JPH0813134A

JPH0813134A - プラスチック成型用金型およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0813134A
Application number: JP16478894A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Kawana; 淳雄川名; Yoshitaka Totsutori; 由貴鳥取
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】より優れた耐食性および耐摩耗性を有するプ
ラスチック成型用金型およびその製造方法を提供する。【構成】第１のプラスチック成型用金型は、キャビテ
ィ部分の表面にＣｒまたはＮｉからなるめっき膜である
第１層と、該第１層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、
ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属から
なるＰＶＤ膜である第２層と、該第２層上にＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少な
くとも１種の金属の炭化物、窒化物または炭窒化物から
なるＰＶＤ膜である第３層とを有し、第２の金型は、キ
ャビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉからなるめっき膜
である第１層と、該第１層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金
属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなるイオンプレ
ーティング膜であり、該第１層表面に対して垂直に配向
する膜と無配向する膜とが交互に重積した重積層とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性および耐食性に
優れたプラスチック成型用金型およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック成型用金型の摩耗を防止
し、寿命を延ばす手段として、めっき法やＰＶＤ法、Ｃ
ＶＤ法などにより金型の表面に硬質被膜を形成すること
が行なわれている。ここでは、硬質被膜として、めっき
法によりＣｒまたはＮｉ被膜を、ＰＶＤ法やＣＶＤ法な
どによりＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒ
から選ばれる少なくとも１種の金属の炭化物、窒化物ま
たは炭窒化物からなる被膜を形成する。また、上記めっ
き被膜とＰＶＤ法やＣＶＤ法などによる被膜を組み合わ
せた２層膜を形成することも行われている。

【０００３】これら硬質被膜を形成することにより金型
の耐摩耗性が向上し、金型が劣化するまでの寿命が延長
される。

【０００４】しかし、上記硬質被膜には微小なピンホー
ルが存在するため、ある種のプラスチックの成型におい
てはそのピンホールから金型母材の腐食が進行し、硬質
被膜の下に空洞を作り、最終的に被膜の陥没、破壊に至
ることがある。腐食の原因は、プラスチック成型時に一
部プラスチック材料あるいは添加剤の熱分解にともなっ
て発生するＨＣｌやＳＯ_x 等の腐食性ガスにあり、この
熱分解は、特に射出成型時に溶融プラスチック流体中に
ガスが混入した場合にこのガスの断熱圧縮による局所的
な温度上昇により著しくなると考えられている。このよ
うな金型の腐食を引き起こす代表的な樹脂として、ポリ
アセタールや塩化ビニル樹脂、ナイロン樹脂やＡＢＳ樹
脂（アクリルニトリル−ブタジェン−スチレン共重合
体）などが挙げられる。

【０００５】また、硬質Ｃｒめっきでは最初から表面に
無数のクラックが生じており、腐食に対しては効果がな
い。Ｎｉめっきでは腐食対策として膜厚を厚くすること
により上記の微小なピンホールをなくすことが行われて
いるので、硬度が不足して、摩耗に対してあまり効果が
期待できないという問題がある。

【０００６】さらに、めっき被膜とＰＶＤ膜あるいはＣ
ＶＤ被膜の２層膜では、硬質Ｃｒめっきの場合、耐摩耗
性はめっき被膜のみの場合より向上するものの、耐食性
は当該Ｃｒめっき表面のクラックが原因で効果が薄い。
Ｎｉめっきの場合、めっき層の厚みを厚くして耐食性は
向上させ得るものの、硬度が低いため上記硬質Ｃｒめっ
きの場合ほど耐摩耗性の向上は望めない。また、めっき
被膜との２層膜の場合、ＰＶＤ膜あるいはＣＶＤ膜の成
膜条件によっては膜剥離を生じ、耐摩耗性を損なうこと
がある。この原因としては、めっき被膜表面にめっき処
理時に生成した酸化膜あるいは汚れがＰＶＤ処理あるい
はＣＶＤ処理前のクリーニングで十分除去できなかった
場合やその酸化膜や汚れを除去する目的で表面を研磨し
た際にめっき表面に歪みを生じ、これがＰＶＤ処理ある
いはＣＶＤ処理時の熱履歴によって解放され剥離を引き
起こすことが知られている。

【０００７】一方、金型の材料自身に、より腐食に強い
ステンレス系の金属を用いることも行われているが、こ
の場合には金型の硬度が不足し、摩耗が起こりやすいと
いう問題がある。

【０００８】以上の事情からプラスチック成型用金型表
面の被膜の改善、即ち耐摩耗性と共に耐食性にも優れた
被膜の開発が待たれていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記事情に鑑み、より優れた耐食性および耐摩耗性
を有するプラスチック成型用金型およびその製造方法を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の本発明のプラスチック成型用金型は、キャビ
ティ部分の表面に、ＣｒまたはＮｉからなるめっき膜で
ある第１層と、該第１層上に設けられ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも
１種の金属からなるＰＶＤ膜である第２層と、該第２層
上に設けられ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａおよ
びＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属の炭化物、窒
化物または炭窒化物からなるＰＶＤ膜である第３層とを
有し、第２の本発明のプラスチック成型用金型は、キャ
ビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉからなるめっき膜で
ある第１層と、該第１層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属
の炭化物、窒化物または炭窒化物からなるイオンプレー
ティング膜であり、該第１層表面に対して垂直に配向す
る膜（以下、垂直配向膜と称する）と無配向する膜（以
下、無配向膜と称する）とが交互に重積した重積層とを
有するものである。

【００１１】また、第１の本発明方法は、キャビティ部
分の表面に、ＣｒまたはＮｉからなる第１層をめっき法
で形成し、次に、該第１層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金
属からなる第２層と、該第２層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種
の金属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなる第３層
とをＰＶＤ法で形成することからなり、第２の本発明方
法は、キャビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉからなる
第１層をめっき法で形成し、次に、該第１層上におい
て、イオンプレーティング法でバイアス電圧の印加と非
印加とを交互に行なって、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属
の炭化物、窒化物または炭窒化物からなり垂直配向膜と
無配向膜とが交互に重積した重積層を形成することから
なるものである。

【００１２】

【作用】第１の本発明のプラスチック成型用金型の母材
の材質は、一般に使用されているダイス鋼などの鉄鋼材
料でよい。この金型母材のキャビティ部分の表面にＣｒ
またはＮｉからなるめっき膜である第１層が形成され
る。

【００１３】この第１層の厚みは、１０〜１００μｍが
好ましく、３０〜７０μｍがより好ましい。厚みが１０
μｍ未満ではクラックやピンホールなどのため充分な耐
食性が得られず、一方、１００μｍを超えると金型のキ
ャビティのエッジ部に膨れを形成し易く、成型品の寸法
精度に問題を生じ易くなる。

【００１４】次に、この第１層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少くとも１種の
金属からなるＰＶＤ膜である第２層を下記第３層との間
に介在させる。このＰＶＤ膜は、イオンプレーティング
法、スパッタリング法、蒸着法などのＰＶＤ法によって
形成された膜である。この第２層の介在によってプラス
チック成型用金型に優れた耐摩耗性および耐食性が与え
られる。これは、次のように考えられる。即ち、Ｃｒま
たはＮｉからなる第１層の表面に生じ、それを通して金
型母材が腐食されるクラックやピンホールがこの第２層
を形成する金属により埋められるため金型母材が使用雰
囲気である腐食性の気体や液体と遮断される。また、そ
のため上記第１層の厚みを厚くする必要がなくなるの
で、硬度の低下による耐摩耗性の低下も解消される。さ
らに、この第２層が、第１層表面に生じた歪みが後の処
理時の熱履歴によって解放されて引き起こされる前記剥
離に対して緩衝層として作用すると考えられる。この作
用効果は、第１層が無電解Ｎｉめっきの場合に著大であ
る。

【００１５】この第２層の厚みは、０．５〜２μｍが好
ましく、１〜２μｍがより好ましい。厚みが０．５μｍ
未満では第１層のクラックやピンホールを埋める上記作
用が希薄で充分な耐食性が得られないと共に、緩衝層と
しての上記作用も充分でなく、一方、２μｍを超えると
被膜全体の硬度が低下し、耐摩耗性が低下し易い。

【００１６】さらに、第２層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種
の金属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなるＰＶＤ
膜である第３層が形成される。このＰＶＤ膜も、イオン
プレーティング法、スパッタリング法、蒸着法などのＰ
ＶＤ法によって形成された膜である。なお、この第３層
は後述する垂直配向膜であっても無配向膜であってもよ
いが、表面がより硬質になる点で垂直配向膜の方が好ま
しい。また、この層の厚みは、２〜５μｍが好ましい。
厚みが２μｍ未満では、金型使用時の面圧に耐えるべき
硬質膜としての機械的特性が得られず、一方５μｍを超
えると被膜全体の脆性が増大し、機械的特性を損ない易
い。

【００１７】次に、第２の本発明のプラスチック成型用
金型について説明する。母材およびこの母材のキャビテ
ィ部分の表面に形成される第１層については第１の本発
明の金型と同様である。

【００１８】この第１層上に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金
属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなるイオンプレ
ーティング膜である重積層が形成される。この重積層
は、垂直配向膜と無配向膜とが交互に重積したものであ
る。垂直配向膜は無配向膜より硬質であり耐摩耗性の向
上に寄与する。また、無配向膜は、垂直配向膜よりピン
ホールが少ないため上記第１層や垂直配向膜のピンホー
ルの影響を減少させるように作用すると共に、残留応力
はほとんどないため垂直配向膜中の残留応力に起因する
応力腐食割れを回避するように作用して耐食性の向上に
寄与する。従って、第１層側で無配向膜から始まるのが
好ましく、また、第１層と反対側では、表面がより硬質
になる点で垂直配向膜で終るのが好ましい。

【００１９】交互に重積される垂直配向膜と無配向膜と
は夫々１膜以上あれば、特に膜数に制限はない。しか
し、垂直配向膜の厚みの合計は、２〜５μｍが好まし
く、３〜５μｍがより好ましい。厚みが２μｍ未満で
は、金型使用時の面圧に耐えるべき硬質膜としての機械
的特性が得られず、一方、５μｍを超えると被膜全体の
脆性が増大し、機械的特性を損ない易い。また、無配向
膜の厚みの合計は、０．５〜２μｍが好ましく、１〜２
μｍがより好ましい。厚みが０．５μｍ未満では、ピン
ホールの影響を減少させると共に応力腐食割れを回避す
る上記作用が希薄で充分な耐食性が得られず、一方、２
μｍを超えると被膜全体の硬度が低下し、耐摩耗性が低
下し易い。

【００２０】第１の本発明のプラスチック成型用金型の
製造方法は、前記第１の本発明の金型を製造する方法で
ある。まず、キャビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉか
らなる第１層をめっき法で形成する。このめっき法は、
ＣｒまたはＮｉの電解めっき法、無電解めっき法など公
知のものを使用することができる。

【００２１】次に、必要に応じ、この第１層表面の汚
れ、酸化物を除去し、また平滑性を向上させるためにバ
フ研磨などの処理をした後、第１層上にＰＶＤ法、好ま
しくはイオンプレーティング法でＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種
の金属からなる第２層を形成する。ＰＶＤ法は、前記種
々の方法の中、バイアス電圧を印加したり、しなかった
りして配向の制御を行う上でイオンプレーティング法が
好ましい。

【００２２】本発明において、上記第２層をイオンプレ
ーティング法で形成するに先立ち金属イオン照射により
金型母材の加熱を行なう場合、金属イオンを加速する電
界は負バイアス電圧の値として５００〜２０００Ｖが好
ましく、８００〜１５００Ｖがより好ましい。そして、
第２層を形成する際は、この層を構成する金属を蒸発源
に用いて真空下で金属の蒸発、イオン化を行ない、イオ
ン化した金属を負バイアス電圧の値として好ましくは０
〜５００Ｖ、より好ましくは０〜２００Ｖとする電界中
で加速すればよい。

【００２３】さらに、第２層上にＰＶＤ法、好ましくは
イオンプレーティング法でＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属
の炭化物、窒化物または炭窒化物からなる第３層を形成
する。この層をイオンプレーティング法で形成する際、
層を構成する金属を蒸発源に用い、反応性ガスとしてＮ
ｉ、ＮＨ₃ 、炭化水素、（ＣＨ₃）₃Ｎなどの窒素を含ん
だ有機化合物などを用いることができる。反応性ガスの
圧力は、通常１０^-3〜１０Ｔｏｒｒの範囲内で適宜選択
すればよい。この層を形成する場合の負バイアス電圧
は、５０〜７００Ｖが好ましく、１００〜５００Ｖがよ
り好ましい。また、時間は３０〜４０分が好ましい。

【００２４】第２の本発明のプラスチック成型用金型の
製造方法は、前記第２の本発明の金型を製造する方法で
ある。まず、第１の本発明の方法と同様に、キャビティ
部分の表面にＣｒまたはＮｉからなる第１層をめっき法
で形成する。

【００２５】次に、必要に応じ前記と同様、バフ研磨な
どの処理をした後、第１層上にイオンプレーティング法
でバイアス電圧を印加するのと印加しないのとを交互に
行なって、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣ
ｒから選ばれる少なくとも１種の金属の炭化物、窒化物
または炭窒化物からなり垂直配向膜と無配向膜とが交互
に重積してなる重積層を形成する。垂直配向膜は金型に
負バイアス電圧を印加して成膜され、無配向膜は負バイ
アス電圧を印加せずに成膜される。印加する負バイアス
電圧は、５００〜２０００Ｖが好ましく、８００〜１５
００Ｖがより好ましい。また、印加する時間は合計で２
０〜４０分が好ましい。

【００２６】

【実施例】

（実施例１）材質がＳＫＤ１１ダイス鋼（ビッカース硬
度Ｈｖ＝８５０）の金型のキャビティ部分の表面を電解
脱脂で表面の汚れを除去して水ぬれをよくした後、クロ
ム酸３５０ｇ／ｌ、硫酸１ｇ／ｌ、ケイフッ酸１６ｇ／
ｌなる組成の電解液を使用し、温度３５℃、陰極電流密
度５Ａ／ｄｍ² の条件で１分間電解することにより第１
層として硬質Ｃｒめっき層を形成した。次に、この第１
層をバフ研磨し、エタノール中超音波洗浄した後、第１
層上にイオンプレーティング法で次のようにＴｉからな
る第２層を形成した。即ち、Ｔｉカソードを備えたカソ
ードアーク方式のイオンプレーティング装置内に金型を
セットし、反応容器内を１０^-5Ｔｏｒｒまで排気した
後、金型に１０００Ｖの負バイアス電圧を印加し、Ｔｉ
カソードより放電電流６０Ａのアーク放電を２分間続け
ることにより第１層表面のスパッタクリーニングを行な
った。このアーク放電中、第１層の表面温度を赤外放射
温度計により監視し、その温度が最高２５０℃まで上昇
したことを観測した。その後、負バイアス電圧を１５０
Ｖまで下げて３０分間Ｔｉ層を形成した。

【００２７】さらに、第２層上にイオンプレーティング
法で次のようにＴｉＮからなる第３層を形成した。即
ち、Ｔｉカソードへの電圧印加を停止し、反応容器内に
窒素ガスを導入し、該容器内の圧力を３×１０^-2Ｔｏｒ
ｒに保つように窒素ガスを流しながら金型に２５０Ｖの
負バイアス電圧を印加し、Ｔｉカソードより放電電流６
０Ａのアーク放電を１時間続けた。

【００２８】製造された金型の被膜の厚みをボールクレ
ーター法によって測定した結果（以後も、被膜の厚みの
測定は特記しない限りこの方法による）、第１層のＣｒ
層が５６μｍ、第２層のＴｉ層が１．３μｍ、第３層の
ＴｉＮ層が３．５μｍであった。

【００２９】次に、この金型の耐久性試験を次のように
行なった。即ち、この金型を使用して、難燃材を添加し
たＡＢＳ樹脂を２００℃の温度、１２００ｋｇ／ｃｍ²
の圧力で射出成型した。その結果、２００，０００ショ
ットを行なっても金型に腐食点は観察されず、なお、成
型は可能であった（この結果は、実施例２〜８も同様で
ある）。

【００３０】（実施例２）材質がＳＫＤ１１ダイス鋼
（ビッカース硬度Ｈｖ＝８５０）の金型のキャビティ部
分の表面を電解脱脂で表面の汚れを除去して水ぬれをよ
くした後、塩化ニッケル３０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリ
ウム１０ｇ／ｌ、ヒドロキシ酢酸ナトリウム５０ｇ／ｌ
なる組成で、温度９０℃の無電解Ｎｉめっき液中に２時
間浸漬して形成した被膜を３４２℃で２時間熱処理しＮ
ｉ₃ Ｐを析出させることにより第１層としてＮｉめっき
層を形成した。

【００３１】次に、この第１層をバフ研磨し、エタノー
ル中超音波洗浄した後、第１層上にイオンプレーティン
グ法で次のようにＣｒからなる第２層を形成した。即
ち、ＣｒカソードとＴｉカソードを備えたカソードアー
ク方式のイオンプレーティング装置内に金型をセット
し、反応容器内を１０^-5Ｔｏｒｒまで排気した後、金型
に１０００Ｖの負バイアス電圧を印加し、Ｃｒカソート
とＴｉカソードより放電電流６０Ａのアーク放電を２分
間続けることにより第１層表面のスパッタクリーニング
を行なった。このアーク放電中、第１層の表面温度を赤
外放射温度計により監視し、その温度が最高２５０℃ま
で上昇したことを観測した。その後、負バイアス電圧を
０Ｖまで下げて３０分間Ｃｒ層を形成した。

【００３２】さらに、第２層上にイオンプレーティング
法で次のようにＴｉＮからなる第３層を形成した。即
ち、Ｃｒカソードへの電圧印加を停止し、反応容器内に
窒素ガスを導入し、該容器内の圧力を３×１０^-2Ｔｏｒ
ｒに保つように窒素ガスを流しながら金型に２５０Ｖの
負バイアス電圧を印加し、Ｔｉカソードより放電電流６
０Ａのアーク放電を１時間続けた。

【００３３】製造された金型の被膜の厚みは、第１層の
Ｎｉ層が４５μｍ、第２層のＣｒ層が１．１μｍ、第３
層のＴｉＮ層が３．２μｍであった。

【００３４】（実施例３）第１層としてのＮｉめっき層
を、硫酸ニッケル１３０ｇ／ｌ、塩化アンモニウム１５
ｇ／ｌ、ホウ酸１５ｇ／ｌなる組成の電解液を使用し、
温度４０℃、陰極電流密度０．５Ａ／ｄｍ² の条件で１
分間電解することにより形成した以外は、実施例２と同
様に試験した。

【００３５】製造された金型の被膜の厚みは、第１層の
Ｎｉ層が４５μｍ、第２層のＣｒ層が１．１μｍ、第３
層のＴｉＮ層が３．２μｍであった。

【００３６】（比較例１）第１層として硬質Ｃｒめっき
層を形成した後、第２層および第３層を形成することな
く金型とした以外は、実施例１と同様に試験した。

【００３７】その結果、第１層のＣｒ層の厚みは５３μ
ｍであった。また、耐久性試験では、６，０００ショッ
ト後金型表面のクラック部分で腐食が進行しているのが
観察され、２０，０００ショットで成型品の表面状態の
不良のため成型不能となった。

【００３８】（比較例２）第１層としてＮｉめっき層を
形成した後、第２層および第３層を形成することなく金
型とした以外は、実施例２と同様に試験した。

【００３９】その結果、第１層のＮｉ層の厚みは６５μ
ｍであった。また、耐久性試験では、３５，０００ショ
ットで成型品の表面状態の不良のため成型不能となっ
た。なお、その時点で金型に腐食点は観察されなかっ
た。

【００４０】（比較例３）材質がＳＫＤ１１ダイス鋼
（ビッカース硬度Ｈｖ＝８５０）の金型のキャビティ部
分の表面を電解脱脂で表面の汚れを除去して水ぬれをよ
くした後、イオンプレーティング法で次のようにＴｉＮ
からなる第１層を形成した。即ち、Ｔｉカソードを備え
たカソードアーク方式のイオンプレーティング装置内に
金型をセットし、反応容器内を１０^-5Ｔｏｒｒまで排気
した。その後、Ｔｉカソードへの電圧印加を停止し、反
応容器内に窒素ガスを導入し、該容器内の圧力を３×１
０^-2Ｔｏｒｒに保つように窒素ガスを流しながら金型に
２５０Ｖの負バイアス電圧を印加し、Ｔｉカソードより
放電電流６０Ａのアーク放電を１時間続けた。そして、
このまま金型とした。

【００４１】その結果、第１層のＴｉＮ層の厚みは３．
５μｍであった。また、耐久性試験では、１０，０００
ショット後金型表面上に腐食点が散在しているのが観察
され、２０，０００ショットで被膜の剥離が生じ始め、
２２，０００ショットで使用不能となった。

【００４２】（比較例４）実施例１と同様に第１層をバ
フ研磨し、エタノール中超音波洗浄するまで行なった
後、Ｔｉからなる第２層を形成せず、実施例１と同様に
スパッタクリーニング、ＴｉＮからなる第２層の形成以
後を行なった。

【００４３】製造された金型の被膜の厚みは、第１層の
Ｃｒ層が１．１μｍ、第２層のＴｉＮ層が３．１μｍで
あったが、この金型の表面にはエッジ部に応力の集中に
よると考えられる微小な剥離が観察されたので、耐久試
験は行なわなかった。

【００４４】（比較例５）材質がＳＫＤ１１ダイス鋼
（ビッカース硬度Ｈｖ＝８５０）の金型をそのまま耐久
性試験に供した。その結果、２０００〜３０００ショッ
トで金型表面に腐食部分が観察され始め、１５，０００
ショットで成型品の表面状態の不良のため成型不能とな
った。

【００４５】（実施例４）実施例２と同様に第１層とし
てＮｉめっき層を形成するまで行なった後、イオンプレ
ーティング法でＴｉＮからなる無配向膜と垂直配向膜と
を重積させた重積層を次のようにして形成した。即ち、
Ｔｉカソードを備えたカソードアーク方式のイオンプレ
ーティング装置内に金型をセットし、反応容器内を１０
^-5Ｔｏｒｒまで排気した。その後、金型に１０００Ｖの
負バイアス電圧を印加し、Ｔｉカソードより放電電流６
０Ａのアーク放電を２分間続けることにより第１層表面
のスパッタクリーニングを行なった。このアーク放電
中、第１層の表面温度を赤外放射温度計により監視し、
その温度が最高２５０℃まで上昇したことを観測した。
次に、Ｔｉカソードへの電圧印加を停止し、反応容器内
に窒素ガスを導入し、該容器内の圧力を３×１０^-2Ｔｏ
ｒｒに保つように窒素ガスを流しながら金型に負バイア
ス電圧を印加せず、Ｔｉカソードより放電電流６０Ａの
アーク放電を２０分間続けることにより無配向膜を形成
した。さらに、金型に５００Ｖのバイアス電圧を印加し
て該放電を４０分間続けることにより垂直配向膜を形成
した。

【００４６】製造された金型の被膜の厚みは、第１層の
Ｎｉ層が５５μｍ、重積層が４．２μｍであった。ま
た、薄膜Ｘ線法によって測定すると、無配向膜は１．４
μｍ、垂直配向膜は２．８μｍであった（以後も、無配
向膜と垂直配向膜の厚みの測定はこの方法による）。

【００４７】（実施例５）実施例２と同様に第１層とし
てＮｉめっき層を形成するまで行なった後、イオンプレ
ーティング法でＴｉＮからなる垂直配向膜と無配向膜と
垂直配向膜とを重積させた重積層を次のようにして形成
した。即ち、実施例３のようにスパッタクリーニングを
行なった後、アーク放電を続ける時間を３膜のいずれの
膜形成においても２０分間とした以外は実施例３のよう
に垂直配向膜と無配向膜を形成した。

【００４８】製造された金型の被膜の厚みは、第１のＮ
ｉ層が４３μｍ、重積層が４．３μｍ（製膜順に垂直配
向膜１．５μｍ、無配向膜１．４μｍ、垂直配向膜１．
４μｍ）であった。

【００４９】（実施例６）実施例４と同様にＴｉＮから
なる無配向膜と垂直配向膜とを重積させた後、もう１回
繰り返して無配向膜と垂直配向膜とを重積させた重積層
を形成した。但し、アーク放電を続ける時間を４膜のい
ずれの膜形成においても１５分間とした以外は実施例４
のように無配向膜と垂直配向膜を形成した。

【００５０】製造された金型の被膜の厚みは、第１のＮ
ｉ層が４２μｍ、重積層が３．８μｍ（製膜順に無配向
膜１．０μｍ、垂直配向膜１．０μｍ、無配向膜０．９
μｍ、垂直配向膜１．０μｍ）であった。

【００５１】（実施例７）実施例２と同様にして第１層
のＮｉめっき層をバフ研磨し、エタノール中超音波洗浄
するまで行なった後、反応性ガスとしてアセチレンガス
を使用した以外は実施例４と同様にして、ＴｉＣからな
る無配向膜と垂直配向膜とを重積させた重積層を形成し
た。

【００５２】製造された金型の被膜の厚みは、第１層の
Ｎｉ層が４２μｍ、重積層が３．９μｍ（無配向膜１．
３μｍ、垂直配向膜２．６μｍ）であった。

【００５３】（実施例８）実施例２と同様にして第１層
のＮｉめっき層をバフ研磨し、エタノール中超音波洗浄
するまで行なった後、反応性ガスとして窒素ガスとアセ
チレンガスの混合ガスを使用した以外は実施例５と同様
にして、ＴｉＣＮからなる垂直配向膜と無配向膜と垂直
配向膜とを重積させた重積層を形成した。

【００５４】製造された金型の被膜の厚みは、第１のＮ
ｉ層が５３μｍ、重積層が４．２μｍ（製膜順に垂直配
向膜１．４μｍ、無配向膜１．４μｍ、垂直配向膜１．
４μｍ）であった。

【００５５】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明は、優
れた耐食性および耐摩耗性を有するプラスチック成型用
金型およびその製造方法を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビティ部分の表面に形成され、Ｃｒ
またはＮｉからなるめっき膜である第１層と、該第１層
上に形成され、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａおよ
びＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属からなるＰＶ
Ｄ膜である第２層と、該第２層上に形成され、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少な
くとも１種の金属の炭化物、窒化物または炭窒化物から
なるＰＶＤ膜である第３層とを有するプラスチック成型
用金型。
【請求項２】第１層の厚さが１０〜１００μｍ、第２
層の厚さが０．５〜２μｍ、第３層の厚さが２〜５μｍ
である請求項１記載のプラスチック成型用金型。
【請求項３】キャビティ部分の表面に形成され、Ｃｒ
またはＮｉからなるめっき膜である第１層と、該第１層
上に形成され、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａおよ
びＣｒから選ばれる少なくとも１種の金属の炭化物、窒
化物または炭窒化物からなるイオンプレーティング膜で
あり、該第１層表面に対して垂直に配向する膜と無配向
する膜とが交互に重積した重積層とを有するプラスチッ
ク成型用金型。
【請求項４】第１層の厚さが１０〜１００μｍ、該第
１層表面に対して垂直に配向する膜の厚さの合計が２〜
５μｍ、無配向する膜の厚さの合計が０．５〜２μｍで
ある請求項３記載のプラスチック成型用金型。
【請求項５】キャビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉ
からなる第１層をめっき法で形成し、次に、該第１層上
にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選
ばれる少なくとも１種の金属からなる第２層をＰＶＤ法
で形成し、さらに、該第２層上にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種
の金属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなる第３層
をＰＶＤ法で形成することからなるプラスチック成型用
金型の製造方法。
【請求項６】ＰＶＤ法はイオンプレーティング法であ
る請求項５記載のプラスチック成型用金型の製造方法。
【請求項７】キャビティ部分の表面にＣｒまたはＮｉ
からなる第１層をめっき法で形成し、次に、該第１層上
において、イオンプレーティング法でバイアス電圧の印
加と非印加とを交互に行って、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｎｂ、ＴａおよびＣｒから選ばれる少なくとも１種の金
属の炭化物、窒化物または炭窒化物からなり該第１層表
面に対して垂直に配向する膜と無配向する膜とが交互に
重積した重積層を形成することからなるプラスチック成
型用金型の製造方法。