JPH05311439A

JPH05311439A - 金型

Info

Publication number: JPH05311439A
Application number: JP16894492A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takenaka; 豊竹中; Seisuke Hinota; 征佑日野田; Shinichi Hashizume; 伸一橋詰; Takao Kitamura; 隆雄北村
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】硬度，耐食性，耐摩耗性および離型性にバラ
ツキがなく、寿命の長い金型を提供することを目的とす
る。【構成】せん断加工を行うプレス金型１４において、
表面粗さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面
仕上げを施した切り刃１５を構成する表面１６，１７
に、イオン注入層およびイオン注入蒸着層を順次形成し
たことを特徴とするプレス金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金型、特に、せん断加
工，打ち抜き加工，押し切り加工等に使用するプレス金
型、あるいは、樹脂材等を成形する成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス金型や成形金型には、表面
硬度，耐摩耗性，耐衝撃性，耐食性，離型性の向上を図
るため、イオン注入法やイオン注入蒸着法により、切り
刃を構成する表面やゲート口周囲の表面にイオン注入層
やイオン注入蒸着層が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、プレス金型や成形金型の表面粗さの最大高さが約２
〜３μｍであるのに対し、例えば、窒素イオンをイオン
注入して得られるイオン注入層の厚さは０．２μｍ前後
であるため、金型の表面に均一なイオン注入層を形成す
ることは容易でない。このため、プレス金型，成形金型
の表面硬度，耐食性，耐摩耗性等にバラツキが生じやす
い。

【０００４】また、図１９に示すような表面粗さを有す
る金型１の表面に均一なイオン注入層２を形成できたと
しても（図２０）、表面粗さの最大高さが大きいので、
摩耗しやすく、特に、イオン注入層２のすべてが摩滅す
るまでに金型１の一部が露出するため（図２１）、切れ
味が途中で低下し、より一層摩耗しやすくなるという問
題点がある。

【０００５】このような問題点は、図２２ないし図２４
に示すように、表面粗さの最大高さが大きい金型１の表
面にイオン注入層２，イオン注入蒸着層３を順次積層し
た場合でも同様である。

【０００６】本発明は、前記問題点に鑑み、従来例と同
様なイオン注入処理等を行っても、従来例よりも寿命が
長く、硬度，耐食性，耐摩耗性，離型性等にバラツキが
生じないプレス金型，成形金型を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく、鋭意研究の結果、表面粗さの最大高さが
０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げを施した切り刃
を構成する金型表面やゲート口を設けた金型表面にイオ
ン注入層等を形成すると、耐摩耗性が向上し、寿命が飛
躍的に伸びることを見い出し、この知見に基づいて本願
発明を完成するに至った。すなわち、本願発明の要旨
は、せん断加工を行うプレス金型においては、表面粗さ
の最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げを
施した切り刃を構成する表面に、イオン注入層を形成し
たことにある。また、前記鏡面仕上げを施した表面に
は、イオン注入蒸着層を形成してもよく、あるいは、イ
オン注入層およびイオン注入蒸着層を順次積層してもよ
い。

【０００８】さらに、本願発明の要旨は、樹脂等を成形
する金型においては、表面粗さの最大高さが０．３μｍ
以下となるように鏡面仕上げを施したゲート口周囲の表
面に、イオン注入層を形成したことにある。また、前記
鏡面仕上げを施した表面には、前述と同様に、イオン注
入蒸着層を形成してもよく、あるいは、イオン注入層お
よびイオン注入蒸着層を順次積層してもよい。

【０００９】プレス金型の切り刃を構成する表面やゲー
ト口周囲の表面の表面粗さを最大高さ０．３μｍ以下と
するのは、０．３μｍ以上となると、所望の耐摩耗性が
得られないからであり、好しくは、最大高さ０．２μｍ
以下が好適である。なお、本願発明に使用されるプレス
金型や成形金型の材質は特に限定するものではない。

【００１０】イオン注入層はイオン注入処理を施して形
成される層であり、イオン注入処理はイオン化した元素
に加速器で高エネルギーを与え、前記元素イオンを切り
刃を構成する金型表面やゲート口周囲の金型表面に突入
させて打ち込む方法である。

【００１１】打ち込まれる元素は特に限定するものでは
なく、また、元素イオンの打込み量，打ち込み深さ等は
プレス金型や成形金型の材質，形状，使用条件に応じて
任意に選択できる。例えば、プレス金型や成形金型が超
硬合金からなる場合には、元素イオンとしては窒素イオ
ン、炭素イオン、ホウ素イオンなどを単独で、または、
これらを２種以上組み合わせて使用できる。

【００１２】イオン注入蒸着層は金型表面にイオン注入
蒸着処理を施して形成される層であり、このイオン注入
蒸着処理はイオン注入と真空蒸着とを同時に行なう方法
である。なお、このイオン注入蒸着処理は、真空蒸着等
の方法で予め金型表面に薄膜を形成した後、元素イオン
を注入する方法とは原理的に全く異なり、極めて強度の
大きい金型が得られる。

【００１３】イオン注入蒸着処理におけるイオン注入で
使用する元素イオンは、前述のイオン注入処理において
使用する元素イオンでもよく、また、真空蒸着される元
素と同一または異なるものであってもよく、特に限定す
るものではない。そして、元素イオンの注入条件は必要
に応じて適宜選択できる。

【００１４】イオン注入蒸着処理における真空蒸着で使
用する元素は特に限定するものではないが、ＩＶａ族，
Ｖａ族，ＶＩａ族の金属が好ましく、特に、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ等が好適で
ある。そして、蒸着条件は必要に応じて適宜選択すれば
よい。

【００１５】特に、好ましい例としては、例えば、金型
が超硬合金からなるものであれば、チタンを真空蒸着さ
せると同時に、窒素イオンをイオン注入して打ち込む場
合が考えられる。

【００１６】さらに、金型の表面にはイオン注入層およ
びイオン注入蒸着層を順次積層してもよい。なお、イオ
ン注入層およびイオン注入蒸着層を形成する元素および
積層方法は前述のものと同様に行なえばよいので、説明
を省略する。

【００１７】

【作用】したがって、本発明によれば、プレス金型のう
ち、少なくとも切り刃周辺の表面、特に、切り刃縁部、
あるいは、成形金型のうち、少なくともゲート口周囲の
表面、特に、開口縁部がイオン注入層またはイオン注入
蒸着層で被覆されることになる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明にかかる実施例を図１ないし図
１８の添付図面に従って説明する。第１実施例は、図１
ないし図３に示すように、受け台１０（図１）と、カッ
ター１４（図２）とからなり、線状の接点母材２０（図
３）からスイッチの接点を切り出すプレス金型に適用し
た場合である。前記受け台１０の切り刃１１を構成する
表面１２およびカッター１４の切り刃１５を構成する表
面１６，１７には、表面粗さの最大高さが０．２μｍ以
下となるように鏡面仕上げを施した後、窒素イオンをイ
オン注入してイオン注入層を形成し、ついで、チタンガ
ス雰囲気中で真空蒸着すると同時に、窒素イオンをイオ
ン注入することにより、イオン注入蒸着層を形成してあ
り、これらを第１実施例のサンプルとした。

【００１９】比較例は、切り刃を構成する表面の表面粗
さを最大高さ２〜３μｍの表面仕上げとし、イオン注入
層およびイオン注入蒸着層を設けない点を除き、他は前
述の第１実施例と同一の条件で製造したプレス金型をサ
ンプルとした。

【００２０】実験方法は、図３に示すように、受け台１
０の凹所１３に接点母材２０を位置決めし、カッター１
４の切り刃１５で前記接点母材２０から所定寸法の接点
を切り出し、切り出した接点が接点として使用できない
表面形状となるまでの切断回数を測定する方法である。
なお、前記接点母材２０は、図４に示すように、断面方
形の銅製芯材２１の上下面に金９０重量％，銀１０重量
％からなる厚さ１０μｍの合金をそれぞれ積層一体化し
た幅０．６７ｍｍ，高さ１．１ｍｍの断面形状を有する
線状材である。

【００２１】測定の結果、第１実施例では約３００万回
まで切断できたのに対し、比較例では約６０万〜８０万
回までしか切断できなかった。

【００２２】以上の実験結果から、プレス金型の切り刃
を構成する表面に鏡面仕上げを施した後、イオン注入層
およびイオン注入蒸着層を順次積層した本実施例の方
が、比較例よりも優れた切断性能を有していることがわ
かった。

【００２３】このように本実施例の方が優れた切断性能
を有しているのは、比較例にかかるプレス金型に比べ、
本実施例にかかるプレス金型が、例えば、図５および図
６に示すように、カッター１４の表面がより滑らかであ
るので、均一なイオン注入層１８，イオン注入蒸着層１
９を形成でき、比較例よりも硬度や耐摩耗性においてバ
ラツキがなく、摩耗しにくいためであると考えられる。
特に、イオン注入蒸着層１９，イオン注入層１８のすべ
てが摩滅するまでカッター１４の基材が露出しないので
（図７）、最後まで切れ味が低下せず、これが、寿命を
より一層伸ばす原因であると考えられる。

【００２４】このようなことは、プレス金型の表面、例
えば、図８ないし図１０に示すようなカッター１４の表
面に、イオン注入層１８を形成した場合（第２実施例）
も同様であると考えられる。

【００２５】また、イオン注入層等は、必ずしも、切り
刃１１，１５を構成する表面全体に形成する必要はな
く、図１１および図１２に示すように、切り刃１１，１
５の周辺に部分的に設ける場合であってもよい（第３実
施例）。

【００２６】さらに、プレス金型は切り刃を構成する表
面を相互にすり合わせるものに限らず、例えば、図１３
および図１４に示すように、いわゆるサイドカッターパ
ンチと呼ばれるプレス金型に適用してもよく（第４実施
例）、あるいは、図１５および図１６に示すように、打
抜き式のプレス金型に適用してもよい（第５実施例）。
なお、同一部材，同一部分には同一番号を付して説明を
省略する。

【００２７】なお、適用できる金型はプレス金型に限ら
ず、図１７および図１８に示すように、樹脂や溶融金属
等を成形する成形金型に適用してもよい（第６実施
例）。すなわち、第６実施例は、キャビティ３０を形成
するコア３１，３２，３３，３４のうち、ゲート３５の
ゲート口３６を設けたコア３２のキャビティ３０に面す
る表面に前述と同様なイオン注入層等を形成した場合で
ある。

【００２８】本実施例によれば、損傷しやすいゲート口
３６の開口縁部３７が特に強化されるので、樹脂材等に
よる開口縁部３７の摩耗，腐食が生じにくくなり、金型
を交換せずに連続して成形できる成形回数が飛躍的に向
上するという利点がある。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかるプレス金型によれば、表面粗さの最大高さが
０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げを施した切り刃
を構成する表面にイオン注入層等を形成してあるので、
従来例よりも均一なイオン注入層等を形成でき、特に、
切り刃縁部が強化される。この結果、硬度，耐食性，耐
摩耗性にバラツキが生ぜず、摩耗しにくいので、寿命が
伸びる。特に、前記イオン注入層等のすべてが摩滅する
まで、プレス金型の基材が露出しないので、最後まで切
れ味が低下せず、寿命がより一層伸びる。また、本発明
にかかる成形金型によれば、前述のプレス金型と同様
に、硬度，耐食性，耐摩耗性，離型性にバラツキが生ぜ
ず、寿命が伸びる。特に、ゲート口の開口縁部周辺の耐
久性が向上し、金型を交換せずに連続して成形できる回
数が飛躍的に伸びるので、生産性が向上するという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１実施例にかかる一方の金型を
示す斜視図である。

【図２】本願発明の第１実施例にかかる他方の金型を
示す斜視図である。

【図３】本願発明の第１実施例にかかるプレス金型の
使用状態を示す正面図である。

【図４】本願発明の第１実施例において切断される接
点母材を示す斜視図である。

【図５】本願発明の第１実施例にかかるイオン注入層
およびイオン注入蒸着層を形成する前のカッターの部分
断面図である。

【図６】本願発明の第１実施例にかかるイオン注入層
およびイオン注入蒸着層を形成した後のカッターの部分
断面図である。

【図７】本願発明の第１実施例にかかるカッターの使
用状態を示す部分断面図である。

【図８】本願発明の第２実施例にかかるイオン注入層
を形成する前のカッターの部分断面図である。

【図９】本願発明の第２実施例にかかるイオン注入層
を形成した後のカッターの部分断面図である。

【図１０】本願発明の第２実施例にかかるカッターの
使用状態を示す部分断面図である。

【図１１】本願発明の第３実施例にかかるプレス金型
の使用状態を示す斜視図である。

【図１２】本願発明の第３実施例にかかる一方のプレ
ス金型を示す斜視図である。

【図１３】本願発明の第４実施例にかかるプレス金型
の使用状態を示す斜視図である。

【図１４】本願発明の第４実施例にかかる一方のプレ
ス金型を示す斜視図である。

【図１５】本願発明の第５実施例にかかるプレス金型
の使用状態を示す斜視図である。

【図１６】本願発明の第５実施例にかかる一方のプレ
ス金型を示す斜視図である。

【図１７】本願発明の第６実施例にかかる成形金型の
使用状態を示す断面図である。

【図１８】本願発明の第６実施例にかかる成形金型の
一部を示す斜視図である。

【図１９】従来例にかかるイオン注入層を形成する前
の金型の部分断面図である。

【図２０】従来例にかかるイオン注入層を形成した後
の金型の部分断面図である。

【図２１】従来例にかかる金型の使用状態を示す部分
断面図である。

【図２２】他の従来例にかかるイオン注入層およびイ
オン注入蒸着層を形成する前の金型の部分断面図であ
る。

【図２３】他の従来例にかかるイオン注入層およびイ
オン注入蒸着層を形成した後の金型の部分断面図であ
る。

【図２４】他の従来例にかかる金型の使用状態を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１０…受け台、１１…切り刃、１２…表面、１４…カッ
ター、１５…切り刃、１６，１７…表面、１８…イオン
注入層、１９…イオン注入蒸着層、３１〜３４…コア、
３５…ゲート、３６ゲート口、３７…開口縁部、３８…
表面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北村隆雄鳥取県倉吉市巌城1005番地オムロン倉吉株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】せん断加工を行う金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げ
を施した切り刃を構成する表面に、イオン注入層を形成
したことを特徴とする金型。
【請求項２】せん断加工を行う金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げ
を施した切り刃を構成する表面に、イオン注入蒸着層を
形成したことを特徴とする金型。
【請求項３】せん断加工を行う金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げ
を施した切り刃を構成する表面に、イオン注入層および
イオン注入蒸着層を順次積層したことを特徴とする金
型。
【請求項４】樹脂等を成形する金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍとなるように鏡面仕上げを施
したゲート口周囲の表面に、イオン注入層を形成したこ
とを特徴とする金型。
【請求項５】樹脂等を成形する金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げ
を施したゲート口周囲の表面に、イオン注入蒸着層を形
成したことを特徴とする金型。
【請求項６】樹脂等を成形する金型において、表面粗
さの最大高さが０．３μｍ以下となるように鏡面仕上げ
を施したゲート口周囲の表面に、イオン注入層およびイ
オン注入蒸着層を順次積層したことを特徴とする金型。