JP2801451B2 - 金属加工用治具 - Google Patents
金属加工用治具Info
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- JP2801451B2 JP2801451B2 JP3342842A JP34284291A JP2801451B2 JP 2801451 B2 JP2801451 B2 JP 2801451B2 JP 3342842 A JP3342842 A JP 3342842A JP 34284291 A JP34284291 A JP 34284291A JP 2801451 B2 JP2801451 B2 JP 2801451B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムや銅等を
含む軟質金属を加工するための治具に関するものであ
る。
含む軟質金属を加工するための治具に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】従来より、塑性変形を用いた金属加工法と
しては、圧延、引抜、せん断加工、曲げ、絞り、圧縮、
転造等が知られている。これらの加工を行うには、被加
工金属と点、線あるいは面で接触して被加工金属を塑性
変形させる加工治具が存在する。例えば、打抜用のポン
チやダイス、絞り加工用のポンチ、ダイス、伸線用のダ
イス等がこれに該当する。
しては、圧延、引抜、せん断加工、曲げ、絞り、圧縮、
転造等が知られている。これらの加工を行うには、被加
工金属と点、線あるいは面で接触して被加工金属を塑性
変形させる加工治具が存在する。例えば、打抜用のポン
チやダイス、絞り加工用のポンチ、ダイス、伸線用のダ
イス等がこれに該当する。
【0003】これらの治具は、被加工金属と接触し、場
合によっては摺動しながら塑性変形を行わしめるため
に、治具自体耐摩耗性が高く、摩擦係数が低い、即ち摺
動特性に優れていることが要求されている。このような
観点から従来より加工用治具としては超硬合金製のもの
が最も一般的に用いられている。
合によっては摺動しながら塑性変形を行わしめるため
に、治具自体耐摩耗性が高く、摩擦係数が低い、即ち摺
動特性に優れていることが要求されている。このような
観点から従来より加工用治具としては超硬合金製のもの
が最も一般的に用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、アル
ミニウムや銅等の軟質金属を加工する場合には、例え
ば、治具が焼結体からなる場合に、焼結体の表面に存在
するボイド部に金属が詰まり、溶着するといったビルド
アップ現象が生じ、これにより加工後の金属製品の表面
に荒れが生じるといった問題がある。そのため、治具を
再使用するために、治具の表面をダイヤモンド粉等で研
磨する工程が必要となり、しかも治具自体の寸法が変化
する等の問題が生じる。
ミニウムや銅等の軟質金属を加工する場合には、例え
ば、治具が焼結体からなる場合に、焼結体の表面に存在
するボイド部に金属が詰まり、溶着するといったビルド
アップ現象が生じ、これにより加工後の金属製品の表面
に荒れが生じるといった問題がある。そのため、治具を
再使用するために、治具の表面をダイヤモンド粉等で研
磨する工程が必要となり、しかも治具自体の寸法が変化
する等の問題が生じる。
【0005】また、最近では製品の軽量化、低コスト化
に際して、例えば絞り加工等を行う場合に製品の肉厚を
薄くする傾向にある。このような場合、成形圧を小さく
することが必要であるが、従来の治具では摩擦係数が高
いために成形圧力を下げることが困難であった。
に際して、例えば絞り加工等を行う場合に製品の肉厚を
薄くする傾向にある。このような場合、成形圧を小さく
することが必要であるが、従来の治具では摩擦係数が高
いために成形圧力を下げることが困難であった。
【0006】これらの問題を解消するために固体又は液
体の潤滑材が用いられているが、これらの効果も充分で
なく、長期間の使用により前述したような治具の表面状
態が悪化し、製品に対して悪影響を及ぼすことは避けら
れないのが現状であった。
体の潤滑材が用いられているが、これらの効果も充分で
なく、長期間の使用により前述したような治具の表面状
態が悪化し、製品に対して悪影響を及ぼすことは避けら
れないのが現状であった。
【0007】また、最近では、金属加工用治具の表面に
ダイヤモンド膜を形成して耐摩耗性を向上させることも
提案されているが、摩擦係数低減の点からは充分に検討
されておらず、まして軟質金属の加工における溶着等の
問題については全く検討されていない。
ダイヤモンド膜を形成して耐摩耗性を向上させることも
提案されているが、摩擦係数低減の点からは充分に検討
されておらず、まして軟質金属の加工における溶着等の
問題については全く検討されていない。
【0008】よって、本発明の目的は、アルミニウムや
銅等の軟質金属を加工する際に優れた摺動特性を有し、
溶着等の発生を抑制した金属加工用治具を提供すること
を目的とするものである。
銅等の軟質金属を加工する際に優れた摺動特性を有し、
溶着等の発生を抑制した金属加工用治具を提供すること
を目的とするものである。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は上記目的
に対して検討を重ね、金属加工用治具に対して硬質炭素
膜を形成する場合の各種の成膜方法や、成膜される炭素
膜の特性について詳細に検討したところ、所定の母材の
表面にダイヤモンドと非晶質炭素から構成され、ラマン
分光スペクトル分析において1333±10cm-1に存
在する最大のピークの強度をH1 、1500±100c
m-1に存在する最大のピークの強度をH2とした時、H
2 /H1 で表される強度比が0.2乃至20であり、そ
の表面粗さ(Rmax)が2μm以下の表面平滑性に優
れた硬質炭素膜を被覆形成することにより前記目的が達
成されることを知見した。
に対して検討を重ね、金属加工用治具に対して硬質炭素
膜を形成する場合の各種の成膜方法や、成膜される炭素
膜の特性について詳細に検討したところ、所定の母材の
表面にダイヤモンドと非晶質炭素から構成され、ラマン
分光スペクトル分析において1333±10cm-1に存
在する最大のピークの強度をH1 、1500±100c
m-1に存在する最大のピークの強度をH2とした時、H
2 /H1 で表される強度比が0.2乃至20であり、そ
の表面粗さ(Rmax)が2μm以下の表面平滑性に優
れた硬質炭素膜を被覆形成することにより前記目的が達
成されることを知見した。
【0010】
【0011】以下、本発明を詳述する。本発明の金属加
工用治具は、所定の母材の表面に形成する硬質炭素膜を
被覆してなるものであるが、特にその膜の表面粗さを2
μm以下に制御することが重要である。被金属との接触
部において治具の表面粗さが加工後の製品の表面状態に
大きく影響を与えるためで、膜の表面粗さが2μmを越
えると、軟質金属との接触により膜に対して金属が溶着
しやすくなり、加工製品の表面が荒れたり、傷が付いた
りするとともに加工時の金属との接触抵抗が大きく、硬
質炭素膜の摩耗が大きくなったり、炭素膜の剥がれ等を
生じるためであり、特に1μm以下であることが望まし
い。
工用治具は、所定の母材の表面に形成する硬質炭素膜を
被覆してなるものであるが、特にその膜の表面粗さを2
μm以下に制御することが重要である。被金属との接触
部において治具の表面粗さが加工後の製品の表面状態に
大きく影響を与えるためで、膜の表面粗さが2μmを越
えると、軟質金属との接触により膜に対して金属が溶着
しやすくなり、加工製品の表面が荒れたり、傷が付いた
りするとともに加工時の金属との接触抵抗が大きく、硬
質炭素膜の摩耗が大きくなったり、炭素膜の剥がれ等を
生じるためであり、特に1μm以下であることが望まし
い。
【0012】また、本発明によれば、膜自体の結晶性が
高く、ダイヤモンドのみから構成される場合には、膜を
構成する結晶の粒径が大きくなる傾向にあるために、膜
の表面粗さが大きくなる傾向にある。これに対して硬質
炭素膜の結晶性を低くし、ダイヤモンド中に非晶質炭素
を存在せしめることにより、膜の表面粗さは小さくなる
傾向にある。本発明によれば、膜の平均結晶粒径は結晶
の平均粒径が3μm以下、特に1μm以下の微細な結晶
であることが望ましい。
高く、ダイヤモンドのみから構成される場合には、膜を
構成する結晶の粒径が大きくなる傾向にあるために、膜
の表面粗さが大きくなる傾向にある。これに対して硬質
炭素膜の結晶性を低くし、ダイヤモンド中に非晶質炭素
を存在せしめることにより、膜の表面粗さは小さくなる
傾向にある。本発明によれば、膜の平均結晶粒径は結晶
の平均粒径が3μm以下、特に1μm以下の微細な結晶
であることが望ましい。
【0013】また、本発明におけるダイヤモンドは、そ
れ自体立方晶の構造を呈し、膜に対して耐摩耗性を付与
することができるが、非晶質炭素はグラファイト的構造
を呈し、膜の摺動特性を向上することができる。かかる
硬質炭素膜は、ダイヤモンドと非晶質炭素との存在比率
が、ラマン分光スペクトル分析において1333±10
cm-1に存在する最大のピークの強度をH1 、1500
±100cm-1に存在する最大のピークの強度をH2 と
した時、H2 /H1 で表される強度比が0.2〜20、
特に1〜10の範囲にあることが望ましい。この比率
は、その値が小さくなるに従い膜の結晶性が高まること
を意味しており、その比率が0.2より低いと結晶性が
高く、ダイヤモンドの量が多くなり膜の硬度が高くなる
が、表面粗さが大きくなるとともに金属との摩擦係数が
上昇するために、膜の表面を研磨加工することが必要と
なる。また、上記比率が20を越えると、非晶質炭素が
多くなり、摺動特性は維持されるが膜の耐摩耗性が低下
する傾向にある。
れ自体立方晶の構造を呈し、膜に対して耐摩耗性を付与
することができるが、非晶質炭素はグラファイト的構造
を呈し、膜の摺動特性を向上することができる。かかる
硬質炭素膜は、ダイヤモンドと非晶質炭素との存在比率
が、ラマン分光スペクトル分析において1333±10
cm-1に存在する最大のピークの強度をH1 、1500
±100cm-1に存在する最大のピークの強度をH2 と
した時、H2 /H1 で表される強度比が0.2〜20、
特に1〜10の範囲にあることが望ましい。この比率
は、その値が小さくなるに従い膜の結晶性が高まること
を意味しており、その比率が0.2より低いと結晶性が
高く、ダイヤモンドの量が多くなり膜の硬度が高くなる
が、表面粗さが大きくなるとともに金属との摩擦係数が
上昇するために、膜の表面を研磨加工することが必要と
なる。また、上記比率が20を越えると、非晶質炭素が
多くなり、摺動特性は維持されるが膜の耐摩耗性が低下
する傾向にある。
【0014】なお、本発明において、金属加工用治具の
母材としては特に限定されるものではないが、例えば窒
化珪素、炭化珪素等のセラミックス材料の他にWC−C
o系超硬合金やTiC、TiCNを主成分とするサーメ
ット等を用いることができるが、これらの中でも特に窒
化珪素を主体とするセラミックスが付着力が高いことか
ら望ましい。
母材としては特に限定されるものではないが、例えば窒
化珪素、炭化珪素等のセラミックス材料の他にWC−C
o系超硬合金やTiC、TiCNを主成分とするサーメ
ット等を用いることができるが、これらの中でも特に窒
化珪素を主体とするセラミックスが付着力が高いことか
ら望ましい。
【0015】硬質炭素膜の形成方法として、一般的なマ
イクロ波プラズマCVD法、熱フィラメントCVD法、
高周波プラズマCVD法、熱プラズマCVD法等が知ら
れているが、これらの方法は、一般に成膜できる領域が
小さいため、本発明の金属加工用治具の必要な部位全面
に成膜するためには、何度かに分けて成膜しなければな
らない。また、熱フィラメント法の場合は、治具の形状
に合わせてフィラメントを張る等の操作を要するため汎
用性に欠けるという問題がある。そこで、本発明におけ
る金属加工用治具を製造するためには、成膜方法とし
て、電子サイクロトロンプラズマCVD法(以下、EC
Rプラズマ法という)を採用する。この方法による製造
方法について図1をもとに説明する。反応炉1内には炭
素膜が形成される母材2が設置されている。また反応炉
の周囲には反応炉内にプラズマを発生させるためのマイ
クロ波発生装置3および磁界を発生させるための電磁コ
イル4が配置されている。
イクロ波プラズマCVD法、熱フィラメントCVD法、
高周波プラズマCVD法、熱プラズマCVD法等が知ら
れているが、これらの方法は、一般に成膜できる領域が
小さいため、本発明の金属加工用治具の必要な部位全面
に成膜するためには、何度かに分けて成膜しなければな
らない。また、熱フィラメント法の場合は、治具の形状
に合わせてフィラメントを張る等の操作を要するため汎
用性に欠けるという問題がある。そこで、本発明におけ
る金属加工用治具を製造するためには、成膜方法とし
て、電子サイクロトロンプラズマCVD法(以下、EC
Rプラズマ法という)を採用する。この方法による製造
方法について図1をもとに説明する。反応炉1内には炭
素膜が形成される母材2が設置されている。また反応炉
の周囲には反応炉内にプラズマを発生させるためのマイ
クロ波発生装置3および磁界を発生させるための電磁コ
イル4が配置されている。
【0016】かかる装置を用いて成膜する場合には、反
応炉内に炭素膜生成用ガスとして少なくとも炭素を含有
する原料ガスを、場合により水素等のキャリアガスとと
もにガス導入路5を経由して路内に導入する。そして、
反応炉内を圧力1torr以下の低圧力に維持すると同
時に、導波管6により2.45GHzのマイクロ波を炉
内に導入する。それと同時に電磁コイル4により約87
5ガウス以上のレベルの磁界を印加する。これにより、
電子はサイクロトロン周波数f=eB/2πm(m:電
子の質量、e:電子の電荷、B:磁束密度)に基づきサ
イクロトロン運動を起こす。この周波数がマイクロ波の
周波数(2.45GHz)と一致するとき、即ち、磁束
密度Bが875ガウスとなる時に、電子サイクロトロン
共鳴が生じる。これにより電子はマイクロ波のエネルギ
ーを著しく吸収して加速され、中性分子に衝突し電離を
起こさせ、低圧力でも高密度のプラズマを生成するよう
になる。
応炉内に炭素膜生成用ガスとして少なくとも炭素を含有
する原料ガスを、場合により水素等のキャリアガスとと
もにガス導入路5を経由して路内に導入する。そして、
反応炉内を圧力1torr以下の低圧力に維持すると同
時に、導波管6により2.45GHzのマイクロ波を炉
内に導入する。それと同時に電磁コイル4により約87
5ガウス以上のレベルの磁界を印加する。これにより、
電子はサイクロトロン周波数f=eB/2πm(m:電
子の質量、e:電子の電荷、B:磁束密度)に基づきサ
イクロトロン運動を起こす。この周波数がマイクロ波の
周波数(2.45GHz)と一致するとき、即ち、磁束
密度Bが875ガウスとなる時に、電子サイクロトロン
共鳴が生じる。これにより電子はマイクロ波のエネルギ
ーを著しく吸収して加速され、中性分子に衝突し電離を
起こさせ、低圧力でも高密度のプラズマを生成するよう
になる。
【0017】なお、この時の基体の温度を150〜12
00℃に保持することにより、基体表面に炭素膜を形成
することができる。
00℃に保持することにより、基体表面に炭素膜を形成
することができる。
【0018】本発明において、前述した所定の特性を有
する硬質炭素膜を生成させる場合には、およそ基体温度
を150℃〜800℃、原料ガス濃度を10〜60%、
炉内圧力を1×10-3torr〜1torrの範囲に設
定すればよい。
する硬質炭素膜を生成させる場合には、およそ基体温度
を150℃〜800℃、原料ガス濃度を10〜60%、
炉内圧力を1×10-3torr〜1torrの範囲に設
定すればよい。
【0019】上記製造方法において用いられる炭素含有
原料ガスとしては、メタン、エタン、プロパン等の炭化
水素ガスの他にCX HY OZ (x、y、zはいずれも1
以上)で示されるような有機化合物やCO、CO2 等の
ガスを用いることもできる。
原料ガスとしては、メタン、エタン、プロパン等の炭化
水素ガスの他にCX HY OZ (x、y、zはいずれも1
以上)で示されるような有機化合物やCO、CO2 等の
ガスを用いることもできる。
【0020】これらのガスの配合比率や種類は、特開昭
60−19197号や特開昭61−183198号等に
開示される公知の方法のいずれを用いても本発明の効果
に何ら影響を及ぼさない。
60−19197号や特開昭61−183198号等に
開示される公知の方法のいずれを用いても本発明の効果
に何ら影響を及ぼさない。
【0021】さらに、本発明の金属加工用治具は、アル
ミニウム、銅あるいはこれらを主体とする合金等の軟質
金属を加工する場合に、特に有効であり、治具として
は、例えば、絞り加工に用いられるダイス、ポンチや伸
線に用いられる引抜ダイス等が挙げられる。
ミニウム、銅あるいはこれらを主体とする合金等の軟質
金属を加工する場合に、特に有効であり、治具として
は、例えば、絞り加工に用いられるダイス、ポンチや伸
線に用いられる引抜ダイス等が挙げられる。
【0022】
【作用】本発明によれば、金属加工用治具の表面に形成
される硬質炭素膜の結晶性が低く、ダイヤモンドおよび
非晶質炭素より構成されるために、膜の結晶粒径が小さ
く、膜の表面粗さを小さくすることができる。また、膜
自体がダイヤモンドのみでなく、非晶質炭素を含むため
に耐摩耗性を付与しつつ摩擦係数を低減させ、摺動性を
向上することができる。
される硬質炭素膜の結晶性が低く、ダイヤモンドおよび
非晶質炭素より構成されるために、膜の結晶粒径が小さ
く、膜の表面粗さを小さくすることができる。また、膜
自体がダイヤモンドのみでなく、非晶質炭素を含むため
に耐摩耗性を付与しつつ摩擦係数を低減させ、摺動性を
向上することができる。
【0023】これにより、アルミニウムや銅等の軟質な
被加工金属の塑性変形による加工の際に被加工金属との
接触において優れた耐摩耗性を有し、摩擦係数を小さく
することができるとともに上記軟質金属の治具への溶着
を抑制することができる。
被加工金属の塑性変形による加工の際に被加工金属との
接触において優れた耐摩耗性を有し、摩擦係数を小さく
することができるとともに上記軟質金属の治具への溶着
を抑制することができる。
【0024】また、本発明における硬質炭素膜は摩擦係
数が低く、成形圧が低圧でも加工が可能となるために肉
厚の薄い金属の加工を行うことができる。
数が低く、成形圧が低圧でも加工が可能となるために肉
厚の薄い金属の加工を行うことができる。
【0025】
実施例1 図1に示したような装置を用いて、反応炉内に直径が4
0mm、表面粗さRmaxが0.1μmのAl2 O3 お
よびY2 O3 を助剤として含有する高密度窒化珪素質焼
結体製のディスク基体を設置し、ECRプラズマCVD
法により、最大2kガウスの強度の磁場を印加するとと
もに、マイクロ波出力3.0kWの条件で、基体温度6
50℃、炉内圧力0.3torrの条件で基体表面に成
膜を行った。なお、反応ガスとしてはメタンガス、CO
2 および水素ガスをそれぞれ54sccm、36scc
m、210sccmの流量比で混合したものを用いた。
この条件で炭素膜が約6μmの膜厚となるように作成し
た。
0mm、表面粗さRmaxが0.1μmのAl2 O3 お
よびY2 O3 を助剤として含有する高密度窒化珪素質焼
結体製のディスク基体を設置し、ECRプラズマCVD
法により、最大2kガウスの強度の磁場を印加するとと
もに、マイクロ波出力3.0kWの条件で、基体温度6
50℃、炉内圧力0.3torrの条件で基体表面に成
膜を行った。なお、反応ガスとしてはメタンガス、CO
2 および水素ガスをそれぞれ54sccm、36scc
m、210sccmの流量比で混合したものを用いた。
この条件で炭素膜が約6μmの膜厚となるように作成し
た。
【0026】得られた炭素膜に対して、膜表面のラマン
分光スペクトル分析を行ったところ、ダイヤモンドのピ
ークと非晶質炭素のピークが観察され、ダイヤモンドと
非晶質炭素との2相構造であることがわかった。なお、
ラマン分光は488nmのArレーザビームをビーム径
約1μmに絞って行った。ピーク強度比は1100cm
-1と1700cm-1の位置間で斜線を引き、これをベー
スラインとしてそれぞれのピークをローレンツタイプと
してカーブフィッティング処理を行い、ピーク分離した
後、各ピークの高さH1 、H2 を求め比率を算出したと
ころ、H2 /H1 =17であった。ここで、H1 は13
33±10cm-1に存在する最大のピーク強度、H2 は
1500±100cm-1に存在する最大のピーク強度で
ある。
分光スペクトル分析を行ったところ、ダイヤモンドのピ
ークと非晶質炭素のピークが観察され、ダイヤモンドと
非晶質炭素との2相構造であることがわかった。なお、
ラマン分光は488nmのArレーザビームをビーム径
約1μmに絞って行った。ピーク強度比は1100cm
-1と1700cm-1の位置間で斜線を引き、これをベー
スラインとしてそれぞれのピークをローレンツタイプと
してカーブフィッティング処理を行い、ピーク分離した
後、各ピークの高さH1 、H2 を求め比率を算出したと
ころ、H2 /H1 =17であった。ここで、H1 は13
33±10cm-1に存在する最大のピーク強度、H2 は
1500±100cm-1に存在する最大のピーク強度で
ある。
【0027】また、炭素膜の表面粗さを触針式表面粗さ
計により評価したところ、Rmax0.3μm以下であ
った。
計により評価したところ、Rmax0.3μm以下であ
った。
【0028】さらに、この膜の摺動特性を評価するため
に、上記炭素膜が形成されたディスクと先端部が曲率半
径R=4.763mmのアルミニウム製のピンを用いて
ピンオンディスク法により摺動試験を行った。摺動条件
は荷重19.6N、摺動速度2m/sec、室温、大気
中、無潤滑で約45時間試験連続して試験を行った。
に、上記炭素膜が形成されたディスクと先端部が曲率半
径R=4.763mmのアルミニウム製のピンを用いて
ピンオンディスク法により摺動試験を行った。摺動条件
は荷重19.6N、摺動速度2m/sec、室温、大気
中、無潤滑で約45時間試験連続して試験を行った。
【0029】この試験により摩擦係数、比摩耗量の評価
を行った。比較のために炭素膜を有しないディスクでも
同様な摺動試験を行った。その結果を摺動特性(距離)
に対する摩擦係数の変化として図2に示した。
を行った。比較のために炭素膜を有しないディスクでも
同様な摺動試験を行った。その結果を摺動特性(距離)
に対する摩擦係数の変化として図2に示した。
【0030】図2によれば、炭素膜を被覆しないセラミ
ックディスクでは摩擦係数が0.4〜0.5の間を推移
しておりバラツキも大きい。それに対して、本発明に基
づき炭素膜を形成したディスクは、摺動初期から0.1
以下の低い摩擦係数を示し、ほとんどバラツキもないこ
とが判る。またディスクの摺動痕を観察すると、炭素膜
を被覆しなかったディスクはピンで削り取られた痕跡が
あり、その深さは約5μmであった。また摺動痕全体に
アルミニウムが溶着しているのが観察された。
ックディスクでは摩擦係数が0.4〜0.5の間を推移
しておりバラツキも大きい。それに対して、本発明に基
づき炭素膜を形成したディスクは、摺動初期から0.1
以下の低い摩擦係数を示し、ほとんどバラツキもないこ
とが判る。またディスクの摺動痕を観察すると、炭素膜
を被覆しなかったディスクはピンで削り取られた痕跡が
あり、その深さは約5μmであった。また摺動痕全体に
アルミニウムが溶着しているのが観察された。
【0031】それに対して炭素膜を被覆したディスクは
アルミニウムピンではほとんど削り取られず、深さは1
μm以下であり、アルミニウムの溶着もほとんど見られ
なかった。
アルミニウムピンではほとんど削り取られず、深さは1
μm以下であり、アルミニウムの溶着もほとんど見られ
なかった。
【0032】摺動痕を表面粗さ計で測定した結果を図3
に示した。図3より摺動痕の断面積を求め、また、アル
ミニウムピンの試験前後の重量変化を測定し、それより
ディスクの比摩耗量を算出した。その結果、炭素膜を形
成したディスクではアルミニウムピンの重量減少は0.
012g、比摩耗量は1.9×10-17 m2 /Nであっ
たのに対して、炭素膜を形成しないディスクではアルミ
ニウムピンの重量減少量が0.096g、比摩耗量は
1.9×10-15 m2 /Nであり、上記方法により炭素
膜を形成したディスクは、炭素膜を被覆しない窒化珪素
質焼結体に比較して100倍もの耐摩耗性を有し、アル
ミニウムの減少も1/10以下に抑えることができた。
に示した。図3より摺動痕の断面積を求め、また、アル
ミニウムピンの試験前後の重量変化を測定し、それより
ディスクの比摩耗量を算出した。その結果、炭素膜を形
成したディスクではアルミニウムピンの重量減少は0.
012g、比摩耗量は1.9×10-17 m2 /Nであっ
たのに対して、炭素膜を形成しないディスクではアルミ
ニウムピンの重量減少量が0.096g、比摩耗量は
1.9×10-15 m2 /Nであり、上記方法により炭素
膜を形成したディスクは、炭素膜を被覆しない窒化珪素
質焼結体に比較して100倍もの耐摩耗性を有し、アル
ミニウムの減少も1/10以下に抑えることができた。
【0033】実施例2 実施例1において、炭素膜の生成条件を表1に示す以外
は全く同様にして、前記窒化珪素質焼結体よりなるディ
スクの表面に炭素膜を形成した。得られた膜の表面粗
さ、前記ピンオンディスクにおける摩擦係数を測定し
た。
は全く同様にして、前記窒化珪素質焼結体よりなるディ
スクの表面に炭素膜を形成した。得られた膜の表面粗
さ、前記ピンオンディスクにおける摩擦係数を測定し
た。
【0034】さらに、図4に示すような深絞り加工用の
窒化珪素製のダイス部7とポンチ部8において、被加工
金属と摺動する箇所に表1の条件で作成した炭素膜9を
被覆形成した。その後、この治具を用いて深絞り加工に
よりアルミニウムやCu製の容器の作成を行い、加工に
よる治具摺動面の状態および容器の表面について観察を
行った。その結果を表1に示す。
窒化珪素製のダイス部7とポンチ部8において、被加工
金属と摺動する箇所に表1の条件で作成した炭素膜9を
被覆形成した。その後、この治具を用いて深絞り加工に
よりアルミニウムやCu製の容器の作成を行い、加工に
よる治具摺動面の状態および容器の表面について観察を
行った。その結果を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】表1によれば、前記ラマン分光分析による
強度比H2 /H1 が0.2よりも小さい治具(試料No.
4、5)では、表面粗さが2μmを超え、摩擦係数も大
きく、深絞り加工により得られる容器の表面にキズが見
られた。これらをスカイフ研磨してRmax1μm以下
の鏡面に仕上げる(試料No.6、7)と摩擦係数も小さ
くなったが、このことから、強度比H2 /H1 が0.2
より小さいと表面を研磨加工しないと使用できないこと
がわかる。
強度比H2 /H1 が0.2よりも小さい治具(試料No.
4、5)では、表面粗さが2μmを超え、摩擦係数も大
きく、深絞り加工により得られる容器の表面にキズが見
られた。これらをスカイフ研磨してRmax1μm以下
の鏡面に仕上げる(試料No.6、7)と摩擦係数も小さ
くなったが、このことから、強度比H2 /H1 が0.2
より小さいと表面を研磨加工しないと使用できないこと
がわかる。
【0037】これに対して、ダイヤモンドと非晶質炭素
を含み、前記ラマン分光分析による強度比H2 /H1 が
0.2乃至20の試料は、いずれも表面粗さが小さく、
摩擦係数も小さいものであり、深絞り加工の際にもビル
ドアップ減少を生じることなく、容器の表面はキズのな
い良好なものであった。
を含み、前記ラマン分光分析による強度比H2 /H1 が
0.2乃至20の試料は、いずれも表面粗さが小さく、
摩擦係数も小さいものであり、深絞り加工の際にもビル
ドアップ減少を生じることなく、容器の表面はキズのな
い良好なものであった。
【0038】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によればアル
ミニウムや銅等の軟質金属の塑性変形による加工に用い
られる治具に対して、優れた耐摩耗性および摺動性を付
与することができ、これにより加工時の軟質金属の治具
への溶着を防止し、治具の長寿命化を図ることができ
る。
ミニウムや銅等の軟質金属の塑性変形による加工に用い
られる治具に対して、優れた耐摩耗性および摺動性を付
与することができ、これにより加工時の軟質金属の治具
への溶着を防止し、治具の長寿命化を図ることができ
る。
【図1】本発明の金属加工用治具における硬質炭素膜を
形成するための方法を説明するための概略配置図であ
る。
形成するための方法を説明するための概略配置図であ
る。
【図2】実施例1のピンオンディスク試験における摺動
時間と摩擦係数との関係を示した図である。
時間と摩擦係数との関係を示した図である。
【図3】実施例1のピンオンディスク試験後のディスク
表面の摺動痕の表面粗さを示す図であり、(a)が本発
明品、(b)が比較品を示す。
表面の摺動痕の表面粗さを示す図であり、(a)が本発
明品、(b)が比較品を示す。
【図4】絞り加工用の治具を示す図である。
1 反応炉 2 基材 3 マイクロ波発生装置 4 電磁コイル 5 ガス導入炉
Claims (1)
- 【請求項1】アルミニウム、銅あるいはこれらを含む合
金を加工するための治具であって、該治具の少なくとも
前記金属との接触面に、ダイヤモンドと非晶質炭素から
なり、ラマン分光スペクトル分析において1333±1
0cm-1に存在する最大のピークの強度をH1 、150
0±100cm-1に存在する最大のピークの強度をH2
とした時、H2 /H1 で表される強度比が0.2乃至2
0であり、且つ表面粗さ(Rmax)が2μm以下の硬
質炭素膜を被覆したことを特徴とする金属加工用治具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3342842A JP2801451B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 金属加工用治具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3342842A JP2801451B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 金属加工用治具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05169162A JPH05169162A (ja) | 1993-07-09 |
JP2801451B2 true JP2801451B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=18356918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3342842A Expired - Lifetime JP2801451B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 金属加工用治具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2801451B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3340001B2 (ja) * | 1995-10-31 | 2002-10-28 | 京セラ株式会社 | 耐摩耗性部材 |
KR20080047917A (ko) * | 2006-11-27 | 2008-05-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출원용 카본계 물질, 이를 포함한 전자 방출원,상기 전자 방출원을 구비한 전자 방출 소자 및 상기 전자방출원의 제조 방법 |
KR20180035897A (ko) * | 2015-08-26 | 2018-04-06 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | 아이어닝 가공용 다이스 및 다이스 모듈 |
JP6586325B2 (ja) * | 2015-08-31 | 2019-10-02 | 株式会社カナエ | Ptp包装体の製造方法 |
JP6790731B2 (ja) | 2016-11-01 | 2020-11-25 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | ダイヤモンド膜表面に微細周期構造溝を形成する方法 |
JP7415319B2 (ja) * | 2018-10-31 | 2024-01-17 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | シームレス缶体の製造方法 |
EP3875182A4 (en) | 2018-10-31 | 2022-11-23 | Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. | MACHINING JIG, MACHINING METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING SEAMLESS BOX BODY |
JP7268327B2 (ja) * | 2018-10-31 | 2023-05-08 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | しごき加工方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6462468A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-08 | Idemitsu Petrochemical Co | Metallic mold for molding metallic plate |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP3342842A patent/JP2801451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05169162A (ja) | 1993-07-09 |
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