JP2004261854A - Fine metallic parts and their manufacturing method - Google Patents

Fine metallic parts and their manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2004261854A
JP2004261854A JP2003056657A JP2003056657A JP2004261854A JP 2004261854 A JP2004261854 A JP 2004261854A JP 2003056657 A JP2003056657 A JP 2003056657A JP 2003056657 A JP2003056657 A JP 2003056657A JP 2004261854 A JP2004261854 A JP 2004261854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine metal
nickel
iron
micro
electroforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003056657A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Nitta
耕司 新田
Shinji Inasawa
信二 稲澤
Takeshi Haga
剛 羽賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2003056657A priority Critical patent/JP2004261854A/en
Publication of JP2004261854A publication Critical patent/JP2004261854A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide fine metallic parts which are manufactured by a plating treatment using an aqueous solution and has mechanical properties of a level not lower than a designated level. <P>SOLUTION: Fine metallic parts 10 are used as metallic dies for microforging. The parts comprise a composite of iron and iron carbide contained in the iron and has a Vickers hardness of ≥ HV 400. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細金属部品およびその製造方法に関し、より具体的には、マイクロリアクタやマイクロ分析システムなどのマイクロ機器をミクロ鍛造によって製造するための金型である微細金属部品およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
精度のよい金属製の微細な構造体を大量に製造する場合、LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)プロセスは有用である。X線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射(SR)光を用いるLIGAプロセスは、ディープなリソグラフィが実施可能であり、数100μmの高さの構造体をミクロン領域の精度で加工することが可能である。すなわち、高いアスペクト比を有する金属製の微細な構造体を容易に製造することができるなどの特徴を有するため、広範な分野での応用が期待されている。
【0003】
LIGAプロセスは、リソグラフィ、電鋳などのめっきおよびモールドを組合わせた加工技術である。LIGAプロセスによれば、たとえば導電性基板上にレジスト膜が形成され、このレジスト膜に所定形状のパターンを有する吸収体マスク(レチクル)を介してSR光が照射される。このようなリソグラフィにより吸収体マスクの形状パターンに応じたレジスト構造体(樹脂型)が形成される。本説明において、以後、このレジスト構造体をマスクパターンと呼ぶこととする。
このマスクパターンの開口部内に電鋳によって金属を堆積させることにより、金属製の微細な構造体が得られる。この高精度の金属製の微細な構造体を金型として用い、射出成形などにより樹脂製の微細成形品である、上記マイクロ機器を得ることができる(たとえば非特許文献1参照)。
【0004】
【非特許文献1】
安井学、平井康男、藤田博之:表面技術,2001,Vol.52,No.11 pp.734−735
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のLIGAプロセスにおいて、電鋳処理に水溶液を用いた場合、高温にすることなく所定形状の微細部品を得ることができるが、堆積できる金属はニッケルなど特定の金属に限定される。ニッケルなどの水溶液めっきで製造される金属微細部品は硬さが低く軟らかいために、ミクロ鍛造用金型などの機械的強度を備えたものを得ることができない。このため、水溶液のめっき処理で形成されたニッケルは、機械的強度を必要とする部材として用いられることはなかった。たとえば、上記鍛造用金型に近い用途として、ニッケルのめっき膜が金型本体の被覆材として用いられる場合がある。しかし、この場合のニッケル膜は、磨耗しながら潤滑剤として機能し、金型本体の磨耗を一定期間防止するための消耗品して用いられており、金型本体に用いられることはなかった。
【0006】
一方、タングステンやチタンなどの金属は、融点が高く、機械的強度(ヤング率、硬度)も高いため、機械構造体に適している。しかし、このタングステン、チタンなどからなる機械構造体を上記のLIGAプロセスを用いて製造する場合、水溶液を用いたのでは、正常な金属膜を得ることができない。水溶液の代わりに、高温に加熱され溶融する溶融塩の電鋳を用いる必要がある。このため、金属を堆積させるマスクパターンに、耐熱性、寸法変化耐久性、溶融塩との非反応性などを備えた材料を用いる必要がある。また、溶融塩電鋳を駆使してミクロ鍛造用の金型を製造する場合、上述のように、溶融塩を高温に維持するために、水溶液めっき処理に比べて、加熱装置や高温処理槽などすべてに大掛かりな装置を必要とする。
【0007】
このため、ミクロ鍛造の金型として用いることができる機械的強度を備えた上で、水溶液めっき処理により製造できる微細金属部品の開発が望まれていた。
【0008】
本発明は、水溶液めっき処理により製造することができ、所定レベル以上の機械的性質を備えた微細金属部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細金属部品は、ミクロ鍛造の金型として用いられる部品であって、鉄と、その鉄中に含まれる鉄炭化物との複合体からなり、その硬さがビッカース硬さHV400以上である。
【0010】
この構成によれば、水溶液を用いて微細金型を製造できるので、ミクロ鍛造の金型として用いることができる寸法精度を有した上で、鉄中に鉄炭化物を分散させて強化をはかることにより、上記硬さを得ることができる。このため、ミクロ鍛造金型を安価に提供することが可能となる。
【0011】
なお、上記のミクロ鍛造とは、たとえば、0.1μm〜数百μmオーダーの幅の溝などを形成する鍛造をさす。その溝を押込加工で形成する押込加工型部分の幅w、または厚みは、それに相応する寸法を有する。
【0012】
本発明の別の微細金属部品は、ミクロ鍛造の金型として用いられる部品である。その部品は、ニッケルから形成されるニッケル部と、そのニッケル部を覆いニッケルと合金を形成する合金被覆層とからなり、その合金被覆層の硬さがビッカース硬さHV400以上である。
【0013】
ミクロ鍛造金型はその寸法が小さいために、表面処理を行なうと、表層部の厚みが、そのミクロ鍛造金型の多くの割合を占める。このため、上記のように、めっき処理で形成されたニッケル製の微細部品の表層部の合金化をはかることにより、ミクロ鍛造金型として必要な機械的強度を得ることができる。上記の合金化は表面処理というより、微細部品にとっては表面に限定されず、本体の合金化といってもよい処理である。
【0014】
上記本発明および別の発明の微細金属部品では、その押込加工型部分の幅wを1μm以上であるようにできる。
【0015】
上記の押込加工型部分の幅wが1μm未満になると、水溶液めっきにおいてその幅を有する溝の底部にまで良好な品質の金属膜を堆積させることができなくなる。このため、上記の幅は1μm以上とするが、上記押込加工型部分の高さが高い場合、すなわちマスクパターンの溝が深い場合には、上記の幅は2μ以上とするのが望ましい。なお、上記の幅wは、被加工物に形成される押込み溝の幅に対応することから幅と呼ぶが、押込加工型部分の形状から見ると厚みといってもよい。
【0016】
また、上記の微細金属部品は、その押込加工型部分の高さhを10μm以上としてもよい。
【0017】
この構成により、被加工物に所定レベル以上深い溝を、押込み鍛造加工により、形成することができる。上記の押込加工型部分を押し込むことにより溝が形成されるので、溝深さは、押込加工型部分の高さより大きな寸法をとることはできない。
【0018】
上記の本発明および別の発明の微細金属部品では、被鍛造物を押し込み加工する押込加工型部分を含み、その押込加工型部分の高さと幅との比(アスペクト比)が10以下であってもよい。
【0019】
上記のアスペクト比が10を超えると、めっき処理の際に、狭隘な深い溝内に、実用上問題となる欠陥を含まない金属を堆積することが困難になる。上記のアスペクト比は、10以下で良好な品質の微細金属部品を製造することができるが、より望ましくは7.5以下がよく、さらに幅が狭い場合には5以下とすることが望ましい。
【0020】
上記の押込加工型部分の先端の面と側面とが会合して形成される稜線に交差する断面において、稜線の部分が、幅の(1/4)以下の半径に適合する、だれの程度を有することができる。
【0021】
この構成により、被加工物の底部で、急峻に立ち上がる側壁を得ることが可能になる。これは、エッチングによる被加工物への溝加工に比べて、きわめて良好な急峻度であり、被加工物、すなわち製品の品質を高めることができる。上記のだれの程度は、より望ましくは上記幅の(1/8)以下の半径に適合するようにしてもよいし、さらに急峻度を追求し、高品質の製品を得るためには上記幅の(1/16)以下の半径に適合するのがよい。なお、上記断面における稜線の部分が所定の半径に適合するとは、その丸みを帯びた稜線の部分がその所定の半径に沿うようにアールがついていることをいう。
【0022】
本発明の微細金属部品の製造方法は、ミクロ鍛造の金型として用いられる部品を製造する方法である。この製造方法は、ミクロ鍛造の金型のマスクパターニングを形成する工程と、マスクパターンを用いて、金型を水溶液を用いて電鋳により製造する工程とを備える。
【0023】
この方法により、ミクロ鍛造金型を容易に精度よく製造することができる。
また、上記の電鋳により製造された金型の表面を、電鋳された部分と異なる金属で被覆する工程と、その後、加熱して表面部分に合金層を形成する工程とを備えてもよい。
【0024】
この方法により、熱拡散による合金層を形成することができる。この合金層は水溶液による電鋳だけでは得ることができない高硬度を有している。このため、水溶液による電鋳ままでは、確保しにくい機械的強度を、耐磨耗性を含めて十分な耐久性を有するレベルにまで高めることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【0026】
図1〜図6は、本発明の一実施の形態における微細金属部品の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図1において、たとえばステンレス、銅、鉄、ニッケルなどよりなる金属板(金属層)1の上に、フォトレジスト2が厚み50μm程度に塗布される。次いで、そのフォトレジスト膜の上に金属フォトマスク3を配置する。金属フォトマスク3は、既存のいずれの方法で製造してもよい。
【0027】
次いで、UV(Ultraviolet)光またはX線が照射され、フォトレジスト2が現像される。フォトレジスト2の現像により、フォトレジスト2がポジ型の場合には、UV光またはX線の照射された部分のみが除去されて、金属板1とフォトレジスト2との接合面に達する開口部2aがフォトレジスト2に形成され、開口部2aの底部において金属板1の表面が露出する(図2参照)。上記の現像されたフォトレジストが電鋳におけるマスクパターンを形成する。フォトレジスト2には、UVリソグラフィーの場合にはたとえばUVレジストが用いられ、X線リソグラフィーの場合にはたとえばPMMAが用いられる。
【0028】
図3を参照して、マスクパターン2を型として水溶液による電鋳が行なわれる。これにより、開口部2aから露出する金属板1の表面に、たとえば鉄炭化物を含む鉄層10が堆積されて、その鉄層よりなる微細金属部品10が開口部2a内に形成される。この後、マスクパターン2が除去される(図4参照)。
【0029】
さらに、金属板1から微細金属部品10が剥離されることにより、図5に示すように、微細金属部品10が製造される。図5に示す微細金属部品は、各部品が分離している。
【0030】
水溶液による電鋳は、図3に示すように、マスクパターンの開口深さ内に金属を堆積してもよいし、また図6に示すように、開口深さを越えて、マスクパターンの上面より高い位置にまで金属を堆積してもよい。図6のように金属を堆積した場合には、図5の微細金属部品と異なり、図7に示すように各部分が一体的に連結した微細金属部品が形成される。
【0031】
上記の水溶液を用いた電鋳は、たとえば図8に示す装置を用いて行なわれる。
図8を参照して、この電鋳装置は、めっき槽39内に収用された水溶液35をめっき液として、プラス極31と、マイナス極32と、熱電対34と、Nガス等のバブリング機構37と、ヒータ36とを有している。プラス極31には、ニッケル板31aが電気的に接続されニッケルイオンなどを水溶液35中に溶出する。マイナス極32(たとえば銅よりなる)は水溶液35内に配置されており、その先端に水溶液めっきを施すためのマスクパターンを含むパターン基材40が電気的に接続されている。バブリング機構37は、めっき液を攪拌する単なる攪拌棒であってもよいし、上記のようにNガスなどの不活性ガスをバブリングするバブリング機構であってもよい。
【0032】
ヒータ36は電解液35を加熱するために用いられ、熱電対34はその温度をモニターするためのものである。Nガス等のバブリング機構37はめっき液38を撹拌するためのものである。図示されていないが、電位をモニタするために電解液中に標準電極を配置してもよい。
【0033】
この装置を用いたニッケルの水溶液を用いた電鋳では、たとえば硫酸ニッケルと、塩化ニッケルと、ホウ酸との混合水溶液が用いられる。電解液の温度が40℃を保つようにヒータ36で加熱して、電流密度0.1A/dm〜10A/dmの範囲で電鋳を行なう。望ましい電流密度は、ニッケルめっきの場合および鉄炭化物を含む鉄めっきの場合ともに3A/dmである。
【0034】
電鋳が終了した後、パターン基材40が取り出され、ニッケル微細金属部品または鉄炭化物を含む鉄微細部品などの微細金属部品10が金属板1から剥離して取り出される。鉄炭化物を含む鉄の微細金属部品を作製する場合も、上記ニッケル微細金属部品と同様の装置および手順を経て作製される。ただし、鉄炭化物を含む鉄の微細金属部品については、鉄の酸化防止のために溶存酸素を追い出す目的でNガスをバブリングする場合がある。
【0035】
なお、上記の実施の形態におけるプロセスは1例であって、本発明はこのプロセスに限定されるものではない。
【0036】
ニッケルの場合は、硬さが低く機械的強度が不足するために、図9に示すように、ニッケル部材10の表面に、たとえばアルミニウム層21を蒸着する。この後、ニッケルとアルミニウムとが合金化する温度、たとえば200℃〜660℃に加熱して、熱拡散により合金層22を形成する(図10参照)。上記のニッケル部材は微細な部材なので、上記の合金化処理により、その部材の相当の割合が合金化され、耐久性に優れたミクロ鍛造用金型を得ることができる。
【0037】
図11は、微細金属部品10に含まれる押込加工型部分10aを示す斜視図である。この押込加工型部分10aはベース部10fから垂直に立ち上がっており、高さh、幅wを有している。稜線の部分10dは、上記の押込加工型部分の先端面10bと、側面10cとが会合する部分に形成される。
【0038】
図12は、図11におけるXI−XI線に沿う断面図である。図12(a)は押込加工型部分の先端付近の断面図であり、また、図12(b)は稜線の部分の拡大断面図である。本実施の形態では、水溶液電着により微細金属部品を作製するので、稜線の部分のだれの程度が小さいことに大きな特徴がある。図12(a)および(b)に示すように、稜線の部分を半径Rの円弧に適合できるという近似を行なっている。この円弧による稜線部分への適合は、厳密に適合する必要はない。たとえば、側面10cの直線部の端に垂線を立て、また先端面10bの直線部の端に垂線を立て、両方の垂線の交点Oを求め、その交点までの前者の垂線長さR2と後者の垂線長さR2との平均(R1+R2)/2を半径Rとして用いることができる。垂線を立てる側面10cの直線部の端の点および先端面10bの直線部の端の点は、たとえば、側面または先端面に直線定規をあて、直線定規から外れる点を、上記の端の点とする。測定は、数箇所〜十数ヵ所で行ない、平均をとる。
【0039】
本実施の形態では、上記半径Rが(1/4)w以下である。このため、上記押込加工型部分を被加工物に押し込んで加工して溝を形成したとき、側面が底面から急峻に立ち上がる溝を得ることができる。このような、側面が底面から急峻に立ち上がる溝は、分析システムなどにおいて分析精度を高めるなど良好な特性をもたらす。
【0040】
次に実施例について説明する。
(実施例1)
本発明の実施例1では、鉄と鉄炭化物とからなる複合体(炭化物分散Feと記す)を作製して、比較例と比較した。炭化物分散Feからなる微細金属部品の製造条件は次のとおりである。
(基板):ステンレス鋼
(SRリソグラフィ):加工型部分の幅w=2μm、アスペクト比(深さh/幅w)=5、フォトレジスト材料としてPMMAを使用し、感光のためにX線を用いた。図13に、感光し現像した後のマスクパターン2とそれを支持するステンレス製の基板1を示す。開口部の幅wは2μmであり、開口深さhは10μmであり、したがってアスペクト比(h/w)は5である。
(めっき液):(硫酸第一鉄 40g/l)+(クエン酸 1.2g/l)+(l−アスコルビン酸 3.0g/l)
(電鋳条件):温度50℃、電流密度3A/dm、めっき厚みは、マスクパターン上面から10mm上の高さまで堆積。
【0041】
図14に、炭化物分散Fe10をマスクパターン2の上面を越えて堆積した状態を示す。また、図15に、金属板から分離した微細金属部品である炭化物分散Fe10を示す。この微細金属部品の押込加工型部分(図15の高さh、幅wで特定される部分)は、マスクパターンの形状が転写された形状となっている。すなわち、フォトレジストおよび炭化物分散Feの熱膨張係数の差に起因する、マスクパターン寸法と微細金属部品寸法との寸法差はあるが、その寸法差はわずかであり、その寸法差を無視すれば、開口部の幅wは2μmであり、開口深さhは10μmであり、したがってアスペクト比(h/w)は5である。また、だれの程度は、先端の稜線部の断面でのRは(1/4)w以下であり、さらに(1/16)以下を満たしていた。
【0042】
また、比較例として、次の条件でニッケルめっき膜を作製した。
(基板):ステンレス鋼
(めっき液):(硫酸ニッケル 100g/l)+(塩化ニッケル 40g/l)+(ホウ酸 45g/l)
(電鋳条件):温度 40℃、電流密度5A/dm、めっき厚みは、マスクパターン上面から2mm上の高さまで堆積。
【0043】
比較例のニッケルめっき膜では、ビッカース硬さHV180、ヤング率2.1×1011Pa、線膨張係数13.3×10−6/℃、および引張耐力50kgf/mmが得られた。
【0044】
これに対して、上記の炭化物分散Feはビッカース硬さHV800を得ることができた。HV800という硬さは、このミクロ鍛造用金型が十分な耐久性を備えていることを示している。さらにこの鍛造用金型鋼は、上記のように水溶液めっきで容易に製造することができる。
【0045】
(実施例2)
次に、ニッケル電鋳膜に金属被覆を行ない熱拡散処理により合金化を行った、本発明の実施例2について説明する。SRリソグラフィの幅wおよびアスペクト比、ならびに電鋳条件は、実施例1と同じである。
【0046】
(めっき液):(硫酸ニッケル 100g/l)+(塩化ニッケル 40g/l)+(ホウ酸 45g/l)
図16に示すように、水溶液を用いた電鋳により、マスクパターンにニッケルを堆積する。このとき、マスクパターンの上面から10mmの高さ位置まで堆積する。この後、ニッケルからなる微細金属部際をマスクパターンから分離し、次いで、スパッタリング処理により、上述の押込加工型部分の表面をアルミニウム層21で被覆する(図17)。次いで、図18に示すように、真空中で温度200℃〜660℃の温度域に加熱して、熱拡散処理を行なう。
【0047】
上記の実施例2の表層部を合金化して合金層を形成した試料では、ビッカース硬さHV460および引張耐力63kgf/mmを得ることができた。すなわち、水溶液めっき処理でニッケルの微細金属部品を形成し、次いでアルミニウム被覆を行ない熱拡散処理を行なって合金層を形成することにより、簡単にミクロ鍛造に用いることができる微細金属部品を形成することができる。この押込加工型部分のだれの程度は、先端の稜線部の断面でのアールは(1/4)w以下であり、さらに(1/16)以下を満たしていた。
【0048】
上記実施の形態1、2で得られた微細金属部品を用いて次のようなミクロ鍛造加工を行ない、製品を製造することができる。
【0049】
(ガラス加工)
下記のG1〜G3の工程によりガラス加工を行なう。
G1(ガラス溶融):ホウケイ酸ガラスを1500℃で溶融させる。
G2(打ち抜き):ガラス粘度が1×10ポイズで打ち抜く。たとえばガラス温度が950℃以上では粘度が小さくなり精度よく成形できない。一方、温度850℃未満では粘度が大きすぎて成形が困難になる。
G3(冷却):上記打ち抜いたガラスを600℃で1時間放置した後、自然冷却させる。成形温度から連続冷却すると永久ひずみが残り、製品におけるクラックや変形の原因となる。
【0050】
上記の成形加工により、ガラス板に幅50μm、深さ50μmの溝を、鍛造というプリミティブな方法で精度よく簡単に形成することができる。
【0051】
(冷間鍛造による鋼の微細加工)
上記実施例1、2で得られたミクロ鍛造金型を用いて、次の条件で鋼の微細加工を行った。
F1(ミクロ鍛造金型):硬さは、HRC20以上、より好ましくはHRC58以上とする。ヤング率は、1×1011Pa以上、より好ましくは2.1×1011Pa以上とする。引張耐力は、100kgf/mm以上、より好ましくは170kgf/mm以上とする。
F2(ミクロ鍛造加工):対象金属はSCr420鋼(C:0.18wt%、Si:0.15wt%、Mn:0.60wt%、Cr:0.9wt%)とし、荷重1〜100kgf/mmとする。荷重が1kgf/mm未満では材料の変形抵抗により成形することができず、また100kgf/mmを超えるとミクロ鍛造金型自身が損傷する可能性がある。また、加工温度は室温であり、加工速度は100mm/min以下とした。加工速度が100mm/minを超えると、被加工材に亀裂が入るおそれがある。
F3(焼きなまし):上記冷間鍛造された被加工材を、窒素ガス雰囲気にて、温度650℃〜726℃の温度域に1時間保持する焼きなましを行なう。温度が650℃未満では焼きなましの進行が遅く、また残留応力の除去が不十分となる。
また、726℃を超えるとオーステナイト変態を起こし、冷間鍛造で導入された繊維状組織等が消失し、機械的特性が低下する可能性がある。
【0052】
上記の冷間鍛造により幅50μm、深さ50μmの溝を形成することができる。
【0053】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0054】
【発明の効果】
本発明の微細金属部品およびその製造方法を用いることにより、水溶液をめっき液に用いて、機械的強度に優れたミクロ鍛造用金型を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における微細金属部品の製造方法においてフォトレジスト膜上に金属フォトマスクを配置した状態を示す図である。
【図2】図1から、フォトレジストのパターニングを行ない、金属フォトマスクを除去した状態を示す図である。
【図3】水溶液を用いた電鋳を行なった状態を示す図である。
【図4】マスクパターンを除去した状態を示す図である。
【図5】金属板から微細金属部品を分離した状態を示す図である。
【図6】水溶液を用いた電鋳を行なった状態の変形例を示す図である。
【図7】金属板から微細金属部品を分離した状態の変形例を示す図である。
【図8】水溶液を用いた電鋳を行なう装置の構成を模式的に示す図である。
【図9】微細金属部材の表面に金属層を形成した状態を示す図である。
【図10】図9の状態に対して熱拡散処理を行ない、合金層を形成した状態を示す図である。
【図11】本実施の形態の微細金属部品の押込加工型部分を示す図である。
【図12】図11のXII−XII線に沿う断面図であり、(a)は押込加工型の先端部の断面図であり、(b)は稜線の部分の拡大断面図である。
【図13】実施例1におけるマスクパターンを示す図である。
【図14】水溶液を用いた電鋳により炭化物分散Feを堆積した状態を示す図である。
【図15】炭化物分散Feを金属板から分離した状態を示す図である。
【図16】実施例2においてマスクパターンに電鋳を行なった状態を示す図である。
【図17】金属板から分離したニッケルの微細部品にアルミ被覆を施した状態を示す図である。
【図18】熱拡散処理により合金層を形成した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 金属板、2 フォトレジスト膜(マスクパターン)、2a 開口(溝)、3 金属フォトマスク、10 電鋳による堆積層(微細金属部品)、10a 押込加工型部分、10b 先端面、10c 側面、10d 稜線の部分、10f 微細金属部品のベース部、21 金属膜、22 合金層、31 対極、31a ニッケル板、32 作用極、34 熱電対、35 水溶液(めっき液)、36 ヒータ、37 攪拌棒、39 めっき槽、40 パターン基材。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine metal part and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a fine metal part which is a mold for manufacturing micro devices such as a microreactor and a micro analysis system by micro forging and a method of manufacturing the same. is there.
[0002]
[Prior art]
The LIGA (Lithographie Galvanoformung Abformung) process is useful when a large amount of fine metal structures with high precision are manufactured. The LIGA process using synchrotron radiation (SR) light, which has high directivity among X-rays, can perform deep lithography, and can process a structure having a height of several 100 μm with a precision in the micron range. is there. That is, it has features such as easy production of a fine metal structure having a high aspect ratio, and is expected to be applied in a wide range of fields.
[0003]
The LIGA process is a processing technique that combines plating and mold such as lithography and electroforming. According to the LIGA process, for example, a resist film is formed on a conductive substrate, and the resist film is irradiated with SR light via an absorber mask (reticle) having a pattern of a predetermined shape. By such lithography, a resist structure (resin type) corresponding to the shape pattern of the absorber mask is formed. In this description, this resist structure is hereinafter referred to as a mask pattern.
By depositing a metal in the opening of the mask pattern by electroforming, a fine metal structure can be obtained. Using this high-precision metal fine structure as a mold, the above-described micro device, which is a resin-made fine molded product by injection molding or the like, can be obtained (for example, see Non-Patent Document 1).
[0004]
[Non-patent document 1]
Manabu Yasui, Yasuo Hirai, Hiroyuki Fujita: Surface Technology, 2001, Vol. 52, no. 11 pp. 734-735
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned LIGA process, when an aqueous solution is used for the electroforming treatment, a fine component having a predetermined shape can be obtained without increasing the temperature, but the metal that can be deposited is limited to a specific metal such as nickel. Since fine metal parts manufactured by aqueous plating of nickel or the like have low hardness and softness, it is not possible to obtain a mold having a mechanical strength such as a metal mold for micro forging. For this reason, nickel formed by plating of an aqueous solution has not been used as a member requiring mechanical strength. For example, there is a case where a nickel plating film is used as a coating material of a die body as an application similar to the above-mentioned die for forging. However, the nickel film in this case functions as a lubricant while being worn, and is used as a consumable to prevent abrasion of the mold body for a certain period of time, and has not been used for the mold body.
[0006]
On the other hand, metals such as tungsten and titanium have a high melting point and a high mechanical strength (Young's modulus and hardness) and are therefore suitable for mechanical structures. However, when the mechanical structure made of tungsten, titanium, or the like is manufactured using the LIGA process, a normal metal film cannot be obtained using an aqueous solution. Instead of the aqueous solution, it is necessary to use electroforming of a molten salt that is heated and melted at a high temperature. Therefore, it is necessary to use a material having heat resistance, dimensional change durability, non-reactivity with a molten salt, and the like for a mask pattern for depositing a metal. In addition, when manufacturing a mold for micro forging by making full use of molten salt electroforming, as described above, in order to maintain the molten salt at a high temperature, compared to the aqueous plating process, a heating device or a high-temperature processing tank is used. All require extensive equipment.
[0007]
For this reason, there has been a demand for the development of a fine metal part having a mechanical strength that can be used as a mold for micro forging and that can be manufactured by an aqueous solution plating process.
[0008]
An object of the present invention is to provide a fine metal part which can be manufactured by an aqueous solution plating process and has mechanical properties of a predetermined level or more, and a method of manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The fine metal part of the present invention is a part used as a metal mold for micro forging, and is made of a composite of iron and iron carbide contained in the iron, and has a Vickers hardness of HV400 or more. .
[0010]
According to this configuration, since a fine mold can be manufactured using an aqueous solution, it has dimensional accuracy that can be used as a mold for micro forging, and is further strengthened by dispersing iron carbide in iron. , The above hardness can be obtained. For this reason, it becomes possible to provide a micro forging die at low cost.
[0011]
In addition, the above-mentioned micro forging means, for example, forging for forming a groove having a width of the order of 0.1 μm to several hundred μm. The width w or the thickness of the indentation die portion in which the groove is formed by indentation has a dimension corresponding thereto.
[0012]
Another fine metal part of the present invention is a part used as a micro forging die. The component includes a nickel portion formed of nickel and an alloy coating layer that covers the nickel portion and forms an alloy with nickel. The hardness of the alloy coating layer is Vickers hardness HV400 or more.
[0013]
Since the micro forging die has a small size, when the surface treatment is performed, the thickness of the surface layer occupies a large proportion of the micro forging die. Therefore, as described above, by mechanically alloying the surface layer portion of the nickel fine component formed by the plating process, it is possible to obtain the mechanical strength necessary for the micro forging die. The above-mentioned alloying is not limited to surface treatment, but is not limited to the surface of a fine component, and may be referred to as alloying of the main body.
[0014]
In the fine metal part according to the present invention and another invention described above, the width w of the indentation die portion can be set to 1 μm or more.
[0015]
If the width w of the above-mentioned indentation processing portion is less than 1 μm, it becomes impossible to deposit a metal film of good quality to the bottom of the groove having the width in aqueous solution plating. For this reason, the width is set to 1 μm or more. However, when the height of the indentation mold portion is high, that is, when the groove of the mask pattern is deep, the width is preferably set to 2 μm or more. The width w is referred to as the width because it corresponds to the width of the indented groove formed in the workpiece, but may be referred to as the thickness in view of the shape of the indentation die.
[0016]
Further, in the above-mentioned fine metal component, the height h of the indentation die portion may be 10 μm or more.
[0017]
With this configuration, a groove deeper than a predetermined level can be formed in the workpiece by indentation forging. Since the grooves are formed by pressing the above-mentioned indentation die portion, the depth of the groove cannot be larger than the height of the indentation die portion.
[0018]
The fine metal part of the present invention and another invention described above includes a stamping die portion for stamping a forged object, and the ratio (aspect ratio) between the height and width of the stamping die portion is 10 or less. Is also good.
[0019]
When the above aspect ratio exceeds 10, it becomes difficult to deposit a metal that does not include a defect that poses a practical problem in a narrow deep groove during plating. The above aspect ratio can produce a good quality fine metal part at 10 or less, but more preferably 7.5 or less, and more preferably 5 or less when the width is narrower.
[0020]
In a cross section intersecting a ridge line formed by a face and a side face of the tip of the above-mentioned indentation processing part meeting, a ridge line portion is adapted to a radius of (1 /) or less of a width. Can have.
[0021]
With this configuration, a steeply rising side wall can be obtained at the bottom of the workpiece. This is a very good steepness as compared with the groove processing on the workpiece by etching, and the quality of the workpiece, that is, the quality of the product can be improved. The degree of the above-mentioned wholly may be more desirably adapted to a radius of (1 /) or less of the above-mentioned width. It is preferable to fit a radius of (1/16) or less. Here, that the ridge portion in the cross section conforms to the predetermined radius means that the rounded ridge portion is rounded along the predetermined radius.
[0022]
The method for producing a fine metal part of the present invention is a method for producing a part used as a metal mold for micro forging. This manufacturing method includes a step of forming a mask patterning of a micro forging die, and a step of manufacturing a die by electroforming using an aqueous solution using the mask pattern.
[0023]
According to this method, a micro forging die can be easily and accurately manufactured.
Further, the method may include a step of coating the surface of the mold manufactured by the above-described electroforming with a metal different from the electroformed part, and a step of subsequently heating to form an alloy layer on the surface part. .
[0024]
With this method, an alloy layer can be formed by thermal diffusion. This alloy layer has high hardness that cannot be obtained only by electroforming with an aqueous solution. For this reason, the mechanical strength that is difficult to secure in the electroformed state using the aqueous solution can be increased to a level having a sufficient durability including abrasion resistance.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
1 to 6 are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing a fine metal component in one embodiment of the present invention in the order of steps. In FIG. 1, a photoresist 2 is applied to a thickness of about 50 μm on a metal plate (metal layer) 1 made of, for example, stainless steel, copper, iron, nickel, or the like. Next, a metal photomask 3 is arranged on the photoresist film. The metal photomask 3 may be manufactured by any existing method.
[0027]
Next, UV (Ultraviolet) light or X-rays are irradiated to develop the photoresist 2. When the photoresist 2 is developed by developing the photoresist 2, only the portion irradiated with the UV light or the X-ray is removed, and the opening 2a reaching the bonding surface between the metal plate 1 and the photoresist 2 is removed. Is formed in the photoresist 2, and the surface of the metal plate 1 is exposed at the bottom of the opening 2a (see FIG. 2). The developed photoresist forms a mask pattern in electroforming. For the photoresist 2, for example, a UV resist is used in the case of UV lithography, and, for example, PMMA is used in the case of X-ray lithography.
[0028]
Referring to FIG. 3, electroforming with an aqueous solution is performed using mask pattern 2 as a mold. Thereby, iron layer 10 containing, for example, iron carbide is deposited on the surface of metal plate 1 exposed from opening 2a, and fine metal component 10 made of the iron layer is formed in opening 2a. Thereafter, the mask pattern 2 is removed (see FIG. 4).
[0029]
Further, the fine metal component 10 is peeled off from the metal plate 1 to manufacture the fine metal component 10 as shown in FIG. Each of the fine metal parts shown in FIG. 5 is separated.
[0030]
In the electroforming with the aqueous solution, a metal may be deposited within the opening depth of the mask pattern as shown in FIG. 3, or, as shown in FIG. The metal may be deposited to a higher position. When the metal is deposited as shown in FIG. 6, unlike the fine metal part of FIG. 5, a fine metal part in which the respective parts are integrally connected is formed as shown in FIG.
[0031]
Electroforming using the above aqueous solution is performed using, for example, an apparatus shown in FIG.
Referring to FIG. 8, this electroforming apparatus uses an aqueous solution 35 collected in a plating tank 39 as a plating solution, and a bubbling mechanism for a positive electrode 31, a negative electrode 32, a thermocouple 34, and N 2 gas or the like. 37 and a heater 36. A nickel plate 31 a is electrically connected to the positive electrode 31 to elute nickel ions and the like into the aqueous solution 35. The negative electrode 32 (for example, made of copper) is arranged in the aqueous solution 35, and the tip thereof is electrically connected to the pattern base material 40 including the mask pattern for performing the aqueous solution plating. The bubbling mechanism 37 may be a simple stirring rod for stirring the plating solution, or may be a bubbling mechanism for bubbling an inert gas such as N 2 gas as described above.
[0032]
The heater 36 is used for heating the electrolytic solution 35, and the thermocouple 34 is for monitoring the temperature. The bubbling mechanism 37 for N 2 gas or the like is for stirring the plating solution 38. Although not shown, a standard electrode may be placed in the electrolyte to monitor the potential.
[0033]
In electroforming using an aqueous solution of nickel using this apparatus, for example, a mixed aqueous solution of nickel sulfate, nickel chloride, and boric acid is used. The temperature of the electrolytic solution is heated by the heater 36 to maintain the 40 ° C., performing electroforming in the range of current density 0.1A / dm 2 ~10A / dm 2 . Desirable current density is 3 A / dm 2 for both nickel plating and iron plating containing iron carbide.
[0034]
After the electroforming is completed, the pattern base material 40 is taken out, and the fine metal parts 10 such as nickel fine metal parts or iron fine parts containing iron carbide are peeled off from the metal plate 1 and taken out. In the case of producing an iron fine metal part containing iron carbide, the iron fine metal part is produced through the same apparatus and procedure as the above nickel fine metal part. However, the iron fine metal parts containing iron carbide, sometimes bubbling N 2 gas in order to expel the dissolved oxygen for oxidation prevention of iron.
[0035]
Note that the process in the above embodiment is an example, and the present invention is not limited to this process.
[0036]
In the case of nickel, since the hardness is low and the mechanical strength is insufficient, for example, an aluminum layer 21 is deposited on the surface of the nickel member 10 as shown in FIG. Thereafter, the alloy layer 22 is heated to a temperature at which nickel and aluminum are alloyed, for example, 200 ° C. to 660 ° C., and the alloy layer 22 is formed by thermal diffusion (see FIG. 10). Since the above-mentioned nickel member is a fine member, a considerable proportion of the member is alloyed by the above-described alloying treatment, and a micro-forging die excellent in durability can be obtained.
[0037]
FIG. 11 is a perspective view showing a stamping die portion 10 a included in the fine metal component 10. The indented die portion 10a rises vertically from the base portion 10f and has a height h and a width w. The ridge portion 10d is formed at a portion where the tip surface 10b and the side surface 10c of the above-mentioned indentation die portion meet.
[0038]
FIG. 12 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. FIG. 12A is a cross-sectional view of the vicinity of the tip of the indentation die portion, and FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view of a ridge line portion. In the present embodiment, since a fine metal component is produced by electrodeposition with an aqueous solution, a significant feature is that the degree of drooping at the ridge is small. As shown in FIGS. 12A and 12B, an approximation is made such that the ridge portion can be adapted to an arc having a radius R. The adaptation of the arc to the ridge does not have to be strict. For example, a perpendicular line is set up at the end of the linear portion of the side surface 10c, and a perpendicular line is set up at the end of the linear portion of the tip surface 10b, and the intersection O of both the perpendiculars is determined. The average (R1 + R2) / 2 with the perpendicular length R2 can be used as the radius R. The point of the end of the straight portion of the side surface 10c and the end of the straight portion of the tip end surface 10b are, for example, a straight line ruler applied to the side surface or the tip end surface, and a point deviating from the straight line rule is defined as the above-mentioned end point. I do. The measurement is performed at several places to dozens of places, and the average is taken.
[0039]
In the present embodiment, the radius R is equal to or less than (1 /) w. For this reason, when the above-mentioned press-working mold portion is pressed into the workpiece to form a groove, a groove whose side surface rises steeply from the bottom surface can be obtained. Such a groove whose side surface rises steeply from the bottom surface provides good characteristics such as enhancing analysis accuracy in an analysis system or the like.
[0040]
Next, examples will be described.
(Example 1)
In Example 1 of the present invention, a composite composed of iron and iron carbide (described as carbide dispersed Fe) was prepared and compared with a comparative example. The manufacturing conditions for the fine metal parts made of carbide-dispersed Fe are as follows.
(Substrate): Stainless steel (SR lithography): Working mold part width w = 2 μm, aspect ratio (depth h / width w) = 5, using PMMA as a photoresist material, and using X-rays for exposure Was. FIG. 13 shows the mask pattern 2 after exposure and development, and the stainless steel substrate 1 supporting the mask pattern 2. The width w of the opening is 2 μm, the opening depth h is 10 μm, and therefore the aspect ratio (h / w) is 5.
(Plating solution): (ferrous sulfate 40 g / l) + (citric acid 1.2 g / l) + (1-ascorbic acid 3.0 g / l)
(Electroforming conditions): temperature: 50 ° C., current density: 3 A / dm 2 , plating thickness: deposited up to a height of 10 mm above the mask pattern upper surface.
[0041]
FIG. 14 shows a state in which carbide dispersion Fe10 is deposited over the upper surface of mask pattern 2. FIG. 15 shows carbide dispersed Fe10, which is a fine metal part separated from the metal plate. The press-working mold portion (the portion specified by the height h and the width w in FIG. 15) of the fine metal component has a shape in which the shape of the mask pattern is transferred. That is, although there is a dimensional difference between the mask pattern dimension and the fine metal component dimension due to the difference in the thermal expansion coefficients of the photoresist and the carbide dispersed Fe, the dimensional difference is small, and if the dimensional difference is ignored, The width w of the opening is 2 μm, the opening depth h is 10 μm, and therefore the aspect ratio (h / w) is 5. In addition, the degree R of the cross section of the ridge portion at the tip was (1/4) w or less, and further satisfied (1/16) or less.
[0042]
As a comparative example, a nickel plating film was manufactured under the following conditions.
(Substrate): stainless steel (plating solution): (nickel sulfate 100 g / l) + (nickel chloride 40 g / l) + (boric acid 45 g / l)
(Electroforming conditions): Temperature 40 ° C., current density 5 A / dm 2 , plating thickness deposited to a height of 2 mm above the mask pattern upper surface.
[0043]
In the nickel plating film of the comparative example, Vickers hardness HV180, Young's modulus 2.1 × 10 11 Pa, linear expansion coefficient 13.3 × 10 −6 / ° C, and tensile strength 50 kgf / mm 2 were obtained.
[0044]
On the other hand, the above-mentioned carbide-dispersed Fe was able to obtain Vickers hardness HV800. The hardness of HV800 indicates that the mold for micro forging has sufficient durability. Further, the die steel for forging can be easily produced by aqueous solution plating as described above.
[0045]
(Example 2)
Next, a second embodiment of the present invention in which a nickel electroformed film is coated with a metal and alloyed by a thermal diffusion process will be described. The width w and aspect ratio of SR lithography and the electroforming conditions are the same as those in the first embodiment.
[0046]
(Plating solution): (nickel sulfate 100 g / l) + (nickel chloride 40 g / l) + (boric acid 45 g / l)
As shown in FIG. 16, nickel is deposited on a mask pattern by electroforming using an aqueous solution. At this time, deposition is performed to a height of 10 mm from the upper surface of the mask pattern. Thereafter, the edge of the fine metal portion made of nickel is separated from the mask pattern, and then the surface of the above-mentioned indentation mold portion is covered with an aluminum layer 21 by a sputtering process (FIG. 17). Next, as shown in FIG. 18, the substrate is heated to a temperature range of 200 ° C. to 660 ° C. in a vacuum to perform a thermal diffusion process.
[0047]
In the sample of Example 2 in which the surface layer was alloyed to form an alloy layer, Vickers hardness HV460 and tensile strength 63 kgf / mm 2 were obtained. In other words, by forming a nickel fine metal part by an aqueous solution plating process, and then performing an aluminum coating and a heat diffusion process to form an alloy layer, a fine metal component that can be easily used for micro forging is formed. Can be. Regarding the degree of drooping of the indentation die portion, the radius at the cross section of the ridge portion at the tip was (1 /) w or less, and further satisfied (1/16) or less.
[0048]
A product can be manufactured by performing the following micro forging processing using the fine metal parts obtained in the first and second embodiments.
[0049]
(Glass processing)
Glass processing is performed by the following steps G1 to G3.
G1 (glass melting): borosilicate glass is melted at 1500 ° C.
G2 (punching): Punching is performed at a glass viscosity of 1 × 10 7 poise. For example, when the glass temperature is 950 ° C. or higher, the viscosity becomes small, and molding cannot be performed accurately. On the other hand, if the temperature is lower than 850 ° C., the viscosity is too large and molding becomes difficult.
G3 (Cooling): The punched glass is left at 600 ° C. for 1 hour, and then cooled naturally. Continuous cooling from the molding temperature leaves permanent strain, which causes cracks and deformation in the product.
[0050]
By the above-mentioned forming process, a groove having a width of 50 μm and a depth of 50 μm can be accurately and simply formed in a glass plate by a primitive method of forging.
[0051]
(Fine processing of steel by cold forging)
Using the micro-forged dies obtained in Examples 1 and 2, steel was finely processed under the following conditions.
F1 (micro forging die): The hardness is HRC20 or more, more preferably HRC58 or more. The Young's modulus is 1 × 10 11 Pa or more, more preferably 2.1 × 10 11 Pa or more. Tensile yield strength, 100 kgf / mm 2 or more, more preferably 170kgf / mm 2 or more.
F2 (micro forging): The target metal is SCr420 steel (C: 0.18 wt%, Si: 0.15 wt%, Mn: 0.60 wt%, Cr: 0.9 wt%), and a load of 1 to 100 kgf / mm 2 And If the load is less than 1 kgf / mm 2 , molding cannot be performed due to the deformation resistance of the material. If the load exceeds 100 kgf / mm 2 , the micro forging die itself may be damaged. The processing temperature was room temperature, and the processing speed was 100 mm / min or less. When the processing speed exceeds 100 mm / min, there is a possibility that a crack is formed in the workpiece.
F3 (annealing): Annealing is performed by holding the cold-forged workpiece in a temperature range of 650 ° C. to 726 ° C. for one hour in a nitrogen gas atmosphere. If the temperature is lower than 650 ° C., the progress of annealing is slow, and the removal of residual stress is insufficient.
On the other hand, if the temperature exceeds 726 ° C., austenite transformation occurs, and the fibrous structure and the like introduced by the cold forging may disappear, and the mechanical properties may decrease.
[0052]
A groove having a width of 50 μm and a depth of 50 μm can be formed by the cold forging described above.
[0053]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0054]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION By using the fine metal component of this invention and its manufacturing method, the metal mold | die for micro forging excellent in mechanical strength can be easily manufactured using an aqueous solution for a plating solution.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state in which a metal photomask is arranged on a photoresist film in a method for manufacturing a fine metal component according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which a photoresist is patterned from FIG. 1 and a metal photomask is removed.
FIG. 3 is a diagram showing a state in which electroforming using an aqueous solution is performed.
FIG. 4 is a diagram showing a state where a mask pattern is removed.
FIG. 5 is a view showing a state where a fine metal part is separated from a metal plate.
FIG. 6 is a view showing a modification of a state where electroforming using an aqueous solution is performed.
FIG. 7 is a view showing a modification of a state in which a fine metal part is separated from a metal plate.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of an apparatus for performing electroforming using an aqueous solution.
FIG. 9 is a view showing a state in which a metal layer is formed on the surface of a fine metal member.
10 is a view showing a state in which a heat diffusion process is performed on the state of FIG. 9 to form an alloy layer.
FIG. 11 is a diagram showing a press-working die portion of the fine metal component of the present embodiment.
12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11, (a) is a cross-sectional view of the tip of the indentation die, and (b) is an enlarged cross-sectional view of a ridge portion.
FIG. 13 is a diagram illustrating a mask pattern according to the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a state in which carbide-dispersed Fe is deposited by electroforming using an aqueous solution.
FIG. 15 is a diagram showing a state in which carbide dispersed Fe is separated from a metal plate.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which electroforming is performed on a mask pattern in Example 2.
FIG. 17 is a view showing a state in which a nickel fine part separated from a metal plate is coated with aluminum.
FIG. 18 is a diagram showing a state in which an alloy layer is formed by a thermal diffusion process.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 metal plate, 2 photoresist film (mask pattern), 2a opening (groove), 3 metal photomask, 10 deposited layer by electroforming (fine metal parts), 10a indentation processing portion, 10b tip surface, 10c side surface, 10d Ridge portion, base portion of 10f fine metal part, 21 metal film, 22 alloy layer, 31 counter electrode, 31a nickel plate, 32 working electrode, 34 thermocouple, 35 aqueous solution (plating solution), 36 heater, 37 stirring rod, 39 Plating tank, 40 pattern substrate.

Claims (8)

ミクロ鍛造の金型として用いられる部品であって、
鉄と、その鉄中に含まれる鉄炭化物との複合体からなり、その硬さがビッカース硬さHV400以上である、微細金属部品。
A part used as a micro forging die,
A fine metal part comprising a composite of iron and iron carbide contained in the iron, and having a hardness of Vickers hardness HV400 or more.
ミクロ鍛造の金型として用いられる部品であって、
ニッケルから形成されるニッケル部と、そのニッケル部を覆いニッケルと合金を形成する合金被覆層とからなり、その合金被覆層の硬さがビッカース硬さHV400以上である、微細金属部品。
A part used as a micro forging die,
A fine metal component comprising a nickel portion formed of nickel and an alloy coating layer covering the nickel portion and forming an alloy with nickel, wherein the hardness of the alloy coating layer is Vickers hardness HV400 or more.
前記部品は、被鍛造物を押し込み加工する押込加工型部分を含み、その押込加工型部分の幅wが1μm以上である、請求項1または2に記載の微細金属部品。3. The fine metal part according to claim 1, wherein the component includes a pressing die portion for pressing the forged object, and the width w of the pressing die portion is 1 μm or more. 4. 前記部品は、被鍛造物を押し込み加工する押込加工型部分を含み、その押込加工型部分の高さhが10μm以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の微細金属部品。The fine metal part according to any one of claims 1 to 3, wherein the part includes a stamping die portion for stamping a forged object, and the height h of the stamping die portion is 10 µm or more. 前記部品は、被鍛造物を押し込み加工する押込加工型部分を含み、その押込加工型部分の高さhと幅wとの比(h/w)が10以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の微細金属部品。5. The part according to claim 1, wherein the part includes a stamping die portion for stamping a forged object, and a ratio (h / w) of a height h to a width w of the stamping die portion is 10 or less. Fine metal parts according to any of the above. 前記押込加工型部分の先端の面と側面とが会合して形成される稜線に交差する断面において、前記稜線の部分が、前記幅の(1/4)以下の半径に適合する、だれの程度を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の微細金属部品。In a cross section that intersects a ridgeline formed by a face and a side face of a tip of the indentation processing portion meeting each other, the extent of the ridgeline portion conforms to a radius of (以下) or less of the width. The fine metal part according to any one of claims 1 to 5, comprising: ミクロ鍛造の金型として用いられる部品を製造する方法であって、
前記ミクロ鍛造の金型のマスクパターニングを形成する工程と、
前記マスクパターンを用いて、前記金型を水溶液を用いて電鋳により製造する工程とを備える、微細金属部品の製造方法。
A method of manufacturing a component used as a micro forging die,
Forming a mask patterning of the micro-forged mold,
Using the mask pattern to manufacture the metal mold by electroforming using an aqueous solution.
前記電鋳により製造された金型の表面を、電鋳された部分と異なる金属で被覆する工程と、その後、加熱して前記表面部分に合金層を形成する工程とを備える、請求項7に記載の微細金属部品の製造方法。The method according to claim 7, further comprising a step of coating the surface of the mold manufactured by the electroforming with a metal different from the electroformed part, and a step of subsequently heating to form an alloy layer on the surface part. The method for producing a fine metal part as described above.
JP2003056657A 2003-03-04 2003-03-04 Fine metallic parts and their manufacturing method Withdrawn JP2004261854A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003056657A JP2004261854A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Fine metallic parts and their manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003056657A JP2004261854A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Fine metallic parts and their manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004261854A true JP2004261854A (en) 2004-09-24

Family

ID=33120274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003056657A Withdrawn JP2004261854A (en) 2003-03-04 2003-03-04 Fine metallic parts and their manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004261854A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108138303A (en) Deposition mask, the manufacturing method of deposition mask and metallic plate
KR20100098425A (en) Method for obtaining a metal microstructure and microstructure obtained according to said method
US20040011432A1 (en) Metal alloy electrodeposited microstructures
JP2005530926A (en) Process for electroplating metal and metal matrix composite foils, coatings, and micro components
KR20100026101A (en) Stamp for superhydrophobic micro/nano hybrid surface based on anodic aluminum oxide, method of manufacturing the same, and product manufactured with the same
CN100591798C (en) A stainless steel strip coated with a metallic layer
Cao et al. Fabrication of high-aspect-ratio microscale mold inserts by parallel μEDM
CN102782577B (en) Manufacture the method being used for injection molding pressing mold
TW201420814A (en) Mold, forming roll and peeled electroformed product
Manzano et al. High aspect-ratio nanocrystalline CuNi T-structures and micro-gears: Synthesis, Numerical Modeling and Characterization
Tseng et al. Three-dimensional amorphous Ni–Cr alloy printing by electrochemical additive manufacturing
US7507665B2 (en) Method of manufacturing electrical parts
JP4550569B2 (en) Electroforming mold and manufacturing method thereof
JP2021181628A (en) Metal mold for electroplating and process for producing the same
WO2015183203A1 (en) Imprinting metallic substrates at hot working temperatures
JP5799393B2 (en) Ni-W electroforming liquid for molding dies, method for producing molding dies, method for producing molding dies and molded products
JP2004261854A (en) Fine metallic parts and their manufacturing method
JP4650113B2 (en) Laminated structure, donor substrate, and manufacturing method of laminated structure
JP2001342591A (en) High strength alloy and manufacturing method, and coated metal with high strength alloy and micro structural body using it
Chou et al. Microcomposite electroforming for LIGA technology
Son et al. Manufacture of μ-PIM gear mold by electroforming of Fe–Ni and Fe–Ni–W alloys
JP5027182B2 (en) Method for producing imprint mold material and imprint mold material
Wei et al. Fabrication of Ni–Al2O3 composite microcomponent by electroforming
DE112005000355B4 (en) Process for producing a molded part or a coating
US6881369B2 (en) Microelectroforming mold using a preformed metal as the substrate and the fabrication method of the same

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