模具及模具表面的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种冲压加工用的模具及该模具表面的加工方法。能够进行高精度且表面粗糙度极小的冲压成型件的制造。在与被加工材料接触的模具表面形成周期为１００～１０００ｎｍ、深度为１０～１００ｎｍ的波纹部（２４）。波纹部（２４）沿与模具（冲模２１）和被加工材料的滑动方向（箭头ａ方向）大致垂直的方向成条状形成。波纹部（２４）作为微贮池发挥作用。例如，即使是表面粗糙度要求为数十ｎｍ数量级以下的制件，也可以良好地进行冲压成型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冲压加工用的模具及该模具表面的加工方法。技术背景在冲压加工中，非常重要的是降低加工时摩擦界面的摩擦，以防止冲压成型件 产生毛刺等，提高加工质量，并提高冲头或冲模等模具自身的耐久性。被加工材料(金 属材料)的表面存在大大小小的凹凸。在加工之前对材料涂布的润滑剂(润滑油)被贮 存于材料粗糙的凹部，当模具与材料接触时，如果没有流脱间隙，则润滑剂被机械性封 存在凹部，而在该状态下被带入摩擦界面。这样的导入机构在所有塑性加工中都是期待 的。以积极地利用该润滑剂的效果为目的，确认了如下情况，即，预先利用酸腐 蚀、喷丸硬化或者喷砂等使材料或模具的表面粗糙化，可以防止摩擦力降低、粘型及粘 砂。封存有润滑剂的部分在塑性加工中称为微贮池。微贮池中的润滑剂在加工时产生 高静水压，利用该高的静水压成为承受加工面压的一部分。在这种状态下，抑制模具表 面的磨耗。因此，重要的是控制成能够使微贮池中的润滑剂产生高静水压的表面粗糙形 状。例如，专利文献1公开有如下例子，通过对合金材料进行热处理来控制材料表 面的形状，形成微贮池，从而获得良好的冲压成型性能。此外，专利文献2公开有如下 技术，通过对模具表面喷着高硬度的微粒子而进行硬化处理，并且形成微贮池，来谋求 提高加工精度和模具的长寿命化。专利文献1 (日本)特开平7-18403号公报专利文献2 (日本)特开2008-5 号公报如上所述，专利文献1和专利文献2只是通过热处理或喷砂加工形成微贮池，利 用这些方法形成的微贮池的尺寸其宽度及深度是数ym 数十μm数量级。另一方面，用于精密地冲压成型微细的连接器或其它电子设备的构成部件的模 具，其尺寸精度本身有时要求次微米以下，其表面粗糙度要求数十nm数量级以下。在 这样的表面粗糙度为数十nm以下的条件即换算成凹部深度是IOnm IOOnm左右的条件 下，微贮池给冲压加工带来的效果，在以往基本没有对此进行研究，因此不清楚。此外，现有的形成微贮池的方法，粗糙度过大，这样的粗糙度存在无法适用于 数十nm数量级以下部件的较大的问题。作为形成微细的微贮池的方法，可以考虑应用半 导体等领域所使用的光刻法等，但难以适用于模具那样的立体表面(三维表面)，因此， 目前的现状是还没有以要求表面粗糙度为数十nm数量级以下的条件来有效地形成微贮池 的方法。而且，当采用现有方法要在曲率半径为例如数μ m的锋利的模具端缘表面形成 微贮池时，还存在端缘变钝而无法实现美观的成型加工的问题，因此，存在要在这样的 锋利的端缘表面形成微贮池极其困难的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模具，该模具例如即使是表面粗糙度要求为数十nm 数量级以下的制件，也可以良好且高精度地进行冲压成型，并且耐久性优良。进而，提 供一种这样的模具的模具表面的加工方法，尤其是提供一种能够在模具端缘表面也形成 微细的微贮池的加工方法。根据本专利技术的冲压加工用的模具，沿与模具和被加工材料的滑动方向大致垂直 的方向，在与被加工材料接触的模具表面成条状地形成有周期为100 lOOOnm、深度为 10 IOOnm的波纹部。根据本专利技术的冲压加工用模具的与被加工材料接触的模具表面的加工方法，从 与模具和被加工材料的滑动方向大致平行的方向对于模具表面照射气体离子束。专利技术效果根据本专利技术的模具，即使是表面粗糙度要求为数十nm数量级以下的微细、高精 度的制件，也可以良好地进行冲压成型。此外，根据本专利技术的模具表面的加工方法，可以有效地形成微细的微贮池，并 且，在端缘表面也可以有效地形成微细的微贮池，由此，可以制作高精度的冲压成型 件。附图说明图1是表示本专利技术的模具表面加工方法所使用的气体粒子束装置的基本结构的 图。图2A是表示本专利技术模具的一实施例的立体图。图2B是表示利用扫描式电子显微镜观察图2A的b部结果的照片。图2C是放大表示图2B的一部分(由框包围的部分)的照片。图2D是图2C的示意图。图3是用于说明冲模、以及利用冲模成型的被加工材料的滑动方向的图。图4A是表示本专利技术模具的另一实施例的立体图。图4B是表示利用扫描式电子显微镜观察图4A的c部结果的照片。图4C是图4B的示意图。具体实施方式首先，对于本专利技术的原理及作用进行说明。在材料表面具有微小的凹凸，被贮存在该凹部的润滑剂如果在模具与材料接触 时没有流脱的间隙，则其会被机械性封存在凹部而被带入摩擦界面。这种导入机构在使 用低黏度润滑剂时尤其有效。我们知道，预先利用酸腐蚀、喷丸硬化或者喷砂等使材料 表面粗糙化，会减小摩擦。然而，即使通过导入润滑剂而将大量的润滑剂带入摩擦界面，也几乎不会在摩 擦界面的整个面上形成连续的流体润滑膜。因此，该模具与材料的接触状态成为固体与 固体接触部及其包围的微贮池($々口 ^一& )部那样的接触状态。在该固体与固体接触部边界润滑处于支配状态，在不使用边界润滑性相当优良的润滑剂的情况下，就会在 模具与金属材料之间产生金属结合。另一方面，封存有润滑剂的部分即微贮池周围由于 模具与材料的接触而形成金属密封，成为由该金属密封来封存润滑剂的状态。作为这样存在润滑剂的冲压加工的特长之一，可以列举出微贮池中的润滑剂的 动态。即，在微贮池中的润滑剂中伴随加工的进行而产生高压力，利用该高压力成为承 受加工面压的一部分。在此重要的是，如果平坦部上的压力与被封存在微贮池中的润滑 剂的压力之差变小，则微贮池中的润滑剂也可能会伴随加工而侵入处于边界润滑状态的 平坦部上。将这样的润滑动态称为微贮池机理，如果这种机理有效地发挥作用，则摩擦 会显著减小。作为使这种微贮池机理有效进行工作的条件，经过刻意研究的结果，初次发现 在本专利技术中存在如下重要情况。即，第一，施加大的剪切应力的模具端缘部具有成为微 贮池的凹凸，第二，具有按照与模具和由模具成型的被加工材料的滑动方向大致垂直的 方式使凹部及凸部进行延伸的凹凸。第一点考虑到的是，模具的端缘部的切断力即切断被加工材料的刃部分的切断 力对于冲压成型是非常重要的。此外，第二点，与现有的孔形状相比，作为微贮池结构 与滑动方向垂直形成槽的方式较好的理由，是考虑到不采用点状而是条状(筋状)地产生 静水压能够形成非常高的流体润滑状态。作为将这种方式形成于模具表面的方法，在本专利技术中初次发现，从与模具和由 模具成型的被加工材料的滑动方向大致平行的方向对于模具表面照射气体离子束(另^ 夕，；^夕一 4才 >匕'一 A ) (GCIB)可以实现上述方法。由于气体离子束是光束处理方 法，因此，可以对于与被加工材料滑动的模具端缘部进行照射。而且，由于模具端缘部 在微观上具有曲率(成为R形状)，当从与模具和由模具成型的被加工材料的滑动方向 大致平行的方向对于模具表面照射气体离子束时，在模具端缘部会自动带有角度进行照 射。通过以适当的入射角度即典型的是20度到60度左右、更优选40度到60度左右照 射气体离子束，可以在模具表面形成微细条状的凹凸结构。在此，将这样的微细条状的 凹凸结构称为波纹部。另外，还考虑到如下机理，在模具与被加工材料滑动时，为产生静水压，不必 涂布润滑剂，而是由模具和被加工材料的表面吸附在通常的环境中存在的水分而形成 膜，从而产生静水压。利用这样的作用，可以非常有效地在模具表面形成微贮池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具，是冲压加工用的模具，其特征在于，在与被加工材料接触的模具表面形成有周期为１００～１０００ｎｍ、深度为１０～１００ｎｍ的波纹部，所述波纹部沿与模具和被加工材料的滑动方向大致垂直的方向形成为条状。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤明伸，铃木晃子，河野健司，
申请(专利权)人：日本航空电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]