ハイテン材・厚板の打ち抜きでパンチの長寿命化実現　ミスミのAl-Cr系コーティング

概要

ミスミ「HWコート」をはじめとした多種多様な表面処理パンチは自動車業界を中心に多くのお客様にご使用いただき、高い評価をいただいています。
一方で、超ハイテンや厚板ハイテン材の加工などの過酷なプレス加工が年々増え、HWコートを含めた従来品ではコーティングの早期摩耗や剥離が発生するため、パンチのさらなる長寿命化を要望する声がよせられています。
ミスミではハイテン材や厚板の打ち抜きで耐摩耗性向上・長寿命化を実現するAl-Cr系コーティング（RWコート/RXコート）のパンチを用意しています。
ミスミの「RWコート/RXコート」は従来品や他社品に比べ、耐摩耗性と密着性に優れ、パンチの寿命を大幅に向上しており、ハイテン材をお使いの現場にもおすすめです。
今後さらなる超ハイテン化が進むと、金型部品にかかる負荷も増大し「RWコート/RXコート」や他社のAl-Cr系コートでも耐摩耗性不足の課題を感じるケースが増えてくると考えられます。そのような環境の変化に対応するため、ミスミでは「RWコート/RXコート」よりもさらに耐摩耗性の高い「RPコート（Al-Cr系コート+α処理^®）」も用意しています。

RWコーティングパンチの特長

1）耐摩耗性の向上

2）耐剥離性の向上

ロックウェルの圧子をパンチ母材に押し付けて、皮膜の密着性、耐クラック性を評価しました（表1）。
HWコートはパンチ基材の隆起に対してTiCN膜層が追従できなくなり、ロックウェルの圧痕周囲に無数のクラックが発生しました。
一方、RWコートはパンチ基材の変形に皮膜が追従しクラックが発生しませんでした。
皮膜の高硬度化と密着性向上の両立を実現したバランスの良いコーティングです。

3）耐熱温度の向上

RWコート処理とHWコート処理を施した鋼材の耐熱試験を実施し、皮膜断面の組織観察を行いました（図2）。
HWコートは1,000度で5分間保持したところ、皮膜のTiが粗大な酸化物に変化していることが分かります。
一方、RWコートは1,000度で540分間保持しましたが緻密な組織を維持し、耐熱性に優れていることを確認いたしました。
RWコートと各種コーティングの耐熱性（酸化温度）をまとめました（図3）。
RWコートは硬度、耐熱性ともに優れたコーティングであることが分かります。

超ハイテンや厚板ハイテン材などの過酷なプレス加工ではパンチ刃先の温度が上昇します。
プレスのせん断速度やプレス加工油によるパンチ刃先の冷却条件にもよりますが、瞬間的に発する温度としては600度以上になるとの研究もあります。超ハイテン材などの穴抜き加工でコーティングの早期剥離でお困りの場合、パンチ刃先温度の上昇が原因で剥離している可能性がありますので、耐熱性の優れたRWコート処理のご使用を推奨いたします。

※注意事項
本稿に示す耐熱温度はコーティング皮膜単体での耐熱温度であり、パンチ基材の焼き戻し温度を加味していません。パンチの表面が瞬間的に昇温するのではなく、金型やパンチ全体の温度がパンチ基材の焼き戻し温度を超えたプレス条件でのご使用の場合、パンチ基材そのものが焼きなましされ、硬度の低下を招く危険性があります。

RXコーティングパンチの特長

RPコーティングパンチの特長

RPコーティングは下地にα処理^®を施し、表面にAl-Cr系のコーティングを設置した複合コーティングです。
α処理^®によって圧縮残留応力が付与され、靭性を下げずに窒化処理と同等レベルまで表面硬度が向上するため、従来のRWコーティングやRXコーティングよりもコート密着性が高まり、厳しい打ち抜き条件下でも耐久力を発揮します。

〔表2〕　コート種の性能比較

*α処理^®はWPC^®処理よりも細かいディンプルを形成し面粗度も改善します。

厚板ハイテン材　590MPa　板厚10mm　打抜き試験

HWコート処理は5万ショットで剥離が進展し試験を中断しましたが、RWコート処理は10万ショットでもコーティングの軽微な摩耗であり、まだ使用可能な状況であることが分かります。寿命としてはHW比で2倍以上の寿命を実現しました。
他社Al-Cr系コーティングは5万ショットでは局部的な剥離でしたが、7万ショットで急激にコーティングの剥離が進展し、パンチ基材の摩耗が確認できます。ミスミのRWコート処理はコーティングの耐剥離性・密着性の点で優位であると考えられます。

お客様のご利用実績

既にご利用いただいている一部のお客様での実績をご紹介します。
RWコーティング・RXコーティングをご採用いただいたことでパンチの長寿命化を実現、金型メンテ工数と製品の原単位削減に貢献しています。

RWコーティング

RXコーティング