[发明专利]电解加工方法、电解加工装置以及电解加工液

说明书

为了将通过加工生成的钨酸钠(Na2WO4)分离去除，在本发明中，在一边切换极性一边进行的超硬合金的电解加工方法中，构成为作为电解加工液，使用盐水(NaCl水溶液)或硝酸钠水溶液(Na(No3))，通过向该电解加工液预先加入钙盐，从而使通过电解加工而生成的钨酸钠(Na2WO4)和钙盐进行反应，制出钨酸钙(CaWO4)，利用比重差将钙化合物分离回收。

技术领域

本发明涉及超硬合金的电解加工方法及装置、以及电解加工液。

背景技术

超硬合金是将钴(Co)作为粘合剂而对碳化钨(WC)进行烧结而成的材料，将碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)等作为成分而加入的情况较多。超硬合金是硬度高、具有高耐磨性的材料，当前，对于形状加工大多使用放电加工。

在利用放电加工进行加工的情况下，在粗加工中，加工速度取得最大1gr/min时的粗糙度为50μmRz左右，铜—钨电极的消耗比成为15％左右。还会发生裂纹。即使为了减少裂纹的发生，将加工速度降低至0.2gr/min左右，精加工表面粗糙度为10μmRz至20μmRz，仍不可避免电极消耗比为15％左右。

如果将精加工表面粗糙度设为4μmRz，则加工速度最大成为0.05gr/min、电极消耗比成为大于或等于15％。但是，此时，超硬合金的形状加工利用放电加工，虽然在放电加工中会存在裂纹的发生等，但使加工速度显著地下降进行加工而减少裂纹，进而通过磨光作业而去除裂纹，作为产品使用。

另外，近几年，正在尝试通过切削加工进行的形状加工。虽然也经常看到利用切削加工能够进行超硬合金的加工这样的研究发表，但刀具刃尖的消耗大，特别是加工成大致形状的粗加工阶段的加工速度慢，还难以在经济性方面得到认可。在高速切削加工或中速加工中，由于刀具磨损，不能增大加工的进刀或进给等切削条件，存在加工时间长这样的问题。在现状的加工速度下，需要比放电加工长许多倍的时间。在研磨加工或使用了电镀刀具的研磨加工中也与切削加工同样地进行了尝试，但具有同样的问题。

另一方面，在几十年前研究了电解加工(例如，参照非专利文献1、专利文献1、专利文献2)。在电解加工中，电极消耗为大致零，精加工表面粗糙度小的领域(3～4μmRz)的加工速度大，也没有发生如放电加工那样的加工面的龟裂。关于电解加工的加工速度，在1967年左右实施的结果为，在得到表面粗糙度3～4μmRz时的加工速度为2g/min，速度也是非常高(参照图4、图5)。

非专利文献1：前田祐雄、齐藤长男、叶石雄一郎著，《三菱电机技报》Vol.41，No.10(1967)1272-1279

专利文献1：日本特公昭41－1086号公报

专利文献2：日本特公昭41－1087号公报

如上所示，电解加工在本质上具有非常优异的加工特性，但存在大的缺点，至今为止没有实现实用化。其缺点是：随着加工的进行，电解加工液变质，不能继续加工；存在会产生氯气的安全方面的问题；没有确立关于通过加工而生成的化学变化后的沉淀物的处理方法等

发明内容

如上所述，可以说当时的电解加工技术虽然取得了研究成果，但作为工业产品是不成熟的。对于该问题，以下详细叙述，但在其之前加入对当时的超硬合金的电解加工技术的说明。

下面说明超硬合金通过怎样的电化学反应而被加工。超硬合金是将WC、Co作为主成分，还包含TiC、TaC在内的超硬合金。叙述各成分通过怎样的电化学反应被熔析去除。假定为电解液使用NaCl水溶液、或者NaCl+NaOH水溶液。

首先，观察作为超硬合金的主成分的碳化钨(WC)的反应。如果将超硬合金作为正极，则表面被阳极氧化而生成蔚蓝色的膜。这是WC被氧化而生成的WO3。然后，如果将超硬合金作为负极，则WO3与Na离子接触，从而从表面即WO3剧烈地产生气体，表面成为超硬合金的本来颜色(bare color)。如果将该反应用化学式表示，则如下所示。