JPH0338314A - 成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成形金型に係わり、更に詳しくは少なくともセ
ラミックス材料を含む焼結体より成ると共に、焼結粒子
間に通気間隙が形成された成形金型１例えばプラスチッ
クスの射出成形、圧縮成形等の成形、あるいはアルミ、
亜鉛等のダイキャスト成形等に於いて用いる成形金型の
改良に関する。

〔従来の技術〕

周知の通り、プラスチックスの射出成形や。

アルミ、亜鉛ダイキャスト等の成形の為には成形金型が
用いられている。そして成形操作上、成形品の精度上等
の点に於いてこれらの金型に要求される事項は種々ある
が、その１つに金型キャビティからのガス抜きの問題が
ある。

即ち成形時金型キャビティ内のガスが逃げない場合、成
形品中に泡を生じ、いわゆる成形品に巣が形成され、要
求される品質を満たさない場合がある。あるいは成形材
料の充満が不十分なこととなり、ショートモールドにな
る。そこで従来の金属製の金型をみてみると通常金型キ
ャビティあるいはコアに入子等をしたり、ゲートに工夫
をこらしてこのガス抜きを図っているものであるが、細
部の工夫なので所期した結果が得にくい等の事もあって
近時セラミックス粒子焼結体より威り、而も焼結粒子間
に通気性間隙が形成された成形金型が開発されるに至っ
た０例えば、Ａ１２０３Ｚ　ｒ０３　　、Ｓ　ｉ０２　
　、ＢｅＯ、ＭｇＯ。

Ａ　１２０３−Ｓ　ｉ０２　、Ｚ　ｒ０２　　Ｓ　ｉ０
２等の酸化物、ＴｉＣ，ＳｉＣ，Ｂ４　Ｃ，ＷＣ。

Ｓ　ｉ３　Ｎ４　　、　Ｔｉ　Ｃ−Ｂ４　Ｃ等の炭化物
、窒化物、ＴｉＢ、ＴｉＢ２　、ＺｒＢ、ＭｏＢ等のほ
う化物等を用い、成形圧力、焼結温度を選択することに
よって焼結粒子間に通気性間隙を形成した技術である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記成形金型によるとその組織に微細な焼結゛粒子間の
通気間隙が存在する為に、この部分が金型キャビティ内
のガス抜きの役割を成すことが認められている。それ故
に、この成形金型を用いると成形品中に比較釣果がなく
、ショートモールドも生じ難い利点がある。

所が、このセラミックス粒子焼結体製の金型の場合従来
から次の点が問題点として指摘されている。

即ち、セラミックス粒子の焼結体より戒るので高硬度、
耐摩耗性、耐熱性等の特性に勝れているものであるが、
もろさがある、故にこの意味で耐久性に乏しい、特に焼
結されたセラミックス粒子間の通気間隙がガス抜き間隙
になっているけれども、成形金型の表層を微細に観ると
凹凸になっている場合が多く、この凹凸なるが故に成形
時、成形品が型の面に喰い込み易く、成形品の離型性向
上の為には離型剤の使用が必要となる。即ち型成形の度
谷にいちいちケイ素樹脂等の離型剤をセラミックス焼結
体の成形金型の面に塗布しなければならない。

故に成形作業能率の向上に限界がある。

〔目的〕

従って本発明の目的とする所は■金型キャビティからの
ガス抜きを良好とし成形品に巣がないようにしたり、シ
ョートモールドを生じ難いようにすることは勿論のこと
、特に■少なくともセラミックス粒子を含む焼結体の金
型の表面をハードフェイシングする事によって、耐摩耗
性のみならず、靭性に富ましめるにあり、特に■成形の
都度離型剤の塗布を要することなく、離型性を向上でき
る成形金型を提供するにある。

〔課題を解決する為の手段〕　〔作用〕上記目的を達成
する為に、本発明は次の技術的手段より成る。即ち少な
くともセラミックス粒子を含む焼結体によって形成され
、而も焼結粒子間に通気間隙が形成されている成形金型
に於いて； この成形金型の表面に成形すべき材料に対し相溶性の無
い材料が化学的蒸着法（ＣＶＤ）や物理的蒸着（ＰＶＤ
）法等の蒸着法によって膜状にコーティングされている
事を特徴とする成形金型である。

上記に於いて、成形金型自体は高硬度、耐熱性を有し、
特に金型キャビティ内のガスが焼結体組織の粒子間隙を
通じて外部へ放出されればよいので、全体がセラミック
ス粒子の焼結体によって形成されていてもよく、あるい
はセラミックス粒子と他の材料粒子の複合材料の焼結体
より成っていてもよい。

例えば上述したようにＡ　１２０３　、　Ｚ　ｒ０３Ｓ
　ｎ０２　　、ＢｅＯ，ＭｇＯ，Ａ１２０３−３ｉ０２
　　、ＺｒＯ２−５ｉ０２等の酸化物、Ｔｉｃ、ＳｉＣ
，Ｂ４　Ｃ，ＷＣ，Ｓｉ３　Ｎ４ＴｉＣ−Ｂ４Ｃ等の炭
化物、窒化物、ＴｉＢ。

ＴｉＢ２　　、ＺｒＢ、ＭｏＢ等のほう化物、あるいは
これらの混合物が考慮される。更には上記セラミックス
粒子と炭素粒子との複合焼結体より成るものでもよい、
そして、その物性上の特性もガス抜きを可能にする為、
気孔率２１．３％〜３７．８％の範囲のもの、平均気孔
径０．ｌ　ミクロン〜！２．０ミクロンの範囲のもの及
び粒子径０．２２ミクロン〜８０ミクロンのものを用い
ることができる。

そして、上記成形金型の表面に形成されるコーテイング
膜に関しては、ＣＶＤ　（常圧ＣＶＤ　、低圧ＣＶＤ　
、プラズマＣＶＤ　、レーザーＣＶＤ）やＰＶＤ　（真
空蒸着法、イオンブレーティング法。

スパッタリング法、イオン注入法）の蒸着法で可能にさ
れる厚さがミクロンオーダのコーテイング膜であって、
耐熱性、高硬度、靭性大、ミクロンオーダの表面平滑性
を有し、特に成形すべき材料に対し相溶性の無いもので
あれば本発明に採用でき、且つ成形材料に応じてセラミ
ックコーティング膜のみならず、高硬度金属の膜でもよ
い０例えばＴｉｃ、ＴａＣ，ＳｉＣ，ＶＣ，ＨｆＣ等の
炭化物薄膜ＴｉＮ、ＴａＮ、ＺｒＮ、ＡＩＮ。

ＧａＮ、Ｓｉ３　Ｎａ　、ＢＮ、ＩｎＮ、ＨｆＮ等の窒
化物薄膜、Ｉｎ２０３　、ＺｎＯ，Ａ１２０３Ｃｒ２０
３　　、ＳｉＯ，５ｉ０２　　、Ｔｉｅ。

Ｔ　ｉ　０２　　、　Ｚ　ｎ０２等の酸化物薄膜、ｗｃ
−ｃ。

系等の超硬金属粒子の薄膜、炭素粒子の薄膜等・が考慮
されるが、成形すべき材料がＺｎの場合にはＳ　ｉ　Ｃ
，、アルミ合金の場合にはＴｉＣ、ポリエチレン系樹脂
の場合にはＴ　ｉ　Ｎが良い。

ソノ物性も硬さ（Ｖ　ＨＮ　）　１９００〜４０００（
７）範囲、溶融点（℃）　１７００〜３２００（７）範
囲、密度（ｇ／ｃｍ”）２．５０〜１４．６５の範囲の
ものを用いることができる。

而して蒸着法自体はＣＶＤ、ＰＶＤを問わない、且つ同
じＣＶＤと総称されるものでも上述したように常圧ＣＶ
Ｄ、低圧ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤを問
わない、同様に同じＰＶＤと総称されるものでも、上述
したように真空蒸着法４　イオンブレーティング法、ス
パッタリング法、イオン注入法を用いることができる。

加えて、上記コーテイング膜は、単層でも、複層でもよ
＜、ｎｉ厚２〜７ｇ、ｍの範囲から選択できる。

望ましくは、プラスチック射出成形型の場合ＴｉＮであ
って、ＰＶＤ法の蒸着法によって形成したコーテイング
膜であり、その物性が硬さ（ＶＨＮ）２３００、溶融点
（’Ｃ）　２９５０ｃ７）　モ（７）カ良＜、ｌｌＩ厚
は２又は３ｐｍのものがよいことが確認された。又亜鉛
、アルミダイキャストの成形型の場合、ＴｉＣであって
、ＣＶＤ法の蒸着法によって形成したコーテイング膜で
あり、その物性が硬さ（Ｖ　ＨＮ）　３８００．溶融点
（℃）　３１８０のものが良＜、Ｓ厚は６又は７ｐｍの
ものがよいことが確認された。

このような構成なので次の作用がある。

即ち成形金型自体が少なくともセラミックス粒子を含む
焼結体であって、その組成に粒子間の通気間隙があるか
ら、且つ蒸着コーテイング膜にも微細な間隙があるから
金型キャビティ内のガス抜きが図られる。故に成形品に
巣が比較的なく、ショートモールドも生じない。

加えて、菖着コーティング膜は成形すべき材料に対し相
溶性のない材料が選ばれているので全形表面に微細な凹
凸があって成形材料が喰い込んでも離型剤を塗布するこ
となく成形品のｍ型性を向上できる。

特にＰＶＤやＣＶＤのコーテイング膜なので、このコー
ティングが高精度に実施できる。

〔実施例〕

次に本発明の望ましい実施例を詳述する。

第１図はプラスチックスの射出成形用金型ｌを示し、第
２図はその金型１の一部分を示す０本発明はこの成形金
型１を少なくともセラミックス粒子を含む焼結体によっ
て形成し、且つ焼結粒子間に通気性間隙を形成し１次い
でこの成形金型ｌの表面２に成形すべき材料に対し相溶
性の無い（濡水性の無い）材料がＣＶＤやＰＶＤ法の法
着法によって膜状にコーティングされているものである
。即ち蒸着コーテイング膜３が形成されている。

以下に実施例を記す。

実施例１ セラミックス材料Ａ１２ｏ３の粒子と助剤ＭｇＯ並びに
７へインターメタクリル酸を用いて焼結によりプラスチ
ックス射出成形用金型を製造した。セラミックス材料Ａ
ｌ２Ｏ３の粒子の粒径は２０ミクロンであり、その組織
の気孔率は２１．３％、気孔径は３５ミクロンであった
。且つ焼結温度は１４００℃であった。

次いで、この成形用金型の表面にＴ　ｉ　Ｎの粒子のコ
ーテイング膜をイオンブレーティング法で蒸着した。Ｔ
ｉＮのコーテイング膜の膜厚は２〜３ミクロンであり、
ＴｉＮの粒径は０．２〜０．５　　ミクロンであった。

そしてその表面精度は接触法で測定した所鏡面であった
。この成形用金型を用いて離型剤を用いることなくポリ
エチレン系樹脂ノ成型を行なった所、ガス抜きも良好で
あり、且つ離型性も良かった。加えて、この成形用金型
の表面のハードフェイシング咬の状態を観るハに圧痕法
で峻度試験をした所ＨＶ２３００であった。

而して上記のイオンブレーティング法の条件は以下の通
りであった。

比較例１ 上記実施例１で得たセラミ−、クス材料Ａｌ２Ｏ３の粒
子の焼結体より威り、而も通気間隙の形成された成形用
金型のみで、ポリエチレン系樹脂の成η（を行なった所
、ガス抜きは良好であったが、その金型表面の表面は凹
凸であった為、成形材料が喰い込み離型性が悲く１結局
ケイ素樹脂の離型剤を用いなければならなかった。

実施例２ セラミックス材料ＳｉＣの粒子とカーホン粒子を、屯峡
部で５＝１の割合で配合し、パインターを用いて亜鉛タ
イキャスト用金型を製造した。セラミックスＳｉＣの才
ζ子の粒径は５ミクロンであり、カーボン粒子の粒径は
１７ミクロンであった。

而もその組織の気孔率は２１．５％、気孔径は０．２　
ミクロンであった。且つ焼結温度は１８００℃であった
。

次いで、この成形用金型の表面にＳｉＣの粒子をプラズ
マＣＶＤ法で蒸着した。実施したプラズマＣＶＤ法の条
件は次の通りであった。即ち、原料塩化シリコンメタン
を用い処理温度５００℃で実施し、得られたＩＩ＊厚は
６ミクロン、ＳｊＣの粒子径は０．２〜０．６ミクロン
であり、その表面精度は接触法で測定した所！ｓ以下で
あった。

この亜鉛ダイキャスト成形用金型を用いて亜鉛ダイキャ
ストの成型をした所ガス抜きも良好であり、従って巣の
発生がなく扛つショートモールドも牛ぜず、特に離型剤
が全く不要であった。

実施例３ セラミックス材料Ａ１２０３Ｒ子に、助剤ＣａＯを配合
し、且つバインターとして酢酸ビールを用い、アルミタ
イキャストの成形用金型を焼結温度１４００℃で焼結し
た。この場合セラミ−２クス材料Ａｌ２Ｏ３の粒子の粒
径は１５ミクロン、気孔率２８％、気孔径１５ミクロン
であった。

そして、粒径０．３ミクロンのカーボン粒子を真空法着
法でコーテイング膜を形成した。その膜厚は３ミクロン
であった。真空蒸着法の実施条件は次の通りであった。

即ち、５００″０．１時間、＋００Ｔａｒｔ、／ヘイア
メ２００　Ｖで実施した。この金型を用いてアルミダイ
キャストの成型をした所、ガス抜きも良好であり、ａ型
剤が不要であった。

〔効果〕

以上詳述した如く、この発明によれば成形品に巣かなく
、且つショートモールドも牛ぜず＃摩耗性が向」二し、
耐久性が増大し、特に成形すべき材料に対しコーテイン
グ膜が相溶性の真い材料がら形成されているので成形材
料が喰い込み、相溶して離れ難くなることがないから離
型剤が不要となり成型作業の能率が向上した。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図はプラスチックス射出成形用金型の例図
、第２図は一部分の拡大図である。 第 図 不

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］プラスチックスの成形や、金属のダイキャスト成
   形等、流動状の材料を投入し、次いでそれを冷却固化し
   て所定の形に成形する為の成形金型であって、少なくと
   もセラミックス粒子を含む焼結体によって形成され而も
   焼結粒子間に通気間隙が形成されている成形金型に於い
   て； この成形金型の表面に成形すべき材料に対し、相溶性の
   無い材料が選択されて化学的蒸着（ＣＶＤ）や物理的蒸
   着（ＰＶＤ）法等の蒸着法によって膜状にコーティング
   されている事を特徴とする成形金型。 ［２］上記成形金型全体がセラミックス粒子の焼結体に
   よって形成されている事を特徴とする請求項第１項記載
   の成形金型。 ［３］上記成形金型全体がセラミックス粒子と他の材料
   粒子より成る複合材料焼結体により形成されている事を
   特徴とする請求項第１項記載の成形金型。 ［４］上記成形金型全体が炭素粒子とセラミックス粒子
   を複合焼結した複合材料焼結体により形成されている事
   を特徴とする請求項第３項記載の成形金型。 ［５］上記コーティング膜がセラミックス材より成る事
   を特徴とする請求項第１項記載の成形金型。 ［６］上記コーティング膜が高硬度金属より成る事を特
   徴とする請求項第１項記載の成形金型。 ［７］上記コーティング膜がカーボンより成る事を特徴
   とする請求項第１項記載の成形金型。