JPH11123521A - ダイカスト金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶湯による溶損が生じにくく、且つ、長い寿
命を備えたダイカストマシン用の金型を提供する。 【解決手段】 ダイカスト金型は、固定金型１及び移動
金型２から構成され、固定金型１及び移動金型２の母材
部分４、５は、熱間金型用の合金鋼ＳＫＤ６１で作られ
ている。固定金型１及び移動金型２のキャビテイ３側の
表層部は、ＴｉＢ₂ 及びＣｕからなる被膜６、７で構成
されている。この被膜６、７は、傾斜機能を備え、その
表面ではＴｉＢ₂ の組成が１００％であり、母材４、５
との界面では熱膨張係数が互いに等しくなるようにＣｕ
の組成が５２容量％であり、その中間部では表面から深
さ方向に向ってＴｉＢ₂ の組成が段階的に減少する様に
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカストマシン
で使用される金型に係る。

【０００２】

【従来の技術】ダイカストマシンでは、一般的に、鋼製
の金型が使用されている。この様な鋼製の金型は、溶湯
（溶融金属）が表面に直接接触することによって溶損が
生じ易く、その寿命が比較的短かった。また、溶損の防
止のために金型の表面に大量の離型剤を散布すると、作
業環境を汚染する原因となる。更に、離型剤に起因する
ガスが鋳造製品中に巻き込まれることにより、鋳巣など
の欠陥を発生させる問題もある。

【０００３】この様な問題を解決するため、特開平６−
１７９０４５号公報には、キャビティ側の表層部をセラ
ミックスの溶射被膜で構成した金型の構造が記載されて
いる。しかし、セラミックスの溶射被膜の場合、溶射被
膜と母材の金属との間で熱膨張率が大きく異なるので、
溶射被膜と母材との界面付近で大きな熱応力が発生し、
これによって溶射被膜が剥離する問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のダイカストマシン用の金型の問題を解決すべく成
されたもので、本発明の目的は、溶湯による溶損が生じ
にくく、且つ、長い寿命を備えたダイカストマシン用の
金型を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のダイカスト金型
は、金属製の母材のキャビティ側の表層部が耐熱性被膜
で形成されたダイカスト金型において、前記耐熱性被膜
は、セラミックスと接合金属とからなる被膜で形成さ
れ、且つ、表面から内部に向ってセラミックスの組成が
連続的もしくは段階的に減少する様に形成されているこ
とを特徴とする。

【０００６】本発明のダイカスト金型によれば、キャビ
ティ側の表層部を構成する前記耐熱性被膜は、その表面
においてセラミックスの組成が高いので、耐熱性に優
れ、溶湯が付着しにくい。また、前記耐熱性被膜は、表
面から内部（深さ方向）に向ってセラミックスの組成が
連続的もしくは段階的に減少する様に形成されているの
で、金属製の母材との界面において、急激な熱膨張率の
変化が生じない様に調整することができる。従って、セ
ラミックスの溶射被膜でキャビティ側の表層部を構成し
たダイカスト金型と比べて、熱応力が軽減され、被膜の
剥離が発生しにくい。

【０００７】なお、前記耐熱性被膜の厚さは、熱応力の
緩和及び機械的強度の確保の観点から、０．５ｍｍ以
上、３ｍｍ以下とすることが好ましい。また、前記耐熱
性被膜の組成については、その表面におけるセラミック
スの組成を１００％とし、母材との界面におけるセラミ
ックスの組成は、耐熱性被膜と母材の熱膨張係数が等し
いか、少なくとも両者の差が±２０％以内になるように
することが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくダイカス
ト金型の一例を示す。ダイカスト金型は、固定金型１及
び移動金型２から構成され、固定金型１及び移動金型２
の母材部分４、５は、熱間金型用の合金鋼ＳＫＤ６１で
作られている。固定金型１及び移動金型２のキャビテイ
３側の表層部は、ＴｉＢ₂ （セラミックス）及びＣｕ
（接合金属）からなる被膜６、７で構成されている。こ
の被膜６、７は、傾斜機能を備え、その表面ではＴｉＢ
₂ の組成が１００％であり、母材４、５との界面では熱
膨張係数が互いに等しくなるようにＣｕの組成が５２容
量％であり、その中間部では表面から深さ方向に向って
ＴｉＢ₂ の組成が段階的に減少する様に構成されてい
る。ちなみに、ＳＫＤ６１、Ｃｕ、ＴｉＢ₂ の膨脹係数
は、それぞれ以下の通りである、 ＳＫＤ６１：１３×１０^-6 ℃^-1 Ｃｕ ：１８．３×１０^-6 ℃^-1 ＴｉＢ₂ ：７．４×１０^-6 ℃^-1 図２に、母材１１の表面に上記の傾斜機能を備えた被膜
１２を形成する方法の概要を示す。

【０００９】セラミックスと接合金属とをそれぞれ独立
に溶射するため、二台の溶射トーチ１３及び１４を、母
材１１の表面近傍でそれぞれのノズルの中心線が交差す
る様に配置し、セラミックスと接合金属を同一位置に同
時に溶射することによって、複合組成の被膜を形成す
る。このとき、制御装置１５、１６に予め入力された手
順に従って、二台の溶射トーチ１３及び１４への溶射材
の送給量を、図３に示す様に、積層の繰り返し毎に段階
的に変化させることにより、被膜１２の組成を段階的に
変更する。

【００１０】なお、被膜１２の厚さは、熱応力の緩和の
観点からは０．５ｍｍ以上であることが望ましく、一
方、機械的強度の確保の観点からは３ｍｍ以下であるこ
とが望ましい。

【００１１】本発明に基づく構造を備えた金型をコール
ドチャンバ型ダイカストマシンに装着し、金型の寿命試
験を行った。試験の条件を表１に示す。この結果、本発
明に基づく金型は、２００００ショット後でも溶湯（ア
ルミニウム合金）による溶損は認められなかった。ま
た、被膜の剥離も認められなかった。

【００１２】また、比較のため、被膜がない合金鋼（Ｓ
ＫＤ６１）のみからなる従来の金型を使用して同一条件
により寿命試験を行ったところ、僅か２０００ショット
で溶損が発生した。

【００１３】表１ 寿命試験の条件 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 金型材 合金鋼：ＳＫＤ６１ 溶射材 セラミックス：ＴｉＢ₂ 接合金属：Ｃｕ 鋳造材料 アルミニウム合金：ＡＤＣ１２ 溶湯温度 ６８０℃ 鋳造サイクル ２０秒／個 金型温度 ２５０±２０℃ 被膜厚さ ２．２ｍｍ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− なお、被膜材料を構成するセラミックスとしては、上記
の例（ＴｉＢ₂ ）の他に、炭化物系セラミックス（Ｔｉ
Ｃ）、窒化物系セラミックス（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）などを使用
することができる。また、接合金属としては上記の例
（Ｃｕ）の他に、Ｎｉなどを使用することができる。

【００１４】また、上記の例では、二台の溶射トーチを
使用してセラミックスと接合金属とをそれぞれ別々に溶
射しているが、一台の溶射トーチを使用して接合金属と
セラミックスとの供給比率を調整しながら溶射しても良
い。

【００１５】

【発明の効果】本発明のダイカスト金型によれば、キャ
ビティ側の表層部に、セラミックスと接合金属の組成を
連続的もしくは段階的に変化させた被膜によって傾斜機
能被膜が形成されているので、溶融金属による溶損が発
生しにくく、且つ被膜の耐剥離性に優れている。また、
離型剤の散布量を減らすことができるので、作業環境の
悪化を防止するとともに、離型剤に起因する欠陥の発生
を防止する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくダイカスト金型の一例を示す模
式図、（ａ）はダイカスト金型の断面図、（ｂ）は表層
部の拡大断面図。

【図２】溶射方法を説明する図。

【図３】溶射材の送給量と積層回数との関係を示す図。

【符号の説明】

１・・・固定金型、２・・・移動金型、３・・・キャビ
ティ、４、５・・・母材、６、７・・・被膜、１１・・
・母材、１２・・・被膜、１３・・・溶射トーチ、１４
・・・溶射トーチ、１５・・・制御装置、１６・・・制
御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の母材のキャビティ側の表層部が
   耐熱性被膜で形成されたダイカスト金型において、前記
   耐熱性被膜は、セラミックスと接合金属とからなる被膜
   で形成され、且つ、表面から内部に向ってセラミックス
   の組成が連続的もしくは段階的に減少する様に形成され
   ていることを特徴とするダイカスト金型。
2. 【請求項２】 前記耐熱性被膜は、その厚さが０．５ｍ
   ｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に
   記載のダイカスト金型。
3. 【請求項３】 前記耐熱性被膜は、その表面におけるセ
   ラミックスの組成が１００％であり、母材との界面にお
   けるセラミックスの組成は、耐熱性被膜と母材の熱膨張
   係数の差が±２０％以内となるような組成であることを
   特徴とする請求項１に記載のダイカスト金型。