JP3665772B2 - 複合電鋳金属型の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一種の電鋳金属型の製造方法に関し、特に一種の複合電鋳金属型の製造方法で、その結合介面が堅固であり、加工が快速であり、高温で容易に変形しない長所及び効果を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より使用している電鋳方式で形成した電鋳金属板と金型鋼材中子との結合方式には各々その欠点がある。
真空吸着方式では、快速に必要な電鋳板の厚さを達成することができるが、金型の製作は相当に精密度が必要で、尚且つ真空設備が必要であり、金型のメンテは困難である。
【０００３】
火焔噴射溶接接合又はレーザー溶接法を使用した時には、電鋳金属板を変形し、電鋳金属板の表面の輪郭を破壊する。
また、機械のはめ合せ又はボルトしめ合せの方式を使用する時には、電鋳金属板は相当な厚さを必要とするので、電鋳の時間は相当に長い。
【０００４】
仮に、従来の電鋳方式で、十分な厚さがある電鋳金属板を形成するとき、例えば厚さ３ｍｍ（３０００μｍ）を例にすると、沈積成長速度を０．４μｍ／分で計算した場合、片方向の沈積であるため、理論上では７５００分を必要とし、換算すれば１２５時間になる。これは、５．２日に相当し、非常に時間がかかる。尚且つ電鋳を完成した後、内応力が厚層に堆積し、容易に変形する恐れがある。
【０００５】
図１をご参照下さい。電鋳基板９１には設計及び製作をしたプラスチックの型の中子９２があって、その両側には絶縁版９３があり、そしてこの元有の極めて薄い電鋳金属板８０は、電鋳を完成した後、相当に厚くなっている（例えば数百μｍから３ｍｍに厚くなる）。このときの内応力は、累積した後で容易に変形の欠点を生じる。図１は誇張化した示意図を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、新しい製造方法を研究及び開発し、上記の欠点を解決する必要がある。
すなわち、本発明の目的は、結合後の結合介面が堅固で、且つ大幅に金型の製造時間を短縮できる他、高温下で容易に変形しない効果を達成することができる複合電鋳金属型の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の点を解決するためになされたものであり、その製造方法は下記のステップを含む。
一、金属材の準備ステップ。
二、電鋳金属板及びプラスチック型中子と電鋳基板との準備ステップ。
【０００８】
三、電源の準備ステップ。
四、電鋳沈積層形成ステップ。
五、離型ステップ。
上記のように提供する製造方法は、相当の厚さがある金属材を巧みに利用して、尚且つ両結合面に同時に内部方向（両方向）に電鋳沈積を行う。結合後の結合介面は堅固で、且つ大幅に金型の製造時間を短縮できる他、高温下で容易に変形しない効果の目的を達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図２をご参照下さい。本発明の一実施例による一種の複合電鋳金属型の製造方法のステップは下記のものを含む。
一、金属材の準備ステップ１１。
【００１０】
二、電鋳金属板及びプラスチック型中子と電鋳基板との準備ステップ１２。
三、電源の準備ステップ１３。
四、電鋳沈積層の形成ステップ１４。
五、離型ステップ１５。
【００１１】
下記に本実施例の各ステップを詳細に説明する。
一、金属材の準備ステップ１１：図３をご参照下さい。所定の厚さがあり且つ導電できる一つの金属材２０（鋼又は銅等でよい）を準備する。該金属材２０は、一つの少々凸出した第一結合面２１を有し、その他の表面は一つの絶縁層２２が被せられ、且つ該金属材２０の厚さは最少１ｍｍを超え、後作業時で挟み工具の挟み止めをする。
【００１２】
二、電鋳金属板及びプラスチック型の中子と電鋳基板との準備ステップ１２：平均厚さが５００μｍより小さい一つの電鋳金属板３０を準備し、該電鋳金属板３０には該第一結合面２１に対応する一つの第二結合面３１と一つの加工表面３２とがあり、該電鋳金属板３０の加工表面３２には一つの不導電のプラスチック型の中子４０と一つの不導電の電鋳基板５０とを結合する。この三者は暫時一体に結合する。該電鋳金属板３０の加工表面３２には、予定形状を形成する構造、又は特定の外形紋柄を形成する（例えば一つの特定の微構造であり、後工程の中で光ガイドモジュールを形成する）構造が設けられている。
【００１３】
三、電源の準備ステップ１３：二つの電源６０、７０を準備し、各電源には一つの陰極６１、７１と一つの陽極６２、７２とがある。
四、電鋳沈積層の形成ステップ１４：図３、図４及び図５をご参照下さい。該少々凸出した第一結合面２１と該第二結合面３１とを一つの予定した小面積で接触させて電鋳を行う。電鋳を行う時、該二つの電源６０、７０の陽極６２、７２を一つの電鋳材料源８０（例えば、ニッケル）につなぎ、尚且つ電鋳の時、該金属材２０と該電鋳金属板３０とを同時に該二つの電源６０、７０の陰極６１、７１につなぐ。二者は同時に徐々に該金属材２０の第一結合面２１と該電鋳金属板３０の第二結合面３１との間の空間に沈積する。図５及び図６をご参照下さい。両方向の沈積の厚さが厚くなること、ならびに金属間の結合力によって、該金属材２０と該電鋳金属板３０とは一つの新しく形成される電鋳沈積層１５により緊密に結合し、該金属材２０、電鋳沈積層１５、該電鋳金属板３０、プラスチック型の中子４０、ならびに不導電の電鋳基板５０は順に一体に結合する。
【００１４】
五、離型ステップ１５：図７をご参照下さい。不導電のプラスチック型中子４０及び電鋳基板５０を取り除く（絶縁層２２も含む），即ち離型で電鋳金属板３０に翻鋳原来の加工表面３２を保持し、且つこの電鋳沈積層１５によって該金属材２０と緊密に接合して、一つの複合電鋳金属型を形成する。
【００１５】
更に詳細に説明すると、該電鋳基板５０の材料はシリコン、二酸化シリコン、ガラス、石英、プラスチック又はエポキシ樹脂の中の一つの不導電材料を選択することができる。
実務上、精密金具例えば液晶螢幕（ＬＣＤ）の光ガイドモジュールに対する加工の時、該金属材の厚さは約２〜３ｍｍであり、且つ該電鋳金属板の厚さは２５０〜３５０μｍである。
【００１６】
当然、該第一結合面２１は図８のように一つの少々凸出した錐面に変えることもでき、該第二結合面３１は一つの平面であり、同様に小面積の接触から徐々に沈積を行う。
上記の光ガイドモジュール以外に、本発明は、関連の産業に応用することができる。例えば、四輪車又はバイクのランプモジュールはその表面に微小な紋柄（これによって光線の霧化の拡散を差し通す）が必要である。又、レーザー全写真等に応用する。
【００１７】
上記の本実施例は下記の長所及び効果がある。
（一）結合の介面が堅固である。この電鋳沈積層１５の結合力は、材料内部の金属間の結合力であるので、金属材２０と電鋳金属板３０とを十分に堅固に固定することができ、本実施例の複合電鋳金属型の使用寿命を向上できる。
【００１８】
（二）加工が快速である。本実施例の主な厚さ（仮に２．５ｍｍの挟み止め用と仮説）の部分は、現有の金属材２０から提供し、その必要な電鋳沈積の厚さは非常に小さい。仮に０．５ｍｍであって、その沈積成長速度を毎分間０．４μｍで計算すると、本実施例は二つの内表面に対して同時に内側に向けて成長するので、単辺での必要な成長の長さは２５０μｍ（０．２５ｍｍ）であり、これを０．４μｍ／ｓｅｃで割ると、理論上では６２５分間（約１０．４時間）必要である。従来の全工程で電鋳沈積を３ｍｍ（２．５＋０．５ｍｍ）沈積するのに必要の時間は７５００分間（約１２５時間、５．２日に等しい）であるので、本実施例の加工速度は従来の技術の加工速度より約１２倍速く、大幅に金属型の加工時間を短縮することができる。
【００１９】
（三）高温下で容易に変形しない。本実施例による結合介面は金属と金属の電鋳沈積の結合であるので、結合後は、後加工の作業中で耐高温性を有し、容易に変形しない。
以上は比較的よい実施例で詳細に本発明を説明したが、該実施例に対して行った任意の簡単な修正及び変化はすべて本発明の精神と範囲に見出すことを特に強調する。
上記の詳細な説明によって、本発明の技術を熟知した技術者により本発明は確かに上記の目的を達成できることが明らかであり、特許法の規定に合致しているため、本発明は特許申請を提出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の方法で、電鋳金属型の変形を生じた状態を示す模式図である
【図２】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法のフローを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法において電鋳前の組立の状態を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法において電鋳中の局部を示す拡大図（一）である。
【図５】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法において電鋳中の局部を示す拡大図（二）である。
【図６】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法において電鋳完了の状態を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施例による複合電鋳金属型の製造方法において離型ステップ後の状態を示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施例による複合電鋳金属型の製造方法において局部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１１ 金属材の準備ステップ
１２ 電鋳金属板及びプラスチック型の中子と電鋳基板との準備ステップ１３ 電源の準備ステップ
１４ 電鋳沈積層の形成ステップ
１５ 離型ステップ
２０ 金属材
２１ 第一結合面
２２ 絶縁層
３０ 電鋳金属板
３１ 第二結合面
３２ 加工表面
４０ プラスチック中子
５０ 電鋳基板
６０、７０ 電源
６１、７１ 陰極
６２、７２ 陽極
９０ 電鋳金属板
９１ 電鋳基板
９２ プラスチック金型中子
９３ 絶縁板

Claims (5)

1. 一種の複合電鋳金属型の製造方法であり、下記のステップを含み、
   （１）金属材準備ステップは、所定の厚さがあり且つ導電できる金属材を準備し、該金属材には少々凸出した第一結合面があり、その他の表面は絶縁層を被せ、該金属材の厚さは最少１ｍｍを超え、
   （２）電鋳金属板及びプラスチック型の中子と電鋳基板との準備ステップは、平均厚さが５００μｍより小さい電鋳金属板を準備し、該電鋳金属板には該第一結合面に対応する第二結合面及び加工表面があり、該電鋳金属板の加工表面上では不導電のプラスチック型中子と不導電の電鋳基板とを結合し、暫時一体に結合し、該電鋳金属板の加工表面上には所定形状を形成する構造、又は特定の外形紋柄を形成する構造が設けられ、
   （３）電源準備ステップは、二つの電源を準備し、各電源は陰極と陽極とを有し、
   （４）電鋳沈積層の形成ステップは、該少々凸出した第一結合面と該第二結合面とを所定の小さい面積で接触させて電鋳を進め、電鋳を行う時、該二つの電源の陽極を電鋳材料源につなぎ、電鋳の時、該金属材と該電鋳金属板とを同時に該二つの電源の陰極につなぎ、二者は同時に徐々に該金属材の第一結合面と該電鋳金属板の第二結合面との間の空間に沈積し、両方向の沈積の厚さがますます厚くなること、ならびに金属間の結合力により、該金属材と該電鋳金属板とが電鋳沈積層によって緊密に結合することで、該金属材、電鋳沈積層、該電鋳金属板、プラスチック型の中子、ならびに不導電の電鋳基板は順に一体に結合し、
   （５）離型ステップは、不導電のプラスチック型の中子と電鋳基板とを取り除く離型で電鋳金属板に翻鋳の元来の加工表面を保持し、電鋳の沈積層により該金属材と緊密に接合し、複合電鋳金属型を形成することを特徴とする複合電鋳金属型の製造方法。
2. 該電鋳基板の材料は、シリコン、二酸化シリコン、ガラス、石英、プラスチック又はエポキシ樹脂の中から選出した一つの不導電材料であることを特徴とする請求項１記載の複合電鋳金属型の製造方法。
3. 該金属材の厚さは２ｍｍ〜３ｍｍであり、該電鋳金属板の厚さは２５０μｍ〜３５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の複合電鋳金属型の製造方法。
4. 該第一結合面は少々凸出した弧面であり、該第二結合面は平面であることを特徴とする請求項１記載の複合電鋳金属型の製造方法。
5. 該第一結合面は、少々凸出した錐面であり、該第二結合面は平面であることを特徴とする請求項１記載の複合電鋳金属型の製造方法。

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