粉末混入加工液を用いた液中放電表面処理法による機能表層および微小構造体の形成

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申請者らはこれまでに形彫放電加工法によって圧粉体を電極とし、電極材料を被加工物表面に移行堆積して母材とは異なる機能をその表面上に形成する方法について研究を行ってきた。本工程は一次加工と二次加工とから構成される。圧粉体電極の製作には手間がかかり、一次加工と二次加工とで電極を交換する必要があったため、工程が煩雑であった。そこで本研究では、回転する導電性円板を工具として液中放電表面処理を行い、要求される形状に表面機能を付与することを目的とする。そのために、粉末材料を混入した加工液を用いる。(1)細線を用いた堆積加工直径1mmの銅棒を電極に用いて堆積加工を行った。その結果、電流値が小さく、パルス幅が短い領域で堆積することが明らかになった。堆積加工になるパルス幅と電流値の領域は、電源からの供給エネルギーで整理することができた。また、電気条件を調整することにより直径50μm、高さ1mmの堆積物を生成することができた。(2)回転電極による堆積加工電極が回転すると周囲の粉末が電極と被加工物間に引き込まれる。放電は電極と被加工物との距離が最も短い部分の近傍で発生する。ここに放電が発生することで高熱が生じ、粉末は溶融し、被加工物上に堆積する。昨年度試作した電極回転装置を用いて堆積加工を行った結果、回転軸に直角な方向に長く堆積層が形成された。(3)堆積層の組成X線回折により解析した結果、被加工物表面近くには加工油が分解されたときに生成したカーボンと粉末として加工液に混入していたチタンが反応したチタンカーバイドが堆積していた。しかし、表面から数十μm以上になるとチタンの層となった。厚膜を形成するためにはさらに加工条件を検討する必要がある。