CN111757788A - 模具装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够制造由铝形成的部件的模具装置(1)，具备模具(10)以及熔融金属供给部。模具(10)能够形成可填充熔融铝的腔室(100)。模具(10)具有由铁形成的基部(111)以及表层部(113)。表层部(113)设置于基部(111)的腔室(100)侧，包含20重量％以上的铬。能够在表层部(113)的腔室(100)侧的表面(115)形成三氧化二铬膜(114)。熔融金属供给部能够向腔室(100)供给熔融铝。

Description

模具装置

相关申请的交叉引用

本申请基于在2018年2月28日提出的专利申请编号2018-34626号的优先权，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及模具装置。

背景技术

以往，公知有一种通过在模具中对熔融的金属进行加压而能够制造希望的形状的部件的压铸铸造方法所使用的模具装置。例如，在专利文献1中，已知有一种模具装置，在该模具装置中，在与熔融金属接触的模具的表面涂覆以如下的比例包含具有还原性的有机酸或者有机酸盐的脱模剂，该比例为：在使用时浓度下为0.01wt％以上，且在原液浓度下为作为脱模剂乳剂的稳定极限的规定浓度以下。

专利文献1：日本特开2007-118035号公报

发明内容

在使以铝为材料的部件成型的情况下，向模具所具有的腔室填充熔融铝。在被填充熔融铝的模具装置中，作为针对模具的铝熔敷、熔化对策，在形成模具的腔室的表面实施渗氮处理、耐热陶瓷层的多层涂覆。然而，在渗氮处理的情况下，氮扩散层因与高温的熔融铝的接触而缓缓热分解，因此欠缺耐久性。另外，在耐热陶瓷层的多层涂覆的情况下，若熔融铝以膜缺陷为起点而浸入涂层内，则进行了涂覆的模具的基部因与熔融铝的反应而被侵蚀，因此存在耐热陶瓷层剥离的担忧。本公开是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于提供一种防止与熔融铝的熔敷并防止模具的破损的模具装置。

本公开提供一种能够制造铝制压铸部件的模具装置，具备模具以及熔融金属供给部。

模具能够形成可填充熔融铝的腔室。模具具有：由铁形成的基部、以及设置于基部的腔室侧且包含20重量％以上的铬并且能够在腔室侧的表面形成三氧化二铬膜的表层部。

熔融金属供给部能够向腔室供给熔融铝。

在本公开的模具装置中，在模具设置于基部的腔室侧的表层部包含20重量％以上的铬。由此，能够在表层部的腔室侧的表面形成如下三氧化二铬膜：相对于熔融铝为比较致密的钝化膜，并且具有相对于熔融铝的不湿润性以及耐腐蚀性。由此，在向腔室填充熔融铝时，能够可靠地防止模具的基部和熔融铝的熔敷。

另外，因模具的冷热循环、将铝制压铸部件从模具取出时的滑动等，存在表层部的三氧化二铬膜剥离的担忧。在本公开的模具装置中，即使氧化二铬膜剥离，铬也在模具的内部沿表层部的表面移动，而能够形成新的三氧化二铬膜。由此，能够比较长时间地防止模具的基部与熔融铝的熔敷，因此能够防止模具的破损并延长模具装置的寿命。

附图说明

通过参照附图进行的下述的详细记述，关于本公开的上述目的以及其他目的、特征、优点将变得更加明确，其中，

图1是第一实施方式所涉及的模具装置的示意图。

图2是图1的II部放大图。

图3是对第一实施方式所涉及的模具装置的作用进行说明的示意图。

图4是对第一实施方式所涉及的模具装置的作用进行说明的示意图，是表示图3的接下来的状态的示意图。

图5是对第一实施方式所涉及的模具装置的作用进行说明的示意图，是表示图4的接下来的状态的示意图。

图6是表示与第一实施方式所涉及的模具装置有关的实验结果的照片。

图7是表示与比较例的模具装置有关的实验结果的照片。

图8是第二实施方式所涉及的模具装置的示意图。

图9是对第二实施方式所涉及的模具装置的作用进行说明的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对多个实施方式进行说明。此外，在多个实施方式中，对于与其他实施方式实质相同的部位标注相同的附图标记，并省略说明。

(第一实施方式)

基于图1～6对第一实施方式所涉及的模具装置1进行说明。模具装置1用于对作为以铝为材料的“铝制压铸部件”的部件5(图5的参照)进行压铸成型。如图1所示，模具装置1具备模具10以及熔融金属供给部20。

模具10具有可动模11以及固定模12。模具10利用可动模11和固定模12形成能够供熔融铝填充的腔室100。

可动模11由金属、例如由钢形成，可动模11设置为能够相对于固定模12如空心箭头F0所示地相对移动。如图1所示，可动模11具有在固定模12侧具有开口的第一空间110。第一空间110成为腔室100的一部分。在图2中示出可动模11的与熔融铝接触的一侧的表面的放大图。可动模11具有基部111、浓度迁移部112、以及表层部113。在本实施方式中，基部111、浓度迁移部112、以及表层部113形成为一体。

基部111是形成可动模11的骨架的部位。如图2所示，基部111设置于比较远离第一空间110的位置。在本实施方式中，基部111由碳浓度为0.07重量％以下的铁形成。

浓度迁移部112是设置于基部111的第一空间110侧的部位。浓度迁移部112以使铬浓度从基部111朝向后述的表层部113倾斜地增大的方式形成。在图2中，由假想线VL111示出基部111和浓度迁移部112的边界。

表层部113是设置于浓度迁移部112的第一空间110侧的部位，是成为形成第一空间110的内壁的部位。表层部113形成为厚度在30μm以上200μm以下。表层部113例如通过气相法或粉末法等铬化法、镀铬品的热扩散法等而形成为铬浓度在20重量％以上。由此，在表层部113的第一空间110侧形成三氧化二铬(以下，表示为“Cr₂O₃”)膜114(参照图3)。Cr₂O₃膜114的特征在于，耐热温度为比作为铝浇注温度的680度高的1350度，并且无缺陷。在本实施方式中，Cr₂O₃膜114形成为厚度例如在3nm以上。此外，在图3～5中，变更比例尺地进行记载，以便易于理解形成了Cr₂O₃膜114。另外，在图2中，用假想线VL112示出浓度迁移部112和表层部113的边界，在图3中，用假想线VL113示出表层部113内的Cr₂O₃膜114与其他的部位的边界。

固定模12由金属、例如由钢形成。固定模12被固定为不能移动，如图2所示，具有在可动模11侧具有开口的第二空间120、以及连通孔121。第二空间120成为腔室100的一部分。即，腔室100由第一空间110和第二空间120构成。连通孔121将第二空间120与固定模12的外侧连通。

固定模12具有与可动模11相同的结构，具有基部、浓度迁移部、以及表层部。固定模12的基部、浓度迁移部以及表层部分别具有与可动模11的基部111、浓度迁移部112以及表层部113相同的特征。固定模12的基部、浓度迁移部以及表层部形成为一体。

熔融金属供给部20形成为能够向模具10所具有的腔室100供给熔融铝。熔融金属供给部20经由固定模12的连通孔121向第二空间120供给熔融铝。

接下来，对模具装置1的作用进行说明。在图3～5中，示出使用了模具装置1的压铸铸造方法中的可动模11的表层部113附近的放大图的变化。这里，为了方便起见对可动模11的作用进行说明，但对于固定模12也是相同的。

如图3所示，在向腔室100填充熔融铝前的模具装置1中，在可动模11的表层部113以及固定模12的表层部的表面形成有Cr₂O₃膜114。

首先，将可动模11与固定模12组合，形成腔室100。从熔融金属供给部20向形成有腔室100的模具10供给熔融铝4。由熔融金属供给部20供给的熔融铝4被压入腔室100而被填充于腔室100。如图4所示，使压入于腔室100的熔融铝4遍布在与Cr₂O₃膜114的浓度迁移部112相反的一侧的表面115上。即，可动模11以及固定模12通过Cr₂O₃膜114与熔融铝接触。

填充于腔室100的熔融铝4凝固而成型部件5。若部件5成型，则通过移动可动模11而使可动模11与固定模12分离，将部件5从模具10取出。此时，在可动模11的表层部113以及固定模12的表层部，通过图5的空心箭头F1所示那样的部件5的移动而使得Cr₂O₃膜114剥离脱落。

在从模具10取出部件5后，在表层部113的表面，如图3所示地使Cr₂O₃膜114再生。为了下一部件5的制造，使压入至腔室100的熔融铝遍布在再生的Cr₂O₃膜114的表面115上。

这里，基于图6、7对将熔融铝压入于腔室而成型的部件取出后的模具的腔室侧的表面的变化进行说明。图6、7所示的照片均是将从腔室成型的部件取出后的模具的腔室侧的表面的截面照片。

在图6中，示出使用了模具装置1的压铸铸造中的模具10的腔室100侧的表面附近的截面照片。在图6所示的截面照片的模具装置1中，在模具10的腔室100侧的表面施有渗铬处理。

在图7中，作为比较例，示出使用了不具有与模具装置1的表层部以及浓度迁移部相当的结构的模具装置(以下，称为“比较例的模具装置”)的压铸铸造中的模具的腔室侧的表面附近的截面照片。在图7所示的截面照片的比较例的模具装置中，在模具的腔室侧的表面施有渗氮处理。

在图7所示的比较例的模具装置的表面附近的截面照片中，可知模具的表面(图7的实线箭头A7所示的部分)被全面侵蚀，成为凹凸状。另一方面，在图6所示的模具装置1的表面附近的截面照片中，未确认到表面的侵蚀而成为比较平坦的状态(图6的实线箭头A6所示的部分)。另外，也未确认到熔融铝的点蚀。

在第一实施方式所涉及的模具装置1中，在模具10中设置于基部111的腔室100侧的表层部113包含20重量％以上的铬。由此，在表层部113的腔室100侧，能够形成如下那样的Cr₂O₃膜：相对于熔融铝4为比较致密的钝化膜，并且具有相对于熔融铝4的不湿润性以及耐腐蚀性。由此，模具装置1能够可靠地防止模具10的基部111与熔融铝4的熔敷。

另外，在第一实施方式所涉及的模具装置1中，模具10的表层部的表面如图6所示地维持比较平坦的状态。由此，既能够维持所成型的部件5的外观品质，又能够提高尺寸精度。

另外，在第一实施方式所涉及的模具装置1中，当将在腔室100中成型的部件5从模具10取出时，存在形成于表层部113的Cr₂O₃膜114剥离的担忧。在第一实施方式所涉及的模具装置1中，在模具10的内部，铬沿表层部113的表面移动，能够形成新的Cr₂O₃膜114。由此，第一实施方式所涉及的模具装置1能够比较长时间地防止模具10与熔融铝4的熔敷。因此，能够防止模具10的破损并延长模具装置1的寿命。另外，能够比较长时间地防止模具10与熔融铝4的熔敷，因此能够减少用于维护模具10的工时。

在第一实施方式所涉及的模具装置1中，浓度迁移部112以使铬浓度从基部111朝向表层部113倾斜地增大的方式形成。由此，在第一实施方式中，能够防止Cr₂O₃膜114因热应力而容易从模具10剥离的情况。

在第一实施方式所涉及的模具装置1中，表层部113形成为厚度在30μm以上200μm以下。这是因为，若表层部113的厚度比30μm薄，则Cr₂O₃膜114难以再生，若表层部113的厚度比200μm厚，则表层部113变硬而使得Cr₂O₃膜114容易从表层部113剥离。因此，在第一实施方式中，通过使表层部113的厚度在30μm以上200μm以下，从而能够适当地维持Cr₂O₃膜114。

另外，在第一实施方式所涉及的模具装置1中，可动模11以及固定模12的基部构成为碳浓度在0.07重量％以下。由此，能够防止处于基部的腔室100侧的浓度迁移部所包含的铬被基部的碳捕获。因此，在第一实施方式中，能够将浓度迁移部以及表层部的铬浓度维持于希望的浓度。

(第二实施方式)

接下来，基于图8、9对第二实施方式所涉及的模具装置进行说明。第二实施方式在具备氧化剂供给部的点上与第一实施方式不同。

基于图8、9对本公开的第二实施方式所涉及的模具装置2进行说明。模具装置2具备模具10、熔融金属供给部20、以及氧化剂供给部30。氧化剂供给部30具有氧化剂罐31以及喷射喷嘴32。

氧化剂罐31设置于模具10的外部。氧化剂罐31存积有能够与模具10所包含的铬成分发生反应而生成Cr₂O₃的氧化性酸、例如硝酸、硫酸、醋酸等有机酸。

喷射喷嘴32经由配管33与氧化剂罐31连接。喷射喷嘴32设置为能够相对于模具10相对移动。如图9所示，喷射喷嘴32以在可动模11与固定模12分离的状态下位于可动模11与固定模12之间的方式能够移动。喷射喷嘴32具有多个喷射管321。喷射管321能够向可动模11的表层部113的表面115以及固定模12的表层部的第二空间120侧的表面125喷射氧化剂罐31的氧化剂。

在模具装置2中，在成型部件5的工序中，在Cr₂O₃膜114的脱落变得显著之前，如图9所示地在可动模11与固定模12分离的状态下向可动模11与固定模12之间插入喷射喷嘴32。所插入的喷射喷嘴32从多个喷射管321将氧化剂向可动模11以及固定模12的腔室100侧的表面喷射(图9的双点划线IJ9)。其后，通过熔融铝的热对模具10和氧化剂进行加热，在可动模11以及固定模12的腔室100侧的表面115、125生成Cr₂O₃膜114。

在第二实施方式所涉及的模具装置2中，在使部件5成型的工序中，根据可动模11以及固定模12的腔室100侧的表面115、125的状态将氧化剂供给至表面115、125，积极地生成Cr₂O₃膜114。由此，通过使Cr₂O₃膜114再生或者对已生成的Cr₂O₃膜114进行强化，从而能够可靠地防止模具10的基部111与熔融铝4的熔敷。因此，在第二实施方式中，除了第一实施方式的效果之外，能够进一步延长模具装置1的寿命。

(其他的实施方式)

在上述的实施方式中，模具在基部与表层部之间具有浓度迁移部。然而，也可以没有浓度迁移部。

在上述的实施方式中，基部、浓度迁移部以及表层部形成为一体。然而，也可以不是一体。例如，也可以在基部的表层贴附高浓度铬材，通过热扩散等来提高紧贴性。此时，基部也可以是比较高的碳浓度的部件。

在上述的实施方式中，浓度迁移部以使铬浓度从基部朝向表层部倾斜地增大的方式形成。然而，浓度倾斜部的浓度的变化并不限定于此。只要形成为铬浓度为20重量％以上的表层部与铬浓度比较低的基部之间的铬浓度连续地变化即可。

在上述的实施方式中，表层部的厚度为30μm以上200μm以下。然而，表层部的厚度并不限定于此。

在上述的实施方式中，基部的碳浓度为0.07重量％以下。然而，基部的碳浓度并不限定于此。此时，例如也可以通过对基部的浓度迁移层侧的部位进行脱炭，从而使得仅该部位的碳浓度为0.07重量％以下。另外，即使是碳浓度为0.4重量％左右的钢，也能够通过形成于铬层的表层的Cr₂O₃膜，比较长时间地防止模具的基部与熔融铝的熔敷，其中上述铬层通过进行在该钢的空间侧的表面进行了镀铬加工的后加热而浸透紧贴于模具的基部界面。

在第二实施方式中，氧化剂通过喷射管进行喷射。然而，朝向模具的腔室侧的表面的氧化剂的供给方法并不限定于此。例如，也可以在模具的腔室侧的表面涂覆氧化剂。

以上，本公开并不限定于这样的实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内以各种方式来实施。

本公开是基于实施方式来记述的。然而，本公开并不限定于该实施方式以及构造。本公开也包含各种变形例以及同等范围内的变形。另外，各种组合以及方式、进而包含这些之中仅一个要素、其以上、或者其以下的其他组合以及方式也被纳入本公开的范畴以及思想范围。

Claims (6)

1.一种模具装置，能够制造铝制压铸部件(5)，其中，具备：

模具(10)，其能够形成可填充熔融铝(4)的腔室(100)，具有由铁形成的基部(111)、以及设置于所述基部的所述腔室侧且包含20重量％以上的铬并且能够在所述腔室侧的表面(115、125)形成三氧化二铬膜(114)的表层部(113)；和

熔融金属供给部(20)，其能够向所述腔室供给熔融铝。

2.根据权利要求1所述的模具装置，其中，

所述模具具有浓度迁移部(112)，该浓度迁移部(112)设置于所述基部与所述表层部之间，形成为随着从所述基部朝向所述表层部而铬浓度增大，

所述基部、所述浓度迁移部、以及所述表层部形成为一体。

3.根据权利要求1或2所述的模具装置，其中，

所述表层部的厚度在30μm以上200μm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的模具装置，其中，

所述基部的碳浓度在0.07重量％以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的模具装置，其中，

还具备能够向所述表层部的所述腔室侧的所述表面供给氧化剂的氧化剂供给部(30)。

6.根据权利要求5所述的模具装置，其中，

所述氧化剂为氧化性酸。

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