JPS61231192A - 電鋳金型およびその製造方法 - 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） 本発明は電鋳金型およびその製造方法、特に。

超高精度でかつ短時間に形成し得る電鋳金型およびその
製造方法に関する。

（従来の技術） プラスチック成形用金型の雄型部あるいは雌型部を形成
する方法として電鋳法がある。電鋳法は金属材料の機械
加工法あるいは金属の鋳造法などに較べて超高精度な型
面の金型を製造することができる。しかしながら、電鋳
法は金型の製作にあまりにも長時間を要するという点に
致命的な欠点がある。たとえば、５龍厚さの金属層を形
成するには約３〜４週間もの長期間を要する。しかも。

電鋳層を金属マスター型（母型）に形成するに際し、母
型表面の凸部は凹部に比較して集電効果が著しく、その
ために凸部に電鋳金属が過剰析出する。その過剰析出部
分は集電効果がさらに増大されるために電着の均一性が
ますます悪くなる。したがって、形状によっては電鋳工
程の途中で母型を槽から取り出し、過剰析出してできた
突起部を機械加工により削り落とし、その後、再電鋳を
行うことが必要である。このような電鋳工程を採ること
は、あまりに長期間を要するため、第６図に示すように
、メッキ層１０１が薄く形成された時点で電鋳を中止し
、母型を槽から取り出して過剰析出部に適当な加工を施
し鉄ブロック１０２を嵌合したのち、再びメッキ層１０
３をその周囲に形成することが行われている。しかし、
上記方法においても母型に所望の電鋳層を形成するには
長時間を要する。上記欠点を解決するために母型に適当
な厚さの電鋳を行い、その上にバンキング用として亜鉛
合金などを鋳造する方法がある。この方法は。

しかしながら、見かけ上は金型の体をなしているが電鋳
金属層と鋳造合金層とかまった（接着していないため、
使用しているうちに両層が剥離し。

ついには破損してしまう。しかも、鋳造合金の固化収縮
のために、金型が変形したり、ときには鋳造合金の収縮
のために母型と電鋳型を離型することができなくなる。

その結果、精密な金型を製作することはできない。

他方、複雑な形状の金型を超高精度に得る方法として、
金型の雄型部あるいは雌型部をプロ・ツク構造にする方
法がある。この場合、隣接するブロック金型間にパター
ンの隙間を生じることなく各ブロック金型を高精度に組
み立てることが必要である。各ブロック金型の周囲には
１例えば、鉄鋼材などの補強枠が取り付けられており、
したがって、この補強枠の当接面は超高精度に仕上げら
れている。ところが、この補強枠はバフキング用鋳造合
金に接着されているのみで、電鋳金属層とはまったく接
着されていない。そのため、連続荷重のもとでは２両者
は次第に剥離し、各金型キャビティ部間の型面の平衡状
態を長期間安定した状態に保ちえない。したがって、所
望形状の成形品を一体成形により得ることができない、
補強枠と電鋳金属層との間に生じた微小隙間に溶融樹脂
が浸入し成形品の寸法精度不良やぼり発注の原因となる
。補強枠と電鋳金属層とを接着するのに、電子ビーム溶
接法あるいはレーザー溶接法などがあるが、いずれも金
型が熱変形したり溶接部分がくびれたりして超高精度な
金型を提供しえない。ノックピンなどを用いて両者を接
続する方法もあるが。

その作業は繁雑であり製造工程が増す。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、超高精度なキャビティ部を構成し
うる電鋳金型およびその製造方法を提供することにある
。本発明の他の目的は、極めて短時間かつ安価に得られ
る電鋳金型およびその製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、隣接するブロック金型間に
隙間を生ずることなく各ブロック金型を高精度に組み立
てうるブロック構造の電鋳金型およびその製造方法を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、電鋳金属層のバッキング材として。

例えば、鉄、鉄合金、銅もしくは銅合金などでなる金属
部材を用い、かつ該金属部材と電鋳金属層とをメッキ金
属層を介して強固に接着することにより、電鋳金型が短
時間かつ安価に得られうるという本発明者の知見にもと
づいて完成された。

したがって９本発明の電鋳金型は、金型のキャリティ部
を構成する電鋳金属層と、該電鋳金属層の背面に位置す
るバッキング用金属部材とを有し。

該電鋳金属層と該バンキング用金属部材との境界領域の
外周線に沿って設けた帯状切欠部に形成された第一のメ
ッキ金属層により該電鋳金属層と該バフキング用金属部
材とを接合し、そのことにより上記目的が達成される。

また、この金型の製造方法は、（１）金属製母型の外表
面にキャビティ部の型面を含む電鋳金属層を形成する工
程、（２）該電鋳金属層の外周縁に沿って切欠部を設け
る工程、（３）バフキング用金属部材を該電鋳金属層の
背面に配置し１両者の境界領域の外周縁に沿って帯状空
間を形成する工程、および（４）該帯状空間に第一のメ
ッキ金属層を形成し電鋳金属層とバッキング用金属部材
とを接着する工程、を包含し、そのことにより上記目的
が達成される。

上記電鋳金属層は２例えば、銅、鉄、ニッケル。

ニッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金およびニッ
ケル−リン合金からなる群から選ばれる少なくとも一種
で構成される。その金属層厚には。

特に制限はないが２作業性や出来上がる金型の使用条件
などに依存する。通常、０．２ｍ〜５１嘗の範囲に設定
される。

上記バッキング用金属部材は、バッキング（裏打ち）と
しての金型補強機能を果たすものであれば、特に、限定
されない。機械切削性に優れた材　　　　・質が好適に
用いられる。例えば、鉄、鉄合金、銅および銅合金から
なる群から選ばれる少なくとも一種で構成される。

上記第一のメッキ金属層は２例えば、銅、鉄。

ニッケル、ニッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金
およびニッケル−リン合金からなる群から選ばれる少な
くとも一種で構成される。この金属層は、上記電鋳金属
層とバッキング用金属部材とを接着させる接着剤として
機能する。このメッキ金属層による接着形態は、特に制
限はないが１作業性などの点から２例えば、上記電鋳金
属層とバフキング用金属部材との境界領域の外周縁に沿
って設けた帯状切欠部に金属メッキを施すことにより行
われる。帯状切欠部の幅や奥行きなどは金型の使用条件
などにより適宜設定される。

上記バッキング用金属部材の内部に鋳造合金を鋳込むこ
とも可能である。その際には、母型上に形成された上記
電鋳金属層の中間加工が不要となり作業工程が、さらに
、短縮される。この鋳造合金は、鋳造収縮率が小さいほ
ど得られる金型キャビティ部の寸法精度および表面が超
高精度になることはいうまでもない。膨張性の金属９例
えば。

ビスマスなどを用いてもよい。このような鋳造合金とし
ては、融点が約６００　”以下の９例えば、ビスマス−
錫合金、ビスマス−錫−亜鉛合金、ヒスマス−カドミウ
ム合金、錫−鉛−カドミウム合金。

錫−カドミウム合金、錫−鉛合金、錫−亜鉛合金。

錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銅−アンチモン合金、銅
−亜鉛合金、亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム−
銅合金、銀ろうおよび金ろうからなる群から選ばれる少
なくとも一種で構成される。

上記鋳造合金の鋳造に際し、銅などでなる水冷用および
／もしくは加熱用管を同時に鋳込むことによりプラスチ
ック材の成形時の金型温度の調節を可能とすることがで
きる。また、鋳造合金にメッキ処理を施した直径が０．
５〜５鰭はどの微細な鉄などでなる金属粒を２０〜６０
重景％の割合で混合して用いると鋳造合金の固化収縮率
を微小に抑制することができ、鋳造合金の耐圧縮性を向
上させることができる。この金属粒は鋳造合金の固化収
縮率を極少にしうるちのであり、その金属の種類に特に
制限はない。

上記電鋳金属層とバッキング用金属部材とのそれぞれの
接合面に第二のメッキ金属層を施したのち両者を上記鋳
造合金層を介して接合しても、電鋳金属層とバッキング
用金属部材とは強固に接着されうる。上記第二のメッキ
金属層は９例えば。

錫、銅、亜鉛、錫−亜鉛合金、錫−鉛合金、錫−銅合金
および銅−亜鉛合金からなる群から選ばれる少なくとも
一種で構成される。この金属層は。

電鋳金属層と鋳造合金層、およびバッキング用金属部材
と鋳造合金層とを接着させる接着剤として機能すればよ
く、その厚さに特に制限はない。通常、数μｍ〜数１０
μｍ２例えば、５μｍ〜２０μｍの範囲に設定される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について述べる。

叉立開上 本発明の電鋳金型は９例えば、第１図（ａｌ〜第１図（
Ｃ）に示すようにして製造される。まず、雄型の黄銅製
の母型１０上に電鋳法により銅、鉄、ニッケル、ニッケ
ル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金もしくはニッケル
−リン合金を約０．２〜５ｆｌの厚さに電鋳し、電鋳金
属層１１を形成する。電鋳用の電解液としては、それぞ
れ所要の金属もしくは合金を含む金属メッキ用電解液な
どが適宜用いられる。例えば、ニッケルの場合、スルフ
ァミン酸ニッケルなどである。次いで、母型１０上に形
成された電鋳金属Ｊ’ｉｌｌの上部１１０を平滑に切削
加工し。

その外周縁に沿って切欠部１１１を設ける（第１図（ａ
））。

次いで、上記電鋳金属層１１の切削面１１０に鉄鋼材製
のバッキング用金属部材１２を上記母型１０と同軸に配
置する。このとき、電鋳金属層１１とバッキング用金属
部材１２とは接着剤などを介して仮接着されるのが好ま
しい。バッキング用金属部材１２の外周縁には切欠部１
２１が設けられている。このバッキング用金属部材１２
の切欠部１２１と上記電鋳金属層１１の切欠部１１１と
で幅約４鶴および奥行き約１１の帯状空間が形成される
。次いで、この帯状空間にニッケルもしくはニッケル合
金などを電気メツキ法により適当な厚さにメッキし第一
のメッキ金属層１３を形成して金型原型を作製する（第
１図（ｂ））。

次いで、上記金型原型を必要に応じて所望の形状に切断
加工し、母型ｌＯを離型する。得られた金型の電鋳金属
層１１とバッキング用金属部材１２とは第一のメッキ金
属層１３により接着している（第１図（Ｃ））。

このような方法により製造された金型を、所望成形品の
所定部分の形状に合わせてブロックごとに作製して、そ
れぞれの当接面を超高精度に研削したのち射出成形型に
組み込んだ。そして、各種熱可塑性プラスチック材料を
用いて射出成形により一体成形したところ、１０万回の
使用においても何らの異常もなく充分な耐久性を有する
ことがわかった。電鋳金属層１１とバッキング用金属部
材１２とが第一のメッキ金属層１３を介して強固に接着
されることにより、超高精度な型面が長期間にわたり維
持されえた。得られた一体成形品には１寸法精度不良や
ぼりなどの発生がまったく認められなかった。

去１１１先 実施例１において、電鋳金属層１１とバッキング用金属
部材１２との接合に際し、第２図に示すように、それぞ
れの接合面に接着用の第二のメッキ金属層１４を施し、
そして、これら接合面間に鋳造合金層１５を介在させた
。得られた金型を構成する電鋳金属層１１とバフキング
用金属材料１２とは、第二のメッキ金属層１４および鋳
造合金層１５の接着力によりさらに強固に接着された。

尖巖凱盈 実施例１において、第３図に示すように、バッキング用
金属部材１２を金型の外周面のみに設けて電鋳金属層１
１と接着したのち、その内部に鋳造合金を鋳造した。得
られた金型の電鋳金属層１１とバッキング用金属部材１
２とは鋳造合金層１６により。

さらに強固に接着された。電鋳金属層１１に研削加工を
施すことがないため、金型製作工程をさらに短縮するこ
とができた。

１１炭↓ 実施例３の金型製作時に、第４図に示すように。

水冷孔もしくは加熱孔として外面に接着用メッキ層を施
した銅管１７を配置して鋳造合金層１６を形成した。得
られた金型を射出成形型に組み込み、この銅管エフを水
冷孔もしくは加熱孔として用いて金型温度の調節を行っ
たところ、成形時間の短縮などが可能となった。得られ
た成形品の外観や寸法精度を向上させることもできた。

次ＪＬｆ江ｉ 実施例３および実施例４に使用した鋳造合金に。

あらかじめ表面を接着用メッキ処理した微細な鉄粒（直
径１〜３鶴）を重量で３０％混合し、これを用いて鋳造
合金層１６を構成したところ、鋳造合金の固化収縮率を
微小に抑制することができた。そして、鋳造合金の耐圧
縮性を改善することができた。

スｍ影 実施例３の金型製作時に、第５図に示すように。

電鋳金属層１１の背面およびバッキング用金属部材１２
の内周面にあらかじめ接着用の第二のメッキ金属層１３
を設けたのち、鋳造合金を鋳造した。さらに、その背面
に接着用の第二のメッキ金属層１８を設けたバッキング
用金属部材２０を配置した。得られた金型は第二のメッ
キ金属層１８および鋳造合金層１９により、さらに強固
に接着され得た。耐圧縮性も向上した。

（発明の効果） 本発明の金型は、このように、電鋳金属層とバッキング
用金属部材とがメッキ金属層により強固に接着固定する
ものであり、かつ型面を構成する電鋳金属層は寸法精度
において超高精度でありこれをバンキングする金属部材
は短時間のうちに簡単に形成されるという特性を有する
。それゆえ。

本発明の金型は、精度が著しく高く容易かつ安価に製造
できる。しかも、耐圧縮性に著しく優れている。さらに
１本発明の金型は、ブロック構造の金型にも適用し得、
複雑な形状のキャビティ部を有する成形品が超高精度で
かつ容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（Ｃ１はそれぞれ本発明の金型の
一実施例を示す正面断面図、第２図〜第５図はそれぞれ
本発明の金型の他の実施例を示す正面断面図、第６図は
従来の金型の一例を示す正面断面図である。 １１・・・電鋳金属層、　１２．２０・・・バッキング
用金属部材、１３・・・第一のメッキ金属層、　１４．
１８・・・第二のメッキ金属層、　１５．１６．１９・
・・鋳造合金層。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金型のキャビティ部を構成する電鋳金属層と、該電
   鋳金属層の背面に位置するバッキング用金属部材とを有
   し、 該電鋳金属層と該バッキング用金属部材との境界領域の
   外周線に沿って設けた帯状切欠部に形成された第一のメ
   ッキ金属層により該電鋳金属層と該バッキング用金属部
   材とを接合した電鋳金型。 ２、前記電鋳金属層が銅、鉄、ニッケル、ニッケル−コ
   バルト合金、ニッケル−鉄合金およびニッケル−リン合
   金からなる群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請
   求の範囲第１項に記載の金型。 ３、前記バッキング用金属部材が鉄、鉄合金、銅および
   銅合金からなる群から選ばれる少なくとも一種でなる特
   許請求の範囲第１項に記載の金型。 ４、前記第一のメッキ金属層が銅、鉄、ニッケル、ニッ
   ケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金およびニッケル
   −リン合金からなる群から選ばれる少なくとも一種でな
   る特許請求の範囲第１項に記載の金型。 ５、前記電鋳金属層と前記バッキング用金属部材との間
   に第二のメッキ金属層を介して鋳造合金層を設けた特許
   請求の範囲第１項に記載の金型。 ６、前記第二のメッキ金属層が錫、銅、亜鉛、錫−亜鉛
   合金、錫−鉛合金、錫−銅合金および銅−亜鉛合金から
   なる群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請求の範
   囲第５項に記載の金型。 ７、前記鋳造合金層がビスマス−錫合金、ビスマス−錫
   −亜鉛合金、ビスマス−カドミウム合金、錫−鉛−カド
   ミウム合金、錫−カドミウム合金、錫−鉛合金、錫−亜
   鉛合金、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銅−アンチモン
   合金、銅−亜鉛合金、亜鉛−アルミニウム合金、アルミ
   ニウム−銅合金、銀ろうおよび金ろうからなる群から選
   ばれる少なくとも一種でなる特許請求の範囲第５項に記
   載の金型。 ８、（１）金属製母型の外表面にキャビティ部の型面を
   含む電鋳金属層を形成する工程、 （２）該電鋳金属層の外周縁に沿って切欠部を設ける工
   程、 （３）バッキング用金属部材を該電鋳金属層の背面に配
   置し、両者の境界領域の外周縁に沿って帯状空間を形成
   する工程、および （４）該帯状空間に第一のメッキ金属層を形成し電鋳金
   属層とバッキング用金属部材とを接着する工程、 を包含する電鋳金型の製造方法。 ９、前記電鋳金属層が銅、鉄、ニッケル、ニッケル−コ
   バルト合金、ニッケル−鉄合金およびニッケル−リン合
   金からなる群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請
   求の範囲第８項に記載の製造方法。 １０、前記バッキング用金属部材が鉄、鉄合金、銅およ
   び銅合金からなる群から選ばれる少なくとも一種でなる
   特許請求の範囲第８項に記載の製造方法。 １１、前記第一のメッキ金属層が銅、鉄、ニッケル、ニ
   ッケル−コバルト合金、ニッケル−鉄合金およびニッケ
   ル−リン合金からなる群から選ばれる少なくとも一種で
   なる特許請求の範囲第８項に記載の製造方法。 １２、前記電鋳金属層と前記バッキング用金属部材との
   間に第二のメッキ金属層を介して鋳造合金層を設けた特
   許請求の範囲第８項に記載の製造方法。 １３、前記第二のメッキ金属層が錫、銅、亜鉛、錫−亜
   鉛合金、錫−鉛合金、錫−銅合金および銅−亜鉛合金か
   らなる群から選ばれる少なくとも一種でなる特許請求の
   範囲第１２項に記載の製造方法。 １４、前記鋳造合金層がビスマス−錫合金、ビスマス−
   錫−亜鉛合金、ビスマス−カドミウム合金、錫−鉛−カ
   ドミウム合金、錫−カドミウム合金、錫−鉛合金、錫−
   亜鉛合金、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銅−アンチモ
   ン合金、銅−亜鉛合金、亜鉛−アルミニウム合金、アル
   ミニウム−銅合金、銀ろうおよび金ろうからなる群から
   選ばれる少なくとも一種でなる特許請求の範囲第１２項
   に記載の製造方法。