JPH0151552B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電鋳金型およびその製造方法、特に、
超高精度でかつ短時間に形成し得る電鋳金型およ
びその製造方法に関する。

（従来の技術） プラスチツク成形用金型の雄型部あるいは雌型
部を形成する方法として電鋳法がある。電鋳法は
金属材料の機械加工法あるいは金属の鋳造法など
に較べて超高精度な型面の金型を製造することが
できる。しかしながら、電鋳法は金型の製作にあ
まりにも長時間を要するという点に致命的な欠点
がある。たとえば、５mm厚さの金属層を形成する
には約３〜４週間もの長期間を要する。しかも、
電鋳層を金属マスター型（母型）に形成するに際
し、母型表面の凸部は凹部に比較して集電効果が
著しく、そのために凸部に電鋳金属が過剰析出す
る。その過剰析出部分は集電効果がさらに増大さ
れるために電着の均一性がますます悪くなる。し
たがつて、形状によつては電鋳工程の途中で母型
を槽から取り出し、過剰析出してできた突起部を
機械加工により削り落とし、その後、再電鋳を行
うことが必要である。このような電鋳工程を採る
ことは、あまりに長期間を要するため、第６図に
示すように、メツキ層１０１が薄く形成された時
点で電鋳を中止し、母型を槽から取り出して過剰
析出部に適当な加工を施く鉄ブロツク１０２を嵌
合したのち、再びメツキ層１０３をその周囲に形
成することが行われている。しかし、上記方法に
おいても母型に所望の電鋳層を形成するには長時
間を要する。上記欠点を解決するために母型に適
当な厚さの電鋳を行い、その上にバツキング用と
して亜鉛合金などを鋳造する方法がある。この方
法は、しかしながら、見かけ上は金型の体をなし
ているが電鋳金属層と鋳造合金層とがまつたく接
着していないため、使用しているうちに両層が剥
離し、ついには破損してしまう。しかも、鋳造合
金の固化収縮のために、金型が変形したり、とき
には鋳造合金の収縮のために母型と電鋳型を離型
することができなくなる。その結果、精密な金型
を製作することはできない。

他方、複雑な形状の金型を超高精度に得る方法
として、金型の雄型部あるいは雌型部をブロツク
構造にする方法がある。この場合、隣接するブロ
ツク金型間にパターンの隙間を生じることなく各
ブロツク金型を高精度に組み立てることが必要で
ある。各ブロツク金型の周囲には、例えば、鉄鋼
材などの補強枠が取り付けられており、したがつ
て、この補強枠の当接面は超高精度に仕上げられ
ている。ところが、その補強枠はバツキング用鋳
造合金に接着されているのみで、電鋳金属層とは
まつたく接着されていない。そのため、連続荷重
のもとでは、両者は次第に剥離し、各金型キヤビ
テイ部間の型面の平衡状態を長期間安定した状態
に保ちえない。したがつて、所望形状の成形品を
一体成形により得ることができない。補強枠と電
鋳金属層との間に生じた微小隙間に溶融樹脂が浸
入し成形品の寸法精度不良やばり発生の原因とな
る。補強枠と電鋳金属層とを接着するのに、電子
ビーム溶接法あるいはレーザー溶接法などがある
が、いずれも金型が熱変形したり溶接部分がくび
れたりして超高精度な金型を提供しえない。ノツ
クピンなどを用いて両者を接続する方法もある
が、その作業は繁雑であり製造工程が増す。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであ
り、その目的とするところは、超高精度なキヤビ
テイ部を構成しうる電鋳金型およびその製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、極
めて短時間かつ安価に得られる電鋳金型およびそ
の製造方法を提供することにある。本発明のさら
に他の目的は、隣接するブロツク金型間に隙間を
生ずることなく各ブロツク金型を高精度に組み立
てうるブロツク構造の電鋳金型およびその製造方
法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電鋳金属層のバツキング材として、
例えば、鉄、鉄合金、銅もしくは銅合金などでな
る金属部材を用い、かつ該金属部材と電鋳金属層
とをメツキ金属層を介して強固に接着することに
より、電鋳金型が短時間かつ安価に得られうると
いう本発明者の知見にもとづいて完成された。

したがつて、本発明の電鋳金型は、金型のキヤ
ビテイ部を構成する電鋳金属層と、該電鋳金属層
の背面に位置するバツキング用金属部材とを有
し、該電鋳金属層と該バツキング用金属部材との
境界領域の外周線に沿つて設けた帯状切欠部に形
成された第一のメツキ金属層により該電鋳金属層
と該バツキング用金属部材とを接合し、そのこと
により上記目的が達成される。また、この金型の
製造方法は、(1)金属製母型の外表面にキヤビテイ
部の型面を含む電鋳金属層を形成する工程、(2)該
電鋳金属層の外周縁に沿つて切欠部を設ける工
程、(3)バツキング用金属部材を該電鋳金属層の背
面に配置し、両者の境界領域の外周縁に沿つて帯
状空間を形成する工程、および(4)該帯状空間の第
一のメツキ金属層を形成し電鋳金属層とバツキン
グ用金属部材とを接着する工程、を包含し、その
ことにより上記目的が達成される。

上記電鋳金属層は、例えば銅、鉄、ニツケル、
ニツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金およ
びニツケル−リン合金からなる群から選ばれる少
なくとも一種で構成される。その金属層厚には、
特に制限はないが、作業性や出来上がる金型の使
用条件などに依存する。通常、0.2mm〜５mmの範
囲に設定される。

上記バツキング用金属部材は、バツキング（裏
打ち）としての金型補強機能を果たすものであれ
ば、特に、限定されない。機械切削性に優れた材
質が好適に用いられる。例えば、鉄、鉄合金、銅
および銅合金からなる群から選ばれる少なくとも
一種で構成される。

上記第一のメツキ金属層は、例えば、銅、鉄、
ニツケル、ニツケル−コバルト合金、ニツケル−
鉄合金およびニツケル−リン合金からなる群から
選ばれる少なくとも一種で構成される。この金属
層は、上記電鋳金属層とバツキング用金属部材と
を接着させる接着剤として機能する。このメツキ
金属層による接着形態は、特に制限はないが、作
業性などの点から、例えば、上記電鋳金属層とバ
ツキング用金属部材との境界領域の外周縁に沿つ
て設けた帯状切欠部に金属メツキを施すことによ
り行われる。帯状切欠部の幅や奥行きなどは金型
の使用条件などにより適宜設定される。

上記バツキング用金属部材の内部に鋳造合金を
鋳込むことも可能である。その際には、母型上に
形成された上記電鋳金属層の中間加工が不要とな
り作業工程が、さらに、短縮される。この鋳造合
金は、鋳造収縮率が小さいほど得られる金型キヤ
ビテイ部の寸法精度および表面が超高精度になる
ことはいうまでもない。膨張性の金属、例えば、
ビスマスなどを用いてもよい。このような鋳造合
金としては、融点が約600℃以下の、例えば、ビ
スマス−錫合金、ビスマス−錫−亜鉛合金、ビス
マス−カドミウム合金、錫−鉛−カドミウム合
金、錫−カドミウム合金、錫−鉛合金、錫−亜鉛
合金、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銅−アンチ
モン合金、銅−亜鉛合金、亜鉛−アルミニウム合
金、アルミニウム−銅合金、銀ろうおよび金ろう
からなる群から選ばれる少なくとも一種で構成さ
れる。上記鋳造合金の鋳造に際し、銅などでなる
水冷用および／もしくは加熱用管を同時に鋳込む
ことによりプラスチツク材の成形時の金型温度の
調節を可能とすることができる。また、鋳造合金
にメツキ処理を施した直径が0.5〜５mmほどの微
細な鉄などでなる金属粒を20〜60重量％の割合で
混合して用いると鋳造合金の固化収縮率を微小に
抑制することができ、鋳造合金の耐圧縮性を向上
させることができる。この金属粒は鋳造合金の固
化収縮率を極少にしうるものであり、その金属を
種類に特に制限はない。

上記電鋳金属層とバツキング用金属部材とのそ
れぞれの接合面に第二のメツキ金属層を施したの
ち両者を上記鋳造合金層を介して接合しても、電
鋳金属層とバツキング用金属部材とは強固に接着
されうる。上記第二のメツキ金属層は、例えば、
錫、銅、亜鉛、錫−亜鉛合金、錫−鉛合金、錫−
銅合金および銅−亜鉛合金からなる群から選ばれ
る少なくとも一種で構成される。この金属層は、
電鋳金属層と鋳造合金層、およびバツキング用金
属部材と鋳造合金層とを接着させる接着剤として
機能すればよく、その厚さに特に制限はない。通
常、数μｍ〜数10μｍ、例えば、5μｍ〜20μｍの
範囲に設定される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について述べる。

実施例 １ 本発明の電鋳金型は、例えば、第１図ａ〜第１
図ｃに示すようにして製造される。まず、雄型の
黄銅製の母型１０上に電鋳法により銅、鉄、ニツ
ケル、ニツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合
金もしくはニツケル−リン合金を約0.2〜５mmの
厚さに電鋳し、電鋳金属層１１を形成する。電鋳
用の電解液としては、それぞれ所要の金属もしく
は合金を含む金属メツキ用電解液などが適宜用い
られる。例えば、ニツケルの場合、スルフアミン
酸ニツケルなどである。次いで、母型１０上に形
成された電鋳金属層１１の上部１１０を平滑に切
削加工し、その外周縁に沿つて切欠部１１１を設
ける（第１図ａ）。

次いで、上記電鋳金属層１１の切削面１１０に
鉄鋼材製のバツキング用金属部材１２を上記母型
１０と同軸に配置する。このとき、電鋳金属層１
１とバツキング用金属部材１２とは接着剤などを
介して仮接着されるのが好ましい。バツキング用
金属部材１２の外周縁には切欠部１２１が設けら
れている。このバツキング用金属部材１２の切欠
部１２１と上記電鋳金属層１１の切欠部１１１と
で幅約４mmおよび奥行き約１mmの帯状空間が形成
される。次いで、この帯状空間にニツケルもしく
はニツケル合金などを電気メツキ法により適当な
厚さにメツキし第一のメツキ金属層１３を形成し
て金型原型を作製する（第１図ｂ）。

次いで、上記金型原型を必要に応じて所望の形
状に切断加工し、母型１０を離型する。得られた
金型の電鋳金属層１１とバツキング用金属部材１
２とは第一のメツキ金属層１３により接着してい
る（第１図ｃ）。

このような方法により製造された金型を、所望
成形品の所定部分の形状に合わせてブロツクごと
に作製して、それぞれの当接面を超高精度に研削
したのち射出成形型に組み込んだ。そして、各種
熱可塑性プラスチツク材料を用いて射出成形によ
り一体成形したところ、10万回の使用においても
何らの異常もなく充分な耐久性を有することがわ
かつた。電鋳金属層１１とバツキング用金属部材
１２とが第一のメツキ金属層１３を介して強固に
接着されることにより、超高精度な型面が長期間
にわたり維持されえた。得られた一体成形品に
は、寸法精度不良やばりなどの発生がまつたく認
められなかつた。

実施例 ２ 実施例１において、電鋳金属層１１バツキング
用金属部材１２との接合に際し、第２図に示すよ
うに、それぞれの接合面に接着用の第二のメツキ
金属層１４を施し、そして、これら接合面間に鋳
造合金層１５を介在させた。得られた金型を構成
する電鋳金属層１１とバツキング用金属部材料１
２とは、第二のメツキ金属層１４および鋳造合金
層１５の接着力によりさらに強固に接着された。

実施例 ３ 実施例１において、第３図に示すように、バツ
キング用金属部材１２を金型の外周面のみに設け
て電鋳金属層１１と接着したのち、その内部に鋳
造合金を鋳造した。得られた金型の電鋳金属層１
１とバツキング用金属部材１２とは鋳造合金層１
６により、さらに強固に接着された。電鋳金属層
１１に研削加工を施すことがないため、金型製作
工程をさらに短縮することができた。

実施例 ４ 実施例３の金型製作時に、第４図に示すよう
に、水冷孔もしくは加熱孔として外面に接着用メ
ツキ層を施した銅管１７を配置して鋳造合金層１
６を形成した。得られた金型を射出成形型に組み
込み、この銅管１７を水冷孔もしくは加熱孔とし
て用いて金型温度の調節を行つたところ、成形時
間の短縮などが可能となつた。得られた成形品の
外観や寸法精度を向上させることもできた。

実施例 ５ 実施例３および実施例４に使用した鋳造合金
に、あらかじめ表面を接着用メツキ処理した微細
な鉄粒（直径１〜３mm）を重量で30％混合し、こ
れを用いて鋳造合金層１６を構成したところ、鋳
造合金の固化収縮率を微小に抑制することができ
た。そして、鋳造合金の耐圧縮性を改善すること
ができた。

実施例 ６ 実施例３の金型製作時に、第５図に示すよう
に、電鋳金属層１１の背面およびバツキング用金
属部材１２の内周面にあらかじめ接着用の第二の
メツキ金属層１３を設けたのち、鋳造合金を鋳造
した。さらに、その背面に接着用の第二のメツキ
金属層１８を設けたバツキング用金属部材２０を
配置した。得られた金型は第二のメツキ金属層１
８および鋳造合金層１９により、さらに強固に接
着され得た。耐圧縮性も向上した。

（発明の効果） 本発明の金型は、このように、電鋳金属層とバ
ツキング用金属部材とがメツキ金属層により強固
に接続固定するものであり、かつ型面を構成する
電鋳金属層は寸法精度において超高精度でありこ
れをバツキングする金属部材は短時間のうちに簡
単に形成されるという特性を有する。それゆえ、
本発明の金型は、精度が著しく高く容易かつ安価
に製造できる。しかも、耐圧縮性に著しく優れて
いる。さらに、本発明の金型は、ブロツク構造の
金型にも適用し得、複雑な形状のキヤビテイ部を
有する成形品が超高精度でかつ容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｃはそれぞれ本発明の金型の
一実施例を示す正面断面図、第２図〜第５図はそ
れぞれ本発明の金型の他の実施例を示す正面断面
図、第６図は従来の金型の一例を示す正面断面図
である。 １１……電鋳金属層、１２，２０……バツキン
グ用金属部材、１３……第一のメツキ金属層、１
４，１８……第二のメツキ金属層、１５，１６，
１９……鋳造合金層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金型のキヤビテイ部を構成する電鋳金属層
   と、該電鋳金属層の背面に位置するバツキング用
   金属部材とを有し、 該電鋳金属層と該バツキング用金属部材との境
   界領域の外周線に沿つて設けた帯状切欠部に形成
   された第一のメツキ金属層により該電鋳金属層と
   該バツキング用金属部材とを接合した電鋳金型。 ２ 前記電鋳金属層が銅、鉄、ニツケル、ニツケ
   ル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金およびニツ
   ケル−リン合金からなる群から選ばれる少なくと
   も一種でなる特許請求の範囲第１項に記載の金
   型。 ３ 前記バツキング用金属部材が鉄、鉄合金、銅
   および銅合金からなる群から選ばれる少なくとも
   一種でなる特許請求の範囲第１項に記載の金型。 ４ 前記第一のメツキ金属層が銅、鉄、ニツケ
   ル、ニツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金
   およびニツケル−リン合金からなる群から選ばれ
   る少なくとも一種でなる特許請求の範囲第１項に
   記載の金型。 ５ 前記電鋳金属層と前記バツキング用金属部材
   との間に第二のメツキ金属層を介して鋳造合金層
   を設けた特許請求の範囲第１項に記載の金型。 ６ 前記第二のメツキ金属層が錫、銅、亜鉛、錫
   −亜鉛合金、錫−鉛合金、錫−銅合金および銅−
   亜鉛合金からなる群から選ばれる少なくとも一種
   でなる特許請求の範囲第５項に記載の金型。 ７ 前記鋳造合金層がビスマス−錫合金、ビスマ
   ス−錫−亜鉛合金、ビスマス−カドミウム合金、
   錫−鉛−カドミウム合金、錫−カドミウム合金、
   錫−鉛合金、錫−亜鉛合金、錫−銀合金、錫−銅
   合金、錫−銅−アンチモン合金、銅−亜鉛合金、
   亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム−銅合
   金、銀ろうおよび金ろうからなる群から選ばれる
   少なくとも一種でなる特許請求の範囲第５項に記
   載の金型。 ８ (1) 金属製母型の外表面にキヤビテイ部の型
   面を含む電鋳金属層を形成する工程、 (2) 該電鋳金属層の外周縁に沿つて切欠部を設け
   る工程、 (3) バツキング用金属部材を該電鋳金属層の背面
   に配置し、両者の境界領域の外周縁に沿つて帯
   状空間を形成する工程、および (4) 該帯状空間に第一のメツキ金属層を形成し電
   鋳金属層とバツキング用金属部材とを接着する
   工程、 を包含する電鋳金型の製造方法。 ９ 前記電鋳金属層が銅、鉄、ニツケル、ニツケ
   ル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金およびニツ
   ケル−リン合金からなる群から選ばれる少なくと
   も一種でなる特許請求の範囲第８項に記載の製造
   方法。 １０ 前記バツキング用金属部材が鉄、鉄合金、
   銅および銅合金からなる群から選ばれる少なくと
   も一種でなる特許請求の範囲第８項に記載の製造
   方法。 １１ 前記第一のメツキ金属層が銅、鉄、ニツケ
   ル、ニツケル−コバルト合金、ニツケル−鉄合金
   およびニツケル−リン合金からなる群から選ばれ
   る少なくとも一種でなる特許請求の範囲第８項に
   記載の製造方法。 １２ 前記電鋳金属層と前記バツキング用金属部
   材との間に第二のメツキ金属層を介して鋳造合金
   層を設けた特許請求の範囲第８項に記載の製造方
   法。 １３ 前記第二のメツキ金属層が錫、銅、亜鉛、
   錫−亜鉛合金、錫−鉛合金、錫−銅合金および銅
   −亜鉛合金からなる群から選ばれる少なくとも一
   種でなる特許請求の範囲第１２項に記載の製造方
   法。 １４ 前記鋳造合金層がビスマス−錫合金、ビス
   マス−錫−亜鉛合金、ビスマス−カドミウム合
   金、錫−鉛−カドミウム合金、錫−カドミウム合
   金、錫−鉛合金、錫−亜鉛合金、錫−銀合金、錫
   −銅合金、錫−銅−アンチモン合金、銅−亜鉛合
   金、亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム−銅
   合金、銀ろうおよび金ろうからなる群から選ばれ
   る少なくとも一種でなる特許請求の範囲第１２項
   に記載の製造方法。