JPH05115930A - 金型処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塑性加工用金型表面に充分な硬度と適当な潤
滑性を有し、しかも密着強度の強い表面処理層を形成さ
せることにより、塑性加工時の被処理材と金型間の「か
じり」の発生を防止し、高い加工度と良好な加工表面状
態を得ることを目的とする。 【構成】 金型表面に直接錫メッキするか、或はあらか
じめ該金型表面に銅メッキ又はニッケルメッキを施した
後、錫メッキ又は錫−亜鉛合金メッキを施し、次いで熱
処理することにより該金型表面に金属間化合物層を形成
させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属塑性加工用の金型
の表面処理に関し、詳しくは金属塑性加工及び金属表面
処理加工の分野に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金型の寿命を延ばすために、硬化
クロムメッキ，炭化バナジウムなどの炭化物コーティン
グ、あるいは窒化チタンコーティング等の表面処理が行
なわれていた。

【０００３】しかしながら、上記のような技術にあって
は、硬度は非常に高くなるが、潤滑性がないため、次の
ような欠点があった。 （１）被加工材の材質によっては、金型との間で「かじ
り」（「焼付き」ともいう）状態を起すため、加工度を
高くできない。 （２）「かじり」現象を生じるために、加工後の製品表
面に傷がつきやすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、塑性加工用
金型表面に充分な硬度と適当な潤滑性を有し、しかも密
着強度の強い表面処理層を形成させることにより、塑性
加工時の被処理材と金型間の「かじり」の発生を防止
し、高い加工度と良好な加工表面状態を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するため、金属間化合物が「かじり」現象防止に対
して特異な性質を有するとの知見を得てなされたもので
ある。

【０００６】本発明の第１の発明は、鉄系材料製金型表
面に錫を含有する層を形成した後、熱処理することによ
り該金型表面に金属間化合物層を形成させることを特徴
とする金属塑性加工用の金型処理法である。

【０００７】また、第２の発明は、鋼製金型表面に銅メ
ッキ又はニッケルメッキを施した後、錫メッキ又は錫−
亜鉛合金メッキを施し、次いで熱処理することにより該
金型表面に金属間化合物層を形成させることを特徴とす
るチタン材塑性加工用の金型処理法を提供するものであ
る。

【０００８】更に詳しくは、金属塑性加工用金型表面に
錫又は錫−亜鉛合金メッキを施した後、２００〜６００
℃の温度で熱処理を行なうことにより、金型母材金属と
メッキ金属との間に相互拡散反応を起させ、金型表面に
強固な金属間化合物層を形成させる金型処理法であっ
て、 イ）上記メッキ工程での密着性向上を図るため、下地銅
メッキをあらかじめ施すこと、 ロ）上記メッキ工程での密着性向上を図るため、下地ニ
ッケルメッキをあらかじめ施すこと、 ハ）上記メッキ工程での密着性向上を図るため、下地ニ
ッケル、更に銅メッキをあらかじめ施すこと、 を特徴とする金型処理法である。

【０００９】即ち、本発明は塑性加工用金型の表面にメ
ッキを施した後、熱処理を行ない、メッキ金属と金型中
の金属との間に拡散反応を生じせしめ、該金型表面に硬
度が高くて良好な潤滑性を有しかつ密着強度が非常に強
い金属間化合物層を形成させることにより、塑性加工中
の「かじり」状態を減少させて、加工度を向上させると
共に良好な加工表面状態が得られるようにするものであ
る。

【００１０】次に、本発明を詳細に説明する。工具鋼あ
るいはダイス鋼（例えばＳＫＤ，ＳＣＭ等）などの鉄系
材料を素材とする塑性加工用金型に対し、錫又は錫−亜
鉛合金メッキを施し、１〜２０μｍ好ましくは５〜１０
μｍのメッキ層を形成させる。この際、メッキ層の密着
性を向上させるため、あらかじめ下地銅メッキを施して
もよい。

【００１１】錫メッキの場合は硫酸浴を使用し、錫−亜
鉛合金メッキでは錫・亜鉛・シアン浴で錫−亜鉛合金を
陽極として使用し、析出合金組成が錫７５％，亜鉛２５
％となるように浴組成を調整する。

【００１２】上記のようにしてメッキした金型を熱処理
炉に装入し、２００〜６００℃好ましくは２５０〜４０
０℃の温度で熱拡散処理を行なう。この時、使用する熱
処理炉は局部的加熱を防止するため、熱風循環式の炉が
好ましい。輻射熱等により局部的に加熱されると、メッ
キ金属が部分的に溶融・流動していわゆる「ダレ」を作
り、目的とする所定の表面特性が得られない。

【００１３】加熱時間は金型の大きさやメッキ膜厚によ
って異なるが、所定温度で２〜２０時間、好ましくは５
〜１０時間保持することが必要である。加熱終了後は自
然冷却し、１５０℃以下になったら炉外に取り出す。

【００１４】上記の処理により、金型表面には錫メッキ
の場合、Ｆｅ−Ｓｎを主体とする金属間化合物層がメッ
キ厚さの約１．５倍程度の深さで形成される。また、錫
−亜鉛合金メッキの場合は、第三元素を固溶するＦｅ−
Ｓｎ，Ｆｅ−Ｚｎを主体とする金属間化合物からなる層
が形成される。

【００１５】いずれの場合にも、処理層の最表面はほと
んど金属間化合物であり、金型内部に向うに従って次第
に金型素材相の割合が増え、遂には該化合物層が暫減し
て消滅するといういわゆる傾斜構造となっているため、
非常に皮膜強度が大きくなっている。次に、本発明を実
施例により説明する。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 円筒深絞り用金型（絞り径：３２ｍｍφ、材質：ＳＣＭ
４３５）を通常の処理で該金型表面に７μｍ厚の錫メッ
キを施した後、熱風循環式炉で４００℃×６時間の熱処
理を行なった。

【００１７】この熱処理後の金型を用いて、純チタン材
（１ｍｍ厚、ＪＩＳ ＴＰ２８Ｃ）の円筒深絞り試験を
行なった所、絞り比：Ｄ／ｄ（Ｄ：絞り前のブランク直
径、ｄ：絞り径）２．４が得られた。

【００１８】次に、絞り比１．８での繰返し絞りを行な
ったが、３０回終了後でも加工品の表面は滑らかで、
「かじり」等による傷は全く認められず、最大絞り力も
最初からほとんど変化しなかった。

【００１９】実施例２ 被加工材として純チタン板を用い、金型材として工具鋼
（ＳＫＤ１１）と、工具鋼に硬質クロムメッキを施した
ものと、ＳＣＭ４３５にメッキ熱拡散処理（本発明法）
を施したものとの３種類の金型によって円筒深絞りによ
る比較試験を行なった。その結果を図１（チタン板の深
絞り加工における絞り比（Ｄ／ｄ）と最大絞り力との関
係を示すグラフ）、ならびに図２（チタン板の連続絞り
加工における最大絞り力の変化を示すグラフ）に示す。

【００２０】図１及び図２において、工具鋼金型（ＳＫ
Ｄ１１）による場合を●印、硬質クロムメッキ金型によ
る場合を◎印、本発明法によるメッキ熱拡散処理金型に
よる場合を○印で示した。このグラフの結果から次のこ
とが分る。

【００２１】本発明に係るメッキ熱拡散処理金型の場合
には、最大絞り比で工具鋼金型の約１．３倍、硬質クロ
ムメッキ金型の約１．２倍となっている。

【００２２】また、連続絞り加工試験では、図２に示す
ように、工具鋼金型及び硬質クロムメッキ金型による場
合は２回目から絞り力が大幅に上昇したが、本発明に係
るメッキ熱拡散処理金型による場合は３０回目でも絞り
力に変化はなく、また加工表面も前２者の金型の場合に
は「かじり」に起因すると見られる傷が加工品の全外周
面にわたってはっきりと認められたのに対し、本発明に
係る金型による場合では、加工品の外面には全く傷が見
られず滑らかなままであった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塑性加工、特にチタン等の難加工材を大きな加工度で、
しかも良好な表面状態で加工することができる。これに
より、塑性加工の工程短縮及び後加工の省略などの合理
化を図ることができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】純チタン材（ＪＩＳ ＴＰ２８Ｃ）の深絞り加
工における絞り比（Ｄ／ｄ）と最大絞り力との関係を示
すグラフである。

【図２】純チタン材（ＪＩＳ ＴＰ２８Ｃ）の連続絞り
加工における最大絞り力の変化を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄系材料製金型表面に錫を含有する層を
   形成した後、熱処理することにより該金型表面に金属間
   化合物層を形成させることを特徴とする金属塑性加工用
   の金型処理法。
2. 【請求項２】 鋼製金型表面に銅メッキ又はニッケルメ
   ッキを施した後、錫メッキ又は錫−亜鉛合金メッキを施
   し、次いで熱処理することにより該金型表面に金属間化
   合物層を形成させることを特徴とするチタン材塑性加工
   用の金型処理法。