(57)【要約】    【課題】  射出成形や押出成形に使用される、耐摩耗性、耐食性に優れた皮膜層を形成したスクリュを提供する。    【解決手段】  射出成形または押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作業面に少なくとも、カーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層が形成されていることを特徴とする。スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層が、質量％でカーボンを０．０１％以上含有することを特徴とする。皮膜層が、めっきによって形成されたことを特徴とする。【選択図】      図１
2006095989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形または押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作業面に少なくとも、カーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層が形成されていることを特徴とする耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュ。
【請求項２】
スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層が、質量％でカーボンを０．０１％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュ。
【請求項３】
スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層が、めっきによって形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュ。
【請求項４】
スクリュ本体が鉄基合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラスチック樹脂などの射出成形や押出成形に使用されるスクリュ（スクリュ、スクリュヘッド、チェックリングを総称し、以下代表してスクリュと記す）に係り、特に表面に皮膜層を形成した耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機では、加熱バンドヒータを外周に巻いたシリンダの内にスクリュを進退・回転自在に設けている。ホッパからシリンダ内に供給された樹脂材料は、バンドヒータからの熱エネルギと、スクリュの回転による剪断エネルギを受け、溶解しながら移送され、スクリュヘッドの前方に蓄えられる。次いで、スクリュの前進によりスクリュヘッドの前方に蓄えられた溶融樹脂は射出ノズルから射出され、金型のキャビティに充填される。そして、冷却固化させた後、金型を開いて成形品が取り出される。
【０００３】
通常、スクリュフライトの外径とシリンダの内壁面との間のクリアランスは、スクリュの回転中に可塑化された溶融樹脂が逆流するのを極力抑えるように、約０.１〜０.５ｍｍと小さく設定されている。そのため、成形中に溶融樹脂の偏圧などによりスクリュに振れが発生すると、特にスクリュフライトの外径が摩耗しやすくなる。摩耗が進むとスクリュフライトの外径とシリンダの内壁面との間のクリアランスが大きくなり可塑化能力が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、これに対処して耐摩耗性を高めた従来の射出成形機用スクリュとして、サージェント浴などの工業用クロムめっき浴を用いて、金属材料からなるスクリュ本体の作業面に硬質のクロム層を析出させて硬質クロムめっきを施したものがある。硬質クロムめっきは、硬質で摩擦係数の低いクロム皮膜層が得られ、耐摩耗性を高めることができる。
【０００５】
また、耐摩耗性などに優れる表面皮膜層を形成したスクリュの先行技術として、例えば以下のものが挙げられる。
【０００６】
特許文献１には、射出成形または押出成形用のスクリュであって、スクリュ本体の作業面に少なくともニッケル−リン−タングステンからなる層が形成されているスクリュが記載されている。これによれば、最外層にニッケル−リン−タングステン皮膜を有する複合層からなるスクリュは、フッ酸水溶液に対する高い耐食性を有し、耐摩耗性が良好で、耐焼付性に優れた特性を有している。
【０００７】
特許文献２には、スクリュ本体が少なくとも重量％でＣ：０.５％以上、Ｃｒ：５％以上を含有する鋼からなる射出成形用または押出成形用のスクリュであって、スクリュ本体の作業面に少なくとも鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層が形成されているスクリュが記載されている。これによれば、鉄クロム酸化物を主体とする酸化物層は、樹脂または樹脂に加えられる添加材に対して優れた耐食性を有するとともに、硬質の皮膜層は優れた耐摩耗性と耐焼付性を発揮させる。
【０００８】
【特許文献１】特許第３２８５１８０号公報
【特許文献２】特開平９−３０２４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のスクリュ本体の作業面に硬質クロムめっきを施したスクリュは、クロムを主体とするめっき皮膜層のビッカース硬度が８００〜９００Ｈｖ程度であり、シリカなどの硬質粒子あるいはガラスファイバーなどの添加材の入った強化樹脂などの難成形材料に対しては、耐摩耗性が未だ不十分であるという課題がある。
【００１０】
また従来の硬質クロムめっきは、硬質クロム層にスクリュ本体である金属素地に達する縦クラックいわゆるチャンネルクラックが多数存在する。通常、従来の硬質クロムめっきを施したスクリュは、めっき処理後に研磨加工を行なって、表面を平滑な状態にして使用される。そこで、この研磨加工に際し、硬質クロム層の表面に塑性流動が起こってチャンネルクラックが閉塞される。
【００１１】
しかしながら、高温下での射出成形を繰り返す間に、熱履歴の影響により硬質クロム層の表面で閉塞していたチャンネルクラックがやがて開口し、腐食の原因となる媒体がチャンネルクラックを通り金属素地に到達して腐食が発生しやすくなる。スクリュ本体が鋼系材料のように鉄基合金を金属素地とする場合は、錆が発生し、耐食性の低下が避けられないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献１および２に記載の硬質皮膜は、スクリュ本体の作業面に直接形成させるより、密着性および耐食性を高めるために、中間層やスクリュ本体との界面に下地皮膜層を設けた複層構造にするのが望ましく、その分製作費が嵩みやすいという課題がある。
【００１３】
本発明は、これらの課題に鑑みて耐摩耗性、耐食性に優れた皮膜層を形成したスクリュを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち本発明の耐摩耗性、耐食性に優れたスクリュは、射出成形または押出成形用のスクリュであって、前記スクリュ本体の作業面に少なくとも、カーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
前記本発明において、スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層が、質量％でカーボンを０．０１％以上含有することを特徴とする。
【００１６】
また、スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層が、めっきによって形成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、スクリュ本体が鉄基合金からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スクリュ本体の作業面に形成されるクロムを主体とする皮膜層は、カーボンを含有させることにより、ビッカース硬度が９００〜１０００Ｈｖ程度得られ、耐摩耗性を高めることができる。クロムを主体とする皮膜層中にカーボンを質量％で０．０１％以上含有させるのが好ましい。
【００１９】
本発明の皮膜層を形成させるには、めっき法、真空蒸着法、イオンプレーティング法およびスパッタリング法などが利用できるが、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法は、皮膜形成処理時にスクリュ本体が加熱による熱変形や装置上の制約があるため、めっき法が実用的である。めっき法の場合、多価スルフォン酸あるいは有機酸を含有するクロムめっき液が使用できる。
【００２０】
本発明の皮膜層の厚さは、１０〜２００μｍあれば十分に皮膜の役割を果たし得る。スクリュ本体が、クロムモリブデン鋼、ＳＣＭ４４０、マルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４２０Ｊ２、非調質鋼など鉄基合金からなる場合、皮膜層との密着力が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
スクリュ本体に相当する金属素地として、寸法が縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み１０ｍｍのＳＣＭ４４０の供試材を用意した。
【００２２】
（実施例）
この供試材を用いて、多価スルフォン酸を含有するクロムめっき浴で、浴温６０℃、電流密度６０Ａ／ｄｍ2でめっき処理を行ない、供試材の表面にカーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層を形成した。皮膜層の厚みは８０μｍであった。ＩＣＰによる分析の結果、クロムを主体とする皮膜層のカーボン含有量は０．０２質量％であった。また、皮膜層の硬さは９００Ｈｖであった。
【００２３】
図２は、本発明の実施例の断面を示す顕微鏡写真（倍率５００倍）である。図２において、スクリュ本体１の表面にカーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層３が形成されている。皮膜層３中に存在する縦クラック５は、スクリュ本体１まで達するチャンネルクラックが認められなかった。縦クラック５がスクリュ本体１まで到達しないため、腐食が発生し難く耐食性を十分に確保できる。
【００２４】
（比較例）
同じＳＣＭ４４０の供試材を用いて、サージェント浴で、浴温６０℃、電流密度６０Ａ／ｄｍ2でめっき処理を行ない、供試材の表面にクロムを主体とする皮膜層を形成した。皮膜層の厚みは４０μｍであった。また、皮膜層の硬さは８００Ｈｖであった。
【００２５】
図３は、比較例の断面を示す顕微鏡写真（倍率７５０倍）である。図３において、スクリュ本体１の表面にクロムを主体とする皮膜層４が形成されている。皮膜層４中にはスクリュ本体１に達する縦クラック５いわゆるチャンネルクラックが多数認められた。そのため、腐食の原因となる媒体がチャンネルクラックを通りスクリュ本体１に到達して腐食が発生しやすく耐食性に劣ることがわかる。
【００２６】
図１は本発明の実施例のスクリュを示す概略断面図である。図１において、スクリュフライト２を有するスクリュ本体１を鋼材料で作製した。そして、スクリュ本体１およびスクリュフライト２の表面にカーボンを含有するクロムを主体とする皮膜層３を形成した。このスクリュを実際の射出成形機に組み込んで射出成形した結果、従来の硬質クロムめっきを施したスクリュに比べ、耐摩耗性および耐食性を大幅に向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のスクリュは、耐摩耗性および耐食性に優れた特性を有しているので、可塑化能力の低下や腐食を抑えることができ、安定した射出成形または押出成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例のスクリュを示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例の断面を示す顕微鏡写真である。
【図３】比較例の断面を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２９】
１  スクリュ本体、  ２  フライト、  ３  皮膜層、  ４  皮膜層
５  縦クラック
【図１】
2006095989.tif 000003
【図２】
2006095989.tif 000004
【図３】
2006095989.tif 000005