JP3327424B2 - 樹脂及び粉末成形用硬質合金金型 - Google Patents
樹脂及び粉末成形用硬質合金金型Info
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- JP3327424B2 JP3327424B2 JP31410293A JP31410293A JP3327424B2 JP 3327424 B2 JP3327424 B2 JP 3327424B2 JP 31410293 A JP31410293 A JP 31410293A JP 31410293 A JP31410293 A JP 31410293A JP 3327424 B2 JP3327424 B2 JP 3327424B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂及び粉末をプレス
成形、射出成形する場合等に用いられる硬質合金金型に
関する。
成形、射出成形する場合等に用いられる硬質合金金型に
関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末冶金における原料粉末のプレス成形
には古くから超硬合金が用いられている。最近はプレス
成形におけるニアネットシェイプ化に伴い、パンチ形状
も多様化し、パンチ面が受ける圧力も均一ではなく、局
所的に高圧になったりする場合が増えてきている。ま
た、成形助剤として用いられるワックス、樹脂も目的に
応じ、その種類が増えてきている。そこで最近では、特
にパンチ面のプレス圧が高圧な部分に局所的に粉末や樹
脂が付着する現象が発生し、製品精度の劣化、作業効率
の劣化を招いている。
には古くから超硬合金が用いられている。最近はプレス
成形におけるニアネットシェイプ化に伴い、パンチ形状
も多様化し、パンチ面が受ける圧力も均一ではなく、局
所的に高圧になったりする場合が増えてきている。ま
た、成形助剤として用いられるワックス、樹脂も目的に
応じ、その種類が増えてきている。そこで最近では、特
にパンチ面のプレス圧が高圧な部分に局所的に粉末や樹
脂が付着する現象が発生し、製品精度の劣化、作業効率
の劣化を招いている。
【０００３】また、ＩＣに使用されている樹脂をプレス
成形、射出成形する場合においても上述した付着現象が
発生する。この場合、樹脂自体が金型に対する腐蝕性成
分を含有するため、金型の腐蝕が付着現象の発生を助長
する一因となる。この様な問題を解決する手段とし、一
時、金型のセラミック化が試みられた。しかし、セラミ
ックは金型の付着、腐蝕に対しては、効果が認められる
ものの金型の強度不足をもたらし金型の破損、チッピン
グ等の問題で一部しか普及していないのが現状である。
成形、射出成形する場合においても上述した付着現象が
発生する。この場合、樹脂自体が金型に対する腐蝕性成
分を含有するため、金型の腐蝕が付着現象の発生を助長
する一因となる。この様な問題を解決する手段とし、一
時、金型のセラミック化が試みられた。しかし、セラミ
ックは金型の付着、腐蝕に対しては、効果が認められる
ものの金型の強度不足をもたらし金型の破損、チッピン
グ等の問題で一部しか普及していないのが現状である。
【０００４】また、最近では金型にＰＶＤやＣＶＤコー
ティングを施すことにより、硬質皮膜を金型表面に成膜
する技術が開発されている。しかしこの場合は、Ｔｉ系
の炭化物、炭窒化物、窒化物が主流であり、硬度も十分
ではなく繰り返し使用時における摩耗発生による寿命が
短い。また、皮膜の凹凸、または皮膜内の欠陥により付
着に対し、満足にいく効果も得られていないのが現状で
ある。
ティングを施すことにより、硬質皮膜を金型表面に成膜
する技術が開発されている。しかしこの場合は、Ｔｉ系
の炭化物、炭窒化物、窒化物が主流であり、硬度も十分
ではなく繰り返し使用時における摩耗発生による寿命が
短い。また、皮膜の凹凸、または皮膜内の欠陥により付
着に対し、満足にいく効果も得られていないのが現状で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は機械的
強度に問題を有しない硬質合金金型において、粉末、樹
脂の付着を防止するとともに腐蝕に対し耐蝕性を向上
し、金型の長寿命化を図ることを目的とする。
強度に問題を有しない硬質合金金型において、粉末、樹
脂の付着を防止するとともに腐蝕に対し耐蝕性を向上
し、金型の長寿命化を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、上述
の様な付着現象の原因を突き止めるべく種々検討した結
果、硬質合金中の金属相部分が初期に優先的に摩耗する
ことに伴う金型表面の凹凸の発生が、付着を誘発するも
のであることを確認した。例えば、炭化タングステンと
Ｃｏよりなる超硬合金においては、Ｃｏ金属相の初期の
摩耗による凹凸の発生が付着を誘発する。
の様な付着現象の原因を突き止めるべく種々検討した結
果、硬質合金中の金属相部分が初期に優先的に摩耗する
ことに伴う金型表面の凹凸の発生が、付着を誘発するも
のであることを確認した。例えば、炭化タングステンと
Ｃｏよりなる超硬合金においては、Ｃｏ金属相の初期の
摩耗による凹凸の発生が付着を誘発する。
【０００７】そこで、金属表面のＣｏ相を除去する手法
を検討した結果、硼化処理により金属Ｃｏ相を除去でき
るという知見を得た。つまり、金属Ｃｏ層が、硼化処理
により硼化Ｃｏ相に変わり、また１部は（ＷＣｏ）Ｂ相
に変わり、金属表面は炭化タングステンと硼化Ｃｏもし
くは（ＷＣｏ）Ｂ相より構成され、実質上金型表面に金
属Ｃｏ相がなくなるわけである。これら硼化Ｃｏ相は、
ビッカース硬さ１０００以上の数値を有しており、金属
Ｃｏ相のビッカース硬さ約３００に対し格段に硬く、金
属表面の局所的優先摩耗に基づく凹凸の発生に対し著し
い効果を発揮するわけである。
を検討した結果、硼化処理により金属Ｃｏ相を除去でき
るという知見を得た。つまり、金属Ｃｏ層が、硼化処理
により硼化Ｃｏ相に変わり、また１部は（ＷＣｏ）Ｂ相
に変わり、金属表面は炭化タングステンと硼化Ｃｏもし
くは（ＷＣｏ）Ｂ相より構成され、実質上金型表面に金
属Ｃｏ相がなくなるわけである。これら硼化Ｃｏ相は、
ビッカース硬さ１０００以上の数値を有しており、金属
Ｃｏ相のビッカース硬さ約３００に対し格段に硬く、金
属表面の局所的優先摩耗に基づく凹凸の発生に対し著し
い効果を発揮するわけである。
【０００８】一方、ダイヤモンド膜、ダイヤモンドライ
クカーボン膜等はビッカース硬さ５０００以上の高硬度
膜であり、このような金型の表面を被覆するには理想的
な膜である。本発明者は、ダイヤモンド膜、ダイヤモン
ドライクカーボン膜を金型へ応用する研究を重ねてきた
が、密着性に難点があり所望の特性を得られなかった。
その原因を検討した結果、金属Ｃｏの存在がダイヤモン
ド膜、ダイヤモンドライクカーボン膜の密着性を劣化さ
せることが明らかとなった。そこで、上述の硼化処理を
適用し金属Ｃｏを硼化Ｃｏに変えた金型上にダイヤモン
ド膜、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜した結果、
著しく密着性が改善される結果を得るに至った。
クカーボン膜等はビッカース硬さ５０００以上の高硬度
膜であり、このような金型の表面を被覆するには理想的
な膜である。本発明者は、ダイヤモンド膜、ダイヤモン
ドライクカーボン膜を金型へ応用する研究を重ねてきた
が、密着性に難点があり所望の特性を得られなかった。
その原因を検討した結果、金属Ｃｏの存在がダイヤモン
ド膜、ダイヤモンドライクカーボン膜の密着性を劣化さ
せることが明らかとなった。そこで、上述の硼化処理を
適用し金属Ｃｏを硼化Ｃｏに変えた金型上にダイヤモン
ド膜、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜した結果、
著しく密着性が改善される結果を得るに至った。
【０００９】
【作用】次に数値限定した理由について述べる。付着に
対しては金属相のミーンフリーパス（平均厚み）が薄い
方が好ましい。そのため、炭化タングステン粒子の平均
粒径が１μｍ以下であるとより長寿命化が達成される。
Ｃｒ、Ｍｏはその含有量が０．０１％未満では腐蝕に対
し効果が認められず、また５％を越えて含有すると硬質
合金の靱性を劣化するため０．０１％以上５％以下とし
た。
対しては金属相のミーンフリーパス（平均厚み）が薄い
方が好ましい。そのため、炭化タングステン粒子の平均
粒径が１μｍ以下であるとより長寿命化が達成される。
Ｃｒ、Ｍｏはその含有量が０．０１％未満では腐蝕に対
し効果が認められず、また５％を越えて含有すると硬質
合金の靱性を劣化するため０．０１％以上５％以下とし
た。
【００１０】この発明は、上記の研究結果に基づいて成
されたものであり、硬質合金表面を硼化処理し金属成分
を除去すること及び、この上にダイヤモンドあるいはダ
イヤモンドライクカーボン膜を被覆し密着性を改善せし
めた樹脂及び粉末成形用硬質合金金型に特徴と有するも
のである。
されたものであり、硬質合金表面を硼化処理し金属成分
を除去すること及び、この上にダイヤモンドあるいはダ
イヤモンドライクカーボン膜を被覆し密着性を改善せし
めた樹脂及び粉末成形用硬質合金金型に特徴と有するも
のである。
【００１１】
【実施例】以下にこの発明の硬質金型について具体的に
説明する。硬質金型として８５％ＷＣ−１５％Ｃｏ合金
を２種類の粒度で試作し、またＣｏの１部をＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏで置換した合金も試作した。これらの合金にお
いてφ１０ｍｍのプレスパンチを試作した。このパンチ
をＢ4Ｃを主成分とする粉末の中で９００℃１ｈｒ硼化
処理を行い本発明パンチとした。組成及び皮膜等に付い
て表１に示す。
説明する。硬質金型として８５％ＷＣ−１５％Ｃｏ合金
を２種類の粒度で試作し、またＣｏの１部をＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏで置換した合金も試作した。これらの合金にお
いてφ１０ｍｍのプレスパンチを試作した。このパンチ
をＢ4Ｃを主成分とする粉末の中で９００℃１ｈｒ硼化
処理を行い本発明パンチとした。組成及び皮膜等に付い
て表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】ついで、本発明パンチと無硼化処理パンチ
に、イオンプレーティング法によりダイヤモンドライク
カーボン膜１．０μｍ、マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よりダイヤ膜を４μｍ成膜した。これらのパンチを用い
以下のテスト１、テスト２を行い付着性の評価を行った
結果を表２に示す。 テスト１ 粉末 超硬合金粉末（２ｗｔ％パラフ
ィンワックス添加） プレス圧力 ２．０ｔ／ｃｍ2 寿命基準 付着面積が２ｍｍ2を越えるショット回数 テスト２ 樹脂 ＩＣ封入用樹脂 引張テスト １５０℃、２.０ｔ／ｃｍ2の圧力でパンチ
面と樹脂を圧着、その後接着面の引張り強度を引張りテ
ストにて測定
に、イオンプレーティング法によりダイヤモンドライク
カーボン膜１．０μｍ、マイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よりダイヤ膜を４μｍ成膜した。これらのパンチを用い
以下のテスト１、テスト２を行い付着性の評価を行った
結果を表２に示す。 テスト１ 粉末 超硬合金粉末（２ｗｔ％パラフ
ィンワックス添加） プレス圧力 ２．０ｔ／ｃｍ2 寿命基準 付着面積が２ｍｍ2を越えるショット回数 テスト２ 樹脂 ＩＣ封入用樹脂 引張テスト １５０℃、２.０ｔ／ｃｍ2の圧力でパンチ
面と樹脂を圧着、その後接着面の引張り強度を引張りテ
ストにて測定
【００１４】
【表２】
【００１５】先の実施例と同様の粉末を用いてＴｉＣ、
ＴａＣ等を含有する硬質合金からなるパンチを試作し、
実施例１と同様の評価をした結果を表３・表４に併記す
る。
ＴａＣ等を含有する硬質合金からなるパンチを試作し、
実施例１と同様の評価をした結果を表３・表４に併記す
る。
【００１５】
【表３】
【００１６】
【表４】
【００１７】
【発明の効果】表１、表２に示される結果から本発明合
金は、粉末成型時における粉末の付着現象に対し明らか
に効果が認められるとともに、ダイヤモンド及びダイヤ
モンドライクカーボン膜と基体の密着性をも改良し、膜
の剥離も発生せず、長寿命化されることが明らかであ
る。これにより、金型の長寿命化が達成されるだけでな
く、付着物を除去するための作業効率の低下を防止する
ことができるものである。
金は、粉末成型時における粉末の付着現象に対し明らか
に効果が認められるとともに、ダイヤモンド及びダイヤ
モンドライクカーボン膜と基体の密着性をも改良し、膜
の剥離も発生せず、長寿命化されることが明らかであ
る。これにより、金型の長寿命化が達成されるだけでな
く、付着物を除去するための作業効率の低下を防止する
ことができるものである。
Claims (6)
- 【請求項１】 樹脂及び粉末成形用の硬質合金金型にお
いて、該硬質合金は超硬合金からなり、且つ、該超硬合
金金型の表面のＷＣ相、結合金属相の一部を（ＷＣｏ）
Ｂ相、硼化Ｃｏ相としたことを特徴とする樹脂及び粉末
成形用の硬質合金金型。 - 【請求項２】 請求項１記載の樹脂及び粉末成形用の硬
質合金金型において、該硬質合金がＷＣとＣｏの結合金
属及び不可避不純物からなることを特徴とする樹脂及び
粉末成形用の硬質合金金型。 - 【請求項３】 請求項２記載の樹脂及び粉末成形用の硬
質合金金型において、該Ｃｏの一部をＦｅ、Ｎｉの１種
もしくは２種に置換したことを特徴とする樹脂及び粉末
成形用の硬質合金金型。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の樹脂及び粉末成形
用の硬質合金金型において、該ＷＣの平均粒径が１μｍ
以下であることを特徴とする樹脂及び粉末成形用の硬質
合金金型。 - 【請求項５】 請求項２又は３記載の樹脂及び粉末成形
用の硬質合金金型において、該Ｃｏ又はＦｅ、Ｎｉの１
種もしくは２種の金属の一部にＣｒ及び／又はＭｏを
０．０１重量％以上５重量％以下を含有することを特徴
とする樹脂及び粉末成形用の硬質合金金型。 - 【請求項６】 請求項１乃至５記載の樹脂及び粉末成形
用の硬質合金金型において、該金型の上に、硬質炭素膜
もしくはダイヤモンドライクカーボン膜もしくはダイヤ
モンド膜を被覆したことを特徴とする樹脂及び粉末成形
用の硬質合金金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31410293A JP3327424B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 樹脂及び粉末成形用硬質合金金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31410293A JP3327424B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 樹脂及び粉末成形用硬質合金金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07145471A JPH07145471A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3327424B2 true JP3327424B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18049270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31410293A Expired - Fee Related JP3327424B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 樹脂及び粉末成形用硬質合金金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3327424B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8852751B2 (en) * | 2009-09-25 | 2014-10-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Wear resistant device and process therefor |
| CN108165930A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-15 | 马鞍山市新桥工业设计有限公司 | 一种金属的表面处理工艺 |
| CN114427058B (zh) * | 2022-01-06 | 2023-11-21 | 四川神工钨钢刀具有限公司 | 一种硬质合金及其制造方法 |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP31410293A patent/JP3327424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07145471A (ja) | 1995-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |