TWI615242B - 鋁之凝結防止方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種可藉由簡單之處理而以低成本且於短時間內進行之防止鋁凝結於金屬成品之表面的方法。
本發明係藉由以噴射壓力0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上對金屬成品之表面噴射形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm之錫之粒體，而於與鋁或鋁合金接觸之部分之前述金屬成品之表面以1μm以下之厚度形成氧化錫之被膜。藉由該氧化錫被膜之形成，能夠抑制鋁凝結於鋁加工用之切削工具或模具等金屬成品。

Description

鋁之凝結防止方法
本發明係關於一種鋁或鋁合金(於本說明書中，將其等總稱為「鋁」)之凝結防止方法，更詳細而言，係關於一種用於防止鋁凝結於鋁之加工等所使用之治具、工具、刀具、模具等(以下，將其等總稱為「加工工具」)及其他與鋁製之被加工材接觸而使用之前述模具等金屬成品之表面的方法。
近年來，於汽車等中，由於以低油耗化為目的而要求車體之輕量化，故除了藉由使用高張力鋼(high tensile strength steel)而達成薄型化並由此輕量化之外，亦多有藉由使用鋁材而達成輕量化之情況，伴隨於此，鋁之加工或成形作業亦增多。
由於該鋁係熔點較低且軟質之(延展性較高之)材料，故會於短時間內凝結於切削工具等工具之刀尖或模具(壓鑄、擠壓、鍛造、加壓)等滑動接觸或加壓接觸於鋁製之被加工材而使用之加工工具，因此必須進行加工工具之更換或已凝結之鋁之去除等作業，必須停止其間之生產等，存在導致生產性降低或成本增加之問題。
作為防止此種鋁之凝結之方法，已知有於模具表面或切削工 具之表面形成類鑽碳(DLC，Diamond-Like Carbon)製之潤滑性被膜(專利文獻1、非專利文獻1)之方法。
再者，本發明之發明者已申請一種表面強化被膜之形成方法作為用於強化金屬成品之表面之方法，但其並非關於防止鋁之凝結之方法，其特徵在於：藉由以噴射壓力0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上向金屬成品之表面將形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm之錫之粒體噴射至被處理製品，而於被處理製品之表面以1μm以下之厚度形成氧化錫之被膜(專利文獻2)。
再者，本技術領域人員公知錫(Sn)與鋁之組合為會發生凝結之金屬組合，於後述之專利文獻3中，揭示有著眼於兩者之凝結性，以降低電阻為目的而於鋁電線用之壓接端子之表面實施鍍錫(Sn)的構成(參照專利文獻3[申請專利範圍第1項][申請專利範圍第2項])，又，於後述之非專利文獻2中，揭示有以下內容：於各種金屬彼此之組合中，鋁與錫之組合為「易熔合、粘著者」。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-163187號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-270176號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-176672號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]關口徹「實現鋁之乾式加工之DLC工具」(日本機械學會雜誌2001.10 Vol.104 NO.995第60頁)http： //www.jsme.or.jp/publish/kaisi/011002t.pdf
[非專利文獻2]OTEC股份有限公司之首頁之「表面處理/咬接防止用鉻鍍層」之「各種金屬彼此之粘著容易性」欄http：//www.otec-kk.co.jp/surface/06.html
於接觸面中，若2個金屬成品之表面以較高之面壓接觸，則形成於構成接觸面之2個面之氧化膜彼此、或由於一個面之氧化膜之破壞而露出之表面即新生面與另一面之氧化膜、或2個前述新生面彼此發生原子性或分子性結合。
由於此種結合係於2個面之表面凹凸中之凸部顯著地發生，故不但於接觸面之間不存在潤滑油之情形時，而且即便於存在潤滑油之情形時，亦可能於邊界潤滑油區域發生。
此處，由於因較堅硬且較脆之氧化膜之一部分之破壞而露出之新生面異常活性，因此於滑動接觸之2個面彼此均為新生面之情形時，不論金屬之種類，兩者之結合均較牢固而成為凝結或粘著之原因。
並且，於滑動接觸之金屬為鐵或銅之情形時，若與被加工材之新生面接觸之加工工具之表面為氧化膜，則兩者間所產生之結合力不僅與新生面彼此之接合力相比較弱，而且與氧化膜彼此之接合力相比亦較弱，因此即便於一面側露出新生面，只要於另一面未露出新生面，則亦不會產生較大之結合力，難以發展成凝結或粘著。
因此，對於鐵(鋼)製之切削工具之刀尖或模具，藉由氮化處理等使表面高硬度化，從而即便於施加較高之面壓之情形時，亦能夠藉由設為難以產生新生面之露出之狀態而抑制凝結之發生。
然而，於至少一者之材質為鋁之情形時，鋁之新生面與表面氧化膜之接合力與鐵不同，會帶來較氧化膜彼此之接合力更牢固之凝結，增加鋁加工之困難性。因此，即便進行於加工工具側實施氮化處理等使新生面不露出之加工，亦無法充分防止鋁對加工工具之表面之凝結。
其結果，於被加工材為鋁之情形時，若僅進行氮化處理等表面強化處理，則無法充分防止鋁對加工工具之表面之凝結，為了防止鋁之凝結，必須進而將加工工具之表面加工為與鋁之親和性(密接性)較差之狀態。
關於此點，於前述之專利文獻1或非專利文獻1中，於加工工具側之表面形成DLC膜，利用該DLC膜「藉由表面之利用氫形成之末端而於與非碳固溶性之合金之間具有較高之滑動特性」(專利文獻1[0002]欄)之性質，防止鋁之凝結。
其結果，即便為形成有DLC膜之切削工具或模具，若DLC膜之表面失去氫末端之結構，則變得無法防止鋁之凝結，例如若以較高之加工率進行加工等而使模具之溫度成為300℃以上，DLC膜之氫脫離，失去表面之氫末端結構，則發生被加工材之凝結或沈積(專利文獻1[0005]欄)。
因此，於前述之專利文獻1中，為了防止伴隨此種氫末端結構之失去而導致之鋁之凝結，採用有如下構成：於加工被加工材時噴射冷卻潤滑油而將DLC膜冷卻(專利文獻1[0005]欄)，或藉由於模具內形成冷 媒之流路並使冷媒循環(專利文獻1之申請專利範圍第1項)而使DLC膜之溫度不上升至300℃以上，若為藉由冷卻潤滑油之噴射而冷卻之構成，則於大量之冷卻潤滑油之使用與廢棄方面耗費成本，另一方面，若為形成冷媒流路之構成，則模具之結構變複雜，並且需要用於使冷媒循環之結構，結果使模具變得昂貴。
並且，此種DLC膜之形成係藉由CVD法等氣相合成而進行(專利文獻1[0003]、[0033]欄)，為了形成DLC膜，需要昂貴之CVD裝置等而必須進行巨額之初期投資，其等之成本轉嫁至製品，結果使製品之價格上升，喪失市場中之價格競爭力。
因此，期望提出能夠利用更簡易之方法，且使用簡單之加工裝置而防止鋁凝結於加工工具等金屬成品之方法。
再者，如前所述，本發明之發明者發現，藉由以既定之噴射壓力或噴射速度噴射形成有氧化膜之錫之粒體，可於處理成品之表面形成高硬度之氧化錫被膜，並已將其作為表面強化被膜之形成方法提出申請(前述之專利文獻2)。
然而，無需提出前述之專利文獻3或非專利文獻2即可推知，錫(Sn)與鋁之組合係會發生凝結(粘著)之金屬之組合，另一方面，氧化錫被膜並不具有如前述DLC膜之表面所具有之氫末端般可預測能防止鋁之凝結之特別結構，因此即便於金屬成品之表面形成氧化錫被膜，亦無法預測能產生防止鋁之凝結之效果，不僅如此，錫或氧化錫之被膜之形成反而會助長鋁之凝結。
再者，於以上之說明中，雖假設將鋁之凝結防止處理之對象 設為切削工具或模具等加工工具之情形而進行了說明，但例如，如防止鋁凝結於與鋁製之活塞及轉子滑動接觸之鋼鐵製圓筒(套筒)、或螺固於鋁製之引擎區塊之鋼鐵製螺栓之咬接(seizure and immobilized)等般，即便為加工工具以外之金屬成品，於為與鋁製之金屬成品接觸而使用之金屬成品時，鋁之凝結或伴隨於此之粘著等問題亦是可能共通產生之問題，故同樣期望能防止發生鋁之凝結。
本發明係為了消除上述先前技術中之缺點而完成者，其目的在於提供一種鋁之凝結防止方法，其可藉由噴射粒體之噴射之極簡單之處理，而以低成本且於短時間內防止鋁凝結於加工工具等金屬成品之表面。
為達成上述課題，本發明之鋁凝結防止方法之特徵在於：藉由以噴射壓力0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上對金屬成品噴射表面形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm之錫之粒體，而於與鋁或鋁合金接觸之部分之前述金屬成品之表面以1μm以下之厚度形成氧化錫之被膜(申請專利範圍第1項)。
於上述之鋁凝結防止方法中，前述金屬成品較佳為設為進行鹽浴氮化、鹽浴軟氮化、氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化等氮化處理後之金屬成品(申請專利範圍第2項)。
又，可在進行以噴射壓力0.3MPa以上或噴射速度100m/sec以上對前述金屬成品噴射平均粒徑37~74μm之鋼球的前處理後，進行前述氧化錫被膜之形成(申請專利範圍第3項)，或者，可在進行以噴射壓力0.2MPa以上或噴射速度100m/sec以上對前述金 屬成品噴射平均粒徑38~90μm之陶瓷顆粒的前處理後，進行前述氧化錫被膜之形成(申請專利範圍第4項)。
再者，前述之噴射鋼球而進行之前處理與噴射陶瓷顆粒而進行之前處理亦可雙方一併進行，於該情形時，較佳為於進行噴射鋼球之前處理後，進行噴射陶瓷顆粒之前處理(申請專利範圍第5項)。
藉由以上所說明之本發明之構成，應用本發明之鋁之凝結防止方法之金屬成品即便於以較高之面壓與鋁製之構件接觸之情形時亦可防止鋁凝結。
藉由將作為處理對象之金屬成品設為進行過鹽浴氮化、鹽浴軟氮化、氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化等各種氮化處理者，而提高氧化錫被膜之底層之強度，即便於施加較高之面壓之情形時，氧化錫被膜亦難以被破壞，可防止剝離等發生，可長期產生鋁之凝結防止效果。
於在形成氧化錫被膜之前對金屬成品之表面進行前述噴射鋼球及/或陶瓷顆粒之前處理的情形時，形成於金屬成品之表面之氧化膜等變質層得以去除，並且藉由珠擊效應而使表面之內部組織微細化，提高氧化錫被膜之底層之強度或壓縮殘留應力，藉此可使氧化錫被膜不易剝離等，並且可獲得疲勞強度等之提高。
尤其是於對於氮化處理後之金屬成品之表面進行前述之前處理之構成中，可確認不僅氮化層表面之化合物層被去除，表面之內部組織經微細化，而且氮進一步向內部擴散而使氮化層深化，可提高下一步驟中所形成之氧化錫被膜之密接強度，又，可使氧化錫被膜不易破損。
再者，於在前處理中噴射高速工具鋼(HSS，high-speed tool steel)等鋼球之情形時，與使用氧化鋁-二氧化矽等之陶瓷顆粒之情形相比，由於所噴射之鋼球之粒徑較大，故可實現直至金屬成品之內部深處之強度之提高，但金屬成品之表面粗糙。另一方面，若為噴射陶瓷顆粒之前處理，則自金屬成品之表面對深度方向之強度的提高雖然不及使用鋼球之情形，但可減少金屬成品之表面粗糙，可視用途適當地選擇該等前處理。
進而，於根據前述兩種前處理之特性，進行噴射鋼球後噴射陶瓷顆粒之複合型之前處理的情形時，可進行藉由鋼球之噴射獲得直至金屬成品之內部深處之強度之提高，並且藉由其後之陶瓷顆粒之噴射而改善表面粗糙的前處理。
圖1係實施例1中作為處理對象之金屬成品之剖面電子顯微鏡照片，(A)為前處理前，(B)為前處理後。
圖2係實施例2中作為處理對象之金屬成品之剖面電子顯微鏡照片，(A)為前處理前，(B)為前處理後。
其次，一面參照圖式一面對本發明之實施形態進行以下說明。
[鋁之凝結防止方法概要]
本發明之鋁之凝結防止方法如下：藉由以噴射壓力0.5MPa以上或噴射 速度200m/sec以上對金屬成品噴射表面形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm、較佳為平均粒徑20~50μm之錫之粒體，而於與鋁接觸之部分之金屬成品之表面以厚度1μm以下形成附著強度較高之氧化錫之被膜。
[噴射粒體]
於本發明之鋁凝結防止方法中，如前所述，將表面形成有氧化膜之錫粒體作為噴射粒體使用，作為此種噴射粒體之一例，可藉由利用水霧化法製造作為噴射粒體之錫粒體而獲得。
此處，水霧化法係藉由使熔融之錫與高壓水碰撞而瞬間進行熔融錫之粉粒化與急冷凝固，藉此獲得粒體之方法，以此種方法獲得之錫粒體由於與水碰撞時之急冷而使其表面氧化，成為表面被氧化膜覆蓋之錫之粒體。
所使用之噴射粒體之粒徑係使用平均粒徑10~100μm、較佳為20~50μm者。為了藉由噴射粒體之碰撞而於金屬成品之表面形成被膜，必須藉由碰撞時之發熱而使噴射粒體溫度上升，該溫度上升係與噴射粒體之碰撞速度成比例地上升。
若為上述粒徑之範圍之噴射粒體，則易於隨著由噴射時所使用之壓縮氣體產生之氣流，能夠以高速使噴射粒體與金屬成品之表面碰撞，可較佳地進行氧化錫被膜之形成。
再者，所使用之噴射粒體之各粒子之形狀可為球狀，或亦可為多邊形狀，進而亦可為其等混合存在者，其形狀並無特別限制。
[噴射方法]
前述之噴射粒體之噴射可使用將噴射粒體與壓縮空氣等壓縮氣體一同 噴射之已知之各種噴砂加工裝置，該噴砂加工裝置之噴射方式可為藉由直壓式、重力式、抽吸式等已知之任何方法而進行者，只要為能夠以前述之噴射壓力或噴射速度將噴射粒體噴射者，則並無特別限制。
噴射粒體之噴射係以噴射壓力0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上進行。噴射粒體與金屬成品之表面碰撞時所產生之溫度上升與速度成比例，為了使噴射粒體較佳地熔融附著於金屬成品之表面，必須以高速將噴射粒體噴射。
尤其是本發明之方法中所使用之噴射粒體於表面形成有氧化膜，並且該氧化膜(氧化錫)相對於錫(未氧化)熔點上升，因此要求以前述之較高之噴射壓力、噴射速度進行噴射。
[被處理對象(金屬成品)]
本發明之鋁凝結防止方法中作為處理對象之金屬成品只要為與鋁接觸而使用者，且能夠藉由將前述之噴射粒體以前述之噴射壓力或噴射速度進行噴射、碰撞而形成氧化錫之被膜，則可使用各種材質、形狀、用途者，例如可列舉鋁材用之切削工具之刀尖、鋁成形用之模具(壓鑄、擠壓、鍛造、加壓)、於與鋁製之活塞或轉子滑動接觸之狀態下所使用之圓筒之內壁(套筒)、螺固於鋁製之構件之螺栓等緊固具或固定具等。
較佳為作為處理對象之金屬成品係進行過鹽浴氮化、鹽浴軟氮化、氣體氮化、電漿氮化、氣體軟氮化等各種氮化處理之金屬成品，更佳為將進行過氮化處理之鋼鐵製品作為處理對象。
對於作為處理對象之金屬成品，於形成氧化錫被膜之前，作為前處理，進行以噴射壓力0.3MPa以上或噴射速度100m/sec以上噴射平 均粒徑37~74μm之高速工具鋼等鋼球之前處理，或者亦可取代前述前處理或於前述前處理之後，進行以噴射壓力0.2MPa以上或噴射速度100m/sec以上對金屬成品噴射平均粒徑20~63μm之氧化鋁-二氧化矽顆粒等陶瓷顆粒的前處理。
[作用等]
如上所述，若以0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上之相對高速噴射表面形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm之錫粒體、較佳為20~50μm之錫粒體，使之與金屬成品之表面碰撞，則所噴射之錫粒體於與金屬成品之表面碰撞而被彈回時，其一部分熔接、或擴散/滲透、被覆於金屬成品之表面，形成氧化錫之被膜。
若以前述之噴射壓力或噴射速度對金屬成品之表面高速地噴射錫粒體，則錫粒體藉由對金屬成品之表面之碰撞前後之速度變化而產生熱量。該熱量由於僅產生於錫粒體所碰撞到之變形部分，故於錫粒體及該錫粒體所碰撞到之金屬成品之表面附近局部地溫度上升。
又，由於溫度上升係與錫粒體之碰撞前之速度成比例，故若使錫粒體之噴射速度為高速，則可使錫粒體及金屬成品之表面之溫度上升至高溫。由於此時錫粒體於金屬成品之表面被加熱，故可知由於該溫度上升而於錫粒體之溫度上升部分發生氧化，並且包含形成於噴射粒體之表面之氧化膜的噴射粒體之一部分由於該溫度上升而熔融附著、擴散滲透、或被覆於金屬成品之表面而形成被膜。
同時，可藉由噴射粒體之碰撞而獲得作為珠擊之表面加工熱處理等之效果。因此，藉由此時所賦予之殘留應力等，亦同時達成伴隨著 金屬成品之疲勞強度之上升而延長使用壽命等。
此處，關於可藉由於金屬成品之表面形成氧化金屬被膜而防止鋁之凝結的機制，當前尚未完全闡明。
然而，若考慮到錫與鋁之組合係會發生凝結或粘著之金屬之組合(專利文獻1，非專利文獻2)，則可想到利用本發明之方法所形成之被膜並非錫之被膜而為氧化錫之被膜係有助於防止凝結之一個要因。
此處，由於凝結係因施加於接觸面之負荷或摩擦熱而藉由接合面中之原子間或分子間之鍵結而發生者，故可知，使越有親和性之材料彼此接觸之情形越易形成牢固之結合，又，反應性越高之組合越易形成牢固之結合，進而，彼此越為低熔點之金屬，又，彼此越為軟質之(延展性較高之)金屬，越易因摩擦而混合。
此處，於本發明之鋁之凝結防止方法中，形成於金屬成品之表面者為氧化錫之被膜，由於其與錫相比係藉由氧化而化學穩定之物質，故可知氧化錫被膜之表面能量低於錫被膜之表面能量。
又，雖然錫之熔點較低為232℃，但氧化錫之熔點較高為1630℃，因此難以因摩擦時之發熱而軟化，且雖然作為金屬之錫係維氏硬度5kg/mm2左右之軟質之金屬，但作為該錫之氧化物的氧化錫係最大維氏硬度約1650kg/mm2之高硬度之物質，如此形成之氧化錫之被膜之硬度成為具有匹敵氧化鋯(HV1100kg/mm2左右)、氧化鋁(HV1800kg/mm2左右)、碳化矽(HV2200kg/mm2左右)、氮化鋁(HV1000kg/mm2左右)等陶瓷之硬度者，因此可知變得難以與鋁混合一事係有助於防止凝結或粘著之其中一原因。
並且，如此形成之氧化錫之被膜、尤其是進行了既定之前處 理後而形成之氧化錫之被膜之附著強度較高，且即便於將其形成於切削工具之刀尖部或機械零件之滑動部等以高負載與其他構件進行滑動接觸之部分並使用之情形時，亦難以發生剝離等，亦充分具備防止母材(新生面)之露出之效果。
再者，於金屬成品之表面較粗糙之情形時，作為軟質之金屬的鋁發生變形而堵塞於表面上形成之凹部一事亦可能成為凝結之發生原因，但若為於氧化錫被膜之形成前進行噴射鋼球及/或噴射陶瓷顆粒之前處理的構成，則可改善因氮化處理等而變粗糙之金屬成品之表面粗糙度，可知該點亦係可防止鋁之凝結之其中一原因。
由於如此形成之氧化錫之被膜極薄為1μm以下，故進行錫粒體之噴射之金屬成品之形狀可成為使其儘可能與最終製品之形狀近似之形狀(所謂「近淨形」)，且亦有進行設計等時無需考慮所形成之被膜之膜厚之優點。
[實施例]
以下，關於對各種金屬成品(模具)實施本發明之鋁凝結防止方法之實施例加以說明。
[處理條件]
於下述之表1~表5中顯示實施例1~5中進行之本發明之鋁凝結防止方法之處理條件。
再者，於下述之表1~5中，「前處理」係於氧化錫被膜之形成前所進行之處理，「正式處理」係氧化錫被膜之形成處理時之條件，於「前處理」中「第1步驟」、「第2步驟」係表示進行於第1步驟之處理後進行 第2步驟之處理之2段處理。
Figure TWI615242BD00001
Figure TWI615242BD00002
Figure TWI615242BD00003
Figure TWI615242BD00004
Figure TWI615242BD00005
[前處理之結果]
(1)處理結果
分別將實施例1~5中作為處理對象之金屬成品之前處理前(氮化處理後)與前處理後之各金屬成品之表面硬度、壓縮殘留應力及表面粗糙度(機械加工時均約Ra0.4μm)的變化例示於表6中，將拍攝有實施例1及實施例2中作為處理對象之金屬成品於前處理前後之金屬成品之剖面的電子顯微鏡照片例示於圖1(實施例1)及圖2(實施例2)中。
再者，於圖1及圖2中，(A)、(B)分別表示前處理前(氮化處理品)、前處理後之狀態。
Figure TWI615242BD00006
於實施例1~4中，均藉由前處理而去除形成於氮化層表面之化合物層，表面附近之內部組織被微細化，並且可知相對於圖1(A)，圖1(B)之氮化層與母材之邊界相較於前處理前之狀態向下方移動而增大氮化層之深度，即藉由內部擴散而使氮化達到更深部。
又，於實施例1~4之前處理中可確認：均獲得表面硬度之提高、壓縮殘留應力之增大，又，關於表面粗糙度，亦可確認：雖氮化處理後變粗糙，但改善至接近機械加工時之表面粗糙度。
可知前述之化合物層之去除或表面粗糙度之改善能夠提高下一步驟中所形成之氧化錫被膜之密接強度，並且藉由表面組織之微細化而提昇氧化錫被膜之底層之硬度，藉由因氮之內部擴散而擴大氮化層從而縮小氧化錫被膜與底層之硬度差，又，即便於受到較高之面壓之情形時亦難以變形，可防止氧化錫被膜之破裂或破壞，並且藉由賦予壓縮殘留應力而提高疲勞強度，藉此，有助於形成密接強度較高且長期地發揮鋁之凝結防止效果之氧化錫被膜。
再者，於實施例5中，關於硬度與表面粗糙度，雖於前處理之前後未見變化，但壓縮殘留應力上升至2倍，可大幅改善金屬成品表面之疲勞強度等。
[耐久性試驗]
對利用本發明之方法所形成之氧化錫被膜進行垂直拉伸型之密接強度試驗的結果，密接強度顯示20.7(kgf/cm2)之較高之數值，可確認其與可輕易地被剝離之利用電鍍法形成之錫(Sn)鍍層相比，以較高之密接強度形成。
又，使用在實施例1~5中所說明之條件下形成了氧化錫被膜之各種模具之金屬成品進行鋁材之成形，將測定金屬成品達到使用壽命為止之件數(其中，關於作為擠壓模具之實施例3及比較例3，為發生粘著之時間點之經加工之鋁製被加工材的重量)而獲得的結果顯示於下述之表7中。
再者，下述之表7中之比較例1~5係於實施例1~5中表示之處理條件中僅進行前處理而不進行正式處理(氧化錫被膜之形成)的金屬成品。
Figure TWI615242BD00007
由以上之結果可確認，若為利用本發明之方法進行氧化錫被膜之形成之模具，則難以發生鋁之凝結，可獲得相對於僅進行氮化與前處理之模具(比較例1~5)提高2~15倍之使用壽命之顯著效果。

Claims (5)

  1. 一種使用氧化錫之被膜之鋁凝結防止被膜之形成方法，其特徵在於：藉由以噴射壓力0.5MPa以上或噴射速度200m/sec以上對金屬成品噴射表面形成有氧化膜之平均粒徑10~100μm之錫之粒體，而於與鋁或鋁合金接觸之部分之前述金屬成品之表面以1μm以下之厚度形成氧化錫之被膜，防止鋁或鋁合金之凝結。
  2. 如申請專利範圍第1項之使用氧化錫之被膜之鋁凝結防止被膜之形成方法，其中前述金屬成品係進行氮化處理後之金屬成品。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之使用氧化錫之被膜之鋁凝結防止被膜之形成方法，其於進行以噴射壓力0.3MPa以上或噴射速度100m/sec以上對前述金屬成品噴射平均粒徑37~74μm之鋼球的前處理後，進行前述氧化錫被膜之形成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之使用氧化錫之被膜之鋁凝結防止被膜之形成方法，其於進行以噴射壓力0.2MPa以上或噴射速度100m/sec以上對前述金屬成品噴射平均粒徑38~90μm之陶瓷顆粒的前處理後，進行前述氧化錫被膜之形成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之使用氧化錫之被膜之鋁凝結防止被膜之形成方法，其進行以噴射壓力0.3MPa以上或噴射速度100m/sec以上對前述金屬成品噴射平均粒徑37~74μm之鋼球的前處理，進而進行以噴射壓力0.2MPa以上或噴射速度100m/sec以上噴射平均粒徑38~90μm之陶瓷顆粒的前處理，其後，進行前述氧化錫被膜之形成。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6649991B2 (ja) * 2018-06-07 2020-02-19 株式会社不二機販 金型成型面の表面処理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270176A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Fuji Kihan:Kk 表面強化被膜の形成方法及び表面強化製品

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3403627B2 (ja) * 1998-01-09 2003-05-06 株式会社不二機販 セラミック分散メッキ方法
JP2001355080A (ja) * 2000-06-13 2001-12-25 Kobe Steel Ltd 耐糸さび性に優れたアルミニウム合金展伸材
US6881475B2 (en) 2001-06-13 2005-04-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
JP2005005423A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd プリント配線板とその処理方法
KR20060033794A (ko) * 2003-07-15 2006-04-19 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 질화물 경화 기판을 가진 코팅된 커팅 부재
JP4128923B2 (ja) * 2003-08-05 2008-07-30 日本原子力発電株式会社 金属材料から成る螺刻部の表面処理方法及び金属材料から成る螺刻部の凝着防止方法、並びに凝着防止可能な螺刻部を備えた金属材料から成る螺刻部及び金属材料から成る螺刻部材
JP3993204B2 (ja) * 2005-06-07 2007-10-17 株式会社不二機販 摺動部の表面処理方法
JP5030232B2 (ja) 2008-01-28 2012-09-19 矢崎総業株式会社 アルミ電線用圧着端子
JP4719249B2 (ja) * 2008-06-11 2011-07-06 株式会社不二機販 表面酸化耐摩耗潤滑被膜及びその形成方法
JP2010048193A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Art Metal Mfg Co Ltd 内燃機関用ピストンリングの表面処理方法及び内燃機関用ピストンリング
JP5365450B2 (ja) * 2009-09-28 2013-12-11 凸版印刷株式会社 膜電極接合体の製造方法及び膜電極接合体の製造装置
JP5545774B2 (ja) * 2009-12-08 2014-07-09 株式会社リケン ピストンリング及びピストン装置
JP5694842B2 (ja) * 2011-04-21 2015-04-01 国立大学法人東北大学 酸化インジウム系化合物を含むブラスト処理物の濃縮方法
JP5787094B2 (ja) 2012-02-09 2015-09-30 三菱マテリアル株式会社 プレス加工用金型
JP5535280B2 (ja) * 2012-07-23 2014-07-02 株式会社不二機販 溶接用チップの強化方法及び溶接用チップ
CN103397221A (zh) * 2013-07-01 2013-11-20 安徽三联泵业股份有限公司 拉伸模具用铜合金及其制备方法
CN104276849A (zh) * 2013-07-12 2015-01-14 无锡成博科技发展有限公司 一种陶瓷刀具的表面改性方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009270176A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Fuji Kihan:Kk 表面強化被膜の形成方法及び表面強化製品

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