JPS61220809A - 金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、プラスチック、ゴム等の成形用金型に関す
るものである。

≦梼ＪＩＺＭ仕ｚｔ 欧米諸国では、焼入れ硬化した材質を金型に使用してい
るが、故障を起さず耐久性のある金型をつくるには、型
彫後焼入れ硬化するか、焼入れ硬化済みの材料を型彫す
るかして行われている。

しかし、これだと硬い材質だけに型彫するのに時間がか
かり、後処理にしても歪の問題、加工費の上昇などがあ
るため我国ではプラスチック用金型などの９０％近くが
焼入れしない材質を使用しており、必要に応じて焼入れ
した材質のものを使用しているにすぎない、また、一般
の金型加工についてはキャビティの相違によるが、製造
に長時間を要し高度な技術を必要とするので、必然的に
高価なものとなるが、最近金型の量産化、すなわち迅速
加工によって加工費を低減し、高速度に金型を得る方法
が開発され、実用化されている０例えば、コールドボビ
ングと呼ばれる冷間加工、シコープロセス法、放電加工
、電鋳法、さらに人手を要しない全自動ならいフライス
盤、全自動ボール盤等が開発され、経済性の向上を図っ
ている。

Ｌかしながら、金型加工法の変遷はこれを利用する金型
鋼材の変化を伴ない、コールドボビング法では低炭素合
金鋼が用いられ、放電加工法ではその型鋼が境入れ焼戻
し済みの高硬度であってもよく超硬合金の加工も可能で
ある。また簡易な鋳造法による材質としては亜鉛合金（
ＺＡＳ）、あるいはベリリウム銅が用いられ、金型の一
部に利用されている。

一方、セラミックスと金属とからなる複合材料であるサ
ーメットは、一般にセラミック粉末と金属粉末とを混合
し、圧縮成形したのち、これを焼結して製造される。か
かるサーメットはセラミックスの有する硬さ、耐摩耗性
、耐食性、耐熱性と・金属の有する強度とが組み合され
た長所を有する。

このようなサーメットを金型に使用すれば、従来のよう
に金属を焼入れして硬度を高める必要がなくなり、金型
前ニーが簡易化される。

発明が解決しようとする問題点 かかるサーメットを用いて金型を製作する場合には、型
とりに使用する母型の材質によっては数１００℃の温度
あるいはそれ以下の温度で熱変形をおこすことがあるた
めに、通常の焼結方法をとることができないという問題
があった。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するために、この発明が講じた技術的
手段（発明の構成）は、つぎのとおりである。

すなわち、この発明の金型は、金属粉末、セラミック粉
末および無機結合剤からなる圧粉体を用いた基体と、こ
の基体表面に設けた吸水性の金属多孔質層と、この金属
多孔質層表面に設けた平滑な表面金属層とを備えたもの
である。

作用 この発明によれば、金型基体が金属粉末、セラミ−ｔり
粉末および無機結合剤からなる圧粉体で構成されるので
、約４００℃以下の低温度で加熱加圧して金属光沢をも
つ金型基体を簡単につくることができる。また、セラミ
ックスの有する欠点である脆さに対して、前記金属粉末
を用いるとともに、基体表面を金属多孔質層および表面
金属層で順次包み込む構造とし、セラミックスの脆さを
補強している。また、前記多孔質層は基体の加熱加圧時
に基体から滲出する水等の液体を吸収する作用がある。

また、前記表面金属層は金型面を構成するもので、多数
の気孔がある多孔質層表面を覆って表面を平滑にする作
用がある。

実施例 この発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。第１）！ｌにおいて、１は金型基体であり、こ
の基体１は、金属粉末とセラミック粉末と無機結合剤と
を混合し加熱加圧した複合材で構成される。また、基体
１表面には吸水性の金属多孔質層２および平滑な表面金
属層３がこの順に設けられて金型面を形成する。４は鋼
材の枠体である。

前記基体１を構成する結合剤はケイ酸塩類、アモルファ
スシリカおよびコロイダルシリカを主成分としたもので
、水を媒介として接着作用をなしている。かかる結合剤
は、たとえば特公昭５５−１８６７３号公報および特公
昭５６−５１）５０８Ａ＼［Ｉｙ　Ｄ　Ｗ　’ｒ　４Ｑ
　ｆ　Ｌ％　Ｌまた、多孔質層２は、１００〜２００メ
ンシエ（Ａ　Ｓ　ＴＭ）の粒度の粗い金属粉末と前記と
ほぼ同じ結合剤とからなるもので、内部に無数の気孔を
存する。この多孔質層２の厚さは２０〜３０鶴の範囲で
あるのが好ましく、それより大なるときは基体ｌと多孔
質層２との境界部分での基体ｌの圧縮が不充分となり、
またそれより小さいときは基体１の加熱加圧時に基体ｌ
から滲出する水を十分に吸収することができなくなり、
残存した水によって部分的に圧縮不充分な箇所ができ、
くぼみができることとなる。

前記表面金属層３は金属単独または表面の硬度を高める
ためにセラミック粉末を含んだ金属の電着層または無電
解メッキ層である。表面金属層３の厚さは０．５〜３ｆ
ｉであるのが好ましく、それより大なるときは経済的で
なく、またそれより小なるときは基体ｌを圧縮するとき
の加熱加圧に耐えられなくなり容易に変形する。

第２図はこの実施例における金型の製造状態を示す断面
図である。すなわち、同図に示すように、母型５の周囲
支持台６上に鋼材（ＳＫ３）を用いた枠体４を立設する
。また、母型５の表面はあらかじめ保護ＩＩｌ！Ｉ７で
被覆しておく、保護１）１７は、母型５が耐熱性である
が非電導性の材料のときは金属還元膜やグラファイトの
塗膜等であり、金属でつくった電導性母型ではペイント
、ラッカー、グラファイト等の剥離塗膜または金属酸化
物、硫化物等の剥離皮膜である。このようにして、保護
膜７を形成した母型６表面へ表面金属層３を施す。

しかるのち、前記枠体４内に多孔質層２形成材料を所定
厚みだけ充填し、さらにその上にペースト状の基体１形
成材料を充填する。ついで、この上からパンチで徐々に
加熱加圧する。加熱温度は常温以上の温度でよく、結合
剤からみて１０００℃以上でも可能であるが、母型５の
熱変形を防止するうえから４５０℃以下の低温域で加熱
加圧するのが好ましい、かくして、第１図に示すような
金型を得ることができる。

次に、基体および多孔質層の作成方法を例をあげて詳細
に説明する。

例１　（基体の作成）：炭化ケイ素（平均粒子径０．７
ｕｍ、Ａ−２タイプ、昭和電工■製）２５０゜と亜鉛粉
末（３５０メツシユ、ＡＳＴＭ）２５０ｇとを混合し、
ボールミルで約５日間の長時間にわたって混合した。こ
れから２６０ｇをとり、さらに３００メツシユの亜鉛粉
末７４０ｇと混合し１　ｋｇとした。この混合粉末は充
分に混合した。一方、結合剤として、３号ケイ酸ソーダ
１２０ｇ、２号ケイ酸ソーダ５０ｇ、ケイ酸カリウム１
０ｇ、アモルファスシリカ１２０ｇおよびコロイダルシ
リカ３５ｇの混合液を調製した。これを約１２時間自然
放置し、上層液と下層液とに分離させた。ついで、上層
液と下層液とを３：１の割合で混合した。この配合した
結合剤１７０ｇに結合調整液として水３５ｃｃ、グリコ
ール１５ｇ、油１５ｇと約２．５重量％の硬化剤（ケイ
フッ化ソーダ）を添加した。これを上記粉末と混線し混
線物を枠体内に充填して加熱加圧し成形体をつくった。

この作用中に発する水分は急激に除去するのではなく、
徐々に除きながら結合効果をあげるため、とくに母型の
形状が第２図のように凹型のとき、充填材が圧縮される
と凹部に水分がたまる傾向にあるので金属層と充填材の
間に多孔質層を設けて水の逃げ道とした。ただし、母型
が凸型の場合は水の外部への逃げ道はできているので、
水の逃げ道としての多孔質層はとくに必要でない。

例２（多孔質層の作成）　：ニッケル粉末（２００メン
シエ）と鉄粉（２００メツシユ）とをｌ：１の割合で混
合した混粉７０ｇを用意した。一方、例１と同じ結合液
１０ｇに硬化剤（ケイフン化ソーダ）２．５重量％を添
加した混液に水２ｃｃを添加し、これに用意した混粉７
０ｇを徐々に混合した・この後、水分をとばし、固めて
多孔質層を得た。

発明の効果 この発明によれば、セラミックスを用いることによる脆
さの欠点が金属粉末、多孔質層および表面金属層によっ
て補なわれ、硬度の高い金型を簡単につくることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

値　１　胃ＦＩ　Ｌ＋　、ｗ　　のｇき■日出−申招飄
ノ窮１＾蟇Ｒイ画　　像　つ　四へばその製造状態を示
す断面図である。 １・・・基体、２・・・金属多孔質層、３・・・表面金
属層、５・・・母型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属粉末、セラミック粉末および無機結合剤から
   なる圧粉体を用いた基体と、この基体表面に設けた吸水
   性の金属多孔質層と、この金属多孔質層表面に設けた平
   滑な表面金属層とを備えた金型。
2. （２）前記金属多孔質層が粒度の大きい金属粉末と無機
   結合剤との圧粉体である特許請求の範囲第（１）項記載
   の金型。
3. （３）前記表面金属層が金属単独またはセラミック粉末
   を含んだ金属の電着層または無電解メッキ層である特許
   請求の範囲第（１）項記載の金型。