一般的に使用される表面処理方法 プラスチック金型

現在、プラスチック金型の表面処理方法としては、窒化処理、電気メッキ処理、乾燥処理、サンドブラスト処理などが一般的に行われています。このうち窒化や電気メッキは金型の寿命を向上させる方法であり、乾燥やサンドブラストは金型の表面を装飾する方法です。

1.窒化処理

塩素処理は窒化と軟窒化に分けられます。このプロセスの最大の利点は、熱処理温度が低く（通常500〜600℃）、熱処理後の変形が小さく、形成される窒化物層が非常に硬いため、金型の耐摩耗性が高くなります。

耐焼付き性が向上しました。金型の耐食性、耐熱性、疲労強度が大幅に向上しました。

1.窒化：窒化方法はガス窒化、液体窒化、固体窒化、イオン塩素化などに分けられます。現在はガス窒化が一般的であり、約550℃で窒素ガス（NH3）を炉内に流し、アンモニアガスの分解によって得られた窒素は鋼の内部に浸透します。窒化時間は長く、一般に浅層は1時間あたり0.015～0.02mm程度、深層の窒化速度は1時間あたり0.005～0.015mm程度です。高合金鋼では合金元素の含有量が多いため窒素の拡散速度が遅く、窒化速度は上記データより遅くなります。ガス窒化（ワークピース300X300X50mm未満）の時間は通常8〜9時間、窒化層の深さは0.1〜0.2mm、窒化後の表面硬度はHV850〜1200（HRC65〜72）、表面の色は幅広く明るいです。

2. 軟窒化: 液体窒素とも呼ばれる軟窒化です。軟窒化温度は窒化温度よりわずかに高く、浸炭層の硬さには大きな影響を与えません。浸透層の脆性は増加しませんが、拡散速度が増加する可能性があります。軟窒化は一般的に約 570 で、低炭素鋼は 600 以上で軟窒化してより厚い化合物層を得ることができます。軟窒化処理の最初の 3 時間は、浸透層の深さが最も早く増加します。 6 時間を超えても溶浸層の深さはあまり増加しないため、軟窒化の時間は一般に 6 時間を超えません。窒化物層の深さは一般に

厚さは0.05～0.100mm、表面硬度はHV1000（RC68以上）、表面色は3です。窒化の材質に関する要件はダークグレーです。

(1) この窒化温度では、焼鈍しない材料であれば窒化することができます。

(2) クロム含有量が比較的多い金属（420、S136、2083、M300 など）などはガス窒化できません（クロム含有量が高すぎるガスは鋼中に浸透しにくいため）。

4. 窒化後の現象

(1) 窒化処理後のワーク表面には「うねり」が発生しますが、これはワーク表面に薄い（0.02～0.03mm）白い光沢層が形成されており、比較的柔らかいものです。

この層は、ワークピースが元のサイズに戻る前に研磨する必要があり、この層を除去した後の硬度も最も硬くなります。

(2) 亀裂を防ぐために、一部の薄壁、鋭利な角、ねじ山は窒化中に適切に保護する必要があります。

5. 窒化と溶接の関係

(1) ワークの加工中、焼き付けや溶接を行った場合は、局部焼き戻し処理を容易にするため、窒化に送る際に熱処理工場にその旨を伝える必要があります。そうしないと、窒化後のワークの硬度が低下します。凹凸があり、割れたり崩れたりしやすくなります。 (2) 窒化処理後にワークの不適切な使用によるチッピング等により溶接が必要な場合、面積が大きい場合には、再度熱処理工場に送って脱窒処理（800℃以上に加熱）を行う必要があります。窒化処理後、溶接・加工（注：ワーク全体の硬さが変化する場合があります）部分溶接の場合は、

窒化層を研磨して溶接する方法と、局所的に加熱して赤く焼くなどして窒素を除去してから溶接する方法があります。

2. 電気めっき

電気めっきの目的は、腐食を防止し、金型の表面硬度と耐摩耗性を向上させ、傷や噛みつきを防ぎ、脱型を容易にし、金型の寿命を延ばすことです。より一般的に使用される方法はニッケルメッキです。メッキは約0.025mm程度です。酸性ガスによって分解される一部のプラスチック材料 (PVC、POM など) に特に役立ちます。電気メッキ層は衝撃に弱く、衝撃が加わると1日で剥がれてしまいます。

電気メッキと窒化の違い: 1. 電気メッキは金型のキャビティ表面のサイズを変更しますが、窒化はキャビティの表面サイズを変更しません。 2. 電気めっき層は継続的な駆動とメンテナンスが必要ですが、窒化層は継続的な駆動とメンテナンスが必要ありません。

3. 乾燥パターンとサンドブラスト

サンパターンとは、写真乾板の原理に基づいて化学エッチングにより被加工物の表面に様々な模様をエッチングして形成される装飾模様面の一種である。サンドブラストとは機械的手法であり、高速・高圧で砂粒子をワーク表面に均一に吹き付けて形成する表面装飾法です。

両者と窒化の関係は次のとおりです。

一般的に使用される方法は、材料表面の組織の深さに差が生じないように、乾燥またはサンドブラスト後に窒化を行う必要があります。窒化処理を行ってから乾燥する場合

テクスチャー加工またはサンドブラスト加工。同じ製品の表面に異なる質感が形成されます。