, it is possible to coat the metal Ti electrode with low efficiency. In the case of Ti solid electrodes, Ti deposits fairly well on the workpiece. In the case of a Ti electrode sintered or sintered in a vacuum furnace or the like, Ti is deposited very well. However, neither the Ti solid electrode nor the Ti sintered electrode had a small deposition amount (thickness) and the adhesion strength did not reach TiH 2 which will be described later. That is, it is considered that the inhibitory factor of the oxide remains.

[발명이 이루고자하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 종래의 방전가공을 사용한 표면처리방법에 있어서는 Ti등의 분체를 압축성형한 전극의 경우는 분체표면을 치밀하게 덮고있는 산화막(TiO2)가 존재하기 때문에 방전시에 산소가 분체표면으로부터 분리하였다고해도 전극을 구성하는 분체금속이 피처리면에 퇴적하거나 상대금속과 융합되는 것을 지지하고 있다고 생각된다. 또, TiO2가 열분해 온도는 극히 고온이므로(1800℃), 전극체가 방전압력으로 비산하였을 때에, TiO2상태로 피처리면에 발사충돌하는 일이 많아진다. 또 그뿐만 아니라, 방전 발생의 극간 거리가 좁아지기 때문에(산화막 때문에 방전이 어려워지므로), 표면처리 가공에서의 단락이 많아지고, 산화막은 가공표면을 열화시키는 동시에 가공능률을 저해하고 있다고 생각된다.As apparent from the above description, in the conventional surface treatment method using electric discharge machining, in the case of an electrode compression-molded with powder such as Ti, there is an oxide film (TiO 2 ) that densely covers the powder surface. Even if separated from the powder surface, it is believed that the powder metal constituting the electrode is supported on the surface to be treated or fused with the counter metal. Further, since the pyrolysis temperature of TiO 2 is extremely high (1800 ° C.), when the electrode body is scattered at the discharge pressure, there is a large number of shot collisions on the surface to be treated in the TiO 2 state. In addition, since the gap between discharge generations becomes narrow (discharge becomes difficult due to the oxide film), short circuits occur in the surface treatment, and it is thought that the oxide film deteriorates the processing surface and hinders the processing efficiency.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 된것으로 소결초경 합금 같은 것에 대해서도, 원료분체가 잘 퇴적하고, 또 그 밀착력이 견고하고, 또 가공에서의 단락도 거의 발생하지 않고 가공능률도 높고, 또 다듬질면의 거칠기가 잘 처리되는 방전가공에 의한 표면처리방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and even for sintered cemented carbide, raw material powder is well deposited, its adhesion is strong, and there is almost no short circuit in processing, and the processing efficiency is high, and the finishing It is to provide a surface treatment method by electric discharge machining that the surface roughness is well processed.

[발명의 구성 및 작용][Configuration and Function of Invention]

본 발명의 액중 방전에 의한 표면처리방법은 금속의 수소화합물 분말을 포함하는 원료분말을 성형한 것을 방전전극으로 사용하고 탄소가 존재하는 가공액중에서 상기 전극과 피가공물간에 방전을 발생시켜 상기 피가공물 표면상에 상기 금속의 화합물을 포함하는 표면층을 형성하도록 한 것이다.In the surface treatment method according to the liquid discharge of the present invention, a raw material powder containing a hydrogen compound powder of a metal is used as a discharge electrode, and a discharge is generated between the electrode and the workpiece in a processing liquid in which carbon is present. It is to form a surface layer containing a compound of the metal on the surface.

본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의한 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예 형태 1의 표면처리방법은 TiH2압분체 전극을 방전가공에 사용한다.Embodiment 1 The surface treatment method of Embodiment 1 uses a TiH 2 green compact electrode for electric discharge machining.

TiH2압분체 전극은 소정입경의 TiH2의 분체를 소정 조건하에서 압축해서 성형한다. 압분체 전극은, 통상 소정직경 및 두께의 원판상에 형성된다. 그리고 원판상의 분체를 동의 봉체등의 솔리드 금속전극의 선단에 도전성 접착제로 접합해서, TiH2의 압분체 전극을 얻는다. TiH2압분체 전극은 피가공물로서의 소정의 초경합금의 표면처리에 사용된다.TiH 2 green compact electrode is formed by a predetermined TiH 2 powder of a predetermined particle size under compression conditions. The green compact electrode is usually formed on a disc of a predetermined diameter and thickness. The disk-like powder is bonded to the tip of a solid metal electrode such as a copper rod with a conductive adhesive to obtain a green compact electrode of TiH 2 . TiH 2 green compact electrodes are used for surface treatment of certain cemented carbides as workpieces.

이런 처리에서는 가공액중에서 소정의 조건하, TiH2압분체 전극과 초경합금 사이에 방전을 발생시킨다. 가공액은 탄소를 함유하는 것이고, 또는 열분해에 의해 탄소를 발생하는 고분자 재료를 함유하는 것이다. 특히, 이 고분자 재료는 광물유지 또는 식물유지로 된다. 이런 처리가공은 가공조건은 다르나, 종래의 표면처리의 일시가공에 상당한다.In this treatment, a discharge is generated between the TiH 2 green compact electrode and the cemented carbide under predetermined conditions in the processing liquid. The processing liquid contains carbon, or contains a polymer material that generates carbon by thermal decomposition. In particular, the polymer material is a mineral oil or a vegetable oil. Although such processing is different in processing conditions, it corresponds to the temporary processing of the conventional surface treatment.

TiH2를 압축 성형한 전극으로서 사용한 본 발명의 표면처리 방법의 특징적인 작용효과를 아래에 기술한다. TiH2는 300℃이상의 온도에서 수소가 이탈을 시작한다. 방전이 개시해서 종료할 때 까지의 사이(동상 0.1㎲∼1000㎲)는 방전점의 표면은 그 재료의 비점에 있다고 생각되므로, TiH2는 완전히 분해한다.Describes a TiH characteristic action of the surface treatment method of the present invention used as an electrode, by compression-molding the two effects below. TiH 2 starts to escape hydrogen at temperatures above 300 ° C. Since the surface of the discharge point is considered to be at the boiling point of the material until the discharge starts and ends (0.1 kPa to 1000 kPa in phase), TiH 2 is completely decomposed.

이때 Ti 및 분해한 수소는 극히 활성이 높은 화학반응을 나타낸다.At this time, Ti and decomposed hydrogen show extremely high chemical reactions.

즉, TiH2와 같은 수소화합물은 불안전한 화합물이고, 화학변화의 상식으로부터 말해도 활성도가 높은 반응을 일으킨다.That is, a hydrogen compound such as TiH 2 is an unstable compound, and from the common sense of chemical change, it causes a high activity reaction.

즉, 발생기의 수소가 피처리표면을 두드리는 것으로, 표면에 존재하는 산화막등(초경합금이나 철강등의 표면도, 치밀하고 안하고는 고사하고, 산화물은 존재하고 있다)을 제거하는 작용이 있다.In other words, the hydrogen of the generator strikes the surface to be treated to remove an oxide film or the like (the surface of a cemented carbide or steel, etc., which is dead or not, and an oxide exists).

또, Ti는 전혀 산화물을 포함하지 않고 활성을 가진대로 피처리면에 사출충돌하므로, 높은 밀착성을 가지고 퇴적할 수가 있다.In addition, since Ti does not contain any oxide and injection collisions to the surface to be treated as long as it has activity, Ti can be deposited with high adhesion.

또, TiH2는 본래 위약한 물질이므로, 방전 발생에 의해 미세화하고, TiH2본래의 입도보다도 가늘어진다고 생각된다. 이 때문에, 동일 전기조건으로 가공했을 때의 종래의 WC-Co 압분체의 의한것 보다 좋은 다듬질 표면을 얻을 수 있다. 종래의 전극에서는 다듬질면의 거칠기는 30∼40㎛Rmax 인데 대해, 본 발명의 전극에서는 6∼12㎛Rmax를 얻을수가 있다.In addition, since TiH 2 is inherently a weak substance, it is thought to be made finer by discharge generation and thinner than the original particle size of TiH 2 . For this reason, it is possible to obtain a better surface than the conventional WC-Co green compact when processed under the same electrical conditions. In the conventional electrode, the roughness of the finished surface is 30 to 40 µm Rmax, whereas in the electrode of the present invention, 6 to 12 µm Rmax can be obtained.

또, 피처리면은 최초는 발생기의 수소로 클리닝되고, TiH2분체가 걸리는 청정한 피가공물의 금속표면에 퇴적한다. 일단 처리가 표면을 일순하고 Ti 또는 TiC로 금속표면이 대부분 코팅되면, 다음부터는 Ti 또는 TiC(유분해에 의한 탄소와의 화합에 의한)의 표면이 이후의 방전에 의한 피처리면이 된다. 이는 종래와 달리 TiO2를 포함하는 Ti로 덮인 입체는 전혀 존재하지 않고 있다. 이 때문에 다음부터 시행되는 코팅도 극히 밀착성이 높은 퇴적층이 된다. 이 때문에 초경합금에 대해서도 현저하게 높은 밀착성을 나타내고, 마모시험에서도 종래 얻을 수 없었던 획기적인 내마모성을 나타내는 것이 판명되었다.The surface to be treated is first cleaned with hydrogen of the generator and deposited on the metal surface of the clean workpiece to which TiH 2 powder is applied. Once the treatment finishes the surface and most of the metal surface is coated with Ti or TiC, the surface of Ti or TiC (by compounding with carbon by hydrolysis) becomes the surface to be treated by subsequent discharge. Unlike the conventional art, there is no stereoscopically covered with Ti containing TiO 2 . For this reason, the coating applied from the next time also becomes an extremely high adhesion layer. For this reason, it turned out that it shows remarkably high adhesiveness also about a cemented carbide and exhibits the ground-breaking wear resistance which was not acquired conventionally even in abrasion test.

또 보통의 아크용접으로 초경합금의 용접은 불가능하나, 방전가공에서는 방전점이 재료의 비점까지 도달하고, 또 아크용접등에 비해 에너지 밀도가 수100배 높으므로, 상기한 바와 같이 피처리면이 클리닝되어 있으면 피복층이 밀착된다고 생각된다.In addition, welding of cemented carbide is impossible with normal arc welding. However, in discharge processing, the discharge point reaches the boiling point of the material, and the energy density is several times higher than that of arc welding. It seems to be close.

[실시예 1]Example 1

TiH2압분체 전극을 아래와 같이 해서 제조하였다. 우선 입도 10㎲이하의 TiH2분말을 다음 조건으로 압축성형 하였다.A TiH 2 green compact electrode was prepared as follows. First, TiH 2 powder having a particle size of 10 GPa or less was compression molded under the following conditions.

직경 : 15㎜Diameter: 15 mm

하중 : 11.4Ton (약 6500㎏/㎠)Load: 11.4Ton (about 6500㎏ / ㎠)

두께 : 약 5㎜Thickness: about 5mm

이 압분체 전극을 동의 봉체 선단에 도전성 접착제로 접착하고 방전전극으로서 사용한다. 피처리재로는 초경합금(WC+TiC+Co : GTi30 미쓰비시 메트리얼)을 사용한다. 그리고 다음 조건으로 TiH2압분체 전극과 초경합금 사이에서 방전가공을 하고 피가공물 표면에 퇴적층을 형성하였다. 여기서, 방전가공에 의한 표면처리는 TiH2압분체만 사용해서 되고 종래의 방법의 1차가공에 상당한다.The green electrode is adhered to the end of the copper rod with a conductive adhesive and used as a discharge electrode. As a material to be treated, cemented carbide (WC + TiC + Co: GTi30 Mitsubishi Material) is used. Then, discharge processing was performed between the TiH 2 green electrode and the cemented carbide under the following conditions, and a deposition layer was formed on the surface of the workpiece. Here, the surface treatment by electric discharge machining uses only TiH 2 green compact and corresponds to the primary machining of the conventional method.

(1) 가공조건, 경도, 다듬질면 거칠기, 마모시험 결과(1) Machining conditions, hardness, roughness of finished surface, wear test results

1) 가공조건1) Processing condition

방전전류 : Ip=3.5ADischarge Current: Ip = 3.5A

펄스폭 : τp=32㎲Pulse width: τp = 32㎲

가공시간 : 2분Machining time: 2 minutes

압분체 전극 극성 : (-)Green Electrode Polarity: (-)

2) 경도, 다듬질면 거칠기2) hardness, finish roughness

빅커스 경도 : Hv=600∼900(측정압 10g)Vickers Hardness: Hv = 600 ~ 900 (Measurement Pressure 10g)

체적층 두께 : 13㎛Volume layer thickness: 13㎛

다듬질면 거칠기 : 10㎛RzFinish surface roughness: 10㎛Rz

3) 마모시험(대월식 핀디스크 방식) 결과3) Result of abrasion test (interlacing pin disk method)

분위기 : 대기중Atmosphere: Atmosphere

핀형상 : φ7.98㎜(0.5㎠)Pin shape: φ7.98㎜ (0.5㎠)

미는힘 : 0.5㎏Push force: 0.5㎏

압부압력 : 1kgf/㎠Pressure part: 1kgf / ㎠

마찰속도 : 1㎧Friction Speed: 1㎧

디스크재 : SKH-3Disc material: SKH-3

제3도는 실시예 1의 표면처리방법에 의해 처리된 피가공물 표면의 마찰 마모시험 결과를 여러가지의 비교예와 함께 표시한다. 제3도중의 그래프는 마모시험 주행거리 25㎞의 후의 결과를 나타낸다.3 shows the frictional wear test results of the workpiece surface treated by the surface treatment method of Example 1 together with various comparative examples. The graph in FIG. 3 shows the result after the wear test travel distance of 25 km.

실시예 1에 의한 표면처리에서는, 제3도의 ⑥ 및 ⑦에 표시하는 바와 같이, 피가공물에 대해 마모량 O㎎를 얻었다.In the surface treatment by Example 1, as shown to (6) and (7) of FIG. 3, the wear amount Omg was obtained with respect to the to-be-processed object.

또 실시예 1의 마모시험 결과와의 비교를 위해 다른방법에 의해 처리된 초경재료에 대한 마모량을 표시하면 다음과 같다.In addition, the wear amount of the cemented carbide material treated by another method for comparison with the wear test result of Example 1 is as follows.

표면을 연삭한 초경합금(GTi 30)의 마모량 : 2.1㎎(제3도의 ① 및 ② 또는 도면중 실선은 ①을 표시하고, 점선은 ②를 표시한다.)Abrasion amount of cemented carbide (GTi 30) ground: 2.1 mg (1 and 2 in Fig. 3 or solid lines in the drawing indicate ① and dotted lines indicate ②)

티탄 금속전극에 의한 방전코팅 처리면 : 0.7∼1.5㎎(제3도의 ③,④ 및 ⑤)Discharge coating surface by titanium metal electrode: 0.7-1.5 mg (3, 4 and 5 in Fig. 3)

TiN+Ti2N(막두께 2㎛)이온믹싱처리면 : 1.5㎎TiN + Ti 2 N (film thickness 2 μm) Ion mixing surface: 1.5 mg

주] (마모량 계측의 분해는 0.1㎎로 생각된다.)Note] (The decomposition of the amount of wear is considered to be 0.1 mg.)

실시예 1에서 얻어진 경도 Hv=600∼900은 담금질강 또는 템퍼링 강의 경도에 상당하는 정도에 불과하나, 그 내마모성은 현저하게 높다.Although the hardness Hv = 600-900 obtained in Example 1 is only the grade corresponded to the hardness of quenched steel or tempering steel, its wear resistance is remarkably high.

한편 모재인 초경합금의 경도는 약 Hv=1500∼1800으로 높으나, 표면을 연삭한 것만의 초경합금에서는, 상기 결과가 나타내는 바와 같이 2.1㎎이나 마모한다.On the other hand, the hardness of the cemented carbide, which is the base metal, is high at about Hv = 1500 to 1800. However, the cemented carbide only wears 2.1 mg as shown in the above results.

(2) 내마모성이 현저하게 향상된 것에 대한 고찰(2) Consideration of markedly improved wear resistance

1) 이와 같이 경도가 낮은데도 불구하고 내마모성이 높다는 점에 대해서는 현재까지는 명확한 해석은 되어있지 않으나 발명자등은 다음과 같이 생각하고 있다. TiH2분체 전극에 의한 액중반전으로 형성된 퇴적층의 표면은 Ti와 TiC로 조성되어 있고, 모재의 초경합금 표면과는 산화물을 전혀 포함하지 않고 밀착해 있다.1) Despite the low hardness, there is no clear interpretation of the high wear resistance until now, but the inventors think as follows. The surface of the deposition layer formed by the liquid inversion by the TiH 2 powder electrode is made of Ti and TiC, and is in close contact with the surface of the cemented carbide of the base material without containing any oxide.

모재면과 방전시에서의 반응은 초경표면도 순간적으로 그 재료의 비점까지가 되므로, 퇴적한 Ti와 TiC는 모재측에 어느정도 확산융합 할수가 있다. 퇴적층과 모재의 경계면으로부터 퇴적층 표면까지(이 경우는 약 13㎛)의 성분조성도 Ti와 TiC이고, 퇴적층은 산화물을 전혀 포함하지 않고 모재에 밀착해 있다.The reaction between the base material surface and the discharge causes the carbide surface to reach the boiling point of the material instantaneously, so that the deposited Ti and TiC can be diffused and fused to the base material side to some extent. The composition of components from the interface between the deposited layer and the base material to the surface of the deposited layer (in this case, about 13 µm) is also Ti and TiC, and the deposited layer does not contain any oxide and is in close contact with the base material.

이 Ti성분은 퇴적층의 최상표면부는 공기중에서 산화되어 TiO2가 되나 내부는 활성을 가진대로의 Ti로 되어있다.The Ti component is oxidized in air to form TiO 2 in the uppermost portion of the deposited layer, but the inside is made of Ti as active.

이 때문에 마모시험을 하면, 디스크재(Sk-3)와 접촉했을때 퇴적층의 최상표면부가 마모 제거된 후는 디스크재가 Ti퇴적층측에 융합해서 제거되고 피처리표면 쪽에 부착이전한다고 생각된다. 원래 피처리면에는 TiC도 존재해 있으므로, 약간 부드러운 Ti표면을 부착 이전한 디스크재(Sk-3)가 부착 보호하고 있다고 생각하고 있다.For this reason, in the abrasion test, it is considered that after the top surface portion of the deposition layer is abrasion removed when it comes in contact with the disk material Sk-3, the disk material is removed by fusing to the Ti deposition layer side and transferred to the surface to be treated. Since TiC also exists on the surface to be treated originally, it is considered that the disk material (Sk-3) to which the slightly soft Ti surface is attached is protected by attachment.

2) 상기와 같이 고찰한 경우, 전기 도금면의 밀착성과 본 발명의 표면처리에 의한 밀착성의 이론상의 상이점, 및 방전에 의한 가공액의 분해수소에 의한 클리닝 효과와 TiH2의 수소에 의한 클리닝 효과와의 논리상의 상위점을 진술해 두어야 한다. 전기도금도 도금금속은 음극에 석출한다. 이때, 도금수용액의 분해에 의한 발생기의 수소에 의해 음극면도 클리닝이 될 것이나, 도금의 모재에의 밀착성은 높지는 않다. 도리어, 수소위약성에 의해 모재 및 도금 표면이 위약해지는 것이 알려져 있다. 이는 도금된 모재표면은 클리닝이 될지 모르나, 처리가 고온 고압에서 되지않기 때문에 도금금속이 모재에 융합확산 할수는 없기 때문이라고 생각해도 된다.2) In consideration of the above, the theoretical difference between the adhesion of the electroplated surface and the adhesion by the surface treatment of the present invention, the cleaning effect by the decomposition hydrogen of the processing liquid by the discharge and the cleaning effect by the hydrogen of TiH 2 State the logic differences with Electroplating The plated metal is deposited on the cathode. At this time, the cathode surface will also be cleaned by hydrogen of the generator by decomposition of the plating aqueous solution, but the adhesion to the base metal of the plating is not high. On the contrary, it is known that the base metal and the plating surface are weakened by hydrogen weakness. This may be considered that the plated base surface may be cleaned, but the plated metal cannot fuse and spread on the base material because the treatment is not performed at high temperature and high pressure.

3) 또, 방전가공에 의해 가공유가 분해하는 경우에는 탄소와 수소로 나누어지고 양극측은 탄소가 많이 석출하므로 음극표면에는 수소가 충돌해서 클리닝하게 되는 것이 아닌가 생각된다.3) In the case where the processing oil is decomposed by electric discharge machining, it is divided into carbon and hydrogen, and a large amount of carbon precipitates on the anode side. Therefore, hydrogen may collide and clean on the cathode surface.

이 작용은 무시할 수 없다. 확실하게 철강표면에 WC+Co 전극의 금속분체를 퇴적시켰을 때, 현저하게 밀착성이 높은 퇴적층을 얻고 있다. 그러나 이를 초경합금 표면에 퇴적하려해도 높은 밀착성은 얻어지지 않았다. 또 단순히 티탄분의 압분체 전극으로 그 티탄분을 강재에 퇴적시키려해도 퇴적하는 조건을 쉽게 발견할 수가 없었다. 이런 실험결과로 액중방전에 의해 분해한 수소에 의한 클리닝에서는 금속분체를 초경합금에 퇴적시키는 것은 불가능하였으므로, 티탄분과 같이 표면이 산화막으로 덮여있는 것의 환원작용까지는 불가능하다고 생각된다.This action cannot be ignored. When the metal powder of the WC + Co electrode is reliably deposited on the steel surface, a highly adhesive deposited layer is obtained. However, even when it was attempted to deposit on the cemented carbide surface, high adhesion was not obtained. Further, even if the titanium powder was simply deposited on steel with a green compact electrode of titanium powder, the deposition conditions could not be easily found. As a result of these experiments, in the cleaning with hydrogen decomposed by liquid discharge, it was impossible to deposit metal powder on cemented carbide, and thus, it is thought that the reduction effect of the surface covered with oxide film like titanium powder is impossible.

[실시예 2]Example 2

TiH2압분체 전극과 피가공물로서의 초경합금사이에서 상기와 다른 하기의 조건하, 방전을 발생시켜 피처리면에 퇴적피복층을 형성하였다. TiH2압분체 전극은 실시예 1과 같이 해서 TiH2분체로부터 형성하였다. 초경합금도 실시예 1의 것과 같다. 여기서 방전에 의한 표면처리는 TiH2압분체 전극으로만 행하였다.A discharge was generated between the TiH 2 green compact electrode and the cemented carbide as a workpiece under the following conditions different from the above to form a deposited coating layer on the surface to be treated. The TiH 2 green compact electrode was formed from TiH 2 powder in the same manner as in Example 1. Cemented carbide is also the same as in Example 1. Here, the surface treatment by discharge was performed only with the TiH 2 green compact electrode.

이것은 종래의 방법의 일시가공에 상당한다. 이 가공에 의해 얻어진 피복층을 시험하고 방전전기조건을 변경했을 때의 실험경과를 아래에 표시한다.This corresponds to the temporary processing of the conventional method. The test progress when the coating layer obtained by this process was tested and the discharge electric conditions were changed is shown below.

(1) 전극극성을 변경했을 때(1) When changing electrode polarity

1) 압분체 전극극성 : (-)1) Green electrode polarity: (-)

방전전류 : Ip=10ADischarge Current: Ip = 10A

펄스폭 : τp=32㎲Pulse width: τp = 32㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

피처리표면의 경도 : Hv=670∼900(측정압 10g)Hardness of surface to be treated: Hv = 670 ~ 900 (Measured pressure 10g)

2) 압분체 전극극성 : (+)2) Green electrode polarity: (+)

전기조건 : 1)과 같다Electrical condition: same as 1)

피처리표면의 경도 : Hv=1450∼1550(측정압 10g)Surface hardness: Hv = 1450-1550 (measured pressure 10g)

상기 1) 및 2)로부터 전극의 극성의 변경에 의해 피처리면의 경도도 변하는 것을 알았다.It was found from 1) and 2) above that the hardness of the surface to be treated also changes due to the change in the polarity of the electrode.

(2) 방전전류를 크게하고, 펄스폭을 대단히 작게했을 때(2) When the discharge current is increased and the pulse width is made very small

방전전류 : Ip=45ADischarge Current: Ip = 45A

펄스폭 : τp=0.5㎲Pulse Width: τp = 0.5㎲

가공시간 : 2분Machining time: 2 minutes

압분체 전극극성 : (-)Green Electrode Polarity: (-)

피처리표면의 경도 : Hv=2000∼3000(측정압 10g)Hardness of surface to be treated: Hv = 2000 ~ 3000 (Measured pressure 10g)

피처리표면의 경도 : Hv=1300∼2000(측정압 50g)Hardness of surface to be treated: Hv = 1300 to 2000 (measured pressure 50g)

퇴적두께 : 2㎛Deposit thickness: 2㎛

다듬질면 거칠기 : 6㎛RzFinishing surface roughness: 6㎛Rz

측정하중이 작은 경우에 경도가 크고, 하중이 크고 피처리면이 약간 연해지는 것은 퇴적층은 표면이 굳고 내부가 약간 연한 경향을 갖는다는 것이고, 굳기에 경사성을 갖고 있게 된다. 이것은 실용때에 퇴적층이 열팽창이나 충격등에 대해 강해진다고 한다.If the measurement load is small, the hardness is large, the load is large, and the surface to be treated is slightly softened, and the deposited layer tends to have a hard surface and a slight light inside, and becomes inclined to the hardness. It is said that the deposited layer is strong against thermal expansion or impact during practical use.

(3) 상기 (1) 및 (2)의 결과로부터, 퇴적층의 표면을 현저하게 굳게하고, 내부에 들어갈수록 충분히 연하게 하고, 경사성을 현저하게 높이는 수단으로서 여러가지 수단이 있다. 하나는 먼저 상기(1)의 1)의 조건하에서 방전가공을 하고 다음에 (2)의 조건하에서 방전가공을 하는 것이다. 다른 방법은, 전극극성을 예를 들면 마이너스(-)((1)의 1)의 조건)로부터 플러스(+)((1)의 2)의 조건)로 변경하는 것이다.(3) From the result of said (1) and (2), there are various means as a means which remarkably hardens the surface of a deposited layer, makes it soft enough so that it enters inside, and remarkably raises inclination. One is to perform the discharge machining under the condition of 1) of the above (1) and then the discharge machining under the condition of (2). Another method is to change the electrode polarity, for example, from minus (-) (condition of 1) to plus (+) (condition of 2).

[실시예 3]Example 3

피가공물로서 강재(SK-3)를 사용하였다. 강재의 표면을 종래의 방법과 같이 1차 방전가공 및 2차 방전가공에 의해 처리하였다.Steel material (SK-3) was used as a to-be-processed object. The surface of the steel was treated by primary discharge machining and secondary discharge machining as in the conventional method.

이들 2개의 처리로 얻어진 피복층을 각각 시험하였다. 이 시험결과를 아래에 표시한다.The coating layers obtained by these two treatments were tested respectively. The test results are shown below.

(1) 1차 가공으로서, TiH2의 압분체전극을 사용해서 강재(SK-3)에 방전표면처리(1차가공뿐)를 하였다. TiH2의 압분체전극은 실시예 1의 것과 같다. 또 가공조건도 실시예 1과 같다.(1) As the primary processing, the discharge surface treatment (primary processing only) was performed on the steel material SK-3 using a TiH 2 green electrode. The green compact electrode of TiH 2 was the same as that of Example 1. Processing conditions are also the same as in Example 1.

방전전류 : Ip=3.5ADischarge Current: Ip = 3.5A

펄스폭 : τp=32㎲Pulse width: τp = 32㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

피처리표면의 경도 : Hv=900∼1000(측정압 10g)Surface hardness: Hv = 900 to 1000 (measured pressure 10g)

퇴적두께 : 47㎛Deposit thickness: 47㎛

마모시험결과의 마모량 : 0㎎Abrasion Test Result: 0mg

(2) 상기 (1)에 표시하는 조건으로 1차 가공을 한후, 그래파이트 전극을 사용해서, 강재(SK-3)에 2차 가공을 하였다. 2차 가공의 조건은 아래와 같다.(2) After performing primary processing on the conditions shown in said (1), secondary processing was performed to steel material SK-3 using a graphite electrode. The conditions of secondary processing are as follows.

방전전류 : Ip=3.5ADischarge Current: Ip = 3.5A

펄스폭 : τp=4㎲Pulse width: τp = 4㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

그래파이트전극의 극성 : (-)Polarity of Graphite Electrode: (-)

피처리표면의 경도 : Hv=1600∼1750Hardness of surface to be treated: Hv = 1600 ~ 1750

이로부터, 2차 가공을 하면 피처리면의 경도가 현저하게 상승해있는 것을 알 수 있다. 동전극으로 2차 가공을 한 것도 마찬가지로 피처리면의 경도가 상승하였다.From this, it can be seen that when the secondary processing is performed, the hardness of the surface to be treated is significantly increased. Similarly, the secondary processing with a coin electrode increased the hardness of the surface to be treated.

이 이유는 2차 가공에서는 Ti 또는 TiC가 피처리면에 새로 퇴적하지 않으나, 가공유가 분해해서 생긴 C(탄소)가, 피복층동의 잔류 Ti와 결합해서, 피복층중에 TiC가 점하는 비율이 증가하기 때문이다.This is because in secondary processing, Ti or TiC does not newly deposit on the surface to be treated, but C (carbon) formed by decomposition of the processing oil is combined with residual Ti in the coated copper layer, so that the proportion of TiC in the coated layer increases. .

[실시의 형태 2][Embodiment 2]

발명의 실시의 형태 2는 TiH2에 다른금속, 탄화물, 질화물, 붕화물을 혼합해서 형성한 압분체 전극을 사용한다. 이런 混合物은 TiH2가 갖고 있는 상기한 우수한 특성을 더욱 확장한다. TiH2의 분체에 이하의 것을 각각 혼합해서 여러가지의 압분체 전극을 형성하기 위해 많는 실험을 하였다.Embodiment 2 of the invention uses a green compact electrode formed by mixing TiH 2 with another metal, carbide, nitride, or boride. These compounds further expand the above excellent properties of TiH 2 . Many experiments were carried out to form various green compact electrodes by mixing the following with the powder of TiH 2 , respectively.

(1) 액중방전에 의해 탄화물이 될 수 있는 금속(예 : Ta, Nb, V, Zr)(1) Metals that can be carbides by liquid discharge (eg Ta, Nb, V, Zr)

(2) 탄화물(예 : TiC, TaC, NbC, VC, BC, B4C)(2) carbides (e.g. TiC, TaC, NbC, VC, BC, B 4 C)

(3) 질화물(예 : TiN, HBN, CBN)(3) nitrides (eg TiN, HBN, CBN)

(4) 붕화물(예 : TiB2, 붕산H2BO3, 붕사Na2B4O7, 10H2O)(4) borides (e.g. TiB 2 , boric acid H 2 BO 3 , borax Na 2 B 4 O 7 , 10H 2 O)

(5) 이트리어(예 : Y2O3)(5) Etriors (e.g. Y 2 O 3 )

상기한 것중의 대표예로서, TiH2에 TiB2를 혼합한 전극, TiH2에 TiN를 혼합한 전극 및 TiH2에 TiN를 합쳐서 혼합한 전극의 각각에 대해 아래와 같이 시험을 하였다.As a representative example of the above-described the things, by combining the TiN to TiH 2 electrode a mixture of TiB 2 in the electrode a mixture of TiH 2 and TiN in TiH 2 was tested as follows for each of the mixed electrode.

시험에서는 실시예 1과 같은 초경합금을 피가공물로 사용하였다.In the test, the same cemented carbide as in Example 1 was used as a workpiece.

이 초경합금의 표면을 실시예 1에서와 같은 1차 방전가공에 의해 처리하였다. 그 이외에 이 초경합금을 실시예 3에서와 같이 다시 2차 방전가공에 의해 처리하였다. 그리고, 이들의 2 경우에 얻어진 피복층을 각각 시험하였다. 시험결과를 실시예 4∼실시예 6으로 후에 설명한다.The surface of this cemented carbide was treated by the primary discharge machining as in Example 1. In addition, this cemented carbide was further treated by secondary electric discharge machining as in Example 3. And the coating layer obtained in these two cases was tested, respectively. The test results will be described later with Examples 4 to 6.

여기서 1차 가공뿐일 때도, 피가공물의 경도는 초경합금이상이나, 그래파이트 전극등(동이나 텅스텐등의 전극도 좋다)으로 2차 가공을 하면, 초경합금은, 경도가 더욱 향상되고, 그 표면 경도가 다이어몬드의 ½(CBN과 동등 Hv5000이상)이 되고, 또 내부가 유연해진다는 식의 경도에 경사성을 갖는 것을 알았다.Even when only the primary processing is performed, the hardness of the workpiece is greater than that of cemented carbide, but when secondary processing is performed with graphite electrodes (such as copper or tungsten), the hardness of the cemented carbide is further improved, and the surface hardness is increased. It turned out that it has the inclination to the hardness of the formula of ½ (more than Hv5000 equivalent to CBN) of diamond, and the inside becoming soft.

[실시예 4]Example 4

전극재료 : TiH2+TiB2(7:3 중량비)Electrode material: TiH 2 + TiB 2 (7: 3 weight ratio)

1) 실시예 1의 전극과 같이 해서 TiH2+TiB2압분체전극을 제조하였다. 그 전극을 사용한 1차가공 만으로는 아래 조건하에 이하의 결과가 얻어졌다.1) A TiH 2 + TiB 2 green compact electrode was prepared in the same manner as the electrode of Example 1. Only the primary processing using the electrode yielded the following results under the following conditions.

전기조건 : Ip=5.5A, τp=32㎲Electric condition: Ip = 5.5A, τp = 32㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

경도 : Hv=1850∼2500(하중 10g)Hardness: Hv = 1850-2500 (load 10g)

두께 : 24∼28㎛ 및 경도 : Hv=1650∼2500(하중 50g)Thickness: 24 ~ 28㎛ and Hardness: Hv = 1650 ~ 2500 (Load 50g)

이를 실시예 1과 같이, 마모시험을 한 결과, 피처리면의 마모량은 0㎎였었다.As in Example 1, as a result of the abrasion test, the abrasion amount of the surface to be treated was 0 mg.

또 초경 바이트(미쓰비시 매터리얼 Ti20)의 일면 및 최전단면에 각각 2분간씩 상기한 방전처리를 하고 선반에 의한 절삭시험을 해서, 절삭공구에의 적응성을 조사하였다. 이 결과처리한 바이트는 이하에 표시하는 절삭조건에서 방전처리하지 않은 바이트와 비교해 1.9배의 긴 수명을 나타내었다.In addition, the above-described discharge treatment was performed on the one side and the front end surface of the cemented carbide bite (Mitsubishi Material Ti20) for 2 minutes, and the cutting test was performed by a lathe to investigate the adaptability to the cutting tool. The resultant bite showed a 1.9 times longer life than the bite not discharged under the cutting conditions shown below.

또, 방전조건을 아래와 같이 변경해서 다른 시험을 하였다.In addition, another test was performed by changing the discharge conditions as follows.

전기조건 : Ip=8A, τp=8㎲Electric condition: Ip = 8A, τp = 8㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

이와 같이 처리한 바이트는 아래 표시하는 절삭조건에서 방전처리하지 않은 바이트와 비교해 2.8배나 되는 긴수명을 나타냈다.The treated bite thus exhibited a long service life of 2.8 times as compared to the bite not discharged under the cutting conditions indicated below.

절삭조건 :Cutting condition:

피절삭재 : S45CMaterial to be cut: S45C

절삭 : 0.5㎜Cutting: 0.5mm

이송 : 0.3㎜/revFeed: 0.3㎜ / rev

절삭속도 : 160m/minCutting speed: 160m / min

건식절삭Dry cutting

수명판정 : 절삭거리 7㎞에서의 전면의 마모폭Life judgment: wear width of front surface at cutting distance of 7km

(일반적으로 VB로 표시된다)(Usually denoted by VB)

2) 상기한 1차 가공 후 그래파이트전극을 사용해서, 다음조건하 5분간 2차 가공을 하였다.2) After the primary processing described above, secondary processing was performed using a graphite electrode for 5 minutes under the following conditions.

전기조건 : Ip=3.5A, τp=4㎲Electrical condition: Ip = 3.5A, τp = 4㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

경도 : Hv=2100∼5100(하중 10g)Hardness: Hv = 2100-5100 (load 10g)

압분체전극(-)Green Electrode (-)

경도 : Hv=1500∼3000(하중 50g)Hardness: Hv = 1500 ~ 3000 (Load 50g)

두께 : 32∼36㎛Thickness: 32 ~ 36㎛

경도 Hv=5000이라는 것은 다이어몬드의 경도 Hv=10000의 다음가는 것으로 CBN의 경도 Hv=5000에 필적해 있다.The hardness Hv = 5000 is next to the diamond hardness Hv = 10000, which is comparable to the hardness Hv = 5000 of the CBN.

이 경우도, 피복층은 표면이 대단히 굳고 내부로 들어갈수록 점차 유연해지는 경사성 경도 분포를 표시하고 있고, 표면경도와 인성을 겸해서 갖고 있으므로 극히 유용하다.Also in this case, the coating layer exhibits an inclined hardness distribution that is very hard and gradually softens as it enters the interior, and is extremely useful because it has both surface hardness and toughness.

[실시예 5]Example 5

전극재료 : TiH2+TiN(7:3 중량비)Electrode material: TiH 2 + TiN (7: 3 weight ratio)

1) 1차 가공조건 :1) Primary processing condition:

전기조건 : Ip=5.5A, τp=32㎲Electric condition: Ip = 5.5A, τp = 32㎲

가공시간 : 5분Machining time: 5 minutes

경도 : Hv=1050∼1800(하중 10g)Hardness: Hv = 1050-1800 (load 10g)

전극 : (-)electrode : (-)

1차가공만일 때는 TiH2에 TiB2을 혼입한 전극으로부터 얻어진 실시예 4의 피복층 만큼은 아니지만 그 다음으로 피복층의 경도가 높다.When only the primary processing is performed, the hardness of the coating layer is high, but not as much as that of the coating layer of Example 4 obtained from the electrode in which TiB 2 is mixed with TiH 2 .

2) 상기 1차가공 후, 그래파이트 전극으로 3차가공을 했을 때의 피복층의 경도는 Hv=1700∼2300정도가 된다.2) The hardness of the coating layer at the time of tertiary processing with a graphite electrode after the said primary processing becomes about Hv = 1700-2300.

[실시예 6]Example 6

전극재료 : TiH2+TiB2+TiN(2:1:1)Electrode Material: TiH 2 + TiB 2 + TiN (2: 1: 1)

1) 1차가공만에 의한 경도1) Hardness only by primary processing

가공조건은 실시예 1과 같이 가공시간 = 5분Machining conditions were the same as in Example 1 Machining time = 5 minutes

경도 : Hv=2000∼2300(하중 10g)Hardness: Hv = 2000 ~ 2300 (Load 10g)

두께 :12∼18㎛Thickness: 12-18㎛

2) 2차가공을 그래파이트 전극에서 시행하였을 때의 경도2) Hardness when secondary processing is performed on graphite electrode

가공조건은 실시예 1과 같이 가공시간 = 5분Machining conditions were the same as in Example 1 Machining time = 5 minutes

경도 : Hv=2550∼6050(하중 10g)Hardness: Hv = 2550 ~ 6050 (load 10g)

두께 :14∼18㎛Thickness: 14-18㎛

측정하중을 높게 취해 50g라고 하면, Hv=1800정도로 저하하였으므로 이 피복층도 경도에 경사성을 갖고 있는 것이 명백하다.If the measured load is taken to be 50 g, the Hv is reduced to about 1800, so it is clear that this coating layer also has a gradient in hardness.

[발명의 실시의 형태 3][Embodiment 3 of the Invention]

이상 설명한 실시의 형태 1 및 2에서는 내마모성을 높이는 것을 목적으로 하고 있다. TiH2압분체의 1차 가공에서는 경도는 그리 높지 않아도 퇴적층의 밀착성이 대단히 강하기 때문이라고 생각하나 내마모성이 높다는 결과는 얻어져 있다. 또 TiB2등을 TiH2에 첨가한 경우는 피복층은 높은 경도로 또, 내마모성이 높다.Embodiments 1 and 2 described above aim to increase wear resistance. In the primary processing of the TiH 2 green compact, although the hardness is not so high, it is considered that the adhesion of the deposited layer is very strong, but a result of high wear resistance is obtained. When TiB 2 or the like is added to TiH 2 , the coating layer has high hardness and high wear resistance.

경도가 너무 높아서 약해져 파괴되는 염려가 있을 때는 질기게 되는 성질을 부여하기 위해 Nb, Ta 또는 NbC, TaC등을 TiH2에 가하는 것이 유효하다고 알려져 있다(이것은 초경공구쪽에서 알려진 지식이다).When the hardness is too high and there is a risk of weakening and breaking, it is known to add Nb, Ta, or NbC, TaC, etc. to TiH 2 to give toughness (this is the knowledge known from the cemented carbide tool).

Ta, Nb, V를 TiH2에 10%정도 가해서 실시예 1과 같은 조건으로 각각 표면처리 가공을 한 결과는 Ta, Nb에서 경도 Hv=600∼700, V에서 경도 Hv=900으로 경도는 상승하지 않으나 피복층표면을 햄머등으로 타격해도 떨어져 나가기 힘든것으로 보아 질기기도 향상되었다고 볼 수 있다. 피복층은 두께도 5분가공을 10∼20㎛로 안정가공 상태에서 퇴적한다.When Ta, Nb, and V were added to TiH 2 by about 10%, the surface treatment was performed under the same conditions as in Example 1, and the results showed that the hardness did not increase from Ta and Nb to hardness Hv = 600 to 700 and V to hardness Hv = 900. However, even when hitting the surface of the coating layer with a hammer or the like, it is hard to fall off, which means that the quality has improved. The coating layer is deposited in a stable processing state at a thickness of 10 to 20 占 퐉 for 5 minutes.

Nb, TaC, VC등도 절삭공구에서는 단속절삭에 대한 인성 향상을 위해 유효하다고 되어있으므로 이 실험에서도 10%정도의 중량비로 TiH2에 가해보았다.Nb, TaC, VC, etc. are also effective in cutting tools to improve toughness for intermittent cutting. In this experiment, they were added to TiH 2 at a weight ratio of about 10%.

이 결과, 경도는 Hv=900∼1050정도로 그리 높아지지 않으나, 피복층은 5분 가공으로, 20㎛이상 30㎛정도의 두께에 안정상태로 퇴적되고 타격등에 대해서도 강인하다.As a result, the hardness is not so high as about Hv = 900 to 1050. However, the coating layer is processed for 5 minutes, and is deposited in a stable state at a thickness of 20 to 30 µm, and is also resistant to impacts.

[실시의 헝태 4][Mode 4 of implementation]

이상 설명한 바와 같이, TiH2를 기본재료로서 TiH2단체로 또는 TiH2에 TiB2, TiN등을 가함으로써, 보다 높은 경도의 표면퇴적이 얻어지는 것이 명확해졌다. TiH2가 피처리재료에 대해 밀착하는 이유는 발명의 실시의 형태 1∼3에서 전술한 바와 같이 수소화합물이 분해할 때에 생기는 발생기 수소이온에 의한 퇴적층 표면의 환원작용과 분해한 Ti가 극히 활성화되어 있는 것에 의한 것이다. 또 Ti가 방전발생때 미세화하기 위해 모재에의 접촉실효면적이 커지는 것도 작용해 있다고 생각된다. 또 Ti의 미세화에 의해 퇴적한 조직이 미세해지므로, 다듬질면의 거칠기도 아주 정교하게 되기 쉽다는 특색도 있다.As described above, by applying a TiB 2, TiN or the like or TiH 2 with a TiH 2 groups TiH 2 as the base material, it became clear that the surface deposition of the higher hardness is obtained. The reason why TiH 2 is in close contact with the material to be treated is as described above in Embodiments 1 to 3 of the present invention. It is by being. It is also considered that the effective contact area to the base material is increased in order to reduce the size of Ti when discharge occurs. In addition, since the deposited structure becomes fine due to the refinement of Ti, the roughness of the polished surface is also very easily elaborated.

이 원리를 확장하면 금속의 수소화물을 표면처리에 사용할 수가 있다.By extending this principle, hydrides of metals can be used for surface treatment.

표면처리에 사용할 수 있다고 생각되는 수소화물을 다음과 같은 것이다.The hydrides considered to be used for surface treatment are as follows.

ZrH2, VH, VH2, NbH, TaH, FeTiH2, LaNi5H6, TiMnH2, NaBH4 ZrH 2 , VH, VH 2 , NbH, TaH, FeTiH 2 , LaNi 5 H 6 , TiMnH 2 , NaBH 4

이중 한 예로서 ZrH2에 대해 실험을 하였으므로 실시예 7로서 설명한다.As an example, since ZrH 2 was experimented, it is described as Example 7.

Zr는 내열성 내식성이 우수하고, 열 중성자의 감속제로서, 원자료에도 사용되는 동시에 절삭공구 베어링 열기관내열 마모부분, 펌프부품등에 사용된다.Zr is excellent in heat resistance and corrosion resistance, and it is used as a moderator of thermal neutron, and it is used in raw materials as well as in heat-resistant wear parts and pump parts of cutting tool bearings.

[실시예 7]Example 7

ZrH2의 분말을 실시예 1과 같은 조건으로 압분체로 하고(압축압력 6500㎏/㎠) 피가공물로서의 강재 SK-3을, 전기조건 Ip=5.5A, τp=32㎲로 가공하였다.The powder of ZrH 2 was formed into a green compact under the same conditions as in Example 1 (compression pressure 6500 kg / cm 2), and the steel material SK-3 as a work was processed under the electrical conditions Ip = 5.5A and τp = 32 kPa.

이 결과 ZrH2의 분말을 피가공물에 대해 극히 안정된 가공 상태에서 잘 퇴적한다. 5분 가공으로, 퇴적층은 두께 8∼10㎛, 경도 Hv=660∼690이 되고, 그리높은 경도는 아니나, 이것만으로도 높은 내마모성을 나타내고 있다.As a result, the powder of ZrH 2 deposits well in the processing state which is extremely stable with respect to the to-be-processed object. By 5-minute processing, the deposited layer had a thickness of 8 to 10 µm and a hardness of Hv = 660 to 690, which was not so high, but showed only high wear resistance.

퇴적층에 고경도를 필요로 하는 경우에는 그래파이트 전극등에 의해 2차 가공을 하면 그 경도는 상승한다. 2차 가공을 했을 때의 전기조건은 Ip=3.5A, τp=4㎲, 그래파이트전극(-)이고, 이 경우 경도 Hv=1350∼2000∼2350이 얻어진다.When high hardness is required for the deposited layer, the hardness increases when secondary processing is performed with a graphite electrode or the like. Electrical conditions at the time of secondary processing are Ip = 3.5A, (tau) p = 4 kPa, a graphite electrode (-), and hardness Hv = 1350-2000-2350 is obtained in this case.

[실시의 형태 5][Embodiment 5]

알미늄, 아연 또는 철강(특허연강)등은 그리높은 경도가 아니라도 무방하나 내마모성이 높은 표면 등을 필요로 하는 경우가 있다.Aluminum, zinc, or steel (patented mild steel) may not be of high hardness, but may require a high wear resistance surface.

예를 들면, 알미늄이면 알미늄 엔진의 내마모부분 아연이면 형상이 만들어져 있는 금형, 연강으로 만들어진 기계부품의 표면을 그리 굳지 않게하고 또 내마모성을 부여하고 싶을 때가 있다. 이럴때는 TiH2분말과 표면처리를 필요로 하는 금속의 분말을 혼합해서 방전전극을 형성해서 이런 전극에 의해 금속표면을 방전가공 처리하면 금속표면에는 밀착력이 높은, 모재보다 경도가 높은 표면 피막이 형성된다.For example, if aluminum is the wear-resistant part of an aluminum engine, it is sometimes desired to give the surface of molds and shapes made of mild steel, which are shaped like zinc, and to provide wear resistance. In this case, when TiH 2 powder is mixed with a powder of a metal requiring surface treatment, a discharge electrode is formed, and the metal surface is discharge-processed by these electrodes to form a surface coating having a high adhesion to the metal surface and a hardness higher than that of the base metal. .

구체예로서, TiH2+Aℓ이 압분체 전극을 사용해서 알미늄을 가공한 예를 아래에 진술한다.As an embodiment, an example in which TiH 2 + Al processed aluminum using a green compact electrode is described below.

[실시예 8]Example 8

피처리소재의 분체(Si를 119 포함하는 알미늄다이캐스트 재료)를 TiH2대 Aℓ의 중량비 3:7의 압분체 전극을 사용한다. 전기조건으로서 전류 Ip=5A, τp=260㎲ 정도일 때는, 피처리면의 경도도 Hv=400∼600정도이나, 전기조건 Ip=20A, τp=260㎲ 정도일 때는 표층부는 Hv=1400정도까지 도달한다. 이 조성의 전극으로 아연에 처리해도 같은 결과가 얻어진다.A green compact electrode having a weight ratio of 3: 7 of TiH 2 to Al was used as powder (aluminum die-cast material containing 119 of Si) of the workpiece. As an electric condition, when the current Ip = 5A and? P = 260 mA, the hardness of the surface to be treated is also about Hv = 400 to 600, while when the electric conditions Ip = 20A and? P = 260 mA, the surface layer portion reaches about Hv = 1400. The same results can be obtained by treating zinc with an electrode of this composition.

[실시의 형태 6][Embodiment 6]

비철금속중에 초내합금(초합금)이라 불리는 것이 있어, 이 재료도 방전표면처리 기술의 대상이 된다. 즉 Ti에 6%Aℓ 및 4%V를 혼합한 재료는, 100㎏/㎠ 정도의 인장강도가 있고 빅커스 경도는 Hv=260정도이다. 여기에 ZrH2의 압분체 전압으로 표면처리를 하고, 면적 1.7㎠의 전극에 의해, 전기조건 Ip=5.5A, τp=32㎲로 가공하고, 피가공물에 경도 Hv=660∼690, 두께 10㎛의 퇴적층을 얻고 있다.Some nonferrous metals are called superalloys (superalloys), and this material is also subject to discharge surface treatment technology. In other words, a material in which 6% Al and 4% V is mixed with Ti has a tensile strength of about 100 kg / cm 2 and a Vickers hardness of about Hv = 260. Surface treatment was carried out with a green compact voltage of ZrH 2 , and the electrodes were processed under the electric conditions Ip = 5.5A and τp = 32 kPa with an electrode having an area of 1.7 cm2. Sedimentary layer

또 이 피가공물 표면에 그래파이트 전극으로 2차 가공을 하면 경도 Hv=1350∼2000정도가 얻어지고 있다.Further, when secondary processing is performed on the surface of the workpiece with a graphite electrode, hardness Hv = 1350 to about 2000 is obtained.

이 표면처리 가공에 의해 Ni-Aℓ-Ti-Nb-Ta 합금에 대응해서 방전 피복해서 같은 결과를 얻고 있다.By this surface treatment, discharge coating was carried out corresponding to the Ni-Al-Ti-Nb-Ta alloy to obtain the same result.

이상의 발명에서, 피처리재료(정극과 대향해서 발생하는 물질)은, 철강 및 특수강, 초경합금, 서밋, 알미늄 및 그합금, 안연 및 그 합금, 동 및 동합금, 과 Ni, Co등을 주성분으로 하는 초내열합금(초합금이라고도 부름)이 대상이 된다. 소위 말하는 비철재료 및 비철합금도 대상이 된다.In the above invention, the material to be treated (materials generated opposite to the positive electrode) is composed of steel and special steel, cemented carbide, summit, aluminum and its alloys, lead and alloys thereof, copper and copper alloys, and Ni and Co as main components. Heat-resistant alloys (also called superalloys) are targeted. So-called nonferrous materials and nonferrous alloys are also covered.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

이상과 같이 Ti, Zr, V, b, Ta등의 수소화물을 압분체로 해서 형성해서 액중 방전을 함으로써 철강 초경합금등의 표면에 강력한 밀착력을 갖는 수 ㎛∼수 10㎛의 두께를 갖는 체적층을 형성할 수가 있다.As described above, a hydride such as Ti, Zr, V, b, Ta, etc. is formed as a green compact and discharged in liquid to form a volume layer having a thickness of several micrometers to several ten micrometers having strong adhesion to the surface of steel cemented carbide or the like. It can be formed.

이 체적층은 현저하게 내마모성이 좋다. 또 다듬질면의 거칠기도 동일 전기조건으로 행한 다른예(WC+Co)에 비해 양호하고, ½∼⅓의 거칠기가 된다.This volume layer is remarkably good in wear resistance. The roughness of the finished surface is also better than that of the other examples (WC + Co) performed under the same electrical conditions, resulting in roughness of ½ to ⅓.

또 상기한 수소화물중에 경도를 상승시키기 위해, TiB2, TiN, TiC, TaC, NbC, VC등을 혼입하면 더욱 경도를 상승시킬 수가 있다.In order to increase the hardness in the above hydride, the hardness can be further increased by mixing TiB 2 , TiN, TiC, TaC, NbC, VC, or the like.

Ta, Nb, V의 금속을 압분체 성분에 가하면, 인성이 향상된다.Toughness improves when metals of Ta, Nb, and V are added to the green component.

그래파이트 전극이나 동전극으로 2차 가공을 하면 50%이상으로 부터 2배 정도까지 경도가 상승한다.Secondary processing with graphite electrodes or coins increases the hardness from more than 50% to about 2 times.

Claims (1)

금속의 수소화합물 분말을 포함하는 원료분말을 성형한 것을 방전전극으로 사용해서, 탄소가 존재하는 가공액중에서, 상기 전극과 피가공물간에 방전을 발생시켜, 상기 피가공물표면상에 상기 금속의 화합물을 포함하는 표면층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액중방전에 의한 표면처리방법.Using a raw material powder containing a metal hydrogen compound powder as a discharge electrode, a discharge is generated between the electrode and the workpiece in a processing liquid in which carbon is present, thereby forming the compound of the metal on the surface of the workpiece. A surface treatment method according to a liquid discharge, characterized in that to form a surface layer comprising.
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TW (1) TW326008B (en)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6086684A (en) * 1997-06-04 2000-07-11 Japan Science And Technology Corporation Electric discharge surface treating method and apparatus
WO1999046424A1 (en) * 1998-03-11 1999-09-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Compact electrode for discharge surface treatment
CN100506434C (en) 1998-03-11 2009-07-01 三菱电机株式会社 Manufacturing method of compact electrode for discharge surface treatment
KR100385687B1 (en) 1998-03-16 2003-05-27 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Method for discharge surface treatment, and discharge surface treatment device
US6314778B1 (en) 1998-03-18 2001-11-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rolling die and surface processing method for rolling die
WO1999047288A1 (en) * 1998-03-18 1999-09-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thread rolling die and surface treatment method for thread rolling dies
JP3609429B2 (en) * 1998-05-13 2005-01-12 三菱電機株式会社 Compressed powder electrode for discharge surface treatment and method for producing the same, discharge surface treatment method and apparatus, and method for recycling powder electrode for discharge surface treatment
CH695188A5 (en) 1998-05-13 2006-01-13 Mitsubishi Electric Corp Electrode for Funkenerosionsoberflochenbehanlung, processes for preparing them, methods of and apparatus Funkenerosionsoberflochenbehandlung hierfur.
JP2000042838A (en) * 1998-07-31 2000-02-15 Mitsubishi Electric Corp Press working die and surface treatment method of press working die
JP2000042839A (en) * 1998-07-31 2000-02-15 Mitsubishi Electric Corp Drawing/extrusion die and surface treatment method for drawing/extrusion die
WO2000006332A1 (en) * 1998-07-31 2000-02-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Die and surface treating method for die
DE19850048A1 (en) * 1998-10-30 2000-05-04 Christian Majaura Hard material layers, especially for wear protection, are spark discharge deposited using a process-controlled, three-dimensional coordinate robot system and a vanadium-containing hard material electrode
CN1106902C (en) * 1998-11-13 2003-04-30 三菱电机株式会社 Apparatus for discharge surface treatment and method for discharge surface treatment
JP3907948B2 (en) 1998-11-13 2007-04-18 三菱電機株式会社 Mold discharge surface treatment method, mold discharge surface treatment electrode manufacturing method, and mold discharge surface treatment electrode
WO2000029156A1 (en) 1998-11-13 2000-05-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Discharge surface treating method and discharge electrode for discharge surface treatment
KR20010107943A (en) * 1998-11-13 2001-12-07 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 Discharge surface treating method
CN1103654C (en) * 1998-11-13 2003-03-26 三菱电机株式会社 Discharge surface treating method and electrode for discharge surface treatment
US6935917B1 (en) 1999-07-16 2005-08-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Discharge surface treating electrode and production method thereof
CH694120A5 (en) * 1999-07-16 2004-07-30 Mitsubishi Electric Corp Discharge surface treatment electrode production comprises mixing titanium carbide powder with titanium powder hydride powder, compression-molding the mixture and heat-treating to release hydrogen and obtain titanium powder
WO2001023640A1 (en) 1999-09-30 2001-04-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric discharge surface treating electrode and production method thereof and electric discharge surface treating method
WO2001023641A1 (en) * 1999-09-30 2001-04-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electric discharge surface treating electrode and production method thereof and electric discharge surface treating method
CH693901A5 (en) 1999-11-08 2004-04-15 Mitsubishi Electric Corp Electrical discharge surface treating method involves supplying working power to face of a punch
WO2001036710A1 (en) * 1999-11-15 2001-05-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and device for electric discharge surface treatment
WO2001051240A1 (en) 2000-01-11 2001-07-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power supply for discharge surface treatment and discharge surface treatment method
JP3884210B2 (en) 2000-03-08 2007-02-21 尚武 毛利 Processing method and apparatus using wire electrode
DE10085159B4 (en) 2000-05-19 2008-09-11 Mitsubishi Denki K.K. Control device for a three-dimensional laser processing machine
KR100354864B1 (en) * 2000-08-22 2002-10-05 강신일 Method of carbon cathode fabrication for micro-electric discharge machining
CN100529182C (en) 2002-07-30 2009-08-19 三菱电机株式会社 Electrode for electric discharge surface treatment, electric discharge surface treatment method and electric discharge surface treatment apparatus
US9284647B2 (en) 2002-09-24 2016-03-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for coating sliding surface of high-temperature member, high-temperature member and electrode for electro-discharge surface treatment
KR101063575B1 (en) 2002-09-24 2011-09-07 미츠비시덴키 가부시키가이샤 Sliding surface coating method of high temperature member and electrode for high temperature member and discharge surface treatment
EP1550741A4 (en) 2002-10-09 2011-05-25 Ihi Corp ROTOR AND COATING PROCESS FOR THE SAME
WO2004108989A1 (en) 2003-06-04 2004-12-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electrode for discharge surface treatment, and method for manufacturing and storing the same
JP4563318B2 (en) 2003-06-05 2010-10-13 三菱電機株式会社 Discharge surface treatment electrode, discharge surface treatment apparatus, and discharge surface treatment method
TWI270427B (en) * 2003-06-10 2007-01-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Metal component, turbine component, gas turbine engine, surface processing method, and steam turbine engine
EP1645723A4 (en) * 2003-06-10 2010-10-06 Ihi Corp TURBINE COMPONENT, GAS TURBINE, PROCESS FOR PRODUCING TURBINE COMPONENT, SURFACE TREATMENT METHOD, DARK COMPONENT, METAL COMPONENT, AND STEAM TURBINE
SG163437A1 (en) * 2003-06-11 2010-08-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Production method of metal product, metal product, connection method of metal component and connection structure
JP4445923B2 (en) * 2003-06-11 2010-04-07 株式会社Ihi Turbine component repair method, restored turbine component manufacturing method, restored turbine component, and gas turbine engine
WO2005068845A1 (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Compressor, titanium-made rotor blade, jet engine and titanium-made rotor blade producing method
JP4895477B2 (en) * 2004-01-29 2012-03-14 三菱電機株式会社 Discharge surface treatment method and discharge surface treatment apparatus.
JP4608220B2 (en) * 2004-01-29 2011-01-12 三菱電機株式会社 Discharge surface treatment electrode and discharge surface treatment method
JP4504691B2 (en) * 2004-01-29 2010-07-14 三菱電機株式会社 Turbine parts and gas turbines
EP1953265A4 (en) * 2005-11-25 2010-04-21 Mitsubishi Electric Corp METHOD OF TREATING SURFACES BY ELECTRIC DISCHARGES AND APPARATUS FOR TREATING SURFACES BY ELECTRIC DISCHARGES
US9234284B2 (en) 2008-08-06 2016-01-12 Mitsubishi Electric Corporation Electrical discharge surface treatment method
JP2010082702A (en) * 2008-09-29 2010-04-15 Tsugami Corp Guide bush
JP4797051B2 (en) * 2008-09-29 2011-10-19 株式会社ツガミ Collet chuck
WO2011027825A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-10 株式会社Ihi Electric discharge surface treatment
CN104668677A (en) * 2013-12-02 2015-06-03 天津大学 Non-water-based electrolyte used for titanium alloy electrolytic machining and preparation method of non-water-based electrolyte
CN103978215B (en) * 2014-06-03 2016-01-20 中国工程物理研究院流体物理研究所 Metal hydride cell preparation method and device and using method thereof
CN114309836B (en) * 2022-01-24 2023-05-12 南京苏曼等离子科技有限公司 Surface treatment method and device for workpiece material of metal rotator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB828336A (en) * 1956-11-14 1960-02-17 Ass Elect Ind Improvements in and relating to metal surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
DE19701170A1 (en) 1997-07-24
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KR970059301A (en) 1997-08-12
CN1161894A (en) 1997-10-15

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