JP3236385B2 - セラミックス粉末成形用金型 - Google Patents
セラミックス粉末成形用金型Info
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- JP3236385B2 JP3236385B2 JP00100393A JP100393A JP3236385B2 JP 3236385 B2 JP3236385 B2 JP 3236385B2 JP 00100393 A JP00100393 A JP 00100393A JP 100393 A JP100393 A JP 100393A JP 3236385 B2 JP3236385 B2 JP 3236385B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にセラミックスと
称する材料の粉体をバインダーを添加して乾式で成形し
て製品を製造する場合に用いられる粉末成形用金型に関
するものである。
称する材料の粉体をバインダーを添加して乾式で成形し
て製品を製造する場合に用いられる粉末成形用金型に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物系・非酸化物系セラミック
ス材料あるいはフェライト系磁性材料等一般にセラミッ
クスと称する材料の粉体にバインダーを添加してプレス
成形する場合に使用される成形用金型を図３に示す。一
般にこの粉末成形用金型はダイス１と上パンチ２（複数
と単数の場合あり）及び下パンチ３（単数と複数の場合
あり）から構成されており、このダイス１及び上パンチ
２と下パンチ３表面（粉体と直接接触する面及びダイス
とパンチの摺動面）は粉体による摩耗により寿命が著し
く短かく、金型費用が増大する上、短期間に金型交換を
せざるを得ない為生産性を著しく阻害していた。又、従
来金型の材質としては、合金工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０
４）、高速度工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０３）、超硬（Ｖ
１０〜Ｖ６０が用いられていた。
ス材料あるいはフェライト系磁性材料等一般にセラミッ
クスと称する材料の粉体にバインダーを添加してプレス
成形する場合に使用される成形用金型を図３に示す。一
般にこの粉末成形用金型はダイス１と上パンチ２（複数
と単数の場合あり）及び下パンチ３（単数と複数の場合
あり）から構成されており、このダイス１及び上パンチ
２と下パンチ３表面（粉体と直接接触する面及びダイス
とパンチの摺動面）は粉体による摩耗により寿命が著し
く短かく、金型費用が増大する上、短期間に金型交換を
せざるを得ない為生産性を著しく阻害していた。又、従
来金型の材質としては、合金工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０
４）、高速度工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０３）、超硬（Ｖ
１０〜Ｖ６０が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の粉末成形用金型は、合金工具鋼から高速度工具鋼、さ
らには超硬など金型の長寿命化の為に適宜材質の選定を
行なっており、次第に高級化している。しかし、耐摩耗
性、耐かじり性、耐焼付性（離形性）については未だ不
充分であり、特に耐摩耗性と離形性については今後さら
に改善することが長寿命化の為に是非とも必要とされて
いるのが実状である。
の粉末成形用金型は、合金工具鋼から高速度工具鋼、さ
らには超硬など金型の長寿命化の為に適宜材質の選定を
行なっており、次第に高級化している。しかし、耐摩耗
性、耐かじり性、耐焼付性（離形性）については未だ不
充分であり、特に耐摩耗性と離形性については今後さら
に改善することが長寿命化の為に是非とも必要とされて
いるのが実状である。
【０００４】そこで従来、実公平４−６８８３号公報、
特開平２−２８５０６４号公報及び、特公平３−１７８
９１号公報などでは金型表面へのコーティングを実施し
ている。例えば、特開平２−２８５０６４号公報では３
層からなるコーティングを実施しているが金型母材との
接触面第１層は、純Ｔｉのコーティングを実施し密着力
を高めているが純Ｔｉは硬度がＨｖ＝７００〜９００と
低く、折角第２層に高硬度（Ｈｖ＝２０００〜２４０
０）のＴｉＮ層をコーティングしても効果があまりでな
いので実用的ではない。
特開平２−２８５０６４号公報及び、特公平３−１７８
９１号公報などでは金型表面へのコーティングを実施し
ている。例えば、特開平２−２８５０６４号公報では３
層からなるコーティングを実施しているが金型母材との
接触面第１層は、純Ｔｉのコーティングを実施し密着力
を高めているが純Ｔｉは硬度がＨｖ＝７００〜９００と
低く、折角第２層に高硬度（Ｈｖ＝２０００〜２４０
０）のＴｉＮ層をコーティングしても効果があまりでな
いので実用的ではない。
【０００５】又、特公平３−１７８９１号公報では２層
からなるコーティングを実施しているが第１層目はチッ
化炉が必要で時間も２０Ｈ程度かかり、設備コスト、能
率が悪くコスト的に問題があり実用的ではない。さらに
又、特開平４−６８８３号公報では、第１層目にＴｉＣ
のコーティングをしておりＴｉＣは硬度は高いが、母材
との密着性が、ＴｉＮに比較して劣っておりやはり実用
上コーティングの剥離という問題が残る。
からなるコーティングを実施しているが第１層目はチッ
化炉が必要で時間も２０Ｈ程度かかり、設備コスト、能
率が悪くコスト的に問題があり実用的ではない。さらに
又、特開平４−６８８３号公報では、第１層目にＴｉＣ
のコーティングをしておりＴｉＣは硬度は高いが、母材
との密着性が、ＴｉＮに比較して劣っておりやはり実用
上コーティングの剥離という問題が残る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、合金
工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０４）あるいは高速度工具鋼
（ＪＩＳ Ｇ４４０３）を金型の母材として使う場合
に、第１層目に母材と密着性の良好なＴｉＮの被膜を施
こし、第２層目に硬度が高く耐摩耗性の良好なＴｉＣＮ
膜を積層させることによって密着性、耐摩耗性の良好な
長寿命の金型が実現できた。ＴｉＣＮはＴｉＮとＴｉＣ
の固溶体として得られ、化学的な反応性はＴｉＮに近い
組成が低く、安定であることを見出した。そこで、さら
に第３層として第２層に積層させて、ＴｉＮの被膜をコ
ーティングすることにより、粉末との離形性が良好にな
り、実用上非常に効果が大きく、上記の問題点をすべて
解決することができた。
工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０４）あるいは高速度工具鋼
（ＪＩＳ Ｇ４４０３）を金型の母材として使う場合
に、第１層目に母材と密着性の良好なＴｉＮの被膜を施
こし、第２層目に硬度が高く耐摩耗性の良好なＴｉＣＮ
膜を積層させることによって密着性、耐摩耗性の良好な
長寿命の金型が実現できた。ＴｉＣＮはＴｉＮとＴｉＣ
の固溶体として得られ、化学的な反応性はＴｉＮに近い
組成が低く、安定であることを見出した。そこで、さら
に第３層として第２層に積層させて、ＴｉＮの被膜をコ
ーティングすることにより、粉末との離形性が良好にな
り、実用上非常に効果が大きく、上記の問題点をすべて
解決することができた。
【０００７】その発明の要旨とするところは、セラミッ
クス粉体をバインダーを添加して乾式で行なうプレス成
形用金型において、金型母材を低合金工具鋼、高合金ダ
イス鋼あるいは高速度鋼とし、該金型母材の表面にＴｉ
Ｎの第１層被膜を形成し、次いでこの第１層に積層させ
てＴｉＣＮの第２層被膜を形成させ、該第２層の上にさ
らにＴｉＮの第３層皮膜を、該金型母材の焼き戻し温度
以下の温度で表面被覆を形成したことを特徴とするセラ
ミックス粉末成形用金型にある。
クス粉体をバインダーを添加して乾式で行なうプレス成
形用金型において、金型母材を低合金工具鋼、高合金ダ
イス鋼あるいは高速度鋼とし、該金型母材の表面にＴｉ
Ｎの第１層被膜を形成し、次いでこの第１層に積層させ
てＴｉＣＮの第２層被膜を形成させ、該第２層の上にさ
らにＴｉＮの第３層皮膜を、該金型母材の焼き戻し温度
以下の温度で表面被覆を形成したことを特徴とするセラ
ミックス粉末成形用金型にある。
【０００８】以下本発明について図面に従って詳細に説
明する。図１は本発明に係るセラミックス粉末成形用金
型の断面図である。図１に示すように、セラミックス粉
末成形用金型はダイス１と上パンチ２及び下パンチ３か
ら構成され、このダイス１及び上パンチ２と下パンチ３
表面は粉体による摩耗が激しい。そこでこのダイス１及
び上パンチ２と下パンチ３表面に当るコーティング層４
を施こす必要がある。符号１′は内側ダイスであり、５
は粉体を示す。
明する。図１は本発明に係るセラミックス粉末成形用金
型の断面図である。図１に示すように、セラミックス粉
末成形用金型はダイス１と上パンチ２及び下パンチ３か
ら構成され、このダイス１及び上パンチ２と下パンチ３
表面は粉体による摩耗が激しい。そこでこのダイス１及
び上パンチ２と下パンチ３表面に当るコーティング層４
を施こす必要がある。符号１′は内側ダイスであり、５
は粉体を示す。
【０００９】そこでこのコーティング４について金型母
材と被膜界面からの剥離（劣化）及び被膜内部からの剥
離（劣化）を防止する為に、本発明では図２に示すよう
に母材６の表面に密着性の良好なＴｉＮ膜７を第１層と
して施工し、第２層として第１層上に積層させて、炭化
チタン又は炭窒化チタン膜８であって当該膜をＴｉＣX
Ｎ1-x と表わす時、ＴｉＣx Ｎ1-x 膜を第２層として施
工する。この時、０＜ｘ≦１となる様に被膜成分をコン
トロールする。さらに粉体との離形性をよくする為に第
２層に積層させて第３層としてＴｉＮ９の被膜を形成す
ることにより耐摩耗性、離形性の良いセラミックス粉末
成形用金型を開発することができた。
材と被膜界面からの剥離（劣化）及び被膜内部からの剥
離（劣化）を防止する為に、本発明では図２に示すよう
に母材６の表面に密着性の良好なＴｉＮ膜７を第１層と
して施工し、第２層として第１層上に積層させて、炭化
チタン又は炭窒化チタン膜８であって当該膜をＴｉＣX
Ｎ1-x と表わす時、ＴｉＣx Ｎ1-x 膜を第２層として施
工する。この時、０＜ｘ≦１となる様に被膜成分をコン
トロールする。さらに粉体との離形性をよくする為に第
２層に積層させて第３層としてＴｉＮ９の被膜を形成す
ることにより耐摩耗性、離形性の良いセラミックス粉末
成形用金型を開発することができた。
【００１０】
【作用】本発明で母材として使用する材質としては低合
金工具鋼（ＳＫＳ２，３等）あるいは高合金ダイス鋼
（ＳＫＤ１１あるいはＤＣ５３）あるいは高速度鋼（Ｓ
ＫＨ５１など）を例示でき、金型母材の焼戻し温度以下
で表面被膜を成膜させることが重要である。というのは
母材の焼戻し温度以上で成膜すると母材が軟化したり、
寸法が変化して金型として使用不可になる場合がある為
である。又、これらの被膜は、化学蒸着法（ＣＶＤ）、
物理蒸着法（ＰＶＤ）、などのコーティング技術が使用
可能であるが、物理蒸着法（ＰＶＤ）の方が処理温度が
低く、母材の変形、変寸、軟化などが比較的少なく金型
として利用する場合は適している。特にイオンプレーテ
ィング法によるものが密着力が高く好適である。
金工具鋼（ＳＫＳ２，３等）あるいは高合金ダイス鋼
（ＳＫＤ１１あるいはＤＣ５３）あるいは高速度鋼（Ｓ
ＫＨ５１など）を例示でき、金型母材の焼戻し温度以下
で表面被膜を成膜させることが重要である。というのは
母材の焼戻し温度以上で成膜すると母材が軟化したり、
寸法が変化して金型として使用不可になる場合がある為
である。又、これらの被膜は、化学蒸着法（ＣＶＤ）、
物理蒸着法（ＰＶＤ）、などのコーティング技術が使用
可能であるが、物理蒸着法（ＰＶＤ）の方が処理温度が
低く、母材の変形、変寸、軟化などが比較的少なく金型
として利用する場合は適している。特にイオンプレーテ
ィング法によるものが密着力が高く好適である。
【００１１】
【実施例】さて本発明の実施例および比較例の使用条件
としての母材の材質および試験結果である寿命（耐久
性）指数を表１に示す。表１に示すように従来法より本
発明の方がはるかに金型の長寿命化が図れた。
としての母材の材質および試験結果である寿命（耐久
性）指数を表１に示す。表１に示すように従来法より本
発明の方がはるかに金型の長寿命化が図れた。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によって、従来
法に比較してはるかに金型の長寿命化が図られ、金型費
用の低減及び金型交換の頻度が少なくてすみ、生産性を
著しく向上させることが出来た。
法に比較してはるかに金型の長寿命化が図られ、金型費
用の低減及び金型交換の頻度が少なくてすみ、生産性を
著しく向上させることが出来た。
【図１】本発明に係るセラミックス粉末成形用金型の断
面図、
面図、
【図２】本発明に係るセラミックスコーティング層の断
面図、
面図、
【図３】 従来の粉末成形用金型の断面図である。
１ ダイス １′内側ダイス ２ 上パンチ ３ 下パンチ ４ コーティング層 ５ 粉体 ６ 母材 ７ ＴｉＮ膜 ８ 炭窒化チタン膜 ９ ＴｉＮ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−231175（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159363（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−170559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−66513（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−164504（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159363（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214512（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−285511（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−320913（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−25103（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B28B 3/02 C23C 14/00 - 14/58
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックス粉体をバインダーを添加し
て乾式で行なうプレス成形用金型において、金型母材を
低合金工具鋼、高合金ダイス鋼あるいは高速度鋼とし、
該金型母材の表面にＴｉＮの第１層被膜を形成し、次い
でこの第１層に積層させてＴｉＣＮの第２層被膜を形成
させ、該第２層の上にさらにＴｉＮの第３層皮膜を、該
金型母材の焼き戻し温度以下の温度で表面被覆を形成し
たことを特徴とするセラミックス粉末成形用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00100393A JP3236385B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | セラミックス粉末成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00100393A JP3236385B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | セラミックス粉末成形用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06198623A JPH06198623A (ja) | 1994-07-19 |
| JP3236385B2 true JP3236385B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=11489413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00100393A Expired - Fee Related JP3236385B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | セラミックス粉末成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236385B2 (ja) |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP00100393A patent/JP3236385B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06198623A (ja) | 1994-07-19 |
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