JP2521600B2 - 高耐久性、高精度溶射金型の製造方法 - Google Patents
高耐久性、高精度溶射金型の製造方法Info
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- JP2521600B2 JP2521600B2 JP3288239A JP28823991A JP2521600B2 JP 2521600 B2 JP2521600 B2 JP 2521600B2 JP 3288239 A JP3288239 A JP 3288239A JP 28823991 A JP28823991 A JP 28823991A JP 2521600 B2 JP2521600 B2 JP 2521600B2
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【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属溶射法と無電解複
合めっきを利用し、耐久性に優れかつ高精度の表面を有
する簡易金型の製造方法に関するものである。
合めっきを利用し、耐久性に優れかつ高精度の表面を有
する簡易金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック、ゴムなどの低融点材料を
金型を用いて成形するのに、商品によっては試作のため
の金型が必要であったり、また試作後１００〜１０００
ショット程度の商品数で十分であるため、少量生産向き
低コスト簡易金型が必要となる場合がある。簡易金型の
製作法は、ＺＡＳ鋳造法、ホビング法など各種あるが、
その中で有力な方法として金属溶射法がある。この方法
では、一般に低融点金属（例えばスズ、亜鉛、アルミニ
ウムあるいはそれらの合金）をガスの燃焼炎あるいは電
気エネルギーを用いて溶融し、その溶融した微粒子をマ
スターの表面に吹き付け数ｍｍの皮膜を形成して外殻を
作り、さらに補強材（例えば低融点金属、熱硬化性樹
脂）を充填し、その後マスターを取り除いてこれを金型
とする。一般に、溶射材料として低融点金属が用いられ
るが、その理由はマスター転写性が良い、マスターに与
える熱影響が少ない、皮膜厚さを大きくできる等の利点
があるためである。試作品のように高い寸法精度が製品
に要求されない場合や、成形する材料がゴム、汎用プラ
スチック（例えばポリエチレン、ポリウレタン）の場合
は、低融点金属の溶射皮膜で十分対応できる。
金型を用いて成形するのに、商品によっては試作のため
の金型が必要であったり、また試作後１００〜１０００
ショット程度の商品数で十分であるため、少量生産向き
低コスト簡易金型が必要となる場合がある。簡易金型の
製作法は、ＺＡＳ鋳造法、ホビング法など各種あるが、
その中で有力な方法として金属溶射法がある。この方法
では、一般に低融点金属（例えばスズ、亜鉛、アルミニ
ウムあるいはそれらの合金）をガスの燃焼炎あるいは電
気エネルギーを用いて溶融し、その溶融した微粒子をマ
スターの表面に吹き付け数ｍｍの皮膜を形成して外殻を
作り、さらに補強材（例えば低融点金属、熱硬化性樹
脂）を充填し、その後マスターを取り除いてこれを金型
とする。一般に、溶射材料として低融点金属が用いられ
るが、その理由はマスター転写性が良い、マスターに与
える熱影響が少ない、皮膜厚さを大きくできる等の利点
があるためである。試作品のように高い寸法精度が製品
に要求されない場合や、成形する材料がゴム、汎用プラ
スチック（例えばポリエチレン、ポリウレタン）の場合
は、低融点金属の溶射皮膜で十分対応できる。
【０００３】しかし、高い寸法精度が製品に要求される
場合や、成形する材料がエンジニアリングプラスチック
（例えばポリアミド、ポリカーボネート）や汎用プラス
チックをガラス繊維で強化したＦＲＴＰなどのように硬
質でしかも成形温度が高いものになると、低融点金属に
よる溶射皮膜そのままでは表面粗さが大きく、また硬さ
も低いため成形金型として利用できない。
場合や、成形する材料がエンジニアリングプラスチック
（例えばポリアミド、ポリカーボネート）や汎用プラス
チックをガラス繊維で強化したＦＲＴＰなどのように硬
質でしかも成形温度が高いものになると、低融点金属に
よる溶射皮膜そのままでは表面粗さが大きく、また硬さ
も低いため成形金型として利用できない。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】そこで従来は、マス
ターから離型した溶射皮膜表面に銅をめっきし、その上
に無電解ニッケル−リン合金めっきを施し、さらに必要
に応じて熱処理を行うことによって金型表面の高硬度化
すなわち金型の耐久性向上を図ってきた。しかし、この
場合マスターに直接溶射し、その後離型して得られる溶
射皮膜表面は、仮にマスターの表面の仕上げ精度が高く
ても表面粗さがＲｚ（十点平均粗さ）１μｍ以下になる
ことはなく、一般にＲｚ５μｍ以上となり、製品に要求
される表面性状、寸法精度の点で不十分であった。その
理由は、溶射皮膜形成が溶融した金属粒子の吹き付けで
あるため粒子間相互の境界に気孔を生じやすいからであ
る。
ターから離型した溶射皮膜表面に銅をめっきし、その上
に無電解ニッケル−リン合金めっきを施し、さらに必要
に応じて熱処理を行うことによって金型表面の高硬度化
すなわち金型の耐久性向上を図ってきた。しかし、この
場合マスターに直接溶射し、その後離型して得られる溶
射皮膜表面は、仮にマスターの表面の仕上げ精度が高く
ても表面粗さがＲｚ（十点平均粗さ）１μｍ以下になる
ことはなく、一般にＲｚ５μｍ以上となり、製品に要求
される表面性状、寸法精度の点で不十分であった。その
理由は、溶射皮膜形成が溶融した金属粒子の吹き付けで
あるため粒子間相互の境界に気孔を生じやすいからであ
る。
【０００５】本発明は、これら従来の諸欠点を鑑みてな
されたもので、高い耐久性と精度を有する溶射金型の製
造方法を提供するものである。
されたもので、高い耐久性と精度を有する溶射金型の製
造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、マスターか
ら離型した溶射皮膜に対してではなく、マスターそのも
のに適切な表面処理を施し溶射金型の耐久性及び精度向
上を図った。具体的には、まず所要の寸法に加工された
マスター（例えば木材、石膏、プラスチック、ワック
ス）の表面に無電解複合めっきを施す。その際、初めは
通常のニッケル−リン合金を被覆させ、めっき途中から
硬質の微粒子（例えばアルミナ、けい砂、オリビンサン
ド、粒径は５〜５０μｍ）をめっき液中に添加して分散
めっき皮膜を形成させる。次に、その表面に低融点金属
（例えばスズ、亜鉛、アルミニウムあるいはそれらの合
金）の溶射皮膜を１〜１０ｍｍ程度形成させ、必要に応
じて熱処理を行う。さらに、補強材として低融点金属、
熱硬化性樹脂などを充填し、その後離型してこれを金型
とする。
ら離型した溶射皮膜に対してではなく、マスターそのも
のに適切な表面処理を施し溶射金型の耐久性及び精度向
上を図った。具体的には、まず所要の寸法に加工された
マスター（例えば木材、石膏、プラスチック、ワック
ス）の表面に無電解複合めっきを施す。その際、初めは
通常のニッケル−リン合金を被覆させ、めっき途中から
硬質の微粒子（例えばアルミナ、けい砂、オリビンサン
ド、粒径は５〜５０μｍ）をめっき液中に添加して分散
めっき皮膜を形成させる。次に、その表面に低融点金属
（例えばスズ、亜鉛、アルミニウムあるいはそれらの合
金）の溶射皮膜を１〜１０ｍｍ程度形成させ、必要に応
じて熱処理を行う。さらに、補強材として低融点金属、
熱硬化性樹脂などを充填し、その後離型してこれを金型
とする。
【０００７】本発明による金型の特長としては、マスタ
ーの加工精度そのままが金型に転写される。これは、個
々のイオンが表面に付着するめっき法と無数の原子団か
らなる数十μｍの粒子が表面に付着して皮膜を形成する
溶射法との本質的な相違である。さらに、表面の硬さが
マイクロビッカース硬さＨｖ４００以上あり、低融点金
属を溶射したままの皮膜硬さの約１０倍もあるためエン
ジニアリングプラスチックなどの成形に用いても従来の
ものより表面損傷が少なく耐久性が良い。さらに、必要
に応じて２５０〜４００℃の範囲内で適当な熱処理を施
すことによって表面の硬さをＨｖ８００程度にすること
も可能である。通常、めっき層と溶射皮膜の密着性は極
めて悪く、金型使用中に表面のめっき層が簡単に剥離す
るなどの問題が生じ、これが従来法の最大の欠点の一つ
であったが、本発明法ではめっき皮膜の表面粗さを複合
めっきの採用により大きく（十点平均粗さＲｚ１０μｍ
以上）することが可能となり、そのためめっき層と溶射
層との密着性は複合めっきを施さない場合の３倍以上に
なる。
ーの加工精度そのままが金型に転写される。これは、個
々のイオンが表面に付着するめっき法と無数の原子団か
らなる数十μｍの粒子が表面に付着して皮膜を形成する
溶射法との本質的な相違である。さらに、表面の硬さが
マイクロビッカース硬さＨｖ４００以上あり、低融点金
属を溶射したままの皮膜硬さの約１０倍もあるためエン
ジニアリングプラスチックなどの成形に用いても従来の
ものより表面損傷が少なく耐久性が良い。さらに、必要
に応じて２５０〜４００℃の範囲内で適当な熱処理を施
すことによって表面の硬さをＨｖ８００程度にすること
も可能である。通常、めっき層と溶射皮膜の密着性は極
めて悪く、金型使用中に表面のめっき層が簡単に剥離す
るなどの問題が生じ、これが従来法の最大の欠点の一つ
であったが、本発明法ではめっき皮膜の表面粗さを複合
めっきの採用により大きく（十点平均粗さＲｚ１０μｍ
以上）することが可能となり、そのためめっき層と溶射
層との密着性は複合めっきを施さない場合の３倍以上に
なる。
【０００８】さらに、本発明によれば熱膨張係数が傾斜
化（例えばマスター表面のめっき層がＮｉ−Ｐ；１３×
１０−６／℃、複合めっき層がＮｉ−Ｐ−Ａｌ２Ｏ３；
９×１０−６／℃、溶射皮膜層がＺｎ；６×１０−６／
℃）しているため、プラスチックなどの成形時に生ずる
めっき層と溶射皮膜間での熱膨張係数の違いによる層間
剥離は全く無い。
化（例えばマスター表面のめっき層がＮｉ−Ｐ；１３×
１０−６／℃、複合めっき層がＮｉ−Ｐ−Ａｌ２Ｏ３；
９×１０−６／℃、溶射皮膜層がＺｎ；６×１０−６／
℃）しているため、プラスチックなどの成形時に生ずる
めっき層と溶射皮膜間での熱膨張係数の違いによる層間
剥離は全く無い。
【０００９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば溶射金型
の高耐久性化及び高精度化が可能となり、その結果従来
不可能とされてきたエンジニアリングプラスチック等の
材料も成形可能となり、金型製作のコストダウンに寄与
するところ大である。
の高耐久性化及び高精度化が可能となり、その結果従来
不可能とされてきたエンジニアリングプラスチック等の
材料も成形可能となり、金型製作のコストダウンに寄与
するところ大である。
【００１０】
【実施例】実施例１ 第１図の製作工程図に従って説明する。ＡＢＳ樹脂製の
マスター（５０×５０×５ｍｍ）の表面（ａ）に無電解
ニッケル−リン合金めっき皮膜を５μｍ形成し、次にめ
っき液中にオリビンサンド（平均粒径２０μｍ）を添加
し、複合めっき層を３５μｍ形成した（ｂ）。型枠を組
んだ後、マスター表面に亜鉛溶射皮膜を約５ｍｍ形成し
た（ｃ）。炭素繊維入りのポリエチレン樹脂を補強材と
して型枠内に充填し（ｄ）、その後マスターを取り除
き、外周を機械加工によって所定寸法に仕上げ（ｅ）、
これを射出成形用金型とした。成形した材料はガラス繊
維入りのポリスチレンであり、金型温度を約１００℃、
射出成形圧力を約１０００ｋｇ／ｃｍ２とし、２００シ
ョット行った。第２図は金型表面の断面写真である。第
３図は、２００ショット成形前後における表面粗さであ
る。（ａ）が従来方法（亜鉛溶射皮膜）、（ｂ）が本発
明方法による。本発明による表面はマスターの表面粗さ
（十点平均粗さＲｚ１μｍ以下）そのままが転写されて
おり、また２００ショット成形後も粗さには大きな変化
が認められなかった。複合めっき層の溶射皮膜からの剥
離は全くなかった。
マスター（５０×５０×５ｍｍ）の表面（ａ）に無電解
ニッケル−リン合金めっき皮膜を５μｍ形成し、次にめ
っき液中にオリビンサンド（平均粒径２０μｍ）を添加
し、複合めっき層を３５μｍ形成した（ｂ）。型枠を組
んだ後、マスター表面に亜鉛溶射皮膜を約５ｍｍ形成し
た（ｃ）。炭素繊維入りのポリエチレン樹脂を補強材と
して型枠内に充填し（ｄ）、その後マスターを取り除
き、外周を機械加工によって所定寸法に仕上げ（ｅ）、
これを射出成形用金型とした。成形した材料はガラス繊
維入りのポリスチレンであり、金型温度を約１００℃、
射出成形圧力を約１０００ｋｇ／ｃｍ２とし、２００シ
ョット行った。第２図は金型表面の断面写真である。第
３図は、２００ショット成形前後における表面粗さであ
る。（ａ）が従来方法（亜鉛溶射皮膜）、（ｂ）が本発
明方法による。本発明による表面はマスターの表面粗さ
（十点平均粗さＲｚ１μｍ以下）そのままが転写されて
おり、また２００ショット成形後も粗さには大きな変化
が認められなかった。複合めっき層の溶射皮膜からの剥
離は全くなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は金型製作工程図。
【図２】第２図は光学顕微鏡による金型断面の金属組組
織写真
織写真
【図３】第３図は、２００ショット成形前後における表
面粗さである。（ａ）が従来方法（亜鉛溶射皮膜）、
（ｂ）が本発明方法による。 １……マスター ２……無電解複合めっき層 ３……溶射皮膜 ４……型枠 ５……補強材
面粗さである。（ａ）が従来方法（亜鉛溶射皮膜）、
（ｂ）が本発明方法による。 １……マスター ２……無電解複合めっき層 ３……溶射皮膜 ４……型枠 ５……補強材
Claims (1)
- 【請求項１】所定の寸法に加工されたマスター表面に，
初めニッケル−リン合金の無電解めっき皮膜を形成し，
めっき途中から粒径５〜５０μｍの硬質セラミックス粒
子をめっき液中に添加して複合めっき皮膜を形成し，そ
の上に低融点金属を溶射することにより数ｍｍの皮膜を
形成し，さらに補強材として低融点金属，熱硬化性樹脂
などを充填し，その後脱型して得られる高耐久性，高精
度な溶射金型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288239A JP2521600B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 高耐久性、高精度溶射金型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288239A JP2521600B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 高耐久性、高精度溶射金型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0752162A JPH0752162A (ja) | 1995-02-28 |
| JP2521600B2 true JP2521600B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=17727639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3288239A Expired - Fee Related JP2521600B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 高耐久性、高精度溶射金型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2521600B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7390561B2 (en) * | 2003-10-02 | 2008-06-24 | Praxair S. T. Technology, Inc. | Method for making a metal surface infused composite and the composite thereof |
| JP4595538B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2010-12-08 | 東海ゴム工業株式会社 | 現像ロールの製法およびそれに用いる成形用金型 |
| KR100843392B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2008-07-03 | 삼성전기주식회사 | 우수한 내구성을 갖는 인쇄회로기판용 임프린트 몰드 및이를 이용한 인쇄회로기판의 제조방법 |
| JP2007268999A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Sakae Chuzosho:Kk | 金型及びその製造方法 |
| DE102006057640A1 (de) * | 2006-12-05 | 2008-06-12 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs mit einer Verschleißschutzschicht |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS608020A (ja) * | 1983-06-28 | 1985-01-16 | Sintokogio Ltd | 常温硬化性樹脂製品の製造方法 |
| JPS63112042A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-17 | Komatsu Ltd | 金型製造方法 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3288239A patent/JP2521600B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0752162A (ja) | 1995-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |