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JP7707709B2 - Die parts for processing amorphous alloy plate materials, and a manufacturing method for punched amorphous alloy materials. - Google Patents
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JP7707709B2 - Die parts for processing amorphous alloy plate materials, and a manufacturing method for punched amorphous alloy materials. - Google Patents

Die parts for processing amorphous alloy plate materials, and a manufacturing method for punched amorphous alloy materials.

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JP7707709B2 JP2021117527A JP2021117527A JP7707709B2 JP 7707709 B2 JP7707709 B2 JP 7707709B2 JP 2021117527 A JP2021117527 A JP 2021117527A JP 2021117527 A JP2021117527 A JP 2021117527A JP 7707709 B2 JP7707709 B2 JP 7707709B2
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Description

本発明は、アモルファス合金の板材加工用の金型部品、およびアモルファス合金の板材の加工方法に関するものである。 The present invention relates to die components for processing amorphous alloy plate materials, and a method for processing amorphous alloy plate materials.

電気自動車やハイブリッド電気自動車の電動機として使用される回転電機は、出力確保のために高速回転化に起因する交番磁束の高周波化による損失を低減し、高効率で動作することが求められている。これまでに、インバータの使用、希土類磁石の適用、構造設計の最適化等により回転電機の高効率化が進められているが、更なる高効率化の為には、磁極に使用する積層鉄心の鉄損を低減する必要がある。そのため従来積層鉄心に使用されているケイ素鋼板に代えて、アモルファス合金や、微細なbcc構造のFe結晶相やFeSi結晶相と非晶質相を含むナノ結晶軟磁性合金といった低損失の磁性材料の適用の要請が高まっている。 Rotating electric machines used as motors for electric vehicles and hybrid electric vehicles are required to operate with high efficiency by reducing losses caused by the high frequency of alternating magnetic flux resulting from high speed rotation in order to ensure output. To date, the efficiency of rotating electric machines has been improved by using inverters, applying rare earth magnets, optimizing structural design, etc., but to achieve even higher efficiency, it is necessary to reduce the iron loss of the laminated iron core used in the magnetic poles. Therefore, there is an increasing demand for the use of low-loss magnetic materials such as amorphous alloys and nanocrystalline soft magnetic alloys containing fine bcc structure Fe crystalline phases and FeSi crystalline phases and amorphous phases, instead of the silicon steel sheets conventionally used in laminated iron cores.

アモルファス合金として、例えばFe-Si-B系の軟磁性合金が知られていて、単ロール液体急冷法などの方法で、所定の組成に調整された溶湯を超急冷して非晶質化した薄帯として作製される。METGLAS,Inc.のMetglas(登録商標)2605HB1M、2605SA1やFe-Si-B-Cr系の2605SA3が市販され入手可能である。 As an amorphous alloy, for example, Fe-Si-B based soft magnetic alloys are known, and are produced as thin ribbons by ultra-quenching a molten metal adjusted to a specified composition using a method such as single roll liquid quenching to make it amorphous. Metglas (registered trademark) 2605HB1M and 2605SA1 from METGLAS, Inc. and Fe-Si-B-Cr based 2605SA3 are commercially available.

またナノ結晶軟磁性合金は、アモルファス合金と同様にして得られる非晶質化した薄帯を熱処理し、Fe結晶相やFeSi結晶相を析出(ナノ結晶化)させたものである。例えば、Fe-Si-B-Cu-Nb系の日立金属株式会社のファインメット(登録商標)FT-3MやVACUUMSCHMELZE GmbH & Co.KG.のVITROPERM(登録商標)800、Fe-B-Zr-Cu系のMAGNETEC Gesellschaft fur Magnettechnologie mbHのNANOPERM(登録商標)が知られている。 Nanocrystalline soft magnetic alloys are obtained by heat treating amorphous ribbons obtained in the same manner as amorphous alloys, to precipitate (nanocrystallize) Fe and FeSi crystalline phases. For example, FINEMET (registered trademark) FT-3M from Hitachi Metals, Ltd., which is based on Fe-Si-B-Cu-Nb, VITROPERM (registered trademark) 800 from VACUUMSCHMELZE GmbH & Co. KG, and NANOPERM (registered trademark) from MAGNETEC Gesellschaft fur Magnettechnologie mbH, which is based on Fe-B-Zr-Cu, are well known.

いずれも通常十~数十μmの厚みで、長尺の薄帯にて供給され、それはストリップ、リボン、フィルム、あるいは箔とも呼ばれる。以降の説明では、こうした単層の薄帯に加え、複数の薄帯を重ねた多層のもの、接着層を含む複合したもの、電磁鋼板等の他の材質を重ね合わせた多層のものを総称してアモルファス合金の板材と呼ぶこととする。 All of these are supplied as long ribbons, usually with a thickness of 10 to several tens of μm, and are also called strips, ribbons, films, or foils. In the following explanation, in addition to these single-layer ribbons, multilayers made by stacking multiple ribbons, composites including adhesive layers, and multilayers made by stacking other materials such as electromagnetic steel sheets will all be referred to as amorphous alloy sheet materials.

アモルファス合金は、一般に歪硬化を起こさない理想的な弾塑性材料で、大きな塑性変形能と強靭性の性質を有するが、引張試験のような一軸応力の条件では、見かけ上、伸びが生じにくいことが知られている。このような性質を持つアモルファス合金の板材は非常に硬く、結晶質のケイ素鋼板と比べて加工性に劣るという欠点を有していて、板材を所定の形状に加工することが必要な積層鉄心への適用が進まない要因となっている。 Amorphous alloys are ideal elastic-plastic materials that generally do not undergo strain hardening, and have the properties of large plastic deformability and toughness. However, they are known to be less likely to elongate under uniaxial stress conditions such as tensile tests. Sheets of amorphous alloys that have these properties are very hard, and have the disadvantage of being less workable than crystalline silicon steel sheets, which is a factor in the lack of progress in their application to laminated cores, where the sheet material needs to be processed into a specified shape.

こうした背景から、アモルファス合金の板材から所定形状の薄板や鉄心を得る加工技術が種々検討されてきた。その一つにパンチとダイで構成される金型部品を使ったプレス装置による打ち抜きがあるが、従来の金型部品では、加工に使用する刃先の摩耗、チッピング等が生じ易く、刃先のメンテナンスや金型部品の交換頻度が多くなるという課題を有し、生産性が低く、量産化への適用が進んでいない。 In light of this, various processing technologies have been investigated for obtaining thin plates or iron cores of a specified shape from amorphous alloy sheet material. One of these is punching using a press machine that uses die parts consisting of a punch and a die. However, with conventional die parts, the cutting edges used in processing are prone to wear and chipping, and there are issues with the need for frequent maintenance of the cutting edges and replacement of die parts, resulting in low productivity and preventing progress in mass production.

金型部品の刃先の損耗は繰返し加えられる衝撃やせん断仕事による疲労破壊、およびせん断した板材とのこすれによる摩耗が主原因であると考えられていて、その対策としてDLC(Diamond Like Carbon)、AlCrN系、CrN系、TiN系等の硬質皮膜を刃先に形成することが行われている。特許文献1には、表面にAl,Cr,Nを含む硬質皮膜を備えた打ち抜き用の金型部品が示されている。 The wear on the cutting edges of die parts is thought to be mainly caused by fatigue failure due to repeated impacts and shearing work, and wear due to rubbing against the sheared plate material, and as a countermeasure, a hard coating such as DLC (Diamond Like Carbon), AlCrN, CrN, or TiN is formed on the cutting edge. Patent Document 1 shows a die part for punching that has a hard coating containing Al, Cr, and N on its surface.

特開2018-164936号JP 2018-164936 A

しかしながら、特許文献1の金型部品は電磁軟鉄の打ち抜き加工に適したものであって、アモルファス合金の板材の打ち抜き加工では、刃先の損耗について改善の余地があり、前述の他の硬質皮膜を形成した金型部品も同様に改善が求められていた。
そこで本発明は、アモルファス合金の板材のせん断加工または破断加工において、刃先の損耗を改善し、長寿命化した金型部品を提供すること、または、金型部品の刃先の損耗を改善し、長寿命化したアモルファス合金の板材の加工方法を提供することを目的とする。
However, the die parts of Patent Document 1 are suitable for punching electromagnetic soft iron, and there is room for improvement in terms of wear on the cutting edge when punching amorphous alloy plate material, and similar improvements are required for the die parts having the other hard coatings mentioned above.
Therefore, an object of the present invention is to provide a die component with a longer life by improving wear on the cutting edge in shearing or breaking processing of amorphous alloy plate material, or to provide a processing method for amorphous alloy plate material with a longer life by improving wear on the cutting edge of the die component.

本発明は、アモルファス合金の板材をせん断加工または破断加工するために用いられる、パンチ部材と、前記パンチ部材が挿入される孔を有するダイ部材と、を備える金型部品であって、前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方は、金属及び硬質の金属化合物からなる母材と、その表面の前記加工に使用する領域に形成された硬質皮膜と、を含み、前記硬質皮膜は、Ti,Si,Nを主成分とする第1の硬質層と、前記第1の硬質層と前記母材との間にTi,Al,Nを主成分とする第2の硬質層と、を備えるアモルファス合金の板材加工用の金型部品である。
本発明においては、前記硬質皮膜は多層であって、表層に前記第1の硬質層を有し、表層と前記母材との間にTi,Si,Nを主成分とする硬質層とTi,Al,Nを主成分とする硬質層とを交互に備えることが好ましい。
また本発明においては、前記金属化合物は平均粒径5μm以下のタングステン炭化物を主成分とするのが好ましい。
また本発明においては、前記パンチ部材の前記ダイ部材に挿入される部分に前記硬質皮膜が形成されていることが好ましい。
また本発明においては、前記パンチ部材の側面には硬質皮膜が形成された部分と、硬質皮膜が形成されていない部分と、を有し、少なくとも前記ダイ部材に挿入される部分には硬質皮膜が形成されていることが好ましい。
また本発明においては、前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方にあっては、前記パンチの摺動方向に垂直な面は研磨面であり、前記パンチ部材の側面および前記ダイ部材の前記パンチ部材が挿入される孔の表面のみに硬質皮膜が配置されていることが好ましい。
また、本発明は、金型部品を用いて、アモルファス合金の板材をせん断加工または破断加工し、アモルファス合金の打ち抜き材を製造する方法であって、前記金型部品はパンチ部材と、前記パンチ部材が挿入される孔を有するダイ部材と、を備えており、前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方は、金属及び硬質の金属化合物からなる母材と、その表面の前記加工に使用する領域に形成された硬質皮膜と、を含み、前記硬質皮膜は、Ti,Si,Nを主成分とする第1の硬質層と、前記第1の硬質層と前記母材との間にTi,Al,Nを主成分とする第2の硬質層と、を備えるアモルファス合金の打ち抜き材の製造方法である。
The present invention is a die component used for shearing or breaking an amorphous alloy sheet material, comprising a punch member and a die member having a hole into which the punch member is inserted, wherein both the punch member and the die member include a base material made of a metal and a hard metal compound, and a hard coating formed on the surface of the base material in an area used for the processing, and the hard coating comprises a first hard layer mainly composed of Ti, Si, and N , and a second hard layer mainly composed of Ti, Al, and N between the first hard layer and the base material .
In the present invention, it is preferable that the hard coating is multi-layered, has the first hard layer as a surface layer , and has hard layers containing Ti, Si, and N as main components and hard layers containing Ti, Al, and N as main components alternately between the surface layer and the base material .
In the present invention , the metal compound preferably contains, as a main component, tungsten carbide having an average particle size of 5 μm or less.
In the present invention , it is preferable that the hard coating is formed on a portion of the punch member which is inserted into the die member.
In the present invention , it is preferable that the side surface of the punch member has a portion where a hard coating is formed and a portion where no hard coating is formed, and that the hard coating is formed at least on the portion that is inserted into the die member.
In the present invention , it is also preferable that, in both the punch member and the die member, the surfaces perpendicular to the sliding direction of the punch are polished surfaces, and that a hard coating is disposed only on the side surfaces of the punch member and the surfaces of the holes in the die member into which the punch member is inserted.
The present invention also provides a method for producing an amorphous alloy punched material by shearing or fracturing an amorphous alloy plate using die parts, the die parts comprising a punch member and a die member having a hole into which the punch member is inserted, and both of the punch member and the die member include a base material made of a metal and a hard metal compound, and a hard coating formed on an area of the surface of the base material to be used for the processing, the hard coating comprising a first hard layer mainly composed of Ti, Si, and N, and a second hard layer mainly composed of Ti, Al, and N between the first hard layer and the base material.

本発明によれば、アモルファス合金の板材のせん断加工または破断加工において、刃先の損耗を改善し、長寿命化した金型部品を提供することが出来る。また、長寿命化した金型部品を用いて、アモルファス合金の打ち抜き材を製造することが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide die parts with improved wear of the cutting edge and extended life in shearing or breaking of amorphous alloy plate material. In addition, the die parts with extended life can be used to manufacture punched amorphous alloy materials .

本発明の一実施形態に係る金型部品(パンチ)の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a die part (punch) according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る金型部品(ダイ)の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a mold part (die) according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る金型部品の断面の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a cross section of a mold part according to one embodiment of the present invention. アモルファス合金の板材の断面構造を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an amorphous alloy plate material. 本発明の一実施形態に係る打ち抜きを説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining punching according to one embodiment of the present invention. 金型部品によりアモルファス合金の板材から打ち抜かれた打ち抜き材の模式図である。1 is a schematic diagram of a punched material punched out from an amorphous alloy plate by a die part. FIG. 本発明の一実施形態に係る金型部品により打ち抜かれた打ち抜き材の一部断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a punched material punched by a die part according to one embodiment of the present invention. レーザー顕微鏡により観察した打ち抜き材像である。1 is an image of a punched material observed by a laser microscope. 打ち抜き打数に対する打ち抜き材の変形高さの推移の比較を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a comparison of changes in deformation height of a punched material versus the number of punches.

以下、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また図の一部又は全部において、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にするために拡大又は縮小等して図示した部分がある。本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto. In addition, in some or all of the figures, parts that are not necessary for the explanation are omitted, and some parts are illustrated enlarged or reduced in size to facilitate the explanation. In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as the lower and upper limits.

図1と図2に本発明の一実施形態に係る金型部品の模式図を示す。図1に示す金型部品1は矩形角柱状の母材20の表面にTi,Si,Nを含有する第1の硬質層を備える硬質皮膜21を備えている。硬質皮膜21は図面には表れない底面の全面と側面を含む面に形成されていて、図示した例では硬質皮膜21は母材20の下側のみに形成されているが、少なくとも加工に使用する領域に形成されていれば良い。図2に示す金型部品2は、金型部品1を例えば打ち抜き用パンチとして用いた際に一対をなすダイとして用いることができるものである。前記金型部品1(パンチ)を挿通可能な矩形の孔(貫通孔)を有する母材20に、少なくとも前記貫通孔の上側の表面にTi,Si,Nを含有する第1の硬質層を備える硬質皮膜21を備えている。 1 and 2 show schematic diagrams of a die part according to an embodiment of the present invention. The die part 1 shown in FIG. 1 has a hard coating 21 having a first hard layer containing Ti, Si, and N on the surface of a rectangular prism-shaped base material 20. The hard coating 21 is formed on the entire bottom surface and the side surfaces, which are not shown in the drawing, and in the illustrated example, the hard coating 21 is formed only on the lower side of the base material 20, but it is sufficient that it is formed at least in the area used for processing. The die part 2 shown in FIG. 2 can be used as a pair of dies when the die part 1 is used as, for example, a punch for punching. The base material 20 has a rectangular hole (through hole) through which the die part 1 (punch) can be inserted, and has a hard coating 21 having a first hard layer containing Ti, Si, and N on at least the upper surface of the through hole.

図1に示した金型部品1(パンチ部材)では、側面のうち、下側に硬質皮膜21が形成され、その上側には硬質皮膜21が形成されていない。下側の硬質皮膜21が形成された部分は、図2に示す金型部品2(ダイ部材)の孔に挿入される部分を含んでいる。このように、パンチ部材の一部のみに硬質皮膜21を形成することにより、硬質皮膜21を形成する工数や原材料等の削減が可能であり、効率的である。また、この点は、金型部品2(ダイ部材)においても同様である。 In the die part 1 (punch member) shown in FIG. 1, a hard coating 21 is formed on the lower side of the side, and no hard coating 21 is formed on the upper side. The portion on the lower side where the hard coating 21 is formed includes the portion that is inserted into the hole of the die part 2 (die member) shown in FIG. 2. In this way, by forming the hard coating 21 only on a portion of the punch member, it is possible to reduce the labor and raw materials required to form the hard coating 21, which is efficient. This is also true for the die part 2 (die member).

Ti,Si,Nを含有する第1の硬質層を備える硬質皮膜21は金型部品1,2の両方に設けるのが望ましいが、少なくとも片方の金型部品が硬質皮膜21を備えていればよく、他方の金型部品には前述した従来の硬質皮膜を形成しても良い。また、金型部品は分割された部品を組み合わせて構成されたものを含む。 It is desirable to provide the hard coating 21 having a first hard layer containing Ti, Si, and N on both die parts 1 and 2, but it is sufficient that at least one of the die parts has the hard coating 21, and the other die part may have the conventional hard coating described above. In addition, die parts include those formed by combining separate parts.

図3に本発明の一実施形態に係る金型部品の断面の模式図を示す。母材20の上には硬質皮膜21が2層の構成で備えられていて、硬質皮膜21の最表面にTi,Si,Nを含有する第1の硬質層22を備えている。 Figure 3 shows a schematic diagram of a cross section of a die part according to one embodiment of the present invention. A hard coating 21 is provided on the base material 20 in a two-layer configuration, and the outermost surface of the hard coating 21 is provided with a first hard layer 22 containing Ti, Si, and N.

本発明に係る第1の硬質層は少なくともTi,Si,Nを含み、耐摩耗性、耐久性に優れた硬質皮膜として母材20を保護し損耗を防いで寿命を向上させている。第1の硬質層22を、窒素が導入されたチャンバー内でTi-Siターゲットを使用した蒸着法で形成する場合、Si含有量が多いほど硬度が増す。このため、xを金属元素のみを考慮した場合の原子比としてTiSi1-xで表される場合に、x<0.90であることが望ましい。なお、第1の硬質層の構造は平均粒径25nm以下のナノ結晶であることが好ましい。
また、母材20と第1の硬質層22との間に第2の硬質層23を備えている。この第2の硬質層23は少なくともTi,Al,Nを含んでいる。第2の硬質層23は密着性を向上させ、剥離強度を向上させる下地の役割を果たす。このため、第2の硬質層23を設けることが好ましいが、無くても良い。第2の硬質層23は、yを金属元素のみを考慮した場合の原子比としてTiAl1-yで表される場合に、0.25<y<0.75であることが望ましく、0.30<y<0.50であることがより望ましい。
The first hard layer according to the present invention contains at least Ti, Si, and N, and serves as a hard coating with excellent wear resistance and durability to protect the base material 20, prevent wear, and improve the lifespan. When the first hard layer 22 is formed by a deposition method using a Ti-Si target in a chamber into which nitrogen is introduced, the harder the layer is, the higher the Si content is. For this reason, when x is expressed as Ti x Si 1-x , which is the atomic ratio when only the metal element is taken into consideration, it is preferable that x<0.90. The structure of the first hard layer is preferably nanocrystalline with an average grain size of 25 nm or less.
In addition, a second hard layer 23 is provided between the base material 20 and the first hard layer 22. This second hard layer 23 contains at least Ti, Al, and N. The second hard layer 23 improves adhesion and plays the role of a base for improving peel strength. For this reason, it is preferable to provide the second hard layer 23, but it is not necessary. When the second hard layer 23 is expressed as Ti y Al 1-y , which is an atomic ratio when y is only considered as a metal element, it is preferable that 0.25<y<0.75, and more preferably 0.30<y<0.50.

また硬質皮膜21は、表層にTi,Si,Nを含む第1の硬質層を有する構成であれば、更に複数の硬質層を含んでいてもよく、例えばTi,Si,Nを主成分とする硬質層とTi,Al,Nを主成分とする硬質層とを交互に成膜し、3層以上の多層に積層した硬質皮膜の形態も可能であり、他の成分を有する硬質層を設けても良い。また第1の硬質層22を一時的に保護するような皮膜が形成されている場合も、本発明に含まれる。 The hard coating 21 may further include multiple hard layers, so long as it has a first hard layer containing Ti, Si, and N on the surface. For example, a hard layer mainly composed of Ti, Si, and N and a hard layer mainly composed of Ti, Al, and N may be alternately formed to form a multi-layered hard coating having three or more layers, and a hard layer containing other components may also be provided. The present invention also includes the case where a coating is formed to temporarily protect the first hard layer 22.

第1の硬質層22および第2の硬質層23は公知の成膜法で形成できる。例えば電気めっき・無電解めっきといった液相法、真空蒸着法・分子線エピタキシー法・スパッタリング・イオンプレーティング等の物理気相蒸着法、熱CVD・光CVD・プラズマCVD等の化学気相蒸着法を用いて形成することができる。また、硬質皮膜21の形成前に母材20に窒化処理や浸炭処理を施しても良い。アモルファス合金の板材の組成や板厚、あるいは単層、多層、接着層の有無等によって成膜法を選んでも良い。 The first hard layer 22 and the second hard layer 23 can be formed by a known film formation method. For example, they can be formed by using a liquid phase method such as electroplating or electroless plating, a physical vapor deposition method such as vacuum deposition, molecular beam epitaxy, sputtering, or ion plating, or a chemical vapor deposition method such as thermal CVD, photo CVD, or plasma CVD. In addition, the base material 20 may be subjected to a nitriding treatment or carburizing treatment before forming the hard coating 21. The film formation method may be selected depending on the composition and thickness of the amorphous alloy plate material, whether it is a single layer, multiple layers, or the presence or absence of an adhesive layer, etc.

硬質皮膜21が第1の硬質層22の単層である場合、膜厚は、摩耗代と剥離強度を考慮して、0.1~60μmの範囲にあることが望ましい。尚、硬質皮膜21の膜厚は、より好ましくは0.2~20μmであり、更に好ましくは、0.5~10μmである。ただし、アモルファス合金の板材の組成や板厚によって最適な膜厚を選ぶことができ、この範囲に限定されない。
硬質皮膜21が多層である場合、表面の第1の硬質層22の膜厚が0.1~30μmの範囲にあることが好ましい。また、第2の硬質層23の膜厚は、0.1~30μmの範囲であるのが好ましい。尚、第1の硬質層22の膜厚は、より好ましくは、0.2~10μmであり、更に好ましくは、0.5~5μmである。また、第2の硬質層23の膜厚は、より好ましくは、0.2~10μmであり、更に好ましくは、0.5~5μmである。
When the hard coating 21 is a single layer of the first hard layer 22, the thickness is preferably in the range of 0.1 to 60 μm, taking into consideration the wear allowance and peel strength. The thickness of the hard coating 21 is more preferably 0.2 to 20 μm, and even more preferably 0.5 to 10 μm. However, the optimal thickness can be selected depending on the composition and thickness of the amorphous alloy plate material, and is not limited to this range.
When the hard coating 21 is multi-layered, the thickness of the first hard layer 22 on the surface is preferably in the range of 0.1 to 30 μm. The thickness of the second hard layer 23 is preferably in the range of 0.1 to 30 μm. The thickness of the first hard layer 22 is more preferably 0.2 to 10 μm, and even more preferably 0.5 to 5 μm. The thickness of the second hard layer 23 is more preferably 0.2 to 10 μm, and even more preferably 0.5 to 5 μm.

母材20は、金属及び硬質の金属化合物からなる材料より構成されている。母材20は、例えばJISB4053 2013に記載の材料分類において、HW,HF,HTに分類されるものを用いることができる。HWまたはHFに分類されるものを用いる場合には、例えば炭化タングステンを主成分とする硬質相と、Coなどの鉄族金属を主成分とする結合相とからなるものが好ましい。周期律表4a、5a、6a族の遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素から選ばれる少なくとも1種とからなる固溶体が含まれていても良い。HTに分類されるものを用いる場合には、例えば周期律表4a、5a、6a族の遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種と炭素、窒素、酸素及び硼素から選ばれる少なくとも1種とからなる固溶体相と、1種以上の鉄系金属からなる結合相と、不可避的不純物とからなるものを用いることができる。また、前記金属化合物は平均粒径5μm以下のタングステン炭化物を主成分とすることで、母材20の強度を向上させ、さらに耐摩耗性を向上することができる。また、金属化合物の平均粒径は2μm以下とすることがより好ましい。また、母材20の靭性低下によるチッピングを抑制するため、金属化合物の平均粒径は0.5μm以上が好ましく、0.7μm以上が更に好ましい。 The base material 20 is composed of a material consisting of a metal and a hard metal compound. For example, the base material 20 may be classified as HW, HF, or HT in the material classification described in JIS B4053 2013. When using a material classified as HW or HF, it is preferable to use a material consisting of a hard phase mainly composed of tungsten carbide and a bonding phase mainly composed of an iron group metal such as Co. A solid solution consisting of at least one selected from transition metal elements of groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table and at least one selected from carbon, nitrogen, oxygen, and boron may be included. When using a material classified as HT, it is possible to use a material consisting of a solid solution phase consisting of at least one selected from transition metal elements of groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table and at least one selected from carbon, nitrogen, oxygen, and boron, a bonding phase consisting of one or more iron-based metals, and unavoidable impurities. In addition, by using tungsten carbide having an average particle size of 5 μm or less as the main component of the metal compound, the strength of the base material 20 can be improved and the wear resistance can be further improved. Furthermore, it is more preferable that the average particle size of the metal compound is 2 μm or less. Furthermore, in order to suppress chipping due to a decrease in the toughness of the base material 20, the average particle size of the metal compound is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 0.7 μm or more.

図4は、本発明に係る金型部品によりせん断加工または破断加工に供するアモルファス合金の板材の一例を示している。アモルファス合金の板材11は少なくとも1層のアモルファス合金の薄板12を含んでいる。アモルファス合金の薄板12は、例えばFe基アモルファス合金や、Co基アモルファス合金、Ni基アモルファス合金等を用いることができる。また、この中にはナノ結晶軟磁性合金の前駆体としてのアモルファス合金も含まれる。 Figure 4 shows an example of an amorphous alloy plate material to be subjected to shear processing or fracture processing by the die part according to the present invention. The amorphous alloy plate material 11 includes at least one layer of an amorphous alloy thin plate 12. The amorphous alloy thin plate 12 can be, for example, an Fe-based amorphous alloy, a Co-based amorphous alloy, or a Ni-based amorphous alloy. This also includes amorphous alloys as precursors of nanocrystalline soft magnetic alloys.

アモルファス合金の薄板12として広く用いられているものは、通常1層あたり数十μmの板厚であり、アモルファス合金の板材11がアモルファス合金の薄板12の1層で構成されている場合にはせん断加工または破断加工に供するのにハンドリング性に乏しい。また、打ち抜き加工するのに1ストローク(打数)当たりの生産効率が低いことや、複数の金型部品を組み合わせて加工する際の、ダイとパンチ間の微小なクリアランス調整が困難となるといった短所がある。このため、アモルファス合金の板材11は複数のアモルファス合金の薄板12を積層したものであってもよい。複数のアモルファス合金の薄板12は組成や板厚の異なるアモルファス合金を組み合わせたものであってもよい。また、異材質の薄板13を積層したものであってもよい。異材質の薄板13は例えば電磁鋼板、電磁軟鉄、パーマロイ、パーメンジュールなどの軟磁性材料等を用いることができるが、生産プロセスに合わせた最適な材料を選ぶことができ、これらの例に限定されない。 The amorphous alloy thin plate 12 that is widely used usually has a thickness of several tens of μm per layer, and when the amorphous alloy plate material 11 is composed of one layer of the amorphous alloy thin plate 12, it is difficult to handle for shearing or breaking. In addition, there are disadvantages such as low production efficiency per stroke (number of hits) in punching and difficulty in adjusting the minute clearance between the die and the punch when processing by combining multiple die parts. For this reason, the amorphous alloy plate material 11 may be a laminate of multiple amorphous alloy thin plates 12. The multiple amorphous alloy thin plates 12 may be a combination of amorphous alloys with different compositions and thicknesses. In addition, it may be a laminate of thin plates 13 of different materials. For the thin plates 13 of different materials, for example, soft magnetic materials such as electromagnetic steel plate, electromagnetic soft iron, permalloy, and permendur can be used, but the optimal material can be selected according to the production process and is not limited to these examples.

アモルファス合金の板材11は、複数のアモルファス合金の薄板12の各層間や異材質の薄板13との間に接着層14があってもよい。接着層14の材質としては、例えば熱可塑性であれば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PC(ポリカーボネート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)などのエンジニアリングプラスチック、熱硬化性樹脂であれば、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステルを用いることができるが、これらの例に限定されない。また、金型部品によって加工される際に、接着層14は未硬化であっても良い。 The amorphous alloy plate material 11 may have an adhesive layer 14 between each layer of the multiple amorphous alloy thin plates 12 or between the thin plates 13 of different materials. The material of the adhesive layer 14 may be, for example, engineering plastics such as PPS (polyphenylene sulfide), PC (polycarbonate), and PET (polyethylene terephthalate) if it is thermoplastic, or epoxy resin or unsaturated polyester if it is thermosetting resin, but is not limited to these examples. In addition, the adhesive layer 14 may be uncured when processed by the mold parts.

図5は、金型部品1を打ち抜きパンチとして、金型部品2を打ち抜きダイとしてアモルファス合金の板材11を打ち抜く例を示している。例えば打ち抜き加工の場合は、一般に加工断面にせん断及び破断を生じる。パンチとダイとのクリアランスや刃先形状、アモルファス合金の板材11の構成によってせん断や破断の形態は異なるが、打ち抜き加工に限らず、せん断または破断の少なくとも一方が生じる加工全般に適用することができる。
本発明において、アモルファス合金の板材11は、1枚のアモルファス合金の薄帯、もしくは、2~6枚のアモルファス合金の薄板12を積層したものであることが好ましい。
また本発明において、アモルファス合金の板材11は、10μm~200μmの厚さとすることが好ましく、14μm~150μmの厚さとすることがより好ましい。
また本発明において、アモルファス合金の板材11を構成するアモルファス合金の薄板12の厚さは、10~50μmとすることが好ましく、14~40μmとすることがより好ましい。
また本発明において、パンチとダイのクリアランスは、アモルファス合金の板材の板厚の2%~10%とすることが好ましい。
5 shows an example in which the die part 1 is used as a punch and the die part 2 is used as a punch die to punch out an amorphous alloy plate material 11. For example, in the case of punching, shearing and breaking generally occur on the processed cross section. Although the form of shearing and breaking varies depending on the clearance between the punch and the die, the blade tip shape, and the configuration of the amorphous alloy plate material 11, the present invention can be applied not only to punching but also to general processing in which at least one of shearing and breaking occurs.
In the present invention, the amorphous alloy plate material 11 is preferably a single amorphous alloy ribbon or a laminate of 2 to 6 amorphous alloy thin plates 12 .
In the present invention, the amorphous alloy plate material 11 preferably has a thickness of 10 μm to 200 μm, and more preferably has a thickness of 14 μm to 150 μm.
In the present invention, the thickness of the amorphous alloy thin plate 12 constituting the amorphous alloy plate material 11 is preferably 10 to 50 μm, and more preferably 14 to 40 μm.
In the present invention, the clearance between the punch and the die is preferably set to 2% to 10% of the thickness of the amorphous alloy sheet material.

アモルファス合金の板材として、Metglas(登録商標)2605HB1Mを準備した。アモルファス合金の板材は長尺の1層の薄帯で、板厚は25μm、幅は30mmである。このアモルファス合金の板材を打ち抜き金型(図5の金型部品1、金型部品2)を使ってせん断・破断させ、図6で示した形状の打ち抜き材(アモルファス合金の板材の打ち抜き材)を作製した。打ち抜き材の寸法は15mm×5mmの長方形であり、コーナーのR(曲率半径Rの面取り)は0.3mmである。 Metglas (registered trademark) 2605HB1M was prepared as the amorphous alloy sheet material. The amorphous alloy sheet material was a long, single-layered ribbon with a thickness of 25 μm and a width of 30 mm. This amorphous alloy sheet material was sheared and broken using a punching die (die part 1 and die part 2 in Figure 5) to produce a punched material (punched amorphous alloy sheet material) with the shape shown in Figure 6. The dimensions of the punched material were a rectangle of 15 mm x 5 mm, and the corner R (chamfering with a curvature radius R) was 0.3 mm.

本発明に係る打ち抜き金型部品の母材はタングステン炭化物を主成分とし、パンチに平均粒径が0.7μmの超微粒超硬合金を、ダイに平均粒径0.5μmと5.0μmの粗粒混合型超硬合金を用いた。パンチの寸法は5mm×15mm×44mmの直方体であり、ダイの寸法は75mm×40mm×8mmの直方体に5mm×15mmの長方形の穴が設けられている。本発明に係る打ち抜き金型の金型部品(パンチやダイ)以外の部品は、主に高速度工具鋼等を用いている。 The base material of the punching die parts of the present invention is mainly made of tungsten carbide, the punch is made of ultrafine-grained cemented carbide with an average grain size of 0.7 μm, and the die is made of a mixed type of coarse-grained cemented carbide with average grain sizes of 0.5 μm and 5.0 μm. The punch is a rectangular parallelepiped with dimensions of 5 mm x 15 mm x 44 mm, and the die is a rectangular parallelepiped with dimensions of 75 mm x 40 mm x 8 mm with a rectangular hole of 5 mm x 15 mm. Parts of the punching die of the present invention other than the die parts (punch and die) are mainly made of high-speed tool steel, etc.

硬質皮膜の硬質層は、OC Oerlikon Balzers AG社のBALIQ(登録商標) TISINOSをTiSiターゲットとして窒素が導入されたチャンバー内で成膜した。この硬質皮膜の硬質層の形成ではスパッタリングの一種であるHiPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)を用いている。この手法は、高出力のパルス電圧をターゲットに印加することで高密度プラズマを生成し、優れた密着性を持ち、均一で平滑な膜質を得ることができる。 The hard layer of the hard coating was formed in a chamber with nitrogen introduced using BALIQ (registered trademark) TISINOS from OC Oerlikon Balzers AG as a TiSi target. HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering), a type of sputtering, was used to form the hard layer of the hard coating. This method generates high-density plasma by applying a high-output pulse voltage to the target, resulting in a uniform, smooth film with excellent adhesion.

まず、パンチとダイのそれぞれに、母材に中間層(第2の硬質層に相当)としてTiAlNを成膜したのち、最表面にTiSiN(第1の硬質層に相当)を成膜した。成膜部分は、打ち抜き形状である5mm×15mmの周を持つ端部であり、パンチの刃先24およびダイの刃先25から約1cmにわたる領域である。パンチ摺動方向(図5において上下方向に相当)に対して垂直な面と平行な面の両方に施した。成膜後、パンチとダイ共に、摺動方向に対して垂直な面の研磨を行い、硬質皮膜をパンチ摺動方向に平行な面(パンチの側面、ダイの穴の表面)の部分のみ残した。摺動方向に対して垂直な面の研磨を行わないで、パンチとダイを使用することもできるが、摺動方向に対して垂直な面の研磨を行うことにより、刃先をシャープな形状とすることができる。打ち抜き時、アモルファス合金の板材と接触してからの摺動長さは刃先から105μmであり、アモルファス合金の板材はパンチ摺動方向に平行な面において硬質皮膜が成膜されていない部分には接触しない。
なお、パンチとダイを用いて打ち抜きを繰り返すことにより、硬質皮膜の損耗が生じる。本発明の硬質皮膜は、従来の硬質皮膜に対して耐久性が高いが、打ち抜きの繰り返し数が大きくなると、本発明の硬質皮膜においても損耗が生じる。硬質皮膜の損耗の程度が大きくなると、硬質皮膜の効果が発揮できなくなる。硬質皮膜の損耗の程度が大きくなった場合、パンチやダイの刃先を研磨する(パンチやダイの摺動方向に対して垂直な面の研磨する)ことにより、パンチやダイの刃先をシャープ形状に再形成することができる。これにより、パンチやダイを繰り返し使用することができる。この研磨作業の回数を加味して、成膜部分の幅を決定するとよい。成膜部分の幅は、摺動長さの3倍以上の幅とすることが好ましい。さらに、摺動長さの10倍以上の幅とすることが好ましい。
First, a TiAlN film was formed on the base material of each of the punch and die as an intermediate layer (corresponding to the second hard layer), and then a TiSiN film (corresponding to the first hard layer) was formed on the outermost surface. The film was formed at the end portion having a circumference of 5 mm x 15 mm, which is a punched shape, and was an area extending about 1 cm from the punch cutting edge 24 and the die cutting edge 25. It was applied to both the perpendicular and parallel surfaces to the punch sliding direction (corresponding to the up and down direction in FIG. 5). After the film was formed, the surfaces perpendicular to the sliding direction of both the punch and die were polished, and the hard film was left only on the surfaces parallel to the punch sliding direction (the side of the punch, the surface of the hole in the die). The punch and die can be used without polishing the surfaces perpendicular to the sliding direction, but by polishing the surfaces perpendicular to the sliding direction, the cutting edge can be made sharp. During punching, the sliding length after contact with the amorphous alloy plate is 105 μm from the cutting edge, and the amorphous alloy plate does not come into contact with the portion where the hard coating is not formed on the surface parallel to the punch sliding direction.
In addition, repeated punching using the punch and die causes wear of the hard film. The hard film of the present invention has higher durability than conventional hard films, but wear also occurs in the hard film of the present invention when the number of repeated punching operations is increased. When the degree of wear of the hard film becomes large, the effect of the hard film cannot be exhibited. When the degree of wear of the hard film becomes large, the cutting edge of the punch or die can be reshaped into a sharp shape by grinding the cutting edge of the punch or die (grinding the surface perpendicular to the sliding direction of the punch or die). This allows the punch or die to be used repeatedly. The width of the film-formed portion may be determined taking into account the number of times of this grinding operation. The width of the film-formed portion is preferably three times or more the sliding length. Furthermore, it is preferable that the width is 10 times or more the sliding length.

パンチおよびダイに形成された硬質皮膜は、母材から最表面までの総膜厚は約2μmであり、その内訳はTiAlNの第2の硬質層と、TiSiNの第1の硬質層とがそれぞれ約1μmであった。硬質皮膜の厚みは光学顕微鏡で得られた写真によって計測した。また、硬質皮膜を備えた状態でパンチとダイのクリアランスが板材の板厚の10%、すなわち2.5μmとなるように各部品を組み付けた。
第2の硬質層の組成は原子比でTi0.20Al0.250.55であり、第1の硬質層の組成は原子比でTi0.34Si0.120.54であった。これらの組成は、波長分散型X線分析(Wavelength dispersive X-ray spectrometry)による組成分析により、不可避不純物を除いて求めた。
The hard coating formed on the punch and die had a total thickness of about 2 μm from the base material to the outermost surface, with the second hard layer of TiAlN and the first hard layer of TiSiN each being about 1 μm thick. The thickness of the hard coating was measured using a photograph obtained by an optical microscope. In addition, each part was assembled so that the clearance between the punch and the die with the hard coating was 10% of the thickness of the plate material, i.e., 2.5 μm.
The composition of the second hard layer was Ti0.20Al0.25N0.55 in atomic ratio, and the composition of the first hard layer was Ti0.34Si0.12N0.54 in atomic ratio. These compositions were determined by composition analysis using wavelength dispersive X-ray spectrometry, excluding inevitable impurities.

本実施例で用いたプレス機は、株式会社放電精密加工研究所製 MPS405UDである。アモルファス合金の板材の板厚25μmに加え、その破断までの伸びを考慮して、パンチ先端とダイ上端の高さが揃った位置から、80μm低い位置に下死点を設定した。すなわち、パンチ表面がアモルファス合金の板材に接触してから105μm摺動した点が下死点である。打ち抜き速度は31mm/sとした。打ち抜き速度は4軸サーボプレスに搭載されたリニアスケールの値を、サンプリングレート0.2msのシーケンサで読み取り、パンチとアモルファス合金の板材が接触する位置における速度を算出したものである。打ち抜き速度は生産性を考慮し、好ましくは10mm/s以上、より好ましくは30mm/s以上となるようにするとよい。また、打ち抜き速度は、摩擦による各種部品の急激な発熱を避けるため、好ましくは800mm/s以下、より好ましくは600mm/s以下とするとよい。 The press machine used in this embodiment is MPS405UD manufactured by Electric Discharge Precision Machining Laboratory Co., Ltd. In addition to the thickness of the amorphous alloy plate material of 25 μm, the bottom dead center was set at a position 80 μm lower than the position where the height of the punch tip and the top end of the die are aligned, taking into consideration the elongation until the breakage. In other words, the bottom dead center is the point where the punch surface slides 105 μm after contacting the amorphous alloy plate material. The punching speed was set to 31 mm/s. The punching speed was calculated by reading the value of the linear scale mounted on the 4-axis servo press with a sequencer with a sampling rate of 0.2 ms and calculating the speed at the position where the punch and the amorphous alloy plate material come into contact. In consideration of productivity, the punching speed is preferably 10 mm/s or more, more preferably 30 mm/s or more. In addition, the punching speed is preferably 800 mm/s or less, more preferably 600 mm/s or less, in order to avoid sudden heat generation of various parts due to friction.

打ち抜き材の形状の評価方法として、まず打ち抜き材の端部14点をキーエンス製レーザー顕微鏡VK-X1000を用いて撮像した。撮像個所は図6に示す点110から123について定点観測を行い、各点について270μm×202μmの領域を撮像範囲とした。レンズの倍率は50倍とした。パンチに接触した打ち抜き材の面に対し、垂直方向から観察した。すなわち、図7に示すz軸の負方向から正方向に向かって撮像した際に、変形高さ40がz軸の負方向に検出される。 To evaluate the shape of the punched material, first, images of 14 points on the end of the punched material were taken using a Keyence VK-X1000 laser microscope. Fixed-point observations were performed on points 110 to 123 shown in Figure 6, and an area of 270 μm x 202 μm was taken for each point. The lens magnification was 50x. Observation was performed perpendicular to the surface of the punched material that was in contact with the punch. In other words, when an image was taken from the negative direction toward the positive direction of the z axis shown in Figure 7, a deformation height of 40 was detected in the negative direction of the z axis.

図8は観察像の例であり、撮像範囲の少なくとも50%以上を打ち抜き材11とし、変形高さ40を撮像できるよう、位置を調整して観察を行った。打ち抜き材端部を除く平坦部分が基準面となるよう、補正範囲130内で傾きを求め、像全体の一次平面補正を行った。補正後の像に対し、打ち抜き材端部と垂直に交差するプロファイル線131を約60μmの間隔で5本引き、各プロファイル線からそれぞれの変形高さ40を求めた。すなわち、撮像個所1点に対し、5つの変形高さ40のデータが得られる。この測定を撮像個所14点分について行い、5×14=70本分のプロファイルを得た。すなわち、特定の打ち抜き数の打ち抜き材に対し70個の変形高さ40のデータが得られる。この70個の変形高さ40のデータの平均値・最大値・最小値を求めた。以上の評価を打ち抜き数100,000打おきの打ち抜き材に対して行った。 Figure 8 shows an example of an observation image. At least 50% of the imaging range is punched material 11, and the position is adjusted so that the deformation height 40 can be imaged. The inclination is obtained within the correction range 130 so that the flat part excluding the end of the punched material becomes the reference plane, and the entire image is subjected to primary plane correction. For the corrected image, five profile lines 131 that perpendicularly intersect with the end of the punched material are drawn at intervals of about 60 μm, and the deformation height 40 is obtained from each profile line. In other words, five pieces of deformation height 40 data are obtained for one imaging point. This measurement is performed for 14 imaging points, and 5 x 14 = 70 profiles are obtained. In other words, 70 pieces of deformation height 40 data are obtained for a punched material with a specific number of punches. The average, maximum, and minimum values of the 70 pieces of deformation height 40 data are obtained. The above evaluation was performed for punched materials with a punching number of 100,000 punches.

打ち抜き材断面は通常、図7の模式図に示すような、ダレ44、せん断面43、破断面42、バリ41が確認される。適正な打ち抜きの場合は通常、せん断面43と破断面42の2種類のモードを含む断面が観察できる。金型の損耗が進むとせん断面が減少し、破断面の比率が高くなるとともに、ダレ44、バリ41の高さが増加する。 The cross section of the punched material usually shows sagging 44, sheared surfaces 43, fractured surfaces 42, and burrs 41, as shown in the schematic diagram of Figure 7. In the case of proper punching, a cross section including two types of modes, sheared surfaces 43 and fractured surfaces 42, can usually be observed. As wear of the die progresses, the sheared surfaces decrease, the proportion of fractured surfaces increases, and the height of sagging 44 and burrs 41 increases.

比較例1として、AlCrSiNの硬質皮膜を備えた金型を用意してアモルファス合金の板材の打ち抜き加工を行った。比較例1ではアークイオンプレーティング法により成膜した。母材、板材、打ち抜き速度等の条件は実施例と変えていない。 In Comparative Example 1, a die with a hard coating of AlCrSiN was prepared and an amorphous alloy plate was punched. In Comparative Example 1, the film was formed by the arc ion plating method. The conditions such as the base material, plate material, and punching speed were not changed from those in the Examples.

実施例1及び比較例1について構成の相違を表1に示す。横軸に打ち抜き材の打ち抜き打数を、縦軸に打ち抜き材の変形高さを示したグラフを図9に示す。平均値をプロットで、最大値と最小値の範囲をエラーバーとして表示した。 The differences in the configuration between Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1. Figure 9 shows a graph with the number of punches on the horizontal axis and the deformation height of the punched material on the vertical axis. The average values are plotted, and the range between the maximum and minimum values is displayed as error bars.

比較例1では、わずか20,000打の打ち抜きで最大約23μmの変形が発生した。実施例1では第1の硬質層であるTiSiNを含む硬質皮膜により、金型の母材は保護され、実施範囲内で変形高さ40が20μmを超えることはなかった。このことから、実施例1の硬質皮膜はアモルファス合金の加工に有利であり、寿命が向上可能であることが確認できた。 In Comparative Example 1, a maximum deformation of approximately 23 μm occurred after only 20,000 punches. In Example 1, the base material of the die was protected by the hard coating containing TiSiN, which was the first hard layer, and the deformation height 40 did not exceed 20 μm within the practical range. This confirmed that the hard coating of Example 1 is advantageous for machining amorphous alloys and can improve the lifespan.

1 金型部品(パンチ)
2 金型部品(ダイ)
11 アモルファス合金の板材
12 アモルファス合金の薄板
13 異材質の薄板
14 接着層
20 母材
21 硬質皮膜
22 第1の硬質層
23 第2の硬質層
24 パンチの刃先
25 ダイの刃先
40 変形高さ
41 バリ
42 破断面
43 せん断面
44 ダレ
110~123 撮像箇所
130 補正範囲
131 プロファイル線

1. Die parts (punches)
2. Die parts
Reference Signs List 11: Amorphous alloy plate 12: Amorphous alloy thin plate 13: Thin plate of different material 14: Adhesive layer 20: Base material 21: Hard film 22: First hard layer 23: Second hard layer 24: Punch cutting edge 25: Die cutting edge 40: Deformation height 41: Burr 42: Fracture surface 43: Shear surface 44: Sagging 110 to 123: Imaged location 130: Correction range 131: Profile line

Claims (7)

アモルファス合金の板材をせん断加工または破断加工するために用いられる、パンチ部材と、前記パンチ部材が挿入される孔を有するダイ部材と、を備える金型部品であって、
前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方は、金属及び硬質の金属化合物からなる母材と、その表面の前記加工に使用する領域に形成された硬質皮膜と、を含み、
前記硬質皮膜は、Ti,Si,Nを主成分とする第1の硬質層と、前記第1の硬質層と前記母材との間にTi,Al,Nを主成分とする第2の硬質層と、を備えることを特徴とするアモルファス合金の板材加工用の金型部品。
A die component used for shearing or breaking an amorphous alloy plate material, comprising a punch member and a die member having a hole into which the punch member is inserted ,
Both the punch member and the die member include a base material made of a metal and a hard metal compound, and a hard coating formed on the surface of the base material in an area used for the processing,
The hard coating comprises a first hard layer having Ti, Si, and N as its main components , and a second hard layer having Ti, Al, and N as its main components between the first hard layer and the base material .
前記硬質皮膜は多層であって、
表層に前記第1の硬質層を有し、前記表層と前記母材との間にTi,Si,Nを主成分とする硬質層と、Ti,Al,Nを主成分とする硬質層とを交互に備えたことを特徴とする請求項1に記載のアモルファス合金の板材加工用の金型部品。
The hard coating is multi-layered,
2. A die part for processing amorphous alloy plate material according to claim 1, characterized in that it has the first hard layer on the surface layer, and between the surface layer and the base material, hard layers mainly composed of Ti, Si, and N and hard layers mainly composed of Ti, Al, and N are alternately provided.
前記金属化合物は平均粒径5μm以下のタングステン炭化物を主成分とすることを特徴とする請求項1または2に記載のアモルファス合金の板材加工用の金型部品。 A die part for processing amorphous alloy plate material according to claim 1 or 2, characterized in that the metal compound is mainly composed of tungsten carbide having an average particle size of 5 μm or less. 前記パンチ部材の前記ダイ部材に挿入される部分に前記硬質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアモルファス合金の板材加工用の金型部品。 4. A die part for processing an amorphous alloy plate material according to claim 1, wherein the hard coating is formed on a portion of the punch member which is inserted into the die member. 前記パンチ部材の側面には硬質皮膜が形成された部分と、硬質皮膜が形成されていない部分と、を有し、少なくとも前記ダイ部材に挿入される部分には硬質皮膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のアモルファス合金の板材加工用の金型部品。 The die part for processing amorphous alloy sheets, as described in claim 4, characterized in that the side of the punch member has a portion on which a hard coating is formed and a portion on which no hard coating is formed, and at least the portion inserted into the die member has a hard coating formed thereon. 前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方にあっては、前記パンチの摺動方向に垂直な面は研磨面であり、前記パンチ部材の側面および前記ダイ部材の前記パンチ部材が挿入される孔の表面のみに硬質皮膜が配置されていることを特徴とする請求項4または5項に記載のアモルファス合金の板材加工用の金型部品。6. A die part for processing amorphous alloy sheets according to claim 4 or 5, characterized in that in both the punch member and the die member, the surfaces perpendicular to the sliding direction of the punch are polished surfaces, and a hard coating is disposed only on the side surface of the punch member and the surface of the hole in the die member into which the punch member is inserted. 金型部品を用いて、アモルファス合金の板材をせん断加工または破断加工し、アモルファス合金の打ち抜き材を製造する方法であって、A method for producing a punched material of an amorphous alloy by shearing or breaking a plate material of an amorphous alloy using a die component, comprising the steps of:
前記金型部品はパンチ部材と、前記パンチ部材が挿入される孔を有するダイ部材と、を備えており、The die part includes a punch member and a die member having a hole into which the punch member is inserted;
前記パンチ部材と前記ダイ部材の両方は、金属及び硬質の金属化合物からなる母材と、その表面の前記加工に使用する領域に形成された硬質皮膜と、を含み、Both the punch member and the die member include a base material made of a metal and a hard metal compound, and a hard coating formed on the surface of the base material in an area used for the processing,
前記硬質皮膜は、Ti,Si,Nを主成分とする第1の硬質層と、前記第1の硬質層と前記母材との間にTi,Al,Nを主成分とする第2の硬質層と、を備えることを特徴とするアモルファス合金の打ち抜き材の製造方法。The hard coating comprises a first hard layer having Ti, Si, and N as its main components, and a second hard layer having Ti, Al, and N as its main components, which is disposed between the first hard layer and the base material.
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