JP3367915B2

JP3367915B2 - 金属の射出成形方法

Info

Publication number: JP3367915B2
Application number: JP08736099A
Authority: JP
Inventors: 博京谷; 雅文常盤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2003-01-20
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000271720A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属の射出成形方法
に関し、特に、成形品の品質向上と成形サイクルの短縮
を実現できる射出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属射出成形金型の耐久性の向
上、合金の射出成形金型への焼き付き防止及び溶着防止
を目的に、射出成形金型の表面を窒化させたり、射出成
形金型の表面にＴｉＮ，ＴｉＣ，ＣｒＮなどのコート膜
をＰＶＤ，ＣＶＤにより形成することが実施されてい
る。また、ダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）の軟質金
属に対する非凝着性、低摩擦特性に着目して、ＤＬＣ膜
を射出成形金型の表面にコーティングすることが検討さ
れている。このＤＬＣ膜はＡｌ合金や鉛合金マグネシウ
ム合金などの軟質で凝着を起こし易い材料に対して低摩
擦を示すため、軟質合金の成形用のダイカスト型，チク
ソ成形型へのコーティング材として期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように射出成形
金型表面を窒化させたり、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＣｒＮ膜等
をコーティングしたりすれば、射出成形金型の寿命の向
上、焼き付き，摩耗の防止等に著しい効果が得られるこ
とが確認されているが、この方法では射出成形金型の軟
質金属に対する離型性を十分に得ることができず、軟質
金属を成形した場合に成形品の取り出しの際にそれに変
形が生じる惧れがある。このため、通常、成形ショット
毎に、射出成形金型の表面に各種液体や粉体の離型剤を
スプレーコーティングすることがなされている。

【０００４】このような射出成形金型表面への離型剤の
コーティングには、１．成形品表面に湯皺などの表面欠陥が生じやすいこと２．成形サイクルが長くなること３．離型剤が金型摺動部や型分割面に付着し、射出成形
金型の動作不良を起こすことから、頻繁に射出成形金型
の分割、クリーニングなどのメンテナンスが必要といっ
た問題がある。

【０００５】また、上述のＤＬＣ膜をコーティングする
方法によれば、ＤＬＣ膜と軟質金属との摩擦係数が小さ
いため離型剤なしの成形が期待できるが、ＤＬＣ膜に
は、１．４００℃を越えて加熱されると徐々にグラファイト
化し、摩耗が顕著に増加する、２．膜と射出成形金型母材との密着力が低下することか
ら、大気中では４５０℃以下の温度で使用することが推
奨されている、といった点から使用温度に制約がある。

【０００６】実際に、イオンプレーティング法によって
成膜したＤＬＣ膜の耐熱性に関しては、窒素ガス雰囲気
中では６００〜７００℃で始まる重量変化が、大気中で
は４５０〜５００℃から始まることが報告されている。

【０００７】ところで、マグネシウム合金を射出成形
（チクソ成形）する場合、加熱シリンダー内の溶湯の温
度は５５０〜５８０℃，金型温度は約２００℃とされる
が、瞬間的には溶湯に接する射出成形金型壁面の温度が
４５０℃を越えることがある。ＤＬＣ膜の構造変化（グ
ラファイト化）は温度と時間との積で決まり、マグネシ
ウム合金の射出成形等のための金型に使用した場合、短
時間での成形には耐えることができても、耐久性が不足
してしまうという問題がある。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、ＤＬＣ膜の酸化を防止して、射出成
形金型の耐久性を向上させるとともに、成形品表面の酸
化を防ぐことのできる金属の射出成形方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の金属の
射出成形方法は、ダイヤモンド状炭素膜をコアブロッ
ク，キャビティブロックに被覆した射出成形金型を用い
て金属を成形する射出成形方法において、溶融金属のキ
ャビティ内への充填を開始する前に、キャビティ内の雰
囲気を不活性ガスに置換する工程と、キャビティ内が前
記不活性ガスにより置換された状態で、キャビティ内に
溶融金属を注入するとともに、キャビティ内の前記不活
性ガスを溶融金属の射出圧力によって射出成形金型外に
排出する工程と、を含むことを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の金属の射出成形方法は、
請求項１に記載の金属の射出成形方法において、キャビ
ティに対して溶融金属の注入側及びその反対側に設けた
経路を通じて、前記不活性ガスを供給及び排出すること
を特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本実施の形態で用いる射出
成形金型の構成を示す断面図である。なお、ここではマ
グネシウムを主成分とする合金（以下、マグネシウム合
金と記す）の成形について説明する。

【００１２】図１において、１はキャビティブロック，
２はコアブロックであり、それらによりキャビティ３を
形成する。また、キャビティブロック１，コアブロック
２，スプルブッシュコア１２，スプルブッシュ１０によ
り湯道（スプル４，ランナー５，サイドゲート６）及び
湯溜まり７を形成し、キャビティ３に接続している。

【００１３】また、キャビティブロック１，コアブロッ
ク２，スプルブッシュコア１２，スプルブッシュ１０
は、それらにより形成される金型分割面により、スプル
４に接続する空隙１７が形成されるように構成されてい
る。この空隙１７には、チルベント１６が接続してい
る。チルベント１６は、金型分割面に多くの凹凸を付け
ることにより形成されたエアベントであり、一般に大量
ガス抜き法として知られたもので、流動抵抗の大きな金
属溶湯を通過させず気体のみを通過させる機能を有して
いる。チルベント１６に対しては、本射出成形金型の外
部に設けた窒素ガス供給源から減圧弁１４，方向制御弁
１５を介して窒素を供給できるように、供給ラインを接
続している。また、チルベント１６には方向制御弁１９
を有するラインを接続しており、チルベント１６を介し
た排気を可能としている。

【００１４】さらに、湯溜まり７には、チルベント２０
（チルベント１６と同様に、金型分割面に多くの凹凸を
付けることにより形成されたエアベント）を接続して、
それを介したガス抜きを可能としている。

【００１５】キャビティブロック１，コアブロック２，
スプルブッシュ１０，スプルブッシュコア１２はＳＫＤ
−６１（熱間ダイス鋼）で構成している。また、キャビ
ティブロック１、コアブロック２のキャビティ形成面
８，９、スプルブッシュ１０の内面１１，スプルブッシ
ュコア１２の外周面１３などマグネシウムとの離型面に
は低摩擦係数の離型膜であるＤＬＣ膜をコーティングし
ている。そのコーティング膜は平均厚さ約１μｍとして
いる。

【００１６】ＤＬＣ膜の製造には、公知の成膜方法、す
なわち、１高周波あるいは直流電力によるグロー放電プ
ラズマを用いたＰ−ＣＶＤ（化学気相成長法）２固体炭
素の昇華，析出を利用したイオンプレーティング等のＰ
ＶＤ（物理的気相析出）等が使用できる。

【００１７】なお、ＤＬＣ膜と金型母材（ＳＫＤ−６
１）との硬度差及び熱膨張係数の差によるＤＬＣ膜の剥
離または膜の変形を防止するため、ＤＬＣ膜の下地膜と
して、ＴｉＮ，ＴｉＣ等を設けても構わない。

【００１８】以下に、以上のように構成した射出成形金
型を用いた本発明の射出成形方法について説明する。

【００１９】（ステップ１）まず、キャビティブロック
１を備えた固定型３１と可動型３０を閉じた状態で、外
部の窒素ガス供給源から減圧弁１４，方向制御弁１５を
介して乾燥窒素ガスを金型内部に供給する。具体的に
は、減圧弁１４により１〜２ｋｇ／ｃｍ²に減圧した乾
燥窒素ガスを、通電状態とした方向制御弁１５から、チ
ルベント１６を経由し、金型分割面の空隙１７を介して
キャビティ３に導入する。このとき、方向制御弁は非通
電の状態、すなわち閉じた状態としておく。

【００２０】本ステップ１により、乾燥窒素ガスがキャ
ビティ３に充満し始めると同時に、チルベント２０を経
由してキャビティ３（及びスプル４，ランナー５，サイ
ドゲート６）内の大気を射出成形金型外に排出されるこ
とになり、キャビティ３（及びスプル４，ランナー５，
サイドゲート６）内部を乾燥窒素ガスで置換することが
できる。

【００２１】（ステップ２）ステップ１によりキャビテ
ィ３等の内部は乾燥窒素ガスが充填された状態となり、
ここで、湯道を介して、キャビティ６内部にマグネシウ
ム合金の溶湯を射出成形機から高速で注入し充填する。
この際、方向制御弁１９を通電状態（開いた状態）とし
ておき、ステップ１において充填されていた乾燥窒素ガ
スを、マグネシウム合金の射出圧力により、チルベント
２０から及びチルベント１６を経由して方向制御弁１９
から射出成形金型外に排出する。

【００２２】なお、この際、乾燥窒素ガスを減圧弁１
４，方向制御弁１５を介して射出成形金型内部に供給し
続けていても構わない。但し、この場合、乾燥窒素ガス
の供給圧力（減圧弁１４の出口側）は、マグネシウム合
金の射出圧力よりも小さくしておかなければならない。

【００２３】（ステップ３）溶湯充填後、キャビティ３
内の溶湯が固化したら、可動型３０を開く。

【００２４】（ステップ４）そして、例えば、押し出し
ピン（図示せず）により成形品をコアブロック２から離
型させる。これにより、１ショットの成形が終了する。

【００２５】以上のように、本発明の射出成形方法で
は、金型壁面にＤＬＣ膜をコーティングした射出成形金
型を用い、溶湯の充填前にキャビティ内の雰囲気を窒素
で置換するため、ＤＬＣ膜の高温酸化によるグラファイ
ト化を防止できる。また、成形品（本実施の形態ではマ
グネシウム合金）の酸化をも防止できる。

【００２６】また、キャビティ３に対して溶融金属の注
入側とその反対側に設けた経路を通じて、乾燥窒素ガス
の供給，排気を行うため、キャビティ３内の雰囲気の置
換を速やかに行うことができる。

【００２７】なお、ここでは乾燥窒素ガスを用いたが、
Ａｒガス等の不活性ガスであればそれに代えて使用する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、射出成形を酸素を含有
しない雰囲気で行えるため、金型壁面にＤＬＣ膜をコー
ティングした場合において、その高温酸化によるグラフ
ァイト化を防止できる。よって、射出成形金型の耐久性
を向上でき、メンテナンス性を高めることができる。

【００２９】また、ＤＬＣ膜を用いることが可能となる
ため、離型剤を使用する必要がなくなり、離型剤による
成形品表面の湯皺等の表面欠陥をなくすことができ、ま
た頻繁に必要であった金型のクリーニングが不必要にな
ると共に、離型剤スプレー作業を省略できたことによる
成形サイクルの短縮が実現できる。

【００３０】また、成形品表面の酸化マグネシウムの生
成を抑制することが可能となり、成形後の２次加工工数
並びに塗装工数の削減が実現できる。

【００３１】さらに、キャビティ３に対して溶融金属の
注入側とその反対側に設けた経路を通じて、乾燥窒素ガ
スの供給，排気を行えば、キャビティ３内の雰囲気の置
換を速やかに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にて使用する射出成形金型の構成を
説明する断面模式図である。

【図２】大気中及び窒素ガス中での温度変化によるＤＬ
Ｃ膜の重量変化を説明する図である。

【符号の説明】

１キャビティブロック２コアブロック３キャビティ４スプルー５ランナー７湯溜まり８，９ＤＬＣ膜１４減圧弁１５，１９方向制御弁１６，２０チルベント１７空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２９Ｃ 33/60 Ｂ２９Ｃ 33/60 45/34 45/34 45/37 45/37 (72)発明者常盤雅文大阪府八尾市跡部本町４丁目１番33号シャープマニファクチャリング株式会社内 (56)参考文献特開平６−106543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/22 B22D 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンド状炭素膜をコアブロック，
キャビティブロックに被覆した射出成形金型を用いて金
属を成形する射出成形方法において、溶融金属のキャビティ内への充填を開始する前に、キャ
ビティ内の雰囲気を不活性ガスに置換する工程と、キャビティ内が前記不活性ガスにより置換された状態
で、キャビティ内に溶融金属を注入するとともに、キャ
ビティ内の前記不活性ガスを溶融金属の射出圧力によっ
て射出成形金型外に排出する工程と、を含むことを特徴
とする金属の射出成形方法。
【請求項２】請求項１に記載の金属の射出成形方法に
おいて、キャビティに対して溶融金属の注入側及びその反対側に
設けた経路を通じて、前記不活性ガスを供給及び排出す
ることを特徴とする金属の射出成形方法。