[发明专利]用于绝缘陶瓷电火花加工技术的导电涂覆材料及利用其制备辅助电极的方法

说明书

技术领域

本发明属于电火花加工绝缘陶瓷的技术领域，涉及一种用于辅助绝缘陶瓷导电，使之实现电火花加工的一种新型导电涂覆材料及利用其制备辅助的电极方法。

背景技术

绝缘陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀及良好的化学稳定性，在汽车、飞机、航空、航天、机械、电子、医疗卫生等领域的应用日益广泛。但陶瓷的高强度、高硬度等特性，传统机械加工方法难以实现低成本、高质量的成型加工及精加工。比如，工程陶瓷的加工成本占总制造成本的80%以上，因此严重影响其在工业中的应用。为此近年来各国学者致力于寻求电火花加工的手段，在绝缘陶瓷表面附加辅助电极的方法，实现高质量的电火花加工。辅助电极在初始放电加工过程时，辅助电极紧密贴合在绝缘陶瓷表面，充当绝缘陶瓷导电电极，起着构成放电回路的作用。当加工到辅助电极与绝缘陶瓷的分界面时，辅助电极加工区域被电火花蚀除，同时陶瓷基体加工区域可生成一层碳黑导电膜，它与未被加工的辅助电极桥接，继续构成放电回路，因此电加工方法可以持续加工绝缘陶瓷。

长期以来，传统的电火花加工绝缘陶瓷有四种方法制作辅助电极：1）绝缘陶瓷表面附着导电铜板，用夹具进行机械夹紧，铜板即可充当辅助电极，实现放电加工。然而当加工曲面绝缘陶瓷工件时，需要制定专用夹具实现辅助电极的装夹。因此该方法成本高，制作周期长且难以加工曲面绝缘陶瓷工件。2）绝缘陶瓷表面喷涂银粉导电漆。由于银粉具有良好的导电能力，可充当辅助电极，但由于银粉价格昂贵，该方法难以实现广泛应用。3）预先在绝缘陶瓷基体表面添加一层石墨粉，连同陶瓷一起高温烧结，烧结形成的石墨层能紧密吸附陶瓷基体表面，且其具有良好的导电效果，可充当辅助电极，实现电火花放电加工，但该方法制作耗时且工序繁琐。4）利用物理真空蒸镀（PVD）的方法制备辅助电极，该方法可制备厚度均一、导电性良好的辅助电极，但需要昂贵的离子镀膜设备，不利于技术的推广。综上所述，上述方式辅助电极制作成本高、周期长且不易加工曲面工件，因此不利于电火花加工绝缘陶瓷技术的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备简单、周期短及高导电性能的导电涂覆材料及利用其制备辅助电极的方法。

本发明提出一种全新的绝缘陶瓷的导电涂覆材料，该导电涂覆材料有助于电火花稳定加工绝缘陶瓷，其组分配比为：每10-30ml无水乙醇配兑20-50ml 铜粉导电漆、5-15g铁磁粉末和/或5-15g导电石墨粉。制作过程如下：按上述配比，以无水乙醇为介质将铜粉导电漆进行稀释，然后掺杂铁磁粉末和/或导电石墨，混合均匀。

    本发明将导电涂覆材料的涂覆与铜箔导电胶带的包裹相结合制备辅助电极，具体步骤如下：

    1）导电涂覆材料的涂覆：用手工涂覆或机械喷涂方法，将上述制备的导电涂覆材料，均匀涂覆在绝缘陶瓷基体待加工表面，室温干燥或50-80℃烘干，干燥后涂层厚度为100-500μm。

2）铜箔导电胶带的包裹：利用铜箔导电胶带沿图1或图2中所示的包裹方向包裹绝缘陶瓷，使铜箔导电胶带与绝缘陶瓷涂层表面连接成导电回路，包裹厚度为100-500μm。

本发明提出了一种全新的绝缘陶瓷导电涂层的制备方法，依据电火花加工类型及加工工艺路线，利用铜箔导电胶带包裹涂覆导电涂覆材料的绝缘陶瓷表面，以构成辅助电极的策略，该策略能使电火花加工技术对绝缘陶瓷实现稳定加工。本发明通过长期试验研究发现，制备辅助电极时，涂覆面的选择及铜箔导电胶带的包裹方式取决于电火花加工的类型及加工工艺路线。在电火花成型加工时，绝缘陶瓷基体表面可直接包裹铜箔导电胶带，铜箔导电胶带可充当辅助电极，实现电火花成型加工。

本发明所制备的辅助电极具有良好的导电性，放电过程中陶瓷表面循环生成一层约为30μm的导电碳黑膜可以构成引电回路，保证电火花加工绝缘陶瓷稳定进行。与现有技术的辅助电极相比，本发明具有如下优点：

1）辅助电极制备简易，制作工序简单。

2）辅助电极添加的是铁磁材料或导电石墨，导电性能良好。

3）辅助电极不受绝缘陶瓷大小、形状限制，对平面、曲面及不规则表面的绝缘陶瓷工件均适用。

4）铜箔导电胶带可显著减小工作液对导电涂层的侵蚀，使辅助电极稳定导电，因此可提高电火花加工的稳定性和加工效率。

附图说明

    图1 为块状绝缘陶瓷辅助电极制作方法示意图，面1：右表面，面2：前表面，面3：左表面，面4：后表面，面5：上表面，面6：下表面，包裹方向1：沿切割方向绕面2、面4的缠绕方向，包裹方向2：沿切割方向绕面1、面3的缠绕方向。