JP2000225620A - 樹脂成形用金型及びその製造方法 - Google Patents
樹脂成形用金型及びその製造方法Info
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- JP2000225620A JP2000225620A JP11028966A JP2896699A JP2000225620A JP 2000225620 A JP2000225620 A JP 2000225620A JP 11028966 A JP11028966 A JP 11028966A JP 2896699 A JP2896699 A JP 2896699A JP 2000225620 A JP2000225620 A JP 2000225620A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カーボンフィラーなどが入っている樹脂の成
形に対して耐久性のある樹脂成形用金型を製造する。 【解決手段】 型母材の表面に第１ガスイオンを注入す
る工程と、型母材の表面に、チタンを蒸着しながら窒素
雰囲気内で上記第１ガスイオンまたは第１ガスイオンと
は異なる第２ガスイオンを注入することにより、Ｔｉ
Ｎ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の
化合物を含む混合物膜を形成する工程とを備える。高硬
度で型母材との密着性の高い膜のため、耐久性のある膜
となる。
形に対して耐久性のある樹脂成形用金型を製造する。 【解決手段】 型母材の表面に第１ガスイオンを注入す
る工程と、型母材の表面に、チタンを蒸着しながら窒素
雰囲気内で上記第１ガスイオンまたは第１ガスイオンと
は異なる第２ガスイオンを注入することにより、Ｔｉ
Ｎ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の
化合物を含む混合物膜を形成する工程とを備える。高硬
度で型母材との密着性の高い膜のため、耐久性のある膜
となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂成形用金型及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック材料を成形する金型、機械
摩耗部品、切削工具等の表面硬度や耐磨耗性を向上させ
るため、型母材自体の硬さを増加させるか、あるいは型
母材表面に硬質膜を成膜する処理が従来より行われてい
る。前者の型母材自体の硬度を増加させる方法として
は、硬い材料、例えば超硬質の炭化物などを用いたり、
焼き入れを行うなどがあるが、いずれも精密な加工が困
難であったり、成形時の温度変化によって亀裂などの欠
陥を生じ易い。又、焼き入れの場合には、処理後の寸法
変化が大きい問題がある。
摩耗部品、切削工具等の表面硬度や耐磨耗性を向上させ
るため、型母材自体の硬さを増加させるか、あるいは型
母材表面に硬質膜を成膜する処理が従来より行われてい
る。前者の型母材自体の硬度を増加させる方法として
は、硬い材料、例えば超硬質の炭化物などを用いたり、
焼き入れを行うなどがあるが、いずれも精密な加工が困
難であったり、成形時の温度変化によって亀裂などの欠
陥を生じ易い。又、焼き入れの場合には、処理後の寸法
変化が大きい問題がある。
【０００３】後者の型母材表面に成膜される硬質膜とし
ては、ＴｉＮやＴｉＣ等の硬質膜を真空蒸着やイオンプ
レーティング等のドライプロセスにより成膜する方法で
形成される。しかしながら、最近では金型等を使用する
際の温度、圧力等の環境が過酷化し、膜の更なる高硬度
化や高密着性が求められており、上述したような方法に
よる硬質膜では不十分となっている。
ては、ＴｉＮやＴｉＣ等の硬質膜を真空蒸着やイオンプ
レーティング等のドライプロセスにより成膜する方法で
形成される。しかしながら、最近では金型等を使用する
際の温度、圧力等の環境が過酷化し、膜の更なる高硬度
化や高密着性が求められており、上述したような方法に
よる硬質膜では不十分となっている。
【０００４】このような問題点に対し、特公平７−１１
６５８７号公報には、ホウ素、炭素、窒素または酸素の
中の１種のイオンの注入と、チタンの真空蒸着とを同時
に行うことが開示されている。この方法では、型母材と
膜との間に界面がなく、密着性の高いＴｉＢ、ＴｉＣ、
ＴｉＮ或いはＴｉＯ2 膜を形成するものである。
６５８７号公報には、ホウ素、炭素、窒素または酸素の
中の１種のイオンの注入と、チタンの真空蒸着とを同時
に行うことが開示されている。この方法では、型母材と
膜との間に界面がなく、密着性の高いＴｉＢ、ＴｉＣ、
ＴｉＮ或いはＴｉＯ2 膜を形成するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
の方法で得られた膜の硬度及び密着性は、過酷な成形条
件下では不十分となるものである。特に、成形品の強度
を向上させることを目的として、ガラスやカーボンのフ
ィラーの入った樹脂などを成形材料として用いる際に
は、摩耗が著しく、更なる型の耐久性の向上が必要とな
っている。
の方法で得られた膜の硬度及び密着性は、過酷な成形条
件下では不十分となるものである。特に、成形品の強度
を向上させることを目的として、ガラスやカーボンのフ
ィラーの入った樹脂などを成形材料として用いる際に
は、摩耗が著しく、更なる型の耐久性の向上が必要とな
っている。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、ガラスやカーボンなどのフィ
ラーなどが入った樹脂などを成形しても、良好な耐久性
が得られる樹脂成形用金型及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
してなされたものであり、ガラスやカーボンなどのフィ
ラーなどが入った樹脂などを成形しても、良好な耐久性
が得られる樹脂成形用金型及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の樹脂成形用金型は、ＴｉＮ、Ｔｉ
2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物か
らなる混合物膜が型母材の表面に形成されていることを
特徴とする。
め、請求項１の発明の樹脂成形用金型は、ＴｉＮ、Ｔｉ
2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物か
らなる混合物膜が型母材の表面に形成されていることを
特徴とする。
【０００８】型母材上に形成されたＴｉＮ、Ｔｉ2 Ｎお
よびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物からなる
混合物膜では、ＴｉＮおよびＴｉ2 ＮまたはＴｉ3 Ｎの
各化合物の結晶成長を互いに抑制しながら成長するた
め、各化合物単体の膜よりも結晶粒が非常に細かく、緻
密な膜となる。一般に、結晶粒が細かく、密度の高い膜
は高硬度となることが知られており、従ってこの発明の
混合物膜は高硬度となり、しかも密着力も高くなる。こ
のため、ガラスやカーボンなどのフィラーなどが入った
樹脂などの成形に対して良好な耐久性を有したものとす
ることができる。
よびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物からなる
混合物膜では、ＴｉＮおよびＴｉ2 ＮまたはＴｉ3 Ｎの
各化合物の結晶成長を互いに抑制しながら成長するた
め、各化合物単体の膜よりも結晶粒が非常に細かく、緻
密な膜となる。一般に、結晶粒が細かく、密度の高い膜
は高硬度となることが知られており、従ってこの発明の
混合物膜は高硬度となり、しかも密着力も高くなる。こ
のため、ガラスやカーボンなどのフィラーなどが入った
樹脂などの成形に対して良好な耐久性を有したものとす
ることができる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、上記混合物膜は、第１ガスイオンを注入した
後、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気内で上記第１ガス
イオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガスイオン
を注入することにより形成されることを特徴とする。
あって、上記混合物膜は、第１ガスイオンを注入した
後、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気内で上記第１ガス
イオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガスイオン
を注入することにより形成されることを特徴とする。
【００１０】この発明では、第１ガスイオンの注入によ
って、型母材表面の汚れや自然酸化層が除去すると共
に、型母材の表面がエッチングするため、型母材と膜と
の密着性が向上する。このため、樹脂成形の耐久性が向
上する。又、その後のチタン蒸着を窒素雰囲気内で行う
ことにより、請求項１の発明の高硬度の膜となる。
って、型母材表面の汚れや自然酸化層が除去すると共
に、型母材の表面がエッチングするため、型母材と膜と
の密着性が向上する。このため、樹脂成形の耐久性が向
上する。又、その後のチタン蒸着を窒素雰囲気内で行う
ことにより、請求項１の発明の高硬度の膜となる。
【００１１】請求項３の発明の製造方法は、型母材の表
面に第１ガスイオンを注入する工程と、上記型母材の表
面に、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気内で上記第１ガ
スイオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガスイオ
ンを注入することにより、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ
3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜を
形成する工程と、を有することを特徴とする。
面に第１ガスイオンを注入する工程と、上記型母材の表
面に、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気内で上記第１ガ
スイオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガスイオ
ンを注入することにより、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ
3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜を
形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】この発明では、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴ
ｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜
をダイナミックミキシング法によって成膜するものであ
る。すなわち、膜を構成するチタン金属元素の蒸着と、
膜を構成する窒素元素のイオン注入とを同時に行うこと
により、窒化チタン系からなる化合物膜を成膜する。イ
オン注入では、添加を目的とする窒素原子をイオン化
し、高真空中で数ｋｅＶから数１００ｋｅＶに加速して
型母材に添加することにより、バルクと異なった特定の
性質を有する表面層を形成することができる。ダイナミ
ックミキシング法はイオン注入の効果により、通常の蒸
着膜よりも密着性の良い膜が得られるものである。
ｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜
をダイナミックミキシング法によって成膜するものであ
る。すなわち、膜を構成するチタン金属元素の蒸着と、
膜を構成する窒素元素のイオン注入とを同時に行うこと
により、窒化チタン系からなる化合物膜を成膜する。イ
オン注入では、添加を目的とする窒素原子をイオン化
し、高真空中で数ｋｅＶから数１００ｋｅＶに加速して
型母材に添加することにより、バルクと異なった特定の
性質を有する表面層を形成することができる。ダイナミ
ックミキシング法はイオン注入の効果により、通常の蒸
着膜よりも密着性の良い膜が得られるものである。
【００１３】本発明における型母材に第１ガスイオンを
注入する工程では、前工程での洗浄で除去できない型母
材表面の汚れや自然酸化層を除去すると共に、型母材の
表面をエッチングすることにより膜と型母材との密着性
を向上することができる。この第１ガスイオンとして
は、窒素、酸素、アルゴン、その他のガスを注入するこ
とができる。
注入する工程では、前工程での洗浄で除去できない型母
材表面の汚れや自然酸化層を除去すると共に、型母材の
表面をエッチングすることにより膜と型母材との密着性
を向上することができる。この第１ガスイオンとして
は、窒素、酸素、アルゴン、その他のガスを注入するこ
とができる。
【００１４】第１ガスイオンとして、窒素イオンを注入
する場合には、以上の効果に加えて、窒素イオンが型母
材を窒化するため、硬度が向上する。この窒素イオンの
注入エネルギー（加速速度）は、上述した十分な効果及
び過剰注入による型の寸法変化等のダメージを考慮した
場合、１０ｋｅＶから１００ｋｅＶの範囲であることが
望ましい。
する場合には、以上の効果に加えて、窒素イオンが型母
材を窒化するため、硬度が向上する。この窒素イオンの
注入エネルギー（加速速度）は、上述した十分な効果及
び過剰注入による型の寸法変化等のダメージを考慮した
場合、１０ｋｅＶから１００ｋｅＶの範囲であることが
望ましい。
【００１５】かかる第１ガスイオンの注入の後、同じチ
ャンバー内でＴｉＮ系膜のダイナミックミキシング法に
よる成膜を行う。ダイナミックミキシングにおいて蒸着
する金属元素はＴｉである。Ｔｉの蒸着レート（蒸着速
度）は、その他の条件との兼ね合いで設定されるもので
あり、３〜３０オングストローム／ｓｅｃの間で調整す
ることにより、チタンリッチなＴｉＮ系膜を作製するこ
とができる。
ャンバー内でＴｉＮ系膜のダイナミックミキシング法に
よる成膜を行う。ダイナミックミキシングにおいて蒸着
する金属元素はＴｉである。Ｔｉの蒸着レート（蒸着速
度）は、その他の条件との兼ね合いで設定されるもので
あり、３〜３０オングストローム／ｓｅｃの間で調整す
ることにより、チタンリッチなＴｉＮ系膜を作製するこ
とができる。
【００１６】一方、注入イオンとしては、Ｎ，Ｃ，Ｏ，
Ａｒ等であり、その反応促進のために２０ｋｅＶ以上の
エネルギー（好ましくは２０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ）で
イオン注入する。さらに窒素の供給源として窒素ガスを
０〜２０ｓｃｃｍの間で導入することにより、窒素雰囲
気とする。この場合、反応促進を目的として、型を加熱
しても良い。
Ａｒ等であり、その反応促進のために２０ｋｅＶ以上の
エネルギー（好ましくは２０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ）で
イオン注入する。さらに窒素の供給源として窒素ガスを
０〜２０ｓｃｃｍの間で導入することにより、窒素雰囲
気とする。この場合、反応促進を目的として、型を加熱
しても良い。
【００１７】型母材として用いられる材質としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ等を主成分とするＳＵＳ系鋼材、Ｃｒ，Ｚｎ，
Ｎｉ，Ａｌ等の非鉄金属等の種々の材質を用いることが
可能であるが、金型の精度、コスト等を考慮した場合、
ＳＵＳ系鋼材が、特に好ましい。
ｅ、Ｃｒ等を主成分とするＳＵＳ系鋼材、Ｃｒ，Ｚｎ，
Ｎｉ，Ａｌ等の非鉄金属等の種々の材質を用いることが
可能であるが、金型の精度、コスト等を考慮した場合、
ＳＵＳ系鋼材が、特に好ましい。
【００１８】ダイナミックミキシングでは、型母材上に
ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２
種の化合物からなる混合物膜が形成されるが、この混合
物膜はＴｉＮおよびＴｉ2 ＮまたはＴｉ3 Ｎの各化合物
の結晶成長を互いに抑制しながら成長するため、各化合
物単体の膜よりも結晶粒が非常に細かく、緻密な膜とな
る。このため、高硬度の膜となる。しかも、ダイナミッ
クミキシングを用いた膜であるため、密着力も高い膜と
なる。これらにより、樹脂の成形に対して耐久性のある
金型とすることができる。
ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２
種の化合物からなる混合物膜が形成されるが、この混合
物膜はＴｉＮおよびＴｉ2 ＮまたはＴｉ3 Ｎの各化合物
の結晶成長を互いに抑制しながら成長するため、各化合
物単体の膜よりも結晶粒が非常に細かく、緻密な膜とな
る。このため、高硬度の膜となる。しかも、ダイナミッ
クミキシングを用いた膜であるため、密着力も高い膜と
なる。これらにより、樹脂の成形に対して耐久性のある
金型とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は樹脂成形
用金型の型母材に対してダイナミックミキシングによる
成膜を行うイオン注入装置である。真空チャンバー１内
には、型母材としてのＳＵＳ系鋼材１２を保持するため
の試料ホルダー３が設けられている。試料ホルダー３は
回転駆動系４によって回転可能に保持されており、回転
駆動系４は、図示しない基台に固定されている。
用金型の型母材に対してダイナミックミキシングによる
成膜を行うイオン注入装置である。真空チャンバー１内
には、型母材としてのＳＵＳ系鋼材１２を保持するため
の試料ホルダー３が設けられている。試料ホルダー３は
回転駆動系４によって回転可能に保持されており、回転
駆動系４は、図示しない基台に固定されている。
【００２０】ＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａに対向す
る位置には、ＳＵＳ系鋼材１２に対してイオンを放出す
るイオン放出器２が配設されている。イオン放出器２は
イオンを取り込む取込口５とプラズマ室６とを備えてい
る。又、イオンビーム９を放出するイオン放出器２のイ
オン放出部位の前方には、シャッター７が開閉可能に設
けられている。
る位置には、ＳＵＳ系鋼材１２に対してイオンを放出す
るイオン放出器２が配設されている。イオン放出器２は
イオンを取り込む取込口５とプラズマ室６とを備えてい
る。又、イオンビーム９を放出するイオン放出器２のイ
オン放出部位の前方には、シャッター７が開閉可能に設
けられている。
【００２１】真空チャンバー１内には、ＳＵＳ系鋼材１
２の蒸着面１２ａに蒸着物質を蒸着させる電子ビーム蒸
着器２０が配設されている。電子ビーム蒸着器２０は蒸
着物質としてのチタン１０と、このチタン１０に電子ビ
ームを打ち込む電子ビーム銃１１とを備えている。電子
ビーム蒸着器２０による蒸着速度は、電子ビーム電流の
調整により制御する。
２の蒸着面１２ａに蒸着物質を蒸着させる電子ビーム蒸
着器２０が配設されている。電子ビーム蒸着器２０は蒸
着物質としてのチタン１０と、このチタン１０に電子ビ
ームを打ち込む電子ビーム銃１１とを備えている。電子
ビーム蒸着器２０による蒸着速度は、電子ビーム電流の
調整により制御する。
【００２２】真空チャンバー１の排気口８には、真空チ
ャンバー１内を排気するための排気用ポンプ（図示せ
ず）が接続されている。また、真空チャンバー１内に窒
素ガスを導入して、真空チャンバー１内を窒素雰囲気と
するための窒素ガス管１３が挿入されている。この窒素
ガス管１３は真空チャンバー１の外側に配置された窒素
ガスボンベ３０に接続されている。
ャンバー１内を排気するための排気用ポンプ（図示せ
ず）が接続されている。また、真空チャンバー１内に窒
素ガスを導入して、真空チャンバー１内を窒素雰囲気と
するための窒素ガス管１３が挿入されている。この窒素
ガス管１３は真空チャンバー１の外側に配置された窒素
ガスボンベ３０に接続されている。
【００２３】以下、この実施の形態によって樹脂成形用
金型を製造する手順を説明する。樹脂成形用金型の型母
材であるＳＵＳ系鋼材１２は、予め洗浄された後、真空
チャンバー１内の試料ホルダー３に保持される。この保
持では、その蒸着面１２ａをイオン放出器２に向けるよ
うに行われる。
金型を製造する手順を説明する。樹脂成形用金型の型母
材であるＳＵＳ系鋼材１２は、予め洗浄された後、真空
チャンバー１内の試料ホルダー３に保持される。この保
持では、その蒸着面１２ａをイオン放出器２に向けるよ
うに行われる。
【００２４】まず、真空チャンバー１内を排気用ポンプ
によって、３×１０-5Ｐａ程度の真空度にする。そし
て、シャッター７を開口して、イオン放出器２のイオン
放出部２ａから第１ガスイオンである窒素イオンをイオ
ンビーム９として放出し、この窒素イオンを５０ｋｅ
Ｖ、５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 でＳＵＳ系鋼材１２の
蒸着面１２ａに注入する。
によって、３×１０-5Ｐａ程度の真空度にする。そし
て、シャッター７を開口して、イオン放出器２のイオン
放出部２ａから第１ガスイオンである窒素イオンをイオ
ンビーム９として放出し、この窒素イオンを５０ｋｅ
Ｖ、５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 でＳＵＳ系鋼材１２の
蒸着面１２ａに注入する。
【００２５】この窒素イオンの注入によって、洗浄では
除去することができないＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２
ａの汚れや自然酸化層を除去すると共に、蒸着面１２ａ
をエッチングするため、膜と蒸着面１２ａとの密着性が
向上する。特に、この実施の形態では、窒素イオンを注
入するため、これらに加えて、窒素イオンがＳＵＳ系鋼
材１２の蒸着面１２ａを窒化するため、硬度が増大す
る。
除去することができないＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２
ａの汚れや自然酸化層を除去すると共に、蒸着面１２ａ
をエッチングするため、膜と蒸着面１２ａとの密着性が
向上する。特に、この実施の形態では、窒素イオンを注
入するため、これらに加えて、窒素イオンがＳＵＳ系鋼
材１２の蒸着面１２ａを窒化するため、硬度が増大す
る。
【００２６】次に、窒素ガス管１３から窒素ガスを真空
チャンバー１内に３ｓｃｃｍ導入して、真空チャンバー
１内を窒素雰囲気とする。その後、ＳＵＳ系鋼材１２の
蒸着面１２ａに対して、電子ビーム蒸着器２０によって
チタン１０を１０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速度
で蒸着すると同時に、イオン放出器２によって窒素イオ
ンを６０ｋｅＶで注入する。これにより、蒸着面１２ａ
に対してミキシング膜を３μｍ成膜する。なお、３μｍ
成膜後の窒素イオンの注入量は、７×１０17ｉｏｎｓ／
ｃｍ2 程度であった。以上によって製造された樹脂成形
用金型を試料（Ａ）とする。
チャンバー１内に３ｓｃｃｍ導入して、真空チャンバー
１内を窒素雰囲気とする。その後、ＳＵＳ系鋼材１２の
蒸着面１２ａに対して、電子ビーム蒸着器２０によって
チタン１０を１０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速度
で蒸着すると同時に、イオン放出器２によって窒素イオ
ンを６０ｋｅＶで注入する。これにより、蒸着面１２ａ
に対してミキシング膜を３μｍ成膜する。なお、３μｍ
成膜後の窒素イオンの注入量は、７×１０17ｉｏｎｓ／
ｃｍ2 程度であった。以上によって製造された樹脂成形
用金型を試料（Ａ）とする。
【００２７】次に、試料（Ａ）と比較するための樹脂成
形用金型を作製する。まず、窒素ガス管１３から窒素ガ
スを真空チャンバー１内に３ｓｃｃｍ導入して窒素雰囲
気とする。その後、ＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａ
に、電子ビーム蒸着器２０によってチタン１０を２オン
グストローム／ｓｅｃの蒸着速度で蒸着しながら、イオ
ン放出器２によって窒素イオンを１０ｋｅＶで注入す
る。これにより、ミキシング膜を３μｍ成膜する。この
３μｍ成膜後の窒素イオンの注入量は、２×１０17ｉｏ
ｎｓ／ｃｍ2 程度であった。以上によって製造された樹
脂成形用金型を試料（Ｂ）とする。
形用金型を作製する。まず、窒素ガス管１３から窒素ガ
スを真空チャンバー１内に３ｓｃｃｍ導入して窒素雰囲
気とする。その後、ＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａ
に、電子ビーム蒸着器２０によってチタン１０を２オン
グストローム／ｓｅｃの蒸着速度で蒸着しながら、イオ
ン放出器２によって窒素イオンを１０ｋｅＶで注入す
る。これにより、ミキシング膜を３μｍ成膜する。この
３μｍ成膜後の窒素イオンの注入量は、２×１０17ｉｏ
ｎｓ／ｃｍ2 程度であった。以上によって製造された樹
脂成形用金型を試料（Ｂ）とする。
【００２８】上記の試料（Ａ）及び（Ｂ）の元素分析を
行った結果、（Ａ）はＴｉＮとＴｉ 2 Ｎとが共存した膜
となっており、（Ｂ）はＴｉＮのみの膜であった。これ
らの膜を荷重２５ｇｆ、押し付け時間１５秒でビッカー
ス硬度を測定したところ、試料（Ａ）は２３００Ｈｖで
あったのに対し、試料（Ｂ）は９００Ｈｖであった。
行った結果、（Ａ）はＴｉＮとＴｉ 2 Ｎとが共存した膜
となっており、（Ｂ）はＴｉＮのみの膜であった。これ
らの膜を荷重２５ｇｆ、押し付け時間１５秒でビッカー
ス硬度を測定したところ、試料（Ａ）は２３００Ｈｖで
あったのに対し、試料（Ｂ）は９００Ｈｖであった。
【００２９】また、膜の密着性をスクラッチ試験により
比較した。スクラッチ試験では、スタイラスの曲率半径
１０μｍ、荷重０〜５０ｇｆ、振幅５０μｍで行った結
果、試料（Ａ）は５０ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が
起きなかったのに対し、試料（Ｂ）は１０ｇｆ程度で膜
が剥離してしまった。
比較した。スクラッチ試験では、スタイラスの曲率半径
１０μｍ、荷重０〜５０ｇｆ、振幅５０μｍで行った結
果、試料（Ａ）は５０ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が
起きなかったのに対し、試料（Ｂ）は１０ｇｆ程度で膜
が剥離してしまった。
【００３０】（実施の形態２）この実施の形態では、実
施の形態１と同様に洗浄後のＳＵＳ系鋼材１２を図１の
真空チャンバー１内の試料ホルダー３に取り付け、イオ
ン放出器２から第１のガスイオンとしてのアルゴンイオ
ンを１００ｋｅＶ、５×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ 2 で蒸着
面１２ａに注入した。
施の形態１と同様に洗浄後のＳＵＳ系鋼材１２を図１の
真空チャンバー１内の試料ホルダー３に取り付け、イオ
ン放出器２から第１のガスイオンとしてのアルゴンイオ
ンを１００ｋｅＶ、５×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ 2 で蒸着
面１２ａに注入した。
【００３１】次に、真空チャンバー内に窒素ガス管１３
から窒素ガスを５ｓｃｃｍ導入して窒素ガス雰囲気とし
た。その後、電子ビーム蒸着器２０からチタン１０を２
０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速度で蒸着しなが
ら、イオン放出器２から窒素イオンを３０ｋｅＶで注入
した。これによりＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａにミ
キシング膜を３μｍ成膜した。３μｍ成膜後の窒素イオ
ンの注入量は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度であっ
た。このようにして作製した樹脂成形用金型を試料
（Ｃ）とする。
から窒素ガスを５ｓｃｃｍ導入して窒素ガス雰囲気とし
た。その後、電子ビーム蒸着器２０からチタン１０を２
０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速度で蒸着しなが
ら、イオン放出器２から窒素イオンを３０ｋｅＶで注入
した。これによりＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａにミ
キシング膜を３μｍ成膜した。３μｍ成膜後の窒素イオ
ンの注入量は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度であっ
た。このようにして作製した樹脂成形用金型を試料
（Ｃ）とする。
【００３２】これに対し、比較のために真空チャンバー
内に窒素ガス管１３から窒素ガスを５ｓｃｃｍ導入して
窒素ガス雰囲気とした状態で、電子ビーム蒸着器２０か
らチタン１０を４０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速
度で蒸着しながら、イオン放出器２から窒素イオンを５
０ｋｅＶで注入してＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａに
ミキシング膜を３μｍ成膜した。３μｍ成膜後の窒素イ
オンの注入量は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度であっ
た。このようにして作製した樹脂成形用金型を試料
（Ｄ）とする。
内に窒素ガス管１３から窒素ガスを５ｓｃｃｍ導入して
窒素ガス雰囲気とした状態で、電子ビーム蒸着器２０か
らチタン１０を４０オングストローム／ｓｅｃの蒸着速
度で蒸着しながら、イオン放出器２から窒素イオンを５
０ｋｅＶで注入してＳＵＳ系鋼材１２の蒸着面１２ａに
ミキシング膜を３μｍ成膜した。３μｍ成膜後の窒素イ
オンの注入量は５×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度であっ
た。このようにして作製した樹脂成形用金型を試料
（Ｄ）とする。
【００３３】上記の試料（Ｃ）及び（Ｄ）の元素分析を
行った結果、（Ｃ）はＴｉＮとＴｉ 2 Ｎが共存した膜と
なっており、（Ｄ）はＴｉ3 Ｎのみの膜であった。これ
らの膜を荷重２５ｇｆ、押し付け時間１５秒の条件でビ
ッカース硬度を測定したところ、試料（Ｃ）は２２００
Ｈｖであったのに対し、試料（Ｄ）は１５００Ｈｖであ
った。
行った結果、（Ｃ）はＴｉＮとＴｉ 2 Ｎが共存した膜と
なっており、（Ｄ）はＴｉ3 Ｎのみの膜であった。これ
らの膜を荷重２５ｇｆ、押し付け時間１５秒の条件でビ
ッカース硬度を測定したところ、試料（Ｃ）は２２００
Ｈｖであったのに対し、試料（Ｄ）は１５００Ｈｖであ
った。
【００３４】また、膜の密着性をスクラッチ試験により
比較した。スクラッチ試験では、スタイラスの曲率半径
１０μｍ、荷重０〜５０ｇｆ、振幅５０μｍで行った結
果、試料（Ｃ）は５０ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が
起きなかったのに対し、試料（Ｄ）は２５ｇｆ程度で膜
が剥離した。
比較した。スクラッチ試験では、スタイラスの曲率半径
１０μｍ、荷重０〜５０ｇｆ、振幅５０μｍで行った結
果、試料（Ｃ）は５０ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が
起きなかったのに対し、試料（Ｄ）は２５ｇｆ程度で膜
が剥離した。
【００３５】次に、同じＳＵＳ系鋼材から成る樹脂成形
用金型を２個用意し、それぞれに対して、上述と同様の
方法でＴｉＮおよびＴｉ2 Ｎの混合膜と、Ｔｉ3 Ｎ単膜
とを成膜して、上述の試料（Ｃ）及び試料（Ｄ）を作製
した。
用金型を２個用意し、それぞれに対して、上述と同様の
方法でＴｉＮおよびＴｉ2 Ｎの混合膜と、Ｔｉ3 Ｎ単膜
とを成膜して、上述の試料（Ｃ）及び試料（Ｄ）を作製
した。
【００３６】そして、それぞれの樹脂成形用金型につい
て、カーボンフィラーを２０％、ガラスフィラーを１０
％含有したポリカーボネートを用いて、型温を１３０℃
程度に設定して成形を行った。その結果、試料（Ｃ）の
型は２万ショット成形しても磨耗しなかったが、試料
（Ｄ）の型は５０００ショット程度で型の磨耗が確認で
きた。これにより、試料（Ｃ）の型の方が硬度のみなら
ず成形の耐久性にも優れることが確認できた。
て、カーボンフィラーを２０％、ガラスフィラーを１０
％含有したポリカーボネートを用いて、型温を１３０℃
程度に設定して成形を行った。その結果、試料（Ｃ）の
型は２万ショット成形しても磨耗しなかったが、試料
（Ｄ）の型は５０００ショット程度で型の磨耗が確認で
きた。これにより、試料（Ｃ）の型の方が硬度のみなら
ず成形の耐久性にも優れることが確認できた。
【００３７】なお、以上の実施の形態においては、Ｔｉ
ＮとＴｉ2 Ｎの混合膜としたが、本発明はこれに限ら
ず、ＴｉＮ、Ｔｉ2 Ｎ、Ｔｉ3 Ｎのうちの少なくとも２
種の化合物よりなる混合物膜であれば、どのような組み
合わせでも同様の効果が得られるものである。
ＮとＴｉ2 Ｎの混合膜としたが、本発明はこれに限ら
ず、ＴｉＮ、Ｔｉ2 Ｎ、Ｔｉ3 Ｎのうちの少なくとも２
種の化合物よりなる混合物膜であれば、どのような組み
合わせでも同様の効果が得られるものである。
【００３８】以上の説明から、本発明は以下の付記項の
発明を包含するものである。
発明を包含するものである。
【００３９】（１）ガスイオンを注入した後、チタンを
蒸着しながら窒素雰囲気で前記ガスイオン又は別のガス
イオンを注入して、型母材の表面にＴｉＮ、Ｔｉ2 Ｎお
よびＴｉ3 Ｎのうち少なくとも２種の化合物からなる混
合物膜を形成することを特徴とする樹脂成形用金型の製
造方法。
蒸着しながら窒素雰囲気で前記ガスイオン又は別のガス
イオンを注入して、型母材の表面にＴｉＮ、Ｔｉ2 Ｎお
よびＴｉ3 Ｎのうち少なくとも２種の化合物からなる混
合物膜を形成することを特徴とする樹脂成形用金型の製
造方法。
【００４０】この発明では、硬度が大きく、密着性の大
きな混合膜とすることができ、耐久性のある樹脂成形用
金型とすることができる。
きな混合膜とすることができ、耐久性のある樹脂成形用
金型とすることができる。
【００４１】（２）型母材の表面に第１ガスイオンを１
０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶで注入する工程と、０〜２０ｓ
ｃｃｍの窒素雰囲気で、上記型母材の表面にチタンを蒸
着速度３〜３０オングストローム／秒で蒸着する第２工
程と、上記第２工程と同時に、上記型母材の表面に上記
第１ガスイオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガ
スイオンを２０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶで注入することに
より、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なく
とも２種の化合物を含む混合物膜を形成する第３工程
と、を有することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方
法。
０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶで注入する工程と、０〜２０ｓ
ｃｃｍの窒素雰囲気で、上記型母材の表面にチタンを蒸
着速度３〜３０オングストローム／秒で蒸着する第２工
程と、上記第２工程と同時に、上記型母材の表面に上記
第１ガスイオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガ
スイオンを２０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶで注入することに
より、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なく
とも２種の化合物を含む混合物膜を形成する第３工程
と、を有することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方
法。
【００４２】この発明では、ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴ
ｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜
を確実に形成することができる。
ｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を含む混合物膜
を確実に形成することができる。
【００４３】（３）上記第１ガスイオンは、窒素イオ
ン、酸素イオンあるいはアルゴンイオンであることを特
徴とする上記（２）項記載の樹脂成形用金型の製造方
法。
ン、酸素イオンあるいはアルゴンイオンであることを特
徴とする上記（２）項記載の樹脂成形用金型の製造方
法。
【００４４】これらの第１のガスイオンの注入によっ
て、型母材の表面に膜を密着状態で成膜することができ
る。
て、型母材の表面に膜を密着状態で成膜することができ
る。
【００４５】（４）上記第２ガスイオンは、窒素イオ
ン、炭素イオン、酸素イオンあるいはアルゴンイオンで
あることを特徴とする上記（２）又は（３）項記載の樹
脂成形用金型の製造方法。
ン、炭素イオン、酸素イオンあるいはアルゴンイオンで
あることを特徴とする上記（２）又は（３）項記載の樹
脂成形用金型の製造方法。
【００４６】これらの第２ガスイオンを注入することに
よって、ＴｉＮ系膜生成の反応を促進することができ
る。
よって、ＴｉＮ系膜生成の反応を促進することができ
る。
【００４７】（５）上記型母材は、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、
ＡｌあるいはＦｅ、Ｃｒを主成分とするＳＵＳ系鋼材で
あることを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれかに
記載の樹脂成形用金型の製造方法。
ＡｌあるいはＦｅ、Ｃｒを主成分とするＳＵＳ系鋼材で
あることを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれかに
記載の樹脂成形用金型の製造方法。
【００４８】これらの型母材を用いることにより、耐久
性のある樹脂成形用金型とすることができる。
性のある樹脂成形用金型とすることができる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ＴｉＮ、Ｔｉ
2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物か
らなる混合物膜が、各化合物単体の膜よりも結晶粒が細
かく、緻密な膜のため、高硬度を有していると共に、密
着力が高く、ガラスやカーボンなどのフィラーなどが入
った樹脂などの成形に対して良好な耐久性を有すること
ができる。
2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物か
らなる混合物膜が、各化合物単体の膜よりも結晶粒が細
かく、緻密な膜のため、高硬度を有していると共に、密
着力が高く、ガラスやカーボンなどのフィラーなどが入
った樹脂などの成形に対して良好な耐久性を有すること
ができる。
【００５０】請求項２の発明によれば、型母材と膜との
密着性が向上するため、樹脂成形の耐久性が向上する。
密着性が向上するため、樹脂成形の耐久性が向上する。
【００５１】請求項３の発明によれば、型母材上にＴｉ
Ｎ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の
化合物からなる混合物膜を形成するため、高硬度でしか
も密着性の高い膜とすることができ、樹脂の成形に対し
て耐久性のある樹脂成形用金型を製造することができ
る。
Ｎ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の
化合物からなる混合物膜を形成するため、高硬度でしか
も密着性の高い膜とすることができ、樹脂の成形に対し
て耐久性のある樹脂成形用金型を製造することができ
る。
【図１】本発明の樹脂成形用金型の製造に用いられるイ
オン注入装置の断面図である。
オン注入装置の断面図である。
１ 真空チャンバー ２ イオン放出器 ３ 試料ホルダー ４ 回転駆動系 ５ 取込口 ６ プラズマ室 ７ シャッター ８ 排気口 ９ イオンビーム １０ チタン １１ 電子ビーム銃 １２ ＳＵＳ系鋼材 １２ａ 蒸着面 １３ 窒素ガス管 ２０ 電子ビーム蒸着器 ３０ 窒素ガスボンベ
Claims (3)
- 【請求項１】 ＴｉＮ、Ｔｉ2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうち
の少なくとも２種の化合物からなる混合物膜が型母材の
表面に形成されていることを特徴とする樹脂成形用金
型。 - 【請求項２】 上記混合物膜は、第１ガスイオンを注入
した後、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気内で上記第１
ガスイオンまたは第１ガスイオンとは異なる第２ガスイ
オンを注入することにより形成されることを特徴とする
請求項１記載の樹脂成形用金型。 - 【請求項３】 型母材の表面に第１ガスイオンを注入す
る工程と、 上記型母材の表面に、チタンを蒸着しながら窒素雰囲気
内で上記第１ガスイオンまたは第１ガスイオンとは異な
る第２ガスイオンを注入することにより、ＴｉＮ、Ｔｉ
2 ＮおよびＴｉ3 Ｎのうちの少なくとも２種の化合物を
含む混合物膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする樹脂成形用金型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028966A JP2000225620A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 樹脂成形用金型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028966A JP2000225620A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 樹脂成形用金型及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000225620A true JP2000225620A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12263167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11028966A Withdrawn JP2000225620A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 樹脂成形用金型及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000225620A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2476025A2 (en) * | 2009-09-09 | 2012-07-18 | LG Electronics Inc. | Method for manufacturing stamper for injection molding |
| JP2013166974A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Hirai Kogyo Kk | ペレット製造用のダイ |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP11028966A patent/JP2000225620A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2476025A2 (en) * | 2009-09-09 | 2012-07-18 | LG Electronics Inc. | Method for manufacturing stamper for injection molding |
| CN102782577A (zh) * | 2009-09-09 | 2012-11-14 | Lg电子株式会社 | 制造用于注射成型的压模的方法 |
| JP2013503766A (ja) * | 2009-09-09 | 2013-02-04 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 射出成形用スタンパの製造方法 |
| EP2476025A4 (en) * | 2009-09-09 | 2014-03-05 | Lg Electronics Inc | METHOD FOR PRODUCING A PUNCH FOR INJECTION MOLDINGS |
| US8771928B2 (en) | 2009-09-09 | 2014-07-08 | Lg Electronics Inc. | Method for manufacturing stamper for injection molding |
| KR101537619B1 (ko) * | 2009-09-09 | 2015-07-17 | 엘지전자 주식회사 | 사출금형용 스탬퍼 제작방법 |
| JP2013166974A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Hirai Kogyo Kk | ペレット製造用のダイ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |