电极头的制备方法、工具电极以及工具电极的制备方法与流程

本发明涉及电火花加工技术领域，特别涉及一种电极头的制备方法、工具电极以及工具电极的制备方法。

背景技术：

碳化钨材料具有高耐磨、高硬度、高熔点、耐腐蚀等特性，常用于工件的表面强化。钴常作为硬质合金中的粘结剂，它一定程度上保证了硬质合金的韧性。碳化钨-钴硬质合金是碳化钨和金属钴组成的，也是目前常见的硬质合金之一，同时也是目前电火花表面强化领域较为常用的工具电机材料。

石墨烯作为一种新型的碳质材料，其具有高导电性、高导热性、高比表面积以及去合金及金属复合情况下的增加强度等特性。正是因为石墨烯具备的这些特性，使得石墨烯能够加入传统的工具电极中，以改变工具电极的强度。石墨烯复合的工具电极可以一定程度上增加电极的导热性、导电性和强度；还可以降低电极的消耗量，提高工作效率，降低加工成本。

现阶段，采用碳化钨、钴和石墨烯来制作工具电极受到了越来越广泛的应用。但是现有的用于制备这类工具电极的方法较为繁琐，并且最终获得的电极的整体性能较差，成品率较低。

另外，由于现有的工具电极大多是一体式的。一体式的工具电极通常是由一整个材料直接加工而成，由于其结构简单，因此生产效率较高，品质能够得到较好的保证。但是，由于工具电极消耗量较大，一旦工具电极的局部出现损毁，整个工具电极都要报废，因此导致工具电极的使用成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电极头的制备方法、工具电极以及工具电极的制备方法，以解决现有的工具电极的性能不好，成品率第的技术问题。

同时，本发明还能够解决的现有的工具电极的使用成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电极头的制备方法，包括如下步骤：

混合石墨烯、碳化钨、钴和无水乙醇，并研磨，得到混合研磨物；

将所述混合研磨物烘干处理，得到烘干后的研磨物；

压制所述烘干后的研磨物，得到成型的生坯；

烧结所述生坯，形成所述电极头。

进一步，所述碳化钨与所述钴的质量比为4～9，所述石墨烯与所述碳化钨和所述钴的质量比为0.00001～0.02，所述无水乙醇与所述石墨烯、所述碳化钨和所述钴的质量比为0.4～0.6。

进一步，利用球磨机研磨所述石墨烯、所述碳化钨、所述钴和所述无水乙醇，研磨速度为每分钟130～160转，研磨时间为8～24小时。

进一步，将所述混合研磨物烘干处理后，进行过筛处理，以得到烘干后的研磨物。

进一步，利用干燥箱在50～80℃的温度下对所述混合研磨物进行烘干处理。

进一步，在干燥箱中烘干所述混合研磨物6～12小时。

进一步，利用至少325目的筛网进行过筛处理。

进一步，利用压制模具压制所述烘干后的研磨物，并在150mpa-350mpa的压强下压制，以获得成型的所述生坯；

其中，压制时间持续2～5分钟，压制速度为每分钟压制2～5mm。

进一步，将所述生坯置于管式炉中，并处于1050～1150℃的温度下烧结，以得到所述电极头；

其中，在所述管式炉中通入高纯氮以排出空气，所述高纯氮的流量为每分钟3～8毫升，持续时间为13～17分钟。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种工具电极，所述工具电极包括一导电体，所述导电体上固定有如上述内容所述的电极头，所述导电体与所述电极头之间能够通电。

并且，本发明还提供了一种用于制备上述工具的的方法，该方法利用导电银胶将如权利要求10中的所述电极头粘在所述导电体上，并利用烘箱在50～80℃的条件下保温6～12小时，以形成所述工具电极。

本发明提供的电极头的制备方法、其制备过程简单、快捷，并且无需使用复杂的设备，能够极大程度的降低电极头的制作成本。获得的电极头还能够最大程度的保留其制备材料的特性。还有，本发明提供的组合式工具电极能够多次更换电极头，从而能够极大的降低工具电极的使用成本，提高资源的利用率。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的电极头的制备方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的组合式工具电极的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的圆饼状的电极头的示意图。

具体实施方式

根据前述可知，现阶段，用于电火花加工的工具电极中，有些工具电极通过采用碳化钨和钴材料能够提高工具电极的加工性能；还有些工具电极通过加入石墨烯材料来进一步提高工具电极的导热性、导电性以及自身的强度。但是现有的用于制备这类工具电极的方法较为繁琐，并且最终获得的电极的整体性能较差，成品率较低。为此本发明提供了一种制备用于电火花加工的工具电极的方法。

另外，由于现有的一体式工具电极的使用成本较高，尤其是采用一些较为昂贵的材料(例如碳化钨、铜钨合金等材料)制造的一体式工具电极。为此，本发明提出了一种组合式工具电极，通过将两个性质相同或不同的导电体组合形成一个工具电极，并将其中一个导电体作为电极头(用于对加工工件放电，可以采用材料价格贵一些、性能较好的材料制作)应用于电火花加工中，以此来降低工具电极的使用成本。由于上述内容中的制备方法能够用来制备用于电火花加工的工具电极，因此同样可以用来制作本发明提供的组合式工具电极中的电极头。

还有，本发明还提出了一种用于制备所述工具电极的方法，以实现将所述电极头和所述导电体固定形成一个完成的所述工具电极。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电极头的制备方法、工具电极以及工具电极的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

本实施例提供了一种电极头的制备方法，如图1所示，图1是本实施例提供的电极头的制备方法的流程图。

本实施例提供的一种电极头的制备方法包括如下步骤：

s1：混合石墨烯、碳化钨、钴和无水乙醇，并研磨，得到混合研磨物；

s2：将所述混合研磨物烘干处理，得到烘干后的研磨物；

s3：压制所述烘干后的研磨物，得到成型的生坯；

s4：烧结所述生坯，形成所述电极头。

具体的，s1中所述碳化钨与所述钴的质量比为4～9，所述石墨烯与所述碳化钨和所述钴的质量比为0.00001～0.02，所述无水乙醇与所述石墨烯、所述碳化钨和所述钴的质量比为0.4～0.6。例如：通过天平量取9g的碳化钨粉末(可以选用粒径为1微米的碳化钨粉末)、1g的钴粉末(可以选用粒径为1～2微米的钴粉末)、0.101g的石墨烯材料以及量取5g的无水乙醇。在进行研磨时，为提高研磨效率，可以将上述材料放入球磨机中进行研磨。

进一步，在利用球磨机对所述碳化钨、钴、石墨烯和无水乙醇的混合物进行研磨时，可以将球磨机的研磨速度设置为每分钟130～160转，并持续研磨8～24小时，例如保持球磨机的转速为每分钟150转，持续研磨24小时，以使上述材料能够得到较充分的研磨，形成所述混合研磨物。

具体的，在s2中，将所述混合研磨物烘干处理后，进行过筛处理，以得到烘干后的研磨物。过筛时可以利用至少325目的筛网进行过筛处理。例如，可以根据实际的需求选用400目的筛网进行过筛处理，以筛除所述混合研磨物中较大的颗粒，获得所述烘干后的研磨物。

还有，在进行过筛处理之前，需要对所述混合研磨物进行烘干处理，以避免所述研磨混合物发生粘连，形成结块。在进行烘干处理时，可以利用干燥箱作为烘干设备，将所述烘干箱的温度设定在50～80℃的温度下对所述混合研磨物进行烘干处理。当然，为了更加彻底的将所述研磨物进行烘干，还可以将烘干处理的时间设定为6～12小时。例如将温度设定为80℃，将烘干时间设定为12小时，以确保所述研磨混合物被更加彻底的烘干。

具体的，在s3中，可以利用压制模具压制所述烘干后的研磨物，为了使压制出的生坯更加致密，可以将所述烘干后的研磨物在150mpa-350mpa的压强下进行压制，以获得成型的所述生坯；并且压制时间持续2～5分钟，压制速度为每分钟压制2～5mm。在压制所述电极头时，可以将所述电极头的做成较小的体积，以节约原料和成本，例如可以取3g所述烘干后的研磨物，放入实现设定或具有指定压制形状的压制磨具中，然后再将压制磨具放入100kn的压力机中并按照250mpa的压强压制5分钟，然后再将压制好的所述生坯从所述压制磨具中取出。

将所述生坯置于管式炉中，并处于1050～1150℃的温度下烧结，以得到所述电极头；另外，为了避免所述生坯产生氧化，在进行烧结前，还要往所述管式炉中通入高纯氮气以排空里面的空气，并且所述高纯氮的流量为每分钟3～8毫升，通入所述高纯氮气的时间可以控制在13～17分钟。例如，根据上述取用3g所述烘干后的研磨物进行压制的所述生坯，可以将温度设置为1100℃，并且升温时间设置为10小时，保温时间设置为1小时，而通入的所述高纯氮则可以设定流量为每分钟3毫升，通入高纯氮的持续时间为15分钟。最终获得需要的所述电极头。

综上所述，本实施例提供的电极头的制备方法，其制备过程简单、快捷，并且无需使用复杂的设备，能够极大程度的降低电极头的制作成本。获得的电极头还能够最大程度的保留其制备材料的特性。

实施例2

本实施例提供了一种工具电极，如图2和图3所示，图2是本实施例提供的工具电极的结构示意图；图3是本实施例提供的电极头的示意图。所述工具电极包括一导电体1，通常情况下，工具电极为铜质，且形状为圆柱形，因此本实施例以铜质圆柱状导电体1进行示例性说明。所述导电体1上固定有通过实施例1中的制备方法获得的所述电极头2，所述导电体1与所述电极头2之间能够通电。

由于本实施提供的工具电极的主要目的是为了降低工具电极的使用成本，因此可以将所述电极头2的体积做的足够小，为了适配所述导电体1也做成圆柱状，然后将圆柱状的所述电极头2固定在所述导电体1的一端，以此来获得组合式的工具电极。在使用时如果电极头2发生损坏，还可以通过更换电极头2的方式，避免报废整个工具电极。

当然，在将所述电极头2固定在所述导电体1上时，可以利用导电银胶将所述电极头2粘在所述导电体1上，并利用烘箱在50～80℃的条件下保温6～12小时，以形成所述工具电极。例如将通过导电银胶粘在一起的所述电极头2和所述导电体1放置在80℃的烘箱中保温12小时后取出。

基于上述内容，本实施例提供的组合式工具电极能够多次更换电极头2，从而能够极大的降低工具电极的使用成本，提高资源的利用率。