株式会社タイヘイテクノサービス最新技術情報

プラズマ反応を利用したセラミックコーティング膜をベースとした複合処理技術は、大きく二つに概念的に分類されます。�@金型本体（基材）表面近傍の基材強化（硬化）とセラミックスコーティング膜との複合処理。強化方法としては、浸炭、窒化、ショットピーニングなどのプロセスが上げられます。特に密着性の向上に伴う耐摩耗性、耐焼き付き性などの向上が期待できます。�A多様な機能を持つセラミックコーティング膜を積層化、あるいは複合化することにより、膜機能を向上させることを目的とした複合処理。膜応力の軽減による密着力の向上、耐摩耗性、耐腐食性、そのほか機能の向上が期待できる、などが上げられます.基材強化の複合処理の概念をご覧下さい。

自動車用ホイールの成形に用いられる揺動式絞り金型への適用例です。ＳＫＤ11の300kg超の大型金型を用いて板厚14mmのSPCC材を成形します。従来代表的は浸透拡散法であるTD処理を用いていましたが、1,000度を超える高温処理による熱歪みの発生と、高温処理に起因する熱疲労から、金型の再生回数に限界がありました。イオンプレーティング法によるCrN膜の適用、さらにはラジカル窒化との複合処理によりこれらの問題を解決することが出来、かつ金型寿命もほぼ同等、もしくは改善させることができました。

Ｃ：ヘッダーパンチ　　　　材質：ＳＫＨ５１　　被加工材：SUS304

SUS304系機械部品のヘッダーパンチへの適用例です。SKH51のパンチを用い、イオンプレーティング法によるTiN膜を用いて機械部品のﾍｯﾄﾞ部の加工を行っていたが、SUS304は粘い材料であるため、成形性が悪く、金型寿命を効果的に延長させることが出来ませんでした。高度が高く、摩擦係数の低い複合膜であるTiCN膜を用い、さらにラジカル窒化との複合処理を施すことにより、大幅な金型寿命の延長を達成することができました。

Ｄ：アルミ冷間鍛造金型　材質：ＳＫＨ５１　　被加工材：A5056

アルミ（A5056）材の冷間鍛造加工への適用例です。SKH51の鍛造金型を用い、アルミ精密部品の製造します。従来イオンプレーティング法によるTiN膜を用いていましたが、金型本体へのアルミの凝着現象で金型寿命は大変短くなっていました。そこで、アルミ加工に適した機能を持つDLC膜とラジカル窒化の複合処理を施すことにより、凝着現象が極端に減少し、金型寿命を飛躍的に延長することが出来ました。

Ｅ：樹脂射出成形金型　　材質：NAK80　　　樹脂：PPS+GF40%（PTFE添加）

処理内容

成形回数

備考

ACT複合処理

約60,000ショット

ACT

約20,000ショット

ＴｉＮ

約7,000ショット

射出成形による自動車部品製造での機能性の改善される膜と、複合処理の適用例です。プレハードン鋼（NAK80)の金型にて、GFが40%含有されるPPS（テフロン添加グレード）樹脂を成形しています。金型材の耐腐食性と、耐摩耗性の改善が課題でした。耐腐食性の機能を持つ多層膜であるＡCT膜、さらにはラジカル窒化との複合処理を施すことにより金型寿命は大幅に改善され、現在も使用中です。

Ｆ：樹脂射出成形金型　　　材質：NAK80　　樹脂：ＡＢＳ難燃

処理内容

成形回数

備考

ACT

約200,000ショット

TiN

約50,000ショット

未コート

約20,000ショット

耐腐食性の機能を持つACT膜の射出成形金型への適用例です。難燃剤を含有したABS樹脂での精密部品製造において、プレハードン鋼（NAK80)の射出成形用金型の耐腐食性に問題がありました。従来用いていたイオンプレーティング法によるTiN膜からACT膜に変更することにより金型寿命は大幅に改善されました。

上記、簡単に紹介させていただきましたが、現在セラミックコーティングを主体とした表面改質技術は、金型はもとより、切削工具、機械部品を主体に、その適用例はますます拡大しています。また、市場のニーズに対応すべく、前述のとおり、新しい膜、新しい成膜技術、装置、複合化処理、また、低温度化、装置の大型化などの開発、技術の向上には目覚しいものがあります。
コーティング処理の効果は、適用次第で大きく変わります。弊社では御客様と詳細な打ち合わせを重ね、高レベルの結果が実現できるよう、共に考えて行きたいと思います。