JP6681722B2 - Mold for molding, method for manufacturing mold for molding, and method for recycling mold for molding - Google Patents
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Description
この発明は、離型膜を備えた成形用金型、成形用金型の製造方法、および成形用金型の再生方法に関する。 The present invention relates to a molding die provided with a release film, a method for manufacturing the molding die, and a method for recycling the molding die.
従来、微細な凹凸が表面に形成された金型または高い面精度が要求される金型などを用いてガラスなどの成形品を製造する場合、成形用金型とガラスなどの成形品との離型性が不十分であることに起因して、成形品に不良が発生することが問題になっている。そこで、成形用金型は、良好な離型性、および成形の繰り返し耐久性の向上を目的として、その成形面に離型膜が形成されることが一般的である。 Conventionally, when a molded product such as glass is manufactured using a mold having fine irregularities formed on its surface or a mold requiring high surface accuracy, the molding mold and the molded product such as glass are separated from each other. It is a problem that a molded product is defective due to insufficient moldability. Therefore, in the molding die, a mold release film is generally formed on the molding surface thereof for the purpose of improving excellent mold releasability and repetition durability of molding.
ここで、光学ガラス材料のプレス成形に使用する金型には、高い耐熱性と高い強度が要求されることから、通常、タングステンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金、タンタルカーバイド(TaC)、チタンカーバイド(TiC)、クロムカーバイド(CrC)およびアルミナ(Al2O3)を主成分とするサーメット、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ステンレス(SUS)、シリコンカーバイド(SiC)などの材料が用いられ、離型膜には、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、オスミウム(Os)およびルテニウム(Ru)などの貴金属、あるいはレニウム(Re)、タングステン(W)およびタンタル(Ta)などの遷移金属が用いられる(例えば、特許文献1参照)。 Here, since a mold used for press molding of an optical glass material is required to have high heat resistance and high strength, a cemented carbide mainly containing tungsten carbide (WC), tantalum carbide (TaC) is usually used. ), Titanium carbide (TiC), chrome carbide (CrC) and alumina (Al2O3) as main components, chrome (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), cobalt (Co), tungsten (W), Materials such as titanium (Ti), stainless steel (SUS), and silicon carbide (SiC) are used. For the release film, platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), osmium ( Os) and noble metals such as ruthenium (Ru), or rhenium (Re), tungsten (W) and Transition metals such as barrel (Ta) is used (e.g., see Patent Document 1).
しかし、ガラスなどの成形に使用する金型の場合、その加熱温度が500℃以上と高温であるため、離型膜の寿命が数十ショットから数百ショットと繰り返し耐久性が低い問題がある。そして、成形の繰り返しにより離型膜が劣化した場合、劣化した離型膜を除去し再生を行うことが一般的である。 However, in the case of a mold used for molding glass or the like, since the heating temperature is as high as 500 ° C. or higher, the life of the release film is several tens to several hundreds of shots, and there is a problem that durability is low. When the mold release film deteriorates due to repeated molding, the deteriorated mold release film is generally removed and regenerated.
ガラス成形の場合、成形温度が500℃以上と高温であるため、金型の離型膜として、貴金属系の金属を採用することが多い。貴金属系の離型膜を使用する金型を再生する場合、ダイヤモンド砥石などを利用した研磨・研削により離型膜を物理的に除去することが一般的であった。その際、離型膜のみならず、金型母材まで研削がおよんで金型を傷つける問題があった。傷がついた金型を補修せず離型膜を再生した場合、金型の面精度を維持することができない。そのため、離型膜の再生には金型の寸法出しのための追加工が必要となる問題があった。また、金型の研磨・研削と追加工により金型重量が大幅に変化するため、金型の熱容量が変化し、成形品の成形条件の再調整が必要となる問題もあった。 In the case of glass molding, since the molding temperature is as high as 500 ° C. or higher, a noble metal-based metal is often used as the mold release film. When regenerating a mold using a noble metal-based release film, it is common to physically remove the release film by polishing / grinding using a diamond grindstone or the like. At that time, not only the release film but also the die base material was ground, and there was a problem of damaging the die. When the mold release film is regenerated without repairing the scratched mold, the surface accuracy of the mold cannot be maintained. Therefore, there has been a problem that an additional process for dimensioning the mold is required to regenerate the release film. In addition, since the weight of the die is significantly changed by polishing / grinding and additional machining of the die, the heat capacity of the die is changed, and it is necessary to readjust the molding conditions of the molded product.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、金型の離型膜の再生が容易な成形用金型、成形用金型の製造方法、および成形用金型の再生方法を得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and a molding die in which the mold release film of the die is easily regenerated, a method for manufacturing the molding die, and a molding die. The aim is to get a way of playing.
この発明に係る成形用金型は、金型母材と、上記金型母材の成形面を覆った状態で上記金型母材に形成された保護膜と、上記保護膜上に形成され、上記金型母材および上記保護膜より化学反応性の高い材料からなる剥離膜と、上記剥離膜上に形成され、上記剥離膜より化学反応性の低い材料からなる離型膜と、を備え、上記保護膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記金型母材に形成され、上記剥離膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記保護膜上に形成され、上記離型膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記剥離膜上に形成され、上記保護膜の周縁部は、全周に渡って露出している。 The molding die according to the present invention is a mold base material, a protective film formed on the mold base material in a state of covering the molding surface of the mold base material, and formed on the protective film, A release film made of a material having a higher chemical reactivity than the die base material and the protective film, and a release film formed on the release film and made of a material having a lower chemical reactivity than the release film , The protective film is formed on the mold base material in a state of covering a region over the molding surface of the mold base material, and the release film covers a region over the molding surface of the mold base material. Formed on the protective film in the state of, the release film is formed on the release film in a state of covering a region beyond the molding surface of the mold base material, the peripheral portion of the protective film, It is exposed all around .
この発明によれば、化学反応性の高い材料からなる剥離膜が離型膜の下面に形成されているので、剥離膜を溶解除去することで、離型膜を同時に除去できる。そこで、研磨・研削による離型膜の剥離が不要となり、金型母材に与える損傷を低減することができる。また、金型母材と剥離膜との間に保護膜が形成されているので、剥離膜を溶解除去する剥離液と金型母材との接触が回避され、剥離液による金型母材と保護膜との界面の損傷発生が抑制される。これにより、研磨・研削による離型膜の再生時に必要であった金型母材の寸法出しのための追加工が不要となり、離型膜の再生コストを大幅に低減できる。また、離型膜の剥離前後で金型の面精度と熱容量が変化しないため、再生前後での金型による成形品の成形条件の変化が小さく、成形品の成形条件を安定化させることができる。 According to the present invention, since the release film made of a material having high chemical reactivity is formed on the lower surface of the release film, the release film can be removed at the same time by dissolving and removing the release film. Therefore, it is not necessary to remove the release film by polishing and grinding, and damage to the die base material can be reduced. Further, since the protective film is formed between the mold base material and the release film, contact between the release liquid that dissolves and removes the release film and the mold base material is avoided, and the mold base material is removed by the release liquid. The occurrence of damage at the interface with the protective film is suppressed. This eliminates the need for additional work for dimensioning the die base material, which was required when the mold release film was regenerated by polishing and grinding, and the cost of regenerating the mold release film can be greatly reduced. Further, since the surface accuracy and heat capacity of the mold do not change before and after the release film is peeled off, the change in the molding conditions of the molded product by the mold before and after the regeneration is small, and the molding conditions of the molded product can be stabilized. .
以下、この発明の成形用金型、およびその製造方法について説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。 Hereinafter, the molding die of the present invention and the method for manufacturing the same will be described. The same or corresponding members and portions in each drawing will be denoted by the same reference numerals.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る成形用金型における金型母材を示す断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る成形用金型における金型母材にレジストを塗布した状態を示す断面図、図3はこの発明の実施の形態1に係る成形用金型における金型母材に保護膜、剥離膜および離型膜を形成した状態を示す断面図、図4は図3のA部拡大図、図5はこの発明の実施の形態1に係る成形用金型を示す断面図である。
Embodiment 1.
1 is a sectional view showing a mold base material in a molding die according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a resist on the mold base material in a molding die according to Embodiment 1 of the present invention. 4 is a cross-sectional view showing the applied state, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a protective film, a release film and a release film are formed on the mold base material in the molding die according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing a molding die according to Embodiment 1 of the present invention.
図5において、成形用金型1は、金型母材2と、この金型母材2の成形面2aに形成された保護膜3と、この保護膜3の表面に形成された剥離膜4と、この剥離膜4の表面に形成された離型膜5と、を備えている。
In FIG. 5, the molding die 1 includes a
金型母材2は、高い耐熱性と高い強度が求められることから、例えば、タングステンカーバイド(WC)を主成分とし、バインダとして他の軽金属元素を含む超硬合金によって形成される。金型母材2に含まれる他の軽金属元素としては、例えば、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)が含まれており、金型母材2の強度を高めるために添加される。
Since the
保護膜3は、離型膜5を化学的に除去する際に金型母材2に損傷を与えないようにする金型母材2の保護と、金型母材2と剥離膜4との密着性の向上のために、少なくとも金型母材2の成形面2aを覆うように形成される。剥離膜4は、保護膜3と離型膜5との間に形成されており、成形の繰返しにより離型膜5が劣化した際、選択的に溶解することで離型膜5を同時に除去する機能を持つ。剥離膜4は、単層または複層に構成され、各層が、金型母材2、保護膜3および離型膜5と比較して化学反応性が高い材料、例えば、ニッケル(Ni)、ニッケル−リン(Ni−P)、金(Au)、クロム(Cr)、酸化クロム(Cr2O3)から選択される一つの材料により形成される。
The
このように、剥離膜4の材料は、複数の金属種およびその化合物から選択できるため、離型膜5の剥離に使用できる材料選択の幅が広がる。剥離膜4の膜厚は、例えば0.05〜0.50μmであり、剥離膜4の平均表面粗さRaは、例えば40nm以下である。平均表面粗さRaが40nm程度以下を目安としているが、これは、平均表面粗さRaが40nmを超えると、成形品に必要な面精度が維持できなくなる可能性があるためである。 As described above, the material of the peeling film 4 can be selected from a plurality of metal species and the compounds thereof, so that the range of materials that can be used for peeling the mold releasing film 5 is widened. The thickness of the release film 4 is, for example, 0.05 to 0.50 μm, and the average surface roughness Ra of the release film 4 is, for example, 40 nm or less. The average surface roughness Ra is set to about 40 nm or less as a guide, but if the average surface roughness Ra exceeds 40 nm, the surface accuracy required for the molded product may not be maintained.
離型膜5は、成形材料に直接接触するので、特にガラス成形においては、ガラス材料の軟化温度において酸化しにくく、かつ化学的に安定な材料、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)から選択される一つの金属、もしくは複数の金属を組み合わせた合金で形成されている。離型膜5の膜厚は、例えば0.05〜2μmであり、離型膜5の平均表面粗さRaは、例えば40nm以下である。離型膜5は、剥離膜4を構成している元素と同じ金属元素を含んではいけない。また、離型膜5は、剥離膜4と良好な密着性を確保する必要がある。その密着力としては、0.05kN/m以上の強度が必要である。なお、剥離膜4と離型膜5とは、接合に関して相性のよい金属元素を含んでいてもよい。
このように、離型膜5の材料は、複数の金属種から選択できるため、使用できる成形品を構成する成形材料の幅が広がる。
Since the release film 5 is in direct contact with the molding material, particularly in glass molding, a material that is hard to oxidize at the softening temperature of the glass material and is chemically stable, such as platinum (Pt), palladium (Pd), It is formed of one metal selected from iridium (Ir), rhodium (Rh), and ruthenium (Ru), or an alloy combining a plurality of metals. The film thickness of the release film 5 is, for example, 0.05 to 2 μm, and the average surface roughness Ra of the release film 5 is, for example, 40 nm or less. The release film 5 should not contain the same metal element as the element forming the release film 4. Further, the release film 5 needs to ensure good adhesion to the release film 4. As the adhesion, a strength of 0.05 kN / m or more is required. The release film 4 and the release film 5 may contain a metal element having a good compatibility with respect to bonding.
In this way, the material of the release film 5 can be selected from a plurality of metal species, so that the range of molding materials that can be used for the molded product can be widened.
つぎに、このように構成された成形用金型1の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the molding die 1 configured as described above will be described.
まず、図1に示されるように、所望の形状に加工された金型母材2を準備する。
ついで、図2に示されるように、金型母材2の側面2bにレジスト21を塗布する。
ついで、図3に示されるように、金型母材2の成形面2aに保護膜3を形成し、保護膜3上に剥離膜4を形成し、剥離膜4上に離型膜5を形成する。ついで、レジスト21を除去し、図5に示される成形用金型1が作製される。ここで、保護膜3は、スパッタ、真空蒸着などの乾式成膜技術により形成することができる。剥離膜4と離型膜5は、スパッタ、真空蒸着などの乾式成膜技術、または電気めっき、無電解めっきによる湿式成膜技術により形成することができる。
First, as shown in FIG. 1, a
Next, as shown in FIG. 2, a
Next, as shown in FIG. 3, a
以下、保護膜3と剥離膜4の具体的な成膜の方法について説明する。
Hereinafter, a specific method for forming the
まず、所望の形状に加工された金型母材2の脱脂処理を行い、金型母材2のタングステンカーバイド(WC)表面から有機異物などの表面汚染物を除去する。ついで、脱脂処理された金型母材2にエッチング処理を施し、金型母材2の表面から無機異物などの表面汚染物、酸化被膜を除去し、活性な金属表面を露出させる。ついで、金型母材2の表面上にスパッタ法にてタングステン(W)を0.05〜0.50μmの膜厚範囲に形成する。なお、保護膜3の膜厚が0.05μm未満であると、保護膜3が薄すぎ、剥離膜4を剥離する際に金型母材2に損傷を与える可能性がある。また、保護膜3の膜厚が0.5μmを超えると、金型母材2と保護膜3の密着力が低下し、膜剥離が生じる可能性がある。
First, the
ついで、保護膜3が形成され金型母材2に酸エッチング処理を施し、保護膜3のタングステン(W)表面から無機異物などの表面汚染物、酸化膜を除去する。そこで、保護膜3のタングステン(W)の活性な金属表面が露出し、液ぬれ性が確保される。これにより、後のめっき工程で形成されるめっき膜と保護膜であるタングステン(W)との密着性が確保される。この剥離膜4は、保護膜3のタングステン(W)と離型膜5との密着を確保するバインダ層としても機能する。
Next, the
剥離膜4として、ニッケル−リン膜を形成する場合、まず、酸エッチング処理を施した保護膜3のタングステン(W)上にストライクニッケルめっき膜を形成する。ストライクニッケルめっき液は、従来から用いられているウッド浴や市販品のめっき液が使用できる。ウッド浴の液組成としては、例えば、37wt%の塩酸を120mL/L、および塩化ニッケル六水和物を240g/Lに、純水を加えて1Lに調整しためっき液が使用できる。保護膜3が形成された金型母材2のストライクニッケルめっき液への浸漬、通電時間と液温などのめっき条件は、所望の膜厚のストライクニッケルめっき膜を得ることができるように、適宜設定することができる。例えば、液温25℃、電流密度10A/dm2、めっき時間10秒とすることで、0.2μm程度のストライクニッケルめっき膜を得ることができる。
When a nickel-phosphorus film is formed as the peeling film 4, first, a strike nickel plating film is formed on the tungsten (W) of the
ついで、無電解ニッケルめっき処理を行い、ストライクニッケルめっき膜上にニッケル−リンめっき膜41を形成する。無電解ニッケルめっき液は、ニッケルめっき膜のリン濃度が低リン(5wt%未満)および中リン(5wt%〜10wt%未満)となる、無電解ニッケルめっきのための従来公知のめっき液が使用できる。例えば、金属塩として2wt%の硫酸ニッケル、還元剤として2wt%の次亜リン酸ナトリウム、錯化剤として10wt%のクエン酸、リンゴ酸、コハク酸などを含み、硫酸または水酸化ナトリウムを用いてpHを4.5に調整しためっき液などが使用できる。この発明において特に断らない限りwt%は、調整した溶液全体に対する値をいう。 Then, electroless nickel plating is performed to form a nickel-phosphorus plated film 41 on the strike nickel plated film. As the electroless nickel plating solution, a conventionally known plating solution for electroless nickel plating in which the phosphorus concentration of the nickel plating film is low phosphorus (less than 5 wt%) and medium phosphorus (less than 5 wt% to 10 wt%) can be used. . For example, containing 2 wt% nickel sulfate as a metal salt, 2 wt% sodium hypophosphite as a reducing agent, 10 wt% citric acid, malic acid, succinic acid, etc. as a complexing agent, and using sulfuric acid or sodium hydroxide. A plating solution having a pH adjusted to 4.5 can be used. Unless otherwise specified, wt% in the present invention means a value with respect to the entire prepared solution.
保護膜3およびストライクニッケルめっき膜が形成された金型母材2の無電解ニッケルめっき液への浸漬、通電時間と液温などのめっき条件は、所望の膜厚のニッケル−リンめっき膜41を得ることができるように、適宜設定することができる。例えば、液温80℃、めっき時間5分とすることで、1μm程度のニッケル−リンめっき膜41を得ることができる。
As for the plating conditions such as the immersion of the
ついで、剥離膜4の最終層として無電解金めっき膜42を形成する。無電解金めっき液は、従来から用いられている市販のシアン化金めっき液や亜硫酸金めっき液が使用できる。例えば、シアン系のめっき液としては、金属塩としてシアン化金カリウム、錯化剤としてエチレンジアミン四酢酸、クエン酸など、およびpH調整剤などを含むめっき液が使用できる。また、亜硫酸金系のめっき液としては、金属塩として亜硫酸金ナトリウムなど、錯化剤として亜硫酸ナトリウム、エチレンジアミンなどを含むめっき液が使用できる。保護膜3、ストライクニッケルめっき膜およびニッケル−リンめっき膜41が形成された金型母材2の無電解金めっき液への浸漬時間と液温などのめっき条件は、所望の膜厚の無電解金めっき膜42を得ることができるように、適宜設定することができる。例えば、シアン系の置換型無電解金めっき液を使用した場合、液温90℃、めっき時間10分とすることで、0.05μm程度の無電解金めっき膜42を得ることができる。
Then, the electroless
これにより、図4では、ニッケル−リンめっき膜41と無電解金めっき膜42からなる2層構造となっているが、実際には、ストライクニッケルめっき膜、ニッケル−リンめっき膜41、無電解金めっき膜42からなる3層構造の剥離膜4が保護膜3上に形成される。
As a result, in FIG. 4, a two-layer structure including the nickel-phosphorus plating film 41 and the electroless
ついで、電気めっき処理を行い、剥離膜4である、無電解金めっき膜42上に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)から選択される一つの金属、もしくは複数の金属を組み合わせた合金によりなる離型膜5を形成する。
Then, electroplating is performed to select from platinum (Pt), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), and ruthenium (Ru) on the electroless
電気めっき液は、白金(Pt)めっき液としては、白金濃度を15〜25g/L、pHを11〜14に調整した液、パラジウムめっき液としては、パラジウム濃度を1〜5g/L、pHを8〜10に調整した液、イリジウムめっき液としては、イリジウム濃度を10〜20g/L、pHを2〜5に調整した液、ロジウムめっき液としては、ロジウム濃度を1〜10g/L、pHを0〜3に調整した液、ルテニウムめっき液としては、ルテニウム濃度を1〜5g/L、pHを0〜3に調整した液が使用できる。保護膜3および剥離膜4が形成された金型母材2の電気めっき液への浸漬、通電時間と液温などのめっき条件は、所望の膜厚の離型膜5としての電気めっき膜を得ることができるように、適宜設定することができる。
The electroplating solution has a platinum (Pt) plating solution having a platinum concentration of 15 to 25 g / L and a pH adjusted to 11 to 14, and the palladium plating solution has a palladium concentration of 1 to 5 g / L and a pH of A liquid adjusted to 8 to 10, an iridium plating liquid having an iridium concentration of 10 to 20 g / L and a pH adjusted to 2 to 5, and a rhodium plating liquid having a rhodium concentration of 1 to 10 g / L and a pH of As the solution adjusted to 0 to 3 and the ruthenium plating solution, a solution adjusted to a ruthenium concentration of 1 to 5 g / L and a pH of 0 to 3 can be used. As for the plating conditions such as the immersion of the
例えば、白金めっき液では、液温90℃、陰極電流密度2〜3A/dm2、めっき時間を3分とすることで、1μm程度の白金めっき膜を形成できる。パラジウムめっき液では、液温55℃、陰極電流密度0.5〜1A/dm2、めっき時間を4分とすることで、1μm程度のパラジウムめっき膜を形成できる。イリジウムめっき液では、液温85℃、陰極電流密度0.2〜0.5A/dm2、めっき時間を15分とすることで、1μm程度のイリジウムめっき膜を形成できる。ロジウムめっき液では、液温50℃、陰極電流密度0.5〜2.0A/dm2、めっき時間を5分とすることで、1μm程度のロジウムめっき膜を形成できる。ルテニウムめっき液では、液温65℃、陰極電流密度0.5〜2.0A/dm2、めっき時間を10分とすることで、1μm程度のルテニウムめっき膜を得ることができる。
For example, with a platinum plating solution, a platinum plating film of about 1 μm can be formed by setting the solution temperature to 90 ° C., the cathode current density to 2 to 3 A /
なお、電気めっきによっては分布のばらつきが大きく、また所望の合金組成が得られない場合がある。このような場合には、真空蒸着装置、スパッタ装置を用いて、所望の離型膜5を形成してもよい。これらの乾式成膜技術にて成膜を行った場合、湿式成膜技術よりも膜厚分布が小さく、膜厚を正確に決定することができるため、寸法精度が要求されるガラス成形用金型には有効である。 In addition, depending on the electroplating, the distribution may vary widely, and a desired alloy composition may not be obtained. In such a case, the desired release film 5 may be formed using a vacuum vapor deposition device or a sputtering device. When the film is formed by these dry film forming techniques, the film thickness distribution is smaller than that of the wet film forming technique, and the film thickness can be accurately determined. Is effective for.
つぎに、このように作製した成形用金型1の再生方法について説明する。 Next, a method of remanufacturing the molding die 1 thus manufactured will be described.
まず、離型膜5の剥離液として濃塩酸を使用する。使用済みの成形用金型1を濃塩酸に浸漬することで剥離膜4のニッケル−リンめっき膜41が溶解し、離型膜5が剥離する。保護膜3のタングステン(W)は濃塩酸と反応しない。成形用金型1の濃塩酸への浸漬は、金型のサイズ、剥離膜4のニッケル−リンめっき膜41の膜厚により、適宜設定することができる。また、浸漬時間、液温を調整することで、濃硝酸に替えて希硝酸を使用することもできる。ついで、剥離膜4および離型膜5が除去された成形用金型1、すなわち保護膜3が形成された金型母材2を濃塩酸から取り出し、水洗を室温で1分程度行い、濃硝酸を除去する。
First, concentrated hydrochloric acid is used as a stripping solution for the release film 5. By dipping the used molding die 1 in concentrated hydrochloric acid, the nickel-phosphorus plating film 41 of the release film 4 is dissolved and the release film 5 is released. Tungsten (W) of the
ついで、金型母材2の側面2bにレジスト21を塗布する。その後、成形用金型1の製造方法で説明した方法と同様にして、保護膜3上にストライクニッケルめっき膜を形成し、ストライクニッケルめっき膜上にニッケル−リンめっき膜41を形成し、ニッケル−リンめっき膜41上に無電解ニッケルめっき膜42を形成する。ついで、無電解ニッケルめっき膜42上に離型膜5を形成し、レジスト21を除去して、剥離膜4と離型膜5が形成された成形用金型1が再生される。
Then, a resist 21 is applied to the side surface 2b of the
この実施の形態1による成形用金型1は、金型母材2と、金型母材2上にタングステン(W)からなる保護膜3と、保護膜3上にニッケル(Ni)、金(Au)の純金属、またはその化合物で形成される剥離膜4と、剥離膜4上に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)から選択される一つの金属もしくは複数の金属を組み合わせた合金からなる離型膜5と、で構成されている。
The molding die 1 according to the first embodiment includes a
そこで、化学反応性が高い剥離膜4が、化学反応性に乏しく、研磨・研削などの物理的除去が困難な離型膜5の金型母材2側に形成されているので、金型の再生時に、剥離膜4を溶解除去することで、離型膜5を同時に除去することができる。これにより、ダイヤモンド砥石などを利用した研磨・研削により離型膜5を物理的に除去する必要がなく、金型の再生が容易となる。さらに、研磨・研削による金型母材2の損傷がないので、再生後の金型の面精度を維持するための追加工が不要となる。さらに、その追加工による金型重量の大幅な変動に起因する金型の熱容量の変動がなく、成形品の成形条件の再調整が不要となる。
また、保護膜3が金型母材2に形成されているので、離型膜5を化学的に除去する際に剥離液による金型母材2の損傷発生を抑制できるとともに、金型母材2と剥離膜4との密着性が高められる。
Therefore, since the release film 4 having high chemical reactivity is formed on the
Further, since the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、ニッケル(Ni)、金(Au)の単一金属、またはその化合物からなる剥離膜4を用いているが、この実施の形態2では、クロムまたはクロム酸化物(Cr2O3)からなる剥離膜4を用いている。
なお、他の構成は、上記実施の形態1の成形用金型1と同様に構成されている。
In the first embodiment, the peeling film 4 made of a single metal of nickel (Ni) or gold (Au) or a compound thereof is used, but in the second embodiment, chromium or chromium oxide (Cr2O3) is used. The peeling film 4 made of is used.
Note that the other configurations are similar to those of the molding die 1 of the first embodiment.
つぎに、実施の形態2による成形用金型1の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the molding die 1 according to the second embodiment will be described.
まず、実施の形態1における成形用金型1の製造方法と同様に、金型母材2が用意され、タングステン(W)の保護膜3が、スパッタ装置を用いて金型母材2に形成される。
First, similarly to the method of manufacturing the molding die 1 according to the first embodiment, the
ついで、剥離膜4が、スパッタ、真空蒸着などの乾式成膜技術を用いて形成される。剥離膜4として、クロム膜を形成する場合には、電子ビーム蒸着装置を使用する。まず、保護膜3まで形成された金型母材2を電子ビーム蒸着装置に投入する。同時に、剥離膜材料を電子ビーム蒸着装置に投入し、真空状態とする。剥離膜4をクロム(Cr)とする場合は剥離膜材料としてクロム(Cr)を、剥離膜4を酸化クロム(Cr2O3)とする場合は剥離膜材料として酸化クロム(Cr2O3)を電子ビーム蒸着装置に投入する。そして、所定の真空度に到達後、電子ビームにより剥離膜材料にエネルギーを投入し、剥離膜材料を加熱する。これにより、蒸気圧が上がり、成膜が開始され、保護膜3上に剥離膜4が形成される。このように形成された剥離膜4も、保護膜3のタングステン(W)と離型膜5との密着を確保するバインダ層として機能する。
Then, the peeling film 4 is formed by using a dry film forming technique such as sputtering or vacuum evaporation. When forming a chromium film as the peeling film 4, an electron beam vapor deposition apparatus is used. First, the
ここで、剥離膜4にクロム(Cr)を選択した場合、成膜レートを0.2〜2.0nm/secで、0.05〜0.50μmの膜厚のクロム膜を形成して、剥離膜4とする。また、剥離膜4に酸化クロム(Cr2O3)を選択した場合、成膜レートを0.2〜2.0nm/secで、0.05〜0.50μmの膜厚の酸化クロム層を形成して、剥離膜4とする。 When chromium (Cr) is selected for the peeling film 4, a chromium film having a film thickness of 0.05 to 0.50 μm is formed at a film forming rate of 0.2 to 2.0 nm / sec and peeling is performed. The film 4 is used. When chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is selected for the peeling film 4, a chromium oxide layer having a thickness of 0.05 to 0.50 μm is formed at a film forming rate of 0.2 to 2.0 nm / sec. Then, the peeling film 4 is formed.
ついで、実施の形態1における成形用金型1の製造方法と同様にして、電気めっきにより離型膜5を剥離膜4上に形成する。なお、電気めっきによっては分布のばらつきが大きく、また所望の合金組成が得られない場合がある。その場合には、真空蒸着装置、スパッタ装置にて所望の離型膜5を得てもよい。これらの乾式成膜技術にて成膜を行った場合、湿式成膜技術よりも膜厚分布が小さく、膜厚を正確に決定することができるため、寸法精度が要求されるガラス成形用金型には有効である。 Then, the release film 5 is formed on the release film 4 by electroplating in the same manner as in the method of manufacturing the molding die 1 according to the first embodiment. In addition, depending on the electroplating, the distribution may vary widely, and a desired alloy composition may not be obtained. In that case, a desired release film 5 may be obtained by a vacuum vapor deposition device or a sputtering device. When the film is formed by these dry film forming techniques, the film thickness distribution is smaller than that of the wet film forming technique, and the film thickness can be accurately determined. Is effective for.
つぎに、実施の形態2による成形用金型1の再生方法について説明する。
離型膜5としてクロム膜を用いた場合、クロム膜の剥離液として希塩酸または希硫酸を使用する。使用済みの成形用金型1を希塩酸または希硫酸に浸漬することで剥離膜4のクロム膜が溶解し、離型膜5が剥離する。保護膜3のタングステン(W)は希塩酸と反応しない。成形用金型1の希塩酸への浸漬時間は、金型のサイズ、剥離膜4のクロム膜の膜厚により、適宜設定することができる。また、希硫酸は保護膜3のタングステン(W)に若干の損傷を与えるため、浸漬時間と液温を調整することで使用することが可能である。ついで、剥離膜4と離型膜5が剥離された成形用金型1、すなわち保護膜3が形成された金型母材2を希塩酸または希硫酸から取り出し、水洗を室温で1分程度行い、希塩酸または希硫酸を除去する。なお、希塩酸または希硫酸を用いたクロム膜の剥離方法に替えて、水酸化ナトリウム水溶液を使用した陽極電解によるクロム膜の剥離方法を用いてもよい。
Next, a method for recycling the molding die 1 according to the second embodiment will be described.
When a chromium film is used as the release film 5, diluted hydrochloric acid or diluted sulfuric acid is used as a stripping solution for the chromium film. By dipping the used molding die 1 in diluted hydrochloric acid or diluted sulfuric acid, the chromium film of the release film 4 is dissolved and the release film 5 is released. Tungsten (W) of the
また、剥離膜4として酸化クロム膜を用いた場合、酸化クロム膜の剥離液として臭素酸ナトリウムを使用する。使用済みの成形用金型1を臭素酸ナトリウムに浸漬することで剥離膜4の酸化クロム膜が溶解し、離型膜5が剥離する。保護膜のタングステン(W)は臭素酸ナトリウムとは反応しない。成形用金型1の臭素酸アルカリへの浸漬時間は、金型のサイズ、剥離膜4としての酸化クロム膜の膜厚により、適宜設定することができる。ついで、剥離膜4と離型膜5が剥離された成形用金型1、すなわち保護膜3が形成された金型母材2を臭素酸ナトリウムから取り出し、水洗を室温で1分程度行い、臭素酸ナトリウムを除去する。
When a chromium oxide film is used as the stripping film 4, sodium bromate is used as the stripping solution for the chromium oxide film. By dipping the used molding die 1 in sodium bromate, the chromium oxide film of the release film 4 is dissolved and the release film 5 is released. Tungsten (W) in the protective film does not react with sodium bromate. The immersion time of the molding die 1 in alkali bromate can be appropriately set depending on the size of the die and the thickness of the chromium oxide film as the release film 4. Then, the molding die 1 from which the release film 4 and the release film 5 are peeled off, that is, the
ついで、離型膜5が剥離され、保護膜3が形成されている金型母材2を電子ビーム蒸着装置に挿入し、クロム又は酸化クロムからなる剥離膜4を保護膜3上に形成する。さらに、湿式成膜技術または乾式成膜技術を用い、離型膜5を剥離膜4上に形成して、剥離膜4と離型膜5が形成された成形用金型1が再生される。
Next, the release film 5 is peeled off, and the
この実施の形態2による成形用金型1は、金型母材2と、金型母材2上にタングステン(W)からなる保護膜3と、保護膜3上にクロム(Cr)または酸化クロム(Cr)からなる剥離膜4と、剥離膜4上に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)から選択された一つの金属もしくは複数の金属を組み合わせた合金からなる離型膜5と、で構成されている。
The molding die 1 according to the second embodiment includes a
そこで、実施の形態2では、化学反応性が高い剥離膜4が、化学反応性に乏しく、研磨・研削などの物理的除去が困難な離型膜5の金型母材2側の下面に形成されているので、金型の再生時に、剥離膜4を溶解除去することで、離型膜5を同時に除去することができる。したがって、実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
この実施の形態2によれば、剥離膜4としてクロム又はクロム化合物を用いている。クロム(Cr)はタングステン(W)と同じ6族元素であるため、結晶構造や線膨張率を考慮すると、タングステン(W)との相性がよい。つまり、保護膜3と剥離膜4との密着力が高められ、金型使用時の密着不良の発生を抑制することができる。
Therefore, in the second embodiment, the peeling film 4 having high chemical reactivity is formed on the lower surface of the mold releasing film 5 which is poor in chemical reactivity and is difficult to physically remove by polishing or grinding, on the side of the
According to the second embodiment, chromium or a chromium compound is used as the peeling film 4. Since chromium (Cr) is the same Group 6 element as tungsten (W), it has good compatibility with tungsten (W) in view of the crystal structure and the coefficient of linear expansion. That is, the adhesion between the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係る成形用金型における金型母材に第1レジストを塗布した状態を示す断面図、図7はこの発明の実施の形態3に係る成形用金型における金型母材に保護膜を形成した状態を示す断面図、図8はこの発明の実施の形態3に係る成形用金型における保護膜が形成された金型母材に第2レジストを塗布した状態を示す断面図、図9はこの発明の実施の形態3に係る成形金型における金型母材に保護膜、剥離膜および離型膜を形成した状態を示す断面図、図10はこの発明の実施の形態3に係る成形用金型を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a state in which a first resist is applied to a mold base material in a molding die according to
図10において、成形用金型10は、金型母材2と、この金型母材2の成形面2aと側面2bを覆うように形成された保護膜11と、この保護膜11の表面の周縁部を除いて、保護膜11を覆うように形成された剥離膜12と、この剥離膜12の表面の全面を覆うように形成された離型膜13と、を備えている。剥離膜12は、上記実施の形態1、2で使用したニッケル−リン、金、クロム、酸化クロムのいずれかで形成されている。保護膜11および離型膜13は、上記実施の形態1,2における保護膜3および離型膜5と同じ材料で作製されている。また剥離膜12と離型膜13は、金型母材2の成形面2aの全面および側面2bの一部を覆う構造であり、保護膜11の周縁部が全周に渡って露出している。
In FIG. 10, a
つぎに、実施の形態3による成形用金型10の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the molding die 10 according to the third embodiment will be described.
まず、所望の形状に加工された金型母材2を準備する。ついで、図6に示されるように、第1レジスト22を、成形面2aおよび側面2bが露出するように、金型母材2に塗布する。
ついで、図7に示されるように、保護膜3はスパッタ、真空蒸着などの乾式成膜技術により保護膜3を金型母材2に形成する。ついで、第1レジスト22を取り除き、図8に示されるように、第2レジスト23を、保護膜11の周縁部を全周に渡って覆うように金型母材2に塗布する。ついで、図9に示されるように、スパッタ、真空蒸着などの乾式成膜技術、または電気めっきによる湿式成膜技術を用いて、剥離膜4と離型膜5を金型母材2の保護膜11上に形成する。さらに、第2レジスト23を除去し、図10に示される成形用金型10が作製される。
なお、保護膜11と剥離膜12の具体的な成膜方法については、上記実施の形態1,2と同様である。
First, the
Next, as shown in FIG. 7, the
The specific method of forming the
この実施の形態3の成形用金型10は、金型母材2と、金型母材2上にタングステン(W)からなる保護膜11と、保護膜11上にニッケルーリン(Ni−P),金(Au)、クロム(Cr)、酸化クロム(Cr2O3)のいずれかで形成される剥離膜12と、剥離膜12上に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)から選択される一つの金属もしくは複数の金属を組み合わせた合金からなる離型膜13と、で構成されている。
The molding die 10 according to the third embodiment includes a
そこで、実施の形態3では、化学反応性が高い剥離膜12が、化学反応性に乏しく、研磨・研削などの物理的除去が困難な離型膜13の金型母材2側に形成されているので、金型の再生時に、剥離膜12を溶解除去することで、離型膜13を同時に除去することができる。したがって、実施の形態3においても、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
Therefore, in the third embodiment, the
上記実施の形態1,2では、保護膜3、剥離膜4および離型膜5が、その側面を面一として、金型母材2の成形面2aを覆っているが、金型母材2の側面2bが露出している。そこで、剥離膜3の剥離時に、金型母材2の剥離液への浸漬状態によっては、剥離液が金型母材2の側面2bに接し、金型母材2と保護膜11の界面を損傷する危険性があった。そして、金型母材2と保護膜11の界面が損傷した場合には、金型の追加工による寸法出しが必要となる。
In the first and second embodiments, the
実施の形態3では、保護膜11が金型母材2の成形面2aおよびその側面2bを覆うように形成されており、剥離膜12と離型膜13が保護膜11の周縁部のみを露出するように形成されているので、剥離膜12の剥離時に、剥離液が金型母材2の側面2bに接するような事態の発生が回避され、剥離液が金型母材2と保護膜11の界面を損傷することがない。そこで、金型母材2の損傷に起因した金型の追加工による寸法出しが不必要となるため、離型膜13の再生作業が容易となる。
In the third embodiment, the
以下、この発明の実施例および比較例をあげて詳細に説明する。なお、この発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例および比較例の仕様を表1に示し、実施例および比較例の剥離試験の結果を表2に示した。 Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to these embodiments. The specifications of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1, and the results of the peeling test of Examples and Comparative Examples are shown in Table 2.
実施例1、2.
実施例1、2は上記実施の形態1に基づくものである。
具体的には、図2に示されるように、成膜面がφ30mmである、タングステンカーバイド製の金型母材2の成形面2aが露出するように、金型母材2の側面2bにレジスト21を塗布した。ついで、脱脂剤ELC−400((株)ワールドメタル製)を用いて脱脂処理を実施し、有機物を除去した。ついで、純水に金型母材2を浸漬し、1分間放置した後取出した。
Examples 1, 2.
The first and second embodiments are based on the first embodiment.
Specifically, as shown in FIG. 2, the resist is formed on the side surface 2b of the
ついで、HS−55((株)ワールドメタル製)を用いて、金型母材2に酸電解エッチング処理を施し、さらにHC−55((株)ワールドメタル製)を用いて、金型母材2にエッチング処理を施し、無機異物などの表面汚染物や酸化皮膜を除去した。ついで、純水に金型母材2を浸漬し、1分間放置した後取出した。
Then, using HS-55 (manufactured by World Metal Co., Ltd.), the
ついで、スパッタ装置を用いて、金型母材2の表面に、タングステンを厚さ0.1μmで成膜した。これにより、タングステンからなる保護膜3が金型母材2の表面に形成された。
Next, using a sputtering apparatus, tungsten was formed into a film having a thickness of 0.1 μm on the surface of the
ついで、タングステンが形成された金型母材2に酸エッチング処理を施し、NI−STK((株)ワールドメタル製)のめっき液用いて、タングステンの表面にストライクニッケルめっき膜を厚さ0.1μmで成膜した。ついで、トップニコロンBL(奥野製薬工業(株)製)をめっき液として、ストライクニッケルめっき膜の表面に無電解Ni−Pめっき膜を厚さ0.5μmで成膜した。さらに、フラッシュゴールド2000(奥野製薬工業(株)製)のめっき液を用いて、無電解Ni−Pめっき膜の表面に無電解Auめっき膜を厚み0.05μmで成膜した。これにより、ストライクニッケルめっき膜、無電解Ni−Pめっき膜、無電解Auめっき膜からなる3層構造の剥離膜4が、保護膜3の表面に形成された。
Then, the
ついで、プラチナート100(EEJA(株)製)のめっき液を用いて、剥離膜4の表面に白金めっき膜を厚さ500nmで成膜した。これにより、白金めっき膜からなる離型膜5が、剥離膜4の表面に形成された。その後、レジスト21を剥離、除去し、図5に示される成形用金型1を作製した。 Then, a platinum plating film having a thickness of 500 nm was formed on the surface of the peeling film 4 using a plating solution of Platinate 100 (manufactured by EEJA Co., Ltd.). As a result, the release film 5 made of the platinum plating film was formed on the surface of the release film 4. Then, the resist 21 was peeled off and removed, and the molding die 1 shown in FIG. 5 was produced.
ついで、成形用金型1の離型膜5の剥離試験を実施した。実施例1では、成形用金型1を濃塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例2では、成形用金型1を希硝酸に浸漬し、室温で5分放置した。 Then, a peeling test of the release film 5 of the molding die 1 was performed. In Example 1, the molding die 1 was immersed in concentrated hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 2, the molding die 1 was immersed in dilute nitric acid and left at room temperature for 5 minutes.
実施例3〜5.
実施例3〜5は上記実施の形態2に基づくものである。
実施例3〜5では、成膜面がφ30mmである、タングステンカーバイド製の金型母材2を用い、上記実施例1,2と同様に、レジスト21を塗布し、脱脂処理、酸電解エッチング処理、およびエッチング処理を施し、その後スパッタ装置を用いてタングステンの保護膜3を金型母材2の表面に形成した。
Examples 3-5.
Examples 3 to 5 are based on the second embodiment.
In Examples 3 to 5, using the tungsten carbide
ついで、実施例3,4では、真空蒸着装置を用いて、タングステンの表面にクロムを厚さ0.5μmで成膜した。実施例5では、真空蒸着装置を用いて、タングステンの表面に酸化クロムを厚さ0.5μmで成膜した。これにより、クロムまたは酸化クロムからなる剥離膜4が、保護膜3の表面に形成された。
Then, in Examples 3 and 4, chromium was deposited to a thickness of 0.5 μm on the surface of tungsten using a vacuum vapor deposition apparatus. In Example 5, a vacuum vapor deposition apparatus was used to deposit chromium oxide on the surface of tungsten to a thickness of 0.5 μm. As a result, the peeling film 4 made of chromium or chromium oxide was formed on the surface of the
ついで、プラチナート100(EEJA(株)製)のめっき液を用いて、剥離膜4の表面に白金めっき膜を厚さ500nmで成膜した。これにより、白金めっき膜からなる離型膜5が、剥離膜4の表面に形成された。その後、レジスト21を剥離、除去し、図5に示される成形用金型1を作製した。 Then, a platinum plating film having a thickness of 500 nm was formed on the surface of the peeling film 4 using a plating solution of Platinate 100 (manufactured by EEJA Co., Ltd.). As a result, the release film 5 made of the platinum plating film was formed on the surface of the release film 4. Then, the resist 21 was peeled off and removed, and the molding die 1 shown in FIG. 5 was produced.
ついで、成形用金型1の離型膜5の剥離試験を実施した。実施例3では、成形用金型1を濃塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例4では、成形用金型1を希硫酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例5では、成形用金型1を臭素酸アルカリに浸漬し、室温で5分放置した。 Then, a peeling test of the release film 5 of the molding die 1 was performed. In Example 3, the molding die 1 was immersed in concentrated hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 4, the molding die 1 was immersed in dilute sulfuric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 5, the molding die 1 was immersed in alkali bromate and left at room temperature for 5 minutes.
実施例6、7.
実施例6、7は上記実施の形態3に基づくものである。
図6に示されるように、成膜面がφ30mmである、タングステンカーバイド製の金型母材2の成形面2aおよび側面2bが露出するように、第1レジスト22を金型母材2に塗布する。ついで、脱脂剤ELC−400((株)ワールドメタル製)を用いて脱脂処理を実施し、有機物を除去した。ついで、純水に金型母材2を浸漬し、1分間放置した後取出した。
Examples 6, 7.
Examples 6 and 7 are based on the third embodiment.
As shown in FIG. 6, the first resist 22 is applied to the
ついで、HS−55((株)ワールドメタル製)を用いて、金型母材2に酸電解エッチング処理を施し、さらにHC−55((株)ワールドメタル製)を用いて、金型母材2にエッチング処理を施し、無機異物などの表面汚染物や酸化皮膜を除去した。ついで、純水に金型母材2を浸漬し、1分間放置した後取出した。
Then, using HS-55 (manufactured by World Metal Co., Ltd.), the
ついで、スパッタ装置を用いて、金型母材2の表面に、タングステンを厚さ0.1μmで成膜した。これにより、タングステンからなる保護膜11が金型母材2の表面に形成された。ついで、第1レジスト22を除去し、図8に示されるように、第2レジスト23を保護膜11の周縁部を覆うように金型母材2に塗布した。
Next, using a sputtering apparatus, tungsten was formed into a film having a thickness of 0.1 μm on the surface of the
ついで、タングステンが形成された金型母材2に酸エッチング処理を施し、NI−STK((株)ワールドメタル製)のめっき液用いて、タングステンの表面にストライクニッケルめっき膜を厚さ0.1μmで成膜した。ついで、トップニコロンBL(奥野製薬工業(株)製)をめっき液として、ストライクニッケルめっき膜の表面に無電解Ni−Pめっき膜を厚さ0.5μmで成膜した。さらに、フラッシュゴールド2000(奥野製薬工業(株)製)のめっき液を用いて、無電解Ni−Pめっき膜の表面に無電解Auめっき膜を厚み0.05μmで成膜した。これにより、ストライクニッケルめっき膜、無電解Ni−Pめっき膜、無電解Auめっき膜からなる3層構造の剥離膜12が、保護膜11の表面に形成された。
Then, the
ついで、プラチナート100(EEJA(株)製)のめっき液を用いて、剥離膜12の表面に白金めっき膜を厚さ500nmで成膜した。これにより、白金めっき膜からなる離型膜13が、剥離膜12の表面に形成された。その後、第2レジスト23を剥離、除去し、図10に示される成形用金型10を作製した。
Then, a platinum plating film having a thickness of 500 nm was formed on the surface of the peeling
ついで、成形用金型10の離型膜13の剥離試験を実施した。実施例6では、成形用金型10を濃塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例7では、成形用金型10を希硝酸に浸漬し、室温で5分放置した。 Then, a peeling test of the release film 13 of the molding die 10 was performed. In Example 6, the molding die 10 was immersed in concentrated hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 7, the molding die 10 was immersed in dilute nitric acid and left at room temperature for 5 minutes.
実施例8〜10.
実施例8〜10は、上記実施の形態3に基づくものである。
実施例8〜10では、成膜面がφ30mmである、タングステンカーバイド製の金型母材2を用い、上記実施例6,7と同様に、第1レジスト22を塗布し、脱脂処理、酸電解エッチング処理、およびエッチング処理を施し、その後スパッタ装置を用いてタングステンの保護膜11を金型母材2の表面に形成した。ついで、第1レジスト22を除去し、図8に示されるように、第2レジスト23を保護膜11の周縁部を覆うように金型母材2に塗布した。
Examples 8-10.
Examples 8 to 10 are based on the third embodiment.
In Examples 8 to 10, the
ついで、実施例8,9では、真空蒸着装置を用いて、タングステンの表面にクロムを厚さ0.5μmで成膜した。実施例10では、真空蒸着装置を用いて、タングステンの表面に酸化クロムを厚さ0.5μmで成膜した。これにより、クロムまたは酸化クロムからなる剥離膜12が、保護膜11の表面に形成された。
Then, in Examples 8 and 9, chromium was deposited to a thickness of 0.5 μm on the surface of tungsten using a vacuum vapor deposition apparatus. In Example 10, a vacuum vapor deposition apparatus was used to deposit chromium oxide on the surface of tungsten to a thickness of 0.5 μm. As a result, the peeling
ついで、プラチナート100(EEJA(株)製)のめっき液を用いて、剥離膜12の表面に白金めっき膜を厚さ500nmで成膜した。これにより、白金めっき膜からなる離型膜13が、剥離膜12の表面に形成された。その後、第2レジスト23を剥離、除去し、図10に示される成形用金型10を作製した。
Then, a platinum plating film having a thickness of 500 nm was formed on the surface of the peeling
ついで、成形用金型10の離型膜13の剥離試験を実施した。実施例8では、成形用金型10を濃塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例9では、成形用金型10を希硫酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、実施例10では、成形用金型10を臭素酸アルカリに浸漬し、室温で5分放置した。 Then, a peeling test of the release film 13 of the molding die 10 was performed. In Example 8, the molding die 10 was immersed in concentrated hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 9, the molding die 10 was immersed in dilute sulfuric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Example 10, the molding die 10 was immersed in alkali bromate and left at room temperature for 5 minutes.
比較例1〜4.
比較例1〜4では、上記実施例1〜10と同様の金型母材2を用い、実施例1〜5と同様に、金型母材2の成形面2aが露出するように、金型母材2の側面2bにレジスト21を塗布した。そして、実施例1〜10と同様に、金型母材2に、脱脂処理、酸電解エッチング処理、およびエッチング処理を施した。ついで、実施例1〜10と同様に、白金めっき膜からなる離型膜5を、金型母材2の成形面2aの表面に形成した。その後、レジスト21を剥離、除去し、比較例1〜4の成形用金型を作製した。なお、比較例1〜4の成形用金型では、保護膜および剥離膜が省略されている。
Comparative Examples 1 to 4.
In Comparative Examples 1 to 4, the same
ついで、成形用金型の離型膜5の剥離試験を実施した。比較例1では、成形用金型を濃塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、比較例2では、成形用金型を希硫酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、比較例3では、成形用金型を希塩酸に浸漬し、室温で5分放置した。また、比較例4では、成形用金型を希硫酸に浸漬し、室温で5分放置した。 Then, a peeling test of the release film 5 of the molding die was carried out. In Comparative Example 1, the molding die was immersed in concentrated hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. Further, in Comparative Example 2, the molding die was immersed in dilute sulfuric acid and left at room temperature for 5 minutes. In Comparative Example 3, the molding die was dipped in dilute hydrochloric acid and left at room temperature for 5 minutes. In Comparative Example 4, the molding die was dipped in dilute sulfuric acid and left at room temperature for 5 minutes.
ここで、離型膜5の剥離試験の結果を表2に示す。剥離試験では、剥離試験後、離型膜の剥離状態、金型母材の損傷状態を調査した。離型膜の剥離状態については、剥離後の金型母材を目視にて検査し、離型膜が完全に剥離している(金型側の最表面が保護膜のタングステンのみ)状態を○、一部膜が残存している、または離型膜が完全に残っている状態を×とした。また金型母材の損傷状態については、剥離後の金型母材を目視および光学顕微鏡にて検査し、金型母材と保護膜の界面に剥離が生じていないものを○、微量の剥離(剥離した面積が保護膜と金型母材の接触面積の1/10以内)を△、剥離が見られたもの(剥離した面積が保護膜と金型母材の接触面積の1/10を超える)を×とした。 Table 2 shows the results of the peeling test of the release film 5. In the peeling test, after the peeling test, the peeled state of the release film and the damaged state of the die base material were investigated. Regarding the peeling state of the release film, visually inspect the mold base material after peeling, and check that the release film is completely peeled off (the outermost surface on the mold side is only the protective film of tungsten). The state in which a part of the film remained or the release film completely remained was defined as x. In addition, regarding the damaged state of the mold base material, the mold base material after peeling is inspected visually and with an optical microscope, and if there is no peeling at the interface between the mold base material and the protective film, a small amount is peeled. (The peeled area is within 1/10 of the contact area between the protective film and the mold base material), and the peeling is observed (the peeled area is 1/10 of the contact area between the protective film and the mold base material). Is exceeded.
表2に示す評価結果から明らかなように、金型母材に保護膜と剥離膜を形成しなかった比較例1〜4では、離型膜を剥離できず、また剥離液による金型母材の損傷が見られた。
しかし、これに対し、本願発明では、金型母材に保護膜と剥離膜を形成した実施例1〜10に示すように、薬液処理による離型膜の剥離が可能であり、剥離液による金型母材の損傷も生じなかった。このように本願発明の明らかな効果を確認することができた。
As is clear from the evaluation results shown in Table 2, in Comparative Examples 1 to 4 in which the protective film and the release film were not formed on the mold base material, the release film could not be released, and the mold base material by the release liquid was used. Damage was seen.
However, in contrast to this, in the present invention, as shown in Examples 1 to 10 in which the protective film and the release film are formed on the mold base material, the release film can be removed by the chemical treatment, and the gold can be removed by the release liquid. The mold base material was not damaged. Thus, the clear effect of the present invention could be confirmed.
1,10 成形用金型、2 金型母材、3、11 保護膜、4,12 剥離膜、5,13 離型膜、21 レジスト、22 第1レジスト、23 第2レジスト。 1, 10 Mold for molding, 2 Mold base material, 3 11, Protective film, 4, 12 Release film, 5, 13 Release film, 21 Resist, 22 First resist, 23 Second resist.
Claims (6)
上記保護膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記金型母材に形成され、
上記剥離膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記保護膜上に形成され、
上記離型膜は、上記金型母材の上記成形面を超える領域を覆った状態で上記剥離膜上に形成され、
上記保護膜の周縁部は、全周に渡って露出している成形用金型。 A mold base material, a protective film formed on the mold base material in a state of covering the molding surface of the mold base material, and a protective film formed on the protective film, the mold base material and the protective film A release film made of a material having a high chemical reactivity, and a release film formed on the release film and made of a material having a lower chemical reactivity than the release film ,
The protective film is formed on the mold base material in a state of covering a region exceeding the molding surface of the mold base material,
The release film is formed on the protective film in a state of covering a region exceeding the molding surface of the mold base material,
The release film is formed on the release film in a state of covering a region exceeding the molding surface of the mold base material,
A molding die in which a peripheral portion of the protective film is exposed over the entire circumference .
上記金型母材の成形面を超える領域が露出するように第1レジストを上記金型母材の表面に塗布する工程と、
上記第1レジストが塗布された上記金型母材の表面に乾式成膜技術を用いて上記保護膜を形成する保護膜形成工程と、
第1レジストを除去し、上記保護膜がその周縁部を除いて露出するように第2レジストを上記金型母材に塗布する工程と、
上記第2レジストが塗布された上記金型母材に湿式成膜技術または乾式成膜技術を用いて剥離膜を形成する剥離膜形成工程と、
上記剥離膜が形成された上記金型母材に湿式成膜技術または乾式成膜技術を用いて離型膜を形成する離型膜形成工程と、
上記第2レジストを除去する工程と、
を備えた成形用金型の製造方法。 A mold base material, a protective film formed on the mold base material in a state of covering the molding surface of the mold base material, a release film formed on the protective film, and formed on the release film A method for manufacturing a molding die including:
A step of applying a first resist on the surface of the mold base material so that a region beyond the molding surface of the mold base material is exposed;
A protective film forming step of forming the protective film on the surface of the mold base material coated with the first resist by using a dry film forming technique;
A step of removing the first resist and applying a second resist to the mold base material so that the protective film is exposed except for the peripheral portion thereof;
A peeling film forming step of forming a peeling film on the die base material coated with the second resist by using a wet film forming technique or a dry film forming technique;
A release film forming step of forming a release film on the mold base material on which the release film is formed by using a wet film forming technique or a dry film forming technique;
A step of removing the second resist,
A method for manufacturing a molding die including:
上記成形用金型を剥離液に浸漬し、上記剥離膜を溶解除去するとともに、上記離型膜を除去する離型膜除去工程と、
上記保護膜が上記周縁部を除いて露出するようにレジストを上記金型母材に塗布する工程と、
上記レジストが塗布された上記金型母材に湿式成膜技術または乾式成膜技術を用いて剥離膜を再形成する剥離膜再形成工程と、
上記剥離膜が形成された上記金型母材に湿式成膜技術または乾式成膜技術を用いて離型膜を再形成する離型膜再形成工程と、
上記レジストを除去する工程と、
を備えた成形用金型の再生方法。 A mold base material, a protective film formed on the mold base material in a state of covering the molding surface of the mold base material, a release film formed on the protective film, and formed on the release film The release film is formed on the mold base material in a state of covering the region beyond the molding surface of the mold base material, and the release film is the mold base material. Is formed on the protective film in a state of covering a region beyond the molding surface of the material and exposing at least the peripheral portion of the protective film over the entire circumference, and the release film is the molding of the mold base material. A method of regenerating a molding die formed on the release film in a state of covering a region exceeding a surface ,
A mold release film removing step of removing the mold release film by immersing the molding die in a mold release liquid to dissolve and remove the mold release film.
A step of applying a resist to the mold base material so that the protective film is exposed except for the peripheral portion;
A peeling film re-forming step of reforming a peeling film using a wet film forming technique or a dry film forming technique on the mold base material coated with the resist ;
A release film re-forming step of re-forming a release film on the mold base material on which the release film is formed using a wet film forming technique or a dry film forming technique,
A step of removing the resist,
And a method for regenerating a molding die.
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