JPH1158403A - 耐摩耗性ゴム用金型およびその製法 - Google Patents
耐摩耗性ゴム用金型およびその製法Info
- Publication number
- JPH1158403A JPH1158403A JP22826097A JP22826097A JPH1158403A JP H1158403 A JPH1158403 A JP H1158403A JP 22826097 A JP22826097 A JP 22826097A JP 22826097 A JP22826097 A JP 22826097A JP H1158403 A JPH1158403 A JP H1158403A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- mold
- metal member
- rubber
- resistant rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性に優れ、長寿命を有するゴム用金型
を提供する。 【解決手段】 耐摩耗性ゴム用金型の表面に被覆した窒
化層の第１層と、該第１層に被覆した硬質被膜の第２層
とを有する。また、本発明の該耐摩耗性ゴム用金型の製
法は以下の工程による。 （１）ゴム用金型として成形された金属部材を、３００
〜６５０℃の温度に維持し、アンモニアガスと水素ガス
を用い、該金属部材の表面に対して０．００１〜２．０
ｍＡ／ｃｍ2（好ましくは０．００１〜０．５ｍＡ／ｃ
ｍ2）の電流密度のグロー放電（好ましくはアンモニア
ガスと水素ガスの体積比が、１：０．５〜１：１０）を
行い、該金属部材の表面をイオン窒化することにより、
窒化層（拡散層）の第１層を形成する第１工程。 （２）イオンプレーティング法により前記第１層に、炭
素からなる硬質被膜の第２層を被覆する第２工程。
を提供する。 【解決手段】 耐摩耗性ゴム用金型の表面に被覆した窒
化層の第１層と、該第１層に被覆した硬質被膜の第２層
とを有する。また、本発明の該耐摩耗性ゴム用金型の製
法は以下の工程による。 （１）ゴム用金型として成形された金属部材を、３００
〜６５０℃の温度に維持し、アンモニアガスと水素ガス
を用い、該金属部材の表面に対して０．００１〜２．０
ｍＡ／ｃｍ2（好ましくは０．００１〜０．５ｍＡ／ｃ
ｍ2）の電流密度のグロー放電（好ましくはアンモニア
ガスと水素ガスの体積比が、１：０．５〜１：１０）を
行い、該金属部材の表面をイオン窒化することにより、
窒化層（拡散層）の第１層を形成する第１工程。 （２）イオンプレーティング法により前記第１層に、炭
素からなる硬質被膜の第２層を被覆する第２工程。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム用金型の製法
に関し、特に耐摩耗性ゴム用金型の製法に関する。
に関し、特に耐摩耗性ゴム用金型の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴム用金型のうち、特に自動車用ゴムな
どのゴム用金型においては、寸法および表面粗度の高精
度化の要求や、大量生産に伴う長寿命化の要求が高い。
また、柔らかく粘り強いゴムの特性に対して、耐摩耗性
の向上が望まれている。
どのゴム用金型においては、寸法および表面粗度の高精
度化の要求や、大量生産に伴う長寿命化の要求が高い。
また、柔らかく粘り強いゴムの特性に対して、耐摩耗性
の向上が望まれている。
【０００３】以上のような長寿命化、耐摩耗性などの特
性向上の手段として、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などによりゴ
ム用金型の表面に、ＴｉＮなどの硬質被膜を形成するこ
とが行われている。また、硬質被膜を形成するゴム用金
型の表面の前処理として、イオン窒化処理を施して窒化
層（拡散層）の第１層を形成し、該窒化層上に前記方法
で硬質被膜の第２層を形成する複合処理により、該硬質
被膜の密着力や耐久性をさらに向上させることが行われ
ている。
性向上の手段として、ＰＶＤ法やＣＶＤ法などによりゴ
ム用金型の表面に、ＴｉＮなどの硬質被膜を形成するこ
とが行われている。また、硬質被膜を形成するゴム用金
型の表面の前処理として、イオン窒化処理を施して窒化
層（拡散層）の第１層を形成し、該窒化層上に前記方法
で硬質被膜の第２層を形成する複合処理により、該硬質
被膜の密着力や耐久性をさらに向上させることが行われ
ている。
【０００４】しかし、上記複合処理において、熱ＣＶＤ
法のように高温で硬質被膜の第２層を形成させる方法で
は、窒化層の窒素がさらに内部拡散し、イオン窒化処理
で得られた窒化層の第１層が失われてしまったり、ゴム
用金型の基材がなまったり、変形するといった問題があ
った。
法のように高温で硬質被膜の第２層を形成させる方法で
は、窒化層の窒素がさらに内部拡散し、イオン窒化処理
で得られた窒化層の第１層が失われてしまったり、ゴム
用金型の基材がなまったり、変形するといった問題があ
った。
【０００５】一方、硬質被膜の密着性や耐久性を向上さ
せるには、金属部材の表面に窒化層の第１層を形成する
と有効である。しかし、従来のイオン窒化処理の方法で
は、微細なスリットや孔または溝を有する複雑な形状の
金属部材を処理したり、異種の形状の金属部材を同時に
処理すると、プラズマが金属部材の特定部分に局在し、
イオン窒化処理が金属部材の表面に均一に行われなかっ
たり、局所的な加熱が起こって、金属部材の材質の特性
を損なう場合がある。したがって、前記ゴム用金型の表
面を均一にイオン窒化処理することが不可能である。さ
らに、不均一なイオン窒化処理がなされたゴム用金型上
に硬質被膜を形成すると、硬質被膜の密着性や耐久性に
大きなばらつきが発生する。
せるには、金属部材の表面に窒化層の第１層を形成する
と有効である。しかし、従来のイオン窒化処理の方法で
は、微細なスリットや孔または溝を有する複雑な形状の
金属部材を処理したり、異種の形状の金属部材を同時に
処理すると、プラズマが金属部材の特定部分に局在し、
イオン窒化処理が金属部材の表面に均一に行われなかっ
たり、局所的な加熱が起こって、金属部材の材質の特性
を損なう場合がある。したがって、前記ゴム用金型の表
面を均一にイオン窒化処理することが不可能である。さ
らに、不均一なイオン窒化処理がなされたゴム用金型上
に硬質被膜を形成すると、硬質被膜の密着性や耐久性に
大きなばらつきが発生する。
【０００６】また、従来のイオン窒化処理の方法によっ
て金属部材の表面に窒化層の第１層を形成すると、スパ
ッタリングにより金属部材の表面が荒れたり、あるいは
非常に脆い化合物層が形成されやすいため、それらの上
に硬質被膜を形成しても密着力が向上しないので、従来
のイオン窒化処理の後には、ゴム用金型の表面を研磨し
なければならないという問題があった。
て金属部材の表面に窒化層の第１層を形成すると、スパ
ッタリングにより金属部材の表面が荒れたり、あるいは
非常に脆い化合物層が形成されやすいため、それらの上
に硬質被膜を形成しても密着力が向上しないので、従来
のイオン窒化処理の後には、ゴム用金型の表面を研磨し
なければならないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、耐摩耗性に優れ、長寿命を有するゴム用金型を提供
することである。
は、耐摩耗性に優れ、長寿命を有するゴム用金型を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の耐摩耗性ゴム用金型は、その表面に被覆し
た窒化層の第１層と、該第１層に被覆した硬質被膜の第
２層とを有する。
に、本発明の耐摩耗性ゴム用金型は、その表面に被覆し
た窒化層の第１層と、該第１層に被覆した硬質被膜の第
２層とを有する。
【０００９】また、本発明の該耐摩耗性ゴム用金型の製
法は以下の工程による。
法は以下の工程による。
【００１０】（１）ゴム用金型として成形された金属部
材を、３００〜６５０℃の温度に維持し、アンモニアガ
スと水素ガスを用い、該金属部材の表面に対して０．０
０１〜２．０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度のグロー放電を行
い、該金属部材の表面をイオン窒化することにより、窒
化層（拡散層）の第１層を形成する第１工程。
材を、３００〜６５０℃の温度に維持し、アンモニアガ
スと水素ガスを用い、該金属部材の表面に対して０．０
０１〜２．０ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度のグロー放電を行
い、該金属部材の表面をイオン窒化することにより、窒
化層（拡散層）の第１層を形成する第１工程。
【００１１】（２）イオンプレーティング法により前記
第１層に、炭素からなる硬質被膜の第２層を被覆する第
２工程。
第１層に、炭素からなる硬質被膜の第２層を被覆する第
２工程。
【００１２】好ましくは、前記第１工程のグロー放電
は、０．００１〜０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で行
う。
は、０．００１〜０．５ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で行
う。
【００１３】また好ましくは、前記第１工程のグロー放
電を行う際の、アンモニアガスと水素ガスの体積比が、
１：０．５〜１：１０である。
電を行う際の、アンモニアガスと水素ガスの体積比が、
１：０．５〜１：１０である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に使用されるゴム用金型の
金属部材の材質は、ＳＫＨ５１などの高速度鋼、ＳＫＤ
１１などの冷間金型用合金鋼、ＳＫ３などの工具鋼、Ｓ
ＫＳ４などの耐衝撃用合金鋼、ＳＡＣＭ６４５のアルミ
ニウムクロムモリブデン鋼（窒化鋼）などの鋼系金属材
料から選択される。ゴム用金型の大きさ、形状は真空チ
ャンバーにセットできれば、特に制約はない。
金属部材の材質は、ＳＫＨ５１などの高速度鋼、ＳＫＤ
１１などの冷間金型用合金鋼、ＳＫ３などの工具鋼、Ｓ
ＫＳ４などの耐衝撃用合金鋼、ＳＡＣＭ６４５のアルミ
ニウムクロムモリブデン鋼（窒化鋼）などの鋼系金属材
料から選択される。ゴム用金型の大きさ、形状は真空チ
ャンバーにセットできれば、特に制約はない。
【００１５】本発明における窒化層の第１層を形成する
ためのイオン窒化処理は、３００〜６５０℃で行う。こ
の温度範囲では、ゴム用金型に用いる金属部材の表面で
速やかにイオン窒化反応し、経済性が成り立つ収率で反
応が行われる。３００℃未満ではイオン窒化反応が極め
て遅く、６５０℃を超えると金属部材の表面にいったん
形成された窒化層中の窒素が内部拡散してしまうため
に、硬化した窒化層の第１層が形成されない。
ためのイオン窒化処理は、３００〜６５０℃で行う。こ
の温度範囲では、ゴム用金型に用いる金属部材の表面で
速やかにイオン窒化反応し、経済性が成り立つ収率で反
応が行われる。３００℃未満ではイオン窒化反応が極め
て遅く、６５０℃を超えると金属部材の表面にいったん
形成された窒化層中の窒素が内部拡散してしまうため
に、硬化した窒化層の第１層が形成されない。
【００１６】所定の温度に加熱する手段として、従来の
イオン窒化処理の方法では、グロー放電によって加熱し
保持することが可能であったが、本発明のグロー放電で
は、金属部材の表面に対して０．００１〜２．０ｍＡ／
ｃｍ2 の電流密度であるから、グロー放電のみによって
加熱し保持することは困難である。したがって、グロー
放電以外の加熱方法が必要であるが、その方法としては
電気加熱やガス加熱が挙げられ、電気加熱が使用しやす
く望ましい。加熱源をイオン窒化処理を行う真空チャン
バー内に配置して加熱するか、あるいは加熱源を真空チ
ャンバーの外側に配置して加熱すると、自動制御システ
ムと組み合わせて、プログラムされた昇温や温度維持が
容易にできる。
イオン窒化処理の方法では、グロー放電によって加熱し
保持することが可能であったが、本発明のグロー放電で
は、金属部材の表面に対して０．００１〜２．０ｍＡ／
ｃｍ2 の電流密度であるから、グロー放電のみによって
加熱し保持することは困難である。したがって、グロー
放電以外の加熱方法が必要であるが、その方法としては
電気加熱やガス加熱が挙げられ、電気加熱が使用しやす
く望ましい。加熱源をイオン窒化処理を行う真空チャン
バー内に配置して加熱するか、あるいは加熱源を真空チ
ャンバーの外側に配置して加熱すると、自動制御システ
ムと組み合わせて、プログラムされた昇温や温度維持が
容易にできる。
【００１７】本発明におけるイオン窒化処理では、アン
モニアガスと水素ガスを用いる。アンモニアガス単独で
はＮとＨに分解し、すぐにＮ2 とＨ2 になるためイオン
窒化反応が十分に起こらない。そこでアンモニアガスは
アンモニアラジカルとして安定であるプラズマ化電流密
度が低い範囲で用い、水素ガスはグロー放電によりアン
モニアガスのラジカル化を安定に行うための補助ガスと
して用いる。ＮＨ3 ：Ｈ2 体積比は１：０〜１：１００
が好ましく、さらに好ましくは１：０．５〜１：１０で
ある。アンモニアガスが少なく、ＮＨ3 ／Ｈ2 が１／１
００より小さいと、イオン窒化反応が十分起こらない。
また、Ｈ2 源として水素ガスを供給しなくても、ＮＨ3
の分解で発生するＨ2 を補助ガスとして用いることがで
きる。プラズマを安定させるためにＡｒガスなどを添加
することもできる。
モニアガスと水素ガスを用いる。アンモニアガス単独で
はＮとＨに分解し、すぐにＮ2 とＨ2 になるためイオン
窒化反応が十分に起こらない。そこでアンモニアガスは
アンモニアラジカルとして安定であるプラズマ化電流密
度が低い範囲で用い、水素ガスはグロー放電によりアン
モニアガスのラジカル化を安定に行うための補助ガスと
して用いる。ＮＨ3 ：Ｈ2 体積比は１：０〜１：１００
が好ましく、さらに好ましくは１：０．５〜１：１０で
ある。アンモニアガスが少なく、ＮＨ3 ／Ｈ2 が１／１
００より小さいと、イオン窒化反応が十分起こらない。
また、Ｈ2 源として水素ガスを供給しなくても、ＮＨ3
の分解で発生するＨ2 を補助ガスとして用いることがで
きる。プラズマを安定させるためにＡｒガスなどを添加
することもできる。
【００１８】本発明におけるイオン窒化処理において、
ゴム用金型の表面に印加するプラズマ化の電流密度は
０．００１〜２．０ｍＡ／ｃｍ2 が好ましい。プラズマ
化の電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ2 未満ではプラズ
マ化を十分に起こすことができない。電流密度が２．０
ｍＡ／ｃｍ2 を超えると、イオン粒子などによる衝撃の
影響が大きくなり、急激にゴム用金型の表面の粗度が大
きくなるので望ましくない。また、電流密度が２．０ｍ
Ａ／ｃｍ2 を超えると、スリットや溝を有した複雑な形
状のゴム用金型の金属部材では、局所的に加熱が生じた
り、スリット内や溝内部の有効なイオン窒化処理が行わ
れない。特に、表面粗度に高い精度が要求されるゴム用
金型や、イオン窒化処理後に硬質被膜を被覆するゴム用
金型に対して、その金属部材の表面の状態を保持したま
まイオン窒化処理を行うためには、０．００１〜０．５
ｍＡ／ｃｍ2 の範囲の電流密度が好ましい。
ゴム用金型の表面に印加するプラズマ化の電流密度は
０．００１〜２．０ｍＡ／ｃｍ2 が好ましい。プラズマ
化の電流密度が０．００１ｍＡ／ｃｍ2 未満ではプラズ
マ化を十分に起こすことができない。電流密度が２．０
ｍＡ／ｃｍ2 を超えると、イオン粒子などによる衝撃の
影響が大きくなり、急激にゴム用金型の表面の粗度が大
きくなるので望ましくない。また、電流密度が２．０ｍ
Ａ／ｃｍ2 を超えると、スリットや溝を有した複雑な形
状のゴム用金型の金属部材では、局所的に加熱が生じた
り、スリット内や溝内部の有効なイオン窒化処理が行わ
れない。特に、表面粗度に高い精度が要求されるゴム用
金型や、イオン窒化処理後に硬質被膜を被覆するゴム用
金型に対して、その金属部材の表面の状態を保持したま
まイオン窒化処理を行うためには、０．００１〜０．５
ｍＡ／ｃｍ2 の範囲の電流密度が好ましい。
【００１９】本発明のイオン窒化処理のプラズマ化の方
法は、グロー放電を発生する直流放電、高周波放電など
いずれの放電発生方式でもよい。イオン窒化処理を行う
真空チャンバーは、グロー放電電極、プラズマ化ガス配
管および真空ポンプに接続された排気管を備えたもので
あれば、基本的にどのような形式のものでもよい。
法は、グロー放電を発生する直流放電、高周波放電など
いずれの放電発生方式でもよい。イオン窒化処理を行う
真空チャンバーは、グロー放電電極、プラズマ化ガス配
管および真空ポンプに接続された排気管を備えたもので
あれば、基本的にどのような形式のものでもよい。
【００２０】本発明のゴム用金型に第１層として形成さ
れる窒化層の厚みは、ゴムの成形方法や第２層として形
成される硬質被膜の特性により、５〜５００μｍの範囲
で適宜選択されるが、一般的には２０〜２００μｍが好
ましい。５μｍ未満の窒化層の厚みでは、第２層として
形成される硬質被膜との密着力が十分に得られない。５
００μｍを超えた厚みになると、ゴム用金型自体が脆く
なり、エッジ部分が欠けたりするので望ましくない。
れる窒化層の厚みは、ゴムの成形方法や第２層として形
成される硬質被膜の特性により、５〜５００μｍの範囲
で適宜選択されるが、一般的には２０〜２００μｍが好
ましい。５μｍ未満の窒化層の厚みでは、第２層として
形成される硬質被膜との密着力が十分に得られない。５
００μｍを超えた厚みになると、ゴム用金型自体が脆く
なり、エッジ部分が欠けたりするので望ましくない。
【００２１】以上のような条件で形成された窒化層の第
１層に、硬質炭素被膜を成膜する。硬質炭素被膜の成膜
は、公知のプラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ法あるいはイオン
プレーティング法の一種であるガスイオン源法などの方
法があり、いずれの方法でも良い。しかし、低温で成膜
が可能なイオンプレーティング法の一種であるガスイオ
ン源法（特公昭５９−４１５０９号公報、特公平７−１
００８６６号公報、特公平８−２６４５６号公報）が好
ましい。
１層に、硬質炭素被膜を成膜する。硬質炭素被膜の成膜
は、公知のプラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ法あるいはイオン
プレーティング法の一種であるガスイオン源法などの方
法があり、いずれの方法でも良い。しかし、低温で成膜
が可能なイオンプレーティング法の一種であるガスイオ
ン源法（特公昭５９−４１５０９号公報、特公平７−１
００８６６号公報、特公平８−２６４５６号公報）が好
ましい。
【００２２】本発明の硬質炭素被膜は、ビッカース硬度
で２５００から４０００と高硬度で、かつ低摩擦係数を
有し、優れた耐摩耗性を発揮する。しかし、該硬質炭素
被膜の膜厚が５μｍ以上になると脆さが現れ、割れや欠
け等が生じて好ましくない。
で２５００から４０００と高硬度で、かつ低摩擦係数を
有し、優れた耐摩耗性を発揮する。しかし、該硬質炭素
被膜の膜厚が５μｍ以上になると脆さが現れ、割れや欠
け等が生じて好ましくない。
【００２３】
（実施例１）自動車窓枠用ゴムのＳＫＤ１１製押し出し
ダイスをエタノール中で超音波洗浄した後、外熱炉型プ
ラズマイオン窒化装置に設置し、以下の操作によりイオ
ン窒化処理を行った。押し出しダイスを真空チャンバー
装置内に設置後、真空チャンバー内を真空ポンプにて１
×１０-3ｔｏｒｒまで排気した後、排気を続けながら水
素ガスを１０００ｍｌ／分で供給して１．０ｔｏｒｒを
維持し、同時に加熱ヒーターで金属部材の表面が５００
℃で均一になるまで１時間加熱した。次に、直流電源か
ら−４００Ｖの電圧を印加し、水素ガスによる直流グロ
ー放電プラズマを起こし、金属部材の表面を３０分間清
浄した。次にアンモニアガス５００ｍｌ／分と水素ガス
２０００ｍｌ／分（体積比にして１：４）を真空チャン
バー内に導入し、圧力を１．０ｔｏｒｒに維持し、４０
０℃で、印加電圧−５００Ｖでアンモニアガスと水素ガ
スの直流プラズマを発生させ、イオン窒化処理を３時間
行った。この間、金属部材に流れる電流密度は０．２ｍ
Ａ／ｃｍ2 以下に維持し、かつプラズマが金属部材の表
面に均一に発生するように制御した。
ダイスをエタノール中で超音波洗浄した後、外熱炉型プ
ラズマイオン窒化装置に設置し、以下の操作によりイオ
ン窒化処理を行った。押し出しダイスを真空チャンバー
装置内に設置後、真空チャンバー内を真空ポンプにて１
×１０-3ｔｏｒｒまで排気した後、排気を続けながら水
素ガスを１０００ｍｌ／分で供給して１．０ｔｏｒｒを
維持し、同時に加熱ヒーターで金属部材の表面が５００
℃で均一になるまで１時間加熱した。次に、直流電源か
ら−４００Ｖの電圧を印加し、水素ガスによる直流グロ
ー放電プラズマを起こし、金属部材の表面を３０分間清
浄した。次にアンモニアガス５００ｍｌ／分と水素ガス
２０００ｍｌ／分（体積比にして１：４）を真空チャン
バー内に導入し、圧力を１．０ｔｏｒｒに維持し、４０
０℃で、印加電圧−５００Ｖでアンモニアガスと水素ガ
スの直流プラズマを発生させ、イオン窒化処理を３時間
行った。この間、金属部材に流れる電流密度は０．２ｍ
Ａ／ｃｍ2 以下に維持し、かつプラズマが金属部材の表
面に均一に発生するように制御した。
【００２４】処理を行った押し出しダイスの窒化層（拡
散層）の厚さは、硬度分布で測定した結果、６０μｍで
あった。また表面粗度は、同一バッチで作製したＳＫＨ
５１製テストピースで中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定し
た結果０．０２μｍで、処理前後の変化は見られなかっ
た。
散層）の厚さは、硬度分布で測定した結果、６０μｍで
あった。また表面粗度は、同一バッチで作製したＳＫＨ
５１製テストピースで中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定し
た結果０．０２μｍで、処理前後の変化は見られなかっ
た。
【００２５】イオン窒化処理後、処理した押し出しダイ
スをガスイオン源を備えたイオンプレーティング装置内
に設置した。反応容器内を１×１０-5ｔｏｒｒ以下まで
排気した後、該反応容器内に原料ガスとしてベンゼンガ
スを導入し、容器内の圧力が３×１０-3ｔｏｒｒを保つ
ようにベンゼンガスを流しながら−１０００Ｖのバイア
ス電圧を印加し、１時間成膜を行った。以上の方法によ
り得られた硬質炭素被膜の膜厚は１．６μｍであった。
スをガスイオン源を備えたイオンプレーティング装置内
に設置した。反応容器内を１×１０-5ｔｏｒｒ以下まで
排気した後、該反応容器内に原料ガスとしてベンゼンガ
スを導入し、容器内の圧力が３×１０-3ｔｏｒｒを保つ
ようにベンゼンガスを流しながら−１０００Ｖのバイア
ス電圧を印加し、１時間成膜を行った。以上の方法によ
り得られた硬質炭素被膜の膜厚は１．６μｍであった。
【００２６】同一バッチで作製したＳＫＨ５１製テスト
ピースについて、表面硬度測定を行った。測定にはビッ
カース硬度計（アカシ製ＭＶＫ−３）を用い、測定荷重
は１０ｇで行った。その結果、表面硬度はＨｖ３０２０
であった。さらにスクラッチテスタ（ＬＳＲＨ製ＲＥＶ
ＥＴＥＳＴ）を用いてスクラッチ試験を行い、硬質炭素
被膜の密着力や耐久性に関連する臨界荷重値（Ｌｃ値）
の測定を行った。その結果、６５ＮのＬｃ値を示した。
ピースについて、表面硬度測定を行った。測定にはビッ
カース硬度計（アカシ製ＭＶＫ−３）を用い、測定荷重
は１０ｇで行った。その結果、表面硬度はＨｖ３０２０
であった。さらにスクラッチテスタ（ＬＳＲＨ製ＲＥＶ
ＥＴＥＳＴ）を用いてスクラッチ試験を行い、硬質炭素
被膜の密着力や耐久性に関連する臨界荷重値（Ｌｃ値）
の測定を行った。その結果、６５ＮのＬｃ値を示した。
【００２７】（実施例２）実施例１と同様の方法でイオ
ン窒化処理を６時間行い、硬質炭素被膜を２時間成膜し
て、実施例１と同様にして押し出しダイスを得た。得ら
れた窒化層の第１層の厚みは１７０μｍで、硬質炭素被
膜の第２層の膜厚は３．３μｍであり、表面硬度はＨｖ
３１００であった。Ｌｃ値は５０Ｎであった。
ン窒化処理を６時間行い、硬質炭素被膜を２時間成膜し
て、実施例１と同様にして押し出しダイスを得た。得ら
れた窒化層の第１層の厚みは１７０μｍで、硬質炭素被
膜の第２層の膜厚は３．３μｍであり、表面硬度はＨｖ
３１００であった。Ｌｃ値は５０Ｎであった。
【００２８】（実施例３）実施例１と同様の方法で、ア
ンモニアガスと水素ガスの体積比が１：１で、５５０℃
で、グロー放電の電流密度を１．５ｍＡ／ｃｍ2 にし
て、第１層を成膜し、押し出しダイスを得た。その結
果、得られた窒化層の第１層の厚みは１７０μｍで、硬
質炭素被膜の第２層の膜厚は１．０μｍであり、表面硬
度はＨｖ２７００であった。Ｌｃ値は７５Ｎであった。
ンモニアガスと水素ガスの体積比が１：１で、５５０℃
で、グロー放電の電流密度を１．５ｍＡ／ｃｍ2 にし
て、第１層を成膜し、押し出しダイスを得た。その結
果、得られた窒化層の第１層の厚みは１７０μｍで、硬
質炭素被膜の第２層の膜厚は１．０μｍであり、表面硬
度はＨｖ２７００であった。Ｌｃ値は７５Ｎであった。
【００２９】（実施例４）実施例１と同様の方法で、ア
ンモニアガスと水素ガスの体積比が３：２で、３５０℃
で、グロー放電の電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ2 にし
て、第１層を成膜し、押し出しダイスを得た。その結
果、得られた窒化層の第１層の厚みは５０μｍで、硬質
炭素被膜の第２層の膜厚は２．０μｍであり、表面硬度
はＨｖ３５００であった。Ｌｃ値は７５Ｎであった。
ンモニアガスと水素ガスの体積比が３：２で、３５０℃
で、グロー放電の電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ2 にし
て、第１層を成膜し、押し出しダイスを得た。その結
果、得られた窒化層の第１層の厚みは５０μｍで、硬質
炭素被膜の第２層の膜厚は２．０μｍであり、表面硬度
はＨｖ３５００であった。Ｌｃ値は７５Ｎであった。
【００３０】（比較例１）イオン窒化処理を行わなかっ
た以外は実施例１と同様の条件で押し出しダイスに硬質
炭素被膜を被覆した。膜厚は１．５μｍであり、表面硬
度はＨｖ３０２０であった。Ｌｃ値は１８Ｎであった。
た以外は実施例１と同様の条件で押し出しダイスに硬質
炭素被膜を被覆した。膜厚は１．５μｍであり、表面硬
度はＨｖ３０２０であった。Ｌｃ値は１８Ｎであった。
【００３１】（比較例２）Ｎ2 とＨ2 （体積比にして
１：１）の直流プラズマを用いて従来のイオン窒化の方
法で、実施例１と同様に押し出しダイスを４３０℃で、
電流密度を３．０ｍＡ／ｃｍ2 にして、３時間イオン窒
化処理した。得られた窒化層の膜厚は１００μｍで、最
表層には約５μｍの膜厚の化合物層が形成されていた。
また表面には曇りが発生し、表面粗さ（Ｒａ）はイオン
窒化処理前後で０．０２μｍから０．１μｍに荒れてい
た。その後、実施例１と同様に硬質炭素被膜を形成し
た。形成された硬質炭素被膜の膜厚は１．５μｍであ
り、表面硬度はＨｖ２９８０であったが、Ｌｃ値は３２
Ｎであった。
１：１）の直流プラズマを用いて従来のイオン窒化の方
法で、実施例１と同様に押し出しダイスを４３０℃で、
電流密度を３．０ｍＡ／ｃｍ2 にして、３時間イオン窒
化処理した。得られた窒化層の膜厚は１００μｍで、最
表層には約５μｍの膜厚の化合物層が形成されていた。
また表面には曇りが発生し、表面粗さ（Ｒａ）はイオン
窒化処理前後で０．０２μｍから０．１μｍに荒れてい
た。その後、実施例１と同様に硬質炭素被膜を形成し
た。形成された硬質炭素被膜の膜厚は１．５μｍであ
り、表面硬度はＨｖ２９８０であったが、Ｌｃ値は３２
Ｎであった。
【００３２】（比較例３）実施例１と同様のイオン窒化
処理後、処理した押し出しダイスをＴｉカソードを備え
たカソードアーク式のイオンプレーティング装置内に設
置した。反応容器内を１×１０-5ｔｏｒｒ以下の圧力ま
で排気した後、−１０００Ｖのバイアス電圧を印加し、
Ｔｉカソードによりアーク放電を生起させた。この時の
アーク放電電流は９０Ａであった。赤外放射温度計によ
り表面温度を監視しながら、アーク放電を２分間続け、
Ｔｉを蒸発、イオン化させ、表面のスパッタクリーニン
グを行った。アーク放電中最大４５０℃まで押し出しダ
イスの表面温度の上昇が認められた。
処理後、処理した押し出しダイスをＴｉカソードを備え
たカソードアーク式のイオンプレーティング装置内に設
置した。反応容器内を１×１０-5ｔｏｒｒ以下の圧力ま
で排気した後、−１０００Ｖのバイアス電圧を印加し、
Ｔｉカソードによりアーク放電を生起させた。この時の
アーク放電電流は９０Ａであった。赤外放射温度計によ
り表面温度を監視しながら、アーク放電を２分間続け、
Ｔｉを蒸発、イオン化させ、表面のスパッタクリーニン
グを行った。アーク放電中最大４５０℃まで押し出しダ
イスの表面温度の上昇が認められた。
【００３３】さらに、Ｔｉカソードへの電圧印加を停止
し、反応容器内に容器内の圧力が３×１０-2ｔｏｒｒを
保つように窒素ガスを流しながら、−５００Ｖのバイア
ス電圧を印加し、Ｔｉカソードよりアーク放電を生起さ
せた。この時のアーク放電電流は９０Ａであった。アー
ク放電は１時間続けた。以上の方法より得られたＴｉＮ
膜の膜厚は２．７３μｍであった。同一バッチで作製し
たＳＫＨ５１製テストピースについて、表面硬度測定を
行った。測定にはビッカース硬度計（アカシ製ＭＶＫ−
３）を用い、測定荷重は２５ｇで行った。その結果、表
面硬度はＨｖ２０００であった。さらにスクラッチテス
タ（ＬＳＲＨ製ＲＥＶＥＴＥＳＴ）を用いてスクラッチ
試験を行い、ＴｉＮ膜の密着力や耐久性に関連する臨界
荷重値（Ｌｃ値）の測定を行った。その結果、５０Ｎの
Ｌｃ値を示した。
し、反応容器内に容器内の圧力が３×１０-2ｔｏｒｒを
保つように窒素ガスを流しながら、−５００Ｖのバイア
ス電圧を印加し、Ｔｉカソードよりアーク放電を生起さ
せた。この時のアーク放電電流は９０Ａであった。アー
ク放電は１時間続けた。以上の方法より得られたＴｉＮ
膜の膜厚は２．７３μｍであった。同一バッチで作製し
たＳＫＨ５１製テストピースについて、表面硬度測定を
行った。測定にはビッカース硬度計（アカシ製ＭＶＫ−
３）を用い、測定荷重は２５ｇで行った。その結果、表
面硬度はＨｖ２０００であった。さらにスクラッチテス
タ（ＬＳＲＨ製ＲＥＶＥＴＥＳＴ）を用いてスクラッチ
試験を行い、ＴｉＮ膜の密着力や耐久性に関連する臨界
荷重値（Ｌｃ値）の測定を行った。その結果、５０Ｎの
Ｌｃ値を示した。
【００３４】実施例１〜４および比較例１〜３で作成し
た押し出しダイスを用いて、自動車窓枠用ゴムの成形を
行った。イオン窒化処理を施した実施例１の押し出しダ
イスは、イオン窒化処理を施さなかった比較例１に対
し、約３倍（３００００回の成形）の寿命を示した。ま
た、実施例２は比較例１に対し約５倍（５００００回の
成形）の寿命を、実施例３は比較例１に対し約４．５倍
（４５０００回の成形）の寿命を、実施例４は比較例１
に対し約４倍（４００００回の成形）の寿命を各々示し
た。自動車窓枠用ゴムの成形後、比較例１および比較例
２の押し出しダイスは、硬質炭素被膜が剥離していた。
比較例３の押し出しダイスは、処理後にＴｉＮ膜の剥離
が一部にみられた。
た押し出しダイスを用いて、自動車窓枠用ゴムの成形を
行った。イオン窒化処理を施した実施例１の押し出しダ
イスは、イオン窒化処理を施さなかった比較例１に対
し、約３倍（３００００回の成形）の寿命を示した。ま
た、実施例２は比較例１に対し約５倍（５００００回の
成形）の寿命を、実施例３は比較例１に対し約４．５倍
（４５０００回の成形）の寿命を、実施例４は比較例１
に対し約４倍（４００００回の成形）の寿命を各々示し
た。自動車窓枠用ゴムの成形後、比較例１および比較例
２の押し出しダイスは、硬質炭素被膜が剥離していた。
比較例３の押し出しダイスは、処理後にＴｉＮ膜の剥離
が一部にみられた。
【００３５】
【発明の効果】本発明の耐摩耗性ゴム用金型は、表面に
窒化層の第１層を設けてから、その上に第２層として硬
質炭素被膜を形成する複合処理により、基材と硬質炭素
被膜の密着力が向上するため、耐摩耗性や耐久性に優
れ、実用的効果を有したゴム用金型を得ることができ
る。
窒化層の第１層を設けてから、その上に第２層として硬
質炭素被膜を形成する複合処理により、基材と硬質炭素
被膜の密着力が向上するため、耐摩耗性や耐久性に優
れ、実用的効果を有したゴム用金型を得ることができ
る。
【図１】本発明の耐摩耗性ゴム用金型を示す断面図であ
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 ２．０ｍＡ／ｃｍ2 以下の電流密度のグ
ロー放電により形成した窒化層の第１層と、該第１層に
被覆した硬質被膜の第２層とを表面に設けたことを特徴
とする耐摩耗性ゴム用金型。 - 【請求項２】 以下の工程による、耐摩耗性ゴム用金型
の製法。 （１）ゴム用金型として成形された金属部材を、３００
〜６５０℃の温度に維持し、アンモニアガスと水素ガス
を用い、該金属部材の表面に対して０．００１〜２．０
ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度のグロー放電を行い、該金属部
材の表面をイオン窒化することにより、窒化層（拡散
層）の第１層を形成する第１工程。 （２）イオンプレーティング法により前記第１層に、炭
素からなる硬質被膜の第２層を被覆する第２工程。 - 【請求項３】 前記第１工程のグロー放電を行う際の電
流密度が０．００１〜０．５ｍＡ／ｃｍ2 である、請求
項２に記載の耐摩耗性ゴム用金型の製法。 - 【請求項４】 前記第１工程のグロー放電を行う際の、
アンモニアガスと水素ガスの体積比が、１：０．５〜
１：１０である、請求項２および３のいずれかに記載の
耐摩耗性ゴム用金型の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22826097A JPH1158403A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 耐摩耗性ゴム用金型およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22826097A JPH1158403A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 耐摩耗性ゴム用金型およびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158403A true JPH1158403A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16873692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22826097A Pending JPH1158403A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 耐摩耗性ゴム用金型およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158403A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003253422A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Sanyo Special Steel Co Ltd | マンドレルあるいは成形金型などの工具の高寿命化方法および高寿命化されたマンドレルあるいは成形金型などの工具 |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP22826097A patent/JPH1158403A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003253422A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-10 | Sanyo Special Steel Co Ltd | マンドレルあるいは成形金型などの工具の高寿命化方法および高寿命化されたマンドレルあるいは成形金型などの工具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6482476B1 (en) | Low temperature plasma enhanced CVD ceramic coating process for metal, alloy and ceramic materials | |
| WO2004076710A1 (ja) | 非晶質炭素膜、その製造方法および非晶質炭素膜被覆部材 | |
| EP0199527B2 (en) | A process for the production of a surface-coated article | |
| EP3067438B1 (en) | Forming method of intermediate layer formed between base material and dlc film, dlc film forming method, and intermediate layer formed between base material and dlc film | |
| JP3341846B2 (ja) | イオン窒化〜セラミックスコーティング連続処理方法 | |
| JP5345436B2 (ja) | 硬質皮膜被覆部材の製造方法 | |
| JP2989746B2 (ja) | 鋼系複合表面処理製品とその製造方法 | |
| JP5463216B2 (ja) | クロム系硬質被膜、クロム系硬質被膜が表面に形成された金型、及びクロム系硬質被膜の製造方法 | |
| EP0374080A1 (en) | Treatment of mold and use thereof for curing rubber | |
| JPH08296064A (ja) | 耐酸化性・耐摩耗性被膜付き物品 | |
| JPH1158403A (ja) | 耐摩耗性ゴム用金型およびその製法 | |
| JP3252020B2 (ja) | 射出成形用アルミニウム金型の表面処理方法及びその装置 | |
| JP2008012820A (ja) | ハニカム構造体成形用金型の製造方法 | |
| JP5824010B2 (ja) | 硬質皮膜被覆部材 | |
| JP3157943B2 (ja) | 基体表面の改質処理方法およびその改質処理装置 | |
| JP2742362B2 (ja) | ガラスプレス成形型 | |
| JPH06106543A (ja) | 塩化ビニル系樹脂成形用金型 | |
| JP2001107220A (ja) | 硬質炭素膜を被覆した機械部品及びその製造方法 | |
| JPH07118850A (ja) | イオン窒化プラズマｃｖｄ法による硬質膜の形成方法 | |
| KR100368444B1 (ko) | 크롬도금층의 내식성 및 내마모성 향상방법 | |
| JP3314812B2 (ja) | グロー放電を利用した金属表面のイオン窒化方法 | |
| JPH04161308A (ja) | モールド用簡易金型およびその製造方法 | |
| KR20170101177A (ko) | 비닐코팅강판 성형용 금형의 제조방법 | |
| JPH03267358A (ja) | 金型の表面処理方法 | |
| JPH04263061A (ja) | モールド用簡易金型の製造方法 |