(57)【要約】【課題】  放電表面処理技術を用いて、効率よく硬質物質の被膜を形成させ、射出成形機のスクリュ、ノズル等に硬質被膜を形成し、耐磨耗性を大きく改善する技術を確立する。【解決手段】  射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュの金属母材表面に、金属または金属の化合物の粉末を成形した電極を用いて加工液或いは気中においてパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を形成する。【選択図】      図４
2006213004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属母材表面に、金属または金属の化合物の粉末を成形した電極を用いて加工液或いは気中においてパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を形成したことを特徴とする射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュ。
【請求項２】
金属母材表面に、金属または金属の化合物の粉末を成形した電極を用いて加工液或いは気中においてパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を形成した射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュを備えた射出成形機。
【請求項３】
金属母材表面を有する射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュを、加工液或いは気中において、金属または金属の化合物の粉末を成形した電極と所定間隙離間して配置する工程と、
射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュと上記電極とに所定のパルス状電圧を印加することによりパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を、上記射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュに形成する工程と、
を有する射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュの被膜形成方法。
【請求項４】
射出成形機ノズルの内面に被膜形成する方法であって、
射出成形機ノズルの内面と電極とを所定間隙離間して配置する工程と、
上記電極を回転させつつ、該電極の回転と逆方向に上記射出成形機ノズルの内径方向の送りを与えつつ、所定のパルス状電圧を印加することによりパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を、上記射出成形機ノズル内面に形成する工程と、
を有する射出成形機ノズルの被膜形成方法。
【請求項５】
射出成形機用スクリュに被膜形成する方法であって、
射出成形機用スクリュの歯面と電極とを所定間隙離間して配置する工程と、
上記電極を上記スクリュの外周に沿って回転させながら、回転と同期して上記スクリュ谷径方向に送りを与えつつ、所定のパルス状電圧を印加することによりパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜或いは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を、上記射出成形機スクリュに形成する工程と、
を有する射出成形機スクリュの被膜形成方法。
【請求項６】
電極を回転させつつ、スクリュ谷径方向への送りの際に、上記スクリュ外径形状のライン角度θに倣って移動させることを特徴とする請求項５に記載の射出成形機スクリュの被膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料を加熱またはバインダを混合することで流動状態にし、金型内に圧入、冷却固化させることにより成形品を得る射出成形機に関し、特に、射出成形機用ノズル、射出成形機用スクリュ、に電極材料或いは電極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機の射出成形材が直接接触する面は、高温に混錬した混合物が接すると共に、所定の金型に混合物を高圧で圧入するための圧力がかかるため、過酷な条件下となることから、寿命を延ばすべく硬質物質の被膜を形成する必要がある。
従来、射出成形材が直接接触する面にイオンプレーティング、溶融塩法等により、ＶＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ等の硬質物質の被膜を形成するものが、特許第２６６４０６０号公報に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第２６６４０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような硬質物質の被膜は、表面処理工程が複雑であるとともに、例えば、ＰＶＤでは処理材を真空槽に入れて真空槽内で処理する必要があることから、表面処理コストが高いという問題がある。
また、これらの処理によるコーティング被膜は、母材との密着性が悪いため、使用過程で被膜の剥離が起き、耐磨耗性を長期間維持できないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、例えば、国際公開ＷＯ９９／５８７４４号公報に示されるような、金属粉末等の圧粉体電極と被加工物とを加工液中に配置しパルス状の放電を発生させ、そのエネルギにより、被加工物表面に電極材料あるいは電極材料が放電エネルギにより反応した物質からなる被膜を形成する放電表面処理技術を用いて、効率よく硬質物質の被膜を形成させ、射出成形機のスクリュ、ノズル等に硬質被膜を形成し、耐磨耗性を大きく改善する技術を確立するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る、射出成形機用部材は、金属母材表面に、金属または金属の化合物の粉末を成形した電極を用いて加工液或いは気中においてパルス状の放電を発生させ、その放電のエネルギーにより、電極材料の被膜、あるいは放電のエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜を形成したことを特徴とする射出成形機ノズル或いは射出成形機用スクリュを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電表面処理技術を用いて、効率よく硬質物質の被膜を形成させ、射出成形機のスクリュ、ノズル等に硬質被膜を形成し、耐磨耗性を大きく改善することができる。
また、めっき、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの表面処理方法と比較して、寸法精度を大きく改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
実施の形態１．
まず、図に一般的な射出成形機についてその構成を説明する。
図１は、射出成形機の断面を示す断面図である。
図において、１１は油圧モータ、１２はホッパー、１３は射出シリンダ、１４は射出シリンダ１３に内蔵されているスクリュ、１５はノズル、１６は金型を含む型締装置である。
まず、このような射出成形機の動作について説明する。
ホッパー１２に投入された射出成形材は、射出シリンダ１３に流れ込み、ここで加熱される。
次に、油圧モータ１１によって回転させられるスクリュ１４によって、射出成形材を圧縮、混練、溶融、計量動作を含む動作を行い可塑化する。
さらに、スクリュ１４にて射出成形材を圧縮しながら移送し、射出成形材はノズル１５から型締装置１６に高圧で注入される。
型締装置１６は、射出成形材料を金型内に短時間に射出、封入するために、金型に大きな射出成形圧力（150〜300MPa）をかけて封止したまま冷却し、射出成形材料を金型形状に対して正確に固化、転写し、成形品を得る。
【０００９】
次に、このような射出成形機のスクリュ１４、ノズル１５の寿命を延ばすべく放電表面処理を用いた被膜成形について説明する。
図２は、本発明の表面処理装置の概念を示す構成図である。
図において、２１は金属、金属の化合物、或いはセラミックスの粉末を電極材料として形成した電極、２２はワーク、２３は加工槽、２４は加工液、２５は電極１とワーク２に印加する電圧及び電流のスイッチングを行うスイッチング素子、２６はスイッチング素子５のオン、オフを制御する制御回路、２７は電源、２８は抵抗器、２９は形成された硬質被膜である。
なお、本実施の形態における電極２１は、TiH2(水素化チタン)の粉末成形体を用いている。
【００１０】
次に図３に示されるような、円筒部１５ｂと円錐部１５ｃとからなるノズル１５への放電表面処理方法について説明する。
本実施の形態では、円筒部１５ｂと円錐部１５ｃとからなる本形状の放電表面処理にあたり、円筒型の電極２１ａと、ノズル円錐部１５ｃの傾斜に沿った傾斜面をもつ総型電極２１ｂの２本の成形体電極により放電表面処理を行うものである。
【００１１】
ノズル円筒部１５ｂへ放電表面処理する場合には、図４に示すように円筒型の電極２１ａを該ノズル１５の内周に沿って回転させながら、電極自身の回転と逆方向に該ノズルの内径方向の送りを与えることで該ノズル円筒部１５ｂに硬質被膜を形成する（図４（ａ）参照）ことで、電極の新生面がノズル円筒部と対向することになり、均一に被膜を形成することができる。
また、電極自身を回転させながら被膜形成を行うため、電極が歪に消耗することなく、均一に被膜を形成することができる。
電極自身の回転と同方向に該ノズルの内径方向の送りを与えると、第一に形成された被膜がその膜厚分ほど突起となり、該部分と電極とが常に接近してしまうため、該部分でのみ放電が発生しノズル円筒部１５ｂに均一に被膜を形成することができないが、電極自身の回転と逆方向に該ノズルの内径方向の送りを与えることで、上述の如き問題を解消し、ノズル円筒部１５ｂに均一に硬質被膜を形成することができる。
なお、電極外径をｌ１、ノズル内径をｌ２、電極自身の回転速度をｖ１、ノズル内径方向への送り速度をｖ２としたとき、次式で表される回転速度と送り速度にすることでノズル円筒部１５ｂにより均一に硬質被膜を形成することができる。
ｌ１×ｖ１=ｌ２×ｖ２
【００１２】
ノズル１５と電極２１ａを所定距離離間してパルス状の電圧を印加することによる放電を発生させ、そのエネルギーにより電極材料が反応した物質の被膜をノズル１５表面に形成させる放電表面処理方法において、電極２１ａの回転方向とノズル１５との相対移動方向と制御により、電極２１ａとノズル１５の放電表面処理面が順次移動するため、スラッジの掃けが良く、均一に被膜を形成することができる。
また、該ノズル円筒部１５ｂの放電表面処理は、ノズル１５を固定した状態で、放電表面処理電極２１ａをノズル１５の内周に沿って移動させる以外に、放電表面処理電極の軸心位置を変えずに、ノズル１５を放電表面処理電極２１ａに対して自身の中心軸周りに回転させながら、その回転と逆方向にノズルの内径方向に送りを与えて行うこともできる。
【００１３】
また、ノズル円錐部１５ｃへ放電表面処理する場合には、該ノズル円錐部１５ｃと総型電極２１ｂを用いて、ノズル円錐中心軸方向へ送りを与えてやればよい。（図４（ｂ）参照）
また、放電表面処理の加工の進行とともに、ノズル円錐部１５ｃの形状にそって電極２１bが消耗することで、電極２１bの先端がノズル孔１５ａと総型を形成し、ノズル孔２１ｂに被膜を形成することができる。
【００１４】
また、図５に示す放電表面処理用電極２１ｃを用いてノズル円錐部と円筒部を同時に放電表面処理する方式を用いてもよい。
図において、放電表面処理用電極２１ｃは、その先端がノズル円錐部と同様の角度を有しており、その外径ｌ３は、（ノズル内径ｌ４−ノズル孔径ｌ５）以上（ノズル内径ｌ４）未満の範囲のものである。
放電表面処理用電極２１ｃを上述の円柱電極を用いた場合と同様に、ノズルの内周に沿って回転させながら、回転と同期してノズル１５の内径方向の送りを与えて放電表面処理することで、ノズル円錐部と円筒部に硬質被膜を形成することができる。
【００１５】
放電表面処理用電極４１の径ｌ３は（ノズル内径ｌ４−ノズル孔径ｌ５）以上（ノズル内径ｌ４）未満の範囲というある程度の許容範囲を有しているため、電極成形時の寸法誤差、ノズルそのものの寸法誤差等の影響をある程度許容できることを特徴としている。
また、該ノズルの放電表面処理は、ノズルを固定した状態で、放電表面処理電極をノズルの内周に沿って移動させる以外に、放電表面処理電極の軸心位置を変えずに、ノズルを放電表面処理電極に対して自身の中心軸周りに回転させながら、その回転と同期してノズルの内径方向に送りを与えて行うこともできる。
また、電極径ｌ３が（ノズル内径ｌ４−ノズル孔径ｌ５）未満であっても、傾斜面角度が変更なければノズル内径方向の送りに同期し、Z軸方向への送りを制御することでノズル円錐部と円筒部に均一に硬質被膜を形成することができる。
【００１６】
次に、図６に示すスクリュ１４への放電表面処理方法について説明する。
スクリュ１４の放電表面処理方法は国際公開ＷＯ９９／４７２９０号公報に示されているように、円柱状の放電表面処理用電極を用いて放電表面処理用電極をスクリュの外周に沿って回転させながら、回転と同期してスクリュ１４の谷径ｌ６方向に送りを与えて放電表面処理すればよい。
このとき、電極形状は必ずしもスクリュ形状に合わせる必要はない。
電極は放電表面処理の加工の進行とともに、スクリュ外径ｌ７形状にそって消耗し、スクリュ１４の形状に倣って電極が消耗成形されることになり、スクリュ１４全面に硬質被膜を形成することができる。
また、円柱状の放電表面処理用電極を用いて放電表面処理用電極をスクリュの外周に沿って回転させながら、回転と同期してスクリュ外径ｌ７方向に送りを与え、送り量を制御することで、スクリュにおいて特に磨耗しやすい外径形状にのみ硬質被膜を形成することができる。
【００１７】
スクリュ外周全面に表面処理を実行するにあたり、放電表面処理用電極径がスクリュ外径より小さい場合は、電極自身の回転を数回転行わなければスクリュ外周全面に被膜を形成できない。
このとき、放電表面処理の加工の進行にともないスクリュ形状を転写した形状に電極が消耗成形されるため、電極自身の回転が二回転目以降は、消耗成形された電極で放電表面処理することになり、消耗成形された電極形状は、次に被膜を形成させるスクリュ形状と異なる可能性が高いためスクリュ外周全面に均一に被膜を形成し難い。
そのため、上述の如き問題点を解決するため、放電表面処理用電極径はスクリュ外径以上であることが望ましい。
また、放電表面処理用電極をスクリュの外周に沿って回転させながら、回転と同期してスクリュ谷径ｌ６方向に送りを与えつつ、電極を図６に示すスクリュ外径形状のライン角度θに倣って移動させることでスクリュ全面に均一に硬質被膜を形成することができる。
この場合、電極径はスクリュ外径以上でなくともよい。
【００１８】
上述の放電表面処理において形成された硬質被膜は、図７に示すとおり、被膜表面に硬質炭化物が多く、内部にいくにしたがい母材の割合が多くなる傾斜性を持っているため、めっき、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの表面処理方法と比較して、密着性に優れ剥離し難いという特徴を持つ。
また、図からわかるとおり、傾斜性の組織は母材内部まで浸透しているため、寸法補正の理由などで放電表面処理後に母材表面まで研磨、研削した場合においても硬化被膜が形成されている。
このため、放電表面処理後にめっき、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの表面処理方法と比較して、寸法精度を大きく改善できる特徴を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】射出成形機の断面を示す断面図である。
【図２】表面処理装置の概念を示す構成図である。
【図３】ノズルの構造を示す図である。
【図４】円筒部と円錐部とからなるノズルへの放電表面処理方法を示す図である。
【図５】円筒部と円錐部とからなるノズルへの放電表面処理方法を示す図である。
【図６】スクリュの構造を示す図である。
【図７】被膜組成を説明する図である。
【図１】
2006213004.tif 000003
【図２】
2006213004.tif 000004
【図３】
2006213004.tif 000005
【図４】
2006213004.tif 000006
【図５】
2006213004.tif 000007
【図６】
2006213004.tif 000008
【図７】
2006213004.tif 000009