JPH09125105A - 成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法 - Google Patents
成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法Info
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- JPH09125105A JPH09125105A JP7311695A JP31169595A JPH09125105A JP H09125105 A JPH09125105 A JP H09125105A JP 7311695 A JP7311695 A JP 7311695A JP 31169595 A JP31169595 A JP 31169595A JP H09125105 A JPH09125105 A JP H09125105A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面にパターン化された多数のディンプルも
しくは溝等を有する焼結体からなる製品を成形するため
に、成形面に所望の凸状パターン１２を有する金型１０
を提供する。 【解決手段】 まず、焼結材料粉末と適量のバインダと
を混合したペースト状焼結材料３を作成し、これを金型
１の成形面１１に密接させた版２の上からスクリーン印
刷によって前記成形面１１に所望のパターン及び厚さで
印刷する。成形面１１に印刷によって付着したペースト
状焼結材料３は、金型１と共に所定の温度で加熱される
ことによって焼結されると共に成形面１１に一体的に結
合され、成形面１１の凸状パターン１２となる。
しくは溝等を有する焼結体からなる製品を成形するため
に、成形面に所望の凸状パターン１２を有する金型１０
を提供する。 【解決手段】 まず、焼結材料粉末と適量のバインダと
を混合したペースト状焼結材料３を作成し、これを金型
１の成形面１１に密接させた版２の上からスクリーン印
刷によって前記成形面１１に所望のパターン及び厚さで
印刷する。成形面１１に印刷によって付着したペースト
状焼結材料３は、金型１と共に所定の温度で加熱される
ことによって焼結されると共に成形面１１に一体的に結
合され、成形面１１の凸状パターン１２となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成型技術の分野に
属するものであって、例えば硬質の焼結体からなりパタ
ーン化された微細なディンプルや溝等を有するセラミッ
クス製品を成形するための金型を製造する方法に関す
る。
属するものであって、例えば硬質の焼結体からなりパタ
ーン化された微細なディンプルや溝等を有するセラミッ
クス製品を成形するための金型を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に炭化珪素（ＳｉＣ）等の硬質のセ
ラミックス焼結体は、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性等に
優れた特性を有し、カーボンのような良好な自己潤滑性
はないが平滑性に優れ、摩擦係数が小さいため、例えば
回転機器におけるメカニカルシールや軸受等の摺動材と
して広く使用されている。このような摺動材は、相手摺
動材に対して高速で摺動されるが、その摺動面にディン
プル加工もしくは溝加工を施しておくことによって、流
体による潤滑及び冷却作用が促され、寿命を著しく向上
することができることは良く知られている。したがっ
て、このような摺動材の摺動面には、従来から種々の方
法により溝等の加工が行われている。
ラミックス焼結体は、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性等に
優れた特性を有し、カーボンのような良好な自己潤滑性
はないが平滑性に優れ、摩擦係数が小さいため、例えば
回転機器におけるメカニカルシールや軸受等の摺動材と
して広く使用されている。このような摺動材は、相手摺
動材に対して高速で摺動されるが、その摺動面にディン
プル加工もしくは溝加工を施しておくことによって、流
体による潤滑及び冷却作用が促され、寿命を著しく向上
することができることは良く知られている。したがっ
て、このような摺動材の摺動面には、従来から種々の方
法により溝等の加工が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】炭化珪素等の焼結体は
極めて硬質であるため、その表面に多数のディンプルも
しくは溝を形成するには、従来はダイヤモンド砥石を使
用して機械加工をする方法等が採用されているが、この
ような方法ではコストが極めて高くなると共に長時間を
要するため、実用的ではない。その点、摺動材の焼結材
料の粉末成形過程で用いる金型によって前記ディンプル
や溝の形成を行うことができれば、製品ごとに個別に機
械加工等を施す必要がなくなるため、製造コストや工程
上著しく有利であるが、この場合は、成形面に前記ディ
ンプルや溝のパターンと対応する凸状パターンを有する
金型を製作する必要があり、そのような金型を機械加工
等で制作することは極めて困難であった。
極めて硬質であるため、その表面に多数のディンプルも
しくは溝を形成するには、従来はダイヤモンド砥石を使
用して機械加工をする方法等が採用されているが、この
ような方法ではコストが極めて高くなると共に長時間を
要するため、実用的ではない。その点、摺動材の焼結材
料の粉末成形過程で用いる金型によって前記ディンプル
や溝の形成を行うことができれば、製品ごとに個別に機
械加工等を施す必要がなくなるため、製造コストや工程
上著しく有利であるが、この場合は、成形面に前記ディ
ンプルや溝のパターンと対応する凸状パターンを有する
金型を製作する必要があり、そのような金型を機械加工
等で制作することは極めて困難であった。
【０００４】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、表面にパ
ターン化された多数のディンプルもしくは溝等を有する
焼結体からなる製品を成形するために、成形面に所望の
凸状パターンを有する金型を製造可能とすることにあ
る。
れたもので、その技術的課題とするところは、表面にパ
ターン化された多数のディンプルもしくは溝等を有する
焼結体からなる製品を成形するために、成形面に所望の
凸状パターンを有する金型を製造可能とすることにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわ
ち、本発明に係る成形面に凸状パターンを有する金型の
製造方法においては、まず焼結材料粉末と適量のバイン
ダとを混合したペースト状焼結材料を作成する。焼結材
料粉末は、例えば金属粉末及び超硬合金粉末のうちいず
れか一方又は双方からなるものである。このペースト状
焼結材料は、適当な版を用いて、典型的にはスクリーン
印刷によって、金型の成形面に所望のパターン及び厚さ
で印刷する。前記金型は、典型的には炭化珪素等の焼結
体からなる硬質の製品を焼結する際の圧縮成形に用いら
れることから、型寿命を延ばすために、好ましくは超硬
合金からなるものとする。また、ペースト状焼結材料の
印刷に用いる版は、本発明によって得られた金型を用い
て製造される最終製品（前記炭化珪素等の焼結体）の表
面に形成すべき、多数のディンプル又は溝等の凹部パタ
ーンと対応する転写パターンが予め形成されたものであ
り、前記金型の成形面に印刷されたペースト状焼結材料
は、この金型と共に所定の温度で加熱されることによっ
て焼結されると共に金型の成形面に結合されて、成形面
の凸状パターンとなるものである。
本発明によって有効に解決することができる。すなわ
ち、本発明に係る成形面に凸状パターンを有する金型の
製造方法においては、まず焼結材料粉末と適量のバイン
ダとを混合したペースト状焼結材料を作成する。焼結材
料粉末は、例えば金属粉末及び超硬合金粉末のうちいず
れか一方又は双方からなるものである。このペースト状
焼結材料は、適当な版を用いて、典型的にはスクリーン
印刷によって、金型の成形面に所望のパターン及び厚さ
で印刷する。前記金型は、典型的には炭化珪素等の焼結
体からなる硬質の製品を焼結する際の圧縮成形に用いら
れることから、型寿命を延ばすために、好ましくは超硬
合金からなるものとする。また、ペースト状焼結材料の
印刷に用いる版は、本発明によって得られた金型を用い
て製造される最終製品（前記炭化珪素等の焼結体）の表
面に形成すべき、多数のディンプル又は溝等の凹部パタ
ーンと対応する転写パターンが予め形成されたものであ
り、前記金型の成形面に印刷されたペースト状焼結材料
は、この金型と共に所定の温度で加熱されることによっ
て焼結されると共に金型の成形面に結合されて、成形面
の凸状パターンとなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る成形面に凸
状パターンを有する金型の製造方法の好ましい実施形態
を示すものである。なお、以下に説明する工程が実行さ
れる金型１は、例えば炭化珪素等のセラミックスからな
るメカニカルシール用摺動材を焼結する際の圧縮成形の
ために用いられるもので、超硬合金からなり、その成形
面１１は、前記摺動材の摺動面と対応する部分である。
状パターンを有する金型の製造方法の好ましい実施形態
を示すものである。なお、以下に説明する工程が実行さ
れる金型１は、例えば炭化珪素等のセラミックスからな
るメカニカルシール用摺動材を焼結する際の圧縮成形の
ために用いられるもので、超硬合金からなり、その成形
面１１は、前記摺動材の摺動面と対応する部分である。
【０００７】まず図１（Ａ）において、金型１の成形面
１１は平滑に形成されており、この成形面１１に、スク
リーン印刷用の薄いスクリーンからなる版２を位置決め
して密接させる。版２は、上述のメカニカルシール用摺
動材の摺動面に形成すべきディンプル又は溝等の凹部と
対応して、例えば円周方向及び径方向に配列した格子点
状あるいは螺旋状等の小孔又はスリットからなる転写パ
ターン２１が予め形成されたものであって、この転写パ
ターン２１は、感光フィルムをフォトマスクを介して露
光し現像するといったフォトリソグラフィの手法によっ
て形成することができる。
１１は平滑に形成されており、この成形面１１に、スク
リーン印刷用の薄いスクリーンからなる版２を位置決め
して密接させる。版２は、上述のメカニカルシール用摺
動材の摺動面に形成すべきディンプル又は溝等の凹部と
対応して、例えば円周方向及び径方向に配列した格子点
状あるいは螺旋状等の小孔又はスリットからなる転写パ
ターン２１が予め形成されたものであって、この転写パ
ターン２１は、感光フィルムをフォトマスクを介して露
光し現像するといったフォトリソグラフィの手法によっ
て形成することができる。
【０００８】次に図１（Ｂ）に示すように、金型１の成
形面１１に、版２の上から、ペースト状焼結材料３をス
クリーン印刷により刷り込む。ペースト状焼結材料３
は、例えばＷＣ（タングステン）や銀ロウ粉末等の金属
粉末及び超硬合金粉末のうちいずれか一方又は双方から
なる焼結材料粉末と適量のバインダとを均一に混合した
ものである。この刷り込みによって、図１（Ｃ）に示す
ように、ペースト状焼結材料３は版２の転写パターン２
１を通過して前記金型１の成形面１１に付着するので、
版２を除去した前記成形面１１には、転写パターン２１
と対応して、ペースト状焼結材料３からなる多数の突起
３’が形成される。この突起３’の厚さ（高さｈ）は、
版２の肉厚ｔにほぼ対応したものとなる。
形面１１に、版２の上から、ペースト状焼結材料３をス
クリーン印刷により刷り込む。ペースト状焼結材料３
は、例えばＷＣ（タングステン）や銀ロウ粉末等の金属
粉末及び超硬合金粉末のうちいずれか一方又は双方から
なる焼結材料粉末と適量のバインダとを均一に混合した
ものである。この刷り込みによって、図１（Ｃ）に示す
ように、ペースト状焼結材料３は版２の転写パターン２
１を通過して前記金型１の成形面１１に付着するので、
版２を除去した前記成形面１１には、転写パターン２１
と対応して、ペースト状焼結材料３からなる多数の突起
３’が形成される。この突起３’の厚さ（高さｈ）は、
版２の肉厚ｔにほぼ対応したものとなる。
【０００９】次に、上記工程によって金型１の成形面１
１上に刷り込まれたペースト状焼結材料３からなる突起
３’が乾燥したら、この突起３’を金型１ごと不活性ガ
スあるいは水素ガス等の雰囲気中で所定の焼結温度で加
熱する。これによって、突起３’のペースト状焼結材料
３自体が焼結されると共に、前記成形面１１に一体に結
合した連続組織となるので、図１（Ｄ）に示すような凸
状パターン１２を有する金型１０が得られる。なお、上
述の焼結過程では、各突起３’の材料粒子が互いに融着
接合されることによってある程度の体積収縮が起こるた
め、ペースト状焼結材料３の印刷に用いる版２の転写パ
ターン２１の設計は、突起３’の焼結による収縮率を考
慮して行われる。
１上に刷り込まれたペースト状焼結材料３からなる突起
３’が乾燥したら、この突起３’を金型１ごと不活性ガ
スあるいは水素ガス等の雰囲気中で所定の焼結温度で加
熱する。これによって、突起３’のペースト状焼結材料
３自体が焼結されると共に、前記成形面１１に一体に結
合した連続組織となるので、図１（Ｄ）に示すような凸
状パターン１２を有する金型１０が得られる。なお、上
述の焼結過程では、各突起３’の材料粒子が互いに融着
接合されることによってある程度の体積収縮が起こるた
め、ペースト状焼結材料３の印刷に用いる版２の転写パ
ターン２１の設計は、突起３’の焼結による収縮率を考
慮して行われる。
【００１０】このようにして最終的に得られた金型１０
は、凸状パターン１２を有する表面を成形面１１とする
ものであって、先に述べたように、炭化珪素等のセラミ
ックスからなるメカニカルシール用摺動材を焼結する際
の予備成形のために用いられ、この摺動材の摺動面に、
凸状パターン１２によって、流体膜による潤滑を促すた
めの格子状あるいは螺旋状等の規則的なパターンで配列
した円形あるいは楕円形等の多数のディンプルや螺旋溝
等の微細な凹部を形成するものである。
は、凸状パターン１２を有する表面を成形面１１とする
ものであって、先に述べたように、炭化珪素等のセラミ
ックスからなるメカニカルシール用摺動材を焼結する際
の予備成形のために用いられ、この摺動材の摺動面に、
凸状パターン１２によって、流体膜による潤滑を促すた
めの格子状あるいは螺旋状等の規則的なパターンで配列
した円形あるいは楕円形等の多数のディンプルや螺旋溝
等の微細な凹部を形成するものである。
【００１１】なお、図示の実施形態においては、金型１
の成形面１１にペースト状焼結材料３を印刷する手段と
してスクリーン印刷を採用したが、その他の印刷法を適
用することも可能である。また、本発明は、上述のよう
なメカニカルシール用摺動材の焼結のための予備成形用
金型以外の金型においても、その成形面に微細な凸状パ
ターンを形成する場合にも適用可能である。
の成形面１１にペースト状焼結材料３を印刷する手段と
してスクリーン印刷を採用したが、その他の印刷法を適
用することも可能である。また、本発明は、上述のよう
なメカニカルシール用摺動材の焼結のための予備成形用
金型以外の金型においても、その成形面に微細な凸状パ
ターンを形成する場合にも適用可能である。
【００１２】
【実施例】本発明による具体的な実施例においては、ま
ず粒径１〜２μｍのＷＣ粉末６０％と粒径３〜５μｍの
銀ロウ粉末４０％を十分混合した粉末材料に、バインダ
として１５％酢酸ブチル、５％ポリビニルアルコールを
配合してペースト状焼結材料を作成した。このペースト
状焼結材料を用いて超硬合金（ＷＣ−７％Ｃｏ）からな
る金型の成形面にスクリーン印刷によって直径１００μ
ｍ、高さ３０μｍの円柱状突起を形成させた。この突起
のペースト状焼結材料の乾燥後、加熱炉の中に入れてＡ
ｒガスによる不活性雰囲気中で９００℃の温度で１０分
間加熱した。その結果、円柱状突起は直径７０μｍ、高
さ２０μｍに収縮した状態で焼結され、かつ金型の成形
面に強固に結合されており、成形品に多数の円柱状凹部
を形成するための凸状パターンを有する金型を得ること
ができた。
ず粒径１〜２μｍのＷＣ粉末６０％と粒径３〜５μｍの
銀ロウ粉末４０％を十分混合した粉末材料に、バインダ
として１５％酢酸ブチル、５％ポリビニルアルコールを
配合してペースト状焼結材料を作成した。このペースト
状焼結材料を用いて超硬合金（ＷＣ−７％Ｃｏ）からな
る金型の成形面にスクリーン印刷によって直径１００μ
ｍ、高さ３０μｍの円柱状突起を形成させた。この突起
のペースト状焼結材料の乾燥後、加熱炉の中に入れてＡ
ｒガスによる不活性雰囲気中で９００℃の温度で１０分
間加熱した。その結果、円柱状突起は直径７０μｍ、高
さ２０μｍに収縮した状態で焼結され、かつ金型の成形
面に強固に結合されており、成形品に多数の円柱状凹部
を形成するための凸状パターンを有する金型を得ること
ができた。
【００１３】
【発明の効果】本発明によると、炭化珪素等のセラミッ
クスからなる摺動材等の硬質の製品を焼結する際の粉末
材料の予備成形に用いる金型の成形面に、微細な凸状パ
ターンを形成することが可能となったため、この金型を
用いることによって、表面にパターン化された多数のデ
ィンプルもしくは溝等の微細な凹部パターンを有する硬
質製品を容易に生産することができる。
クスからなる摺動材等の硬質の製品を焼結する際の粉末
材料の予備成形に用いる金型の成形面に、微細な凸状パ
ターンを形成することが可能となったため、この金型を
用いることによって、表面にパターン化された多数のデ
ィンプルもしくは溝等の微細な凹部パターンを有する硬
質製品を容易に生産することができる。
【図１】本発明に係る成形面に凸状パターンを有する金
型の製造方法の好ましい実施形態を示す概略的な工程説
明図である。
型の製造方法の好ましい実施形態を示す概略的な工程説
明図である。
１，１０ 金型 １１ 成形面 １２ 凸状パターン ２ 版 ２１ 転写パターン ３ ペースト状焼結材料 ３’ 突起
Claims (2)
- 【請求項１】 焼結材料粉末と適量のバインダとを混合
したペースト状焼結材料を作成し、 このペースト状焼結材料を適当な版を用いて金型の成形
面に所望のパターン及び厚さで印刷し、 前記金型を所定の温度で加熱して前記ペースト状焼結材
料を焼結すると共に前記成形面に結合させることを特徴
とする成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、 金型の成形面へのペースト状焼結材料の印刷は、スクリ
ーン印刷により行うことを特徴とする成形面に凸状パタ
ーンを有する金型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311695A JPH09125105A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311695A JPH09125105A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125105A true JPH09125105A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=18020359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7311695A Withdrawn JPH09125105A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 成形面に凸状パターンを有する金型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09125105A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190124551A (ko) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 공주대학교 산학협력단 | 고강도금속표면에 패턴 형성 방법 |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP7311695A patent/JPH09125105A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190124551A (ko) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 공주대학교 산학협력단 | 고강도금속표면에 패턴 형성 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |