JP2007105779A - プレス成形用金型及びその表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼付きやカジリ傷などの不具合が発生しにくいプレス成形用金型及びその表面処理方法を提供するものである。
【解決手段】本発明に係るプレス成形用金型は、６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いるものであり、鉄系材料で構成される金型本体１１の金型成形面１２に、温間域よりも高い処理温度でボロンの塩浴処理による硼化処理皮膜１３を設け、その硼化処理皮膜１３の表面にマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜１３の表面を平滑化して平滑面１６に形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形用金型及びその表面処理方法に係り、特に、６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いる金型及びその表面処理方法に関するものである。

プレス成形は、冷間域（常温）、熱間域（９００〜１０００℃）で行われ、特に厚さ１０ｍｍ以上の被成形品のプレス成形は一般に熱間域で行われる。熱間プレス成形用の金型材としては、熱間金型用合金工具鋼、例えばＳＫＤ６１（ＪＩＳ規格）などが挙げられる。

熱間域でのプレス成形は、熱間加熱を行うための加熱コストがかさむと共に、長尺な冷却ラインを必要とする。このため、厚さ１０ｍｍ以上の被成形品を、熱間域ではなく温間域（６００〜９００℃）でプレス成形を行う温間プレス成形がある（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００３−２４５７３８号公報 特開２００３−１２６９２０号公報

ところで、熱間金型用合金工具鋼であるＳＫＤ６１材を、そのままの状態で温間域でのプレス成形金型に用いると、以下に示すような問題があった。

１） 温間域でのプレス成形では、プレス成形中に横方向の負荷が加わるため、金型成形面に焼付きが生じ易く、成形中の不具合が多い。温間域でのプレス成形中に焼き付きが生じやすい理由は、温間域においては、熱間域と異なり被成形品が完全に軟化せず、一部に硬い部分が存在しており、この硬い部分と金型成形面の当接部に横方向の負荷が加わることで焼き付きが生じるおそれがある。この焼付きは、成形開始から数枚の成形で生じ、例えば、図１３に示すように、成形開始から３０枚成形した後の金型成形面の領域１３０には、焼付きが生じているのがわかる。

２） 金型成形面に生じた焼付きは強固であるため、一旦生じると被成形品にカジリ傷として現れ、被成形品表面の修正が必要となる。

３） 金型成形面に生じた焼付きは、金型材が焼入れ材である為、成形後に焼付きを除去するメンテナンスに、多大な工数を必要とする。

４） 成形後に焼付きを除去するメンテナンスの内容によっては、金型成形面表面を機械加工によって削り直す必要があるが、金型材が焼入れ材であることから、焼戻し作業を行う必要がある。

５） 温間域でのプレス成形、メンテナンス時の焼戻し、再焼入れを繰返す事により、金型に熱変形が起き、変形の修正に要する工数が多くなる。

６） 金型成形面の焼付きを防ぐために、金型成形面の表面にＣＶＤ系表面処理、ＴＲＤ（Theromo Reactive Deposition and Diffusion）処理等の表面処理を行う方法が考えられる。しかしながら、これらの表面処理を行う場合、施工する表面処理層の耐熱性が重要となるが、温間域でのプレス成形に耐えられる耐熱性を備えた表面処理はない。

７） また、これらの表面処理層は、プレス成形中に軟化、剥離が起き易く、効果が長続きしない。

８） 金型成形面と被処理材の間に硬度差を設けて被成形品へのカジリ傷の不具合を避ける為に、金型材として鋳鉄材を用いる場合もあるが、この場合においても、成形開始から数枚の成形で焼付きが生じる。この焼付きは、生成後、脱落し易いことから、この焼き付きの脱落片が金型成形面に深いカジリ傷を生む原因となり、金型成形面の劣化を早めてしまう。例えば、図１４に示すように、成形開始から１５枚成形した後の金型成形面の領域１４０には、カジリ傷が生じているのがわかる。

９） 金型成形面に生じた焼付きは、プレス成形中に生成、脱落を繰返すが、金型成形面の一旦焼き付けが生じた部位は滑り性が悪くなり、脱落から生成までの間隔が短くなる。

10） 金型材に鋳鉄材を使用する場合、生産金型では生産終了後、毎回、金型成形面を整えるメンテナンスが必要になると共に、１回当りのメンテナンスに要する時間も長くなる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、焼付きやカジリ傷などの不具合が発生しにくいプレス成形用金型及びその表面処理方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく請求項１の発明は、６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いるプレス成形用金型において、鉄系材料で構成される金型本体の金型成形面に、上記温間域よりも高い処理温度でボロンの塩浴処理による硼化処理皮膜を設け、その硼化処理皮膜の表面にマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜の表面を平滑化して平滑面に形成したことを特徴とするプレス成形用金型である。

請求項２の発明は、上記硼化処理皮膜が、表層に鉄−ボロン系の化合物層と、その下層にボロンが浸透、拡散した拡散層を備え、その拡散層が金型本体に櫛歯状に噛合した請求項１記載のプレス成形用金型である。

請求項３の発明は、上記平滑面は、その表面に深さ１〜２μｍの無数のディンプルを備えた請求項１又は２記載のプレス成形用金型である。

請求項４の発明は、上記金型本体が、合金工具鋼又は鋳鉄材で構成される請求項１から３いずれかに記載のプレス成形用金型である。

請求項５の発明は、６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いるプレス成形用金型の表面処理方法において、鉄系材料で構成される金型の本体部を、上記温間域よりも高い温度のボロン含有塩浴中に浸漬し、本体部の表層に硼化処理皮膜を形成し、その硼化処理皮膜の表面に、マイクロオーダーの微小な処理剤を用いてマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜の表面を平滑面に形成することを特徴とするプレス成形用金型の表面処理方法である。

請求項６の発明は、粒径が４０〜８０μｍの上記処理剤を、硼化処理皮膜の表面に０．２〜０．４Ｐａの空気圧でぶつけ、クリーニング工程とピーニング工程を含む上記マイクロブラスト処理を行う請求項５記載のプレス成形用金型の表面処理方法である。

請求項７の発明は、上記各処理剤が、シリコン製、ナイロン製、プラスチック製又は木製の粒体で構成される請求項６記載のプレス成形用金型の表面処理方法である。

請求項８の発明は、粒径が４０〜２００μｍの上記処理剤を、上記硼化処理皮膜の表面に０．５Ｐａの空気圧、１００ｍ／ｓｅｃの噴射速度でぶつけ、上記マイクロブラスト処理を行う請求項５記載のプレス成形用金型の表面処理方法である。

本発明によれば、金型を用いて被成形品にプレス成形を行う際に、金型成形面に焼付きや、金型成形面及び／又は被成形品にカジリ傷などの不具合が発生しにくいという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本実施の形態に係るプレス成形用金型は、６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いられる金型である。具体的には、図１に示すように、鉄系材料で構成される金型本体１１の金型成形面１２に、温間域よりも高い処理温度でボロンの塩浴処理による硼化処理皮膜１３を設け、その硼化処理皮膜１３の表面にマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜１３の表面を平滑化して平滑面１６に形成したものである。

硼化処理皮膜１３は、表層に鉄−ボロン系の化合物層１４と、その下層にボロンが浸透、拡散した拡散層１５を備える。拡散層１５は、金型本体１１に対して櫛歯状に噛合される。金型本体１１の硼化処理皮膜１３側、言い換えると硼化処理皮膜１３の下層に、ボロンの浸透、拡散による影響範囲であるボロン影響層１７が所定の深さで形成される。また、平滑面１６は、マイクロブラスト処理によって、その表面に深さ１〜２μｍの無数のディンプルを備える。

金型本体１１の構成材としては、合金工具鋼（例えば、ＳＫＤ６１、ＳＫＤｌｌ、ＤＣ５３（大同特殊鋼（株）製）など）や鋳鉄材（ＦＣ材、ＦＣＤ材、ＧＭ２４１など）などが使用可能である。この鉄系材料で構成される金型本体１１の金型成形面１２に設けられる硼化処理皮膜１３の皮膜硬さはＨｖ１３００〜１７００である。例えば、化合物層１４の硬度はＨｖ１３５０〜１５００、厚さは５０〜６０μｍとされ、拡散層１５の硬度はＨｖ５００〜７００、厚さは０．５〜１．０ｍｍとされる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

鋳鉄、鋳鋼、構造用鋼、炭素鋼、工具鋼等の鉄系金属で構成される金型本体１１を準備する。ここで、温間域のプレス成形に用いる金型の構成材として鋳鉄材が使用できるのは、次の理由による。温間域のプレス成形において、工具鋼（ＳＫＤ６１）を金型材としてプレス成形部に使用した場合、成形中に金型温度が上昇して、金型分割部に段差が生じるおそれがある。温間域でプレス成形を行う場合、この段差が焼付き、カジリ傷等の不具合の原因となるため、金型分割部のない一体物の金型を得るために、鋳鉄材を使用することもある。

先ず、金型本体１１に硼化処理が施される。硼化処理の特徴は、被処理材（金型本体１１）が鉄系金属で構成される場合、金型本体１１の表面に硼化処理皮膜１３が生成されることにある。この硼化処理は、ボロン処理とも言われ、温間域よりも高い処理温度、例えば９５０℃位の硼素を含有する塩浴中に金型本体１１を浸漬して硼素成分を拡散浸透させ、金型本体１１の少なくとも金型成形面１２に硼化処理皮膜（硼化物層）、例えばトーカロ（株）のＴＢＳ−１５００皮膜を生成させるものである。

硼化処理は、窒化処理などの他の表面処理と比べると反応速度が遅いが、その分、金型本体１１の表面深くまで硼素成分がじっくりと染み込む（浸透する）。硼素成分は、金型本体１１の表面深くまで染み込み・浸透し、拡散しながら、金型本体１１の鉄成分と次々に反応して、ボロン化された鉄（硼化鉄）が形成される。金型本体１１内部へ硼素元素が拡散した部分（拡散層１５）は、無数の楔を打込んだ様な櫛歯状組織（又は針状組織、或いは楔状組織）になっている。硼化処理皮膜１３は、硼化鉄、すなわちＦｅＢ、Ｆｅ₂Ｂ、及びＦｅ₃Ｂで構成され、主にＦｅＢとＦｅ₂Ｂの２種で構成される。硼化処理皮膜１３の外層側にＦｅＢの層が、内層側にＦｅ₂Ｂ（及び／又はＦｅ₃Ｂ）の層が形成される。化合物層１４はＦｅＢの層とＦｅ₂Ｂ（及び／又はＦｅ₃Ｂ）の層で構成され、拡散層１５は主にＦｅ₂Ｂ（及び／又はＦｅ₃Ｂ）の層で構成される。

金型本体１１にＣｒ成分が含まれている場合、例えば金型本体１１がＳＫＤ６１などで構成される場合、硼化処理皮膜１３の金型本体１１側（櫛歯の先端側）に、Ｃｒ成分と硼素成分が結合したＣｒＢ₂が点在する組織１８が形成される。この組織１８によって硼化処理皮膜１３の底部が強固となり、硼化処理皮膜１３の耐面圧性が向上する。同様に、金型本体１１の硼化処理皮膜１３側にもＣｒＢ₂組織１８が形成される。つまり、金型本体１１と硼化処理皮膜１３の境界近傍にＣｒＢ₂組織１８が形成される。

この現象は、金型本体１１にＣｒ成分以外の非鉄成分が含まれている場合でも同様である。この場合、金型本体１１と硼化処理皮膜１３の境界近傍に、非鉄成分と硼素成分が結合した化合物が点在する組織が形成される。但し、金型本体１１がＣｒ成分を含んでいない場合、Ｃｒ成分と硼素成分の結合が得られないため、図４に示すように、金型本体１１と硼化処理皮膜１３の境界近傍にＣｒＢ₂組織１８は得られない。よって、この場合は顕著な強度的性質変化はなく、硼化処理皮膜１３の耐面圧性の向上効果は期待できない。

塩浴処理によって形成された硼化処理皮膜１３は、耐酸化温度が８５０℃と耐熱性に優れており、温間域でのプレス成形時においても硬度を保持できる。しかしながら、硼化処理皮膜１３の表面は、図２に示すように塩浴処理の特徴で粗くなっており、最表層にポーラス層２１を有している。また、硼化処理皮膜１３の表面は、図５に示すように金属光沢が消えて茶褐色を呈している。このため、硼化処理皮膜１３は、金型本体１１と比べて表面粗さが悪化しており、その結果、プレス成形時の滑り性が低下する。

そこで、硼化処理被膜１３にマイクロブラスト処理を施してポーラス層２１を取り除き、図３に示すように、硼化処理被膜１３の表面を滑らかな平滑面１６に形成する。これによって、図６に示すように平滑面１６は金属光沢を有する白色となる。ここで、ポーラス層２１の取り除きに機械的な切削処理を用いない理由は、硼化処理被膜１３が非常に硬すぎるため切削が困難であると共に、削り過ぎのおそれがあるためである。

マイクロブラスト処理は、最大寸法が０．１ｍｍ以下の処理剤を使用するブラスト処理の総称であり、サンドブラスト系とショットピーニング系の２種類に大別する事が出来る。一般的には前者はマイクロサンドブラスト処理、後者はマイクロブラスト処理と呼ばれる。

サンドブラスト系マイクロブラスト処理は、研磨、磨きを目的とした処理であり、金型部品に使用した場合、被処理品の寸法を著しく悪化する事が多々ある。工業的には、バリ取り、スケール除去、掘り込み彫刻を中心に行われている。
一方、ショットピーニング系マイクロブラスト処理は、潰しを目的とした処理であり、潰し処理を施してある程度の潰しがなされると、更に時間を掛けて処理を続行しても潰し量に変化はなく、被処理品の寸法が悪化する事はない。工業的には、被処理面の改善に使用されている。よって、本実施の形態においては、ショットピーニング系マイクロブラスト処理を採用し、以下に示す２種類のマイクロブラスト処理を用いている。

ａ) 粒径が４０〜８０μｍの処理剤を空気圧０．２〜０．４ＭＰａの力で被処理品表面にぶつけ、被処理品の表面に深さ１〜２μｍ程度のディンプルを形成する（マイクロブラスト処理Ａ）。処理効果を高めるため、粒径、材質などが異なる少なくとも２種類の処理剤を用いて処理を行う。一方の処理剤が、被処理品表面の微細カエリ、加工変質層、偏析物の除去を行うクリーニング工程で使用される。他方の処理剤が、被処理品表面の微細凹凸をスパッタリングするピーニング工程で使用される。処理剤は、シリコン粒、ナイロン粒、プラスチック粒、植物(木)粒等がある。

ｂ) ＷＰＣ処理ともいう。粒径が４０〜２００μｍの処理剤を空気圧０．５ＭＰａの力で、噴射速度１００ｍ／ｓｅｃの速さで被処理品にぶつけ、被処理品表面に高さ２μｍのディンプルを形成する（マイクロブラスト処理Ｂ）。処理剤が被処理品表面にぶつかる際、その衝突力によって、被処理品表面の微細カエリ、加工変質層、偏析物が除去され、微細な凹凸が平滑化される。高速で処理剤を被処理品表面にぶつけるため、衝突部位の表面温度は衝突時のエネルギによってＡ３変態点を超え、被処理品表層の極めて浅い範囲を熱処理することができる。

これらのマイクロブラスト処理によって、図７、図８に示すように、処理前に存在していたポーラス層２１が取り除かれて平滑面１６となり、被処理品（硼化処理被膜１３）の表面粗さを約１ランク強、向上させることができる。マイクロブラスト処理に用いる処理剤の粒径、材質、及び衝突速度などを調節することで、平滑面１６の表面に形成されるディンプルの深さの調節が可能となる。このディンプルの深さを調節することで、平滑面１６の平滑度を調節することができる。

ここで、熱間プレス加工に用いる金型の金型成形面の表面粗さは通常３．２Ｓであるが、金型成形面の表面粗さが向上すれば凝着の生じる時期は遅くなり、表面粗さが悪化すると凝着の生じる時期は早くなる傾向にある。しかし、金型表面に凝着が生じるまでのプレス成形回数の多少は、表面粗さが均一である事、磨き目の方向がプレス加工時の被加工材の動き（滑り込み方向）と同一である事の方が重要である。金型表面に磨き残しが部分的にあると、その部位の凝着は早い時期に生じる。また、磨き目が滑り込み方向と一致していないと、その部位の凝着は早い時期に生じる。

ところで、マイクロブラスト処理を硼化処理皮膜１３の磨きに使用した理由は、以下に示すことにある。
1.被処理品表面のクリーニング効果（微細カエリ、加工変質層、偏析物の除去）が得られる。
2.被処理品の寸法を悪化させない（寸法変化はせいぜい１〜２μｍ程度）。
3.誰が行っても、短時間で磨き作業を終了させることが可能である。
4.磨き残しが無く、被処理品表面の磨きが可能である。
5.磨き目が無い。

よって、マイクロブラスト処理された硼化処理皮膜１３、すなわち金型表面は、従来の金型表面と比べて、凝着が生じるまでのプレス成形回数が格段に長くなる。また、マイクロブラスト処理Ａ，Ｂを比較すると、どちらも同等のマイクロブラスト処理効果が得られるが、マイクロブラスト処理Ａの方がランニングコスト的に安価である。

以上より、本実施の形態に係るプレス成形用金型及びその表面処理方法によれば、以下に示すようなことが言える。

(1) 金型本体１１に硼化処理を行う事によって、金型本体１１の表面には上層側の化合物層１４（例えば、硬度：Ｈｖ１３５０〜１５００、厚さ：５０〜６０μｍ）と下層側の拡散層１５（例えば、硬度：Ｈｖ５００〜７００、厚さ：０．５〜１．０ｍｍ）で構成される硼化処理被膜１３が形成される。金型成形面１２に硼化処理被膜１３を設けることによって、プレス成形時の耐焼付き性、耐面圧性を高めることができる。

(2) 硼化処理を行う事によって得られる化合物層１４、拡散層１５は、プレス成形の様な成形中に横方向の負荷が加わる成形の場合でも、金型成形面１２に焼付きを生じさせ難く、図９に示すように、プレス成形開始から１００枚以上の成形を行った後でも金型成形面１２に焼付きは生じない。

(3) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、温間プレス成形、再表面処理による金型本体１１の熱変形が少なく、変形の修正に要する工数を低減することができる。

(4) 金型成形面１２の焼付き、被成形品表面のカジリ傷が少なくなり、メンテナンス回数を少なくすることができる。

(5) 金型成形面１２の焼付き、被成形品表面のカジリ傷も少なく、メンテナンス１回当りに要する工数を低減することができる。

(6) 金型成形面１２は、必要に応じて再硼化処理が可能である。

(7) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、素材の歩留りが向上し、金型費を低減することができる。

(8) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、素材の熱処理に関係する期間を短縮することができる。

(9) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、中子を用いて裏面（金型本体１１の内部）の中抜きが可能であり、これによって、金型本体１１の軽量化を図ることができる。

(10) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、設計変更等で機械加工、穴加工、ネジ穴加工等が必要な際は、硼化処理被膜１３を除去することなく、各種加工、例えば図１０に示すようにネジ穴加工（雌ネジ穴１００）を行うことが可能である。

(11) 金型本体１１に鋳鉄材を使用する場合は、設計変更、メンテナンス等で、溶接による欠肉部の肉盛りが必要な際は、硼化処理被膜１３を除去することなく、図１１に示すように肉盛り溶接加工（肉盛り溶接領域１１０）を行うことが可能である。

(12) 図１２に示すように、金型成形面１２（母材）に硼化処理を行うことで、表面粗さが悪化するが、その後、マイクロブラスト処理を行う事で、表面粗さが改善され、プレス成形時における金型成形面１２と被成形品の滑り性が向上し、被成形品の表面状態が向上する。

(13) 金型の硼化処理を行った成形面（硼化処理後の金型成形面１２）にマイクロブラスト処理を行う事により、硼化処理のみの金型成形面１２と比べ、成形初期にダイ滑り込みＲ部によって生じる、ショックラインを低減することができる。

(14) 金型の硼化処理を行った成形面は、必要に応じて、再マイクロブラスト処理を施すことが可能である。

(15) 従来、プレス成形用金型の構成材にＳＫＤ材等の鋼材を使用した場合、鋼材の熱処理時の歪みを避ける為、適度の大きさの部品に分割していたが、本実施の形態に係るプレス成形用金型を使用する事により、金型の分割数の低減または金型を一体物とすることが可能である。

(16) 本実施の形態に係るプレス成形用金型は、温間域だけではなく、冷間域においても使用可能である。

(17) 本実施の形態に係るプレス成形用金型は、金型材だけではなく、軸受け部品、スライド部品の様な摺動運動、回転運動を行う部材にも使用可能である。

(18) 本実施の形態に係るプレス成形用金型は、摺動運動、回転運動によって、発熱を伴う部材にも使用可能である。

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本発明のプレス成形用金型、すなわち硼化処理とマイクロブラスト処理を施した金型と、他の表面処理を施した金型の比較を行った。本発明の金型及び他の表面処理を施した金型は以下のものである。

（窒化処理）
ＰＳ処理（大同アミスタ（株））だけを施したもの（比較例１）と、ＰＳ処理＋ＷＰＣ処理（マイクロブラスト処理Ｂ、帝国工業資材（株））を施したもの（比較例２）を２種類作製した。

（硼化処理）
ＴＢＳ−１５００処理（トーカロ（株））だけを施したもの（比較例３）と、ＴＢＳ−１５００処理＋マイクロブラスト処理Ａ（プラストロン（株））を施したもの（実施例１）の２種類を作製した。

（ＴＲＤ（Thermo Reactive Deposition and Diffusion）処理）
ＴＤ−ＶＣ処理（トーカロ（株））だけを施したもの（比較例４）を作製した。

（ＣＶＤ処理）
ＴｉＣ処理（トーヨーエイテック（株））だけを施したもの（比較例５）と、ＴｉＣ処理＋ＴｉＮ処理（共にトーヨーエイテック（株））を施したもの（比較例６）と、ＣｒＣ処理（トーヨーエイテック（株））だけを施したもの（比較例７）の３種類を作製した。

（ＰＶＤ処理）
ＴｉＮ処理（トーヨーエイテック（株））だけを施したもの（比較例８）を作製した。

実施例１及び比較例１〜８の各金型を用いて、温間域でプレス成形実験（モデル型、量産型）を行った。プレス成形実験の評価は、{各例の金型において“ダイに凝着が生じ、被成形品に傷が生じた”枚数}／{表面処理なしの基準金型において“ダイに凝着が生じ、被成形品に傷が生じた”枚数}の比（倍）にて行い、数値が大きいほど金型の耐久性（寿命）が良好であることを示している。ここで言う表面処理なしの基準金型とは、ダイがＧＭ２４１（合金鋳物）材、パンチがＳＫＤ６１材で構成され、毎ロットの段取り時に金型表面を磨いているものである。

耐久性の評価を行うプレス成形実験は、比較のため全て同じ方法、条件で行った。モデル金型では、基準枚数を１０枚（＝１倍）、成形条件をｍａｘ６０枚（＝６倍）としてプレス成形を行った。また、量産型では、基準枚数を１００枚（＝１倍）とし、量産設備、金型を使用してプレス成形を行った。さらに、モデル金型での成形実験結果が思わしくなかった金型については、量産型での成形実験から除外した。尚、比較例４，５の金型については、量産型のみの成形実験とした。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、硼化処理皮膜は、他の皮膜と比べて酸化温度が高いことから、温間域でのプレス成形時における高温硬さが優れており、比較例３及び実施例１の各金型は耐久性が良好であった。特に、硼化処理と共にマイクロブラスト処理を施した実施例１の金型は、金型成形面が平滑で、表面粗さが低いことから、比較例３の金型よりも更に耐久性が良好となった。

また、被成形品に生じた傷を、現在使用している金型（基準金型）によって生じる傷と同レベルまでＯＫとした場合、現在のダイでは４００枚であるのに対して実施例１のダイでは３５００枚となり、寿命が８倍強となった。また、現在のパンチでは４００枚であるのに対して実施例１のパンチでは６９００枚となり、寿命が１７倍強となった。

本発明の好適一実施の形態に係るプレス成形用金型の断面観察図である。プレス成形用金型は、ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けたものである。 ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた状態を示す倍率２００倍の断面観察図である。 ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた状態を示す倍率４００倍の断面観察図である。 ＦＣＤ４９０で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた状態を示す倍率２００倍の断面観察図である。 ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた状態を示す倍率２００倍の表面観察図である。 ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた後、マイクロブラスト処理を施した状態を示す倍率２００倍の表面観察図である。 図５の断面観察図である。 図６の断面観察図である。 本実施の形態に係るプレス成形用金型を用いて、１００枚の被成形品にプレス成形処理した後の表面観察図である。プレス成形用金型は、ＳＫＤ１１で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた後、マイクロブラスト処理を施したものである。 本実施の形態に係るプレス成形用金型の表面にネジ穴加工を施した表面観察図である。プレス成形用金型は、鋳鉄材で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた後、マイクロブラスト処理を施したものである。 本実施の形態に係るプレス成形用金型の表面に肉盛り溶接を施した断面観察図である。プレス成形用金型は、鋳鉄材で構成される金型本体の表面に硼化処理被膜を設けた後、マイクロブラスト処理を施したものである。 金型本体及び硼化処理被膜の表面粗さの変化を示す図である。 従来のプレス成形用金型を用いて、３０枚の被成形品にプレス成形処理した後の表面観察図である。プレス成形用金型は、ＳＫＤ６１で構成される金型本体をそのまま用いたものである。 従来のプレス成形用金型を用いて、１５枚の被成形品にプレス成形処理した後の表面観察図である。プレス成形用金型は、鋳鉄材で構成される金型本体をそのまま用いたものである。

符号の説明

１１ 金型本体
１２ 金型成形面
１３ 硼化処理皮膜
１６ 平滑面

Claims (8)

1. ６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いるプレス成形用金型において、
   鉄系材料で構成される金型本体の金型成形面に、上記温間域よりも高い処理温度でボロンの塩浴処理による硼化処理皮膜を設け、その硼化処理皮膜の表面にマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜の表面を平滑化して平滑面に形成したことを特徴とするプレス成形用金型。
2. 上記硼化処理皮膜が、表層に鉄−ボロン系の化合物層と、その下層にボロンが浸透、拡散した拡散層を備え、その拡散層が金型本体に櫛歯状に噛合した請求項１記載のプレス成形用金型。
3. 上記平滑面は、その表面に深さ１〜２μｍの無数のディンプルを備えた請求項１又は２記載のプレス成形用金型。
4. 上記金型本体が、合金工具鋼又は鋳鉄材で構成される請求項１から３いずれかに記載のプレス成形用金型。
5. ６００〜９００℃の温間域でのプレス成形に用いるプレス成形用金型の表面処理方法において、
   鉄系材料で構成される金型の本体部を、上記温間域よりも高い温度のボロン含有塩浴中に浸漬し、本体部の表層に硼化処理皮膜を形成し、
   その硼化処理皮膜の表面に、マイクロオーダーの微小な処理剤を用いてマイクロブラスト処理を施し、硼化処理皮膜の表面を平滑面に形成することを特徴とするプレス成形用金型の表面処理方法。
6. 粒径が４０〜８０μｍの上記処理剤を、硼化処理皮膜の表面に０．２〜０．４Ｐａの空気圧でぶつけ、クリーニング工程とピーニング工程を含む上記マイクロブラスト処理を行う請求項５記載のプレス成形用金型の表面処理方法。
7. 上記各処理剤が、シリコン製、ナイロン製、プラスチック製又は木製の粒体で構成される請求項６記載のプレス成形用金型の表面処理方法。
8. 粒径が４０〜２００μｍの上記処理剤を、上記硼化処理皮膜の表面に０．５Ｐａの空気圧、１００ｍ／ｓｅｃの噴射速度でぶつけ、上記マイクロブラスト処理を行う請求項５記載のプレス成形用金型の表面処理方法。

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