(57)【要約】【課題】せん断加工とエッチング加工を組合わせることによって、それぞれの欠点がカバーされ、お互いの利点を発現できる金属板材の分離加工方法を提供すること。【解決手段】金属板材を所望の形状に分離加工する方法において、塑性加工により、分離部に沿って局部的に板厚の薄い塑性変形部を形成する第一工程、及び、エッチング加工により、前記塑性変形部を化学的に溶解除去する第二工程からなる金属板材の分離加工方法。塑性変形部は、分離部に沿って平滑に板厚の半分以上の深い切込みになっているのが好ましく、また、エッチング加工に際しては、塑性変形部以外の溶解を低減するため、塑性変形部以外をエッチング液に対して不溶性の被覆材で覆うのが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材を所望の形状に分離加工する方法において、塑性加工により、分離部に沿って局部的に板厚の薄い塑性変形部を形成する第一工程、及び、エッチング加工により、前記塑性変形部を化学的に溶解除去する第二工程からなることを特徴とする金属板材の分離加工方法。
【請求項２】
塑性変形部が、分離部に沿って平滑に板厚の半分以上の深い切込みを形成したものである請求項１記載の金属板材の分離加工方法。
【請求項３】
エッチング加工に際し、前記塑性変形部以外の溶解を低減するため、該塑性変形部以外をエッチング液に対して不溶性の被覆材で覆うことからなる請求項１又は２記載の金属板材の分離加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板材を所望の形状に分離加工する方法に関するものであって、特に板厚が薄い場合に、直角かつ平滑でバリのない分離・切断面を得る加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属薄板から所望の形状の板材を得る場合、その輪郭切断技術として、エッチング加工とせん断加工がある。前者は、所望の輪郭を与えたレジストマスクを通して、不要な部分を溶解除去することで分離・切断を達成する方法であり、薄板から複雑な形状の板材を得ることが可能である。しかし、エッチング加工は、工程数が多く溶解除去に要する加工時間も長いため、大量生産には適さず、試作や少ロットの生産に多く用いられている。
【０００３】
一方、後者は、所望の輪郭に沿って一定クリアランスで嵌合するパンチとダイの間で、板材をせん断破壊させて所望の輪郭形状を分離する加工方法であり、プレスによる高速加工が可能で大量生産に広く用いられている。しかし、微細プレス部品のせん断加工では、バリが問題となることがある。そして、かかる問題を解決するために、捨て板を重ねてせん断する方法（特許文献１）や、半せん断後に逆方向からせん断する方法（特許文献２）などの方法が提案されているが、両者とも被加工材の材質や形状によってはバリを抑制しきれない場合がある。
【特許文献１】特開２００４−２５２８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３００６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
せん断加工では、切断輪郭に沿って板厚の数％のクリアランスを維持してパンチとダイを嵌合させる必要があるため、板厚が薄くなると金型製作が難しくなり、型製作費が増加する。また、こうした微小クリアランス下では、板材がせん断破壊する際の衝撃により、パンチとダイが振動して衝突しやすく、厚板のせん断加工に比べて型寿命が短くなる。更に、破断面のバリや製品の反りが大きくなる等のため、切断精度に関しても問題がある。一方、エッチング加工では、前記のように、生産性の観点から大量生産に不利であることに加え、マスクの裏側へエッチングが進行するサイドエッチ現象のために、切断面の形状精度や輪郭寸法精度を保証することが難しい。
【０００５】
従って、本発明の課題は、せん断加工とエッチング加工を組合わせることによって、それぞれの欠点がカバーされ、お互いの利点を発現できる金属板材の分離加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１に記載された発明は、金属板材を所望の形状に分離加工する方法において、塑性加工により、分離部に沿って局部的に板厚の薄い塑性変形部を形成する第一工程、及び、エッチング加工により、前記塑性変形部を化学的に溶解除去する第二工程からなることを特徴とする金属板材の分離加工方法である。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、塑性変形部が、分離部に沿って平滑に板厚の半分以上の深い切込みを形成したものである請求項１記載の金属板材の分離加工方法である。
【０００８】
そして、請求項３に記載された発明は、エッチング加工に際し、前記塑性変形部以外の溶解を低減するため、該塑性変形部以外をエッチング液に対して不溶性の被覆材で覆うことからなる請求項１又は２記載の金属板材の分離加工方法である。
【０００９】
本発明では、塑性加工の高い生産性を活かしつつ、型の嵌合とせん断破壊を回避して分離・切断を達成するために、塑性変形により輪郭に沿って局部的に板厚の薄い部分を与え（第一工程）、この部分に残るわずかな板厚を、エッチングにより化学的に溶解除去すること（第二工程）で最終的な分離を達成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第一工程では、通常のせん断加工のような型の嵌合が不要なため、金型の製作精度が緩和される。また、せん断破壊が生じないため、金型への衝撃負荷がなく金型寿命の向上が期待される。そして、第二工程では、第一工程の後で残留するわずかな板厚部分を溶解させれば良いため、通常のエッチング加工に比べ、加工時間は大幅に短縮される。また、マスク製作工程も不要となるという効果がある。加工精度に関しては、型を嵌合させる必要がないため、第一工程では破断を生じず、直角かつ平滑な断面を形成することができる。そして、最終分離はエッチングとなるため、せん断破壊によるバリ発生が回避され、特に、第一工程の比率が大きければ、直角かつ平滑でバリのない良好な分離面を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の金属板材の分離加工方法は、塑性加工により、分離部に沿って局部的に板厚の薄い塑性変形部を形成する第一工程、及び、エッチング加工により、前記塑性変形部を化学的に溶解除去する第二工程からなるものであるが、第一工程では、塑性加工の高い生産性を活かしつつ、型の嵌合とせん断破壊を回避して分離・切断を達成するために、塑性変形により輪郭（分離部）に沿って局部的に板厚の薄い部分（板厚の薄い塑性変形部）を形成する。そして、第二工程では、塑性変形部に残るわずかな板厚を、エッチングにより化学的に溶解除去することによって、最終的な分離を達成するものである。
【００１２】
第一工程における塑性加工において、分離部に沿って局部的に板厚の薄い塑性変形部を形成するための方法・手段としては、特に制限はないが、ナイフ刃コイニング加工や半せん断加工を用いるのが望ましい。塑性変形の程度としては、塑性変形部が、分離部に沿って平滑に板厚の半分以上の深い切込みを成形する程度が好ましい。
【００１３】
第二工程のエッチング加工も通常の方法・手段に従って行うことができるが、第一工程で与えた塑性変形部位以外の溶解を低減するために、塑性変形部位以外をエッチング液に対して不溶性の被覆材で覆うことが望ましい。このような被覆材としては、特に制限はなく、市販のメッキ用マスキングテープやレジスト皮膜などを用いることができる。
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明の実施の態様について説明する。図１に、第一工程において半せん断加工を行った場合の例を示す。１はパンチ、２はダイ、３は金属板材を示す。通常のせん断加工と異なり、型を嵌合させる必要がないため、ゼロ〜マイナスの型クリアランスを設定することが可能となり、破断を生じることなく金属板材に深い切り込み（塑性変形）を形成することができる。所望の輪郭ａ１に沿って、パンチ１を金属板材３に対して、金属板材の表面から板厚の７０〜９０％の深さｗ４’まで押し込み塑性変形部を形成する。
【００１５】
図２において、４はエッチング加工用容器、５はエッチング液、６はエッチング液に対して不溶性の被覆材を示す。前記第一工程に引き続き、第二工程として、製品となるｗ１側を、エッチング液に対して不溶性の被覆材６で被覆した後、エッチング液５を満たした容器４内に一定時間浸漬する。この金属板材は、被覆材６を施していない面ｗ４側から均一にエッチング除去されていき、除去深さが第一工程による切込み深さｗ４’に到達すると、金属板材は、製品となるｗ１とスクラップとなるｗ２に分離される。また、エッチング効率を上げるためには、溶液の循環の良いスプレー式のエッチング方法が望ましい。
【００１６】
図３は、第一工程においてコイニング加工を行った場合の例を示した。１１は突起パンチ、１２はダイ、１３は金属板材を示す。所望の輪郭ａ１に沿って、分離後に製品となるｗ１側を直角面とした突起パンチ１１を金属板材１３に押し込み、突起先端を、金属板材の表面から板厚の７０〜９０％の深さｗ４’まで押し込み塑性変形部を形成する。図２と同様に第二工程を行うことで、金属板材は製品となるｗ１とスクラップとなるｗ２に分離される。
【００１７】
以上の説明から明らかなとおり、本発明の第一工程では、通常のせん断加工のような型の嵌合が不要なため、金型の製作精度が緩和される。また、せん断破壊が生じないため、金型への衝撃負荷がなく、工具寿命においても有利と考えられる。そして、第二工程では、第一工程の後で残留するわずかな板厚部分を溶解させれば良いため、通常のエッチング加工に比べ、加工時間は大幅に短縮される。また、マスク製作工程も不要となる。
【００１８】
更に、型を嵌合させる必要がないため、第一工程では破断を生じず、直角かつ平滑な断面を形成するような塑性加工法を用いることができる。そして、最終分離はエッチングとなるため、せん断破壊によるバリ発生が回避される。このため、第一工程の比率が大きければそれだけ、直角かつ平滑でバリのない良好な分離面となり、本発明は、得られた製品の加工精度の点でも非常に優れている。
【実施例１】
【００１９】
以下の条件下で、具体的に、本発明の金属板材の分離加工を行った。金属板材として、板厚０．１ｍｍのベリリウム銅箔（Ｃ１７２０）を用いた。この板材から、直径４ｍｍの円盤を分離・切断した（切断輪郭：直径４ｍｍの円形）。
【００２０】
図１に示したような半せん断加工（クリアランス：−０．０１mm）により、分離部（切断輪郭）に沿って塑性変形させ、切込み量が、板厚の７５〜９０％となるように塑性変形部を形成した（第一工程）。
【００２１】
次いで、塑性変形部が形成された板材を、図２に示したようなエッチング液（塩化第二鉄（FeCl3）溶液、濃度３５ｇ／ｌ）中に５５℃で２０〜２５分間浸漬した。なお、塑性変形部以外の部分は、被覆材であるメッキ用マスキングテープ（材質：ポリ塩化ビニル樹脂）で覆った。
【００２２】
得られたベリリウム銅箔の円盤の分離・切断面は、直角かつ平滑でバリのない良好な分離面であった。比較のために、それぞれ前記条件下で、せん断加工のみであるいはエッチング加工のみで分離・切断を行って、それぞれベリリウム銅箔の円盤を得た。せん断加工のみのものは、破断面にバリが生じており、エッチング加工のみのものは、分離・切断面に、サイドエッチによる侵食が生じていた。
【実施例２】
【００２３】
第一工程として、図３に示したような突起パンチとダイを用いたナイフ刃コイニング加工により、分離部（切断輪郭）に沿って塑性変形させ、切込み量が、板厚の７５〜９０％となるように塑性変形部を形成する以外は、実施例１の場合と全く同様にして、ベリリウム銅箔の円盤を得た。得られたベリリウム銅箔の円盤の分離・切断面は、直角かつ平滑でバリのない良好な分離面であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一工程（半せん断加工）の説明図である。
【図２】本発明の第二工程（エッチング加工）の説明図である。
【図３】本発明の第一工程（ナイフ刃コイニング加工）の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１、１１  パンチ
２、１２  ダイ
３、１３  金属板材
４  エッチング加工用容器
５  エッチング液
６  エッチング液に対して不溶性の被覆材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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