CN106163690A - 镀Zn钢板的热成形用模具 - Google Patents

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Abstract

本发明的镀Zn钢板的热成形用模具，至少在热成形时与镀Zn钢板接触的部分由全部满足下述(1)～(4)的非晶质碳皮膜覆盖。(1)膜厚为0.5μm以上；(2)表面的算术平均粗糙度Ra为2.0μm以下；(3)表面的均方根倾斜RΔq为0.50°以下；(4)氢含量为30原子％以下。

Description

镀Zn钢板的热成形用模具
技术领域
本发明涉及镀Zn钢板的热成形用模具。本发明特别是涉及在高温的奥氏体域加热镀Zn钢板后，进行热压时使用的模具。所述热压也称为热冲压、模压淬火、压力淬火、热挤压。
背景技术
在上述热压法中有以下这样的问题。热压法是将作为钢板的坯料通常加热到800～900℃的奥氏体的温度域，用经过水冷的模具急冷，同时成形为预期的零件形状的技术。从成本的观点出发，从钢板的加热至冲压加工的工序在大气中进行。因此，以抑制因钢板的氧化导致氧化皮生成为目的，作为该钢板，经常使用在其表面形成有以Zn为主体的镀层的镀Zn钢板。但是Zn的熔点比上述钢板的加热温度低，因此Zn在高温成形时软化。因此，作为坯料而使用上述镀Zn钢板时，冲压的冲击数增加，并且上述软化的Zn粘着在冲压用模具上。该Zn的粘着显著时，直至该模具的形状发生变化，给制品形状和成形的钢板的表面品质带来问题。以下，将上述Zn向模具的粘着仅称为“Zn粘着”。
一般来说，在用于上述热压的模具中，作为与钢板的摩擦损耗对策，是在该模具表面作为涂层而形成TiN等的陶瓷皮膜。但是在该陶瓷皮膜中，上述Zn对模具的粘着抑制很难说得上充分。
在使用了模具的成形加工中，作为抑制软质金属对模具粘着的技术，可列举下述的专利文献1和专利文献2的技术。
在专利文献1中公开有一种镁合金材的冷压加工装置，其在对于镁合金材在室温下的冷压加工中，不会使冲压模具的模型表面发生故障，能够以可量产的状态连续且持续地实行冷压加工。具体来说，公开的是在上述冲压模具的模型表面，经由涂覆处理而形成有超硬质膜。另外公开，上述超硬质膜，由从TiN、TiCN、CrN、TiAlN、Al2O3和DLC(Diamond LikeCarbon)中选择的一种或两种以上构成。
另外在专利文献2中公开有一种方法，其在镁合金构件的成形中，即使不使用润滑剂和片状构件，也不会与模具发生熔敷，能够简易且低成本制造成形品。具体来说，公开的方法是，在所述模具的与所述镁合金构件接触的部分的至少一部分涂覆金刚石薄膜，研磨所述金刚石薄膜的表面直至最大表面粗糙度达到0.1μm以上且1.0μm以下，使该研磨后的所述模具的所述金刚石薄膜与所述镁合金构件直接接触而进行冲压加工。
但是，相比上述镁而在更低温下便成为软质的Zn的情况下，仅以上述专利文献1和专利文献2的手段，并不能充分抑制对模具的粘着。另外在专利文献1中公开与DLC并列的TiN和TiAlN等的氮化物皮膜，公开这些氮化物皮膜对粘着抑制有效果。但是Zn的情况下，这种氮化物皮膜没有粘着抑制的效果。这一点如后述的实施例所示。另外还列举出DLC，但为了有效地抑制Zn的粘着，如后述，需要对于DLC膜的表面性状等进一步研究。即，推测Zn在专利文献1和专利文献2中作为对象的Mg其粘着的机理不同，考虑为了抑制Zn粘着，需要另行研究。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2003－154418号公报
【专利文献2】日本特开2009－172640号公报
发明内容
本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，实现一种用于镀Zn钢板的热成形的模具，其是该镀Zn钢板的Zn难以粘着的模具。以下，有将上述与“该镀Zn钢板的Zn难以粘着”的特性，称为“耐Zn粘着性”的情况。
能够解决上述课题的本发明的热成形用模具，是用于镀Zn钢板的热成形的模具，其具有的特征在于，该模具的至少在热成形时与所述镀Zn钢板接触的部分，由全部满足下述(1)～(4)的非晶质碳皮膜覆盖。
(1)膜厚为0.5μm以上。
(2)表面的算术平均粗糙度Ra为2.0μm以下。
(3)表面的均方根倾斜RΔq为0.50°以下。
(4)氢含量为30原子％以下。
在本发明的优选的实施方式中，所述非晶质碳皮膜的表面的不对称粗糙度Rsk为负值。
所述非晶质碳皮膜，也可以含有W和Si的至少一种金属元素，其以在全部元素中所占的比例合计20原子％为上限。
在本发明的优选的实施方式中，所述非晶质碳皮膜的氢含量为5原子％以上。
在本发明的优选的实施方式中，构成所述非晶质碳皮膜的碳键中，sp2键的比例与sp3键的比例相同或比sp3键的比例多。
根据本发明，能够提供一种用于镀Zn钢板的热成形的模具，其是在该热成形中，该镀Zn钢板的Zn难以粘着的模具。
具体实施方式
本发明者为了解决所述课题而锐意研究。其结果发现，用于镀Zn钢板的热成形的模具的，至少在热成形时与所述镀Zn钢板接触的部分，如果被大致区分的下述2个控制要素处于规定范围内的皮膜覆盖，则该模具与镀Zn钢板的Zn接触时，Zn向模具表面的粘着显著得到抑制，从而完成了本发明。
首先，第一个控制要素是皮膜的表面性状。如上述在热压中，由于将镀Zn钢板加热到高温成形，所以与模具接触的镀Zn钢板表面的Zn软化。若上述模具的表面是具有突起的形状，则由于该突起对Zn的戳刺效果，导致Zn向模具的表面转移。由此在本发明中发现，为了抑制上述戳刺和随之而来的Zn的转移，首先，该表面的算术平均粗糙度Ra需要满足2.0μm以下。所述Ra优选为1.0μm以下，更优选为0.5μm以下。还有，Ra越小越优选，例如能够减少至作为超镜面的0.01μm左右。
为了抑制Zn的粘着，只是控制上述Ra尚不充分，还需要控制表面的均方根倾斜RΔq。该RΔq表示粗糙度的倾斜，越小表示该倾斜有越缓和的倾向。在本发明中发现，通过与所述Ra一起还使该RΔq为0.50°以下，能够确实地抑制Zn粘着。所述RΔq优选为0.10°以下，更优选为0.05°以下。上述RΔq也是越小越优选，但若考虑制造性等，则RΔq的下限为0.001°左右。
Zn如上述是极容易粘着的金属。为了抑制Zn粘着而仅是控制粗糙度和表面的形态这样从物理面的控制并不充分。因此，从抑制与Zn接触时与Zn的反应性这一观点出发，作为控制的第二个要素，还需要研究与Zn接触的面的材质。本发明者们从这一观点出发，发现作为与Zn的反应性小的物质，非晶质碳皮膜很适合，此外其中氢含量，即氢相对于碳和氢的总量的比例为30原子％以下的非晶质碳皮膜更适合。上述非晶质碳皮膜，以下称为DLC膜。
若上述DLC膜的氢含量高于30原子％，则该DLC膜的耐热性降低，由于成形时的热导致变质·劣化变得显著，作为结果是Zn粘着容易发生。上述氢含量优选为25原子％以下，更优选为10原子％以下。另一方面，完全不含氢时，Zn粘着反而有增加的倾向，因此优选上述氢含量为5原子％以上。
为了进一步抑制Zn粘着，好的方法是，使表示与Zn接触的表面的凹部与凸部的非对称度的参数、即不对称粗糙度Rsk的值为负。Rsk为负时，作为Zn粘着的起点的锐利的突起减少。所述不对称粗糙度Rsk更优选为－1以下。还有，所述不对称粗糙度Rsk的下限值为－10左右。
所述算术平均粗糙度Ra，是JIS B 0601(2013)所定义的高度方向的参数之中的轮廓曲线的算术平均粗糙度Ra。所述均方根倾斜RΔq，是同JIS所定义的作为复合参数的轮廓曲线的均方根倾斜以及所述不对称粗糙度Rsk，是同JIS所定义的高度方向的参数之中的轮廓曲线的不对称粗糙度Rsk。各个参数的定义、测量方法基于JIS B 0601(2013)的记述。
为了提高热成形时的DLC膜的耐热性，本发明的DLC膜，也可以含有W和Si中的至少一种的金属元素。为了发挥该效果，优选金属元素相对于碳、含有氢时的氢、所述金属元素的总量的比例为0.5原子％以上。所述金属元素的比例在单独含有所述金属元素时指单独添加量，在含有两种时指合计量。以下相同。该金属元素的比例，更优选为1.0原子％以上，进一步优选为2.0原子％以上，更进一步优选为5.0原子％以上。但是若上述金属元素的比例过剩，则皮膜的硬度降低和表面粗糙度的变化成为粘着增加的原因。因此上述金属元素的比例优选为20原子％以下，更优选为10原子％以下。
含有上述金属元素时，前述的DLC膜的氢含量，是指氢相对于碳、氢、所述金属元素的总量的比例(原子％)。
如从所周知的，DLC是具有金刚石和石墨的中间特性的非晶质无机物。上述金刚石只由sp3杂化轨道构成，上述石墨只由sp2杂化轨道构成，相对于此，一般认为DLC含有显示金刚石的性质的碳原子，和显示石墨的性质的碳原子这两者。DLC的特性由皮膜中的作为石墨键的sp2键与作为金刚石键的sp3键的比率决定。本发明者对于耐Zn粘着性、与上述sp2键和sp3键的比率的关系进行研究时表明，为了提高耐Zn粘着性，在构成DLC膜的碳键中，sp2键的比例与sp3键的比例相同或比sp3键的比例多的状态为宜。即，构成所述DLC膜的碳键，以100×(sp2键)/(sp2键+sp3键)所示的比例计优选为50％以上。该比例更优选为70％以上。该比例也有大体上100％的情况。但是，sp2键越多，耐Zn粘着性越优异，但若过多，则有耐磨耗性差的倾向，因此sp2键的比例优选为80％以下。上述DLC膜的各键的比例，能够由电子能量损失光谱法(Electron Energy-Loss Spectroscopy，EELS)等方法决定。
本发明的DLC膜的膜厚为0.5μm以上。这是由于该膜厚低于0.5μm时，被覆不充分，有基材露出的情况。上述膜厚优选为1.0μm以上。另一方面，若DLC膜的膜厚过厚，则容易发生剥离，因此该DLC膜的膜厚优选为10μm以下。更优选为5μm以下。
在所述模具中，只要该模具的至少在热成形时与所述镀Zn钢板接触的部分，被本发明所规定的DLC皮膜被覆即可，与镀Zn钢板的非接触部分的被覆无关紧要。
在本发明的模具中，其最表面由本发明所规定的DLC膜构成即可，在最表面的DLC膜与基材之间，也可以作为中间层形成例如由CrN、TiN等构成的膜、和如后述的实施例所示的形成金属Cr膜、金属W膜、组成从W慢慢变化成为C的倾斜层等。
作为本发明的镀Zn钢板的热成形用模具，可列举冲模，冲头，垫板等。作为上述镀Zn钢板，可列举熔融镀锌钢板、合金化熔融镀锌钢板、电镀锌钢板。
本发明所规定的DLC膜的成膜方法未特别限定，例如，能够采用等离子体化学气相沉积法等的化学蒸镀法(CVD，Chemical Vapor Deposition)；电弧离子镀法、溅射法等的物理蒸镀法(PVD，Physical Vapor Deposition)等的蒸镀法。其可以单独使用，也可以并用。例如，在所述溅射法中使用石墨靶，成膜中投入甲烷、乙炔等烃气而形成DLC膜即可。另外，在所述CVD法中，推荐使用甲烷、乙炔、甲苯等烃气，外加DC偏压或RF偏压直接离子化，从而成膜DLC膜的方法。
优选的成膜方法是溅射法，其中，更优选非平衡磁控溅射法(UBMS，Un-BalancedMagnetron Sputtering)。作为所述UBMS条件，例如能够为基板温度：室温～400℃，总气压：0.5～5Pa，负偏电压：DC方式下100～1600V，正负偏压电压：AC方式下100～1600V，对碳靶的供给电功率：0.1～3.0kW。
作为DLC膜，在制造含有上述W和Si中的至少一种的金属元素的膜时，作为靶，能够将这些金属元素所构成的纯金属或这些金属元素的碳化物等与上述碳靶一起使用。所述Si的情况下，也能够使用SiH4等含Si气体作为成膜气体。
DLC膜的氢含量：作为达成30原子％以下的方法，如果是溅射法，可列举调节制程中流通的甲烷等的烃气的流量。另外如果是CVD法，可列举使偏电压增加和提高基板温度。
在构成DLC膜的碳键中，作为取得sp2键的比例与sp3键的比例相同或更高DLC膜的方法，可列举调节成膜时外加于基板的电压。
为了以满足本发明中规定的Ra、RΔq、Rsk的方式加以控制，可列举对于由上述方法形成的DLC膜的表面，例如使用喷射型的研磨装置，改变喷射时间、喷射压力的条件而进行研磨。越是延长所述的喷射时间，提高喷射压力，所述Ra、RΔq、Rsk任意一个因子都有变小的倾向。一边确认各因子的大小，一边进行研磨即可。
预知表面的粗糙度大时，可以通过抛光研磨等的方法除去研磨刮伤等大的凹凸后，再进行上述的喷射型研磨。为了以微小的研磨量进行研磨，可列举将镜面加工所使用的平均粒径4～8μm的金刚石粒子(磨粒)作为研磨材使用。作为喷射这样的研磨材的装置，可列举エアロラップ(注册商标，(株)ヤマシタワークス)。
另外，作为以满足所述Ra、RΔq、Rsk的方式进行控制的其他方法，可列举在形成DLC膜前，调整基材的表面粗糙度。上述的DLC膜的表面粗糙度的调整方法，能够适用于基材的表面粗糙度的调整方法。
DLC膜被覆前的基材表面的粗糙度，不需要一定在DLC膜的上述Ra、RΔq、Rsk的范围。可列举的方法是，例如以喷丸等对于基材表面进行加工，使基材表面的Ra例如达到Ra1.5μm±20％的范围后，再在该基材表面如上述那样形成DLC膜。在由所述喷丸加工后，为了除去因该喷丸产生的锐利的角，此外，例如也可以通过喷射型的研磨，在基材表面的形状不发生大的变化的范围内进行研磨。调整基材的表面粗糙度之后形成DLC膜，然后，出于进一步调整该DLC膜的表面粗糙度和除去附着在该表面的微粒等目的，也可以对于DLC膜的表面实施例如喷射型的研磨。另外，在形成中间层时，使中间层表面的粗糙度达到与基板同样的粗糙度即可。【实施例】
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例限制，在能够符合前·后述的宗旨的范围，当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
[实施例1]
在实施例1中，调查皮膜的组成和氢含量对耐Zn粘着性造成的影响。以下，将形成于基材表面的皮膜称为涂层。
作为基材，为了用于涂层的表面性状的评价，作为镜面的基材，准备由SKD11构成，HRC60且基材的Ra＝0.005μm的材料。另外，为了用于耐Zn粘着性的评价，作为镜面的弯曲模具而准备由SKD61构成，且基材的Ra＝0.01～3μm的材料。作为所述涂层，分别在上述基材的表面，形成作为现有皮膜的TiN、CrN、TiAlN这样的氮化物皮膜；表1所示的各氢含量的DLC膜；和如表1所示这样含有Si、W的DLC膜。
上述涂层以非平衡磁控溅射法形成。所述非平衡磁控溅射法的成膜条件为，基材温度：200℃，总气压：0.6Pa，接入电功率：3kW，靶尺寸：直径6英寸。成膜气体为甲烷气体和氩的混合气体。无论哪种膜，在上述各基材的表面均形成约1～3μm。DLC膜的氢含量的控制，通过改变上述甲烷气体量或外加于基板的偏压电压来进行。形成DLC膜时，为了使之与铁系的所述基材的密接性提高，在基材上成膜由金属Cr构成的中间层，其后，成膜由金属W构成的中间层，接着设置组成从W慢慢变化成为C的倾斜层之后，再将上述DLC膜形成于该倾斜层上。另外含有Si、W的DLC膜，作为靶，将这些金属元素的纯金属或这些金属元素的碳化物等与上述碳靶一起使用，或如果是Si，则将SiH4用于成膜气体进行制作。
在此实施例1中，上述涂覆后，作为喷射型的研磨装置，使用エアロラップ(注册商标)，株式会社ヤマシタワークス制的装置，进行涂层表面的研磨，如后述，使全部的涂层的Ra、RΔq和Rsk一定。
使用上述得到的试样，如下述评价表面性状，并且进行模拟热冲压的Zn粘着评价试验，评价耐Zn粘着性。
(Ra、RΔq和Rsk的测量)
各试样的Ra，使用触针式的表面粗糙度计(DekTak6M)进行测量。在本发明中，扫描长度为1mm，水平方向的测量点数为3900点，根据从测量的表面曲线中除去了波度的粗糙度曲线，依据JIS B 0601(2013)计算Ra、RΔq和Rsk。在表面的任意5点对其进行测量，采用其平均值。在实施例1中，全部的例子中，Ra：0.1μm，RΔq：0.02°，Rsk：－1.0。
(耐Zn粘着性的评价)
作为坯料的板材，准备熔融镀锌钢板。然后，使用表面形成有上述各种涂层的弯曲模具，以下述成形条件进行加热的上述镀锌钢板的弯曲加工，调査加工后的模具表面的Zn粘着状况。
(成形条件)
坯料：抗拉强度590MPa且板厚1.4mm的熔融镀锌钢板
模具材料：SKD61材+表1所示的各种涂层
压陷载荷：1t
加热温度：760℃
而后，以如下方式进行耐Zn粘着性的评价。首先，测量Zn粘着评价试验前后的表面的粗糙度变化(Ra)，求得Ra的绝对值的变化的比例，即，[100×(粘着试验前的Ra-粘着试验后的Ra)/粘着试验前的Ra]，按下述所示这样由0～3这4个阶段进行评价。而后，2以下时评价为合格，特别是1以下，也就是“1”和“0”时评价为耐Zn粘着性更优异。其结果显示在表1的“耐Zn粘着性的评价”一栏中。
(耐Zn粘着性的评价标准)
0…5％以下时
1…高于5％并在10％以下时
2…高于10％并在20％以下时
3…高于20％时
【表1】
任何一例均为，Ra：0.1μm、RΔq：O.02°、Rsk：-1.0。
※1…数值表示原子比。
※2…数值表示全部元素中所占的Si/W的比例(原子％)。由表1可知如下。首先对于No.1～9进行阐述。如No.1～3可知，涂层是作为现有的氮化物皮膜的TiN、CrN或TiAlN时，耐Zn粘着性差。还有，在专利文献1中，为了抑制对于镁合金材的粘着而使用这些氮化物皮膜，但对于比上述镁在更低温下便容易软化的Zn来说，为了确保优异的耐Zn粘着性，可知上述氮化物皮膜不能实现。
相对于此，如No.4～8，满足氢含量30原子％以下的DLC膜，显示出优异的耐Zn粘着性。特别是如No.5～8，通过使上述氢含量为5原子％以上，显示出更优异的耐Zn粘着性。由No.6和7的结果可知，上述氢含量为更优选为10原子％以上且25原子％以下时，则显示出十分优异的耐Zn粘着性。另一方面，如No.9，即使是DLC膜，如果氢含量高于30原子％，则也会成为耐Zn粘着性反而差的结果。
另外No.10～13是含有W和Si中的至少一种的元素的DLC膜的例子。其中，如No.10和11，满足氢含量30原子％以下，且规定量含有W和Si中的至少一种元素的DLC膜，显示出优异的耐Zn粘着性。相对于此，如No.12和13，若W和Si中的至少一种的元素的含量高于20原子％，则耐Zn粘着性变差。
[实施例2]
在实施例2中，对于DLC膜的表面性状给耐Zn粘着性造成的影响进行调查。
将氢含量为10原子％的DLC膜被覆于基材，如表2所示，除改变Ra、RΔq和Rsk以外，均与上述实施例1同样地制成试样。在实施例1和后述的实施例3中使用镜面的基材，但在此实施例2中，准备以上述方法改变基材的粗糙度，在其上形成DLC膜，上述Ra、RΔq和Rsk各种各样的试料。
然后，与上述实施例1同样地进行Zn粘着评价试验，评价耐Zn粘着性。其结果显示在表2中。
【表2】
由表2可知如下。No.6因为算术平均粗糙度Ra过大，另外No.7和8因为均方根倾斜RΔq过大，所以均为耐Zn粘着性差的结果。相对于此，No.1～5因为所述Ra和所述RΔq均满足规定的范围，所以对于Zn的粘着得到充分地抑制。还有，由No.5与No.9的比较可知，为了进一步提高耐Zn粘着性，优选使Rsk为负值。
[实施例3]
在实施例3中，调查DLC膜中的sp2键的比例对耐Zn粘着性造成的影响。
一部的皮膜，由电弧离子镀(AIP，Arc Ion Plating)法形成；另外以所述AIP法或UBMS法成膜时，改变外加于基板的电压，从而如表3所示这样形成sp2键的比例不同的DLC膜；除此以外，均与实施例1同样地制作试样。还有，氢含量的控制与实施例1同样。另外所述电弧离子镀法的成膜条件为，基材温度：400℃，总气压：4Pa，偏压电压：－50V。然后，与实施例1同样而进行Zn粘着评价试验，评价耐Zn粘着性。
所述sp2键的比例，通过EELS分析确认。该EELS分析的测量条件如下述。
EELS分析装置：Fatan社制Tridiem
Dispersion：0.3eV/ch
这些显示在结果表3中。
【表3】
任意一例均为，Ra：O.1μm、RΔq：O.02°、Rsk：-1.0。
※2…数值表示在全部元素所占的Si/W的比例(原子％)。
由表3可知如下。根据No.1与2的比较，另外根据此No.1与2和No.3与4的比较可知，sp2键的比例高的一方，耐Zn粘着性更优异。还有，No.8和9因为合金元素过剩含有，所以虽然皮膜中的氢含量处于规定范围内且上述sp2的比例也处于推荐的范围内，但却为耐Zn粘着性差的结果。
详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围能够加以各种变更和修改，这对从业者来说很清楚。
本申请基于2014年4月22日申请的日本专利申请(专利申请2014-088271)，其内容在此作为参照而援引。
【产业上的可利用性】
本发明的模具，作为对镀Zn钢板进行热压成形时所使用的模具有用，Zn难以粘着，成形性优异。

Claims (5)

1.一种镀Zn钢板的热成形用模具，其特征在于，是用于镀Zn钢板的热成形的模具，该模具的至少在热成形时与所述镀Zn钢板接触的部分由全部满足下述(1)～(4)的非晶质碳皮膜覆盖，
(1)膜厚为0.5μm以上；
(2)表面的算术平均粗糙度Ra为2.0μm以下；
(3)表面的均方根倾斜RΔq为0.50°以下；
(4)氢含量为30原子％以下。
2.根据权利要求1所述的模具，其中，所述非晶质碳皮膜的表面的不对称粗糙度Rsk为负值。
3.根据权利要求1或2所述的模具，其中，所述非晶质碳皮膜含有W和Si中的至少一种的金属元素，以在全部元素中所占的比例合计20原子％为上限。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的模具，其中，所述非晶质碳皮膜的氢含量为5原子％以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的模具，其中，构成所述非晶质碳皮膜的碳键中，sp2键的比例与sp3键的比例相同或比sp3键的比例多。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102182789B1 (ko) * 2014-06-24 2020-11-26 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판의 표면 처리를 위한 방법 및 장치
JP2017110248A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 株式会社神戸製鋼所 硬質皮膜及び金型
KR102385301B1 (ko) * 2018-04-13 2022-04-11 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 열간 프레스 성형품의 제조 방법, 프레스 성형품, 다이 금형 및 금형 세트
DK3783237T3 (da) 2018-04-20 2024-01-08 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Dobbeltrækket, selvjusterende rulleleje
WO2020009170A1 (ja) * 2018-07-04 2020-01-09 日本製鉄株式会社 熱間プレス成形品の製造方法、プレス成形品、ダイ金型、及び金型セット
CN112236243B (zh) * 2018-07-04 2023-04-04 日本制铁株式会社 热压成型品的制造方法、压制成型品、冲模模具及模具套件
CN113825640B (zh) * 2019-05-24 2023-09-15 日本制铁株式会社 镀敷钢板

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10137861A (ja) * 1996-11-05 1998-05-26 Sky Alum Co Ltd 絞りしごき加工法
US20010051273A1 (en) * 1999-05-03 2001-12-13 Guardian Industries Hydrophobic coating including DLC on substrate
CN1390667A (zh) * 2001-06-13 2003-01-15 住友电气工业株式会社 非晶性碳被覆工具及其制造方法
JP2003154418A (ja) * 2001-11-21 2003-05-27 Kasatani:Kk マグネシウム合金材の冷間プレス加工装置
US20030179454A1 (en) * 2002-03-21 2003-09-25 Thomsen Scott V. First surface mirror with DLC coating
JP2004084014A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Tokyo Metropolis ダイヤモンドライクカーボン膜のコーティング方法および塑性加工用金型
JP2009172640A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute マグネシウム合金部材の成形方法およびその成形用金型
JP2009297171A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Aruze Corp 遊技機
JP2010030013A (ja) * 2008-07-31 2010-02-12 Tocalo Co Ltd 被研磨物保持用キャリアおよびその製造方法
JP2010099735A (ja) * 2008-09-24 2010-05-06 Hitachi Metals Ltd 塑性加工用被覆金型
EP2316983A1 (en) * 2008-08-19 2011-05-04 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Nitrogen-containing amorphous carbon film, amorphous carbon layered film, and sliding member
CN102453859A (zh) * 2010-10-29 2012-05-16 中国科学院兰州化学物理研究所 含氢类金刚石碳薄膜材料的制备方法
JP2013176803A (ja) * 2012-02-10 2013-09-09 Kobe Steel Ltd プレス成形品およびその製造方法
CN103476963A (zh) * 2011-04-18 2013-12-25 日本高周波钢业株式会社 压力成形用金属模及压力成形金属模用保护膜的制造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5483384B2 (ja) * 2007-06-01 2014-05-07 国立大学法人豊橋技術科学大学 Ｄｌｃ膜及びｄｌｃコート金型
CN103534047B (zh) * 2011-04-15 2016-10-12 摩擦纺织品股份有限公司 具有保护性非织造物保护层的工具装置
WO2013023906A1 (de) * 2011-08-17 2013-02-21 Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh Presshärtwerkzeug
JP5882641B2 (ja) * 2011-09-08 2016-03-09 ヨシモトポール株式会社 鋼管のプレス加工方法
DE102012017694A1 (de) * 2012-09-07 2014-03-13 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Mo-haltige Beschichtungen auf Werkzeugen für das direkte Presshärten
CN110616399B (zh) * 2013-03-29 2022-05-24 日立金属株式会社 覆盖工具及其制造方法
JP6125313B2 (ja) * 2013-04-26 2017-05-10 新日鐵住金株式会社 めっき鋼板の熱間プレス方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10137861A (ja) * 1996-11-05 1998-05-26 Sky Alum Co Ltd 絞りしごき加工法
US20010051273A1 (en) * 1999-05-03 2001-12-13 Guardian Industries Hydrophobic coating including DLC on substrate
CN1390667A (zh) * 2001-06-13 2003-01-15 住友电气工业株式会社 非晶性碳被覆工具及其制造方法
JP2003154418A (ja) * 2001-11-21 2003-05-27 Kasatani:Kk マグネシウム合金材の冷間プレス加工装置
US20030179454A1 (en) * 2002-03-21 2003-09-25 Thomsen Scott V. First surface mirror with DLC coating
JP2004084014A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Tokyo Metropolis ダイヤモンドライクカーボン膜のコーティング方法および塑性加工用金型
JP2009172640A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute マグネシウム合金部材の成形方法およびその成形用金型
JP2009297171A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Aruze Corp 遊技機
JP2010030013A (ja) * 2008-07-31 2010-02-12 Tocalo Co Ltd 被研磨物保持用キャリアおよびその製造方法
EP2316983A1 (en) * 2008-08-19 2011-05-04 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Nitrogen-containing amorphous carbon film, amorphous carbon layered film, and sliding member
JP2010099735A (ja) * 2008-09-24 2010-05-06 Hitachi Metals Ltd 塑性加工用被覆金型
CN102453859A (zh) * 2010-10-29 2012-05-16 中国科学院兰州化学物理研究所 含氢类金刚石碳薄膜材料的制备方法
CN103476963A (zh) * 2011-04-18 2013-12-25 日本高周波钢业株式会社 压力成形用金属模及压力成形金属模用保护膜的制造方法
JP2013176803A (ja) * 2012-02-10 2013-09-09 Kobe Steel Ltd プレス成形品およびその製造方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. PODGORNIK ET AL: "Influence of surface roughness and coating type on the galling properties", 《SURFACE AND COATING TECHNOLOGY》 *
FRANCIS CLARISSE ET AL.: "Tribological properties of PVD tool coatings in forming operations of steel sheet", 《WEAR》 *
戴达煌等: "《功能薄膜及其沉积制备技术》", 31 January 2013, 冶金工业出版社 *
石颖轩: "轧辊毛化Rsk负值研究", 《邵阳学院学报（自然科学版）》 *

Also Published As

Publication number Publication date
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