專利名稱：加工機(jī)用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴、加工機(jī)用噴嘴的制造方法、焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)加工機(jī)用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴這種在苛刻的條件下使用的部件的高壽命化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，關(guān)于下述的放電表面處理技術(shù)，即，以將金屬粉末或金屬化合物的粉末、或者陶瓷的粉末壓縮成型的粉末壓縮體、或者將該粉末壓縮體進(jìn)行加熱處理后的粉末壓縮體作電極，在油類的加工液中，使電極與工件之間產(chǎn)生脈沖狀的放電，利用其能量，在工件表面形成由電極材料或電極材料利用放電能量反應(yīng)后的物質(zhì)組成的覆蓋膜，確立的技術(shù)有，例如在工件表面形成硬質(zhì)碳化物覆蓋膜的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2及專利文獻(xiàn)3)。
另外，作為與焊接噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴相關(guān)的發(fā)明，提出了以延長(zhǎng)噴嘴或者導(dǎo)電嘴的壽命為目的的技術(shù)(例如，參考專利文獻(xiàn)4、專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6及專利文獻(xiàn)7)。
專利文獻(xiàn)1國(guó)際公開第99/58744號(hào)小冊(cè)子專利文獻(xiàn)2國(guó)際公開第01/05545號(hào)小冊(cè)子專利文獻(xiàn)3國(guó)際公開第01/23640號(hào)小冊(cè)子專利文獻(xiàn)4特開平3-291169號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5特開昭61-266189號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開昭63-188477號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開昭61-111783號(hào)公報(bào)激光加工用噴嘴、噴鍍用噴嘴、焊接用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴等部件，因?yàn)樵诒┞队跓岷腿刍蟛牧系臑R射物的苛刻的條件下使用，所以壽命很短。因此，這些部件需要頻繁地進(jìn)行更換作業(yè)。也就是說，通常每隔幾天、或者壽命短的話每隔幾個(gè)小時(shí)就需要更換。
在前述文獻(xiàn)中所記載的技術(shù)，是為了延長(zhǎng)這種部件的壽命而提出的。但是，存在以下問題，即，在前述文獻(xiàn)所記載的技術(shù)中，在改善這種部件的壽命方面，很難說取得了明顯的效果。也就是說，對(duì)上述這種在苛刻的條件下使用的這些部件壽命的改善，還存在改善的余地。
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于，大幅地改善加工機(jī)用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴這種在苛刻的條件下所使用的部件的壽命短的缺點(diǎn)，提供壽命長(zhǎng)的加工機(jī)用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴及它們的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴，其特征在于，具有在金屬母材表面形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。
由本發(fā)明，通過在加工機(jī)用噴嘴的金屬母材表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，該加工機(jī)用噴嘴不易在表面造成損傷，且耐熱性好。因此，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴，能夠防止由于與加工中的工件的飛邊接觸等引起的損傷、熱量引起的變形等導(dǎo)致的壽命變短，以實(shí)現(xiàn)高壽命化。
因此，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴起到以下效果，即，能夠長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的作業(yè)的削減及成本的削減。
另外，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴優(yōu)選的形式，其特征在于，具有在硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上形成的、以從Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
這種加工用噴嘴，不易在表面造成損傷、且耐熱性好，此外不易附著濺射物。因此，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴，能夠防止由于與加工中的工件飛邊接觸等引起的損傷、熱量引起的變形、濺射物的附著以及因剝落而引起的變形或孔的堵塞等而導(dǎo)致壽命變短，以實(shí)現(xiàn)高壽命化。
因此，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴起到以下效果，即，能夠更長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，可以更有效地實(shí)現(xiàn)大幅度的作業(yè)的削減及成本的削減。
另外，上述的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜優(yōu)選下述覆蓋膜，即，使用將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型而成的粉末壓縮體電極，在加工液中利用放電表面處理所形成的覆蓋膜。這種利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，因?yàn)榫哂忻芎闲院们也灰讋兟涞奶卣?，所以加工機(jī)用噴嘴壽命延長(zhǎng)的效果好。因此，通過具有利用放電表面處理形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，能夠?qū)崿F(xiàn)壽命極長(zhǎng)的加工機(jī)用噴嘴。


圖1是說明激光加工用噴嘴的簡(jiǎn)要剖面圖，圖2是在鋼材上形成TiC覆蓋膜的情況下的剖面照片，圖3是說明焊接噴嘴及焊接用導(dǎo)電嘴的簡(jiǎn)要剖面圖，圖4是說明噴鍍用噴嘴的簡(jiǎn)要剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴及它們的制造方法的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明并不限于以下的記述，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可適當(dāng)變更。此外，在附圖中，為了便于理解，有時(shí)各部件的比例尺會(huì)有所不同。
實(shí)施方式1圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的激光加工用噴嘴10的簡(jiǎn)要剖面圖。首先，使用圖1對(duì)激光加工用噴嘴10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖1所示，本實(shí)施方式涉及的激光加工用噴嘴10，在以作為金屬母材的銅、鐵或者鋁為主要成分的激光加工用噴嘴主體1的表面，形成作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的TiC(碳化鈦)的覆蓋膜2，再在作為硬質(zhì)陶瓷覆蓋膜的TiC的覆蓋膜2上，形成鎳鉻鍍層3作為金屬覆蓋膜。在激光加工用噴嘴10上，使激光束4及輔助氣體6通過的通孔7設(shè)置在激光加工用噴嘴10的大致中心部上，激光束4及輔助氣體6通過該通孔7向工件5的方向供給。
目前，激光加工用噴嘴一般使用以Cu(銅)為主要成分的材料制造。但是，存在下述問題，即，由于激光加工中與工件的飛邊接觸時(shí)的損傷、熱量引起的變形、濺射物的附著及剝落引起的變形及孔的堵塞等，導(dǎo)致壽命變短。
因此，本實(shí)施方式涉及的激光加工用噴嘴10由以下部分構(gòu)成激光加工用噴嘴主體1，其以作為金屬母材的銅、鐵或者鋁為主要成分；作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜TiC(碳化鈦)的覆蓋膜2，其形成于該激光加工用噴嘴主體1的表面；以及作為金屬覆蓋膜的鎳鉻鍍層3，其形成于該TiC(碳化鈦)的覆蓋膜2之上。
本實(shí)施方式涉及的激光加工用噴嘴10，通過形成上述結(jié)構(gòu)，不易在激光加工用噴嘴10的表面造成損傷，耐熱性好，且不易附著濺射物。由此，該激光加工用噴嘴10，能夠防止由于與激光加工中的工件的飛邊接觸引起的損傷、熱量引起的變形、濺射物的附著及剝落引起的變形及孔的堵塞等導(dǎo)致壽命變短，從而實(shí)現(xiàn)高壽命化。
也就是說，因?yàn)楸緦?shí)施方式涉及的激光加工用噴嘴10壽命非常長(zhǎng)，可以長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，所以實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅度削減及成本的削減。
在這里，硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜是維氏硬度大于或等于1000的陶瓷材料。這種硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，作為除了碳化鈦(TiC)以外的其他材料，可以使用例如氮化鈦(TiCN)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化鉻(Cr3C2等)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC等)、碳化鉬(MoC等)、碳化鎢(WC)等。在這其中，根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在使用碳化鈦(TiC)作為硬質(zhì)陶瓷的情況下，激光加工用噴嘴10的壽命延長(zhǎng)效果最好。
另外，在硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上所形成的金屬覆蓋膜，如果是以除了鎳鉻以外的其他材料，例如Cr(鉻)、Ni(鎳)、Fe(鐵)、W(鎢)或者M(jìn)o(鉬)等的金屬元素為主要成分的金屬材料的覆蓋膜，也被確認(rèn)有同樣的效果。這些金屬元素，任何一個(gè)的熔點(diǎn)都是一千幾百℃以上，是熔點(diǎn)比較高的材料這一點(diǎn)是共通的。
而且，在上述金屬元素中，Cr、Mo、W是在高溫下形成氧化物而發(fā)揮潤(rùn)滑性的材料。因此，通過使用以這些元素為主要成分的金屬材料的覆蓋膜，能夠有效地防止濺射物的附著。
激光加工用噴嘴10最外面的金屬覆蓋膜(本實(shí)施方式中為鎳鉻鍍層)的形成方法，可以采用電鍍、蒸鍍等各種方法。而且，該金屬覆蓋膜的形成方法不同，對(duì)于激光加工用噴嘴10的壽命延長(zhǎng)來(lái)說，也沒有很大差別。
另一方面，通過本發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)可以看出，激光加工用噴嘴主體1與金屬覆蓋膜之間的中間層即硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，由下述的放電表面處理的方法具有最好的壽命延長(zhǎng)效果。
所說的放電表面處理，是如在國(guó)際公開第99/58744號(hào)小冊(cè)子、國(guó)際公開第01/05545號(hào)小冊(cè)子、國(guó)際公開第01/23640號(hào)小冊(cè)子等中公布的方法，是這樣一種形成金屬碳化物的覆蓋膜的方法，即，通過在粉末壓縮體或者將該粉末壓縮體加熱處理后的粉末壓縮體與工件之間，在加工液中施加電壓以產(chǎn)生脈沖狀放電，在工件表面形成電極材料碳化而形成金屬碳化物的覆蓋膜，前述粉末壓縮體是將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型而成的。
通過該放電表面處理而形成的硬質(zhì)碳化物覆蓋膜具有密合性優(yōu)良且不易剝落的特點(diǎn)。這被認(rèn)為是因?yàn)?，具有覆蓋膜表面硬質(zhì)碳化物多，而隨著進(jìn)入內(nèi)部母材的比例增大的傾斜性。
作為一個(gè)例子，在圖2中表示了在由鋼材構(gòu)成的工件上形成TiC覆蓋膜情況下的剖面照片。在圖2中，A-A線是TiC覆蓋膜形成前的工件(母材)表面的位置。另外，S-S線是TiC覆蓋膜形成后工件表面的位置。TiC覆蓋膜在S-S線與B-B線之間的區(qū)域C中形成。另外，在圖2中，B-B線的右側(cè)區(qū)域D是TiC覆蓋膜形成后的工件(母材)的區(qū)域。
另外，在剖面照片中重疊表示了特征曲線，該特性曲線表示沿圖2中的線L-L，對(duì)Fe-Kα和Ti-kα進(jìn)行組成分析的鐵和鈦含有比例。特征曲線的強(qiáng)度通過表示在圖2的照片左側(cè)的縱軸(a.u.)表示。
分析是利用圖2中的沿線L-L的Fe-Kα和Ti-kα的強(qiáng)度進(jìn)行的。在圖2中，特性曲線I(Fe-Kα)表示鐵的含有比例，這個(gè)值越高則鐵的含量越多。另外，I(Ti-kα)表示鈦的含有比例，這個(gè)值越高則鈦的含量越多。
通過圖2可以看出，越接近工件表面鈦(Ti)元素越多，逐漸地作為母材的鐵(Fe)增多。另外，在工件最外面附近Ti-kα的強(qiáng)度降低是由試驗(yàn)片的邊緣塌邊引起的，實(shí)施時(shí)在最外面Ti增多。
下面，根據(jù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果更具體地說明本發(fā)明。以下，對(duì)下述的銅制的激光加工用噴嘴主體進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)試驗(yàn)的情況進(jìn)行說明，該激光加工用噴嘴是利用上述的放電表面處理，在由銅構(gòu)成的激光加工用噴嘴主體上形成TiC覆蓋膜后，再在該TiC覆蓋膜上實(shí)施鍍鎳鉻。
評(píng)價(jià)試驗(yàn)使用如下所示的4個(gè)種類的樣本進(jìn)行。
<激光加工用噴嘴>
(樣本1)銅制的激光加工用噴嘴(現(xiàn)有產(chǎn)品)(樣本2)在銅制的激光加工用噴嘴的表面實(shí)施鍍鎳鉻的激光加工用噴嘴(樣本3)在銅制的激光加工用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的激光加工用噴嘴(樣本4)在銅制的激光加工用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜后，再在其上面實(shí)施鍍鎳鉻的激光加工用噴嘴評(píng)價(jià)內(nèi)容及壽命(以樣本1的壽命為1時(shí)的比較)示于表1中。
表1

如表1所示，樣本2(在銅制的激光加工用噴嘴的表面實(shí)施鍍鎳鉻的激光加工用噴嘴)及樣本3(在銅制的激光加工用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的激光加工用噴嘴)，也得到稍微的壽命的延長(zhǎng)。而且，比較樣本2和樣本3，樣本3能夠得到更好的壽命延長(zhǎng)效果。也就是說，可以說通過在銅制的激光加工用噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，能夠得到某種程度的良好的壽命延長(zhǎng)效果。
另一方面，樣本4(在銅制的激光加工用噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上實(shí)施鍍鎳鉻的激光加工用噴嘴)得到了遠(yuǎn)比其他結(jié)果大的效果。樣本4的壽命變得極長(zhǎng)的原因可推測(cè)如下。
銅是熱傳導(dǎo)性好的材質(zhì)而熔點(diǎn)高。相反，TiC熱傳導(dǎo)性差而熔點(diǎn)高。因?yàn)槿魺醾鲗?dǎo)性差則容易局部地溫度升高，所以容易成為濺射物附著，覆蓋膜破損的原因。但是，利用放電表面處理形成的覆蓋膜如前所述，是具有傾斜性的覆蓋膜，硬的TiC的覆蓋膜成為立刻與熱傳導(dǎo)性好的銅的成分相融合的覆蓋膜。因此，被認(rèn)為成為這樣一種理想的覆蓋膜，即，熱量導(dǎo)致的熔化利用熔點(diǎn)高的表面TiC的成分被防止，向激光加工用噴嘴的熱量輸入可以利用熱傳導(dǎo)性好的緊下面的銅的成分而立即散發(fā)。
但是，利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，粗糙到表面粗糙度10μm左右，覆蓋膜的厚度波動(dòng)大。因此，僅硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜也可以得到上述的延長(zhǎng)壽命的效果，但考慮僅通過該硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜則激光加工用噴嘴壽命延長(zhǎng)的效果被限制。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，本發(fā)明的主旨是，利用熔點(diǎn)較高的材料即鎳鉻等的金屬覆蓋膜，覆蓋利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的表面。
此外，在上述的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，說明了使用銅制的激光加工用噴嘴作為激光加工用噴嘴主體的情況，但通過實(shí)驗(yàn)可以確認(rèn)，在使用鐵(Fe)制的激光加工用噴嘴主體以及鋁(Al)制的激光加工用噴嘴主體作為激光加工用噴嘴主體的情況下，也可以得到與上述相同的效果。
因此，由本發(fā)明，能夠得到與現(xiàn)有的激光加工用噴嘴相比，極不易造成損傷且不易附著濺射物的、高壽命的激光加工用噴嘴。
另外，上述試驗(yàn)是利用由激光的金屬板切斷的連續(xù)加工進(jìn)行的，但在如穿孔(打孔)加工那樣，熱量不集中進(jìn)入噴嘴處的加工中，利用樣本3的形式的噴嘴也能充分地延長(zhǎng)壽命。這是因?yàn)?，在穿孔這樣的加工中，與因熱量引起的破壞相比，在加工中所產(chǎn)生的飛邊與噴嘴摩擦而受到的破壞更大。只利用覆蓋膜的硬度就能夠充分地承受這種破壞。
實(shí)施方式2在焊接中，也與實(shí)施方式1中所說明的激光加工一樣，存在焊接噴嘴或焊接用導(dǎo)電嘴處由于熱量或附著濺射物而引起壽命變短的問題。
因此，與上述的實(shí)施方式1同樣地，通過在焊接噴嘴或焊接用導(dǎo)電嘴的表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，可以延長(zhǎng)壽命。而且，通過在硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上形成規(guī)定的金屬覆蓋膜，能夠更有效地延長(zhǎng)壽命。由此，能夠提供可以長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，并實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本削減的焊接噴嘴及焊接用導(dǎo)電嘴。
下面，對(duì)實(shí)施方式2涉及的焊接噴嘴及焊接用導(dǎo)電嘴進(jìn)行說明。圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21的簡(jiǎn)要剖面圖。
首先，使用圖3說明本實(shí)施方式涉及的焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，本實(shí)施方式涉及的焊接噴嘴11，在以作為金屬母材的銅、鐵或者鋁為主要成分的焊接噴嘴主體12的表面，利用放電表面處理形成作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的TiC(碳化鈦)的覆蓋膜13，再在作為硬質(zhì)陶瓷的TiC的覆蓋膜13上，形成鎳鉻鍍層14作為金屬覆蓋膜。
另外，如圖3所示，本實(shí)施方式涉及的焊接用導(dǎo)電嘴21，在以作為金屬母材的銅、鐵或鋁為主要成分的焊接用導(dǎo)電嘴主體22的表面，利用放電表面處理形成作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的TiC(碳化鈦)的覆蓋膜23，再在作為硬質(zhì)陶瓷的TiC的覆蓋膜23上，形成鎳鉻鍍層24作為金屬覆蓋膜。
另外，在焊接用導(dǎo)電嘴21上，設(shè)置使中心部貫穿長(zhǎng)度方向的通孔，在通孔中配置焊條25。此外，在焊接時(shí)，向焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21之間供給輔助氣體31。
本實(shí)施方式涉及的焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21，通過形成上述結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)耐熱性好，且不易附著濺射物。由此，能夠防止該焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21由于焊接中的熱量引起的變形、濺射物的附著及剝落造成的變形等所導(dǎo)致的壽命變短，實(shí)現(xiàn)高壽命化。
也就是說，因?yàn)楸緦?shí)施方式涉及的焊接噴嘴11及焊接用導(dǎo)電嘴21壽命極長(zhǎng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，因此實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本的削減。
在這里，硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜與上述實(shí)施方式1的情況相同，也可以使用碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiCN)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化鉻(Cr3C2等)、碳化釩(VC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鈮(NbC等)、碳化鉬(MoC等)、碳化鎢(WC)等。
另外，在硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上所形成的金屬覆蓋膜也與上述的實(shí)施方式1的情況相同，除了鎳鉻以外，還可以是以Cr(鉻)、Ni(鎳)、Fe(鐵)、W(鎢)或者M(jìn)o(鉬)等金屬元素為主要成分的金屬材料的覆蓋膜。而且，在上述金屬元素中，通過使用以Cr、Mo、W為主要成分的金屬材料的覆蓋膜，也能夠有效地防止濺射物的附著。
下面，根據(jù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果更具體地說明本發(fā)明。以下，對(duì)下述的銅制的焊接噴嘴進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)試驗(yàn)的情況進(jìn)行說明，該焊接噴嘴是利用上述的放電表面處理，在由銅構(gòu)成的焊接噴嘴主體上形成TiC覆蓋膜之后，再在該TiC覆蓋膜上實(shí)施鍍鎳鉻。
另外，還對(duì)下述的銅制的焊接用導(dǎo)電嘴進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)試驗(yàn)的情況進(jìn)行說明，該焊接用導(dǎo)電嘴是利用上述的放電表面處理，在由銅構(gòu)成的焊接用導(dǎo)電嘴主體上形成TiC覆蓋膜之后，再在該TiC覆蓋膜上實(shí)施鍍鎳鉻。
評(píng)價(jià)試驗(yàn)分別使用如下所述的4個(gè)種類的樣本進(jìn)行。
<焊接噴嘴>
(樣本5)銅制的焊接噴嘴(現(xiàn)有產(chǎn)品)(樣本6)在銅制的焊接噴嘴的表面實(shí)施鍍鎳鉻的焊接噴嘴(樣本7)在銅制的焊接噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的焊接噴嘴(樣本8)在銅制的焊接噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上面實(shí)施鍍鎳鉻的焊接噴嘴將對(duì)上述樣本的評(píng)價(jià)內(nèi)容及壽命(以樣本5的壽命為1時(shí)的比較)示于表2中。
<焊接用噴嘴>
(樣本9)銅制的焊接用導(dǎo)電嘴(現(xiàn)有產(chǎn)品)(樣本10)在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴的表面實(shí)施鍍鎳鉻的焊接用導(dǎo)電嘴(樣本11)在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴的表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的焊接用導(dǎo)電嘴(樣本12)在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴的表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上面實(shí)施鍍鎳鉻的焊接用導(dǎo)電嘴將對(duì)上述樣本的評(píng)價(jià)內(nèi)容及壽命(以樣本9的壽命為1時(shí)的比較)示于表3中。
表2

表3


如表2所示，樣本6(在銅制的焊接噴嘴表面實(shí)施鍍鎳鉻的焊接噴嘴)及樣本7(在銅制的焊接噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的焊接噴嘴)，也得到了稍微的壽命的延長(zhǎng)。而且，比較樣本6和樣本7，樣本7能夠得到更好的壽命延長(zhǎng)效果。也就是說，可以說通過在銅制的焊接噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，能夠得到某種程度的良好的壽命延長(zhǎng)效果。
另一方面，樣本8(在銅制的焊接噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上實(shí)施鍍鎳鉻的焊接噴嘴)，雖然沒達(dá)到激光噴嘴的程度，但也得到比其他結(jié)果更大的效果。
另外，如表3所示，樣本10(在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴的表面實(shí)施了鍍鎳鉻的焊接用導(dǎo)電嘴)及樣本11(在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的焊接用導(dǎo)電嘴)，也得到了稍微的壽命的延長(zhǎng)。而且，比較樣本10和樣本11，樣本11能夠得到更好的壽命延長(zhǎng)效果。也就是說，可以說通過在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，能夠得到某種程度的良好的壽命延長(zhǎng)效果。
另一方面，樣本12(在銅制的焊接用導(dǎo)電嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上實(shí)施鍍鎳鉻的焊接用導(dǎo)電嘴)得到比其他結(jié)果更大的效果。
樣本8及樣本12壽命變長(zhǎng)的原因可推測(cè)如下。
銅是熱傳導(dǎo)性好的材質(zhì)而熔點(diǎn)高。相反，TiC熱傳導(dǎo)性差而熔點(diǎn)高。因?yàn)槿魺醾鲗?dǎo)性不好則容易局部地溫度升高，所以容易成為濺射物附著，覆蓋膜破損的原因。但是，利用放電表面處理所形成的覆蓋膜如前所述，是具有傾斜性的覆蓋膜，硬的TiC覆蓋膜成為立刻與熱傳導(dǎo)性好的銅的成分相融合的覆蓋膜。因此，被認(rèn)為成為這樣一種理想的覆蓋膜，即，熱量導(dǎo)致的熔化利用熔點(diǎn)高的表面TiC的成分被防止，向焊接噴嘴或焊接用導(dǎo)電嘴的熱量輸入可以利用熱傳導(dǎo)性好的緊下面的銅的成分立即散發(fā)。
但是，利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，粗糙到表面粗糙度10μm左右，覆蓋膜的厚度波動(dòng)大。因此，僅硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜也可以得到上述的延長(zhǎng)壽命的效果，但考慮僅通過該硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜則激光加工用噴嘴的壽命延長(zhǎng)的效果被限制。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，本發(fā)明的主旨就是，利用熔點(diǎn)較高的材料即鎳鉻等的金屬覆蓋膜，覆蓋利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的表面。
特別是在焊接用導(dǎo)電嘴中，因?yàn)楹附拥臒崃恐苯觽鬟f，所以焊接用導(dǎo)電嘴成為幾百℃的高溫。因?yàn)槿绻附佑脤?dǎo)電嘴達(dá)到高溫，則鍍鎳鉻覆蓋膜中的Cr(鉻)氧化，成為Cr2O3(氧化鉻)，從而發(fā)揮潤(rùn)滑性，所以可以推測(cè)具有以下效果，即，不易在焊接用導(dǎo)電嘴的表面附著濺射物。
另外，在上述的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，說明了使用銅制的焊接噴嘴主體及焊接用導(dǎo)電嘴主體作為焊接噴嘴主體及焊接用導(dǎo)電噴嘴主體的情況，但通過試驗(yàn)可以確認(rèn)，在使用鐵(Fe)制的焊接噴嘴主體及焊接用導(dǎo)電嘴主體，或者鋁(Al)制的焊接噴嘴主體及焊接用導(dǎo)電嘴主體，作為焊接噴嘴主體及焊接用導(dǎo)電嘴主體的情況下，也可以得到與上述相同的效果。
因此，由本發(fā)明，可以得到與現(xiàn)有的焊接噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴相比，壽命高的焊接噴嘴、焊接用導(dǎo)電嘴。由此，能夠提供可長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，并實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本的削減的焊接噴嘴及焊接用導(dǎo)電嘴。
實(shí)施方式3噴鍍是從噴嘴噴出熔化了的材料而使其附著在工件表面上的方法。在焊接中，也與在實(shí)施方式1中說明的激光加工一樣，存在噴鍍用噴嘴因熱量及附著濺射物而導(dǎo)致壽命變短的問題。
因此，與上述實(shí)施方式1同樣地，通過在噴鍍用噴嘴的表面形成硬質(zhì)陶瓷覆蓋膜，可以延長(zhǎng)壽命。而且，通過在硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上形成規(guī)定的金屬覆蓋膜，可以更有效地延長(zhǎng)壽命。由此，能夠提供可長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，并實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本削減的噴鍍用噴嘴。
下面，對(duì)實(shí)施方式3涉及的噴鍍用噴嘴進(jìn)行說明。圖4是說明本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的噴鍍用噴嘴51的簡(jiǎn)要剖面圖。
首先，使用圖4說明本實(shí)施方式涉及的噴鍍用噴嘴51的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，本實(shí)施方式涉及的噴射用噴嘴51，在以作為金屬母材的銅、鐵或鋁為主要成分的噴鍍用噴嘴主體52的表面，利用放電表面處理形成作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的TiC(碳化鈦)的覆蓋膜53，再在作為硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的TiC的覆蓋膜53上，形成鎳鉻鍍層54作為金屬覆蓋膜。
本實(shí)施方式涉及的噴鍍用噴嘴51，通過形成上述結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)的耐熱性好，且不易附著濺射物。由此，能夠防止該噴鍍用噴嘴51由于焊接中的熱量引起的變形、濺射物的附著及剝落造成的變形等而導(dǎo)致壽命變短，實(shí)現(xiàn)高壽命化。
也就是說，因?yàn)楸緦?shí)施方式涉及的噴鍍用噴嘴51壽命極長(zhǎng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，所以實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本的削減。
在本實(shí)施方式中，硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜及在該硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上所形成的金屬覆蓋膜，可以使用與上述實(shí)施方式1相同的材料。
下面，根據(jù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果更具體地說明本發(fā)明。以下，對(duì)下述的銅制的噴鍍用噴嘴進(jìn)行壽命評(píng)價(jià)試驗(yàn)的情況進(jìn)行說明，該噴鍍用噴嘴是利用上述的放電表面處理，在由銅構(gòu)成的噴鍍用噴嘴主體上形成TiC覆蓋膜之后，再在該TiC覆蓋膜上實(shí)施鍍鎳鉻。
評(píng)價(jià)試驗(yàn)分別使用如下所示的4個(gè)種類的樣本進(jìn)行。
<噴鍍用噴嘴>
(樣本13)銅制的噴鍍用噴嘴(現(xiàn)有產(chǎn)品)(樣本14)在銅制的噴鍍用噴嘴表面實(shí)施鍍鎳鉻的噴鍍用噴嘴(樣本15)在銅制的噴鍍用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的噴鍍用噴嘴(樣本16)在銅制的噴鍍用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上實(shí)施鍍鎳鉻的噴鍍用噴嘴將對(duì)以上的樣本的評(píng)價(jià)內(nèi)容及壽命(以樣本13的壽命為1時(shí)的比較)表示在表4中。
表4

如表4所示，樣本14(在銅制的噴鍍用噴嘴的表面實(shí)施了鍍鎳鉻的噴鍍用噴嘴)及樣本15(在銅制的噴鍍用噴嘴表面利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜的噴鍍用噴嘴)，也得到了稍微的壽命的延長(zhǎng)。而且，比較樣本14和樣本15，樣本15能夠得到更好的壽命延長(zhǎng)效果。也就是說，可以說通過在銅制的噴鍍用噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，能夠得到某種程度的良好的壽命延長(zhǎng)效果。
另一方面，樣本16(在銅制的噴鍍用噴嘴上利用放電表面處理形成TiC覆蓋膜，再在其上實(shí)施鍍鎳鉻的噴鍍用噴嘴)，得到比其他結(jié)果更大的效果。
樣本16的壽命變長(zhǎng)的原因可推測(cè)如下。
銅是熱傳導(dǎo)性好的材質(zhì)而熔點(diǎn)高。相反，TiC熱傳導(dǎo)性差而熔點(diǎn)高。因?yàn)槿魺醾鲗?dǎo)性不好則容易局部地溫度升高，所以容易成為濺射物附著，覆蓋膜破損的原因。但是，利用放電表面處理所形成的覆蓋膜如前所述，是具有傾斜性的覆蓋膜，硬的TiC覆蓋膜成為立刻與熱傳導(dǎo)性好的銅的成分相融合的覆蓋膜。因此，被認(rèn)為成為這樣一種理想的覆蓋膜，即，熱量導(dǎo)致的熔化利用熔點(diǎn)高的表面TiC的成分被防止，向噴鍍用噴嘴的熱量輸入可以利用熱傳導(dǎo)性好的緊下面的銅的成分立即散發(fā)。
但是，利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，粗糙到表面粗糙度10μm左右，覆蓋膜的厚度波動(dòng)大。因此，只有硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜也可以得到上述的延長(zhǎng)壽命的效果，但考慮僅通過該硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜則噴鍍用噴嘴壽命延長(zhǎng)的效果被限制。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，本發(fā)明的主旨就是，利用熔點(diǎn)較高的材料即鎳鉻等的金屬覆蓋膜，覆蓋利用放電表面處理所形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的表面。
特別是在噴鍍用噴嘴中，因?yàn)楹附拥臒崃恐苯觽鬟f，所以噴鍍用噴嘴成為幾百℃的高溫。因?yàn)槿绻麌婂冇脟娮爝_(dá)到高溫，則鍍鎳鉻覆蓋膜中的Cr(鉻)氧化，成為Cr2O3(氧化鉻)，從而發(fā)揮潤(rùn)滑性，所以可以推測(cè)具有以下效果，即，不易在噴鍍用噴嘴的表面附著濺射物。
另外，在上述的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，說明了使用銅制的噴鍍用噴嘴主體作為噴鍍用噴嘴主體的情況，但通過試驗(yàn)可以確認(rèn)，在使用鐵(Fe)制的噴鍍用噴嘴主體或者鋁(Al)制的噴鍍用噴嘴主體，作為噴鍍用噴嘴主體的情況下，也可以得到與上述相同的效果。
因此，由本發(fā)明，可以得到與現(xiàn)有的噴鍍用噴嘴相比，壽命高的噴鍍用噴嘴。由此，能夠提供可長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)使用，并實(shí)現(xiàn)更換作業(yè)的大幅削減及成本的削減的噴鍍用噴嘴。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明涉及的加工機(jī)用噴嘴適合在進(jìn)行苛刻條件下的使用的加工相關(guān)產(chǎn)業(yè)中使用，尤其適合在進(jìn)行暴露在熱量或熔化材料等的濺射物條件下的使用的加工相關(guān)產(chǎn)業(yè)中使用。
權(quán)利要求
1.一種加工機(jī)用噴嘴，其特征在于，具有在金屬母材表面形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。
2.如權(quán)利要求1所述的加工機(jī)用噴嘴，其特征在于，還具有在前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上形成的、以從Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加工機(jī)用噴嘴，其特征在于，前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，是使用將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型而成的粉末壓縮體電極，在加工液中利用放電表面處理形成的。
4.如權(quán)利要求1～3所述的加工機(jī)用噴嘴，其特征在于，前述金屬母材以銅、鐵或鋁為主要成分。
5.一種焊接用導(dǎo)電嘴，其特征在于，具有在金屬母材表面形成的硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。
6.如權(quán)利要求5所述的焊接用導(dǎo)電嘴，其特征在于，還具有在前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上形成的、以從Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
7.如權(quán)利要求5或6所述的焊接用導(dǎo)電嘴，其特征在于，前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，是使用將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型而成的粉末壓縮體電極，在加工液中利用放電表面處理形成的。
8.如權(quán)利要求5～7所述的焊接用導(dǎo)電嘴，其特征在于，前述金屬母材以銅、鐵或鋁為主要成分。
9.一種加工機(jī)用噴嘴的制造方法，其特征在于，包含在金屬母材表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的加工機(jī)用噴嘴的制造方法，其特征在于，包含下述工序，即，在前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上，形成以從Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
11.如權(quán)利要求10所述的加工機(jī)用噴嘴的制造方法，其特征在于，通過表面處理形成以從前述Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
12.如權(quán)利要求9～11所述的加工機(jī)用噴嘴的制造方法，其特征在于，在形成前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的工序中，使用將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型的粉末壓縮體電極，在加工液中利用放電表面處理，形成前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。
13.如權(quán)利要求9～12所述的加工機(jī)用噴嘴的制造方法，其特征在于，使用以銅、鐵或鋁為主要成分的金屬材料作為前述金屬母材。
14.一種焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法，其特征在于，包含在金屬母材表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的工序。
15.如權(quán)利要求14所述的焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法，其特征在于，包含下述工序，即，在前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜上，形成以從Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
16.如權(quán)利要求15所述的焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法，其特征在于，通過表面處理形成以從前述Cr、Ni、Fe、W、Mo所構(gòu)成的群中選出的1種或1種以上的金屬元素為主要成分的覆蓋膜。
17.如權(quán)利要求14～16所述的焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法，其特征在于，在形成前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜的工序中，使用將以易碳化的金屬的粉末或金屬碳化物的粉末為主要成分的粉末壓縮成型的粉末壓縮體電極，在加工液中利用放電表面處理，形成前述硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。
18.如權(quán)利要求14～17所述的焊接用導(dǎo)電嘴的制造方法，其特征在于，使用以銅、鐵或鋁為主要成分的金屬材料作為前述金屬母材。
全文摘要
為了實(shí)現(xiàn)加工機(jī)用噴嘴的高壽命化，在加工機(jī)用噴嘴的金屬母材表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜。通過在加工機(jī)用噴嘴的金屬母材表面形成硬質(zhì)陶瓷的覆蓋膜，該加工機(jī)用噴嘴不易在表面造成損傷，且耐熱性好。由此，由這種加工機(jī)用噴嘴，能夠防止由于與加工中的工件的飛邊接觸等造成的損傷的產(chǎn)生、熱量引起的變形等導(dǎo)致壽命變短，以實(shí)現(xiàn)高壽命化。
文檔編號(hào)B23K9/29GK1798628SQ20048001536
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者后藤昭弘, 秋吉雅夫, 杉浦忠直, 落合宏行, 渡邊光敏 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社