JPH0857560A - 金属加工のための改良された型工具 - Google Patents

金属加工のための改良された型工具

Info

Publication number
JPH0857560A
JPH0857560A JP7213794A JP21379495A JPH0857560A JP H0857560 A JPH0857560 A JP H0857560A JP 7213794 A JP7213794 A JP 7213794A JP 21379495 A JP21379495 A JP 21379495A JP H0857560 A JPH0857560 A JP H0857560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
substrate
coating
organic material
ions
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
Application number
JP7213794A
Other languages
English (en)
Inventor
Jesse N Matossian
ジェシー・エヌ・マトシアン
Joseph A Wysocki
ジョセフ・エー・ウィソキ
Robert G Wilson
ロバート・ジー・ウィルソン
Frederick G Yamagishi
フレデリック・ジー・ヤマギシ
Jr Edward F Ryntz
エドワード・エフ・リンツ・ジュニア
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of JPH0857560A publication Critical patent/JPH0857560A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/20—Making tools by operations not covered by a single other subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/0427—Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/043—Improving the adhesiveness of the coatings per se, e.g. forming primers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1295—Process of deposition of the inorganic material with after-treatment of the deposited inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】非鉄材料の型工具の磨耗寿命特性を向上させる
こと。 【解決手段】成形操作の際における非鉄型工具材料の磨
耗に起因する欠陥に対する耐性は型工具の表面を処理す
ることによって改良される。一つの方法においては、有
機材料含有基体又は金属基体の表面をシリコン変性有機
材料で被覆し、次いで、不活性ガスのイオンを注入して
有機材料を炭化珪素リッチ層に変化させる。他の方法に
おいては、亜鉛基合金の表面に窒素イオンを注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属加工の操作
に関し、特に耐磨耗性が改良された型工具に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多くの
金属部材が、金属加工技術によって、その最終形状及び
大きさに形成される。このような技術の一つでは、薄い
金属部材がシ−ト又は巻回されたストリップの金属加工
物から金属成形型を用いて形成される。型は、加工物が
中間の又は最終の形状に形成されるのを助けるところの
予め選択された形状を有する他の部材である。シ−ト加
工物は、通常、雄型を用いて雌型の中に押し込むことに
よって形成される。
【０００３】いくつかの型成形操作は、大きなトン数の
金属加工物を含んでおり、またなじみの深い製品を製造
する。例えば、ほとんどの自動車は金属の車体パネルを
有している。このようなパネルを製作するためには、出
発シートを雌型の上方に置き、次いで適当な形状の雄型
によりそのシートを雌型に押し込むことによって、平な
金属シート片を形成する。結果として生じた部品は車体
パネルの複雑形状を有している。
【０００４】型寿命は、通常、その大きさから最終製品
の大きさへの変化を原因とする磨耗によって制限され
る。各部品が成形される際に、シート加工物と型との間
の摩擦により型から少量の材料が除去される。結局、最
終製品が大きさの標準に合わない程、型の大きさが変わ
ってしまう。
【０００５】製造工程において、型は、それを用いて製
造される部材に比較して非常に硬く、耐磨耗性を有する
特別な鋼又は他の鉄合金で製造される。このような型
は、数千の個々の部品の成形に用いることができる。製
造工程において用いられるこれらの型は、硬い材料を加
工する困難性、及び高価な表面処理を実施する必要性を
含むいくつかの理由のために、典型的に製造に費用がか
かる。
【０００６】高価な鉄合金の工具及び型材料を高価では
ない他の非鉄材料に置き換えるという製造工業における
経済的動機が存在する。このような非鉄材料として、亜
鉛基金属、アルミニウム基金属を用いることができる
し、プラスチック、エポキシのような非金属材料でさえ
用いることができる。しかしながら、これら全ての非鉄
材料は、鉄材料に比較して磨耗寿命が低いという問題が
ある。それゆえ、非鉄材料の使用は、母型の製作に制限
され、又は型が数千もの部品を作製する必要がない連続
製造時間に制限される。非鉄型材料を製造へ適用するに
は、それらの磨耗寿命を延長するための技術が開発され
なければならない。
【０００７】従って、安価で、許容できる磨耗寿命特性
を有する改良された非鉄の型材料が望まれている。この
発明はこのような要求を満足し、さらに関連する効果を
与えるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、改良された
非鉄の型材料及び金属加工操作に用いるための型を提供
するものである。この発明の型材料及び型は、従来の非
鉄の型材料及び型よりも磨耗を受けにくく、それゆえ
に、型交換が要求される前によりたくさんの部品を製造
することができるという意味において、より長い寿命を
有する。
【０００９】この発明によれば、加工物を予め選択され
た工具を用いて加工する方法であって、予め選択された
材料加工工具の形状を有する基体を供給する工程と、基
体をシリコン変性有機材料のコーティングによって被覆
する工程と、そのコーティングに十分な数及びエネルギ
ーの不活性ガス原子を注入してシリコン変性有機材料の
少なくとも一部を炭化珪素に変化させる工程とを具備し
た方法を提供する。
【００１０】この方法において、基体は機械加工のよう
な従来の技術によって適当な型の形状及び大きさに成形
される。基体は、公知の充填剤入りエポキシ又は亜鉛基
合金のような非鉄の型材料が好ましい。最も磨耗を受け
る型の表面は、有機シランのような水素及び炭素を含む
シリコン変性有機材料でコーティングされる。コーティ
ングは２００ナノメーター（２０００オングストロー
ム）オーダーと薄いことが好ましい。コーティングがこ
のように薄いので、原基体はコーティングを用いない従
来のものと実質的に同じ大きさまで機械加工することが
できる。これは型製作者にとって重要な利便性である。
コーティングが施された後、基体には、水素を除去して
有機材料を変性するのに十分なエネルギ及び十分なドー
ズ量の、好ましくはイオンとして供給される不活性ガス
原子が注入（衝突）される。施されたコーティングを異
なった性質のコーティングに変化させるためのイオン注
入の使用は、イオンビームミキシング、イオンビームエ
ンハンスドデポジション（ＩＢＥＤ）、又はイオンビー
ムアシステッドデポジション（ＩＢＡＤ）として知られ
ている。コーティングを変化させるための適用可能なイ
オン注入技術の例としては、米国特許第３，９００，６
３０号に記載されているような直接注入、又は米国特許
第４，７６４，３９４号に記載されているようなプラズ
マ源イオン注入が挙げられる。この注入処理は、コーテ
ィングを通常いくらかの水素が残存している炭化珪素コ
ーティング層に変化させる。炭化珪素コーティング層は
型の耐磨耗性を改良して、その使用寿命を増加させる。
【００１１】この発明の範囲における他の方法において
は、予め選択された形状を有する工具を用いて加工物を
加工する方法であって、亜鉛基合金で形成され、予め選
択された材料加工工具の形状を有する基体を供給する工
程と、その基体に窒素を好ましくは窒素イオンの状態で
注入して基体の表面を硬化させる工程とを有する方法を
提供する。
【００１２】この技術は、銅及びアルミニウムを合金の
構成要素として含む亜鉛基合金を適用することができる
が、基体を望ましい型形状及び大きさに準備することに
よって実施される。コーティングは不要である。窒素イ
オンは、表面に注入されて型の表面を改質し、非処理の
型よりも耐磨耗性が良く、寿命が長くなるようにする。
【００１３】この発明のこの方法は、型の表面が処理さ
れて最終加工後に改良された特性が得られ、加工された
型の温度を有意に上昇させる必要がないという重要な効
果を有している。型特性を改良するための他の表面処理
は、典型的に、表面処理の間に少なくとも数百度まで加
熱され、その後周囲温度まで冷却されることを要求す
る。このような表面処理の間の温度変化は、型中の応力
並びに不均一な加熱及び冷却によって型が望ましい形状
から歪むことをもたらす。型材料それ自体に有機成分、
例えばエポキシのような充填剤入りポリマーを含んでい
るならば、有機成分が表面処理に必要な温度に耐えるこ
とができないゆえに、表面処理は単純には不可能かもし
れない。この発明のこの方法における他の重要な効果
は、注入された部材に僅か又は有意ではない程しか大き
さの変化をもたらさないということである。
【００１４】ゆえに、この発明は、金属加工型の技術分
野において進歩を与えるものである。この発明の他の特
徴及び効果は、実験例によってこの発明の原理を描いた
添付図面と共に、以下のより詳細な実施例によって明ら
かとなるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】背景として、図１は、雄型２２及
び雌型２４を有する型セット２０を、薄いシ−トの加工
物２６が供給される中間段部において示している。雌型
２４は、加工物２６の予め選択された最終の望ましい形
状を呈した表面２８を有している。雄型２２は、対応す
る予め選択された形状を有しており、加工物２６をそれ
が型によって規定される最終の望ましい形状に達するま
で雌型２４に押し込む。
【００１６】磨耗は、加工物２６が接している型２２及
び２４の表面全てにおいて生じる。これらの面に、摩擦
及びそのための磨耗を低減するために、典型的には潤滑
剤が塗布されるが、磨耗はまだ生じる。加工物を連続し
ていくつか成形した後、磨耗が引き起こす工具の大きさ
の変化は、仕上げられた部品がもはや要求される公差に
入らない程大きくなるかもしれない。そのような型は、
その後、再研磨されるか又は研削されるが、これらの処
理は費用がかさむ。
【００１７】図１の検討によって分かるように、また、
型成形の経験から知られているように、加工物が雌型に
入るところの型ビーズ３０において、典型的には、磨耗
が引き起こす損傷の発生率が最も高くなる。曲げ力及び
摩擦力の合成が、型ビーズ３０において最も厳しい損傷
を生じさせる。それゆえに、この発明は、型ビーズ３０
の保護として最も有益に利用することができる。しか
し、型２２，２４の他の領域にも適用することができ
る。
【００１８】図２〜４は、この発明の処理を受ける型セ
ット２０の好ましい部分としての湾曲した型ビーズ３０
を、著しく拡大した状態で示すものである。ここにおけ
る最初の工程においては、型ビーズ３０及び型２２，２
４の残りの部分が、成形作業のために、予め選択された
形状及び大きさにされる。方法の最初において型をその
最終形状にするための能力は、２つの理由から重要であ
る。第１に、本発明が確立された型の構造を使用するこ
とを許容している。第２に、費用がかかる後加工処理が
不要である。対照的に、他の型処理が非常に高価である
理由の一つは、それらが表面処理のための型を製造する
ために初期の処理を要求し、次いで処理後における型の
正確な最終加工が完結するということである。型の形状
及び大きさは、多くの場合、処理工程のために特に選択
されなければならず、次いで、処理された型は、表面処
理後の最終の望ましい形状に加工される。ここにおける
方法は、このような最終加工を必要とせず、また実際こ
のような型表面の最終加工は、それが薄い処理層を破壊
するために、許容されない。
【００１９】ビーズ３０は型材料で形成された基体３２
を含んでいる。基体は、銅及びアルミニウムを含む亜鉛
基合金のような金属材料であってもよいし、充填剤入り
エポキシポリマーのような非金属材料であってもよい。
図２に示すように、基体３２はシリコン変性有機材料の
コ−テイング３４で被覆されている。コーティング３４
は、好ましくは、シリコン変性有機材料が適当な溶媒例
えばトルエンに溶解した溶液に基板３２を浸漬すること
により塗布され、結果としてコーティングの厚さは約１
００〜約２５０ナノメータ、最も好ましくは約２００ナ
ノメータとなる。イオン注入処理の後、このようにコ−
テイングが非常に薄いため、型を最終の予め選択された
コーティング前の形状に加工することを考慮する必要が
ない。すなわち、コーティングがより厚くミルのオーダ
ーであれば、型が加工される際にコーティングの厚さを
考慮する必要があり、そのため型を最終の予め選択され
た形状及び大きさに加工することができない。従来の加
工技術は、数百ナノメータの範囲内の次元に対しては正
確ではなく、それゆえ、引き続いて被覆されるという事
実を考慮することなく、最終の予め選択された形状及び
大きさに型を加工することができる。
【００２０】コーティング材料は、有機シランのような
シリコン変性有機材料である（いくつかの非常に限定的
な定義においては、“有機”材料は炭素、酸素、及び水
素のみ含むことができる。ここで適用している限定的で
はない使用においては、“有機”材料は、これらの元素
の元素と他の元素とを含み、特に、基本分子に結合した
シリコンの添加により変性されている。）。好ましいシ
リコン変性有機材料は、ポリ（ジメチルシラン−コ−メ
チルフェニルシラン）である。これは、炭素、珪素、及
び水素を、原子比でＣ：Ｓｉ：Ｈ＝９：２：１４の比率
で含むものである。好ましいコーティング層塗布の方法
においては、このコーティング材料をトルエンのような
溶媒に溶解させ、その溶液を濾過する。ビーズ３０のよ
うな型材料は、濾過された溶液に浸漬され、乾燥され
る。
【００２１】被覆されたビーズには、コーティングを図
３に示すように主に炭化珪素コーティング層３６に変化
させるのに十分なエネルギー及びドーズ量を有する高エ
ネルギ−の不活性ガス原子が好ましくはイオンの状態で
（これはイオン化された原子である）注入される。好ま
しい不活性ガスは原子又はイオンＮｅ+ としてのネオン
であるが、アルゴンのような他の不活性ガスも用いるこ
とができる。不活性ガスは、従来の動作方式及び型のあ
らゆるイオン注入装置を用いることによってイオンとし
て提供することができる。例えば、イオン注入は、米国
特許第３，９００，６３０号に記載されているような直
接注入、又は米国特許第４，７６４，３９４号に記載さ
れているようなプラズマ源イオン注入によって行うこと
ができる。許容できるあらゆるエネルギを用いることが
でき、５０〜３００ＫｅＶの範囲が好ましい。現在の好
ましいエネルギーは２７０ＫｅＶである。トータルのド
ーズ量は変化するが、典型的には約１０14〜１０17 ion
s ／cm2 の範囲である。現在の最も好ましいド−ズ量
は、厚さ２００ナノメーターのコーティング３４に対し
て約４×１０-14 ions／cm2 である。
【００２２】表面改良のメカニズムははっきりとは知ら
れておらず、発明者らは以下の可能な説明によって結び
付けられることを望んではいない。現在のところ、イオ
ン注入が珪素と炭素との原子比１：１に向けて有機材料
を変化させ、かつ水素、窒素酸素、及び最初のコーティ
ング３４に含まれているであろう他の元素を減少させる
と信じられている。このような変化は公知であり、例え
ば、ベンカテサンの“High Energy Ion Beam Modificat
ion of Polymer Films”，Nucl.Instr.and M ethods in
Phys.Res. ，Vol.B7/8，４６１〜４６７頁（１９８５）
に記載されている。しかし、以前にはこの技術を型工具
の製造に利用することは知られていない。
【００２３】型又は型部品が上述したようにイオンを注
入された後、型セット２０に組み立てられる。次いで、
上述した方法を用いて加工物が型成形される。型ビーズ
の磨耗面のイオン注入後の加工は実施されず、また、薄
い処理層が除去される可能性のため、このような加工を
することはできない。それにもかかわらず、型ビーズ
は、成形操作のために有効になるように、注入の前の加
工工程から要求される大きさを保持する。
【００２４】有用な非鉄の型材料の一つとしては、銅及
びアルミニウムを含む亜鉛基合金がある。好ましい組成
は、重量％で０〜１０％のアルミニウム、０〜２０％の
銅、残部の亜鉛であるが、アルミニウム又は銅のいずれ
かが少なくとも含まれている。この型材料は、上述した
方法、又はコーティングを施さず、注入するイオンが不
活性ガスではなく窒素である方法によって処理すること
ができる。
【００２５】図４は、亜鉛基合金で形成された型ビーズ
３０を示すものである。第２の方法では、窒素原子がイ
オンの状態で型部品の表面に注入され、注入領域３８が
形成される。注入領域３８は、表面に塗布された分離さ
れた層ではなく、前に予め選択された形状に加工された
部品の処理部分である。注入工程のおいて、好ましいイ
オンのエネルギーは約５０〜約１５０ＫｅＶであり、現
在のところ１３５ＫｅＶが最も好ましい。好ましいトー
タルのドーズ量は約１０16〜約１０18ion ／cm2 であ
り、約１０18 ion／cm2 が現在のところ最も好ましい。
型部品は、次いで図１に描かれたように金属加工操作に
使用される。型ビーズの磨耗面のイオン注入後の加工は
実施されず、また、薄い処理層が除去される可能性のた
め、このような加工をすることはできない。それにもか
かわらず、型ビーズは、成形操作のために有効になるよ
うに、注入の前の加工工程から要求される大きさを保持
する。
【００２６】窒素注入亜鉛基合金による表面改良のメカ
ニズムははっきりとは知られていない。それは、化学反
応により窒化物が形成されること、注入されたイオンに
より歪みが与えられること、又はその両方によるかもし
れない。この方法の効果が窒素イオン注入を用いると顕
著であることから、いくつかの化学反応ありそうであ
る。
【００２７】
【実施例】以下の例は、この発明のいくつかの観点を説
明することを意図するものであり、この発明をいずれの
観点にも限定して解釈すべきではない。
【００２８】例１ エポキシブロックを、加工物を部品に成形するために必
要な予め選択された型ビーズ形状及び大きさに加工し
た。そして、表面処理コーティングを考慮してオーバー
サイズ又はアンダーサイズに成形することはしなかっ
た。
【００２９】コーティング混合物は、５重量部のポリ
（ジメチルシラン−ｃｏ−メチルフェニルシラン）と４
００体積部のトルエンを混合することによって準備し
た。混合物は、一晩中拡販し、その後、２５μｍのポア
サイズから０．１μｍのポアサイズまでの一連のフィル
タ−で濾過した。型ビーズは、溶液に一回浸漬すること
により浸漬被覆された。これを室温で乾燥させ、その後
真空中約５０℃で乾燥させた。乾燥された層の厚さは、
ナノ−スペック（nano-spec ）測定によって約２００ナ
ノメーターと算定された。被覆された型ビーズに、エネ
ルギーが２７０ｋｅＶ、トータルドーズ量が約４×１０
14 ion／cm2 の条件でネオンイオンを注入した。コーテ
ィングは基体に付着した状態で残存していた。
【００３０】例２ ネオンイオンのトータルドーズ量を約１０16 ion／cm2
にしたことを除き、例１を繰り返した。コーティングは
基体に付着した状態で残存していた。
【００３１】例３ 例１の処理された型ビ−ズを、シ−ト金属片を型ビ−ズ
の表面を横切って引抜く標準ハーシュ（harsh ）引抜き
試験に供した。引抜き試験は、処理された引抜きビーズ
の表面に磨耗を受けた徴候が表れるまで６回繰り返し
た。比較のため、表面処理されていない他は同一の引抜
きビーズについても同じ引抜き試験を行った。その結
果、わずか１回の引抜きの後、かなりの磨耗が見られ
た。
【００３２】処理された型ビーズ及び非処理の型ビーズ
に対する引抜き試験では合計９回の引抜きを行い、表面
を検査した。その結果、９回の引抜きの後、処理された
引抜きビーズは、非処理の引抜きビーズよりも滑らかな
表面を有していた。
【００３３】例４ ビーズ基体を重量％でアルミニウム０〜１０％、銅０〜
２０％、残部が亜鉛という組成を有する亜鉛基金属材料
のブロックに置き換えたことを除き、例１の方法を繰り
返した。ネオンイオンのトータルドーズ量は約１０15 i
on／cm2 とした。コーティングは基体に付着した状態で
残存していた。
【００３４】例５ ネオンイオンのトータルドーズ量を夫々１０16 ion／cm
2 及び１０17 ion／cm2 にしたことを除き、例４の方法
を２つの試料に対して繰り返した。
【００３５】例６ ネオンのド−ズ量が１０15，１０16，１０17 ion／cm2
の例４、例５のブロック状試料を、強化したファレック
ス ブロック−オン−リング（Falex block-on-ring ）
磨耗試験を用い、試験圧を４０００lb／in2 に設定して
耐磨耗性を試験した。非処理の試料を比較対象として用
いた。ドーズ量が１０15 ion／cm2 の試料及びドーズ量
が１０16 ion／cm2 の試料は、同一試験の非処理試料と
比較して、夫々１．４倍及び１．２倍の磨耗率の減少を
示した。ドーズ量が１０17 ion／cm2 の試料は被処理試
料と同じ磨耗速度を示した。
【００３６】例７ 重量％でアルミニウム０〜１０％、銅０〜２０％、残部
が亜鉛という組成を有する亜鉛基合金のブロックを準備
した。周囲温度において、原子状窒素イオンをエネルギ
ーが１３５ｋｅＶ、トータルドーズ量が１０18 ion／cm
2 の条件でブロックに注入した。同一のブロックを非処
理のままにしておいた。
【００３７】例８ 例７のブロックを例６で述べたブロック−オン−リング
磨耗試験装置にて試験した。非処理のブロックを４００
０lb／in2 の圧力で試験した。処理されたブロックにつ
いても同じ圧力で試験したところ、非処理ブロックと比
較して７４倍の磨耗率減少という全く予期しない結果を
示した。同じ処理ブロックについて１２０００lb／in2
の圧力で試験したところ、圧力が３倍であっても非処理
ブロックと比較して１．５倍の磨耗率減少を示した。
【００３８】この発明は、最小のコストで型工具の磨耗
特性を改良する方法を提供する。説明のためこの発明の
特定の態様について示したが、この発明の思想及び範囲
を逸脱することなく種々の変形が可能である。
【００３９】
【発明の効果】この発明によれば、非鉄材料の型工具に
よって加工物を加工する際に、型工具の耐磨耗性を良好
にすることができ、その使用寿命が増加する。
【図面の簡単な説明】
【図１】成形工程の際における雄型／雌型の金属加工型
セットの概略側面図。
【図２】シリコン変性有機材料のコーティングを伴った
型ビーズの一部分を著しく拡大した側面図。
【図３】イオン注入処理を行った後における、図２と同
様の側面図。
【図４】窒素注入の後の型ビーズを著しく拡大した側面
図。
【符号の説明】
２０；型セット、２２；雄型、２４；雌型、２６；加工
物、３０；型ビーズ、３２；基体、３４；シリコン変性
有機材料コ−ティグ、３６；炭化珪素含有層、３８；注
入領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・エー・ウィソキ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93033、オクスナード、ロングフェロウ・ ウエイ 5200 (72)発明者 ロバート・ジー・ウィルソン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91360、カノガ・パーク、グレスハム・ス トリート 20513 (72)発明者 フレデリック・ジー・ヤマギシ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91320、ニューベリー・パーク、メサ・ア ベニュー 247 (72)発明者 エドワード・エフ・リンツ・ジュニア アメリカ合衆国、ミシガン州 48093、ウ ォレン、アライン・ドライブ 28231

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工物を予め選択された工具を用いて加
    工する方法であって、 予め選択された材料加工工具の形状を有する基体を供給
    する工程と、 基体をシリコン変性有機材料のコーティングによって被
    覆する工程と、 そのコーティングに十分な数及びエネルギーの不活性ガ
    ス原子を注入してシリコン変性有機材料の少なくとも一
    部を炭化珪素に変化させる工程とを具備する方法。
  2. 【請求項２】 前記基体は有機材料を含有する請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記基体はエポキシを含有する請求項１
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記基体は非鉄金属合金を含有する請求
    項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記基体は亜鉛基合金を含有する請求項
    １に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記基体は、重量％で０〜１０％のアル
    ミニウム、０〜２０％の銅、残部の亜鉛から実質的にな
    る請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 不活性ガス原子はイオン化されている請
    求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 予め選択された形状を有する工具を用い
    て加工物を加工する方法であって、 亜鉛基合金で形成され、予め選択された材料加工工具の
    形状を有する基体を供給する工程と、 その基体表面に窒素原子を注入して基体の表面を硬化さ
    せる工程とを具備する方法。
  9. 【請求項９】 前記基体は、重量％で０〜１０％のア
    ルミニウム、０〜２０％の銅、残部の亜鉛から実質的に
    なる請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 注入工程で導入される窒素のドーズ量
    は、約１０17〜約１０18 ion／cm2 である請求項８に記
    載の方法。
JP7213794A 1991-02-12 1995-08-22 金属加工のための改良された型工具 Pending JPH0857560A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US654868 1991-02-12
US07/654,868 US5143747A (en) 1991-02-12 1991-02-12 Die improved tooling for metal working

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4025456A Division JPH0557378A (ja) 1991-02-12 1992-02-12 金属加工のための改良された型工具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0857560A true JPH0857560A (ja) 1996-03-05

Family

ID=24626570

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4025456A Pending JPH0557378A (ja) 1991-02-12 1992-02-12 金属加工のための改良された型工具
JP7213794A Pending JPH0857560A (ja) 1991-02-12 1995-08-22 金属加工のための改良された型工具

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4025456A Pending JPH0557378A (ja) 1991-02-12 1992-02-12 金属加工のための改良された型工具

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5143747A (ja)
EP (2) EP0694353A2 (ja)
JP (2) JPH0557378A (ja)
KR (1) KR950009146B1 (ja)
CA (1) CA2060952C (ja)
DE (1) DE69218481T2 (ja)
IL (1) IL100911A (ja)
MX (1) MX9200610A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010067857A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 リンテック株式会社 積層体、その製造方法、電子デバイス部材および電子デバイス
US8771834B2 (en) 2010-09-21 2014-07-08 Lintec Corporation Formed body, production method thereof, electronic device member and electronic device
US8846200B2 (en) 2010-09-21 2014-09-30 Lintec Corporation Gas-barrier film, process for producing same, member for electronic device, and electronic device
US8865810B2 (en) 2009-03-26 2014-10-21 Lintec Corporation Formed article, method for producing same, electronic device member, and electronic device
TWI491500B (zh) * 2009-02-16 2015-07-11 Lintec Corp A manufacturing method of a laminated body, a structure for an electronic device, and an electronic device
US9340869B2 (en) 2008-08-19 2016-05-17 Lintec Corporation Formed article, method for producing the same, electronic device member, and electronic device
US9365922B2 (en) 2009-05-22 2016-06-14 Lintec Corporation Formed article, method of producing same, electronic device member, and electronic device
US9540519B2 (en) 2010-03-31 2017-01-10 Lintec Corporation Formed article, method for producing same, electronic device member, and electronic device
US9556513B2 (en) 2010-08-20 2017-01-31 Lintec Corporation Molding, production method therefor, part for electronic devices and electronic device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL100910A (en) * 1991-02-12 1994-10-07 Hughes Aircraft Co Assessment of the degree of wear of objects
CA2130167C (en) * 1993-08-27 1999-07-20 Jesse N. Matossian Nondestructive determination of plasma processing treatment
AU2207897A (en) * 1996-03-11 1997-10-01 Eli Lilly And Company Methods of treating or preventing interstitial cystitis
FR2797039B1 (fr) 1999-07-27 2001-10-12 Ziepack Echangeur de chaleur en module d'echange s'y rapportant
DE10155233A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-22 Volkswagen Ag Werkzeug aus Kunststoff
CN107635769B (zh) * 2015-05-19 2020-09-15 康宁股份有限公司 使片材与载体粘结的制品和方法
JP7106276B2 (ja) 2015-06-26 2022-07-26 コーニング インコーポレイテッド シート及び担体を有する物品及び方法
TW202216444A (zh) 2016-08-30 2022-05-01 美商康寧公司 用於片材接合的矽氧烷電漿聚合物
TWI810161B (zh) 2016-08-31 2023-08-01 美商康寧公司 具以可控制式黏結的薄片之製品及製作其之方法
JP7260523B2 (ja) 2017-08-18 2023-04-18 コーニング インコーポレイテッド ポリカチオン性高分子を使用した一時的結合

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5887818A (ja) * 1981-11-19 1983-05-25 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成法
JPH02303637A (ja) * 1989-05-18 1990-12-17 Agency Of Ind Science & Technol 成形用金型およびその製法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5137168B2 (ja) * 1972-12-29 1976-10-14
GB1555802A (en) * 1976-01-28 1979-11-14 Atomic Energy Authority Uk Metalworking tool elements
DE3112225C2 (de) * 1981-03-27 1983-12-29 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Verfahren zum Herstellen von Formwerkzeugen
US4446169A (en) * 1982-09-16 1984-05-01 Westinghouse Electric Corp. Method for making silicon carbide coatings
US4623400A (en) * 1985-02-22 1986-11-18 Procedyne Corp. Hard surface coatings for metals in fluidized beds
GB8619775D0 (en) * 1986-08-14 1986-09-24 Millspin Ltd Ion beam dosimetry
US4764394A (en) * 1987-01-20 1988-08-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for plasma source ion implantation
JPH01306559A (ja) * 1988-06-01 1989-12-11 Ryobi Ltd 窒化層を有する金属基複合材
JPH0280557A (ja) * 1988-09-17 1990-03-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Ｚｎ−Ａｌ系超塑性合金製金型の製造方法
DE3907857C1 (en) * 1989-03-10 1990-05-23 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De Method for preparing a layer of amorphous silicon carbide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5887818A (ja) * 1981-11-19 1983-05-25 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成法
JPH02303637A (ja) * 1989-05-18 1990-12-17 Agency Of Ind Science & Technol 成形用金型およびその製法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9340869B2 (en) 2008-08-19 2016-05-17 Lintec Corporation Formed article, method for producing the same, electronic device member, and electronic device
WO2010067857A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 リンテック株式会社 積層体、その製造方法、電子デバイス部材および電子デバイス
JP5666311B2 (ja) * 2008-12-12 2015-02-12 リンテック株式会社 積層体、その製造方法、電子デバイス部材および電子デバイス
TWI491500B (zh) * 2009-02-16 2015-07-11 Lintec Corp A manufacturing method of a laminated body, a structure for an electronic device, and an electronic device
US8865810B2 (en) 2009-03-26 2014-10-21 Lintec Corporation Formed article, method for producing same, electronic device member, and electronic device
US9365922B2 (en) 2009-05-22 2016-06-14 Lintec Corporation Formed article, method of producing same, electronic device member, and electronic device
US9540519B2 (en) 2010-03-31 2017-01-10 Lintec Corporation Formed article, method for producing same, electronic device member, and electronic device
US9556513B2 (en) 2010-08-20 2017-01-31 Lintec Corporation Molding, production method therefor, part for electronic devices and electronic device
US8771834B2 (en) 2010-09-21 2014-07-08 Lintec Corporation Formed body, production method thereof, electronic device member and electronic device
US8846200B2 (en) 2010-09-21 2014-09-30 Lintec Corporation Gas-barrier film, process for producing same, member for electronic device, and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
IL100911A0 (en) 1992-11-15
JPH0557378A (ja) 1993-03-09
EP0694353A2 (en) 1996-01-31
EP0499197A2 (en) 1992-08-19
EP0499197A3 (en) 1993-06-23
KR920016160A (ko) 1992-09-24
MX9200610A (es) 1992-08-01
EP0499197B1 (en) 1997-03-26
DE69218481T2 (de) 1997-10-09
CA2060952A1 (en) 1992-08-13
EP0694353A3 (ja) 1996-03-06
KR950009146B1 (ko) 1995-08-16
IL100911A (en) 1996-10-31
DE69218481D1 (de) 1997-04-30
US5143747A (en) 1992-09-01
CA2060952C (en) 1999-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0857560A (ja) 金属加工のための改良された型工具
US4554208A (en) Metal bearing surface having an adherent score-resistant coating
DE112009000494B4 (de) Eisenmetallwerkzeug mit einer nitrocarburierten Umformfläche und Verfahren zu dessen Herstellung
DE60011002T2 (de) Form zum formen von harz und verfahren zum formen einer beschichtung auf einer solchen form
JP2582245B2 (ja) 金属加工用金型及びその耐久性を改善する方法
CN114222625B (zh) 用于制备用于增材制造工艺的金属粉末的方法和这样的粉末的用途
EP0817238B1 (de) Aluminium-Gussteil und Verfahren zu seiner Herstellung
JPS60159168A (ja) 密着性キズ付き防止被覆を形成する方法
DE102016114580A1 (de) Verfahren zur herstellung von fehlerfreien grenzflächen in aufgegossenen zweimetall-komponenten
CN101868315B (zh) 净形或近净形粉末冶金方法
WO1990004044A1 (en) Surface treatment of metals and alloys
DE69506012T2 (de) Herstellungsverfahren für ein Raumelement eines Fluides
DE3726073C1 (de) Verfahren zur Herstellung von duennwandigem Halbzeug und dessen Verwendungen
US10948026B2 (en) Surface roughening of powder metal parts
JPH02221353A (ja) 耐摩工具用超硬合金及びその製造法
LU504625B1 (en) Metal coated aluminium alloy particles, process for producing same, and additive process using the coated, aluminium alloy particles
JPS61257496A (ja) アルミニウム合金鋳物の陽極酸化皮膜形成方法
DE102010052894A1 (de) Kunststoffverarbeitungskomponente mit modifizierter Stahloberfläche
DE2110339A1 (de) Legierung und daraus hergestellte Gegenstaende
Yasbandha Surface engineering of coinage dies
JP2024165893A (ja) 皮膜の形成方法および皮膜が形成された部材
JPH0343211A (ja) プラスチック成形用金型
JPH01212742A (ja) β型チタン合金線材の製造方法
JPS62146280A (ja) デイスクロ−タおよびその製造方法
EP0692328A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formgussteilen aus Aluminiumlegierungen