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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