JPH11229122A - Molding die and its production - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂を成形するた
めに使用される成形用金型及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding die used for molding a resin and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラスチック材料を成形する金型や機械
摩耗部品、切削工具等の表面硬度或いは耐摩耗性を向上
させるため、基材自体の硬さを増加させるか、基材表面
に硬質膜を成膜する処理が一般的になされている。2. Description of the Related Art In order to improve the surface hardness or wear resistance of a mold for molding a plastic material, a machine wear part, a cutting tool, etc., the hardness of the base material itself is increased or a hard film is formed on the surface of the base material. A process for forming a film is generally performed.
【０００３】前者の処理である基材自体の硬度を増加さ
せるためには、超硬質の炭化物などの硬い材料を用いる
か、焼き入れを行うなどの方法がある。ところが、これ
らの方法は、精密な加工が困難であったり、成形時の温
度変化によって亀裂などの欠陥を生じ易い。特に、焼き
入れでは、処理後の寸法変化が大きい問題も有してい
る。[0003] In order to increase the hardness of the base material itself, which is the former treatment, there are methods such as using a hard material such as ultra-hard carbide or performing quenching. However, in these methods, precise processing is difficult, and defects such as cracks are easily generated due to a temperature change during molding. In particular, quenching also has a problem that dimensional change after processing is large.
【０００４】一方、後者の処理である硬質膜としては、
ＴｉＮやＴｉＣ等の硬質膜を真空蒸着やイオンプレーテ
ィング等のドライプロセスにより成膜している。しか
し、最近では金型等を使用する際の温度、圧力等の環境
が過酷化し、硬質膜の更なる高硬度化や高密着性が求め
られており、上述した方法によって形成される硬質膜で
は、硬度が不十分となっている。[0004] On the other hand, as the hard film which is the latter treatment,
A hard film such as TiN or TiC is formed by a dry process such as vacuum deposition or ion plating. However, in recent years, the environment such as temperature and pressure when using a mold and the like has become severe, and further higher hardness and higher adhesion of the hard film have been demanded. , Hardness is insufficient.
【０００５】このような問題を解決するため、従来で
は、特公平７−１１６５８７号公報、特開平５−３１１
４３９号公報および特公平６−４９０９号公報に記載さ
れた方法がある。To solve such a problem, Japanese Patent Publication No. Hei 7-116587 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 5-311
439 and Japanese Patent Publication No. 6-4909.
【０００６】特公平７−１１６５８７号公報の方法は、
ホウ素、炭素、窒素または酸素の中から選ばれた１種の
イオンの注入と、チタンの真空蒸着とを金型の表面に対
して同時に行うことにより、基材と膜との間に界面がな
く密着性の高いＴｉＢ、ＴｉＣ、ＴｉＮまたはＴｉＯ2
膜を形成させるものである。The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-116587 is
By simultaneously implanting one type of ion selected from boron, carbon, nitrogen or oxygen and vacuum depositing titanium on the surface of the mold, there is no interface between the substrate and the film. TiB, TiC, TiN or TiO 2 with high adhesion
A film is formed.
【０００７】特開平５−３１１４３９号公報の方法は、
金型の表面に対し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの元素のイオン注入及びイオン
蒸着を同時にまたは交互に行うものである。特公平６−
４９０９号公報の方法は、スパッタリング、イオンプレ
ーティングなどによって、金型表面にＴｉＮ薄膜を形成
するものである。[0007] The method disclosed in JP-A-5-31439 is
Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
The ion implantation and the ion deposition of elements such as a, Cr, Mo, and W are performed simultaneously or alternately. Tokuhei 6-
In the method disclosed in Japanese Patent No. 4909, a TiN thin film is formed on a mold surface by sputtering, ion plating, or the like.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの方法においても、膜と基材との界面の密着性
は改善されるが、基材が柔らかい無垢のままのため、過
酷な形成条件下では膜の硬度及び寿命が不十分となって
いる。特に、成形品の強度を向上させることを目的とし
て、ガラスやカーボンのフィラーが混合されている樹脂
などを成形材料として用いる際には摩耗が著しく、金型
の耐久性が充分となっていない。However, in any of the above-mentioned methods, the adhesion at the interface between the film and the substrate is improved, but since the substrate remains soft and solid, severe forming conditions are required. In this case, the hardness and life of the film are insufficient. In particular, when a resin or the like in which glass or carbon filler is mixed is used as a molding material for the purpose of improving the strength of a molded product, abrasion is remarkable, and the durability of the mold is not sufficient.
【０００９】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、カーボンフィラーやガラスフ
ィラーが混合されている樹脂などを成形するのに対し、
摩耗が少なく、良好な耐久性が得られる成形用金型及び
その製造方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in consideration of such conventional problems, and is intended to mold a resin or the like mixed with a carbon filler or a glass filler.
It is an object of the present invention to provide a molding die and a method for producing the molding die, which have low wear and good durability.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の成形用金型は、アンモニア或いは
窒素雰囲気下で加熱しながら窒素イオンを注入した後、
金属を蒸着しながらイオン注入することにより形成され
たセラミック膜を表面に有していることを特徴とする。In order to achieve the above object, the molding die according to the first aspect of the present invention is characterized in that nitrogen ions are implanted while heating in an ammonia or nitrogen atmosphere.
It is characterized by having a ceramic film formed on the surface by ion implantation while depositing a metal.
【００１１】請求項２の発明の成形用金型の製造方法
は、アンモニア或いは窒素雰囲気下で基材を加熱しなが
ら窒素イオンを注入する工程と、上記基材に対して金属
を蒸着しながらイオンを注入することにより、表面にセ
ラミック膜を形成する工程と、を備えていることを特徴
とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a molding die, comprising the steps of: implanting nitrogen ions while heating a substrate in an ammonia or nitrogen atmosphere; A step of forming a ceramic film on the surface by injecting the same.
【００１２】これらの発明では、窒素イオンの注入によ
って基材の表面が窒化され、この窒化によって基材表面
が硬化する。従って、その後に金型表面に形成されるセ
ラミック膜が高硬度の基材によって支持されるため、摩
耗が少なくなり、充分な耐久性を有したものとすること
ができる。In these inventions, the surface of the substrate is nitrided by implantation of nitrogen ions, and the surface of the substrate is hardened by the nitridation. Therefore, since the ceramic film subsequently formed on the mold surface is supported by the high-hardness base material, wear is reduced and sufficient durability can be obtained.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明では、アンモニア或いは窒
素雰囲気下で基材を加熱しながら窒素イオンを注入し、
その後、基材に対して金属を蒸着しながらイオンを注入
することによって金型表面にセラミック膜を形成するも
のである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, nitrogen ions are implanted while heating a substrate in an ammonia or nitrogen atmosphere.
Thereafter, a ceramic film is formed on the mold surface by injecting ions while depositing a metal on the base material.
【００１４】イオン注入は、溶剤洗浄後の金型をアンモ
ニア或いは窒素雰囲気下で４００〜５００℃で加熱しな
がら、窒素イオンを数ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶに加速し
て注入するものであり、これによりバルクと異なった特
定の性質を有する表面層を形成することができる。この
イオン注入によって、基材が窒化されるため、その硬度
を増大させることができる。また、イオン注入では、洗
浄で除去できない汚れや自然酸化層を除去するクリーニ
ングも行うことができる。かかる窒素イオンの注入は、
アンモニア雰囲気または窒素雰囲気で行うものであり、
これにより、酸素などの他の元素が混入しないため、純
度の良好なイオン注入を行うことができる。In the ion implantation, nitrogen ions are accelerated to several keV to several hundred keV and implanted while heating the solvent-washed mold at 400 to 500 ° C. in an ammonia or nitrogen atmosphere. A surface layer having specific properties different from the above can be formed. Since the substrate is nitrided by the ion implantation, its hardness can be increased. In the ion implantation, cleaning for removing dirt and a natural oxide layer that cannot be removed by cleaning can also be performed. Such implantation of nitrogen ions
It is performed in an ammonia atmosphere or a nitrogen atmosphere,
Thus, since other elements such as oxygen are not mixed, ion implantation with high purity can be performed.
【００１５】窒素イオンの注入エネルギーは、高温加熱
を併用するため、１０ｋｅＶ以下であっても効果はある
が、より深くまで窒化するためには１０ｋｅＶ〜１００
ｋｅＶの範囲であることが望ましい。１００ｋｅＶ以上
のエネルギーになると、窒素イオンが基材の内部に深く
入りすぎて最表面の高硬度化が不十分となるばかりでな
く、基材の表面温度の上昇が著しく、寸法変化を起こす
可能性があるため好ましくない。The nitrogen ion implantation energy is effective even at 10 keV or less because high-temperature heating is used at the same time, but it is 10 keV to 100 keV for nitriding deeper.
It is desirable to be in the range of keV. When the energy is 100 keV or more, not only the nitrogen ions enter the inside of the base material too deeply and the hardness of the outermost surface becomes insufficient, but also the surface temperature of the base material rises remarkably, which may cause a dimensional change. It is not preferable because there is.
【００１６】このイオン注入の後、金属を蒸着しながら
イオンを同時に注入することにより、セラミック膜のダ
イナミックミキシングを行う。ダイナミックミキシング
は、膜を構成するチタンなどの金属元素の蒸着と、膜を
構成する窒素などの元素の注入とを同時に行うことによ
り、ＴｉＮ膜などのセラミックからなる化合物膜を成膜
するものである。このダイナミックミキシングでは、イ
オン注入を行うため、通常の蒸着膜よりも密着性の良い
膜を形成することができる。After the ion implantation, dynamic mixing of the ceramic film is performed by simultaneously implanting ions while depositing a metal. In dynamic mixing, a compound film made of a ceramic such as a TiN film is formed by simultaneously performing deposition of a metal element such as titanium that forms the film and injection of an element such as nitrogen that forms the film. . In this dynamic mixing, since ions are implanted, a film having better adhesion than a normal vapor-deposited film can be formed.
【００１７】膜の蒸着元素としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｚｎ、Ｔａ、Ｖ等の金属を使用することができ、注
入イオンとしては、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｂ等を使用することが
できる。この場合のイオンの注入エネルギーは、任意に
設定でき、結晶性、硬度、密着性などのどのファクター
を優先させるかによって数ｋｅＶ〜３０ｋｅＶの間で調
節する。また、成膜時に反応性ガスを導入しても良く、
金型を加熱しても良い。The deposition elements of the film include Ti, Al, C
Metals such as r, Zn, Ta, and V can be used, and N, C, O, B, and the like can be used as implanted ions. In this case, the ion implantation energy can be arbitrarily set, and is adjusted between several keV to 30 keV depending on which factor, such as crystallinity, hardness, and adhesion, is prioritized. Also, a reactive gas may be introduced during film formation,
The mold may be heated.
【００１８】かかるダイナミックミキシングによる成膜
は、基材表面の硬化を行うチャンバーと同一のチャンバ
ー内で行うものであり、従って、表面に対する硬化と成
膜とを同一のチャンバー内で連続して行うことができ
る。これに対し、通常の窒化処理では、後工程の成膜と
異なるチャンバーで窒化を行うため、チャンバー間で試
料を移し替える段階で大気中の酸素に接触して酸化層が
形成される。このため、上述したクリーニング効果が小
さくなる。本発明においては、表面の硬化と成膜とを同
一のチャンバーで行うことができるため、膜と基材との
界面に酸化層が形成することがなく、密着性の高い膜と
することができる。The film formation by the dynamic mixing is performed in the same chamber as the chamber for hardening the surface of the base material. Therefore, the hardening and the film formation on the surface are continuously performed in the same chamber. Can be. On the other hand, in the normal nitridation treatment, nitridation is performed in a chamber different from the film formation in a later step, so that an oxide layer is formed in contact with oxygen in the air at the stage of transferring a sample between chambers. Therefore, the above-described cleaning effect is reduced. In the present invention, since surface curing and film formation can be performed in the same chamber, an oxide layer is not formed at the interface between the film and the substrate, and a film with high adhesion can be obtained. .
【００１９】なお、 本発明の金型基材の材質として
は、Ｆｅ、Ｃｒ等を主成分とするＳＵＳ系鋼材、Ｃｒ、
Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｌ等の非鉄金属、その他の材質を用いる
ことが可能であるが、金型の精度・コスト等を考慮した
場合には、ＳＵＳ系鋼材が好ましい。The material of the mold base material of the present invention includes a SUS steel material mainly composed of Fe, Cr, etc., Cr,
It is possible to use a non-ferrous metal such as Zn, Ni, or Al, or another material. However, in consideration of the accuracy and cost of the mold, a SUS-based steel material is preferable.
【００２０】[0020]
【実施例】図１は、通常の工程によって成形された金型
に対して処理を行う成膜装置１の内部を示す。この成膜
装置１は、排気口１５が形成されている真空チャンバー
２にイオン放出器３が取り付けられると共に、真空チャ
ンバー２内に蒸着器８及びホルダ１２が配置されること
により構成されている。FIG. 1 shows the inside of a film forming apparatus 1 for performing processing on a mold formed by a usual process. The film forming apparatus 1 is configured such that an ion emitter 3 is attached to a vacuum chamber 2 in which an exhaust port 15 is formed, and an evaporator 8 and a holder 12 are arranged in the vacuum chamber 2.
【００２１】イオン放出器３は、イオンの取込口４が後
端部に形成されたプラズマ室５を有している。このプラ
ズマ室５の先端はホルダ１２に臨むように開口されてお
り、この開口部分の前方には、開閉自在なシャッター６
が設けられている。The ion emitter 3 has a plasma chamber 5 in which an ion inlet 4 is formed at the rear end. The front end of the plasma chamber 5 is opened so as to face the holder 12, and an openable shutter 6 is provided in front of the opening.
Is provided.
【００２２】蒸着器８は、真空チャンバー２の底面上に
載置されている。この蒸着器８の上面には、金属からな
る蒸着物質９が充填されている。また、蒸着器８は電子
ビーム銃１０を有しており、電子ビーム銃１０からの電
子ビームによって蒸着物質９を蒸発させるようになって
いる。The evaporator 8 is mounted on the bottom of the vacuum chamber 2. The upper surface of the vaporizer 8 is filled with a vapor deposition material 9 made of metal. The evaporator 8 has an electron beam gun 10, and the evaporation material 9 is evaporated by an electron beam from the electron beam gun 10.
【００２３】ホルダ１２は金型１４を保持する。このホ
ルダ１２は、イオン放出器３からのイオンビーム７及び
蒸着器８から蒸発する蒸着ビーム１１に、金型１４が曝
されるように金型１４を保持する。また、ホルダ１２は
回転駆動系１３に取り付けられており、回転駆動系１３
の駆動によって回転する。かかるホルダ１２はヒーター
（図示省略）を内蔵しており、保持している金型１４を
加熱することができる。The holder 12 holds a mold 14. The holder 12 holds the mold 14 such that the mold 14 is exposed to the ion beam 7 from the ion emitter 3 and the evaporation beam 11 evaporating from the evaporator 8. The holder 12 is attached to a rotation drive system 13, and the rotation drive system 13
It rotates by the drive of. The holder 12 has a built-in heater (not shown), and can heat the held mold 14.
【００２４】次に、この成膜装置１を用いた処理を実施
例につき説明する。Next, processing using the film forming apparatus 1 will be described with reference to an embodiment.
【００２５】（実施例１）真空チャンバー２内のホルダ
１２にＳＵＳ系鋼材からなる試料を取り付けて、約４５
０℃に加熱し、真空チャンバー２内にアンモニアガスを
導入しながらイオン放出器３から窒素イオンを１００ｋ
ｅＶで５×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入した。その
後、試料を冷却し、蒸着器８からチタンを蒸着すると同
時にイオン放出器３から窒素イオンを２０ｋｅＶで注入
し、これにより試料の表面にセラミック膜であるＴｉＮ
ミキシング膜を３μｍ成膜した。成膜後の窒素イオンの
注入量は１．３×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程度であっ
た。(Example 1) A sample made of a SUS-based steel material was attached to the holder 12 in the vacuum chamber 2 and approximately 45
While heating to 0 ° C. and introducing ammonia gas into the vacuum chamber 2, nitrogen ions were discharged from the ion emitter 3 for 100 k
Implantation was performed at 5 × 10 18 ions / cm 2 with eV. Thereafter, the sample was cooled, and titanium was vapor-deposited from the vapor deposition device 8 and nitrogen ions were implanted from the ion emitter 3 at 20 keV, thereby forming a ceramic film of TiN on the surface of the sample.
A 3 μm mixing film was formed. The injection amount of nitrogen ions after the film formation was about 1.3 × 10 18 ions / cm 2 .
【００２６】以上の処理によって成膜されたＴｉＮ膜
（Ａ）と、イオン注入による下地の前処理を行うことな
く成膜したＴｉＮミキシング膜（Ｂ）と、イオンプレー
ティング法によって成膜したＴｉＮ膜（Ｃ）とによっ
て、膜の密着性をスクラッチ試験により比較した。スタ
イラスの曲率半径は１０μｍ、荷重０〜５０ｇｆ、振幅
５０μｍの条件でスクラッチ試験を行った結果、イオン
プレーティング膜（Ｃ）は１３ｇｆで膜剥離が生じ、下
地処理を行うことなく成膜したＴｉＮ膜（Ｂ）は２７ｇ
ｆで膜剥離が生じたのに対し、本実施例に基づいて成膜
したＴｉＮ膜（Ａ）は最大荷重の５０ｇｆまで荷重を上
げても膜剥離が起きなかった。The TiN film (A) formed by the above processing, the TiN mixing film (B) formed without performing the pretreatment of the base by ion implantation, and the TiN film formed by the ion plating method (C) and the adhesiveness of the film were compared by a scratch test. A scratch test was performed under the conditions of a radius of curvature of the stylus of 10 μm, a load of 0 to 50 gf, and an amplitude of 50 μm. As a result, the ion plating film (C) was peeled off at 13 gf. (B) is 27g
While film peeling occurred at f, the TiN film (A) formed according to this example did not peel even when the load was increased to the maximum load of 50 gf.
【００２７】また、同じ試料を用いてビッカース硬度測
定を行った結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）及び下
地処理を行わないＴｉＮ膜（Ｂ）はＨｖ１７００であっ
たのに対し、本実施例によるＴｉＮ膜（Ａ）はＨｖ２６
００であった。The Vickers hardness was measured using the same sample. As a result, the ion plating film (C) and the TiN film (B) not subjected to the undercoating treatment had an Hv of 1700, whereas the TiN film of the present embodiment had an Hv of 1700. The membrane (A) is Hv26
00.
【００２８】次に、同じＳＵＳ系鋼材からなる成形用金
型１４を３個用意し、それぞれに対して上述した本実施
例によるＴｉＮ膜（Ａ）、下地処理工程を省いたＴｉＮ
膜（Ｂ）、イオンプレーティングによるＴｉＮ膜（Ｃ）
を成膜した。そして、各金型１４について、カーボンフ
ィラーを２０％、ガラスフィラーを１０％含有したポリ
カーボネートを用いて、型温を１３０℃程度に設定して
成形実験を行った。その結果、イオンプレーティング膜
（Ｃ）は７０００ショット程度で金型が摩耗し、下地処
理を省いたＴｉＮ膜（Ｂ）は１３０００ショットで摩耗
した。一方、本実施例のＴｉＮ膜（Ａ）は２万ショット
まで摩耗せず、約２倍の耐久性となっていた。Next, three molding dies 14 made of the same SUS-based steel material are prepared, and for each of them, the TiN film (A) according to the present embodiment described above and the TiN
Film (B), TiN film by ion plating (C)
Was formed. A molding experiment was performed on each mold 14 using a polycarbonate containing 20% of a carbon filler and 10% of a glass filler, with the mold temperature set at about 130 ° C. As a result, the mold of the ion plating film (C) was worn at about 7000 shots, and the TiN film (B) without the base treatment was worn at 13,000 shots. On the other hand, the TiN film (A) of this example did not wear up to 20,000 shots, and was about twice as durable.
【００２９】（実施例２）ホルダ１２にＳＵＳ系鋼材か
らなる試料を取り付けて、約４５０℃に加熱し、真空チ
ャンバー２内に窒素ガスを導入しながら、窒素イオンを
１００ｋｅＶで５×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2 で注入し
た。その後、試料を冷却し、チタンを蒸着しながら窒素
イオンを１０ｋｅＶで注入して表面にＴｉＮミキシング
膜を１μｍ成膜した。さらに、その後、窒素イオンを炭
素イオンに変更し、２０ｋｅＶでＴｉＣミキシング膜を
２μｍ成膜することにより、積層のセラミック膜を形成
した。この実施例において、ＴｉＮ膜を１μｍ成膜後の
窒素イオンの注入量は５×１０ 17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 程
度、ＴｉＣ膜を２μｍ成膜後の炭素イオンの注入量は約
９×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 であった。(Embodiment 2) The holder 12 is made of SUS steel
And heat the sample to about 450 ° C.
While introducing nitrogen gas into the chamber 2, nitrogen ions are
5 × 10 at 100 keV18ions / cmTwoInject with
Was. After that, the sample is cooled and nitrogen is deposited while titanium is deposited.
Ion implantation at 10 keV and TiN mixing on the surface
The film was formed in a thickness of 1 μm. After that, nitrogen ions are
Changed to elemental ions and changed the TiC mixing film at 20 keV
Form a 2μm film to form a laminated ceramic film
did. In this embodiment, after forming a TiN film of 1 μm,
The injection amount of nitrogen ions is 5 × 10 17ions / cmTwoAbout
The implantation amount of carbon ions after forming a 2 μm TiC film is about
9 × 1017ions / cmTwoMet.
【００３０】上述したＴｉＣ／ＴｉＮ膜（Ａ）と、イオ
ン注入する下地の前処理のないＴｉＣ／ＴｉＮミキシン
グ膜（Ｂ）と、イオンプレーティング法によって成膜し
たＴｉＣ／ＴｉＮ膜（Ｃ）とによって、膜の密着性をス
クラッチ試験により比較した。測定条件は実施例１と同
様とした。その結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）は
１５ｇｆで膜剥離が生じ、下地処理を行うことなく成膜
したＴｉＮ膜（Ｂ）は３０ｇｆで膜剥離が起きたのに対
し、本実例に基づいて成膜したＴｉＮ膜（Ａ）は最大荷
重の５０ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が起きなかっ
た。The above-described TiC / TiN film (A), a TiC / TiN mixing film (B) having no pretreatment of a base for ion implantation, and a TiC / TiN film (C) formed by an ion plating method. The adhesiveness of the films was compared by a scratch test. The measurement conditions were the same as in Example 1. As a result, the ion plating film (C) was peeled at 15 gf, and the TiN film (B) formed without performing the underlayer treatment was peeled at 30 gf. The peeled-off TiN film (A) did not occur even when the load was increased to the maximum load of 50 gf.
【００３１】また、同じ試料を用いてビッカース硬度測
定を行った結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）及び下
地処理のないＴｉＮ膜（Ｂ）はＨｖ１９００であったの
に対し、本実施例によるＴｉＮ膜（Ａ）はＨｖ２９００
であった。The Vickers hardness was measured using the same sample. As a result, the ion plating film (C) and the TiN film (B) without the underlayer treatment were Hv1900, whereas the TiN film according to the present embodiment was Hv1900. (A) is Hv2900
Met.
【００３２】次に、同じＳＵＳ系鋼材からなる成形用金
型１４を３個用意し、それぞれに対して本実施例による
ＴｉＣ／ＴｉＮ膜（Ａ）、下地処理工程を省いたＴｉＣ
／ＴｉＮ膜（Ｂ）、イオンプレーティングによるＴｉＣ
／ＴｉＮ膜（Ｃ）を成膜した。そして、各金型１４につ
いて、カーボンフィラーを３０％含有したポリカーボネ
ートを用いて、型温を１３０℃程度に設定して成形実験
を行った。その結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）は
１００００ショット程度で型が摩耗し、下地処理を省い
たＴｉＮ膜（Ｂ）は約１５０００ショットで摩耗した。
これに対し、本実施例のＴｉＣ／ＴｉＮ膜（Ａ）は２３
０００ショットで型が摩耗し、これにより耐久性が向上
していることが確認できた。Next, three molding dies 14 made of the same SUS-based steel material were prepared, and the TiC / TiN film (A) according to this embodiment and the TiC
/ TiN film (B), TiC by ion plating
/ TiN film (C) was formed. A molding experiment was performed on each mold 14 using a polycarbonate containing 30% of a carbon filler and setting the mold temperature at about 130 ° C. As a result, the mold of the ion plating film (C) was worn out at about 10,000 shots, and the TiN film (B) without the base treatment was worn out at about 15,000 shots.
On the other hand, the TiC / TiN film (A) of this embodiment
It was confirmed that the mold was worn at 000 shots, thereby improving the durability.
【００３３】（実施の形態３）ホルダー１２にＳＵＳ系
鋼材からなる試料を取り付けて、約４５０℃に加熱し、
真空チャンバー２内にアンモニアガスを導入しながら窒
素イオンを１００ｋｅＶで５×１０18ｉｏｎｓ／ｃｍ2
で注入した。そして試料を冷却した後、まず窒素イオン
を２０ｋｅＶで１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 注入し、次
に窒素イオンのエネルギーを５ｋｅＶに下げて注入しな
がらチタンを蒸着して表面にＴｉＮミキシング膜を３μ
ｍ成膜した。その際試料を約３００℃に加熱した。Ｔｉ
Ｎ成膜後の窒素イオンの注入量は１．２×１０18ｉｏｎ
ｓ／ｃｍ2 程度であった。(Embodiment 3) A sample made of a SUS-based steel material is attached to the holder 12 and heated to about 450 ° C.
Nitrogen ions were introduced into the vacuum chamber 2 at 100 keV while introducing ammonia gas at 5 × 10 18 ions / cm 2.
Was injected. Then, after cooling the sample, nitrogen ions were first implanted at 1 × 10 17 ions / cm 2 at 20 keV, then titanium was deposited while lowering the energy of nitrogen ions to 5 keV, and a TiN mixing film was formed on the surface by 3 μm.
m was formed. At that time, the sample was heated to about 300 ° C. Ti
The implantation amount of nitrogen ions after N film formation is 1.2 × 10 18 ions
s / cm 2 .
【００３４】上述したＴｉＮ膜（Ａ）と、イオン注入に
よる下地の前処理及び加熱を施していないＴｉＮミキシ
ング膜（Ｂ）と、イオンプレーティング法によって成膜
したＴｉＮ膜（Ｃ）とによって膜の密着性をスクラッチ
試験により比較した。測定条件は実施例１と同様とし
た。その結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）は１３ｇ
ｆで膜剥離が生じ、下地処理及び加熱を施すことのない
ＴｉＮ膜（Ｂ）は２５ｇｆで膜剥離が起きたのに対し、
本実施例に基づいて成膜したＴｉＮ膜は最大荷重の５０
ｇｆまで荷重を上げても膜剥離が起きなかった。The TiN film (A) described above, a TiN mixing film (B) in which the pretreatment of the base by ion implantation and the heating are not performed, and a TiN film (C) formed by the ion plating method are used. The adhesion was compared by a scratch test. The measurement conditions were the same as in Example 1. As a result, the ion plating film (C) weighed 13 g.
f, the film was peeled off, and the TiN film (B), which was not subjected to the base treatment and heating, was peeled off at 25 gf.
The TiN film formed according to this embodiment has a maximum load of 50
Even when the load was increased to gf, no film peeling occurred.
【００３５】また、同じ試料を用いてビッカース硬度測
定を行った結果、イオンプレーティング膜（Ｃ）及び下
地処理のないＴｉＮ膜（Ｂ）はＨｖ１７００であったの
に対し、本実施例によるＴｉＮ膜（Ａ）はＨｖ２４００
であった。The Vickers hardness was measured using the same sample. As a result, the ion plating film (C) and the TiN film (B) without the undercoating treatment had Hv of 1700, whereas the TiN film according to the present embodiment had an Hv of 1700. (A) is Hv2400
Met.
【００３６】次に、同じＳＵＳ系鋼材からなる成形用金
型１４を３個用意し、それぞれに対して本実施例による
ＴｉＮ膜（Ａ）、下地処理及び加熱処理を省いたＴｉＮ
ミキシング膜（Ｂ）、イオンプレーティングによるＴｉ
Ｎ膜（Ｃ）を成膜した。各金型１４について、カーボン
フィラーを２０％、ガラスフィラーを１０％含有したポ
リカーボネートを用いて、型温を１３０℃程度に設定し
て成形実験を行った。その結果、イオンプレーティング
膜（Ｃ）は７０００ショット程度で型が摩耗し、下地処
理及び加熱処理を省いたＴｉＮミキシング膜（Ｂ）は約
１３０００ショットで摩耗した。一方、本実施例のＴｉ
Ｎ膜（Ａ）は１９０００ショットで型が摩耗し、これに
より耐久性が向上していることが確認できた。Next, three molding dies 14 made of the same SUS-based steel material were prepared, and a TiN film (A) according to the present embodiment, a TiN
Mixing film (B), Ti by ion plating
An N film (C) was formed. For each mold 14, a molding experiment was performed using a polycarbonate containing 20% of a carbon filler and 10% of a glass filler with the mold temperature set at about 130 ° C. As a result, the mold of the ion plating film (C) was worn out at about 7000 shots, and the TiN mixing film (B) from which the base treatment and the heat treatment were omitted was worn out at about 13,000 shots. On the other hand, Ti
As for the N film (A), it was confirmed that the mold was worn at 19000 shots, thereby improving the durability.
【００３７】以上の説明から、本発明は以下の発明を包
含するものである。 （１） 基材に窒化処理した後に、ダイナミックミキシ
ング処理を施すことにより形成されたことを特徴とする
型。From the above description, the present invention includes the following inventions. (1) A mold formed by subjecting a base material to a nitriding treatment followed by a dynamic mixing treatment.
【００３８】窒化処理によって、基材表面の硬度を大き
くすることができ、ダイナミックミキシング膜の耐久性
が向上する。By the nitriding treatment, the hardness of the substrate surface can be increased, and the durability of the dynamic mixing film is improved.
【００３９】（２） 窒素原子含有ガス雰囲気下で基材
を加熱しながら窒素イオンを注入し、その後、基材の表
面に金属を蒸着しながらイオン注入することにより、基
材の表面に硬質膜を形成したことを特徴とする型。(2) Nitrogen ions are implanted while heating the substrate in a nitrogen atom-containing gas atmosphere, and then ion implantation is performed while depositing a metal on the surface of the substrate, whereby a hard film is formed on the surface of the substrate. A mold characterized by forming a.
【００４０】窒素イオンの注入によって、基材の表面の
硬度が大きくなるため、基材表面に硬質膜を形成するこ
とができる。Since the hardness of the surface of the substrate is increased by the implantation of nitrogen ions, a hard film can be formed on the surface of the substrate.
【００４１】（３） アンモニア或いは窒素雰囲気下で
加熱しながら窒素イオンを注入した後、金属を蒸着しな
がらイオン注入することにより、表面にセラミック膜を
形成することを特徴とする型の製造方法。(3) A method of manufacturing a mold, characterized in that a ceramic film is formed on the surface by implanting nitrogen ions while heating in an ammonia or nitrogen atmosphere and then implanting ions while depositing a metal.
【００４２】この方法では、窒素イオンの注入によって
硬化した基材の表面にセラミック膜を形成できるため、
金型の寿命が増大する。According to this method, a ceramic film can be formed on the surface of the substrate cured by implanting nitrogen ions.
The life of the mold is increased.
【００４３】（４） 上記（１）〜（３）項記載の型は
樹脂成型用金型であることを特徴とする型。(4) The mold described in the above (1) to (3) is a resin molding die.
【００４４】従って、樹脂の成形を行う型に耐久性を付
与することができる。Accordingly, durability can be imparted to the mold for molding the resin.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、窒素イオンの注入によって基材の表面が硬化し
ており、この硬化後にセラミック膜を形成するため、耐
久性の高い金型とすることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the surface of the base material is hardened by the implantation of nitrogen ions, and a ceramic film is formed after the hardening. Type.
【００４６】請求項２の発明によれば、基材に窒素イオ
ンを注入することにより、基材の表面を硬化することが
でき、その後に、金属を蒸着しながらイオンを注入する
ため、耐久性のあるセラミック膜を形成することができ
る。また、全ての工程を同一のチャンバー内で行うこと
ができるため、酸化層が形成されることがなく、より密
着性の良い膜の形成が可能となる。According to the second aspect of the present invention, the surface of the base material can be hardened by implanting nitrogen ions into the base material, and then the ions are implanted while depositing a metal. It is possible to form a ceramic film having a certain quality. In addition, since all steps can be performed in the same chamber, an oxide layer is not formed, and a film with better adhesion can be formed.
【図１】本発明に適用される成膜装置の内部を示す断面
図である。FIG. 1 is a sectional view showing the inside of a film forming apparatus applied to the present invention.
１ 成膜装置 ２ 真空チャンバー ３ イオン放出器 ８ 蒸着器 １２ ホルダ １４ 金型 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Vacuum chamber 3 Ion emitter 8 Evaporator 12 Holder 14 Die
Claims (2)
ながら窒素イオンを注入した後、金属を蒸着しながらイ
オン注入することにより形成されたセラミック膜を表面
に有していることを特徴とする成形用金型。1. A molding film having a ceramic film formed on a surface thereof by implanting nitrogen ions while heating in an ammonia or nitrogen atmosphere and then implanting ions while depositing a metal. Mold.
加熱しながら窒素イオンを注入する工程と、 上記基材に対して金属を蒸着しながらイオンを注入する
ことにより、表面にセラミック膜を形成する工程と、 を備えていることを特徴とする成形用金型の製造方法。2. A step of implanting nitrogen ions while heating the substrate in an ammonia or nitrogen atmosphere, and implanting ions while depositing a metal on the substrate to form a ceramic film on the surface. A method for producing a molding die, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088298A JPH11229122A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Molding die and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3088298A JPH11229122A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Molding die and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11229122A true JPH11229122A (en) | 1999-08-24 |
Family
ID=12316117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3088298A Withdrawn JPH11229122A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Molding die and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11229122A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006297742A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Toyota Motor Corp | Mold for resin and resin molding method |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP3088298A patent/JPH11229122A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006297742A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Toyota Motor Corp | Mold for resin and resin molding method |
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