JPS58971B2 - 成型金型とその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばプラスチックのインジェクションモー
ルドに用いる成型金型とその製法に係わる。

ラジオ、テレビを始めとする各種電子機器の嫡子等にお
いて、金属成型品の印象を与え、しかも、量産的に、し
たがって廉価に製造するために、プラスチック成型品の
上に無電解メッキおよび電気メッキによって金属メッキ
を施して構成することが行われている。

この場合、金属メッキの表面には、これが金属の挽物で
あるかの印象を与えるために、例えば繊細なスピン模様
を施したり、ローレットを付したりするが、このような
ローレットはもとよりこの表面の繊細模様は、プラスチ
ック成型金型のキャビティーの内面に、最終的に得る模
様とは凹凸が反転された模様を形成して置いて、これに
よってプラスチックモールドがなされたとき、その成型
品の表面に模様が生ずるようにして、このプラスチック
成型品の表面に金属メッキを施したとき、その表面にも
、この模様が現出するようにしている。

通常、このように繊細ないしは微細な表面模様を有する
成型品を得るためのプラスチック成型金型を得るには、
第１図に示すように、最終的に得る成型品の外表面と同
等の外表面の形状、模様を機械加工によって形成した金
属マスク即ち、母型１を形成する。

次にこの母型１の表面に、第２図に示すように、剥離処
理即ち剥離メッキ層２を施し、その後、第３図に示すよ
うに例えば厚さ５ｉｉ１の厚いニッケルＮｉメッキ体（
電鋳）３を施す。

その後、そのニッケルメッキ体３を剥離メッキ層２より
剥離す亡ることによって金属マスタ１から引き剥す。

このようにすると、第４図に示すように金属マスタ１の
外形状に対応する凹部即ち、キャビティ４を有するニッ
ケルメッキ体３よりなるスタンパ５が構成されるので、
これを補強部材６の凹部７に嵌め込んで、プラスチック
成型金型８を構成する。

ところが、このような方法による場合、実際上第３図で
説明した厚いニッケルメッキ体３を形成スルにあたって
、金属母型１にメッキ体３が一様の厚みに形成されるも
のではなく、母型１の形状に応じて、例えば、その角部
の電気力線の集中即ち電界強度の犬なる部分に、メッキ
の析出が犬となって第３図中に破線Ｓ１をもって示すよ
うに、一部にニッケルメッキの析出物が突出する「こぶ
」が形成され、これが更に薄いメッキ部分の成長の妨げ
となる。

従って厚いメッキ体３を形成するには、そのメッキ処理
は、母型１をメッキ浴からとり出してその突出部を削り
落して、再びメッキ処理するという作業を繰返し乍らメ
ッキを施す必要が生じ、最終的に得たスタンパ５に関し
ても金型６の凹部７に適合し得るようにこれを所要の外
形状に切削する必要が生ずる。

ところが、このスタンパ材例えばニッケルは、これが硬
いので切削に可成りの手間を要し、切削作業を伴うメッ
キは著しく煩雑であり、又、例えば５ｍｍの厚さのニッ
ケシルメッキを施すには、全体として１３〜１４日間と
いう長時間のメッキ時間を要し、必然的にこの種プラス
チック金型は、コスト高となる。

本発明は、このような欠点を回避した金型とその製法を
提供せんとするものである。

第５図以下を参照して本発明の一例を詳細に説明する。

本発明においては、まず第５図に示すように第１図に示
した従来と同様に最終的に得る被成型品の表面と同等の
外表面の形状、模様を機械加工に、よって形成した母型
１１を用意する。

この母型１１は例えば鉄、真鍮、銅等の金属体より構成
し得る。

次に、第６図に示すように、母型１１の表面に、剥離メ
ッキ層となる第１の金属もしくは合金層１２を電気メッ
キする。

この第１の金属もしくは合金層１２は、母型１１に対し
ては良好な密着性を示すも次にこれの上に形成する第２
の金属もしくは合金層に対しては容易に剥離する性質を
有する金属もしくは合金により選ばれる。

このメッキ層１２としては錫系の合金、例えば錫−ニッ
ケル合金メッキ層より構成し得る。

次に第７図に示すように、この剥離メッキ層１２上に、
第２の金属もしくは合金層１３を電気メッキする。

この第２の金属もしくは合金メッキ層１３としては、最
終的に得るプラスチック成型金型のキャビティの内表面
即ち成型面を構成する第１の部材としての機械的刺激に
すぐれた耐性を示す材料、例えばニネケル、または銅、
あるいは真鍮の各メッキ層によって形成し得るものであ
る。

そして、このメッキ層１３は、ある程度のキャビティの
内表面としての機械的強度が要求される程度に十分薄い
厚さ、例えば０．５μｍ程度以上の厚さを有すればよい
ものであり、従来のメッキ体３に比しては格段的に薄い
即ち短時間の５分程度以上で形成し得るものであること
は注意を要する。

次に、第８図に示すように、第２の金属もしくは合金層
１３上に、第３の金属層１４を電気メッキする。

この第３の金属層１４の構成材料は、爾後これの上に形
成する超塑性合金、更に層１３の構成元素と相互拡散す
ることのできる金属で、更に酸化されにくい、例えば金
Ａｕより構成される。

一方第９図に示すように、受体１５に超塑性合金１６を
収容し、この超塑性合金１６が超塑性を示す温度に加熱
した状態に保持する。

次に第１０図に示すようにこの超塑性合金１６中に各層
１２〜１４が施された金属母型１１を圧入し、冷却して
超塑性合金１６が超塑性を呈することがなく剛性を示す
状態になし、その後、第１１図に示すようにこの超塑性
合金１６と母型１１とを、剥離メッキ層１２と第２の金
属もしくは合金層１３との間で剥離することによって引
き剥す。

このようにすれば、受体１５によって外形状が整われた
超塑性合金１６による第２の部材によって第２の金属も
しくは合金層１３より成る第１の部材が支持され、この
層１３によって成型面、即ちキャビティ１７の内表面が
形成された成型金型１８が形成される。

このキャビティ１７の内表面は母型１１の外形状及び外
表面に対応した内形状及び模様となる。

この場合、第１の金属もしくは合金層即ち剥離メッキ層
１２は、母型１１に対しての密着性が高く第２の金属も
しくは合金層１３に対しての剥離性が顕著なものより選
ばれているために、この層１２は母型１１と共に除去さ
れキャビティ１７の内面即ち第２の金属もしくは合金層
１３に残存するようなことがなくキャビティ１７の内面
即ち第２の金属もしくは合金層の表面は、母型１１の表
面形状に忠実に対応する形状及び表面模様となる。

尚、上述の本発明において、剥離メッキ層１２は、第２
の金属もしくは合金層１３、即ち第１の部材による成型
面に、母型の表面状態（形状、模様）を忠実に伝え得る
ように、小なる厚さ、即ち３μｍ以下の厚さ望ましくは
１μｍ以下で、その剥離性の目的から０．０１μｍ以上
に選ぶ。

この剥離メッキは、そのメッキ液として、 の組成のメッキ液を用い、浴温度６５℃、陰極電流密度
が２．５Ａ／ｄｍ２においてそのメッキを行い得る。

この場合、剥離メッキ層１２は厚さ１μｍとした。

又、第２の金属もしくは合金層１３としては、例えば前
述したようにニッケルメッキ層によって形成し得るもの
であり、この場合のニッケルメッキは例えば、 の組成のメッキ液を用いてこれを浴温度４５〜５５℃で
、陰極電流密度０．５〜８Ａ／ｄｍ２で、そのメッキを
行う。

この場合、このメッキ層１３の厚さに形成するものであ
るから前述したように電界強度のむらによって「こぶ」
が形成されるおそれがなく従ってこれを切削除去する等
の手間は必要としない。

又、これの上に形成する第３の金属層１４としては、前
述した超塑性合金１６の構成元素と十分に相互拡散し得
る厚さの０．５μｍ以上に選び得るものであり、この金
属層１４は例えば金のメッキ層より構成し得る。

この金メッキは、そのメッキ液として、 例えば の組成を有する金メッキ液を、浴温度６０℃において陰
極電流密度０．１〜０５Ａ／ｄｍ２、電圧２〜３Ｖのメ
ッキ条件をもって金メッキを施す。

又、他の例としては、 の組成を有する金メッキ液を、浴温度６０℃をもって陰
極電流密度０．２〜０．５Ａ／ｄｍ２、電圧２〜３Ｖで
メッキを施す。

又超塑性合金としては、最終的に得た成形金型の例えば
プラスチック成形に使用する温度の例えば６０°〜９０
°においては塑性を示すことがなく、比較的剛性を呈す
るも、これより充分高い所要の温度において伸びが２０
０％程度以上の塑性を呈し得る材料より選び得る。

この超塑性合金としては例えばＺｎ−２２重量％Ａ１合
金、Ａｌ−３３重量％Ｃｕ合金、Ａｌ−１１，７重量％
Ｓｉ合金、Ｃｒ−２７、５５重量％Ｃｏ金、Ｃｕ−１０
〜１２重量％Ａ［合金、Ｃｕ−４０重量％Ｚｎ合金、Ｆ
ｅ−Ｃ合金、Ｆｅ−２６重量％Ｃｒ−６，５重量％Ｎｉ
合金、Ｍｇ−３３，５重量％Ａ１合金、Ｎｉ−３９重量
％Ｃｒ−８重量％Ｆｅ−２重量％Ｔｉ−１重量％ＡＡ合
金、Ｎｉ−１５，０重量％Ｃｏ−９，５重量％Ｃｒ−５
，５重量％ＡＡ−５．０重量％Ｔｉ−３．０重量％Ｍｏ
−０，９５重量％Ｖ−０，０１５重量％Ｂ合金、Ｔｉ−
６重量％Ａｌ−４重量％Ｖ合金を用いる。

第１３図はＺｎ−２２重量％Ａ１１合金の温度に対する
伸びを示す曲線で、この場合最高の伸びを示す温度Ｔｐ
は２７５℃であるが、この超合金による塑性は、この第
１３図の曲線とＴｐの値、塑性の値については相違する
も類似の傾向の特性を示すものであって最高の伸びを示
す温度Ｔｐより高い温度に関しては比較的狭い温度領域
で塑性を示すが低い温度範囲ではＴｐより一１００℃程
度の比較的広い範囲において高い伸びを示す。

従って上述した金属母型の超合金１６中への圧入に際し
ては、この超合金の最大の伸びを示す温度Ｔｐもしくは
それより低い温度の範囲における加熱温度に選定すれば
温度の多少の変動によっても超塑性合金が高い塑性を示
す範囲で金属母型の圧入を行い得ることになる。

上述したように本発明製法によって得た本発明による金
型１８は、その金型の主体となる超塑性合金１６の第２
の部材とキャビティ１７の内表面を形成する金属もしく
は合金層１３の第１の部材とが、例えば金よりなる金属
層１４の介在による相互拡散によって強固に被着される
のでこれが超塑性合金より剥離することがなく強固な金
型を形成し得るものである。

上述した本発明によれば金型のキャビティの内表面を形
成する第２の金属もしくは合金層１３は金属母型１１に
対しての電気メッキによって形成するので、そのキャビ
ティ１７の内表面となる面は母型１１の外表面に対応す
る形状、模様に忠実に対応して反転した形状、模様を有
する面として形成し得る。

しかもこのキャビティ内表面は機械的にすぐれた例えば
ニッケルによって形成するので、キャビティ１７内に樹
脂を注入してそのプラスチック成型品のモールドを行っ
た場合にそのモールド圧力等の機械的刺激に十分耐え、
繰り返えし使用によってもプラスチック成型品は母型１
１に対応する形状と表面模様を正確に伝達した成型品と
して形成し得るものである。

加えて、この金属モしくは合金属１３は薄いメッキによ
って形成し得るので単時間のメッキ処理によって形成で
き又、上述したように「こぶ」を切除研削するなどの手
間を全く必要としないので量産的に、廉価に製造し得る
ものである。

尚、従来金型を超塑性合金によって形成するものが試み
られているが、この場合超塑性合金自体機械的強度にお
いて必ずしも充分でないために、これを例えばプラスチ
ック成型用の金型として長期に亘って繰返えし使用する
ことはできないものであったが本発明によればキャビテ
ィの内表面は機械的に優れた第１の金属もしくは合金層
１３によって形成するようにしたのでこのような欠点も
回避できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は従来の金型の製法の一例を示す各
工程の断面図、第５図ないし第１２図は本発明による金
型とその製法の一実施例を示す製造工程における各断面
図、第１３図は超塑性合金の一例の伸び特性を示す曲線
図である。 １１は母型、１２，１３は第１及び第２の金属もしくは
合金層、１４は第３の金属層、１６は超塑性合金、１７
はキャビティ、１Ｂは本発明による金型である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被成型体の表面に対応する成型面を有する金属もし
   くは合金より成る第１の部材と、超塑性合金より成り上
   記第１の部材を支持する第２の部材と、上記第１および
   第２の部材の間に金属層が介挿された該金属層の構成元
   素と、上記第２の部材の構成元素との相互拡散層が形成
   されて成る成型金型。 ２ 所定形状に成型された成型面を有する母型の上記成
   型面上に、第１の金属もしくは合金層を形成する工程と
   、これの上に最終的に金型表面を形成する第２の金属も
   しくは合金層を形成する工程と、これの上に超塑性合金
   の構成元素と相互拡散する第３の金属層を形成する工程
   と、上記第１、第２および第３の層が形成された上記母
   型を超塑性合金より成る部材に上記第３の金属もしくは
   合金層が上記超塑性合金と接するように加熱下で圧接さ
   せる工程と、上記第１の金属又は合金層と上記第２の金
   属層又は合金層との間を剥離させる工程とを含み、上記
   第１の金属もしくは合金属は、上記母型との密着性にす
   ぐれかつ上記第２の金属もしくは合金層に対しては剥離
   性を有する金属もしくは合金を用いることを特徴とする
   成型金型の製法。