JPS62235461A - 金型の製造方法 - Google Patents

金型の製造方法

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JPS62235461A
JPS62235461A JP61075758A JP7575886A JPS62235461A JP S62235461 A JPS62235461 A JP S62235461A JP 61075758 A JP61075758 A JP 61075758A JP 7575886 A JP7575886 A JP 7575886A JP S62235461 A JPS62235461 A JP S62235461A
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JP
Japan
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mold
spraying
metal
thermal spraying
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP61075758A
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English (en)
Inventor
Osamu Fujishima
藤島 治
Keiji Uchida
内田 佳二
Norishige Hirano
平野 徳重
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RIYOUKA KEIKINZOKU KOGYO KK
Original Assignee
RIYOUKA KEIKINZOKU KOGYO KK
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    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

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〕 本発明は金型の製造方法に関する。詳しくは本発明は溶
射てよって形成された転写層を金型内面とする金型の製
造方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
母型上に溶射材料を溶射することによって、転写層を形
成させ、これを金型の成形面、即ち内面として金型の製
作に利用することは知られている。この場合、金型内面
となる転写層は、例えばZn、Cu−Zn  合金等を
溶射材料として形成され、通常はこの転写層の背面に裏
打ちとなる金属、例えばZn、A1合金等を鋳込んで金
型本体を形成させることによシ金型を製作する。
さらに転写層と金型本体金属との密着性向上のために転
写層の背面にA1合金、Cu合金等を溶射して中間層を
形成させた後に金型本体金属を鋳込むことも行われてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記転写層が金型内面層として使用される場合、それは
母型上の凹凸を忠実に写し取ったものであることが要求
される。従来の技術はこの点において、十分に満足し得
るものとは言い難い。即ち転写層の形成時に転写層の母
型からの剥離及び変形という現象があり、転写層の忠実
性が損われる。上記の転写層の剥離・変形の程度は溶射
材料の神二・山、溶射材料と母型との組合せ等に依存す
るが、特に溶射材料の物性に大きく依存する。即ち一般
に溶射材料の融点が高い程、また硬度が高い程、剥離・
変形の程度が大きくなる傾向にある。
かかる好ましくない現象の原因は熱歪にあるものと考え
られ、その解決策として母型及び溶射皮膜を低温度て保
持する工夫がなされてきた。
しかしかかる工夫によっても問題点の解決は必ずしも十
分なものではない。またかかる低温度法の現実的な適用
対象は低融点ないし低硬度の溶射材料に限られ、高融点
又は高硬度の溶射材料への適用は困難である。
ところで、上記転写層を金型内面として使用する場合に
は特に耐久性が要求されることが多い。そのためには高
硬度又は高融点の溶射材料を使用することがあり、この
ような溶射材料を使用して満足な転写層を形成させ、こ
れを金型内面として金型を製造する方法が特に強く求め
られていた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは上記従来技術の問題点を解決して満足な転
写層を金型内面とする金型の製造方法について鋭意検討
を重ねた結果、本発明に到達した。
即ち本発明の要旨は、成形面となる金型内面層とこれを
裏打ちする金型本体とを一体化させた構造の金型を製造
するに当シ、 ■ 母型に溶射材料を溶射することによって金型内面層
を形成させ、その際、溶射によって形成された溶射皮膜
の全体な該溶射に使用している溶射火炎とは別の加熱源
によって加熱しながら溶射を行なう・こと。
■ 得られた金型内面層の上に金型本体の金属と同質又
は該金属と合金を形成する金属を溶射して中間層を形成
させること、並びに、 ■ 得られた中間層の上に墓打ち金属を鋳込んで金型本
体を形成させること、 を特徴とする金型の製造方法、に存する。
以下、本発明について詳細に説明する。
まず本発明の基礎となっている考察について説明する。
溶射によって転写層を形成する際、溶射された溶射材料
は被溶射面である母型の表面に付着して溶射皮膜を形成
する。その場合、溶射材料の熱エネルギーは母型に移行
し、母型の温度の上昇を招く。一方、溶射材料によシ形
成された皮膜の表面は外気に曝されて熱エネルギーを失
ない、温度が低下する。従って、母型表面に接する皮膜
の裏面と外気に接する皮膜の表面とは温度差を持つこと
となり、低温側、即ち皮膜の表面側の収縮が大きく、表
面側への皮膜の反り上、す、即ち母型から皮膜が剥離し
変形する現象が発生し、皮膜の形成が不可能となるもの
と考えられる。
そこで本発明者らはこの剥離・変形の現象を防止するに
は溶射皮膜の表裏の温度差を小さくすることが有効であ
ろうと考えて本発明に到達したのである。
本発明方法に使用される母型の材質は特に限定されるも
のではなく、例えば木材、合成樹脂、石膏、セラミック
ス、鋳物砂等が挙げられるが、具体的には使用する溶射
材料及び金型本体金属との組合せ、母型表面に求められ
るきめこまかさ等を考慮して適切な材質が選択される。
例えば高硬度又は高融点の溶射材料が用いられる場合に
は溶射温度も高くなるので、例えば石膏、セラミックス
、鋳物砂等の耐熱性材料が使用される。
本発明方法における金型内面層を形成させるための溶射
材料としては母型の被溶射面上で皮膜を形成し得る種々
の材料が使用され、例えばZn系合金、Ni−Cu系合
金、N1−Cr系合金、Ni−Cr−Co系合金、ステ
ンレス鋼等の金属; 5i02、A1201、MgO、
ZrO2等のセラミックス;或いはこれらの混合物等が
挙げられる。具体的には金型の要求特性に応じて適切な
材質が選択される。
例えば前記のように耐久性の転写層が必要とされる場合
には、例えばNi−Cr系合金、N1−Cr−C□系合
金、ステンレス鋼等の金属、各種セラミックス或いはこ
れらの混合物等の高硬度又は高融点の溶射材料が使用さ
れる。
本発明方法に従う溶射材料の溶射方法自体は特に限定さ
れず、通常用いられている種々の溶射方法が用いられ、
例えば溶射火炎中に溶射材料の粉末、線材等を供給して
溶射火炎と共に被溶射面に衝突させて付着させる方法が
採用される。
さて本発明は上記金型内面層を形成させるための溶射に
際して、溶射によって形成された溶射皮膜の、全体を加
熱し続けることを特徴とする。
この際、溶射材料を溶射しつつある溶射火炎自体も、熱
論、溶射皮膜を加熱しているわけであるが、溶射火炎は
適当な速度で被溶射面上を協動していくものであるから
、これのみでは溶射皮膜の全体を加熱し続けることはで
きない。従って上記溶射皮膜の加熱は溶射に使用しつつ
ある溶射火炎とは別の加熱源を使用して行なう必要があ
る。
上記加熱源の種類は特に限定されず、例えばガスバーナ
ー、電気加熱器等が挙げられる。
上記溶射皮膜の加熱は前述の通り溶射皮膜の表裏の温度
差が出来るだけ小さくなるように行なわれる。該温度差
を支配する因子としては母型材質及び溶射材料の物性、
溶射火炎の温度及び熱供給速度等があり、また該温度差
が溶射皮膜の剥離・変形に与える影響の程度も溶射皮膜
の物性及び溶射皮膜と母型表面との親和性等の因子に依
存する。従って必要な加熱の程度を一律に特定すること
はできないが、一般的ては溶射材料の融点(ないし流動
点)を目安にするのがよい。即ち溶射皮膜を溶融流動さ
せない範囲でできるだけ溶射材料の融点に近い温度まで
加熱するのが好ましい。必要な加熱温度の下限も上記の
通シの事情で一律には言えないが、概略の目安を述べれ
ば、融点ioθO℃程度の溶射材料に対しては約1.0
0℃以上、融点700℃程度の溶射材料に対しては約p
oo℃以上、また融点5ooc程度の溶射材料に対して
は約30Q℃以上に強熱することによって、通常満足な
結果を得ることができる。
なお本発明方法においては上記溶射皮膜の全体の加熱に
加えて母型の被溶射面の加熱を行なうと一般に忠実性の
より良好な転写層を得ることができる。そのためには溶
射に際して母型の被溶射面の全体を加熱し続けてもよい
が、被溶射面の各部分について溶射材料が溶射される時
点で加熱がなされていれば十分である。従って、母型の
被溶射面のうち少なくとも溶射直前の部分を加熱するこ
とによって十分良好な効果を得ることができる。この被
溶射面の加熱に使用する加熱源及び適当な加熱の程度は
前記溶射皮膜の全体の加熱の場合と同様であるが、加熱
の程度は後者の場合より多少弱くても通常、十分な効果
が得られる。かかる被溶射面の加熱によってより良好な
転写層が得られる理由は、恐らく上記加熱によって被溶
射面と溶射材料との温度差が減少し、その結果、高温溶
射材料の被溶射面上での急激な冷却及び急激な収縮に基
づく被溶射面と溶射皮膜との間の親和性の低下が多少と
も緩和されるためであろうと推定される。かかる被溶射
面の加熱による転写層の忠実性の改善効果は一般に溶射
温度がより高い場合程、顕著であるので、高融点又は高
硬度の溶射材料を使用して溶射を行なう場合には上記被
溶射面の加熱を併せ行なうのが特に好ましい。
さらに本発明方法だおいて、上記溶射皮膜を形成した後
、母型及び溶射皮膜を不活性雰囲気又は還元性雰囲気中
で熱処理すると、機械的性質がよシ優れ、気孔の少ない
緻密な金型内面層が得られる。この場合の加熱雰囲気と
しては、N2、Ar等の不活性雰囲気、及びN2、CO
等の還元性雰囲気を用いるのが有効であり、大気等の酸
化性雰囲気下の熱処理では効果が小さい。
上記熱処理による効果は溶剤皮膜の金属部分の溶融及び
融着による気孔の減少に基づくものと思われ、一般に高
温の方が効果が大きいが、温度が高過ぎると流動が著し
くなって忠実性が損われることになる。従って適当な処
理温度は、通常、溶射皮1良の融点(ないし流動点)±
200℃の範囲、好ましくは溶射皮膜の融点(ないし流
動点)士ioo℃の範囲である。処理時間は母型の種類
、大きさ及び処理温度によシ異なるが、溶射皮膜の加熱
時間として通常70 % / 00分、好ましくは30
〜go分が適当である。
本発明方法においては、上記のようにして得られた溶射
皮膜、即ち金型内面層の上に金型本体の金属と同質又は
該金属と合金を形成する金属を溶射して中間層を形成さ
せ、その上に裏打ち金属を鋳込んで金型本体を形成させ
ることによって、金型内面層と金型本体とが一体化した
構造の金型な製造する。
金型内面層は溶射皮膜であるからその表面には微細な凹
凸がある。そこでその上に中間層の金属材料を溶射する
と、中間層の材料は上記凹凸の中に入シ込むので、金型
内面層と中間層とは機械的に強固に結合される。また中
間層の材料として金型本体の金属と同質又は該金属と合
金を形成する金属を用いているので、中間層の上に裏打
ち金属(即ち金型本体の全局)を鋳込金型本体とも強固
に結合される。このように中間層は金型内面層と金型本
体とを強固に結合し一体化させる役目を有している。
上記のように中間層のための溶射材料の選択は金型本体
金属の種類に依存してお)、例えば金型本体金属として
 Al系合金を用いる場合には中間層材料としても A
l系合金を使用すると良好な結果を得ることができる。
次に中間層の上に裏打ち金属を鋳込んで金型本体を形成
させるが、これは例えば次のようにして行なう。即ち、
金型内面層及び中間層が溶射形成された母型な鋳枠の中
にセットし、さらに適当な鋳造方案を設けて通常の方法
にて裏打ち金属を鋳込み、不要部分を切断し、必要な切
削及び研磨を加えて金型本体とする。
ここで金型本体の金属は得られる金型の使用条件に応じ
て選ばれるが、例えば金型の用途が樹脂成形の場合には
生産性、作業性等の面から熱伝導が良くかつ軽量の A
l系合金を使用するのが好適である。
〔実施例〕
次に本発明の具体的態様を実施例によって、更に詳細に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例によって限定されるものではない。
実施例1 石膏で作成した母型の表面に、融点約/ 000℃、硬
度HB約250の特性を有するNi−Cr系合金を溶射
して金型内面層を形成させた。その隙、溶射前にガスバ
ーナーで母型を約’yoo℃に加熱しておき、溶射中も
引続いて母型表面と溶射皮膜とを加熱した。金型内面層
を形成させた後、ガスバーナーを消炎し、その後、純A
l(99%AI)  を金型内面層の上に溶射して中間
層を形成させ引き続きAl−8i系合金の溶湯な鋳込ん
で金型本体を形成させた。冷却後、石膏を除去した結果
、歪がなく、硬度H]3約250の金型内面層を有し、
金型内面層と金型本体との密着性の良好な金型が得られ
た。
実施例コ 実施例1において、溶射によって金型内面層を形成させ
た後、これを還元性雰囲気(H,j、lS−慢、CH4
2クチ、COt%)に制御された熱処理炉内に挿入し、
約7000℃で30分間保持した。これを炉外圧取り出
した後、引き続き、実施例1に記載した方法によシ中間
層及び金型本体を形成させて金型を製造した。その結果
、歪がなく、硬度H73約、ysoで緻密性の高い金型
内面層を有し、金型内面層と金型本体との密着性の良好
な金型が得られた。
〔発明の効果〕
本発明方法によシ溶射によって転写形成させる金型内面
層の剥離・変形が有効に防止されるので、忠実性の高い
金型内面層が得られ、これを溶射中間層により金型本体
と一体化させることによシ比教的低価格、短時間で優れ
た特性の金型な製造することが可能となる。特に本発明
方法において高硬度・高融点材料を用いることによって
硬度が高く、かつ緻密な金型内面層を得ることができ、
従来の溶射転写法によシ製造された金型の問題点であっ
た耐久性を大幅に改善することができる。
特許出願人  菱化軽金属工業株式会社代 理 人  
弁理士 長谷用   −ほか1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)成形面となる金型内面層とこれを裏打ちする金型
    本体とを一体化させた構造の金型を製造するに当り、 (1)母型に溶射材料を溶射することによって金型内面
    層を形成させ、その際、溶射 によって形成された溶射皮膜の全体を該 溶射に使用している溶射火炎とは別の加 熱源によって加熱しながら溶射を行なう こと、 (2)得られた金型内面層の上に金型本体の金属と同質
    又は該金属と合金を形成する 金属を溶射して中間層を形成させること、 並びに、 (3)得られた中間層の上に裏打ち金属を鋳込んで金型
    本体を形成させること、 を特徴とする金型の製造方法。 (2)特許請求の範囲第1項に記載の金型の製造方法に
    おいて、金型内面層を形成させるに際してさらに母型の
    被溶射面のうち少なくとも溶射直前の部分を上記溶射火
    炎とは別の加熱源によって加熱しながら上記溶射を行な
    うことを特徴とするもの。 (3)特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の金型の
    製造方法において、溶射により得られた金型内面層を不
    活性雰囲気又は還元性雰囲気中で熱処理することを特徴
    とするもの。
JP61075758A 1986-04-02 1986-04-02 金型の製造方法 Pending JPS62235461A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02138453A (ja) * 1988-08-12 1990-05-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶射皮膜の形成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02138453A (ja) * 1988-08-12 1990-05-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶射皮膜の形成方法

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