液中放電法によるセラミックス系膜形成装置


本新技術の背景、内容、効果は次の通りである。

(背景)
緻密性や密着性等の良い安価なセラミックス系膜形成技術が望まれていた

 金属に耐摩耗性、耐熱性等の特性を付与するため、めっき法、PVD法、CVD法、溶射法等、種々の方法により表面に薄膜や厚膜の被覆が行われている。特に、切削工具や金型等に耐摩耗性や耐熱性等を付与するためには、セラミックス系膜を形成することが有効であり、PVD法、CVD法、溶射法が利用されているが、膜質(緻密性や密着性等)が不十分であったり、複雑な形状に対応できない、処理コストが高い等の課題があった。このため、良質で安価な膜形成技術の出現が期待されていた。

(内容)
圧粉体を陰極とし、被加工物の金属母材との間で「液中放電」を行い、陰極を積極的に消耗させ、TiCを金属母材表面に堆積させて膜形成を行う

 本新技術は、絶縁液(加工油)中においてTi化合物を主成分とする圧粉体を陰極とし、被加工物の金属母材を陽極とし、両極間で「液中放電」を行い、局所的に陰極側の電流密度が高くなることを利用して、陰極を積極的に消耗させてTiと加工油中のCあるいは電極材料中のCと反応させ、TiCを金属母材表面に堆積させて膜形成を行う装置に関するものである(図1)。
 本新技術による膜形成は、次の手順により行われる。Ti化合物とV(バナジウム)化合物等の粉末を混合しプレス成形により圧粉体電極を得る。次に、加工油中で圧粉体電極と被加工物間でパルス状の電圧を印加し放電を発生させる。圧粉体電極は、金属電極に比べて電気抵抗が大きく、熱伝導性が悪いことから、放電により生じる局所的な熱・圧力により溶融・飛散し消耗する。次に、溶融・飛散したTi化合物は、熱により分解される。Tiは加工油中のCと反応しTiCとなり金属母材表面に堆積して、硬質で密着性の良い被覆層が得られる。

(効果)
緻密で密着性の高い比較的厚い膜を形成でき、複雑形状への適用が可能であり、自動化が容易で処理コストが安価なセラミックス系膜を形成

 本新技術による装置は、緻密で密着性の高い比較的厚い膜を形成でき、複雑形状への適用が可能であり、自動化が容易で処理コストが安価であることから、切削工具や金型等への耐摩耗性の付与およびエンジン部品への耐熱性の付与等、各種金属部品へのセラミックス系膜を形成するものとして広い利用が期待される(表1)。 
 なお、圧粉体電極の主成分であるTi化合物に他の金属やセラミックス等を添加することにより、セラミックス系被膜の物性に変化を持たせることも可能である。

(注)この発表についての問い合わせは以下のとおりです。     
   科学技術振興事業団 開発業務部管理課長 内野裕雄[電話(03)5214-8996]
             管理課       久保 亮
   三菱電機株式会社  メカトロ技術部 [電話(052)712-2309]

液中放電法によるセラミックス系膜形成の原理


This page updated on March 5, 1999

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