特開 2024-46776 成形型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046776

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】成形型

(51)【国際特許分類】

   B30B 11/02 20060101AFI20240329BHJP

   B21J 5/00 20060101ALI20240329BHJP

   B21J 5/02 20060101ALI20240329BHJP

   B21J 13/02 20060101ALI20240329BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

B30B11/02 F

B21J5/00 C

B21J5/02 C

B21J5/00 B

B21J13/02 L

B22F3/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152052

(22)【出願日】2022-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000109875

【氏名又は名称】トーカロ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】弁理士法人真明センチュリー

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼岡 勝哉

(72)【発明者】

【氏名】土生 陽一郎

(72)【発明者】

【氏名】高木 海人

【テーマコード（参考）】

4E087

4K018

【Ｆターム（参考）】

4E087AA09

4E087CA14

4E087EC42

4E087ED05

4E087ED06

4K018BA20

4K018CA13

4K018CA17

(57)【要約】

【課題】簡易に補修できる成形型を提供する。
【解決手段】成形型は、内部に空間を有し、空間に配置された被成形体を加圧成形するためのものである。成形型は、基材と、基材に接し空間に面する皮膜と、を含む複合部材からなり、加圧方向に沿った切断面で、少なくとも２つに分割されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に空間を有し、前記空間に配置された被成形体を加圧成形するための成形型であって、
基材と、前記基材に接し前記空間に面する皮膜と、を含む複合部材からなり、
加圧方向に沿った切断面で、少なくとも２つに分割されている成形型。

【請求項2】

前記皮膜は、前記基材に接する第１の皮膜と、
前記第１の皮膜に接する第２の皮膜と、を含み、
前記第１の皮膜は硼化物を主成分とし、
前記第２の皮膜は窒化物を主成分とする請求項１記載の成形型。

【請求項3】

前記第１の皮膜の厚さの平均値を前記第２の皮膜の厚さの平均値で除した値は１．５以上４．６以下である請求項２記載の成形型。

【請求項4】

前記第１の皮膜と前記第２の皮膜とを合わせた厚さの平均値は４０μｍ以上１２０μｍ以下である請求項２又は３に記載の成形型。

【請求項5】

前記硼化物は、硼化ジルコニウム、硼化チタン、硼化クロムの１種以上を含み、
前記窒化物は、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化クロム、窒化ジルコニウムの１種以上を含む請求項２又は３に記載の成形型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は加圧成形に用いられる成形型に関する。

【背景技術】

【0002】

中空の空間に配置された被成形体の加圧成形に用いられる成形型の材料をサイアロンにする先行技術が特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－２２５８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サイアロンは加工が困難なため、先行技術では成形型が変質したり破損したりしたときに補修が難しいという問題点がある。

【0005】

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、簡易に補修できる成形型を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的を達成するために本発明は、内部に空間を有し、空間に配置された被成形体を加圧成形するための成形型であって、基材と、基材に接し空間に面する皮膜と、を含む複合部材からなり、加圧方向に沿った切断面で、少なくとも２つに分割されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の成形型によれば、基材と、基材に接し空間に面する皮膜と、を含む複合部材からなり、加圧方向に沿った切断面で少なくとも２つに分割されている。基材の上に皮膜を作りやすいので、成形型を簡易に補修できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】複合部材からなる第１実施の形態における成形型の斜視図である。

【図2】成形型の分解立体図である。

【図3】複合部材の断面図である。

【図4】第２実施の形態における成形型の分解立体図である。

【図5】第３実施の形態における成形型の分解立体図である。

【図6】第４実施の形態における成形型の分解立体図である。

【図7】第５実施の形態における成形型の分解立体図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は複合部材（後述する）で作られた一実施の形態における成形型１０の斜視図である。成形型１０は加圧によって被成形体Ｍの形を作るための型である。図１の矢印は被成形体Ｍの加圧方向を示している。

【0010】

成形型１０は、複数の型の組合せからなる第１の型１１と、第１の型１１の加圧方向の端を塞ぐ第２の型１４と、を備えている。第１の型１１は、被成形体Ｍの加圧方向に沿った切断面１２で分割されている。切断面１２は、被成形体Ｍの加圧方向（加圧軸）に対して傾いていても良く、例えば加圧軸に対して±５°の範囲に切断面１２が存在する場合も含まれる。

【0011】

本実施形態では被成形体Ｍの形は円柱であり、第１の型１１は単一の切断面１２によって２分割されている。第２の型１４は、被成形体Ｍの軸方向の両側から被成形体Ｍを加圧する。成形型１０を使用するときは、加圧された被成形体Ｍに押されて第１の型１１の切断面１２が互いに離れないようにするため、第１の型１１は枠などの固定部材（図示せず）にはまっている。

【0012】

被成形体Ｍは、希土類元素を含む金属を含む。被成形体Ｍに含まれる金属の形体は、粉末、粒および板の少なくとも１種が挙げられる。金属に含まれる希土類元素はＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕが挙げられる。希土類元素の機能の発現のため、金属は希土類元素を２５－５０質量％含むのが好ましい。成形型１０に被成形体Ｍが配置された状態で成形型１０を加熱しても良い。成形型１０は真空中や不活性ガス雰囲気など、適宜の雰囲気で使われる。

【0013】

図２は成形型１０の分解立体図である。第１の型１１の切断面１２を合わせてできる円筒状の内面１３の軸方向の両端が第２の型１４で塞がれると、成形型１０に、第１の型１１の内面１３と第２の型１４の円形の端面１５とに囲まれた中空の円柱状の空間１６ができる。切断面１２は空間１６の中心を通る。被成形体Ｍ（図１参照）は空間１６に配置される。被成形体Ｍの付着を防ぐため、少なくとも第１の型１１の内面１３及び第２の型１４の端面１５に皮膜（後述する）が設けられる。

【0014】

図３は複合部材２０の断面図である。図３は第１の型１１（図２参照）の内面１３又は第２の型１４の端面１５を含む複合部材２０の断面が図示されている。複合部材２０は、順に基材２１、第１の皮膜２３、第２の皮膜２５を含む。図３には基材２１、第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５の断面の一部が図示されている。被成形体Ｍ（図１参照）は第２の皮膜２５に接する。

【0015】

基材２１は、複合部材２０の元になる部材である。基材２１の材料は、超硬合金、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金、Ｍｏ合金、高融点材料の耐火金属、鋼、カーボン（黒鉛）が例示される。超硬合金は金属および硬質の金属間化合物からなり、硬質相の主成分が炭化タングステンであるものが挙げられる。超硬合金はＣｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ等の炭化物や炭窒化物が硬質相に含まれることがある。Ｎｉ合金はＮｉ－Ｃｒ－Ｆｅ系合金、Ｎｉ－Ｍｏ－Ｆｅ系合金、Ｎｉ－Ｃｕ系合金、Ｎｉ－Ｆｅ系合金が例示される。Ｃｏ合金はＣｏ－Ｃｒ系合金が例示される。耐火金属はＶ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｅの１種以上を含む体心立方格子（ｂｃｃ）構造を有する合金であって、融点が例えば１８００℃以上の材料が挙げられる。鋼は、炭素量が約０．０２％以上２．１％以下の炭素鋼、Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ等の元素の１種以上を含むステンレス鋼などの合金鋼が例示される。

【0016】

基材２１は、炭素繊維などの強化繊維が複合化していても良い。基材２１は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。例えば基材２１の材料が超硬合金の場合、その表面に脱β層が形成されていても良い。基材２１の材料が鋼の場合、その表面に浸炭層が形成されていたり、その表面が窒化されていたりしても良い。焼入れ、焼き戻し等の各種の熱処理が施された鋼を基材２１の材料に採用することは当然可能である。

【0017】

第１の皮膜２３は、基材２１と第２の皮膜２５との間に介在し、第２の皮膜２５を基材２１に結合する機能、及び、希土類元素を含む金属の付着を抑制する機能を有する。第１の皮膜２３は、基材２１のうち第１の型１１（図２参照）の内面１３や第２の型１４の端面１５に相当する部分だけでなく、基材２１の全ての面に設けられても良い。第１の型１１の内面１３の一部や第２の型１４の端面１５の一部に第１の皮膜２３が設けられていない部分があっても差し支えない。

【0018】

第１の皮膜２３の材料は硼化物を主成分とする。硼化物は、ホウ素よりも電気陰性度が小さい元素とホウ素との化合物である。硼化物が主成分とは、第１の皮膜２３の材料のうち硼化物の割合が５０質量％を超えること、好ましくは７５質量％以上であること、特に好ましくは９０質量％以上であることをいう。

【0019】

第１の皮膜２３は、硼化物以外に、酸化物が含まれていても差し支えない。酸化物の割合は５質量％以下が好ましい。第１の皮膜２３は、第１の皮膜２３の機能を損なわない範囲において、窒化物、炭化物等の不可避不純物が含まれていても良い。不可避不純物の割合は、第１の皮膜２３の材料全体に対して１質量％以下である。

【0020】

第１の皮膜２３に含まれる硼化物は、硼化ジルコニウム、硼化チタン、硼化クロムの１種以上が好適である。硼化ジルコニウムは融点や硬度が高く、さらに電気伝導性や熱伝導性に優れる。硼化チタンは硬度が高く、さらに耐食性に優れる。硼化クロムは耐酸化性に優れる。硼化ジルコニウム、硼化チタン及び硼化クロムは、ＺｒＢ，ＺｒＢ_２，ＴｉＢ，ＴｉＢ_２，ＣｒＢ，ＣｒＢ_２のような化学量論組成のみならず、ＺｒＢ_１－Ｘのような非化学量論組成も含まれる。

【0021】

第２の皮膜２５は基材２１を保護する機能、及び、希土類元素を含む金属の付着を抑制する機能を有する。第２の皮膜２５は、第１の皮膜２３の全体に設けられているのが好ましいが、第１の皮膜２３の一部に第２の皮膜２５が設けられていない部分があっても差し支えない。

【0022】

第２の皮膜２５の材料は窒化物を主成分とする。窒化物は、窒素よりも陽性な元素と窒素との化合物である。第２の皮膜２５は窒化物を主成分とするので、硼化物を主成分とする第１の皮膜２３の線膨張係数に第２の皮膜２５の線膨張係数を近づけることができる。窒化物が主成分とは、第２の皮膜２５の材料のうち窒化物の割合が５０質量％を超えること、好ましくは７５質量％以上であること、特に好ましくは９０質量％以上であることをいう。

【0023】

第２の皮膜２５は、窒化物以外に、酸化物が含まれていても差し支えない。酸化物の割合は５質量％以下が好ましい。第２の皮膜２５は、第２の皮膜２５の機能を損なわない範囲において、炭化物、硼化物等の不可避不純物が含まれていても良い。不可避不純物の割合は、第２の皮膜２５の材料全体に対して１質量％以下である。

【0024】

第２の皮膜２５に含まれる窒化物は、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化クロム、窒化ジルコニウムの１種以上が好適である。これらは耐食性、熱伝導性、電気伝導性に優れる。窒化ホウ素、窒化チタン、窒化クロム及び窒化ジルコニウムは、ＢＮ，ＴｉＮ，ＣｒＮ，ＺｒＮのような化学量論組成のみならず、ＢＮ_１－Ｘのような非化学量論組成も含まれる。

【0025】

第１の皮膜２３の材料や第２の皮膜２５の材料は、例えばＸ線回折法によって特定できる。第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５は、蒸着や溶射によって膜を設けた後、加熱して作ることができる。ホットプレスによって第１の皮膜２３や第２の皮膜２５を作ることもできる。複合部材２０は、第１の界面２２において基材２１と第１の皮膜２３とが接しており、第２の界面２４において第１の皮膜２３と第２の皮膜２５とが接している。

【0026】

複合部材２０の断面に現出する第１の皮膜２３の厚さの平均値を第２の皮膜２５の厚さの平均値で除した値は１．５以上４．６以下であると好ましい。第２の皮膜２５の厚さを確保して補修できるようにすると共に、第１の皮膜２３の応力が過大にならないようにできるので、第１の皮膜２３の割れの発生を低減できる。

【0027】

第１の皮膜２３の厚さの平均値を求めるには、まず走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による複合部材２０の断面画像の画像解析により、第１の皮膜２３の平均線の方向に第１の皮膜２３から基準長さ（１００μｍ）だけを抜き取る。平均線は、最小二乗法により第１の界面２２と第２の界面２４との間を直線に置き換えた線である。次に、抜き取った部分の平均線の方向にＸ軸を取り、Ｘ軸と直交するＹ軸を縦倍率の方向に取り、Ｘ軸に沿って基準長さの全長に亘って１μｍごとに第１の界面２２と第２の界面２４との間隔をＹ軸の方向に測定し、求めた間隔の総和を間隔の数で除して平均値を求める。

【0028】

第２の皮膜２５の厚さの平均値を求めるには、まずＳＥＭによる複合部材２０の断面画像の画像解析により、第２の皮膜２５の平均線の方向に第２の皮膜２５から基準長さ（１００μｍ）だけを抜き取る。平均線は最小二乗法により第２の界面２４と第２の皮膜２５の表面２６との間を直線に置き換えた線である。次に、抜き取った部分の平均線の方向にＸ軸を取り、Ｘ軸と直交するＹ軸を縦倍率の方向に取り、Ｘ軸に沿って基準長さの全長に亘って１μｍごとに第２の界面２４と表面２６との間隔をＹ軸の方向に測定し、求めた間隔の総和を間隔の数で除して平均値を求める。

【0029】

第１の皮膜２３と第２の皮膜２５とを合わせた厚さの平均値は４０μｍ以上１２０μｍ以下であると好ましい。皮膜２３，２５による耐溶着性を確保すると共に、皮膜２３，２５の剥がれの一因である皮膜２３，２５の応力が過大にならないようにするためである。

【0030】

第１の皮膜２３と第２の皮膜２５とを合わせた厚さの平均値を求めるには、まずＳＥＭによる複合部材２０の断面画像の画像解析により、第１の皮膜２３の平均線の方向に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５から基準長さ（１００μｍ）だけを抜き取る。平均線は最小二乗法により第１の界面２２と第２の皮膜２５の表面２６との間を直線に置き換えた線である。次に、抜き取った部分の平均線の方向にＸ軸を取り、Ｘ軸と直交するＹ軸を縦倍率の方向に取り、Ｘ軸に沿って基準長さの全長に亘って１μｍごとに第１の界面２２と表面２６との間隔をＹ軸の方向に測定し、求めた間隔の総和を間隔の数で除して平均値を求める。第１の皮膜２３の平均値に第２の皮膜２５の平均値を加えた値を、第１の皮膜２３と第２の皮膜２５とを合わせた厚さの平均値としても良い。

【0031】

図２に戻って説明する。成形型１０の第１の型１１は切断面１２で分割されているので、内面１３の任意の法線を無限の長さにできる。これにより第１の型１１の内面１３に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５を溶射や蒸着、ホットプレス等によって形成しやすくできる。従って成形型１０の内面１３が変質したり破損したりしたときに内面１３を簡易に補修できる。

【0032】

図４を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施形態では、第２の型１４の形が円柱の場合について説明した。これに対し第２実施形態では、第２の型３４の形が角柱の成形型３０について説明する。第１実施形態において説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は第２実施の形態における成形型３０の分解立体図である。

【0033】

成形型３０は、複数の型の組合せからなる第１の型３１と、第１の型３１の加圧方向の端を塞ぐ第２の型３４と、を備えている。第１の型３１は、被成形体Ｍ（図１参照）の加圧方向に沿った切断面３２で分割されている。切断面３２は、被成形体Ｍの加圧方向（加圧軸）に対して傾いていても良く、例えば加圧軸に対して±５°の範囲に切断面３２が存在する場合も含まれる。本実施形態では被成形体Ｍの形は角柱であり、第１の型３１は単一の切断面３２によって２分割されている。

【0034】

第１の型３１の内面３３は、互いに向かい合う第１面３３ａ、及び、第１面３３ａの間に位置する第２面３３ｂからなる。本実施形態では第２面３３ｂは第１面３３ａに垂直である。切断面３２を合わせてできる角筒状の第１の型３１の軸方向の両端が第２の型３４で塞がれると、成形型３０に、第１の型３１の内面３３と第２の型３４の矩形の端面３５とに囲まれた中空の角柱状の空間３６ができる。切断面３２は空間３６の中心を通る。被成形体Ｍ（図１参照）は空間３６に配置される。

【0035】

被成形体Ｍの付着を防ぐため、少なくとも第１の型３１の内面３３及び第２の型３４の端面３５に第１の皮膜２３（図３参照）及び第２の皮膜２５が設けられる。第１の型３１は切断面３２で分割されているので、第１面３３ａにほぼ垂直な直線を任意に引くことができ、さらに第２面３３ｂの任意の法線を無限の長さにできる。よって第１の型３１の内面３３に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５を溶射や蒸着、ホットプレス等により形成しやすくできる。従って成形型３０の内面３３が変質したり破損したりしたときに簡易に補修できる。

【0036】

図５を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施形態および第２実施形態では、第１の型１１，３１が単一の切断面１２，３２によってそれぞれ分割されている場合について説明した。これに対し第３実施形態では、第１の型４１が２つの切断面４２，４３によって分割されている場合について説明する。第１実施形態および第２実施形態において説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第３実施の形態における成形型４０の分解立体図である。

【0037】

成形型４０は、複数の型の組合せからなる第１の型４１と、第１の型４１の加圧方向の端を塞ぐ第２の型３４と、を備えている。第１の型４１は、被成形体Ｍ（図１参照）の加圧方向に沿った切断面４２，４３で分割されている。切断面４２，４３は、被成形体Ｍの加圧方向（加圧軸）に対して傾いていても良く、例えば加圧軸に対して±５°の範囲に切断面４２，４３が存在する場合も含まれる。本実施形態では被成形体Ｍの形は角柱であり、第１の型４１は互いに直交する切断面４２，４３によって２分割されている。切断面４２，４３によって分割された第１の型４１の内面４４には、互いに垂直な第１面４４ａ及び第２面４４ｂができる。

【0038】

被成形体Ｍの付着を防ぐため、少なくとも第１の型４１の内面４４及び第２の型３４の端面３５に第１の皮膜２３（図３参照）及び第２の皮膜２５が設けられる。第１の型４１は切断面４２，４３で分割されているので、第１面４４ａ及び第２面４４ｂの任意の法線を無限の長さにできる。よって第１の型４１の内面４４に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５を溶射や蒸着、ホットプレス等により形成しやすくできる。従って成形型４０の内面４４が変質したり破損したりしたときに簡易に補修できる。

【0039】

図６を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施形態から第３実施形態では第１の型１１，３１，４１の加圧方向の端を塞ぐ２つの第２の型１４，３４が、両方とも第１の型１１，３１，４１と分離している場合について説明した。これに対し第４実施形態では、第１の型１１の加圧方向の端を塞ぐ第２の型１４が、１つだけ第１の型１１と分離している場合について説明する。第１実施形態において説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６は第４実施の形態における成形型５０の分解立体図である。

【0040】

成形型５０は、加圧方向に沿う切断面１２で２分割された第１の型１１と、第１の型１１の加圧方向の端を塞ぐ第２の型１４と、を備えている。片方の第１の型１１には、第２の型１４によって加圧される加圧方向の端に底部５１が結合している。底部５１は、第２の型１４と直径が等しく、第２の型１４よりも軸方向の長さが小さい円柱である。底部５１の円形の端面５２は、第１の型１１の内面１３につながっている。第２の型１４の圧力面は、底部５１の端面５２に対面する。切断面１２を合わせてできる有底円筒状の第１の型１１の軸方向の端が第２の型１４で塞がれると、成形型５０に、第１の型１１の内面１３、底部５１の円形の端面５２、及び、第２の型１４の円形の端面１５に囲まれた中空の円柱状の空間１６ができる。

【0041】

被成形体Ｍ（図１参照）の付着を防ぐため、少なくとも第１の型１１の内面１３、底部５１の端面５２、及び、第２の型１４の端面１５に第１の皮膜２３（図３参照）及び第２の皮膜２５が設けられる。第１の型１１は切断面１２で分割されているので、内面１３及び端面５２の任意の法線を無限の長さにできる。よって第１の型１１の内面１３及び端面５２に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５を溶射や蒸着、ホットプレス等により形成しやすくできる。従って成形型５０の内面１３や端面５２が変質したり破損したりしたときに簡易に補修できる。

【0042】

図７を参照して第５実施の形態について説明する。第１実施形態から第４実施形態では第１の型１１，３１，４１がそれぞれ２分割されている場合について説明した。これに対し第５実施形態では、第１の型６１，６２，６３が３分割されている場合について説明する。第２実施形態において説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図７は第５実施の形態における成形型６０の分解立体図である。

【0043】

成形型６０は、複数の第１の型６１，６２，６３と、第１の型６１，６２，６３の加圧方向の端を塞ぐ第２の型３４と、を備えている。第１の型６１，６３と第１の型６２とは切断面６４によって分割されている。第１の型６１と第１の型６３とは切断面６５によって分割されている。切断面６４，６５は互いにほぼ平行な面である。切断面６４，６５は、被成形体Ｍの加圧方向（加圧軸）に対して傾いていても良く、例えば加圧軸に対して±５°の範囲に切断面６４，６５が存在する場合も含まれる。

【0044】

第１の型６３には、第２の型３４によって加圧される加圧方向の端に底部６６が結合している。底部６６は、第２の型３４と加圧面の大きさ及び形が等しく、第２の型３４よりも軸方向の長さが小さい角柱である。底部６６の矩形の端面６７は、第１の型６３の内面６８につながっている。第２の型３４の圧力面は、底部６６の端面６７に対面する。

【0045】

被成形体Ｍの付着を防ぐため、少なくとも第１の型６１，６２，６３の内面および底部６６の端面６７に第１の皮膜２３（図３参照）及び第２の皮膜２５が設けられる。第１の型６１，６２，６３は切断面６４，６５で分割されているので、第１の型６１，６２，６３の内面および端面６７の任意の法線を無限の長さにできる。よって第１の型６１，６２，６３の内面および端面６７に第１の皮膜２３及び第２の皮膜２５を溶射や蒸着、ホットプレス等により形成しやすくできる。従って成形型６０の内面や端面６７が変質したり破損したりしたときに簡易に補修できる。

【0046】

第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態における成形型１０，３０，４０は、２つの第２の型１４，３４が、両方とも第１の型１１，３１，４１と分離しているので、第４実施形態および第５実施形態における成形型５０，６０と比較して、被成形体Ｍの圧力分布のばらつきを低減できる点で好ましい。

【実施例0047】

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0048】

（サンプルの作製）
縦３０ｍｍ横３０ｍｍの矩形の底面を有する高さ５ｍｍの直方体の基材２１を準備し、ブラスト処理により基材２１の底面の表面粗さを調整した。基材２１の底面に第１の皮膜２３をホットプレス（不活性雰囲気中）により形成し、ブラスト処理により第１の皮膜２３の表面粗さを調整した後、第１の皮膜２３の上に第２の皮膜２５をホットプレスにより形成した。種々の基材および成膜材料を用いて表１に示すＮｏ．１－２３における複合部材のサンプルを複数ずつ得た。

【0049】

【表1】

Ｎｏ．２，２２の基材２１（超硬合金）の主な化学成分はＷ：７２－７８質量％、Ｔｉ：１０－１５質量％、Ｃｏ：５－６質量％、Ｃ：７－９質量％であった。Ｎｏ．３の基材２１（Ｎｉ合金）の主な化学成分はＮｉ：６１質量％、Ｃｒ：２２質量％、Ｍｏ：９質量％、Ｆｅ：２．５質量％であった。Ｎｏ．４の基材２１（炭素鋼）の主な化学成分はＣ：０．１０－０．１５質量％、Ｓｉ：０．１５－０．３５質量％。Ｍｎ：０．３０－０．６０質量％、残部がＦｅであった。炭素鋼は焼入れ・焼き戻し処理を施した。Ｎｏ．７の第１の皮膜２３はＴｉＢ_２が６１質量％含まれＣｒＢ_２が３７質量％含まれていた。Ｎｏ．２の第２の皮膜２５はＳｉ_３Ｎ_４が７８質量％含まれＴａＮが１９質量％含まれていた。

【0050】

（皮膜の厚さ）
各サンプルの基材２１、第１の界面２２、第１の皮膜２３、第２の界面２４及び第２の皮膜２５が全て現出した一断面のＳＥＭ画像の画像解析により、第１の皮膜２３の平均線の方向に第１の皮膜２３から基準長さ（１００μｍ）だけを抜き取り、抜き取った部分の平均線の方向にＸ軸を取り、Ｘ軸と直交するＹ軸を縦倍率の方向に取った。次にＸ軸に沿って基準長さの全長に亘って１μｍごとに第１の界面２２と第２の界面２４との間隔をＹ軸の方向に測定し、求めた間隔の総和を間隔の数で除して第１の皮膜２３の厚さの平均値を求めた。これを表１の第１の皮膜の「厚さ」の欄に記した。

【0051】

同じＳＥＭ画像の画像解析により、第２の皮膜２５の平均線の方向に第２の皮膜２５から基準長さ（１００μｍ）だけを抜き取り、抜き取った部分の平均線の方向にＸ軸を取り、Ｘ軸と直交するＹ軸を縦倍率の方向に取った。次にＸ軸に沿って基準長さの全長に亘って１μｍごとに第２の界面２４と表面２６との間隔をＹ軸の方向に測定し、求めた間隔の総和を間隔の数で除して第２の皮膜２５の厚さの平均値を求めた。これを表１の第２の皮膜の「厚さ」の欄に記した。

【0052】

第１の皮膜の厚さの平均値を第２の皮膜の厚さの平均値で除した値を表１の「厚さの比」の欄に記した。第１の皮膜の厚さの平均値に第２の皮膜の厚さの平均値を加えた値を表１の「厚さの計」の欄に記した。

【0053】

（耐溶着性試験）
１０００℃に加熱したＡｒ雰囲気の炉内に、希土類元素を含む金属製の押付部材と各サンプルとを入れ、第２の皮膜２５の表面に押付部材の面を平行に保ちながら偏荷重がかからないように５０ＭＰａの圧力で第２の皮膜２５の表面２６に押付部材を１０分間押し付けた後、炉からサンプルを取り出し、第２の皮膜２５のうち押付部材を押し付けた部分の画像を撮影した。画像解析により、第２の皮膜２５に押付部材を押し付けた面積に対する、第２の皮膜２５に付着した金属の面積の割合（％）を求めた。なお、金属製の押付部材を第２の皮膜２５に押し付けた面積は３００ｍｍ^２であった。金属製の押付部材は希土類元素を含む合金（例えば磁石材料）であり、化学成分はＣｏ：５１質量％、Ｓｍ：２６質量％、Ｆｅ：１７質量％、Ｃｕ：６質量％であった。

【0054】

第２の皮膜に溶着（付着）した金属の面積の割合が３％以下のものをＡ、３％を超え５％以下のものをＢ、５％を超えたものをＣと判定した。結果は表１の「溶着」の欄に記した。

【0055】

（凹み）
１０００℃に加熱したＡｒ雰囲気の炉内に、希土類元素を含む金属製の押付部材と各サンプルとを入れ、第２の皮膜２５の表面に押付部材の面を平行に保ちながら偏荷重がかからないように５０ＭＰａの圧力で第２の皮膜２５の表面に押付部材を５分間押し付けた後、圧力を５ＭＰａに変更して第２の皮膜２５に押付部材を５分間押し付けた。これを１サイクルとした。押付部材の押し付けを１サイクル終えたサンプルを炉から取り出し、第２の皮膜２５のうち押付部材を押し付けた部分の画像を撮影した。

【0056】

再び１０００℃に加熱したＡｒ雰囲気の炉内で、押付部材の押し付けを５０サイクル繰り返した。５０サイクルを終えたサンプルを炉から取り出し、第２の皮膜２５のうち押付部材を押し付けた部分の画像を撮影した。

【0057】

非接触式の表面粗さ計により、第２の皮膜２５に押付部材を押し付けた面積に対する、皮膜２３，２５が凹んだ部分（以下「凹み」と称す）の面積の割合（％）を求めた。なお、金属製の押付部材を第２の皮膜２５に押し付けた面積は３００ｍｍ^２であった。金属製の押付部材は希土類元素を含む合金（例えば磁石材料）であり、化学成分はＣｏ：５１質量％、Ｓｍ：２６質量％、Ｆｅ：１７質量％、Ｃｕ：６質量％であった。

【0058】

凹みの面積の割合が３％以下のものをＡ、３％を超え５％以下のものをＢ、５％を超え１０％以下のものをＣ、１０％を超えたものをＤと判定した。結果は表１の「凹み」の欄に記した。

【0059】

（耐久性）
凹みの評価のための試験の１サイクル後に撮影した画像の画像解析により、第２の皮膜２５に付着した金属の面積Ｓ１を測定した。同じ試験の５０サイクル後に撮影した画像の画像解析により、第２の皮膜２５に付着した金属の面積Ｓ２を測定した。次いで第２の皮膜２５に押付部材を押し付けた面積に対する、面積Ｓ２から面積Ｓ１を減じた面積の割合（％）を求めた。この割合が１０％以下のものをＡ、１０％を超え２０％以下のものをＢ、２０％を超えたものをＣと判定した。結果は表１の「耐久性」の欄に記した。

【0060】

（評価）
サンプルＮｏ．１－２１は溶着の判定がＡ又はＢであったのに対し、Ｎｏ．２２，２３は溶着の判定がＣであった。Ｎｏ．１－２１は窒化物を含む第２の皮膜が設けられていたのに対し、Ｎｏ．２２は窒化物を含む第２の皮膜が設けられておらず、Ｎｏ．２３は皮膜が全く設けられていなかった。第２の皮膜は耐溶着性の確保に効果があることがわかった。

【0061】

サンプルＮｏ．１－２０は凹みの判定がＡ－Ｃであり、耐久性の判定がＡ又はＢであった。一方、サンプルＮｏ．２１は凹みの判定がＤであり、耐久性の判定がＣであった。Ｎｏ．１－２０は硼化物を含む第１の皮膜および窒化物を含む第２の皮膜が設けられていたが、Ｎｏ．２１は硼化物を含む第１の皮膜が設けられていなかった。第１の皮膜および第２の皮膜は凹みの低減や耐久性の向上に効果があることがわかった。

【0062】

サンプルＮｏ．１－４は溶着の判定がＢであったが、Ｎｏ．５－２０は溶着の判定がＡであった。Ｎｏ．５－２０は第１の皮膜が硼化ジルコニウム、硼化チタン、硼化クロムの１種以上を含み、第２の皮膜が窒化ホウ素、窒化チタン、窒化クロム、窒化ジルコニウムの１種以上を含むのに対し、Ｎｏ．１－４は皮膜がそれ以外の硼化物または窒化物からなる点で相違した。上記の特定の硼化物および窒化物は、皮膜の耐溶着性の向上に効果があることがわかった。

【0063】

サンプルＮｏ．１－４は凹みの判定がＣであったが、Ｎｏ．５－２０は凹みの判定がＡ又はＢであった。Ｎｏ．５－２０は第１の皮膜の厚さの平均値を第２の皮膜の厚さの平均値で除した値が１．５以上４．６以下であったのに対し、Ｎｏ．１－４は、その値が１．５未満または４．６を超える点で相違した。第１の皮膜の厚さの平均値を第２の皮膜の厚さの平均値で除した値を１．５以上４．６以下にすることは、皮膜の凹みの発生の低減に効果があることがわかった。これは皮膜の応力の低減によるものと推定する。

【0064】

サンプルＮｏ．５－１０は凹みの判定および耐久性の判定がＢであったが、Ｎｏ．１１－２０は凹みの判定および耐久性の判定がＡであった。Ｎｏ．１１－２０は、第１の皮膜と第２の皮膜とを合わせた厚さの平均値が４０μｍ以上１２０μｍ以下であったのに対し、Ｎｏ．５－１０は厚さの平均値が４０μｍ未満である点で相違した。第１の皮膜と第２の皮膜とを合わせた厚さの平均値を４０μｍ以上１２０μｍ以下にすることは、皮膜の応力の低減などにより、皮膜の凹みの発生の低減や耐久性の向上に効果があることがわかった。

【0065】

複合部材２０は、例えば成形型１０，３０，４０，５０，６０など、高温下で第２の皮膜２５に圧力がかかるものに使われることがある。実施例において説明したとおり、複合部材２０によれば希土類元素を含む金属の付着を低減できることが明らかになった。従って複合部材２０を用いて作られた成形型１０，３０，４０，５０，６０には、被成形体Ｍに含まれる希土類元素を含む金属が付着しにくくなる。成形型１０，３０，４０，５０，６０の耐久性を向上できるので、成形型１０，３０，４０，５０，６０を長い間使用できる。

【0066】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

【0067】

実施形態では成形型１０，３０，４０，５０，６０の空間１６，３６に配置される被成形体Ｍが円柱または角柱の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。被成形体Ｍの形状は一例であり適宜選択される。第１の型１１，３１，４１，６１，６２，６３の分割数や形状も一例であり適宜選択される。

【0068】

実施例では、第２の皮膜２５の表面（平面）に押付部材の面（平面）を押し付ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。押付部材の面およびその面が押し付けられる第２の皮膜２５の表面は曲面であっても構わない。押付部材の曲面が凸の場合、その面が押し付けられる第２皮膜２５の曲面は、凸に対応した凹である。押付部材の曲面が凹の場合、その面が押し付けられる第２皮膜２５の曲面は、凹に対応した凸である。押付部材の曲面が凹凸の場合、その面が押し付けられる第２皮膜２５の曲面は、凹凸に対応した凹凸である。

【符号の説明】

【0069】

１０，３０，４０，５０，６０ 成形型
１２，３２，４２，４３，６４，６５ 切断面
１６，３６ 空間
２０ 複合部材
２１ 基材
２３ 第１の皮膜
２５ 第２の皮膜
Ｍ 被成形体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】