[发明专利]冷锻用模具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷锻用模具及其制造方法，更详细地说涉及以下技 术，即，通过对冷锻用模具进行喷丸处理或形成覆层，而抑制利用冷 锻用模具进行锻造的成型品(高张力钢板)的粘型。

背景技术

为了减少车辆的CO₂排放量、确保碰撞安全性，需要使车体轻 便化、高刚性化，高张力钢板的使用率迅速上升。然而，由于高张力 钢板具有高强度，所以在利用冷锻用模具对高张力钢板进行冲压加工 的情况下，钢材与冷锻用模具产生激烈的摩擦，发生油膜不足，容易 使钢材与冷锻用模具产生微小的热粘着，而产生称作粘型的缺陷(在 成型品、即高张力钢板上产生的筋状裂痕)。形成这种缺陷的成型品， 无法作为产品使用。

因此，为了解决该问题，尝试了以PVD法等方法在冷锻用模具 上被覆与铁的亲合性差的硬质覆膜。

除此之外，作为可以延长模具寿命等的表面处理技术，目前还 提出了多种技术。

例如，对于温锻模具，在模具表面进行渗氮处理，使渗氮后的 模具表面上由氮化物层形成细微的凹凸。然后，在温锻时，为了抑制 模具的磨损，在该模具表面涂覆润滑剂。润滑剂是将石墨或BN等具 有固体润滑作用的粉末稀释于水中而形成的，润滑剂向模具表面的涂 覆是通过在温锻时向模具喷涂而进行的。

所涂覆的润滑剂进入由氮化物层形成的细微凹凸中，利用该进 入凹凸中的润滑剂能够保持润滑作用，抑制模具的磨损。此外，即使 氮化物层剥离，如果通过锻造中的热量使模具表面氧化，则氧化后的 表面也会与氮化物层同样地形成细微的凹凸，由该凹凸保持润滑剂。 因此，即使氮化物层剥离也可以抑制模具的磨损。

然而，在由氮化物层形成凹凸的情况下，存在磨损的抑制效果 不充分的问题。因此，近几年，为了抑制模具的磨损，开发应用了将 比氮化物层更硬的硬质覆膜(CrN、TiAlN等)被覆在模具表面的技 术。

作为形成CrN覆膜的技术，例如在专利文献1中公开了下述热 加工或温加工模具，其使用金刚石研磨膏(#3000mesh)对模具基体 材料的表面进行表面粗糙度调整后，形成渗氮层，洗净后利用多弧法 形成由CrN构成的硬化层。此外，在专利文献2中公开了下述铸造 用模具，其在用于注入熔融金属的型腔的内壁，形成由CrN构成的 表面处理膜。

此外，作为可以延长模具寿命等的其它表面处理技术，提出了 进行喷丸处理的技术。

例如，在专利文献3中公开了以下技术，即，通过向热处理(也 包含渗氮处理、碳氮共渗处理等)后的模具(SKD、SKH)，以60～ 100m/秒投射与铁类投射材料相同比重的普通喷丸尺寸的投射材料 (颗粒直径为125μm)，从而得到平滑的模具表面，同时得到最大 的残余压应力值。

此外，在专利文献4中公开了以下技术，即，在心轴或成型模 具等工具上形成渗氮层或TiN硬质覆膜，在其上通过以喷丸粒径40～ 200μm、喷丸喷射速度100m/秒进行喷丸处理，从而抑制心轴的磨损 或发状裂纹，实现长寿命化。

专利文献1：特开平11—092909

专利文献2：特开平10—137915

专利文献3：特开2003—191166

专利文献4：特开2003—253422

发明内容

然而，被覆在上述冷锻用模具上的与铁亲合性差的硬质覆膜， 由于受到强烈的摩擦，使冷锻用模具的硬质覆膜磨损，最终引起剥离， 从而无法充分发挥抑制粘型的效果。

此外，用于抑制上述温锻模具的磨损的硬质覆膜(CrN、TiAIN 等)，均匀地覆盖在基底模具上，所以覆膜后的表面粗糙度与机加工 或研磨加工后的模具的表面粗糙度大致相同(光滑的状态)。因此， 润滑剂的附着性较差，润滑剂流动，润滑剂的保持力低。此外，因为 该硬质覆膜的耐氧化性高，所以覆膜不易被氧化。因而，存在下述问 题，即，模具表面没有形成细微的凹凸，润滑剂的保持力低，由于润 滑不足反而促进磨损。

此外，专利文献1中公开的温锻或热锻用模具，其以防止硬化 膜的剥离、提高附着性为主要目的，而设有CrN硬化层。为了提高 附着性，尽可能地使表面没有凹凸，越平滑越好，因此对于用于提高 附着力的硬质覆膜的形成方法，从耐磨性的观点出发，仍然无法解决 润滑剂的保持力低，由于润滑不足反而促进磨损这一问题。