(57)【要約】  本発明のしごき加工用ダイス３０は、ダイス３０の少なくとも加工面４１を覆うように炭素膜５０が形成されており、該炭素膜５０は、下記式（１）：      ＩＤ／ＩＧ      （１）    式中、      ＩＤは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１３３３±１０ｃｍ−１      での最大ピーク強度であり、      ＩＧは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１５００±１００      ｃｍ−１での最大ピーク強度である、で表される強度比が１．０以上のラマン分光スペクトルを示し、且つ該炭素膜５０の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平滑面となっていることを特徴とする。このしごき加工用ダイス３０は、ドライプロセス（無潤滑方式あるいは低潤滑方式）において、しごき率が高いレベルでしごき加工する際にも、成形不良を生じることなく、効果的にしごき加工を行い得る。
2017033791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
しごき加工用ダイスであって、該ダイスの少なくとも加工面を覆うように炭素膜が形成されており、該炭素膜は、下記式：
ＩＤ／ＩＧ
式中、
ＩＤは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１３
３３±１０ｃｍ−１での最大ピーク強度であり、
ＩＧは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１５
００±１００ｃｍ−１での最大ピーク強度である、
で表される強度比が１．０以上のラマン分光スペクトルを示し、且つ該炭素膜の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平滑面となっていることを特徴とするしごき加工用ダイス。
【請求項２】
前記炭素膜は、前記強度比が１．２以上のダイヤモンド膜である請求項１に記載のしごき加工用ダイス。
【請求項３】
前記炭素膜の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下である請求項１または２に記載のしごき加工用ダイス。
【請求項４】
請求項１または２に記載のしごき加工用ダイスと、加工方向上流側と加工方向下流側とから該ダイスの非加工面を挟持するように設けられた保持具とからなり、該保持具には、該ダイスの非加工面と接触するように温調のための流体を流す温調流体用流路が形成されているダイスモジュール。
【請求項５】
加工方向に沿った側断面でみて、前記ダイスの加工方向上流側の非加工面の側面と加工方向下流側の非加工面の側面との両側面に、温調のための流体が接触するように前記温調流体用流路が形成されている請求項４に記載のダイスモジュール。
【請求項６】
前記炭素膜は、前記温調流体用流路を流れる流体と接触する非加工面にまで連続的に形成されている請求項４または５に記載のダイスモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工表面に炭素膜が形成されているしごき加工用ダイスに関するものであり、より詳細には、このダイスを備えたダイスモジュールにも関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素の結晶であるダイヤモンド成分を含む炭素膜は、周知のように著しく硬度が高く、耐摩耗性に優れている。このため、バイト、エンドミル、やすりなどの切削用工具、パンチ、ダイスなどの塑性加工金型、バルブリフタ、軸受けなどの摺動部材の表面に炭素膜を形成することにより、加工性や機械的寿命を高めることが従来から行われている。【０００３】
上記のような炭素膜には、ダイヤモンド成分を多く含むダイヤモンド膜やグラファイト成分を多く含むＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）があり、特に切削工具や塑性加工金型に適用する炭素膜について、その組成とその特性について種々の研究がなされている。【０００４】
例えば、特許文献１には、ダイヤモンドと非晶質炭素とからなり、表面粗さＲｍａｘが２μｍ以下であって、ラマン分光スペクトル分析において１３３３±１０ｃｍ−１に存在する最大のピークの強度をＩＤ、１５００±１００ｃｍ−１に存在する最大のピークの強度をＩＧとしたとき、強度比ＩＧ／ＩＤが０．２〜２０（ＩＤ／ＩＧ＝０．０５〜５）である硬質炭素膜が、被加工金属との摺動面に形成されている金属加工用治具が提案されている。この金属加工用治具は、具体的には、絞り加工に用いられるダイスやパンチ、伸線に用いられる引き抜きダイスである。
また、特許文献２には、基材上に形成される切削工具用ダイヤモンド皮膜であって、この皮膜は複数の皮膜層から形成されており、ラマン分光スペクトル分析による強度比（ＩＤ／ＩＧあるいはＩＧ／ＩＤ）により皮膜層の機械的特性を制御することが提案されている。【０００５】
上記のラマン分光スペクトル分析での１３３３ｃｍ−１前後の領域でのピークは、ダイヤモンド成分に由来するものであり、１５００ｃｍ−１前後の領域でのピークは、グラファイト成分に由来するものである。従って、強度比（ＩＤ／ＩＧ）が大きいほどダイヤモンド成分を多く含み、グラファイト成分量が少なく、この炭素膜が高純度のダイヤモンドであり、すなわち高硬度であることを示している。【０００６】
上記の特許文献１，２において、ラマン分光分析における強度比（ＩＧ／ＩＤ或いはＩＤ／ＩＧ）を一定の範囲に設定しているのは、何れも耐摩耗性を向上させ、膜寿命を長くするためである。【０００７】
ところで、金属の塑性加工は、通常、プレス加工により行われ、代表的な手法として、絞り加工及びしごき加工がある。例えば、アルミニウム缶等の金属缶は、平板状の金属板を所定の大きさの円板形状に打ち抜いた後、絞り加工を行って、ハイトが低い絞り缶を成形した後、しごき加工を行い、薄肉化され、ハイトが高い金属缶基体とする成形工程を経て製造される。【０００８】
上記のようなプレス加工において、特に絞り加工では、金型に炭素膜を形成することで無潤滑での成形をおこなうことがある。例えば、特許文献３には、潤滑材を用いなくてもアルミニウムの絞り加工を行い得る金型が開示されており、この金型表面には膜厚が０．５μｍ〜５μｍのダイヤモンドライクカーボン膜を設けることが開示されている。【０００９】
しかしながら、しごき加工は、用いる治具の被加工材に対する摺動が大きな過酷な成形であり、特にダイスの加工面には、しごき率が大きくなるほど、被加工材の加工硬化の影響を受け、また、しごき加工（薄肉化）が進むにつれ、大きな面圧が加わる。このため、上記のような従来公知の炭素膜を設けたのでは、成形限界が低く、しごき率の大きなしごき加工に耐えられないという問題がある。例えば、しごき率が４０％以上のしごき加工では、治具と被加工材との摺動抵抗が大きくなり、薄肉化によって、許容応力を超える引張応力が被加工材に加わり、結果として成形不良を生じてしまう。
尚、しごき率は、板厚減少率であり、しごき加工前の板厚ｔ０、加工後の板厚をｔ１としたとき、下記式で表され、しごき率が大きいほど、ダイスに加わる面圧が大きく、過酷な成形となる。
しごき率（％）＝１００×（ｔ０−ｔ１）／ｔ０
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１６９１６２号公報
【特許文献２】特開平６−２９７２０７号
【特許文献３】特開平８−９００９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、所謂ドライプロセス（無潤滑方式あるいは低潤滑方式）において、しごき率が高いレベルでしごき加工する際にも、成形不良を生じることなく、効果的にしごき加工を行い得る炭素膜を備えたしごき加工用ダイスを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のしごき加工用ダイスを備えたダイスモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、しごき加工用ダイスであって、該ダイスの少なくとも加工面を覆うように炭素膜が形成されており、該炭素膜は、下記式（１）：
ＩＤ／ＩＧ      （１）
式中、
ＩＤは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１３３３±
１０ｃｍ−１での最大ピーク強度であり、
ＩＧは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１５００±
１００ｃｍ−１での最大ピーク強度である、
で表される強度比が１．０以上のラマン分光スペクトルを示し、且つ該炭素膜の表面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下の平滑面となっていることを特徴とするしごき加工用ダイスが提供される。【００１３】
本発明のしごき加工用ダイスにおいては、
（１）前記炭素膜は、前記強度比が１．２以上のダイヤモンド膜であること、
（２）前記炭素膜の表面の算術平均粗さＲａが０．０５μｍ以下であること、
が好適である。【００１４】
本発明によれば、また、上記のしごき加工用ダイスと、加工方向上流側と加工方向下流側とから該ダイスの非加工面を挟持するように設けられた保持具とからなり、該保持具には、該ダイスの非加工面と接触するように温調のための流体を流す温調流体用流路が形成されているダイスモジュールが提供される。【００１５】
かかるダイスモジュールにおいては、
（３）加工方向に沿った側断面でみて、前記ダイスの加工方向上流側の非加工面の側面と加工方向下流側の非加工面の側面との両側面に、温調のための流体が接触するように前記温調流体用流路が形成されていること、
（４）しごき加工用ダイスの炭素膜は、前記温調流体用流路を流れる流体と接触する非加工面にまで連続的に形成されていること、
が望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のしごき加工用ダイスにおいては、例えばしごき率が４０％程度或いは４０％を超える過酷なしごき加工においても、成形不良を生じることなく、鏡面或いは鏡面に近いレベルの平滑な表面を有する成形品（薄肉品）を得ることができる。【００１７】
また、上記のしごき加工用ダイスを備えたダイスモジュールは、このダイスの非加工面と接触するように温調用流体が流れるように保持具が設けられているため、冷却用流体或いは加熱用流体を適宜流すことにより、ダイスの温度を一定の範囲内に調整することができる。
特に、温調流体が接触する部分にまで炭素膜が連続的に形成されていることにより、ダイスの温調が伝熱性の高い炭素膜を介して行われるため、ダイスの全体を一定の温度に速やかに調整することができる。また、ダイスの加工面に近い非加工面に温調流体が接触することによっても効果的に温調を行える。ダイスの加工方向下流側の非加工面と加工方向上流側の非加工面との両側面に温調流体が接触するように温調流体用流路を設けることによっても、より速やかに調整することができる。
さらには、温度変化によるダイスの熱歪などを有効に緩和し、ダイスの寿命を高めるとともに成形品の精度を安定させることができる。【００１８】
本発明のしごき加工用ダイスは、高しごき率でのしごき加工に使用された場合にも、鏡面或いは鏡面に近いレベルの平滑な表面を有する成形品を得ることができるため、例えば、アルミニウム缶などの金属缶の製造に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】しごき加工を利用したプレス成形プロセスの一例を示す図。
【図２】本発明のしごき加工用ダイスの概略側面図。
【図３】図２のしごき加工用ダイスを備えたダイスモジュールの概略部分側断面図。
【図４】図２のダイスモジュールの平面図。
【図５】ダイス表面のラマン分光スペクトルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のしごき加工用ダイスを説明するに先立って、このダイスを用いたしごき加工を利用したプレス加工について説明する。
図１は、しごき加工を利用したプレス成形プロセスの代表例である金属缶の製造プロセスを示したものである。
【００２１】
この図１において、金属缶の成形に用いる素板（例えばアルミニウム板）１は、先ず、打ち抜き加工に付せられ、これにより、金属缶用の円板３が得られる（図１（ａ）参照）。
かかる打ち抜き加工では、円板３の直径に相当する外径を有する打ち抜き用パンチ５と、素板１を保持し且つ円板３の直径に相当する開口を有するダイ７が使用される。即ち、パンチ５によりダイ７上に保持された素板１を打ち抜くことにより、所定の大きさの円板３が得られる。
尚、かかる製造プロセスで製造する成形物の形態によっては、素板１は、他の形状（例えば矩形状）に打ち抜かれることもある。
【００２２】
上記のようにして得られた円板３は、絞り加工に付せられ、これにより、ハイトの低い絞り缶（有底筒状体）９が得られる（図１（ｂ）参照）。
かかる絞り加工においては、ダイ１１上に打ち抜かれた円板３が保持され、この円板３の周囲はしわ押え用の治具１３によって保持されている。ダイ１１には、開口が形成されており、絞り用のパンチ１５を用いてダイ１１の開口内に円板３を押し込むことにより、絞り缶９が得られることとなる。
尚、このダイ１１の開口の上端のコーナー部（円板３を保持している側）にアール（曲率部）が形成されており、円板３が速やかに且つ折れることなく、ダイ１１の開口内に押し込まれるようになっており、パンチ１５の外径は、円板３のほぼ厚みに相当する分だけ、ダイ１１の開口の径よりも小さく設定されている。即ち、この絞り加工では、薄肉化はほとんど行われない。尚、絞り加工は成形品の形状に応じて複数回行う場合もある。
【００２３】
次いで、上記で得られた絞り缶９は、しごき加工に付せられ、これにより、ハイトが高く且つ薄肉化された金属缶基体（絞りしごき缶）１７が成形される（図１（ｃ）参照）。
このしごき加工では、上記の絞り加工により得られた絞り缶９の内部にしごき用のパンチ１９を挿入し、リング形状のダイス２１の内面に該筒状体９の外面を圧接しながら、パンチ１９を降下させることにより、ダイス２１により、筒状体９の側壁が薄肉化されていくこととなる。これにより、薄肉化され、且つ薄肉化の程度に応じてハイトが高くなった金属缶基体１７が得られることとなる。
【００２４】
図１から理解されるように、この打ち抜き加工、絞り加工及びしごき加工の一連の工程において、打ち抜き加工では、摺動性は不要であるが、絞り加工からしごき加工になるほど、用いる金型と被加工物との間の摺動性を要する。特にしごき加工では、被加工物の降伏応力を超える面圧が加わるため、最も摺動性を要する。
従って、このしごき加工に用いるダイス２１の加工面（被加工物とダイス２１とが接触する面）には、後述する炭素膜を設けることが必要となる。
【００２５】
＜しごき加工用ダイス＞
前述した図１（特に図１（ｃ））と共に、図２を参照して、全体として３０で示されている本発明のしごき加工用ダイス３０は、剛性基材３１の表面に炭素膜５０が形成されている。
即ち、このダイス３０は、しごき加工に際して、被加工物６０に対面する側の作用面が全体として先細形状を有しており、一対の傾斜面３３ａ、３３ｂと、これらの傾斜面３３ａ，３３ｂの間のフラット或いはフラットに極めて近い先端面３５とを有しており、傾斜面３３ａ、３３ｂは、それぞれ、互いに平行に延びている側面３７ａ，３７ｂに連なっており、側面３７ａ，３７ｂは、作用面に対面する面３９に連なっている。
尚、ダイス３０に対して、被加工物６０の反対側の面は、しごき用のパンチ６３に圧接されている。
【００２６】
図２から理解されるように、上記の傾斜面３３ａ及び側面３７ａは、加工方向上流側に位置しており、傾斜面３３ｂ及び側面３７ｂが加工方向下流側に位置しており、被加工物６０と接触する領域が加工面４１となっており、被加工物６０とは接触しない領域が被加工面４３となっている。
【００２７】
本発明のしごき加工用ダイス３０においては、炭素膜５０が、少なくとも上記の加工面４１（即ち、しごき加工に際して面圧が加わる面）に形成されている。図２の例では、この炭素膜５０は、被加工面４３にまで延びており、特に傾斜面３３ａ，３３ｂ及び側面３７ａ，３７ｂを覆うように炭素膜５０が形成されている。即ち、しごき加工に関して言えば、加工面４１にのみ炭素膜５０が形成されていればよいが、炭素膜５０の端部が、加工面４１の近傍に存在していると、膜剥がれなどの問題を生じ易い。しかるに、図２に示されているように、炭素膜５０を加工面４１から大きく遠ざかる位置にまで延ばすことにより、このような不都合を有効に回避することができる。また、傾斜面３３ａ，３３ｂ及び側面３７ａ，３７ｂの領域まで炭素膜５０を延ばし、剛性基材３１のほぼ全体を炭素膜５０で覆うことにより、炭素膜５０が有する高い伝熱性を活かし、ダイス３０の全体の温度を一定範囲に調整することが容易となる。即ち、被加工面４３の部分で冷却用流体や加熱用流体を炭素膜５０に接触させることにより、ダイス３０の温度調整を容易に行うことができる。さらに、剛性基材３１が炭素膜５０に覆われているため、上記で用いる冷却用或いは加熱用の流体による剛性基材３１の腐食も有効に回避することができる。
尚、当然のことながら、対面３９まで炭素膜５０を延ばし、剛性基材３１の全体を炭素膜５０で覆っても何ら問題を生じない。
【００２８】
本発明において、上記の炭素膜５０は、下記式（１）：
ＩＤ／ＩＧ      （１）
式中、
ＩＤは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１３３３±
１０ｃｍ−１での最大ピーク強度であり、
ＩＧは、前記炭素膜表面のラマン分光スペクトルにおける１５００±
１００ｃｍ−１での最大ピーク強度である、
で表される強度比が１．０以上、好ましくは１．２以上の範囲にある。
【００２９】
即ち、上記のピーク強度ＩＤは、膜中のダイヤモンド成分に由来するものであり、ピーク強度ＩＧは、膜中のグラファイト成分に由来する。従って、上記のピーク強度比が大きいほど、グラファイトの含有量が少なく、よりダイヤモンド結晶に近い膜（高純度のダイヤモンド膜）であること示す。
例えば、ピーク強度比が上記の範囲にある炭素膜５０は、ビッカース硬度が８０００以上の著しく高硬度なダイヤモンド膜である。さらに、ダイヤモンド結晶は化学的安定性が高く、界面での被加工材との反応が抑制される。これにより、すべり性が良好となるため、ドライプロセス条件でのしごき率が４０％を超える過酷なしごき加工が可能となる。一方、ピーク強度比が上記範囲よりも小さい炭素膜、例えば、グラファイト等のダイヤモンド成分以外の成分を多く含む炭素膜、例えばダイヤモンドライクカーボン膜は、すべり性が低く、しごき率が４０％以上のしごき加工では成形不良を生じてしまう。
尚、ピーク強度比が過度に大きいと、炭素膜５０が脆くなり、耐久性が損なわれる恐れがあるため、このピーク強度は５以下であることが好ましい。
【００３０】
また、上記のような高硬度の炭素膜５０において、本発明では、その表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ−０６０１−１９９４）が０．１μｍ以下、特に０．０５μｍ以下であることも重要である。
即ち、上記のようなラマン分光スペクトルのピーク強度比を有する炭素膜５０の表面は、通常、比較的表面粗さが大きい粗面となる。しかるに、しごき加工では、被加工物６０が受ける面圧が極めて大きく、特にしごき率が大きくなるほど、この面圧は大きくなる。このため、ダイス３０の加工面４１（炭素膜５０の表面）が被加工物６０の表面にそのまま転写されてしまう。この結果、炭素膜５０の表面が粗い面であると、被加工物６０の表面を鏡面或いは鏡面に近い状態とすることが困難となってしまう。
しかるに、本発明では、ピーク強度比が前述した範囲にある炭素膜５０の表面を研磨し、その表面粗さＲａを、上記のような小さな範囲に調整することにより、例えば、加工に際して各種材料に対する摩擦係数μが０．１よりも低くなり、摺動性が高められるばかりか、被加工物６０をしごき加工して得られる成形体の表面を、同様の表面粗さを有する鏡面或いは鏡面に近い平滑面とすることができる。
【００３１】
上記のようなピーク強度比と表面粗さＲａとを有する炭素膜５０は、プラズマＣＶＤ法、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ、高周波プラズマＣＶＤ、熱プラズマＣＶＤ等の公知の方法で剛性基材３１の表面に成膜し、次いで表面研磨することにより作製される。
【００３２】
成膜に際しては、原料ガスとして、一般に、メタン、エタン、プロパン、アセチレン等の炭化水素ガスを水素ガスで１％程度に希釈したガスが使用され、この原料ガスには、膜質や成膜速度の調製のために、適宜、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素等のガスが少量混合されることもある。
上記の原料ガスを使用し、上記剛性基材３１を７００〜１０００℃の高温に加熱し、マイクロ波や高周波等によりプラズマを発生させ、プラズマ中で原料ガスを分解して活性種を生成せしめ、剛性基材３１上でダイヤモンド結晶を成長させることにより成膜が行われる。かかる成膜に際しては、プラズマ中で解離した水素原子が、剛性基材３１上に生成したグラファイトやアモルファスカーボンを選択的にエッチングし、これにより、ダイヤモンド成分が多く、膜のラマン分光スペクトルのピーク強度比を前述した範囲内とすることができる。
【００３３】
しかるに、上記で形成された炭素膜の表面は、成膜に際してグラファイトやアモルファスカーボンのエッチングを伴うため、ダイヤモンド結晶が成長しやすく、その表面粗さＲａが前述した範囲よりも大きな粗面となってしまう。このため、本発明では、表面研磨を行い、これにより、ラマン分光スペクトルのピーク強度比及び表面粗さＲａの何れもが前述した範囲内にある炭素膜５０が、剛性基材３１上に形成されることとなる。
【００３４】
形成された炭素膜の表面研磨は、それ自体公知の方法で行うことができる。
ダイヤモンド砥粒（砥石）を用いて、炭素膜の共削り加工を行う機械的な研磨方法でもよいし、化学作用を利用した研磨方法でもよい。これらの機械的および化学的手法を複合した研磨方法でもよい。これらの研磨方法により、膜の表面粗さＲａを前述した範囲に調整し、これにより、目的とする炭素膜５０を得ることができる。
【００３５】
本発明において、上記のような炭素膜５０が表面に形成される剛性基材３１としては、高い面圧を伴う過酷なしごき加工に耐え得る剛性を有し、且つ炭素膜５０の成膜時の高温加熱に耐える耐熱性を有する材料が使用される。
このような材料としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られる所謂超硬合金や、炭化チタン（ＴｉＣ）などの金属炭化物や炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）などのチタン化合物とニッケルやコバルトなどの金属バインダーとの混合物を焼結して得られるサーメット、あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）といった硬質セラミックスなどを挙げることができる。
【００３６】
上述した炭素膜５０を備えた本発明のしごき加工用ダイス３０は、成形性に優れ、ドライプロセス（例えばワックス等の潤滑剤を使用しない無潤滑方式、或いはワックス等の潤滑剤を用いるとしても、その使用量が極めて少ない低潤滑方式）でも、過酷なしごき加工を効果的に行うことができ、そのしごき率の限界は４０％を超えている。
このようなしごき加工用ダイス３０を用いてのしごき加工は、種々の金属ないし合金材に適用することができる。例えば、アルミニウム、銅、鉄或いは、これらの金属を含む合金、さらにはブリキなどの錫めっき鋼板や化成処理を施したアルミニウム板などの表面処理鋼板、少なくとも一面に有機被膜をもつプレコート金属板などについても、本発明のしごき加工用ダイス３０を用いて、しごき率の高い過酷なしごき加工を行うことができる。
特に、本発明のしごき加工用ダイス３０は、前述した図１に示すプロセスで金属缶基体を製造する際のしごき加工に好適に使用することができ、中でも、反応性が高く、凝着による外観不良の発生やすべり性の悪化を生じやすいとされるアルミニウム缶の製造に最も好適に適用される。
【００３７】
＜ダイスモジュール＞
本発明のしごき加工用ダイス３０は、通常、温調流体用流路を含む保持具が装着されたダイスモジュールとして、しごき加工に適用される。
図３及び図４は、金属缶の製造プロセスでのしごき加工（図１（ｃ）参照）に用いるダイスモジュールを示す部分側断面図（図３）及び平面図（図４）であり、このダイスモジュールは全体として７０で示されており、ダイスは、図２と同じ引照数字で示されている。
【００３８】
図３及び図４において、このダイスモジュール７０におけるダイス３０はリング形状を有しており（図４参照）、このような形態のダイス３０の非加工面４３を、加工方向下流側と加工方向上流側とから挟持するように設けられた保持具７１を備えている。特に図３から理解されるように、ダイス３０の加工方向上流側の側面３７ａ及び加工方向下流側の側面３７ｂ（何れも非加工面４３である）が挟持されるように、ダイス３０がリング形状の保持具７１に固定されている。
かかる保持具７１は、スチール、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されており、側面３７ａと密着するパーツと側面３７ｂに密着するパーツとを、間にダイス３０を挟んでビス止めすることによって形成されている。
【００３９】
このような保持具７１には、温調用の流体を流す温調流体用流路７３が形成されており、この流路７３には、供給口７３ａから、温調用流体が供給され、この温調用流体は、排出口７３ｂから排出される。この際、流路形状は効率的および均一的に温調が行われるように適宜設計される。例えば、この温調用流体としては、水やオイルなどが使用され、これにより、ダイス３０が一定の温度に保持され、すべり性や成形品の精度の安定化につながるとともに、ダイス３０の熱歪等を緩和し、その寿命を向上させることができる。
【００４０】
図３において、ダイス３０の温調流体用流路７３は、加工方向上流側の側面３７ａ及び加工方向下流側の側面３７ｂと、温調用流体が直接接触するように設けられており、しかも、この態様では、温調用流体が直接接触する側面３７ａ及び側面３７ｂの部分まで、炭素膜５０が延びている。即ち、温調用流体によるダイス３０の温調は、温調用流体を炭素膜５０に接触させることにより行われる。
しかるに、この炭素膜５０は、伝熱性に優れており、加工面４１から、ダイス３０の面３９を除く全面を覆うように形成されている。このため、かかるダイスモジュール７０では、炭素膜５０と比べて伝熱性の劣る剛性基材３１を介するよりも効率よく、ダイス３０の温調を行うことができる。例えば、温調用流体として冷却媒体を用い、この冷却媒体を流路７３に流しながらしごき加工を行うことにより、しごき加工時の摩擦熱による温度上昇がもっとも大きな加工面４１の部分を含めてダイス３０の全体を一定のレベルに冷却することができ、また、しごき加工が行われていない待機時には、適宜、加熱媒体を流路７３に流すことにより、必要以上の温度低下を生じさせず、ダイス３０の温調を行うことができる。このため、特に、成形時の温度の影響を受けやすい、有機被膜をもつプレコート板の成形に好適に使用される。
【００４１】
また、上記のような構造のダイスモジュール７０では、温調用流体、例えば水が、ダイス３０の剛性基材３１に直接接触することがなく、これにより、温調用流体による剛性基材３１の腐食を有効に回避することができ、ダイス３０の寿命を向上させることができる。
【００４２】
上述したダイスモジュール７０は、これを一つ使用して一段でしごき加工を行うこともできるし、適当なスペーサを挟んで複数を配置し、多段でしごき加工を行うこともできる。
【実施例】
【００４３】
本発明を次の実験例で説明する。
尚、以下の実験例において、表面粗さおよびラマン分光スペクトルにおけるピーク強度は、以下の方法により測定した。【００４４】
表面粗さ：
（株）東京精密製表面粗さ計（サーフコム２０００ＳＤ３）を使用し、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠し、算術平均粗さＲａを測定した。【００４５】
ラマン分光スペクトルにおけるピーク強度：
サーモフィッシャーサイエンティフィック（株）製ラマン分光装置（ＤＸＲ  Ｒａｍａｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を使用し、ラマン分光スペクトルを測定した。その際の、ラマン分光スペクトルの一例を図５に示した。１３３３ｃｍ−１近傍に鋭いピークＩＤと、１５００ｃｍ−１近傍になだらかなピークＩＧが検出されていることがわかる。得られたラマン分光スペクトルの曲線を二次多項式にて近似し、これをベースラインとして、ラマン分光スペクトルを補正し、任意区間に存在するピークのうち最も高いピーク強度を取得した。【００４６】
しごき加工を行うダイスは超硬合金製の基材の表面に熱フィラメントＣＶＤ法により炭素膜をコーティングしたものを用いた。コーティングの際、成膜条件を変化させることにより、炭素膜の状態を変化させ比較した。【００４７】
＜実験例１＞
表面にダイヤモンドコーティングが施されたダイスを用いて、アルミニウム板のしごき加工を行った。アルミニウム板は、Ａ３１０４材を板厚０．２７ｍｍに圧延したものを打ち抜き、絞り加工を行いΦ９５ｍｍの有底筒状体を成形し、成形試験に用いた。成形試験は、油圧プレスを用いて、外径Φ６６ｍｍのパンチを速度１ｍ／ｓにて移動させ、まず絞り加工を行いΦ６６ｍｍの筒状体を成形し、そのまま、三回のしごき加工に付せた。この時、各工程のダイス内径を変化させることにより、最終工程のしごき率を変化させ、成形缶の比較を行った。その際の、成形不良の有無を表１に示した。【００４８】
表１によれば、ドライプロセスにおいて、所謂ＤＬＣ膜（試料Ｎｏ．１）では２０％程度の低いしごき率においても、金型への被加工材の凝着およびＤＬＣ膜の剥離が生じてしまい、成形することが出来ない。対して、前記ラマン分光分析における強度比ＩＤ／ＩＧが１．０以上のダイス（試料Ｎｏ．２、３、４、５）では、３５％を超えるしごき率での成形においても、金型への被加工材の凝着を生じることなく、外観良好な成形缶を得ることが出来る。しかしながら、強度比ＩＤ／ＩＧが１．１以下のダイス（試料Ｎｏ．２、３）では、その表面は十分に平滑であるにも関わらず、しごき率４０％付近のしごき加工において、しごき加工途中で成形物が破断するという成形不良が発生した。対して、強度比ＩＤ／ＩＧが１．２以上のダイス（試料Ｎｏ．４、５）では、４０％付近の高いしごき率での加工においても、破断といった成形不良を生じることなく、外観良好な成形物を得られた。これらの結果から、強度比ＩＤ／ＩＧが高いほど、加工限界が高いことが示される。【００４９】
【表１】
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【００５０】
＜実験例２＞
つぎに、ダイス表面粗さの影響について評価するために、同一のダイスを成形、研磨、成形と繰り返した。成形は、実験例１と同様に、Φ９５ｍｍの有底筒状体を、絞り加工した後にそのまま二回のしごき加工に付せた。また、研磨は、ダイス表面をダイヤモンド砥石で共削りすることでダイス表面の平滑化をおこなった。その際の、ダイスの表面粗さと成形不良の有無を表２に示した。【００５１】
表２によれば、未研磨の状態では金型表面粗さは大きく、成形に用いても破断を生じてしまう。研磨を進めることで、金型表面粗さは小さくなり、研磨により金型表面の凸部が除去されるため、金型内径が広がり、しごき率の低下が見られる。金型表面粗さＲａが０．１ｕｍを超える場合、破断が発生してしまい、成形缶を得ることが出来ない。対して、金型表面粗さＲａが０．１ｕｍ以下の場合、破断を生じることなく成形缶を得ることが出来る。また、金型表面粗さＲａが０．１ｕｍ付近の場合、破断は生じないものの、成形缶の全周にキズがつき外観良好な缶を得ることが出来ない。金型表面粗さＲａを０．０５ｕｍ以下まで研磨を進めると、鏡面性の高い外観良好な成形缶を得ることが出来る。【００５２】
【表２】
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【００５３】
上記実験例から、ドライプロセスにおいてしごき率の高いレベルでしごき加工でも成形不良を生じさせないためには、ラマン分光スペクトルで表される強度比ＩＤ／ＩＧを１．０以上、金型表面粗さＲａを０．１ｕｍ以下とすることが必要で有り、加えて、４０％程度の、より高いしごき率で成形を行うためには強度比ＩＤ／ＩＧを１．２以上であることが望ましく、鏡面性の高い外観良好な缶を得るためには金型表面粗さＲａが０．０５ｕｍ以下であることが望ましいことが示される。【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
３０：しごき加工用ダイス
３１：剛性基材
３３ａ，３３ｂ：傾斜面
３５：先端面
３７ａ，３７ｂ：側面
４１：加工面
４３：非加工面
５０：炭素膜
６０：被加工物
６３：しごき加工用パンチ
７０：ダイスモジュール
７１：保持具
７３：温調流体用流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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