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65 日立金属技報 Vol.36(2020) プレス金型用耐メッキ凝着性コーティング Anti-Adhesion Coating for Stamping Dies in Plated Sheet Metal Processing Tribec ® 炬V 図1 Tribec ® 炬 V の皮膜構造 Fig. 1 Structure of Tribec ® Kagari V 図2 Tribec ® 炬の摺動特性 Fig. 2 Sliding characteristics of Tribec ® Kagari 図3 Tribec ® 炬,Tribec ® 炬 V の摺動特性 (a)ボールオンディスク摩擦試験結果 (b)摩擦面 Fig. 3 Sliding characteristics of Tribec ® Kagari and Tribec ® Kagari V: (a) ball-on-disc test results, (b) appearance of sliding surface Tribec ® Kagari V Tribec ® Kagari Substrate Anti-adhesion carbon-based layer with heat resistance Scuffing prevented by unique sliding characteristics Height of sliding surface (micron) -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Ball-on-disc test conditions: JIS SUJ2 Ball, loading 2 N, sliding distance 100 m, without lubricant, several temperatures Testing temperature (degC) 0 100 200 300 400 AlCrSiN AlCrSiN CrN CrN Tribec ® Kagari Tribec ® Kagari VC (salt bath) VC (salt bath) Friction coefficient 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Ball-on-disc test condition: JIS SUJ2 ball, JIS SKD11 substrate, loading 2 N, sliding distance 100 m, without lubricant at room temperature (a) Sliding distance (m) Without coating Adhesion Adhesion Slightly Adhesion Slightly Adhesion No adhesion No adhesion Tribec ® Kagari Tribec ® Kagari V (b) Without coating Tribec ® Kagari Tribec ® Kagari V 0 20 40 60 80 100 100 µm 自動車骨格のキャビン周りには,燃 費性能と衝突安全性を高めるために高 強度の鋼製フレーム部品が多用されて いる。これらフレーム部品の製造方法 のひとつに,水冷金型でプレス成形と 焼入れを同時に行うホットスタンプ 方式がある。特に,耐食性が必要な 足回り部品にはメッキ鋼板が使用さ れ,スタンピングメーカーは,摩耗し た金型の交換頻度だけでなく,金型表 面に凝着したメッキ成分の除去作業な ど,メンテナンス工数の削減も重要視 している。 上記のような高負荷環境下における プレス成形用途に対し,日立金属では カジリ抑制をコンセプトとした PVD (Physical Vapor Deposition)コーティン グ「Tribec ® 炬( トライベックカガリ)」 を上市しているが,2013年頃から, さらにホットスタンプ型へのメッキ成 分の凝着対策が求められていた。 そこで,Tribec 炬をベースに,最表 層に耐凝着性に優れる耐熱性の高い炭 素系皮膜を積層させた「Tribec 炬 V」 を開発した( 図1)。 ベース層の Tribec 炬は CrN 系皮膜 と VN 系皮膜を適切に積層し,局所 的な凝着や過剰な酸化摩耗が発生しに くい特長を有する( 図2)。 さらに,Tribec 炬 V はボールオン ディスク摩擦試験において,従来の Tribec 炬よりも低い摩擦係数を示し, 表面には凝着がみられない( 図3)。ま た,Tribec 炬 V はメッキ主成分の Al や Zn に対する摩擦挙動も安定してい る。これは炭素系皮膜と Al,Zn との 親和性が低く,凝着しにくいことを示 唆している。 ホットスタンプ工程における Tribec 炬 V の量産評価の結果,従来 品では,数百ショットごとに行われて いた金型表面のメッキ除去作業を省く ことができ,スタンピングメーカーの 生産性向上に大きく貢献している。 ( 金属材料事業本部)

Tribec 炬V - Hitachi Metalsと VN系皮膜を適切に積層し,局所 的な凝着や過剰な酸化摩耗が発生しに くい特長を有する(図2)。 さらに,Tribec炬Vはボールオン

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  • 65日立金属技報 Vol.36(2020)

    新製品紹介

    プレス金型用耐メッキ凝着性コーティングAnti-Adhesion Coating for Stamping Dies in Plated Sheet Metal Processing

    Tribec® 炬 V

    図 1 Tribec® 炬 V の皮膜構造Fig. 1 Structure of Tribec® Kagari V

    図 2 Tribec® 炬の摺動特性Fig. 2 Sliding characteristics of Tribec® Kagari

    図 3 Tribec® 炬,Tribec® 炬 V の摺動特性 (a)ボールオンディスク摩擦試験結果 (b)摩擦面Fig. 3 Sliding characteristics of Tribec® Kagari and Tribec® Kagari V: (a) ball-on-disc test results, (b) appearance of sliding surface

    Tribec® Kagari V

    Tribec® Kagari

    Substrate

    Anti-adhesioncarbon-based layerwith heat resistance

    Scuffing preventedby unique slidingcharacteristics

    Height of sliding surface (micron)

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    4

    5

     Ball-on-disc test conditions:  JIS SUJ2 Ball, loading 2 N, sliding distance 100 m,without lubricant, several temperatures

    Testing temperature (degC)

    0 100 200 300 400

    AlCrSiNAlCrSiN

    CrNCrN

    Tribec® KagariTribec® Kagari

    VC (salt bath)VC (salt bath)

    Friction coefficient

    1

    0.8

    0.6

    0.4

    0.2

    0

    Ball-on-disc test condition: JIS SUJ2 ball, JIS SKD11 substrate, loading 2 N, sliding distance 100 m, without lubricant at room temperature

    (a)

    Sliding distance (m)

    Without coatingAdhesionAdhesion Slightly AdhesionSlightly Adhesion No adhesionNo adhesion

    Tribec® Kagari Tribec® Kagari V(b)

    Without coating

    Tribec® Kagari

    Tribec® Kagari V

    0 20 40 60 80 100

    100 µm

     自動車骨格のキャビン周りには,燃

    費性能と衝突安全性を高めるために高

    強度の鋼製フレーム部品が多用されて

    いる。これらフレーム部品の製造方法

    のひとつに,水冷金型でプレス成形と

    焼入れを同時に行うホットスタンプ

    方式がある。特に,耐食性が必要な

    足回り部品にはメッキ鋼板が使用さ

    れ,スタンピングメーカーは,摩耗し

    た金型の交換頻度だけでなく,金型表

    面に凝着したメッキ成分の除去作業な

    ど,メンテナンス工数の削減も重要視

    している。

     上記のような高負荷環境下における

    プレス成形用途に対し,日立金属では

    カジリ抑制をコンセプトとした PVD

    (Physical Vapor Deposition)コーティン

    グ「Tribec® 炬(トライベックカガリ)」

    を上市しているが,2013 年頃から,

    さらにホットスタンプ型へのメッキ成

    分の凝着対策が求められていた。

     そこで,Tribec 炬をベースに,最表

    層に耐凝着性に優れる耐熱性の高い炭

    素系皮膜を積層させた「Tribec 炬 V」

    を開発した(図 1)。

     ベース層の Tribec 炬は CrN 系皮膜

    と VN 系皮膜を適切に積層し,局所

    的な凝着や過剰な酸化摩耗が発生しに

    くい特長を有する(図 2)。

     さらに,Tribec 炬 V はボールオン

    ディスク摩擦試験において,従来の

    Tribec 炬よりも低い摩擦係数を示し,

    表面には凝着がみられない(図 3)。ま

    た,Tribec 炬 V はメッキ主成分の Al

    や Zn に対する摩擦挙動も安定してい

    る。これは炭素系皮膜と Al,Zn との

    親和性が低く,凝着しにくいことを示

    唆している。

      ホ ッ ト ス タ ン プ 工 程 に お け る

    Tribec 炬 V の量産評価の結果,従来

    品では,数百ショットごとに行われて

    いた金型表面のメッキ除去作業を省く

    ことができ,スタンピングメーカーの

    生産性向上に大きく貢献している。

    (金属材料事業本部)