JP2022040425A

JP2022040425A - 金型の冷却孔の表面処理方法

Info

Publication number: JP2022040425A
Application number: JP2020145139A
Authority: JP
Inventors: 典昭中山; Noriaki Nakayama; 昇平中野; Kohei Nakano; 高憲滝北; Takanori Takikita; 健二土屋; Kenji Tsuchiya; 衛高橋; Mamoru Takahashi
Original assignee: RTM KK
Current assignee: RTM KK
Priority date: 2020-08-30
Filing date: 2020-08-30
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2040-08-30
Also published as: JP6960126B1

Abstract

【課題】金型の割れの大きな要因となっている「冷却孔から発生する亀裂」を防止あるいは軽減するための冷却孔の内面の表面処理方法を提供する。特にＵ字形の冷却管の割れ防止方法を提供する。【解決手段】金型が冷却に使用する冷却孔を有し、冷却孔の内面を化学研磨処理して、冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および冷却孔の内面の表面付着物を除去し、さらに無電解Ｎｉメッキ処理を施すことを特徴とする金型の冷却孔の表面処理方法である。化学研磨処理による冷却孔の内面の研磨量が、１０μｍ以上であり、無電解Ｎｉメッキ処理による無電解Ｎｉメッキ層の厚さが、３μｍ以上であることが、好ましい。【選択図】図１４

Description

本発明は、金型の冷却孔の表面処理方法に関し、特に、金型の割れの大きな要因となっている「冷却孔から発生する亀裂」を防止あるいは軽減するための冷却孔の内面の表面処理方法に関する。

ダイカストは、生産性に優れ、高品質の鋳物を提供できることから、現在アルミ鋳物の大部分はダイカスト製品である。また、その製品の多くは自動車部品であり、近年の高性能化、軽量化により部品の高品質化、軽量化が求められている。そのため、ダイカスト金型にも高品質化、長寿命化が求められ、鋼材の高性能化や多くの表面処理が提案され、実用化されている。

かかるダイカスト金型など鋳物鋳造用金型の使用寿命を決める主な原因としては、割れ、欠け、溶損、変形などがある。また、金型の割れのうち、金型内部の冷却管（冷却孔）から発生する割れは、割れが金型内部から発生して金型表面に達するため、金型使用者が割れを認識した際には、所謂「大割れ」になり、その修復に多大の費用と時間を要する場合がある。

一方、生産性の向上および鋳物品質の向上の観点からは、溶湯充填後に速やかに製品を冷却することが望ましく、このため冷却管は金型表面に近づける必要がある。しかしながら、冷却管を金型表面に近づけると冷却管周辺の熱振幅が大きく亀裂が入りやすくなる。また、冷却管の内面は孔加工時のツールマークあるいは放電加工による変質層が残っているため、これが応力集中箇所あるいは亀裂の発生起点となる可能性がある。さらに、冷却管には常に冷却水が通っているため、このことにより孔の内面は腐食しやすく、腐食箇所から亀裂が発生する可能性がある。特に、引抜き中子のように局部的に温度が上昇する金型形状の場合にはその部分を集中的に冷却する必要が生じ、図１９に示すように一端を閉塞端とする冷却孔２０が設けられる場合は、この閉塞端から亀裂が発生することが多いと言われている。

また、金型２１の冷却管（冷却孔）２０は、金型の形状によっては直線状ではなく、図２０に示すようなＵ字形の冷却孔２０（以下、直線状ではなくＵ字形の冷却孔を、「Ｕ字形冷却孔」と称する）を設ける場合も多い。さらに、スリーブ状の金型２１では、図２１に示すような金型２１の断面を多角形状にした冷却孔２０を設ける場合もある。さらにまた、近年の３Ｄプリンターの進化により、より複雑な冷却孔を形成することが可能になってきている。そのため、上記のＵ字形冷却孔のような複雑な冷却孔の場合には、開口部から直視できない部分のツールマーク除去、汚れ除去および表面処理が難しく、この部分からの亀裂の発生を防止することは非常に困難であった。

また、亀裂の起点としては腐食が挙げられる。冷却孔には常に水が流れており金型に使用されている鋼材は比較的腐食しやすいことから、亀裂の起点となる腐食孔が生じ易い。そのため、腐食を防止することは亀裂の発生を防止することに繋がることが期待できる。かかる腐食の防止方法としては、孔内面のメッキ、酸化皮膜の形成、樹脂等で被覆する技術が提示されている。

近年、冷却孔の内面からの亀裂を防止するために、上記応力集中、腐食に注目した多くの対策が提案されている。例えば、冷却孔の内面のツールマークあるいは変質層を除去し、圧縮応力を付与して、亀裂の発生を予防するが提案され、特許文献１および特許文献２には、ショットブラストあるいはショットピーニングを用いる方法が開示されている。また、特許文献３～６には、孔の内面の腐食を防止する方法として、孔の内面にメッキを施す方法、樹脂などで被覆する方法、酸化皮膜を生成させる方法、あるいは無電解めっきを施す技術が開示されている。さらに、特許文献７には、孔の表面に耐食性の高い元素を拡散させて腐食を防止する方法が開示されている。さらにまた、特許文献８～９には、窒化処理とメッキあるいは防食処理の組合せの技術が開示され、特許文献１０には冷却孔内面の窒化による硬化を防止して冷却孔内面からの亀裂発生を防止する方法も提案されている。

特開平７－２９０２２２号公報特表２０１５－５２１９５６号公報特開２０１５－１５０５６８号公報特開平８－１１７９５２号公報特開２０１６－２０４７５４号公報特開平９－１３１７４号公報特開２０１８－１７６２８２号公報特開２００９－７２７９８号公報特開２０１３－１５９８３１号公報特開平１１－６１３７５号公報

一般に、金型の冷却孔は通常切削加工で形成される。そのため、金型の冷却孔の内面には所謂「ツールマーク」が残り、これが亀裂の起点となることが知られている。そこで、このツールマークを平滑にすることが求められているが、通常、ツールマークの平滑化にはショットブラストあるいはショットピーニングが用いられる。ところが、金型の冷却孔が金型の表面から直線状でない場合は、ショットブラストあるいはショットピーニングは用いることができないという問題点があった。

また、上記特許文献１～１０記載の従来技術は、いずれも冷却孔の内面からの亀裂の原因となる表面粗さ、腐食、応力に注目し、これらの要因を除去、あるいは軽減するものであるが、必ずしもこれらの要因を十分に改善することができるものではなかった。例えば、表面粗さや圧縮応力に注目した技術では、ショットブラストあるいはショットピーニングを用いることが多く、これらの場合には冷却孔の開口部から直線部分しか処理できないものであった。また、腐食の防止に着目した技術では、ツールマークの除去など表面粗さを軽減することを配慮していない場合が多いものであった。そのため、亀裂の原因となる表面粗さ、腐食、応力に対応しつつ、特に、直線以外の形状に対応できる技術が望まれていた。

そこで、本発明の目的は、前記の従来技術の問題点を解決し、金型の割れの大きな要因となっている「冷却孔から発生する亀裂」を防止あるいは軽減するための冷却孔の内面の表面処理方法を提供するものである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、化学研磨処理と無電解Ｎｉメッキ処理を組合せることで、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、金型が冷却に使用する冷却孔を有し、前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の錆等の表面付着物を除去し、さらに無電解Ｎｉメッキ処理を施すことを特徴とするものである。

また、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記化学研磨処理による前記冷却孔の内面の研磨量が、１０μｍ以上であり、前記無電解Ｎｉメッキ処理による無電解Ｎｉメッキ層の厚さが、３μｍ以上であることが好ましい。

さらに、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、その後、化学研磨処理と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行うことが好ましい。

さらにまた、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、さらに、前記冷却孔の内面を酸化処理し、その後、化学研磨処理と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行うことが好ましい。

また、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記金型の冷却孔が、前記金型の表面からＵ字形で形成されている場合でも適用が可能である。

本発明によると、金型の割れの大きな要因となっている「冷却孔から発生する亀裂」を防止あるいは軽減するための冷却孔の内面の表面処理方法を提供することができる。

実施例に使用する試験装置を示す図である。化学研磨処理無しの試験片２の表面状態を示す図である。４分間化学研磨処理した試験片２の表面状態を示す図である。８分間化学研磨処理した試験片２の表面状態を示す図である。化学研磨処理無しの試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図である。４分間化学研磨処理した試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図である。８分間化学研磨処理した試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図である。実施例に使用する試験装置を示す図である。化学研磨処理無しの試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図である。化学研磨処理無しの試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図である。８分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図である。８分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図である。１５分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図である。１５分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図である。実施例に使用する試験装置を示す図である。各表面処理後（腐食試験前）の外観である。水道水浸漬４８時間後の外観である。水道水浸漬１週間後の外観である。一端を閉塞端とする冷却孔を示す図である。Ｕ字形の冷却孔を示す図である。金型の断面を多角形状にした冷却孔を示す図である。

以下、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法について具体的に説明する。
本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、金型が冷却に使用する冷却孔を有し、前記冷却孔の内面を化学研磨処理（以下「化学研磨処理（１）」と称す場合もある）して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の錆等の表面付着物を除去し、さらに無電解Ｎｉメッキ処理を施すことを特徴とするものである。これにより、冷却孔内部のツールマークや錆等を化学研磨で除去し、無電解Ｎｉメッキを施し腐食の防止することができ、金型の割れの大きな要因となっている「冷却孔から発生する亀裂」を防止あるいは軽減するための冷却孔の内面の表面処理方法を提供でき、また、金型寿命を延長することができる。さらに、化学研磨処理と無電解Ｎｉメッキ処理を効果的に組み合わせてＵ字形冷却孔等の冷却孔の内部からの亀裂の発生を防止あるいは軽減することができる。なお、前記金型の冷却孔は、通常切削加工で形成され、その内面には所謂「ツールマーク」が残り、これが亀裂の起点となることが知られている。ここで、「ツールマーク」とは、切削加工により生じる切削故痕のことであり、ＪＩＳ規格「Ｂ０７２１：２００４」にも記載されているものである。

また、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記化学研磨処理（１）による前記冷却孔の内面の研磨量が、１０μｍ以上であり、前記無電解Ｎｉメッキ処理による無電解Ｎｉメッキ層の厚さが、３μｍ以上であることが好ましく、前記化学研磨処理（１）による前記冷却孔の内面の研磨量が、上限は特に制約はないが、１０μｍ以上５０μｍ以下であり、前記無電解Ｎｉメッキ処理による無電解Ｎｉメッキ層の厚さが、３μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。本発明は、複雑な冷却孔でも対応できる方法として化学研磨処理に着目して、適切な化学研磨処理によりツールマークの凹凸を低減でき、さらに、前記金型の冷却孔の内面を洗浄し、無電解Ｎｉメッキ膜を均一に生成させるためには一定量の研磨量であることが好ましいことを見出したものである。なお、ここで、研磨量とは前記化学研磨処理により研磨されて除去された前記冷却孔の内面における内面表面からの深さ（μｍ）であり、前記無電解Ｎｉメッキ層の厚さとは無電解Ｎｉメッキ処理により設けられたＮｉメッキ層の厚さ（μｍ）を示す。

冷却孔の切削加工において、その切削加工状態により差異はあるが、通常前記金型の冷却孔の内面の表面粗さ（Ｒｚ）は５～２０μｍ程度である。これに対して、本発明においては、金型冷却孔内面のツールマークあるいは汚れを除去するために、前記化学研磨処理（１）により前記金型の冷却孔の内面を平滑かつ清浄にするが、ツールマークによる応力集中をより抑制するために前記金型の冷却孔の内面の表面粗さ（Ｒｚ）が、７μｍ以下であることが好ましい。

前記化学研磨処理（１）により前記金型の冷却孔の内面の（管内面）の粗さ（Ｒｚ）を７μｍ以下にするには、切削加工の粗さにもよるが、後述の実施例（試験結果）に示すように、研磨量を１５μｍ程度に制御することが好ましく、これにより、より平滑さを得ることができる。また、前記無電解Ｎｉメッキ処理において、メッキ層を均一に所定の厚さ析出させるためには、研磨量を１０μｍ以上とすることが好ましい。また、前記化学研磨処理（１）中にガスが発生し、この泡が化学研磨液の循環を阻害するため、強制的に液循環する工夫が必要である。そこで、後述の実施例では、市販の金属表面処理剤を用いて処理したが、処理対象物の表面を均一にかつ１０μｍ以上研磨、洗浄できれば、実施例の方法に限定されるものではない。なお、前記化学研磨処理（１）の方法としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、三菱ガス化学株式会社製の金属表面処理剤である「鉄・鉄鋼用化学研磨液クリーンエッチ」を使用でき、具体的には、鉄系合金用表面平滑剤ＣＰＥ－４０００（商品名）等を使用できる。また、処理条件としては、鉄系合金用表面平滑剤ＣＰＥ－４０００（商品名）を５倍希釈して、２０℃、1００ｍＬ／ｍｉｎで循環させて使用することができる。

また、酸化被膜がある場合には前記無電解Ｎｉメッキ層の厚みは３μｍ以下でも十分に防食性能を有するが、腐食防止のためには、前記無電解Ｎｉメッキ処理で３μｍ以上の無電解Ｎｉメッキ層を析出させることが好ましい。このためには、前記化学研磨処理（１）（下地処理）を確実に行うと共に前記無電解メッキ処理条件を適切に設定することが必要である。なお、前記無電解Ｎｉメッキの方法としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、奥野製薬工業株式会社製の金属表面処理剤である「トップニコロン（商品名）」を使用でき、具体的には、トップニコロンＭＳＨ－ＳＬＦ（商品名）等を使用できる。また、無電解Ｎｉメッキ処理は、化学反応であるため反応と共にメッキ液中のＮｉ濃度が変化する。そのため安定したメッキを行うためにはメッキ液を循環し、新しいメッキ液をメッキ対象物表面に供給する必要がある。特に冷却孔の場合にはこのメッキ液の循環は必須である。また、メッキ処理中に水素ガスが発生し、この水素ガスの泡がＮｉの析出を阻害するため、泡の除去も必要である。下記実施例では市販のメッキ液を用いて無電解Ｎｉメッキ処理したが、処理対象物の表面を均一に３μｍ以上の無電解Ｎｉメッキ層の厚さが得られれば、実施例の方法に限るものではない。

さらに、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記冷却孔の内面を化学研磨処理（化学研磨処理（１））して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、その後、化学研磨処理（以下「化学研磨処理（２）」と称す場合もある）と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行うことが好ましい。なお、前記化学研磨処理（２）は、前記化学研磨処理（１）と同様の方法で行うことができるが、前記化学研磨処理（２）は、ツールマークを軽減するためではなく、無電解Ｎｉメッキ処理前に表面を清浄化するために行うものであるため、研磨量は必ずしも１０μｍである必要はない。

さらにまた、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記冷却孔の内面を（化学研磨処理（１））して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、さらに、前記冷却孔の内面を酸化処理し、その後、化学研磨処理（化学研磨処理（２））と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行うことが好ましい。

本発明は、窒化処理あるいは窒化処理と酸化処理と、前記化学研磨処理と前記無電解Ｎｉメッキ処理を効果的に組み合わせることで、より一層、Ｕ字形冷却孔の内部からの亀裂の発生を防止あるいは軽減することができる。また、特に、金型表面に窒化処理あるいは窒化処理と酸化処理を施す場合には、金型表面を窒化処理あるいは窒化処理と酸化処理するのと同時に冷却孔の内面も窒化処理あるいは窒化処理あるいは窒化処理と酸化処理を行うことにより、処理のコスト、時間が低減され、経済的効果が大きくなる。ここで、「金型の表面」とは、ダイカスト製品を形成する金型部分（通常キャビティと呼称される）の表面を示し、「冷却孔の内面」とは、金型の冷却孔の内部の表面部分を示す。

なお、一般には窒化処理あるいは酸化処理の後に無電解Ｎｉメッキ処理を施すとＮｉメッキ層が付着しにくいと言われているが、本発明の実施例（試験）においては、窒化処理後に無電解Ｎｉメッキ処理をしても、無電解Ｎｉメッキ層の厚さは十分にあり防食効果も充分であった。また、窒化処理を行うことにより圧縮残留応力が発生し、亀裂の発生の抑止効果および亀裂の伝播の抑制効果が向上する。

また、酸化処理後に無電解Ｎｉメッキ処理した場合は、無電解Ｎｉメッキ層の厚さは薄いものであったが、酸化被膜上に無電解Ｎｉメッキ処理を施した場合でも本発明の実施例（試験）の結果腐食の防止効果は十分であった。このことから、酸化被膜がある場合には、無電解Ｎｉメッキ層の厚さは薄くても酸化被膜と無電解Ｎｉメッキ層の相乗効果で防食性能が向上する。

本発明において、前記金型の冷却孔の窒化処理は、経済的には前記金型の表面の窒化処理と同時に同条件で行うことが好ましく、前記無電解Ｎｉメッキ処理を阻害するものでなければ特に窒化処理の条件や方法は限定されるものではないが、例えば、窒素ガス雰囲気中で、４８０℃～５３０℃で５時間～７時間加熱することで窒化処理することができる。また、前記窒化処理が、窒化層表面に所謂「白層」が生じない窒化処理であることが好ましく、かつ窒化層深さが３０～８０μｍであることが好ましい。窒化処理温度が４８０℃～５３０℃であり、窒化層深さが３０～８０μｍとすることで、鋼材の表面に、鉄と窒素の化合物（Ｆｅ４ＮおよびＦｅ２～３Ｎ）、所謂「白層」を生じないように窒化の条件をコントロールすることができ、亀裂の発生を防止することが可能となる。また、前記窒化処理の方法としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、ガス窒化法、ガス軟窒化法等の方法を挙げることができる。また、窒化処理の条件としては、前記鋼材を窒化処理することができ、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、ガス軟窒化法が好ましい。

また、本発明において、前記酸化処理も同様に、前記無電解Ｎｉメッキ処理を阻害するものでなければ特に酸化処理の条件や方法は限定されるものではないが、例えば、酸素ガス雰囲気中で、４８０℃～５３０℃で５時間～７時間加熱することで酸化処理することができる。

なお、本発明において、前記金型の冷却孔とは、水等の冷却溶媒を用いて前記金型を冷却するための孔のことであり、冷却穴とも表記され、一端を閉塞端としている貫通していないものと完全に貫通しているものを含み、貫通している場合は、冷却管と表記されることもある。

また、本発明の金型の冷却孔の表面処理方法は、前記金型の冷却孔が、図２０に示すように、前記金型の表面からＵ字形で形成されている場合でも適用可能である。本発明は、開口部から直視できない部分を有する冷却孔に関して、前記化学研磨処理（１）によりツールマークなどの凹凸を低減し応力集中を緩和すると共に前記無電解Ｎｉメッキ処理により腐食を防止することで、前記冷却孔の内部からの亀裂発生を防止することができる。特に、曲がりがあり直視できない形状の冷却孔の亀裂防止を図ることができる。

さらに、本発明において、前記金型（ダイカスト金型）としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの鋳造に用いられるダイカスト金型等を挙げることができる。かかる金型の鋼材としては、本発明の効果が得られれば特に限定されないが、例えば、ＪＩＳＧ４４０４ＳＫＤ６１等を挙げることができる。

さらに、本発明において、本発明の効果が損なわれない範囲で、通常の金型の製造方法に使用できる工程を追加できる。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
化学研磨処理によるツールマークの除去条件を確認するため図１に示す試験装置を作製し、下記表１に示す化学研磨処理条件で試験をおこなった。図１中、１は試験装置、２は試験片（１０φ×１０Ｈ、上部面積０．７８５ｃｍ^２））、３はウレタンパイプ（１０φＤ×２５０Ｈ）、４は吸引パイプ（４φ）を示す。試験片２は金型に使用される代表的な鋼材であるＳＫＤ６１を用いた。図２は、化学研磨処理無しの試験片２の表面状態を示す図であり、図３は、４分間化学研磨処理した試験片２の表面状態を示す図であり、図４は、８分間化学研磨処理した試験片２の表面状態を示す図である。４分間化学研磨処理した後にはツールマークはほぼ消失している。また、下記表２に研磨量と表面粗さを示す。ツールマークがほぼ消失した４分間化学研磨処理した時の研磨量は１０μｍであり、Ｒｚは６．９μｍであった。

（実施例２）
図１の試験装置を用い、表面に筋状の研磨痕を付けた試験片２で凹凸の形状変化を調べた。図５は、化学研磨処理無しの試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図であり、図６は、４分間化学研磨処理した試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図であり、図７は、８分間化学研磨処理した試験片２の表面の研磨痕の状態と研磨痕の凹凸形状を示す図である。化学研磨処理により凹凸が滑らかになり、応力集中の起きにくい形状になっていることが確認できた。

（実施例３）
図８に示す試験装置５を用い、化学研磨処理と無電解Ｎｉメッキ処理の試験を行った。図８中、５は試験装置、６はチューブポンプ、７は恒温槽、８はめっき浴を示す。試験片９（図８には図示せず）としては市販の配管用パイプを用いた。この配管用パイプ９は内面に所謂「黒染め処理（四三酸化鉄、Ｆｅ_３Ｏ_４）」を施してあるもので、これをパイプの内面の汚れを模したものとした。図８では無電解Ｎｉメッキ処理の状況を示しているが、化学研磨処理も同じ装置で行った。下記表３に化学研磨処理条件を示し、下記表４に研磨量を示す。また、化学研磨処理を施した試料および化学研磨処理を施していない試料を下記表５に示す条件で無電解Ｎｉメッキ処理を行い、Ｎｉ層の厚さを下記表６に示す。また、図９は、化学研磨処理無しの試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図であり、図１０は、化学研磨処理無しの試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図であり、図１１は、８分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図であり、図１２は、８分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図であり、図１３は、１５分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプ外面および内面の外観を示す図であり、図１４は、１５分間化学研磨処理した試験片９の無電解Ｎｉメッキ後のパイプの内面状態（拡大写真）を示す図である。研磨時間が８分間の試料はＮｉメッキ層が均一に付着していないが、研磨時間が１５分間の試料はＮｉメッキ層が均一に付着している。研磨条件を適切に設定することにより無電解Ｎｉメッキを管内面に均一に施すことができた。

（実施例４）
図１５に示す試験装置１０を用い、Ｕ字管（図２０および図２１参照）の化学研磨処理と無電解Ｎｉメッキ処理の試験を行った。図１５中、１０は試験装置、１１はチューブポンプ、１２は恒温槽、１３はめっき浴または化学研磨液を示す。試験片９（図１５には図示せず）としては実施例３と同じ市販の配管用パイプを用いた。下記表７に化学研磨処理条件を示し、下記表８に研磨量を示す。また、下記表９に無電解Ｎｉメッキ処理条件を示し、下記表１０にメッキ層の厚さを示す。発泡による研磨液の溢れ出しを防止して液循環することで安定した研磨状態とし、研磨量を１０μｍ以上とすることで、またメッキ条件を適切に設定することにより管内面に均一に無電解Ｎｉメッキ処理を施すことができた。なお、表８および表１０中、Ａ、ＢおよびＣは図１５の位置のパイプを示す。

（実施例５）
ＳＫＤ６１調質材を用い、腐食試験を行った。試験片は９０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍｔの板状とし、表面をショットブラストで汚れを落とした後、各種表面処理を施した。これらの試験片を水道水に浸漬し腐食状態を観察した。腐食試験の試料の表面処理条件を下記表１１に示す。窒化処理は、５３０℃の窒素雰囲気中で７時間保持した。酸化処理は、５３０℃の酸素雰囲気中で７時間保持した。化学研磨処理条件を下記表１２に示し、無電解Ｎｉメッキ条件を下記表１３に示す。

下記表１４に試料４、５および６の研磨厚さおよび無電解Ｎｉメッキ厚さを示す。試料４では所期の研磨量およびメッキ厚さとなったが、試料５では窒化処理後の研磨量（研磨厚さ（２））が少なくなった。これは窒化処理によるものと思われる。また、試料６では酸化処理後の研磨量（研磨厚さ（２））が著しく少なくなり、さらにＮｉメッキ量も極めて少なくなった。これは酸化被膜によりそれぞれの反応が抑制されたためと考えられる。

試料の外観を図１６～図１８に示す。図１６は、各表面処理後（腐食試験前）の外観である。窒化処理および酸化処理は試料全面に施したが、化学研磨処理および無電解Ｎｉメッキ処理は試料の下５ｃｍの部分に施した。図１７は、水道水浸漬４８時間後の外観である。浸漬部分は写真の下３ｃｍの部分である。試料Ｎｏ．１の素材は錆がはっきりと認められる。窒化処理品（Ｎｏ．２）と酸化処理品（Ｎｏ．３）は一部に錆が発生しているが、無電解Ｎｉメッキ品（Ｎｏ．４～６）はいずれも錆は見られない。また、図１８は、水道水浸漬１週間後の外観である。無電解Ｎｉメッキ処理を施していない試料（Ｎｏ．１～３）は錆が著しいが、無電解Ｎｉメッキ処理を施した試料（Ｎｏ．４～６）は錆がほとんど認められない。また、腐食試験後の試料の腐食量を測定した結果を下記表１５に示す。腐食量としては、図１８に示す１週間水道水浸漬後の試料の錆を落とし乾燥後の重量を測定し、試験前の重量と比較した。無電解Ｎｉメッキ処理を施していない試料（Ｎｏ．１～３）の重量減少量に比べ、無電解Ｎｉメッキ処理を施した試料（Ｎｏ．４～６）は重量減少が非常に少なかった。

１試験装置
２試験片
３ウレタンパイプ
４吸引パイプ
５試験装置
６チューブポンプ
７恒温槽
８めっき浴
９試験片
１０試験装置
１１チューブポンプ
１２恒温槽
１３めっき浴または化学研磨液
２０冷却孔
２１金型
２２冷却水の流れを示す矢印

Claims

金型が冷却に使用する冷却孔を有し、
前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去し、
さらに無電解Ｎｉメッキ処理を施すことを特徴とする金型の冷却孔の表面処理方法。
前記化学研磨処理による前記冷却孔の内面の研磨量が、１０μｍ以上であり、
前記無電解Ｎｉメッキ処理による無電解Ｎｉメッキ層の厚さが、３μｍ以上である請求項１記載の金型の冷却孔の表面処理方法。
前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、
その後、化学研磨処理と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行う請求項１または２記載の金型の冷却孔の表面処理方法。
前記冷却孔の内面を化学研磨処理して、前記冷却孔の内面のツールマークの粗さを低減または／および前記冷却孔の内面の表面付着物を除去した後に、前記冷却孔の内面を窒化処理し、
さらに、前記冷却孔の内面を酸化処理し、
その後、化学研磨処理と前記無電解Ｎｉメッキ処理を行う請求項１または２記載の金型の冷却孔の表面処理方法。
前記金型の冷却孔が、前記金型の表面からＵ字形で形成されている請求項１～４のうちいずれか一項に記載の金型の冷却孔の表面処理方法。