ダイカスト金型およびその表面処理方法
【課題】Ａｌ、Ｍｇ、またはＺｎ、あるいはこれらの合金の溶湯を鋳造するに際し、優れた耐溶損特性および耐焼付特性を併有するダイカスト金型、および、上記各特性を確実に併有させるための表面処理方法を提供する。
【解決手段】溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型１であって、係るダイカスト金型１における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面２に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる第１層４と、係る第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、および、Ａｌの酸化層５の少なくとも一種以上を含む第２層６と、を備えている、ダイカスト金型１。
【解決手段】溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型１であって、係るダイカスト金型１における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面２に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる第１層４と、係る第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、および、Ａｌの酸化層５の少なくとも一種以上を含む第２層６と、を備えている、ダイカスト金型１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ、Ｍｇ、またはＺｎの溶湯を鋳造するに際し、優れた耐溶損特性および耐焼付特性を奏するダイカスト金型およびその表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ダイカスト金型は、熱間工具鋼（例えば、ＳＫＤ６１）により製造されている。しかし、代表的なダイカスト用金属のアルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下も同じ）は、Ｆｅと反応して、次第に上記金型材料がアルミニウム溶湯中に溶け出すアルミ溶損を招くため、金型寿命の低下の一因となっている。
上記アルミ溶損を防ぐため、ダイカスト金型の表面に対し、イオンプレーティングによりＴｉやＣｒなどの炭化物、窒化物、または炭窒化物を被覆する方法が採られている。係る炭化物などの硬質被膜は、化学的に安定であり、アルミニウム溶湯と殆んど反応しないため、前記溶損を防止することができる。
【０００３】
しかし、前記炭化物などの硬質被膜であっても、鋳抜きピンや薄肉部のように、ダイカスト金型の表面において高温となる部位では、アルミニウム溶湯との濡れを生じることで、焼付きが生じる。係る焼付き部分を介して、金型の表面にアルミニウム溶湯が付着すると、鋳造した製品を離型する際に、当該製品が変形したり、焼付き状態で強引に製品を取り出すと、金型の一部を破損することがある。
このため、通常は、焼付きが生じた比較的初期の段階で、ダイカスト金型の表面に付着したアルミニウムの凝固片を、砥石などを用いて除去している。しかし、係る除去作業は、前記炭化物などの硬質皮膜までも除去してしまうため、新たな溶損や焼付きを招く原因となっている。
【０００４】
一方、前記焼付きを防ぐため、熱間工具金型鋼の基材の表面を窒化して窒化層を形成し、その表面をガス酸化処理して水酸化鉄を含まない酸化層を形成した耐アルミ浸食性材料とその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示のアルミ浸食性材料は、耐酸化性に優れた前記硬質皮膜を表面に被覆しているダイカスト金型には、適用されていない。たとえ、酸化処理しても、その表面は、前記硬質皮膜が劣化し、更に溶損特性も低下してしまう、という懸念があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８３９８号公報（第１〜８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、Ａｌ、Ｍｇ、またはＺｎ、あるいは、これらの何れかをベースとする合金の溶湯を鋳造するに際し、優れた耐溶損特性および耐焼付特性を併有するダイカスト金型、および、係る各特性を確実に併有させるための表面処理方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、ダイカスト金型の耐焼付き性を改善すべく、前述した酸化処理を積極的に活用するには、あえて最表面をＦｅ以外の酸化層で被覆する、という発想により成されたものである。
即ち、本発明による第１のダイカスト金型（請求項１）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、係るダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、係る第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、ことを特徴とする。
また、本発明による第２のダイカスト金型（請求項２）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、係るダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、係る第１層の表面上に被覆したＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上の金属層を酸化処理して形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、ことを特徴とする。
【０００８】
これらによれば、化学的に安定な第１層の表層または表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上で且つＦｅ以外の酸化層を含む第２層が被覆されている。このため、Ａｌなどの溶融金属との濡れによるダイカスト金型の焼け付きを抑制できる。しかも、係る第２層および第１層は、化学的に安定であるため、ダイカスト金型の耐溶損特性を付与することも可能となる。従って、優れた耐溶損特性と耐焼付特性を併有するダイカスト金型となる。
尚、本発明では、金属間化合物のＴｉＡｌもＴｉなどと同等にして扱われる。
また、前記ＩＶＡ族には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆが含まれ、前記ＶＡ族は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａが含まれ、ＶＩＡ族には、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが含まれる。
更に、前記第１層が異なる種類の２層以上の炭化物、窒化物、炭窒化部からなる形態や、前記第２層が異なる種類の２層以上の酸化層からなる形態も含まれる。
加えて、前記酸化層は、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化物の一種または二種以上で構成され、表面酸素濃度が２０〜８０原子％のものである。
【０００９】
一方、本発明による第１のダイカスト金型の表面処理方法（請求項３）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含むの炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、上記第１層の表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、ダイカスト金型における所要の表面に対しイオンプレーティングを施すことにより、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物の何れかからなる第１層を被覆し、係る第１層の表層を酸化処理することで、Ｔｉなどの酸化層を含む第２層を生成して被覆することができる。従って、比較的簡素で且つ少ない工程数によって、所要の厚みを有する前記第１層および第２層を被覆することが可能となる。
【００１０】
尚、前記イオンプレーティングは、ＰＶＤの一種であり、ＣＶＤに比べて比較的低温で被覆処理できため、金型の熱影響による軟化や歪みが少ない点で有効である。係るイオンプレーティングは、蒸発した金属や合金をイオン化し、得られた金属イオンを反応性ガスなどの雰囲気下で、電界により加速して金型の表面に被覆するが、金属などを蒸発させる方法は、カソードアーク放電を用いる方法、あるいはホロカソード放電を用いる方法の何れでも良い。
また、予め、ダイカスト金型の表面に対しイオン照射する場合は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒなどの金属イオンやＡｒイオンを用いる際において、係るイオンを加速する電界電圧は、５００〜２０００Ｖが望ましい。
更に、金型の表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物の単層または複層をイオンプレーティングで被覆する場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖが望ましい。この際に用いる反応ガスとして、窒素やメタンなどの炭化水素系ガスを用い、その分圧は、０．１〜１０Ｐａの範囲から適宜選択される。
加えて、前記酸化処理は、後述する炉内での加熱・保持、あるいはソルトバス中への浸漬によって行われる。
【００１１】
また、本発明による第２のダイカスト金型の表面処理方法（請求項４）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、前記第１層の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、上記金属層の少なくとも表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、ダイカスト金型における所要の表面に対しイオンプレーティングを施すことにより、前記第１層を被覆し、係る第１層の表面上にＴｉなどの金属層を更に被覆した後、係る金属層またはその表層を酸化処理することで、前記第２層が被覆される。従って、所要の厚みの第１層および第２層を、ダイカスト金型の表面に確実に被覆することが可能となる。
尚、前記第１層の表面上に、Ｔｉなどの金属層をイオンプレーティングで被覆する場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖが望ましい。
【００１３】
更に、本発明には、前記第１層の厚みは、１〜２０μｍであり、前記金属層の厚みは、２μｍ以下である、ダイカスト金型（請求項５）も含まれる。
これによれば、第２層の酸化層による耐溶損特性を保ち易くし、且つ加熱・冷却の繰り返しによる表面亀裂を防止できると共に、金属層の厚みを適正化し、コスト高を防ぐことも可能となる。
前記第１層の厚みが１μｍ未満では、係る第１層の表層を酸化処理して得られる第２層中の酸化層が劣化し易く、耐溶損特性が低下し、一方、第１層の厚みが２０μｍ超では、加熱および冷却を繰り返し受けた際に表面亀裂（いわゆるヒートチェック）が生じ易くなるため、これらを除いた前記範囲としたものである。
また、前記金属層の厚みが２μｍを越えると、その効果が飽和し且つコスト高になり易いため、これを除いた前記範囲としたものである。
【００１４】
加えて、本発明には、前記酸化処理する工程は、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス中に浸漬することで行われる、ダイカスト金型の表面処理方法（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記第１層の表層、前記第２層、または第２層の表層に対し、酸化層を確実に生成ないし被覆でき、且つ耐溶損特性の低下を防止できると共に、ダイカスト金型の硬度を保つことも可能となる。
上記加熱温度の下限が５００℃未満では、第２層となるダイカスト金属の酸化が不十分となって耐焼き付き性が改善できず、一方、上限が６００℃超では、金型の硬度が低下し、且つ酸化層が劣化して耐溶損性が低下する。このため、加熱温度帯を上記範囲とした。
尚、上記炉には、加熱炉のほか、水蒸気を付加するホモ処理炉も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明による第１のダイカスト金型の表面処理方法を示す。
図１の左側に示すように、ダイカスト金型１は、例えば、ＪＩＳ：ＳＫＤ６１からなり、図示しないキャビティおよび湯道を含む表面２を含んでいる。
上記表面２に対し、図１の中央に示すように、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ）の炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属（例えば、ＴｉＡｌ）を含む窒化物からなる第１層４をイオンプレーティングにより被覆する。係る第１層４の厚みは、１〜２０μｍであり、上記炭化物、窒化物、炭窒化物の単層または複層からなる。
尚、上記イオンプレーティングする場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、望ましくは１０〜５００Ｖであり、この際に用いる反応ガスには、窒素やメタンなどの炭化水素系ガスが用いられ、その分圧は、０．１〜１０Ｐａの範囲から適宜選択される。また、予め、ダイカスト金型１の表面２に対しイオン照射する場合、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、またはＺｒの金属イオンやＡｒイオンを用いる際、係るイオンを加速する電界電圧は、望ましくは５００〜２０００Ｖである。
【００１６】
次いで、前記第１層４の表層に対して、酸化処理を施す。
係る酸化処理は、第１層４が被覆されたダイカスト金型１を、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス（塩浴）中に浸漬することで行われる。
その結果、図１の右側に示すように、第１層４の表層に、係る第１層４を構成していたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの何れかの酸化層５からなる第２層６が生成・被覆される。
尚、上記酸化層５は、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの酸化物の一種または二種以上で構成され、表面酸素濃度が２０〜８０原子％のものである。
以上のような第１の表面処理方法によれば、比較的簡素で且つ少ない工程数により、所要の厚みを有する第１層４および第２層６を被覆することが可能となる。
更に、得られた第１層４と第２層６が被覆された第１のダイカスト金型１は、Ａｌなどの溶融金属との濡れによる焼け付きを抑制できると共に、第２層６および第１層４が化学的に安定であるため、耐溶損特性を確実に奏することができる。
【００１７】
図２は、本発明による第２のダイカスト金型の表面処理方法を示す。
図２の左側に示すように、前記同様のダイカスト金型１の表面２に対し、前記同様のイオンプレーティングを施す。その結果、図２の中央に示すように、金型１の表面２に、Ｔｉなどの炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＴｉなどにＳｉまたはＡｌを含む窒化物、例えば、ＴｉＡｌの窒化物からなる前記同様の第１層４が、１〜２０μｍの厚みで被覆される。
次いで、図２の右側に示すように、前記第１層４の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層７をイオンプレーティングによって被覆する。係る金属層７の厚みは、２μｍ以下に調整されている。尚、上記イオンプレーティングに際し、イオン化したＴｉなどの金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖの範囲で適宜選択される。
【００１８】
更に、第１層４と金属層７とが被覆されたダイカスト金型１を、前記同様の炉内で保持するか、またはソルトバス中に浸漬して、上記金属層７を酸化処理する。
その結果、前記図２の右下で示すように、金属層７が酸化され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの何れかの酸化物で構成され、その表面酸素濃度が２０〜８０原子％である酸化層８を含む第２層９が生成される。
以上のような第２の表面処理方法によれば、所要の厚みを有する第１層４と酸化層８を含む第２層９を確実に被覆できる。しかも、得られた第２のダイカスト金型１は、耐焼付き特性および耐溶損特性を併有するため、安定したダイカスト鋳造が行える。
【実施例】
【００１９】
以下において、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
予め、ＪＩＳ：ＳＫＤ６１（熱間工具鋼）からなり、直径１１ｍｍ×長さ４０ｍｍで且つ全体が円柱形を呈する複数の試験片を用意した。
次いで、上記各試験片の硬度が４３ＨＲＣになるように、同じ調質を施した。
次に、上記調質された各試験片の表面に対し、アーク式イオンプレーティング法により、表１中に示す単層または複層の窒化物、炭化物、または炭窒化物からなり、（ ）内の厚みを有する第１層を被覆した。上記イオンプレーティングでの電界電圧は、５０〜３００Ｖ、反応ガスの窒素やメタンの分圧は、１〜１０Ｐａであった。また、一部の試験片には、表１に示す厚みの金属層を更に被覆した。
更に、第１層などが被覆された各試験片の一部を、加熱炉内に装入し、大気中で、あるいはソルトバス中に、表１中に示す温度・時間に加熱・保持して、上記第１層の表層に対して酸化処理を行った。尚、係る酸化処理の前における各試験片の表面酸素濃度は、０〜約１０原子％であった。
上記酸化処理された試験片を実施例１〜１８とし、これらの最表層に生成された酸化層の表面酸素濃度を表１中に示した。尚、係る酸素濃度は、発光分光分析によって測定した。一方、酸化処理を省略した試験片を比較例１〜３とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
前記実施例１〜１８および比較例１〜３に対し、図３に示す溶損試験装置１０を用いて、それぞれ溶損試験を行った。
溶損試験装置１０は、図３に示すように、フロアＦＬから垂直に立設する支柱１１と、係る支柱１１にスライダ１２を介して昇降自在に支持されたアーム１３と、係るアーム１３の先端付近から垂下し、モータＭによって回転される回転軸１４と、係る回転軸１４の下端に固定した円盤１５に対し、偏心した位置で下向きに取り付けられたホルダ１６を備えている。係るホルダ１６を含む円盤１５の下方には、フロアＦＬ上に設置された断熱槽１８の内側に、ヒータｈを外周面に沿って螺旋状に巻き付けた保持炉１７が位置している。係る保持炉１７では、アルミニウム合金（ダイカスト合金）の溶湯Ｌが一定温度に加熱・保持されている。
【００２２】
図３に示すように、前記ホルダ１６に試験片ｐの上端部を固定し、係る試験片ｐを円盤１５および回転軸１４と共に回転し、これらをスライダ１２により下降させ、上記溶湯Ｌ中に試験片ｐを所定時間浸漬して、溶損した重量を測定した。
溶損試験において、溶湯Ｌには、ＪＩＳ：ＡＤＣ１２の鋳造用アルミニウム合金を用い、これを７５０℃に加熱・保持すると共に、回転軸１４の回転数を２００回／分とし、各例の試験片ｐを全て５時間にわたり溶湯Ｌ中に浸漬した。
浸漬前と上記浸漬後とにおける各例の試験片ｐの重量を測定し、重量差の有無および重量差の割合（ｗｔ％）を表１中に示した。
【００２３】
更に、別途に用意した前記と同じ実施例１〜１８および比較例１〜３の試験片ｐを、前記アルミニウム合金の溶湯Ｌ中に、３０秒間浸漬してから引き上げ、それらの表面に付着したアルミニウム合金の凝固膜を、ウェスによって可能な限り除去した後に、上記凝固膜が残っていたか否かを目視で観察することで、耐焼付き特性を評価した。
表１によれば、溶損率（ｗｔ％）では、実施例１が２．４ｗｔ％、実施例２が１．３ｗｔ％、実施例４が０．１ｗｔ％、実施例１７が５．３ｗｔ％と少なく、実施例３，５〜１６，１８では全く溶損を生じていなかった。
これに対し、比較例２，３の溶損率は、１３ｗｔ％，４８ｗｔ％と顕著に高かった。尚、比較例１には、溶損が生じていなかった。
【００２４】
また、表１によれば、実施例１〜１６では、全てが凝固したアルミニウム合金の凝固膜が殆ど除去され（表面積で１０％以下：表１中で○）、実施例１７，１８でも僅かな付着（表面積で２０％以下：表１中で△）に留まったのに対し、比較例１〜３では、係る凝固膜が顕著に残っていた（表面積で８０％以上：表１中で×）。
以上の結果は、実施例１〜１６は、表面に前記第１層および第２層を被覆されていたため、優れた耐焼付き特性および耐溶損性を発揮した、ものと推定される。
また、実施例１７は、酸化処理温度が６５０℃と高過ぎたため、焼付き部分で僅かな溶損を生じ、実施例１８は、酸化処理温度が４７０℃と低過ぎたため、十分な酸化層が生成されず、僅かな焼付きを生じた、ものと推定される。
一方、比較例１〜３は、表面に前記第１層のみが被覆されことにより、耐焼付き特性および耐溶損性の一方または双方を発揮することができなかった、ものと推定される。
係る実施例１〜１８によって、本発明の効果が裏付けられたことが容易に理解されよう。
尚、本発明は、実施例１〜１８で示した第１層および第２層に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による第１の表面処理方法とこれにより得られるダイカスト金型との概略を示す部分断面図。
【図２】本発明による第２の表面処理方法の概略を示す部分断面図。
【図３】実施例および比較例に用いた溶損試験装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００２６】
１………ダイカスト金型
２………表面
４………第１層
５，８…酸化層
６，９…第２層
７………金属層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ、Ｍｇ、またはＺｎの溶湯を鋳造するに際し、優れた耐溶損特性および耐焼付特性を奏するダイカスト金型およびその表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ダイカスト金型は、熱間工具鋼（例えば、ＳＫＤ６１）により製造されている。しかし、代表的なダイカスト用金属のアルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下も同じ）は、Ｆｅと反応して、次第に上記金型材料がアルミニウム溶湯中に溶け出すアルミ溶損を招くため、金型寿命の低下の一因となっている。
上記アルミ溶損を防ぐため、ダイカスト金型の表面に対し、イオンプレーティングによりＴｉやＣｒなどの炭化物、窒化物、または炭窒化物を被覆する方法が採られている。係る炭化物などの硬質被膜は、化学的に安定であり、アルミニウム溶湯と殆んど反応しないため、前記溶損を防止することができる。
【０００３】
しかし、前記炭化物などの硬質被膜であっても、鋳抜きピンや薄肉部のように、ダイカスト金型の表面において高温となる部位では、アルミニウム溶湯との濡れを生じることで、焼付きが生じる。係る焼付き部分を介して、金型の表面にアルミニウム溶湯が付着すると、鋳造した製品を離型する際に、当該製品が変形したり、焼付き状態で強引に製品を取り出すと、金型の一部を破損することがある。
このため、通常は、焼付きが生じた比較的初期の段階で、ダイカスト金型の表面に付着したアルミニウムの凝固片を、砥石などを用いて除去している。しかし、係る除去作業は、前記炭化物などの硬質皮膜までも除去してしまうため、新たな溶損や焼付きを招く原因となっている。
【０００４】
一方、前記焼付きを防ぐため、熱間工具金型鋼の基材の表面を窒化して窒化層を形成し、その表面をガス酸化処理して水酸化鉄を含まない酸化層を形成した耐アルミ浸食性材料とその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示のアルミ浸食性材料は、耐酸化性に優れた前記硬質皮膜を表面に被覆しているダイカスト金型には、適用されていない。たとえ、酸化処理しても、その表面は、前記硬質皮膜が劣化し、更に溶損特性も低下してしまう、という懸念があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８３９８号公報（第１〜８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、Ａｌ、Ｍｇ、またはＺｎ、あるいは、これらの何れかをベースとする合金の溶湯を鋳造するに際し、優れた耐溶損特性および耐焼付特性を併有するダイカスト金型、および、係る各特性を確実に併有させるための表面処理方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、ダイカスト金型の耐焼付き性を改善すべく、前述した酸化処理を積極的に活用するには、あえて最表面をＦｅ以外の酸化層で被覆する、という発想により成されたものである。
即ち、本発明による第１のダイカスト金型（請求項１）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、係るダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、係る第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、ことを特徴とする。
また、本発明による第２のダイカスト金型（請求項２）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、係るダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、係る第１層の表面上に被覆したＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上の金属層を酸化処理して形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、ことを特徴とする。
【０００８】
これらによれば、化学的に安定な第１層の表層または表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上で且つＦｅ以外の酸化層を含む第２層が被覆されている。このため、Ａｌなどの溶融金属との濡れによるダイカスト金型の焼け付きを抑制できる。しかも、係る第２層および第１層は、化学的に安定であるため、ダイカスト金型の耐溶損特性を付与することも可能となる。従って、優れた耐溶損特性と耐焼付特性を併有するダイカスト金型となる。
尚、本発明では、金属間化合物のＴｉＡｌもＴｉなどと同等にして扱われる。
また、前記ＩＶＡ族には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆが含まれ、前記ＶＡ族は、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａが含まれ、ＶＩＡ族には、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが含まれる。
更に、前記第１層が異なる種類の２層以上の炭化物、窒化物、炭窒化部からなる形態や、前記第２層が異なる種類の２層以上の酸化層からなる形態も含まれる。
加えて、前記酸化層は、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化物の一種または二種以上で構成され、表面酸素濃度が２０〜８０原子％のものである。
【０００９】
一方、本発明による第１のダイカスト金型の表面処理方法（請求項３）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含むの炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、上記第１層の表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、ダイカスト金型における所要の表面に対しイオンプレーティングを施すことにより、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物の何れかからなる第１層を被覆し、係る第１層の表層を酸化処理することで、Ｔｉなどの酸化層を含む第２層を生成して被覆することができる。従って、比較的簡素で且つ少ない工程数によって、所要の厚みを有する前記第１層および第２層を被覆することが可能となる。
【００１０】
尚、前記イオンプレーティングは、ＰＶＤの一種であり、ＣＶＤに比べて比較的低温で被覆処理できため、金型の熱影響による軟化や歪みが少ない点で有効である。係るイオンプレーティングは、蒸発した金属や合金をイオン化し、得られた金属イオンを反応性ガスなどの雰囲気下で、電界により加速して金型の表面に被覆するが、金属などを蒸発させる方法は、カソードアーク放電を用いる方法、あるいはホロカソード放電を用いる方法の何れでも良い。
また、予め、ダイカスト金型の表面に対しイオン照射する場合は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒなどの金属イオンやＡｒイオンを用いる際において、係るイオンを加速する電界電圧は、５００〜２０００Ｖが望ましい。
更に、金型の表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物の単層または複層をイオンプレーティングで被覆する場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖが望ましい。この際に用いる反応ガスとして、窒素やメタンなどの炭化水素系ガスを用い、その分圧は、０．１〜１０Ｐａの範囲から適宜選択される。
加えて、前記酸化処理は、後述する炉内での加熱・保持、あるいはソルトバス中への浸漬によって行われる。
【００１１】
また、本発明による第２のダイカスト金型の表面処理方法（請求項４）は、溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、前記第１層の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、上記金属層の少なくとも表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、ダイカスト金型における所要の表面に対しイオンプレーティングを施すことにより、前記第１層を被覆し、係る第１層の表面上にＴｉなどの金属層を更に被覆した後、係る金属層またはその表層を酸化処理することで、前記第２層が被覆される。従って、所要の厚みの第１層および第２層を、ダイカスト金型の表面に確実に被覆することが可能となる。
尚、前記第１層の表面上に、Ｔｉなどの金属層をイオンプレーティングで被覆する場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖが望ましい。
【００１３】
更に、本発明には、前記第１層の厚みは、１〜２０μｍであり、前記金属層の厚みは、２μｍ以下である、ダイカスト金型（請求項５）も含まれる。
これによれば、第２層の酸化層による耐溶損特性を保ち易くし、且つ加熱・冷却の繰り返しによる表面亀裂を防止できると共に、金属層の厚みを適正化し、コスト高を防ぐことも可能となる。
前記第１層の厚みが１μｍ未満では、係る第１層の表層を酸化処理して得られる第２層中の酸化層が劣化し易く、耐溶損特性が低下し、一方、第１層の厚みが２０μｍ超では、加熱および冷却を繰り返し受けた際に表面亀裂（いわゆるヒートチェック）が生じ易くなるため、これらを除いた前記範囲としたものである。
また、前記金属層の厚みが２μｍを越えると、その効果が飽和し且つコスト高になり易いため、これを除いた前記範囲としたものである。
【００１４】
加えて、本発明には、前記酸化処理する工程は、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス中に浸漬することで行われる、ダイカスト金型の表面処理方法（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記第１層の表層、前記第２層、または第２層の表層に対し、酸化層を確実に生成ないし被覆でき、且つ耐溶損特性の低下を防止できると共に、ダイカスト金型の硬度を保つことも可能となる。
上記加熱温度の下限が５００℃未満では、第２層となるダイカスト金属の酸化が不十分となって耐焼き付き性が改善できず、一方、上限が６００℃超では、金型の硬度が低下し、且つ酸化層が劣化して耐溶損性が低下する。このため、加熱温度帯を上記範囲とした。
尚、上記炉には、加熱炉のほか、水蒸気を付加するホモ処理炉も含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明による第１のダイカスト金型の表面処理方法を示す。
図１の左側に示すように、ダイカスト金型１は、例えば、ＪＩＳ：ＳＫＤ６１からなり、図示しないキャビティおよび湯道を含む表面２を含んでいる。
上記表面２に対し、図１の中央に示すように、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ）の炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属（例えば、ＴｉＡｌ）を含む窒化物からなる第１層４をイオンプレーティングにより被覆する。係る第１層４の厚みは、１〜２０μｍであり、上記炭化物、窒化物、炭窒化物の単層または複層からなる。
尚、上記イオンプレーティングする場合、イオン化した金属を加速する電界電圧は、望ましくは１０〜５００Ｖであり、この際に用いる反応ガスには、窒素やメタンなどの炭化水素系ガスが用いられ、その分圧は、０．１〜１０Ｐａの範囲から適宜選択される。また、予め、ダイカスト金型１の表面２に対しイオン照射する場合、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、またはＺｒの金属イオンやＡｒイオンを用いる際、係るイオンを加速する電界電圧は、望ましくは５００〜２０００Ｖである。
【００１６】
次いで、前記第１層４の表層に対して、酸化処理を施す。
係る酸化処理は、第１層４が被覆されたダイカスト金型１を、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス（塩浴）中に浸漬することで行われる。
その結果、図１の右側に示すように、第１層４の表層に、係る第１層４を構成していたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの何れかの酸化層５からなる第２層６が生成・被覆される。
尚、上記酸化層５は、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの酸化物の一種または二種以上で構成され、表面酸素濃度が２０〜８０原子％のものである。
以上のような第１の表面処理方法によれば、比較的簡素で且つ少ない工程数により、所要の厚みを有する第１層４および第２層６を被覆することが可能となる。
更に、得られた第１層４と第２層６が被覆された第１のダイカスト金型１は、Ａｌなどの溶融金属との濡れによる焼け付きを抑制できると共に、第２層６および第１層４が化学的に安定であるため、耐溶損特性を確実に奏することができる。
【００１７】
図２は、本発明による第２のダイカスト金型の表面処理方法を示す。
図２の左側に示すように、前記同様のダイカスト金型１の表面２に対し、前記同様のイオンプレーティングを施す。その結果、図２の中央に示すように、金型１の表面２に、Ｔｉなどの炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＴｉなどにＳｉまたはＡｌを含む窒化物、例えば、ＴｉＡｌの窒化物からなる前記同様の第１層４が、１〜２０μｍの厚みで被覆される。
次いで、図２の右側に示すように、前記第１層４の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層７をイオンプレーティングによって被覆する。係る金属層７の厚みは、２μｍ以下に調整されている。尚、上記イオンプレーティングに際し、イオン化したＴｉなどの金属を加速する電界電圧は、１０〜５００Ｖの範囲で適宜選択される。
【００１８】
更に、第１層４と金属層７とが被覆されたダイカスト金型１を、前記同様の炉内で保持するか、またはソルトバス中に浸漬して、上記金属層７を酸化処理する。
その結果、前記図２の右下で示すように、金属層７が酸化され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、またはＡｌの何れかの酸化物で構成され、その表面酸素濃度が２０〜８０原子％である酸化層８を含む第２層９が生成される。
以上のような第２の表面処理方法によれば、所要の厚みを有する第１層４と酸化層８を含む第２層９を確実に被覆できる。しかも、得られた第２のダイカスト金型１は、耐焼付き特性および耐溶損特性を併有するため、安定したダイカスト鋳造が行える。
【実施例】
【００１９】
以下において、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
予め、ＪＩＳ：ＳＫＤ６１（熱間工具鋼）からなり、直径１１ｍｍ×長さ４０ｍｍで且つ全体が円柱形を呈する複数の試験片を用意した。
次いで、上記各試験片の硬度が４３ＨＲＣになるように、同じ調質を施した。
次に、上記調質された各試験片の表面に対し、アーク式イオンプレーティング法により、表１中に示す単層または複層の窒化物、炭化物、または炭窒化物からなり、（ ）内の厚みを有する第１層を被覆した。上記イオンプレーティングでの電界電圧は、５０〜３００Ｖ、反応ガスの窒素やメタンの分圧は、１〜１０Ｐａであった。また、一部の試験片には、表１に示す厚みの金属層を更に被覆した。
更に、第１層などが被覆された各試験片の一部を、加熱炉内に装入し、大気中で、あるいはソルトバス中に、表１中に示す温度・時間に加熱・保持して、上記第１層の表層に対して酸化処理を行った。尚、係る酸化処理の前における各試験片の表面酸素濃度は、０〜約１０原子％であった。
上記酸化処理された試験片を実施例１〜１８とし、これらの最表層に生成された酸化層の表面酸素濃度を表１中に示した。尚、係る酸素濃度は、発光分光分析によって測定した。一方、酸化処理を省略した試験片を比較例１〜３とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
前記実施例１〜１８および比較例１〜３に対し、図３に示す溶損試験装置１０を用いて、それぞれ溶損試験を行った。
溶損試験装置１０は、図３に示すように、フロアＦＬから垂直に立設する支柱１１と、係る支柱１１にスライダ１２を介して昇降自在に支持されたアーム１３と、係るアーム１３の先端付近から垂下し、モータＭによって回転される回転軸１４と、係る回転軸１４の下端に固定した円盤１５に対し、偏心した位置で下向きに取り付けられたホルダ１６を備えている。係るホルダ１６を含む円盤１５の下方には、フロアＦＬ上に設置された断熱槽１８の内側に、ヒータｈを外周面に沿って螺旋状に巻き付けた保持炉１７が位置している。係る保持炉１７では、アルミニウム合金（ダイカスト合金）の溶湯Ｌが一定温度に加熱・保持されている。
【００２２】
図３に示すように、前記ホルダ１６に試験片ｐの上端部を固定し、係る試験片ｐを円盤１５および回転軸１４と共に回転し、これらをスライダ１２により下降させ、上記溶湯Ｌ中に試験片ｐを所定時間浸漬して、溶損した重量を測定した。
溶損試験において、溶湯Ｌには、ＪＩＳ：ＡＤＣ１２の鋳造用アルミニウム合金を用い、これを７５０℃に加熱・保持すると共に、回転軸１４の回転数を２００回／分とし、各例の試験片ｐを全て５時間にわたり溶湯Ｌ中に浸漬した。
浸漬前と上記浸漬後とにおける各例の試験片ｐの重量を測定し、重量差の有無および重量差の割合（ｗｔ％）を表１中に示した。
【００２３】
更に、別途に用意した前記と同じ実施例１〜１８および比較例１〜３の試験片ｐを、前記アルミニウム合金の溶湯Ｌ中に、３０秒間浸漬してから引き上げ、それらの表面に付着したアルミニウム合金の凝固膜を、ウェスによって可能な限り除去した後に、上記凝固膜が残っていたか否かを目視で観察することで、耐焼付き特性を評価した。
表１によれば、溶損率（ｗｔ％）では、実施例１が２．４ｗｔ％、実施例２が１．３ｗｔ％、実施例４が０．１ｗｔ％、実施例１７が５．３ｗｔ％と少なく、実施例３，５〜１６，１８では全く溶損を生じていなかった。
これに対し、比較例２，３の溶損率は、１３ｗｔ％，４８ｗｔ％と顕著に高かった。尚、比較例１には、溶損が生じていなかった。
【００２４】
また、表１によれば、実施例１〜１６では、全てが凝固したアルミニウム合金の凝固膜が殆ど除去され（表面積で１０％以下：表１中で○）、実施例１７，１８でも僅かな付着（表面積で２０％以下：表１中で△）に留まったのに対し、比較例１〜３では、係る凝固膜が顕著に残っていた（表面積で８０％以上：表１中で×）。
以上の結果は、実施例１〜１６は、表面に前記第１層および第２層を被覆されていたため、優れた耐焼付き特性および耐溶損性を発揮した、ものと推定される。
また、実施例１７は、酸化処理温度が６５０℃と高過ぎたため、焼付き部分で僅かな溶損を生じ、実施例１８は、酸化処理温度が４７０℃と低過ぎたため、十分な酸化層が生成されず、僅かな焼付きを生じた、ものと推定される。
一方、比較例１〜３は、表面に前記第１層のみが被覆されことにより、耐焼付き特性および耐溶損性の一方または双方を発揮することができなかった、ものと推定される。
係る実施例１〜１８によって、本発明の効果が裏付けられたことが容易に理解されよう。
尚、本発明は、実施例１〜１８で示した第１層および第２層に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による第１の表面処理方法とこれにより得られるダイカスト金型との概略を示す部分断面図。
【図２】本発明による第２の表面処理方法の概略を示す部分断面図。
【図３】実施例および比較例に用いた溶損試験装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００２６】
１………ダイカスト金型
２………表面
４………第１層
５，８…酸化層
６，９…第２層
７………金属層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、
上記ダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、
上記第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、
ことを特徴とするダイカスト金型。
【請求項２】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、
上記ダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、
上記第１層の表面上に被覆したＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上の金属層を酸化処理して形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、
ことを特徴とするダイカスト金型。
【請求項３】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む炭窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記第１層の表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項４】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記第１層の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記金属層の少なくとも表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項５】
前記第１層の厚みは、１〜２０μｍであり、前記金属層の厚みは、２μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載のダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項６】
前記酸化処理する工程は、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス中に浸漬することで行われる、
ことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載のダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項１】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、
上記ダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、
上記第１層を酸化処理して表層に形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、
ことを特徴とするダイカスト金型。
【請求項２】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型であって、
上記ダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に被覆され、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層と、
上記第１層の表面上に被覆したＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上の金属層を酸化処理して形成されたＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの酸化層の少なくとも一種以上を含む第２層と、を備えている、
ことを特徴とするダイカスト金型。
【請求項３】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む炭窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記第１層の表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項４】
溶融金属の鋳造に用いられるダイカスト金型における表面のうち、少なくともキャビティを含む表面に対し、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上を含む炭化物、窒化物、または炭窒化物、あるいは、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属の一種または二種以上にＳｉまたはＡｌを含む窒化物からなる単層または複層の第１層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記第１層の表面上に、ＩＶＡ、ＶＡ、ＶＩＡ族の金属、Ｓｉ、およびＡｌの少なくとも一種以上からなる金属層をイオンプレーティングにより被覆する工程と、
上記金属層の少なくとも表層を酸化処理して酸化層を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とするダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項５】
前記第１層の厚みは、１〜２０μｍであり、前記金属層の厚みは、２μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項４に記載のダイカスト金型の表面処理方法。
【請求項６】
前記酸化処理する工程は、５００〜６００℃の酸化性雰囲気の炉内で保持するか、あるいは５００〜６００℃のソルトバス中に浸漬することで行われる、
ことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載のダイカスト金型の表面処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１８８６０８（Ｐ２００８−１８８６０８Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３６６０（Ｐ２００７−２３６６０）
【出願日】平成１９年２月２日（２００７．２．２）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【出願人】（５９２１９９５９３）大同アミスター株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２日（２００７．２．２）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【出願人】（５９２１９９５９３）大同アミスター株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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