JPH1192909A - 熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法 - Google Patents
熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法Info
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- JPH1192909A JPH1192909A JP25852997A JP25852997A JPH1192909A JP H1192909 A JPH1192909 A JP H1192909A JP 25852997 A JP25852997 A JP 25852997A JP 25852997 A JP25852997 A JP 25852997A JP H1192909 A JPH1192909 A JP H1192909A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
Abstract
(57)【要約】
【課題】熱間又は温間で用いる場合において、金型の延
命化を実現し、型費の低減と稼働率の向上とから製品コ
ストの低廉化を図り得るとともに、製品品質を向上可能
な金型を製造する。 【解決手段】熱間又は温間工具鋼からなる金型基材の表
面を面粗度調整した後、窒化層を形成し、次いで表面を
洗浄し、さらに表面にＰＶＤ法によりＣｒＮ又はＴｉＡ
ｌＮからなる硬化膜を形成する。
命化を実現し、型費の低減と稼働率の向上とから製品コ
ストの低廉化を図り得るとともに、製品品質を向上可能
な金型を製造する。 【解決手段】熱間又は温間工具鋼からなる金型基材の表
面を面粗度調整した後、窒化層を形成し、次いで表面を
洗浄し、さらに表面にＰＶＤ法によりＣｒＮ又はＴｉＡ
ｌＮからなる硬化膜を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間又は温間鍛造
等に用い得る熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方
法に関する。
等に用い得る熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特公平３−１７８９１号公報に冷
間加工用金型が開示されている。この冷間加工用金型
は、冷間工具鋼からなる金型基材を用意し、この金型基
材の表面に金型基材の焼きもどし温度よりも低い温度で
窒化層を形成した後、窒化層の表面に物理蒸着法により
窒化チタン（ＴｉＮ）等からなる硬化層を形成すること
により得られる。
間加工用金型が開示されている。この冷間加工用金型
は、冷間工具鋼からなる金型基材を用意し、この金型基
材の表面に金型基材の焼きもどし温度よりも低い温度で
窒化層を形成した後、窒化層の表面に物理蒸着法により
窒化チタン（ＴｉＮ）等からなる硬化層を形成すること
により得られる。
【０００３】こうして得られた金型では、冷間加工にお
いて、優れた強度、圧縮変形抵抗、耐摩耗性、耐かじり
性及び耐焼付性を発揮しつつ、後加工を削減できるとい
う効果を奏することができる。
いて、優れた強度、圧縮変形抵抗、耐摩耗性、耐かじり
性及び耐焼付性を発揮しつつ、後加工を削減できるとい
う効果を奏することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記金型は、
被加工物の再結晶温度以下の温度で用いられる冷間加工
用のものであり、それ以上の温度の熱間又は温間では用
いることができない。仮にこの金型をそのまま熱間又は
温間加工に用いるとすれば、金型基材が冷間加工用の例
えばＪＩＳ−ＳＫＨ９からなるため、金型基材が熱によ
って軟化して強度低下を生じるか又はヒートクラックに
より割れてしまう。また、最表面の硬化層自身も熱によ
って酸化しやすいため、脆くなったり、やはり剥離した
りしやすい。他方、金型基材を熱間又は温間加工用とす
べく、仮に例えばＪＩＳ−ＳＫＤ６１からなる金型基材
を採用し、他は上記公報記載の方法で金型を得るとする
と、その金型でも、最表面の硬化層は依然として酸化し
やすいものであるため、やはり脆くなったり、剥離した
りしやすい。このため、これらの場合には、頻繁に金型
を交換する必要を生じ、型費の増加と稼働率の低下とか
ら製品コストの高騰化を生じるとともに、製品品質劣化
等のおそれもある。
被加工物の再結晶温度以下の温度で用いられる冷間加工
用のものであり、それ以上の温度の熱間又は温間では用
いることができない。仮にこの金型をそのまま熱間又は
温間加工に用いるとすれば、金型基材が冷間加工用の例
えばＪＩＳ−ＳＫＨ９からなるため、金型基材が熱によ
って軟化して強度低下を生じるか又はヒートクラックに
より割れてしまう。また、最表面の硬化層自身も熱によ
って酸化しやすいため、脆くなったり、やはり剥離した
りしやすい。他方、金型基材を熱間又は温間加工用とす
べく、仮に例えばＪＩＳ−ＳＫＤ６１からなる金型基材
を採用し、他は上記公報記載の方法で金型を得るとする
と、その金型でも、最表面の硬化層は依然として酸化し
やすいものであるため、やはり脆くなったり、剥離した
りしやすい。このため、これらの場合には、頻繁に金型
を交換する必要を生じ、型費の増加と稼働率の低下とか
ら製品コストの高騰化を生じるとともに、製品品質劣化
等のおそれもある。
【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、熱間又は温間で用いる場合において、
金型の延命化を実現し、型費の低減と稼働率の向上とか
ら製品コストの低廉化を図り得るとともに、製品品質を
向上可能な金型を製造せんとすることを解決課題として
いる。
たものであって、熱間又は温間で用いる場合において、
金型の延命化を実現し、型費の低減と稼働率の向上とか
ら製品コストの低廉化を図り得るとともに、製品品質を
向上可能な金型を製造せんとすることを解決課題として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の熱間又は温間加
工用金型の複合表面処理方法は、熱間又は温間工具鋼か
らなる金型基材の表面を面粗度調整し、一次素材を得る
第一工程と、該一次素材の表面に窒化層を形成し、二次
素材を得る第二工程と、該二次素材の表面を洗浄し、三
次素材を得る第三工程と、該三次素材の表面に物理蒸着
（ＰＶＤ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法により窒素を含有する硬化膜を形成し、
熱間及び温間鍛造用金型を得ることを特徴とする。
工用金型の複合表面処理方法は、熱間又は温間工具鋼か
らなる金型基材の表面を面粗度調整し、一次素材を得る
第一工程と、該一次素材の表面に窒化層を形成し、二次
素材を得る第二工程と、該二次素材の表面を洗浄し、三
次素材を得る第三工程と、該三次素材の表面に物理蒸着
（ＰＶＤ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）法により窒素を含有する硬化膜を形成し、
熱間及び温間鍛造用金型を得ることを特徴とする。
【０００７】本発明者らの試験結果によれば、上記各工
程を行うことにより、窒化層が金型基材と強力に密着す
るとともに硬化層が窒化層と強力に密着する。このた
め、最表面の硬化層が剥離しにくい。かかる理由は、
（１）金型基材が熱間又は温間工具鋼であることから、
金型基材が熱によって軟化しにくくて強度低下を生じに
くいこと、（２）金型基材の表面を適度な面粗度に調整
することにより、硬化膜の密着性及び金型使用時の潤滑
剤の保持力を確保すること、（３）一次素材の表面に形
成された窒化層と、三次素材の表面に形成された硬化膜
とが共に窒素を含有し、窒化層と硬化膜とが一体になり
やすいこと、（４）窒化層の表面を洗浄するため、表面
が活性化されること、（５）ＰＶＤ法により硬化膜を形
成するため、緻密に硬化膜を形成できるとともに、硬化
膜に圧縮応力を付与して金型を保護すること等にあると
考えられる。
程を行うことにより、窒化層が金型基材と強力に密着す
るとともに硬化層が窒化層と強力に密着する。このた
め、最表面の硬化層が剥離しにくい。かかる理由は、
（１）金型基材が熱間又は温間工具鋼であることから、
金型基材が熱によって軟化しにくくて強度低下を生じに
くいこと、（２）金型基材の表面を適度な面粗度に調整
することにより、硬化膜の密着性及び金型使用時の潤滑
剤の保持力を確保すること、（３）一次素材の表面に形
成された窒化層と、三次素材の表面に形成された硬化膜
とが共に窒素を含有し、窒化層と硬化膜とが一体になり
やすいこと、（４）窒化層の表面を洗浄するため、表面
が活性化されること、（５）ＰＶＤ法により硬化膜を形
成するため、緻密に硬化膜を形成できるとともに、硬化
膜に圧縮応力を付与して金型を保護すること等にあると
考えられる。
【０００８】したがって、得られた金型を熱間又は温間
で用いれば、金型の延命化を実現し、型費の低減と稼働
率の向上とから製品コストの低廉化を図り得るととも
に、製品品質を向上させることができる。金型基材を構
成する熱間又は温間工具鋼としては、一般的なＪＩＳ−
ＳＫＤ６１、ＳＫＤ６２、ＳＫＤ６３、ＳＫＤ６４を採
用し得る。特に、日立金属（株）製ＹＸＲ３３を用いる
ことが好ましい。
で用いれば、金型の延命化を実現し、型費の低減と稼働
率の向上とから製品コストの低廉化を図り得るととも
に、製品品質を向上させることができる。金型基材を構
成する熱間又は温間工具鋼としては、一般的なＪＩＳ−
ＳＫＤ６１、ＳＫＤ６２、ＳＫＤ６３、ＳＫＤ６４を採
用し得る。特に、日立金属（株）製ＹＸＲ３３を用いる
ことが好ましい。
【０００９】窒化層を形成する方法には、プラズマ法、
塩浴法、ガス法、真空ガス法等があるが、要求される物
性に応じて、これらを使い分けることができる。要求さ
れる物性としては、層の深さ、硬度等がある。そして、
これらの方法で窒化層を形成すれば、窒素イオンが一次
素材に拡散し、窒化層が一次素材との間で強力に密着す
る。
塩浴法、ガス法、真空ガス法等があるが、要求される物
性に応じて、これらを使い分けることができる。要求さ
れる物性としては、層の深さ、硬度等がある。そして、
これらの方法で窒化層を形成すれば、窒素イオンが一次
素材に拡散し、窒化層が一次素材との間で強力に密着す
る。
【００１０】硬化膜としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、
炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒
化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）
を採用することができる。特に、金型基材がクロム（Ｃ
ｒ）を含有し、硬化膜が窒化クロムからなることが好ま
しい。こうであれば、窒化層が一次素材との間に窒化ク
ロムを形成し、さらに窒化層が硬化膜の窒化クロムと一
体になりやすいと考えられる。つまり、この場合には、
金型基材、窒化層及び硬化層で成分が傾斜することか
ら、硬化層が窒化層を介して強力に金型基材と密着する
と考えられる。また、窒化クロムからなる硬化層は熱に
よって酸化しにくいため、酸化による脆さ及び剥離しや
すさを防止することができる。窒化アルミチタンからな
る硬化膜も熱によって酸化しにくいため、酸化による脆
さ及び剥離しやすさを防止することができる。その他の
物性として、窒化クロムは、すべり性が良好であるとと
もに、内部応力が低く、優れた密着性が得られる。さら
に、窒化クロムは、厚膜化が可能であり、断熱効果も期
待できる。また、窒化クロムは、化学的安定性が高く、
高温の無機物にさらされても、密着性が安定している。
窒化チタンアルミは、耐熱性に優れ、膜硬度も高い。し
たがって、窒化クロム及び窒化チタンアルミが硬化膜と
して望ましい。
炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒
化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）
を採用することができる。特に、金型基材がクロム（Ｃ
ｒ）を含有し、硬化膜が窒化クロムからなることが好ま
しい。こうであれば、窒化層が一次素材との間に窒化ク
ロムを形成し、さらに窒化層が硬化膜の窒化クロムと一
体になりやすいと考えられる。つまり、この場合には、
金型基材、窒化層及び硬化層で成分が傾斜することか
ら、硬化層が窒化層を介して強力に金型基材と密着する
と考えられる。また、窒化クロムからなる硬化層は熱に
よって酸化しにくいため、酸化による脆さ及び剥離しや
すさを防止することができる。窒化アルミチタンからな
る硬化膜も熱によって酸化しにくいため、酸化による脆
さ及び剥離しやすさを防止することができる。その他の
物性として、窒化クロムは、すべり性が良好であるとと
もに、内部応力が低く、優れた密着性が得られる。さら
に、窒化クロムは、厚膜化が可能であり、断熱効果も期
待できる。また、窒化クロムは、化学的安定性が高く、
高温の無機物にさらされても、密着性が安定している。
窒化チタンアルミは、耐熱性に優れ、膜硬度も高い。し
たがって、窒化クロム及び窒化チタンアルミが硬化膜と
して望ましい。
【００１１】金型基材はロックウェル硬さ（ＨRC）が５
０以上であり、面粗度調整は表面あらさがＲZ（十点平
均あらさ）=６．３以下まで行い、窒化層の厚みは２０
μｍ以上であることが好ましい。発明者らの試験結果に
よれば、かかる範囲において、本発明の効果が大きい。
すなわち、金型基材がＨRC=５０以上であれば、金型基
材が強度低下を生じにくいため、硬化層の密着力が大き
く向上する。また、表面あらさがＲZ=６．３以下まで面
粗度調整を行えば、硬化層の密着力が大きく向上する。
なお、窒化層の厚みが２０μｍ以上であれば熱間加工時
の硬度低下を抑制できる。
０以上であり、面粗度調整は表面あらさがＲZ（十点平
均あらさ）=６．３以下まで行い、窒化層の厚みは２０
μｍ以上であることが好ましい。発明者らの試験結果に
よれば、かかる範囲において、本発明の効果が大きい。
すなわち、金型基材がＨRC=５０以上であれば、金型基
材が強度低下を生じにくいため、硬化層の密着力が大き
く向上する。また、表面あらさがＲZ=６．３以下まで面
粗度調整を行えば、硬化層の密着力が大きく向上する。
なお、窒化層の厚みが２０μｍ以上であれば熱間加工時
の硬度低下を抑制できる。
【００１２】洗浄を行う場合、塩酸、硫酸、硝酸、フッ
酸等の活性化液を用いた電解法やイオンボンバード法は
窒化層の表面を活性化し、密着性を上げるために不可欠
である。ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法等を採用することができ
る。
酸等の活性化液を用いた電解法やイオンボンバード法は
窒化層の表面を活性化し、密着性を上げるために不可欠
である。ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法等を採用することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
を試験により説明する。
を試験により説明する。
【００１４】
【実施例１】 （第一工程）まず、熱間工具鋼として、ＨRC=５８であ
り、表１に重量％で成分を示すＹＸＲ３３相当のインゴ
ッドを用意する。
り、表１に重量％で成分を示すＹＸＲ３３相当のインゴ
ッドを用意する。
【００１５】
【表１】 このインゴッドを所定形状に切削加工して金型素材とす
る。
る。
【００１６】次いで、金型基材の表面をダイヤモンドペ
ースト（＃３，０００）にて面粗度調整し、表面あらさ
をＲZ=６．３以下とした一次素材を得る。 （第二工程）一次素材の表面に真空ガス法により厚み２
０μｍの窒化層を形成し、二次素材を得る。真空ガス法
の条件は以下の通りである。
ースト（＃３，０００）にて面粗度調整し、表面あらさ
をＲZ=６．３以下とした一次素材を得る。 （第二工程）一次素材の表面に真空ガス法により厚み２
０μｍの窒化層を形成し、二次素材を得る。真空ガス法
の条件は以下の通りである。
【００１７】ガス圧；０．５Ｔｏｒｒ 使用ガス；Ｎ2＋ＮＨ3＋Ｏ2＋Ｎ-（活性窒素） 温度、時間；５３０°Ｃ×５時間 （第三工程）二次素材の表面を通常のアルカリ脱脂後、
３５％塩酸を３００ｍｌ／ｌに調整した活性化液に室温
で３０秒間浸漬し、三次素材を得る。 （第四工程）三次素材の表面にマルチアーク法によりＣ
ｒＮ（原子比１：１）からなる硬化膜を５μｍ形成す
る。マルチアーク法の条件は以下の通りである。
３５％塩酸を３００ｍｌ／ｌに調整した活性化液に室温
で３０秒間浸漬し、三次素材を得る。 （第四工程）三次素材の表面にマルチアーク法によりＣ
ｒＮ（原子比１：１）からなる硬化膜を５μｍ形成す
る。マルチアーク法の条件は以下の通りである。
【００１８】ガス圧；１０〜４０ｍＴｏｒｒ アーク電流；１００〜２００Ａ 基板電圧；２０〜３００Ｖ こうして、図１に示すように、金型基材１と、この金型
基材１の表面に形成された窒化層２と、窒化層２の表面
に形成された硬化膜３とからなる熱間鍛造用金型を得
る。 「試験１」硬化膜として、実施例１のＣｒＮの他、Ｔｉ
Ｎ（原子比１：１）、ＴｉＣＮ（原子比１：１：１）、
ＴｉＣ（原子比１：１）、ＴｉＡｌＮ（原子比１：１：
１）を用い、比較試験を行った。評価は、白金板にこれ
らを実施例１と同様に５μｍ形成し、酸化雰囲気の電気
炉において１時間加熱した後の重量増加により行った。
結果を図２に示す。
基材１の表面に形成された窒化層２と、窒化層２の表面
に形成された硬化膜３とからなる熱間鍛造用金型を得
る。 「試験１」硬化膜として、実施例１のＣｒＮの他、Ｔｉ
Ｎ（原子比１：１）、ＴｉＣＮ（原子比１：１：１）、
ＴｉＣ（原子比１：１）、ＴｉＡｌＮ（原子比１：１：
１）を用い、比較試験を行った。評価は、白金板にこれ
らを実施例１と同様に５μｍ形成し、酸化雰囲気の電気
炉において１時間加熱した後の重量増加により行った。
結果を図２に示す。
【００１９】図２より、ＣｒＮ及びＴｉＡｌＮは熱によ
って酸化しにくいため、酸化による脆さ及び剥離しやす
さを防止できることがわかる。発明者らの試験結果によ
れば、ＣｒＮでは表面に緻密で安定なクロム酸化膜が形
成され、それ以上内部に酸化が進行しにくいからである
と考えられる。これは金型の耐熱性を高めることも意味
する。 「試験２」上記各硬化膜について硬度を比較した。評価
は、白金板にこれらを実施例１と同様に１０μｍ形成
し、マイクロビッカース硬度計（（株）明石製作所製）
により硬度を測定した。結果を図３に示す。
って酸化しにくいため、酸化による脆さ及び剥離しやす
さを防止できることがわかる。発明者らの試験結果によ
れば、ＣｒＮでは表面に緻密で安定なクロム酸化膜が形
成され、それ以上内部に酸化が進行しにくいからである
と考えられる。これは金型の耐熱性を高めることも意味
する。 「試験２」上記各硬化膜について硬度を比較した。評価
は、白金板にこれらを実施例１と同様に１０μｍ形成
し、マイクロビッカース硬度計（（株）明石製作所製）
により硬度を測定した。結果を図３に示す。
【００２０】図３より、ＣｒＮは、Ｈｖ１５００程度で
あって超硬合金程度の硬度を示してはいるが、比較的軟
らかいため、衝撃に対して優れた靱性を発揮し、被加工
物に対するダメージが小さいことがわかる。 「試験３」上記各硬化膜のうち、ＣｒＮとＴｉＮとにつ
いて、ヤング率を測定した。ＣｒＮのヤング率は２５０
００ｋｇｆ／ｍｍ2であるのに対し、ＴｉＮのヤング率
は４３０００ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
あって超硬合金程度の硬度を示してはいるが、比較的軟
らかいため、衝撃に対して優れた靱性を発揮し、被加工
物に対するダメージが小さいことがわかる。 「試験３」上記各硬化膜のうち、ＣｒＮとＴｉＮとにつ
いて、ヤング率を測定した。ＣｒＮのヤング率は２５０
００ｋｇｆ／ｍｍ2であるのに対し、ＴｉＮのヤング率
は４３０００ｋｇｆ／ｍｍ2であった。
【００２１】このため、ＣｒＮは形成時に発生する内部
応力が小さいため、自己破壊的な力が作用せず、高い密
着力を発揮できることがわかる。また、このため、Ｃｒ
Ｎは高膜厚化が可能であり、これによって金型の断熱に
よる保護を実現できる。 「試験４」上記各硬化膜のうち、ＣｒＮとＴｉＮとＴｉ
ＣＮとについて、摩擦係数を測定した。ＣｒＮの摩擦係
数は０．２７であるのに対し、ＴｉＮの摩擦係数は０．
４５であり、ＴｉＣＮの摩擦係数は０．３７であった。
応力が小さいため、自己破壊的な力が作用せず、高い密
着力を発揮できることがわかる。また、このため、Ｃｒ
Ｎは高膜厚化が可能であり、これによって金型の断熱に
よる保護を実現できる。 「試験４」上記各硬化膜のうち、ＣｒＮとＴｉＮとＴｉ
ＣＮとについて、摩擦係数を測定した。ＣｒＮの摩擦係
数は０．２７であるのに対し、ＴｉＮの摩擦係数は０．
４５であり、ＴｉＣＮの摩擦係数は０．３７であった。
【００２２】このため、ＣｒＮは比較的滑り易い硬化膜
となり、被加工物に対するダメージを小さくできる。
となり、被加工物に対するダメージを小さくできる。
【００２３】
【実施例２】ＨRC=５０のＹＸＲ３３相当からなる金型
基材を採用し、他は上記実施例１と同様の方法で金型を
得る。
基材を採用し、他は上記実施例１と同様の方法で金型を
得る。
【００２４】
【実施例３】ＨRC=５５のＪＩＳ−ＳＫＤ６１からなる
金型基材を採用し、他は上記実施例１と同様の方法で金
型を得る。 「試験５」実施例１〜３の金型について、金型基材の硬
度と硬化膜の密着力との関係を求めた。密着力は、先端
径０．２ｍｍのダイヤモンド圧子で各金型の表面を連続
的に荷重を変化させながら引っ掻き、生じる溝に硬化膜
の剥離がどの荷重で生じるかにより測定した。結果を図
４に示す。
金型基材を採用し、他は上記実施例１と同様の方法で金
型を得る。 「試験５」実施例１〜３の金型について、金型基材の硬
度と硬化膜の密着力との関係を求めた。密着力は、先端
径０．２ｍｍのダイヤモンド圧子で各金型の表面を連続
的に荷重を変化させながら引っ掻き、生じる溝に硬化膜
の剥離がどの荷重で生じるかにより測定した。結果を図
４に示す。
【００２５】図４より、金型基材がＨRC=５０以上であ
れば硬化膜は充分な密着力が得られることがわかる。 「試験６」金型基材の表面あらさの程度を異ならせ、他
の条件は実施例１と同様として、表面あらさと硬化膜の
密着力との関係を求めた。密着力は試験５と同様に測定
した。ここで、ＲZ=１００はミーリング法、ＲZ=２５は
ワイヤーカット放電法、Ｒ Z=６．３はグラインダー法、
ＲZ=１．３５は研磨材（＃２４０）、ＲZ=０．８は研磨
材（＃４００）、ＲZ=０．４は研磨材（＃６００）、Ｒ
Z=０．２は研磨材（＃１，２００）、ＲZ=０．１は研磨
材（＃３，０００）により、面粗度調整したものであ
る。結果を図５に示す。図中、エッジにおける密着力は
ハッチングまでの高さで示し、溝における密着力は白い
部分を加算した高さで示す。
れば硬化膜は充分な密着力が得られることがわかる。 「試験６」金型基材の表面あらさの程度を異ならせ、他
の条件は実施例１と同様として、表面あらさと硬化膜の
密着力との関係を求めた。密着力は試験５と同様に測定
した。ここで、ＲZ=１００はミーリング法、ＲZ=２５は
ワイヤーカット放電法、Ｒ Z=６．３はグラインダー法、
ＲZ=１．３５は研磨材（＃２４０）、ＲZ=０．８は研磨
材（＃４００）、ＲZ=０．４は研磨材（＃６００）、Ｒ
Z=０．２は研磨材（＃１，２００）、ＲZ=０．１は研磨
材（＃３，０００）により、面粗度調整したものであ
る。結果を図５に示す。図中、エッジにおける密着力は
ハッチングまでの高さで示し、溝における密着力は白い
部分を加算した高さで示す。
【００２６】図５より、表面あらさがＲZ=６．３以下ま
で面粗度調整を行えば、硬化層の密着力が大きく向上す
ることがわかる。 「試験７」窒化層の厚みを異ならせ、他の条件は実施例
１と同様として、窒化層の厚みと硬化膜の密着力との関
係を求めた。密着力は試験５と同様に測定した。結果を
図６に示す。
で面粗度調整を行えば、硬化層の密着力が大きく向上す
ることがわかる。 「試験７」窒化層の厚みを異ならせ、他の条件は実施例
１と同様として、窒化層の厚みと硬化膜の密着力との関
係を求めた。密着力は試験５と同様に測定した。結果を
図６に示す。
【００２７】図６より、窒化層の厚みが２０μｍ以上で
あれば硬化層の密着力にほとんど差異を生じないことが
わかる。以上より、本発明で得られた金型を熱間又は温
間で用いれば、金型の延命化を実現し、型費の低減と稼
働率の向上とから製品コストの低廉化を図り得るととも
に、製品品質を向上させることができることがわかる。
あれば硬化層の密着力にほとんど差異を生じないことが
わかる。以上より、本発明で得られた金型を熱間又は温
間で用いれば、金型の延命化を実現し、型費の低減と稼
働率の向上とから製品コストの低廉化を図り得るととも
に、製品品質を向上させることができることがわかる。
【図１】実施例１の金型の断面図である。
【図２】試験１に係り、硬化膜と酸化増加量との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】試験２に係り、硬化膜と硬度との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】試験５に係り、実施例１〜３の金型における硬
化膜の密着力を示すグラフである。
化膜の密着力を示すグラフである。
【図５】試験６に係り、表面あらさと金型における硬化
膜の密着力との関係を示すグラフである。
膜の密着力との関係を示すグラフである。
【図６】試験７に係り、窒化層の厚みと金型における硬
化膜の密着力との関係を示すグラフである。
化膜の密着力との関係を示すグラフである。
１…金型基材 ２…窒化層 ３…硬化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 昌貴 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 磯部 浩之 愛知県刈谷市野田町場割50番地 ユケン工 業株式会社内 (72)発明者 篠田 稔 愛知県刈谷市野田町場割50番地 ユケン工 業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】熱間又は温間工具鋼からなる金型基材の表
面を面粗度調整し、一次素材を得る第一工程と、 該一次素材の表面に窒化層を形成し、二次素材を得る第
二工程と、 該二次素材の表面を洗浄し、三次素材を得る第三工程
と、 該三次素材の表面に物理蒸着法により窒素を含有する硬
化膜を形成し、熱間及び温間鍛造用金型を得ることを特
徴とする熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法。 - 【請求項２】金型基材はクロムを含有し、硬化膜は窒化
クロム又は窒化チタンアルミからなることを特徴とする
請求項１記載の熱間又は温間加工用金型の複合表面処理
方法。 - 【請求項３】金型基材はロックウェル硬さが５０以上で
あり、面粗度調整は表面あらさがＲ Z=６．３以下まで行
い、窒化層の厚みは２０μｍ以上であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の熱間又は温間加工用金型の複合
表面処理方法。 - 【請求項４】洗浄は電解法により行うことを特徴とする
請求項１、２又は３記載の熱間又は温間加工用金型の複
合表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25852997A JP3562941B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25852997A JP3562941B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1192909A true JPH1192909A (ja) | 1999-04-06 |
| JP3562941B2 JP3562941B2 (ja) | 2004-09-08 |
Family
ID=17321489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25852997A Expired - Lifetime JP3562941B2 (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | 熱間又は温間加工用金型の複合表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3562941B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002307128A (ja) * | 2001-04-10 | 2002-10-22 | Hitachi Metals Ltd | 耐焼付き性および耐摩耗性に優れた温熱間加工用被覆工具 |
| US6811899B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-11-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Coated tool for warm-and/or-hot working with superior galling resistance property and superior wear resistance |
| CN100360272C (zh) * | 2004-08-16 | 2008-01-09 | 吉林大学 | 具有仿生非光滑表面的模具 |
| US7744056B2 (en) | 2006-09-27 | 2010-06-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Hard-material-coated member excellent in durability |
| JP2010229463A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Dowa Thermotech Kk | 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法 |
| JPWO2014192730A1 (ja) * | 2013-05-30 | 2017-02-23 | 日立金属株式会社 | 冷間加工用金型の製造方法 |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25852997A patent/JP3562941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6811899B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-11-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Coated tool for warm-and/or-hot working with superior galling resistance property and superior wear resistance |
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| CN100360272C (zh) * | 2004-08-16 | 2008-01-09 | 吉林大学 | 具有仿生非光滑表面的模具 |
| US7744056B2 (en) | 2006-09-27 | 2010-06-29 | Hitachi Metals, Ltd. | Hard-material-coated member excellent in durability |
| JP2010229463A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Dowa Thermotech Kk | 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法 |
| JPWO2014192730A1 (ja) * | 2013-05-30 | 2017-02-23 | 日立金属株式会社 | 冷間加工用金型の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3562941B2 (ja) | 2004-09-08 |
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