JPH0747814B2 - 金型の表面処理方法 - Google Patents
金型の表面処理方法Info
- Publication number
- JPH0747814B2 JPH0747814B2 JP1105408A JP10540889A JPH0747814B2 JP H0747814 B2 JPH0747814 B2 JP H0747814B2 JP 1105408 A JP1105408 A JP 1105408A JP 10540889 A JP10540889 A JP 10540889A JP H0747814 B2 JPH0747814 B2 JP H0747814B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating layer
- base material
- die
- surface treatment
- treatment method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フェライト磁性材，セラミック誘電材等の酸
化物仮焼結材を１〜3ton/cm2程度の高圧下で高速成形す
るのに用いられる金型の表面処理方法に関するものであ
る。
化物仮焼結材を１〜3ton/cm2程度の高圧下で高速成形す
るのに用いられる金型の表面処理方法に関するものであ
る。
従来の技術 一般に、この種の高速成形金型には高硬度耐摩耗性，高
精度，耐蝕性等が必要とされている。特に、製品の品質
を高精度に維持するには耐摩耗性が最も要求されている
ため、金型材としては高速度鋼，ダイス鋼等の高級鋼や
超硬合金が用いられている。然し、これらの金型材は難
加工材で加工工数を要ししかも脆弱材であるところか
ら、金型使用時にはチッピングや破損等のトラブルを生
ずる虞れがある。また、その高速度鋼，ダイス鋼は低合
金鋼材に比べて炭化物の含有量が多いことにより難切削
材であり、焼入れ，焼戻しには高温度熱処理を要するこ
とから寸法変化も生し易い。
精度，耐蝕性等が必要とされている。特に、製品の品質
を高精度に維持するには耐摩耗性が最も要求されている
ため、金型材としては高速度鋼，ダイス鋼等の高級鋼や
超硬合金が用いられている。然し、これらの金型材は難
加工材で加工工数を要ししかも脆弱材であるところか
ら、金型使用時にはチッピングや破損等のトラブルを生
ずる虞れがある。また、その高速度鋼，ダイス鋼は低合
金鋼材に比べて炭化物の含有量が多いことにより難切削
材であり、焼入れ，焼戻しには高温度熱処理を要するこ
とから寸法変化も生し易い。
これに代えて、金型の母材には靭性を有するものを用
い、表面には高硬度の耐摩耗性を有する被膜層を表面処
理技術で形成することが行われている。
い、表面には高硬度の耐摩耗性を有する被膜層を表面処
理技術で形成することが行われている。
その被膜層を形成するには、バナジュウム炭化物のセメ
ンテーションやTiCやTiN等のCVD（Chemical Vapor Depo
sition）を適用することができる。然し、このCVDでは1
050℃程度の高温でセメンテーション等を行った後に焼
入れ，焼戻しの熱処理を施すから、母材の強度が低下し
て抗折力が下がりしかも金型鋼の寸法変化が大きくて高
精度な金型を得ることができない。
ンテーションやTiCやTiN等のCVD（Chemical Vapor Depo
sition）を適用することができる。然し、このCVDでは1
050℃程度の高温でセメンテーション等を行った後に焼
入れ，焼戻しの熱処理を施すから、母材の強度が低下し
て抗折力が下がりしかも金型鋼の寸法変化が大きくて高
精度な金型を得ることができない。
そのため、TiN,TiC等のPVD（Physical Vapor Depositio
n）が主に適用されている。但し、このPVDではイオンプ
レーティングによる被膜層の密着強度を向上するべく、
前処理として化学洗浄，真空中のボンバードクリーニン
グ等を行う必要がある。
n）が主に適用されている。但し、このPVDではイオンプ
レーティングによる被膜層の密着強度を向上するべく、
前処理として化学洗浄，真空中のボンバードクリーニン
グ等を行う必要がある。
従来、その前処理は油回転ポンプと油拡散ポンプとを排
気系に組み付けたイオンプレーティング装置を用い、こ
のポンプで残存ガスやオイル，水分等を内部から除去す
ると共に、内部圧が10-2〜10-3torr程度の真空状態に設
定されたチャンバーの内部で行われている。然し、その
油拡散ポンプを組み付けた排気系ではオイルアップはも
とより、表面処理物，表面水分等を完全に除去すること
は期待できない。このため、前処理としては化学洗浄，
真空中のボンバードクリーニングを行い、更に、400〜5
00℃の高温で加熱洗浄することにより水分等を除去する
ことが行われている。
気系に組み付けたイオンプレーティング装置を用い、こ
のポンプで残存ガスやオイル，水分等を内部から除去す
ると共に、内部圧が10-2〜10-3torr程度の真空状態に設
定されたチャンバーの内部で行われている。然し、その
油拡散ポンプを組み付けた排気系ではオイルアップはも
とより、表面処理物，表面水分等を完全に除去すること
は期待できない。このため、前処理としては化学洗浄，
真空中のボンバードクリーニングを行い、更に、400〜5
00℃の高温で加熱洗浄することにより水分等を除去する
ことが行われている。
然し、上述したPVDでは400〜500℃の高温加熱で洗浄を
行うため、金型の母材としては高温な加熱洗浄に耐え得
る高速度鋼，ダイス鋼等の高級鋼や超硬合金材を用いな
ければならないからコスト高なものになる。また、製品
の軽薄短小化に伴って形状的に複雑な金型が要求され、
それをPVDの高圧高速成形で被膜形成するときには被膜
層が金型母材から簡単に剥離するところから実用化には
不向きである。
行うため、金型の母材としては高温な加熱洗浄に耐え得
る高速度鋼，ダイス鋼等の高級鋼や超硬合金材を用いな
ければならないからコスト高なものになる。また、製品
の軽薄短小化に伴って形状的に複雑な金型が要求され、
それをPVDの高圧高速成形で被膜形成するときには被膜
層が金型母材から簡単に剥離するところから実用化には
不向きである。
発明が解決しようとする課題 本発明は、低合金鋼材を金型の母材にし、耐摩耗性を有
する被膜層を金型母材に緊密に密着形成可能な金型の表
面処理方法を提供することを目的とする。
する被膜層を金型母材に緊密に密着形成可能な金型の表
面処理方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明の請求項１に係る金型の表面処理方法において
は、低合金鋼材を金型母材とし、その金型母材の表面に
は内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーンな真空下
に設定したチャンバーの内部で200℃以下の加熱による
洗浄処理を含む前処理を施した後、純チタンによる合金
化下地層と、当該純チタンによる合金化下地層に積層さ
せてチタンを含有する他の合金による耐摩耗性の被膜層
とをイオンプレーティングで形成するようにされてい
る。
は、低合金鋼材を金型母材とし、その金型母材の表面に
は内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーンな真空下
に設定したチャンバーの内部で200℃以下の加熱による
洗浄処理を含む前処理を施した後、純チタンによる合金
化下地層と、当該純チタンによる合金化下地層に積層さ
せてチタンを含有する他の合金による耐摩耗性の被膜層
とをイオンプレーティングで形成するようにされてい
る。
本発明の請求項２に係る金型の表面処理方法において
は、耐摩耗性の被膜層として、TiNまたはTiCの高硬度な
材料による金属被膜層と、Ti,Al,V,C,Nのいずれかを含
む摩擦係数の低い材料による金属被膜層とを積層形成す
るようにされている。
は、耐摩耗性の被膜層として、TiNまたはTiCの高硬度な
材料による金属被膜層と、Ti,Al,V,C,Nのいずれかを含
む摩擦係数の低い材料による金属被膜層とを積層形成す
るようにされている。
作用 本発明の請求項１に係る金型の表面処理方法では、チャ
ンバーの内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーンな
真空下に設定し、金型母材の表面には200℃以下で加熱
洗浄を含む前処理をチャンバーのクリーンな真空下で施
した後、純チタンによる合金化下地層をイオンプレーテ
ィングで形成することから、その純チタンによる合金化
下地層を金型母材の表面に緻密に密着させて形成するこ
とができる。また、この純チタンによる合金化層を下地
層として、チタンを含有する他の合金による耐摩耗性の
被膜層をイオンプレーティングで積層形成するから、そ
の被膜層は十分な剥離強度を備えて金型母材の表面に形
成することができる。これに加えて、前処理時の200℃
以下による加熱洗浄には低合金鋼でも十分に耐えられる
から、低合金鋼材を金型の母材として用い、耐摩耗性を
有する被膜層をイオンプレーティングで形成することに
より安価で高精度な金型として製造することができる。
ンバーの内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーンな
真空下に設定し、金型母材の表面には200℃以下で加熱
洗浄を含む前処理をチャンバーのクリーンな真空下で施
した後、純チタンによる合金化下地層をイオンプレーテ
ィングで形成することから、その純チタンによる合金化
下地層を金型母材の表面に緻密に密着させて形成するこ
とができる。また、この純チタンによる合金化層を下地
層として、チタンを含有する他の合金による耐摩耗性の
被膜層をイオンプレーティングで積層形成するから、そ
の被膜層は十分な剥離強度を備えて金型母材の表面に形
成することができる。これに加えて、前処理時の200℃
以下による加熱洗浄には低合金鋼でも十分に耐えられる
から、低合金鋼材を金型の母材として用い、耐摩耗性を
有する被膜層をイオンプレーティングで形成することに
より安価で高精度な金型として製造することができる。
本発明の請求項２に係る金型の表面処理方法では、高硬
度な金属被膜層と摩擦係数の低い金属被膜層とを密着さ
せて形成できるから、耐摩耗性をより向上することがで
きる。
度な金属被膜層と摩擦係数の低い金属被膜層とを密着さ
せて形成できるから、耐摩耗性をより向上することがで
きる。
実施例 以下、添付図面を参照して説明すれば、次の通りであ
る。
る。
この金型の表面処理方法は、フェライト磁性材，チタン
酸バリウム等の誘電体材料，その他アルミナ等の酸化物
材料を１〜3ton/cm2程度で高速成形する金型を得るのに
適用されている。その高速成形用金型は、第１図で示す
ように価格的に安価な低合金鋼材を金型母材１として用
いることにより形成されている。また、この金型母材１
の表面にはイオンプレーティングによる被膜層の密着強
度を向上するべく、前処理として化学洗浄，真空中のボ
ンバードクリーニングを施し、更に、加熱洗浄処理を施
すことから耐摩耗性を有する被膜層を形成することが行
われている。
酸バリウム等の誘電体材料，その他アルミナ等の酸化物
材料を１〜3ton/cm2程度で高速成形する金型を得るのに
適用されている。その高速成形用金型は、第１図で示す
ように価格的に安価な低合金鋼材を金型母材１として用
いることにより形成されている。また、この金型母材１
の表面にはイオンプレーティングによる被膜層の密着強
度を向上するべく、前処理として化学洗浄，真空中のボ
ンバードクリーニングを施し、更に、加熱洗浄処理を施
すことから耐摩耗性を有する被膜層を形成することが行
われている。
その金型母材１に対する表面処理は、イオンプレーティ
ング装置のチャンバー内で行われている。チャンバーに
はクライポンプとして10″径相当で8000l/secの排気速
度を有するものを排気系に装備し、金型母材１としてチ
ャンバーの内部に挿置される低合金鋼材の表面からオイ
ルや残存ガスと共に水分等の不純物を除去し、また、チ
ャンバーの内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーン
な真空下に設定するようにされている。
ング装置のチャンバー内で行われている。チャンバーに
はクライポンプとして10″径相当で8000l/secの排気速
度を有するものを排気系に装備し、金型母材１としてチ
ャンバーの内部に挿置される低合金鋼材の表面からオイ
ルや残存ガスと共に水分等の不純物を除去し、また、チ
ャンバーの内部雰囲気を10-4〜10-5torr程度のクリーン
な真空下に設定するようにされている。
そのチャンバーには加熱洗浄処理手段を装備し、ボンバ
ードクリーニング処理を施した後に200℃以下，望まし
くは180℃以下で加熱洗浄を前処理として金型母材１の
表面に施すようにされている。この低温による加熱洗浄
を適用すると、金型母材１として用いる低合金鋼材でも
十分に耐えられる。また、その焼入れ，焼戻し温度では
第２図で示すように低合金工具鋼（SKS2,SKS3）でも高
速度鋼（SKH9）や超硬度鋼（SKD11）と略同程度の焼戻
し硬さを保有させることができ、母材鋼度の低下は勿
論、加工し易いところから寸法誤差も生ずることがな
い。
ードクリーニング処理を施した後に200℃以下，望まし
くは180℃以下で加熱洗浄を前処理として金型母材１の
表面に施すようにされている。この低温による加熱洗浄
を適用すると、金型母材１として用いる低合金鋼材でも
十分に耐えられる。また、その焼入れ，焼戻し温度では
第２図で示すように低合金工具鋼（SKS2,SKS3）でも高
速度鋼（SKH9）や超硬度鋼（SKD11）と略同程度の焼戻
し硬さを保有させることができ、母材鋼度の低下は勿
論、加工し易いところから寸法誤差も生ずることがな
い。
その金型母材１の表面前処理後には、まず、純チタンを
イオンプレーティングすることによりイオンビームミキ
シング等で合金化下地層２を形成する。この純チタンの
合金化下地層２は金型母材１として低合金鋼材を用いる
ことからオメガ脆性を防止することができると共に、両
者が融合し合って合金化することにより金型母材１の表
面に緻密に密着させて形成することができる。
イオンプレーティングすることによりイオンビームミキ
シング等で合金化下地層２を形成する。この純チタンの
合金化下地層２は金型母材１として低合金鋼材を用いる
ことからオメガ脆性を防止することができると共に、両
者が融合し合って合金化することにより金型母材１の表
面に緻密に密着させて形成することができる。
その純チタンによる合金化下地層２に積層させて、チタ
ンを含有する他の合金をイオンプレーティングすること
により耐摩耗性を有する高硬度な被膜層3,4を形成す
る。この被膜層3,4は純チタンの合金化層２を下地層と
し、各チタン相互が融合し合うことにより十分な剥離強
度を有する傾斜機能膜として形成することができる。そ
の被膜層としてはTiNまたはTiCの高硬度な材料による金
属被膜層３を設け、更に、Ti,Al,V,C,Nのいずれかを含
む摩擦係数の低い材料による金属被膜層４を積層形成す
ると耐摩耗性をより向上することができる。Tiの含有量
はイオンプレーティング時に制御し、被膜層全体を傾斜
機能膜として形成することにより剥離強度も更に向上す
ることができる。
ンを含有する他の合金をイオンプレーティングすること
により耐摩耗性を有する高硬度な被膜層3,4を形成す
る。この被膜層3,4は純チタンの合金化層２を下地層と
し、各チタン相互が融合し合うことにより十分な剥離強
度を有する傾斜機能膜として形成することができる。そ
の被膜層としてはTiNまたはTiCの高硬度な材料による金
属被膜層３を設け、更に、Ti,Al,V,C,Nのいずれかを含
む摩擦係数の低い材料による金属被膜層４を積層形成す
ると耐摩耗性をより向上することができる。Tiの含有量
はイオンプレーティング時に制御し、被膜層全体を傾斜
機能膜として形成することにより剥離強度も更に向上す
ることができる。
発明の効果 以上の如く、本発明に係る金型の表面処理方法に依れ
ば、金型母材となる低合金鋼材の表面に対して10-4〜10
-5torr程度のクリーンな真空下200℃以下の加熱洗浄に
よる前処理を施した後、純チタンによる合金化下地層を
密着させて形成し、更に、チタンを含む他の合金で被膜
層を積層形成するから、低合金鋼材の表面には十分な剥
離強度を有し且つ耐摩耗性に優れた被膜層を形成できて
高精度な切削加工等を容易に行えて安価な金型を得るこ
とができる。
ば、金型母材となる低合金鋼材の表面に対して10-4〜10
-5torr程度のクリーンな真空下200℃以下の加熱洗浄に
よる前処理を施した後、純チタンによる合金化下地層を
密着させて形成し、更に、チタンを含む他の合金で被膜
層を積層形成するから、低合金鋼材の表面には十分な剥
離強度を有し且つ耐摩耗性に優れた被膜層を形成できて
高精度な切削加工等を容易に行えて安価な金型を得るこ
とができる。
第１図は本発明に係る金型の表面処理方法を適用した金
型母材並びに被膜層を示す説明図、第２図は本発明に係
る金型の表面処理方法で金型母材として用いる低合金鋼
材と高速度鋼並びに高合金鋼との焼戻し硬さ曲線を比較
して示すグラフである。 1:金型母材、2:合金化下地層、3,4:被膜層。
型母材並びに被膜層を示す説明図、第２図は本発明に係
る金型の表面処理方法で金型母材として用いる低合金鋼
材と高速度鋼並びに高合金鋼との焼戻し硬さ曲線を比較
して示すグラフである。 1:金型母材、2:合金化下地層、3,4:被膜層。
Claims (2)
- 【請求項１】低合金鋼材を金型母材（１）とし、その金
型母材（１）の表面には内部雰囲気を10-4〜10-5torr程
度のクリーンな真空下に設定したチャンバーの内部で20
0℃以下の加熱による洗浄処理を含む前処理を施した
後、純チタンによる合金化下地層（２）と、当該純チタ
ンによる合金化下地層（２）に積層させてチタンを含有
する他の合金による耐摩耗性の被膜層（3,4）とをイオ
ンプレーティングで形成するようにしたことを特徴とす
る金型の表面処理方法。 - 【請求項２】上記耐摩耗性の被膜層（3,4）として、TiN
またはTiCの高硬度な材料による金属被膜層（３）と、T
i,Al,VCNのいずれかを含む摩擦係数の低い材料による金
属被膜層（４）とを積層形成するようにしたことを特徴
とする請求項１記載の金型の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1105408A JPH0747814B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金型の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1105408A JPH0747814B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金型の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285064A JPH02285064A (ja) | 1990-11-22 |
| JPH0747814B2 true JPH0747814B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=14406788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1105408A Expired - Lifetime JPH0747814B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 金型の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747814B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9243310B2 (en) | 2013-09-12 | 2016-01-26 | Hyundai Motor Company | Coating material for aluminum die casting and method for coating the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56152961A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-26 | Seiko Epson Corp | Exterior decorative parts for watch |
| JPS58107482A (ja) * | 1981-12-22 | 1983-06-27 | Ayao Wada | アモルフアス金属薄膜を有する加工および切削用工具、金型、機械部品その他の金属製品 |
| JPS61213369A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-22 | Natl Res Inst For Metals | 炭化チタンの被覆方法 |
-
1989
- 1989-04-25 JP JP1105408A patent/JPH0747814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9243310B2 (en) | 2013-09-12 | 2016-01-26 | Hyundai Motor Company | Coating material for aluminum die casting and method for coating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02285064A (ja) | 1990-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524 Year of fee payment: 14 |
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