CN101537658A - 蜂窝结构体成形用模具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蜂窝结构体成形用模具及其制造方法，所述蜂窝结构体成形用模具具有包括第一板状构件23和第二板状构件24的模具基体，所述第一板状构件23具有用于导入成形原料的内孔6，所述第二板状构件24具有用于将成形材料成形为网格形状的狭缝5。在第一板状构件23与第二板状构件24接合的接合面侧28上，所述第一板状构件23具有柱状部8，其中所述柱状部8的至少一部分被与所述狭缝5的形状相对应的狭缝状沟部7区划。在所述柱状部8中，所述柱状部8的高度L与在接合面侧28的端面上的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。

Description

蜂窝结构体成形用模具及其制造方法
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。更详细地，本发明涉及可实现高成形性且其中构成模具的两层板状构件难以彼此剥离的蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。
背景技术
对于陶瓷蜂窝结构体的制造方法，以往广泛使用的是通过蜂窝结构体成形用模具(以后有时简称“模具”)进行挤出成形的方法，该蜂窝结构体成形用模具配备具有用于导入成形原料(坯土)的内孔和与该内孔相连通的网格状狭缝的模具基体。通常，在该模具基体的一个面上，设置了宽度对应于蜂窝结构体的隔壁厚度的网格状狭缝，在与其相反的一面(另一面)上，设置开口面积大的、与狭缝相连通的内孔。通常，该内孔设置在对应网格状狭缝相交叉的位置上，并且该内孔和狭缝在模具基体内部相连通。从而，从内孔导入的陶瓷原料等成形原料，由内径比较大的内孔向宽度小的狭缝移动，并且由狭缝的开口部挤出成为蜂窝结构的成形体(蜂窝结构体)。
构成这样的蜂窝结构体成形用模具的模具基体，可以使用由例如不锈钢、硬质合金等的一种合金构成的板状构件的模具基体，或者通过将构成狭缝的板状构件和构成内孔的板状构件相层叠且接合来形成模具基体(例如特开2000-326318号公报、特开2003-285308号公报)。
对用于形成内孔的板状构件，已经提出了这样的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，该方法包括用于形成对应于上述狭缝形状的沟部以使在接合后可以适合地进行狭缝加工的步骤(参照特开2006-51682号公报)。
另外，还提出了上述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，在使用接合材料(铜焊材)将两层的板状构件进行接合时，在将该接合材料加热到熔融温度以上的同时，将加热气氛的压力减压至比铜焊材的蒸发压更低的压力(例如参考特开2007-181976号公报)。根据这样的制造方法，可以降低在模具基体内的接合材料的残留量。
但是，如上述专利文献特开2006-51682号公报、特开2007-181976号公报所述，在用于形成内孔的板状构件上形成沟部的情况下，接合后的两层板状构件易于剥离，易于产生接合不良的问题。
发明内容
鉴于以往的技术中存在的问题，本发明提供了一种可实现高成形性且其中构成模具基体的两层板状构件难以剥离的蜂窝结构体成形用模具以及其制造方法。
本发明的发明人发现，为了解决上述现有技术的问题而努力研究的结果，通过如上所述的，在用于形成内孔的板状构件上形成沟部的情况下，通过将由该沟部区划的柱状部的最小宽度和该柱状部的高度规定在特定的范围内，即可解决上述的问题，从而完成本发明。具体而言，本发明提供以下的蜂窝结构体成形用模具以及其制造方法。
1.一种蜂窝结构体成形用模具，包括具有第一板状构件和第二板状构件的模具基体，所述第一板状构件设置有用于导入成形原料的内孔，所述第二板状构件设置有用于将所述成形原料成形为网格形状的狭缝，其中，在所述第一板状构件与所述第二板状构件接合的接合面一侧上，所述第一板状构件具有多个柱状部，其中所述柱状部的至少一部分被与所述狭缝的形状相对应的狭缝状沟部区划，并且在所述柱状部中，所述柱状部的高度L与所述接合面一侧的端面上的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。
2.根据上述1所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述柱状部被所述内孔的外周缘与所述沟部区划，并且所述最小宽度T由从最接近的两个内孔的中心之间的距离Q中减去所述两个内孔的半径r的值(Q-2r)表示。
3.根据上述1或2所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述第二板状构件由钨基硬质合金构成。
4.根据上述1～3中任一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述第一板状构件由通过冷却奥氏体相能够产生马氏体式相变、贝氏体相变和珠光体相变中的至少一种相变的金属或合金构成。
5.一种用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，包括：在由金属或合金构成的第一板状构件的一侧的表面上形成网格状沟部的步骤(1)；在所述第一板状构件的所述一侧的表面上，配置由金属或合金构成的第二板状构件以将所述第一板状构件和所述第二板状构件接合，从而得到模具基体的步骤(2)，在所述第二板状构件与所述第一板状构件接合的接合面相反侧的所述第二板状构件表面上，形成与所述沟部的形状相对应的狭缝，从而得到蜂窝结构体成形用模具的步骤(3)；其中，在构成所述蜂窝结构体成形用模具基体的第一板状构件的所述一侧的表面上，所述蜂窝结构体成形用模具具有多个柱状部，所述柱状部的至少一部分被所述沟部区划，并且在所述步骤(1)中，所述沟部被形成为所述柱状部的高度L与所述柱状部的最小宽度T的比(L/T)在1/3～3.5范围内。
6.根据上述5所述的制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，由钨基硬质合金构成的构件被用作所述第二板状构件。
7.根据上述5或6所述的制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，由通过冷却奥氏体相能够产生马氏体式相变、贝氏体相变和珠光体相变中的至少一种相变的金属或合金构成的构件被用作所述第一板状构件。
8.根据上述5～7中任一项所述的制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，在所述步骤(1)中，在所述第一板状构件中形成用于在成形时导入成形原料的内孔。
在本发明的蜂窝结构体成形用模具中，由于在第一板状构件上形成如上所述的比例(L/T)在特定范围内的沟部，在柱状部与第二板状构件之间的接合部具有高剥离强度，使得构成模具基体的两层板状构件难于剥离。
另外，通过上述的沟部，可以将接合时使用的剩余接合材料通过接合时的加热来蒸发除去，从而可以有效防止上述接合材料在内孔等处的残留，这样能够实现高成形性。
另外，通过本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，可以简便且低成本地制造如上所述的本发明的蜂窝结构体成形用模具。
附图说明
图1为简要显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式的透视图。
图2为表示图1所示的蜂窝结构体成形用模具的表面的放大平面图。
图3为表示构成图1所示的蜂窝结构体成形用模具的第一板状构件的接合面一侧的表面的放大平面图。
图4为概略地显示图2所示的蜂窝结构体成形用模具沿A-A’线切开时的截面图。
图5为概略地显示图2所示的蜂窝结构体成形用模具沿B-B’线切开时的截面图。
图6为说明蜂窝结构体成形用模具的截面图。
图7为说明蜂窝结构体成形用模具的截面图。
图8为说明蜂窝结构体成形用模具的截面图。
图9为概略显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的断面的截面图，所述端面与图5所示端面相同。
图10为表示构成本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的第一板状构件的接合面一侧的表面的放大平面图。
图11为概略显示由图1所示的模具挤出成形的蜂窝结构体的透视图。
图12为概略显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的断面的截面图，所述端面与图5所示的端面相同。
图13为用于说明本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法的一个实施方式中的步骤(1)的说明图，并且显示与图5所示断面相同的断面。
图14为用于说明本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法的一个实施方式中的步骤(2)的说明图，并且显示与图5所示断面相同的断面。
图15为用于说明本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法的一个实施方式中的步骤(3)的说明图，并且显示与图5所示断面相同的断面。
符号说明
1、1a、1b、1c：蜂窝结构体成形用模具(模具)，5：狭缝，6：内孔，7：沟部，8：柱状部，12：蜂窝结构体，13：隔壁，14：孔格；22：模具基体，23：板状构件(第一板状构件)，24：板状构件(第二板状构件)，28：接合面，28a：接合界面，P：负荷，P1：剪切负荷，P2：剥离负荷。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的蜂窝结构体成形用模具(以下简称为“模具”)以及其制造方法的实施方式。然而，本发明并不限于这些说明的实施方式，在不脱离本发明的范围内，基于本领域技术人员的公知知识可以进行各种的变更、修改和改进。
1.蜂窝结构体成形用模具
首先，具体说明本发明的蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式。图1为简要显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式的透视图，图2为表示图1所示模具的表面的放大平面图，图3为表示构成图1所示模具的第一板状构件的接合面一侧的表面的放大平面图。图4为概略地显示将图2所示模具沿A-A’线切开时所获得的截面图，图5为概略地显示将图2所示模具沿B-B’线切开时所获得的截面图。
如图1～5所示，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1是具有模具基体22的模具，该模具基体22具有设置有用于导入成形原料的内孔6的第一板状构件23和设置有用于将该成形原料成形为网格形状的狭缝5的第二板状构件24。
在第一板状构件23中，在第一板状构件23与第二板状构件24接合的接合面一侧上形成对应于狭缝5的形状的狭缝状沟部7。该第一板状构件23具有多个柱状部8，在所述多个柱状部8中，至少一部分由所述沟部7区划而成。该沟部7被形成为使得内孔6位于沟部7的交叉点上。
在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1中，上述柱状部8被构成为这样，使得柱状部8的高度L与在第一板状构件23的接合面28一侧的端面上的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。
通过这样的结构，构成模具基体22的两层板状构件23、24难于剥离，并且，可以对模具基体22良好地进行狭缝5的加工。此外，用于接合板状构件23和24所使用的接合材料(具体来说时铜焊料)的多余部分可以通过接合时的加热经该沟部7而蒸发除去，从而可以有效防止上述接合材料在内孔的残留。
第一板状构件23与第二板状构件24可以通过将柱状部8的前端与第二板状构件24的表面接合来进行结合，而对应于第一板状构件23的表面上的沟部7和内孔的部分实质上不进行接合。
例如，如图6所示，当在第一板状构件23和第二板状构件24的接合界面28a上从图中的左侧向右侧施加与该接合界面28a平行的负荷P时，产生平行于接合界面28a的剪切负荷P1和垂直于接合界面28a(即柱状部8的轴方向)的剥离负荷P2。
通常，在如图6所示接合的情况下，该结构在剪切负荷P1下比在剥离负荷P2下可以耐受更大的负荷。因此，通过使剥离负荷P2所作用的柱状部的高度L与剪切负荷P1所作用的柱状部的最小宽度T之间的比例(L/T)为最合适的范围，可以将接合界面28a上所耐受的剥离负荷和剪切负荷达到平衡，从而使得构成模具基体22的两层板状构件23和24难于剥离的结构可以承受负载。该最合适的比例(L/T)在上述的1/3～3.5范围内。
例如，当上述比例(L/T)超过3.5时，如图7所示，高度L相对于最小宽度T过大，对于负荷P，产生极大的剥离负荷P2，使得构成模具基体22的两层板状构件23和24易于相互剥离。
另一方面，当上述比例(L/T)小于1/3时，如图8所示，高度L相对于最小宽度T过小，对于负荷P，产生极大的剪切负荷P1。在这种情况下，虽然两层板状构件23和24难于剥离，但由于沟部7变得过小，不能获得上述的除去接合材料的效果。
该比例(L/T)优选在0.5～3范围内，更优选为0.9～2.5。这样的结构可以提供抑制板状构件相互剥离的效果和除去接合材料这两方面效果均优异的模具。
另外，柱状部的“最小宽度T”是指，在第一板状构件的接合面一侧，通过柱状部端面的中心且将该端面面积平均分为两等份的线段中最短的长度。此外，柱状部的“高度L”为从柱状部的端面至沟部的底面的长度。
此外，在内孔的内径(直径)小于沟部的宽度的情况下，或者，例如如图9所示的蜂窝结构体成形用模具1a，在内孔6没有贯通至第一板状构件23的表面28的情况下，即在内孔6没有到达沟部7的底面而形成盲孔的情况下，所述柱状部8仅由沟部7来区划出来。在这种情况下，相邻的平行沟部之间的距离为柱状部8的最小宽度T。这里，图9是显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的断面的概略截面图，所述断面图与图5中所示的断面相同。
另一方面，例如如图1～5所示，当内孔6的内径大于沟部7的宽度时，柱状部8则由内孔的外周缘与沟部7区划出来。在这样的情况下，通过内孔6的内径、网格状的沟部7的间距(即相邻沟部之间的距离)，成为柱状部8的最小宽度T的部位的位置就会改变。
例如，如图3～5所示，在柱状部8由内孔6的外周缘和沟部7所区划出来的情况下，当从最接近的两个内孔6的中心之间的距离Q减去各自的内孔6的半径r的值(Q-2r)，小于相邻的平行沟部之间的距离S(Q-2r＜S)，则该值(Q-2r)就成为柱状部8的最小宽度T(T＝Q-2r)。
另一方面，如图10所示的蜂窝结构体成形用模具1b，当从最接近的两个内孔6的中心之间的距离Q减去各自的内孔6的半径r的值(Q-2r)，大于相邻的平行沟部之间的距离S(Q-2r＞S)，则距离S就成为柱状部8的最小宽度T(T＝S)。
这里，图10为表示构成本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的第一板状构件的接合面一侧的表面的放大平面图。
通常，在蜂窝结构体成形用模具中，为了增加导入内孔中的成形原料的量和提高成形性，内孔的内径经常做得较大，在本发明的蜂窝结构体成形用模具中，优选如图3所示的形状。即由从最接近的两个内孔6的中心之间的距离Q中减去各自的内孔6的半径r所获得的值(Q-2r)，小于相邻的平行沟部之间的距离S，上述值(Q-2r)就成为柱状部8的最小宽度T。通过这样的结构，可以得到难于剥离的构成模具基体22的两层板状构件23和24，并且提供成形性优异的模具1。
本实施方式的蜂窝结构体成形用模具是用于挤出成形例如图11所示的蜂窝结构体12的模具，其中该蜂窝结构体12具有多孔质的隔壁13，并通过该隔壁13分隔和形成的作为流体流路的多个孔格14。如图11所示的蜂窝结构体12可以适用于内燃机、锅炉、化学反应器以及燃料电池改性器等的催化剂用途的催化剂承载体，或者用于捕集尾气中微粒子的捕集过滤器(微粒捕集过滤器)等。
图1～图5所示的蜂窝结构体成形用模具1的狭缝5是用来形成图11所示的蜂窝结构体12的隔壁13的部分，对应于该隔壁13的形状，形成如图1所示的网格状。
另外，图1～图5显示了在具有圆盘状的板状构件23和24的中央部的大约四方形的区域内形成狭缝5、内孔6和沟部7的情形的例子，但就形成狭缝等的区域而言并不限于上述情形，例如在如图11所示的板状构件的每个构件的中央部的圆形区域内形成狭缝等，只要是该模具可用作用于挤出成形例如图11所示的蜂窝结构体12的模具。
蜂窝结构体成形用模具1的内孔6是用于导入成形原料的贯通孔，对于内孔6的形状，只要是可以将导入内孔的成形原料导向狭缝5的形状，就没有特别限定。在图1～图5所示的蜂窝结构体成形用模具1中，内孔形成于狭缝5的交叉点的位置。这样的结构能够在使用本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1进行挤出成形时将导入到内孔6的成形原料均匀地分布到整个狭缝5，从而能够实现高的成形性。另外，在图1～图5所示的模具1中，在每隔一个狭缝5(或者沟部7)的交叉点上形成内孔6。
内孔6的开口直径等的大小可以根据蜂窝结构体成形用模具1的大小、挤出成形的蜂窝结构体12(参照图11)的形状等来适度确定，但优选内孔6的开口直径的大小例如为10～0.1mm，更优选为3～0.5mm。这样的内孔6可以通过例如电化学加工(ECM)、放电加工(EDM)、激光加工、钻孔等机械加工等以往公知的方法来形成。
由于在第一板状构件23的接合面28一侧上形成的沟部7起到将从内孔6导入的成形原料导向狭缝5的缓冲部的作用，在进行蜂窝结构体的挤出成形时，可以将从内孔6导入的成形原料没有困难地且光滑地进行移动，并且可以高精度地成形蜂窝结构体。
在图5中，第一板状构件23的沟部7和第二板状构件24的狭缝5具有大致相同的宽度，但是，例如，如图12所示的蜂窝结构体1c，第一板状构件23的沟部7的宽度可以比第二板状构件24的狭缝5的宽度更大。这里，图12为概略显示本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的断面的截面图，所述断面与图5中所示的断面相同。
另外，在图1～图5所示的本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1中，虽然没有特别的限定，优选第一板状构件23是由通过冷却奥氏体相能够发生马氏体式相变、贝氏体相变、珠光体相变中的至少之一种相变的金属或合金构成。
构成第一板状构件23的所述金属或合金的实例包括选自以下所组成的组的金属或者包含选自以下所组成的组的至少一种金属的合金：铁(Fe)、钛(Ti)、镍(Ni)、铜(Cu)和铝(Al)。此外，构成第一板状构件23的金属或合金还可以含有添加剂，例如碳(C)、硅(Si)、铬(Cr)、锰(Mn)、钼(Mo)、铂(Pt)、钯(Pd)。
作为构成上述第一板状构件23的合金的合适例子包括不锈钢，例如SUS630(C：0.07以下，Si：1.00以下，Mn：1.00以下，P：0.04以下，S：0.03以下，Ni：3.00～5.00，Cr：15.50～17.50，Cu：3.00～5.00，Nb+Ta：0.15～0.45，Fe：余量(单位为质量％))。这样的不锈钢合金比较容易进行形成内孔6的机械加工，而且价格便宜。
此外，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1中，优选第二板状构件24由钨基硬质合金构成。
钨基硬质合金是至少含有碳化钨的合金，优选为使用由铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)和铬(Cr)组成的组中选择的至少一种金属来烧结碳化钨而成的合金。
使用从上述组中选择的至少一种金属作为接合材料的碳化钨基超硬质合金在耐磨损性、机械强度方面是特别优异的。这样的钨基硬质合金的例子包括使用钴(Co)作为接合材料的钨基硬质合金。具体的实例是含有0.1～50质量％钴的钨基硬质合金(WC-Co)。
对第一板状构件23和第二板状构件24的厚度没有特别限定，例如根据狭缝5和内孔6的一般形状可以适宜确定该厚度。例如，在制造一般的蜂窝结构体成形用模具1的情形中，第一板状构件23的厚度相对于第二板状构件24的厚度的比例优选为0.1～200，更优选为1～10。
另外，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1中，优选在第一板状构件23和第二板状构件24之间设置接合材料(铜焊材)以将它们接合。
作为这样的接合材料，可以使用在接合两种不同金属或合金时常使用的公知铜焊材(例如铜焊料)。
在以往的模具中，当使用这样的接合材料时，多余的接合材料残留在内孔的内部，从而降低模具的成形性。本发明的模具中，由于可以通过接合时的加热将多余的接合材料蒸发，并且通过在第一板状构件上形成的沟部排出到外部，使得多余的接合材料不会保留在内孔的内部等。
接合材料的合适例子包括含有从铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)和铝(Al)中选择的至少一种的金属或合金构成的铜焊材。其中，铜(Cu)或者含铜(Cu)的合金可以是特别适合使用的，因为在适合用作第一板状构件的不锈钢中具有高浸透性。
此外，这样的接合材料还可以进一步含有添加剂，例如钯(Pd)、硅(Si)、锡(Sn)、钴(Co)、磷(P)、锰(Mn)、锌(Zn)、硼(B)。含有这些添加剂的接合材料可以提高接合的可靠性。
2.蜂窝结构体成形用模具的制造方法
接着，参考图13～图15，具体说明本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法的一个实施方式。本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法是如图1～5所示的本发明的蜂窝结构体成形用模具的一种实施方式(蜂窝结构体成形用模具1)的制造方法，即，如下蜂窝结构体成形用模具1的制造方法，该蜂窝结构体成形用模具1在构成模具基体22的第一板状构件23的表面28一侧上具有通过沟部7至少将其一部分区划而成的多个柱状部8。图13～图15是用来说明本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法的各步骤的说明图，其中，图13～图15显示出与图5中所示断面相同的断面。
在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，首先，如图13所示，在由金属或合金构成的第一板状构件23的表面(图1中的接合面28一侧)上，形成网格状的沟部7(步骤(1))。
在该步骤(1)中，在第一板状构件23的表面28一侧上形成沟部7，使得作为所得到的最终制品(例如图1～图5所示的)蜂窝结构体成形用模具1的柱状部8的高度L与该柱状部8的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。
此外，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，上述比例(L/T)优选在0.5～3范围内，更优选在0.9～2.5范围内。
第一板状构件23构成在模具基体22(参照图1)中主要形成内孔的部分，作为第一板状构件23，可以使用以往公知用于蜂窝结构体成形用模具中的金属或合金构成的构件。特别地，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，可以适合地使用由金属或合金构成的第一板状构件，所述金属或合金能够通过冷却奥氏体相来产生马氏体式相变、贝氏体相变和珠光体相变中的至少一种相变。
作为这样的金属或合金，可以使用在蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式中作为合适的例子所例举的金属或合金。
作为形成沟部7的方法，例如可以合适地使用金刚石砂轮磨削、放电加工(EDM)等以往公知的方法。
此外，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，在第一板状构件23的一个表面上形成沟部7之前或者形成沟部7之后，还可以形成从第一板状构件23的另一表面与沟部7贯通的内孔6。例如，在图3～图5所示的模具1中，由于柱状部8由内孔6和沟部7区划而成，在该步骤(1)中，优选共同形成沟部7和内孔6。
尽管对形成内孔的方法没有特别限定，但是可以合适地采用例如电化学加工(ECM)、放电加工(EDM)、激光加工、钻孔等机械加工等以往公知的方法。
该内孔可以是如图13所示的，贯通第一板状构件23直至第一板状构件23的表面28一侧的贯通孔，也可以是如图9所示的模具1a中的盲孔。
此外，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，也可以在随后的步骤，例如制作模具基体后的步骤(3)中形成内孔，而在上述步骤(1)中没有形成内孔。如果是在步骤(1)之后的步骤中形成内孔，则需要根据内孔在第一板状构件上形成的位置以及内孔的内径等，来形成沟部。例如，如果内孔的形成影响上述柱状部的最小宽度的尺寸时，则根据内孔形成后的形状来形成所述沟部。
接着，如图14所示，在形成沟部7的第一板状构件23一侧的表面28上，层叠由金属或合金构成的第二板状构件24，将第一板状构件23与第二板状构件24向接合，从而得到模具基体22(步骤(2))。
该第二板状构件24主要构成在模具基体22(参照图1)中形成狭缝5的部分，并且可以适合地使用由例如钨基硬质合金构成的构件。作为该超硬合金，可以使用在本发明的蜂窝结构体成形用模具的实施方式中作为适合的例子的合金。
此外，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，在将第二板状构件24层叠到第一板状构件23的表面28上时，可以在第一板状构件23和第二板状构件24之间设置接合材料来接合所述板状构件23和24。作为这样的接合材料，可以适合地使用在本发明的蜂窝结构体成形用模具的上述实施方式中所说明过的铜焊材。
在将第一板状构件23和第二板状构件24接合成层压制件时，优选将第一板状构件23和第二板状构件24加热到不低于第一板状构件23能够产生奥氏体相变的温度来进行接合。这样的结构能够使第一板状构件23和第二板状构件24良好地接合在一起。
此外，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，通过将上述所得到的模具基体22降温至上述至少一种相变开始的温度，可以使构成第一板状构件23的金属组织或合金组织发生相变。这样，通过使第一板状构件23产生相变，可以改变第一板状构件23的尺寸，从而可以降低在第一板状构件23和第二板状构件24的接合面28上的残留应力。
本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，优选将接合后的第一板状构件23和第二板状构件24以0.1～100℃/min的降温速度降温至上述至少一种相变开始的温度。
接着，如图15所示，从第二板状构件24与第一板状构件23的接合面28相反侧的第二板状构件24的表面，形成对应于上述沟部的形状的狭缝5，从而得到蜂窝结构体成形用模具1(步骤(3))。
对于形成狭缝5的方法没有特别限定，可以适合地使用金刚石砂轮磨削加工、放电加工(EDM)等以往公知的方法。此外，图1所示的蜂窝结构体成形用模具1中，狭缝5具有四边形的网格形状。但是，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，在第二板状构件24上形成的狭缝5并不限于四边形的网格形状，还可以是其它的多边形的网格形状。
在第二板状构件24上形成的狭缝5的宽度可以根据所成形的蜂窝结构体12(参照图11)的形状来合适地确定。例如，为了制造用于挤出成形一般的蜂窝结构体的蜂窝结构体成形用模具1，优选狭缝5的宽度为5～5000μm，更优选10～500μm。
如上所述，可以制造如图1～图5所示的具有用于导入成形原料的内孔6和将成形原料形成为格子状的狭缝5的蜂窝结构体成形用模具1。
实施例
以下，通过实施例具体说明本发明，但本发明并不限于以下的实施例。
实施例1
制造具有用于导入成形原料的内孔和将成形原料形成为格子状的狭缝的的蜂窝结构体成形用模具，并且该模具能够通过将由内孔导入的成形原料从狭缝中挤出来形成蜂窝结构体。
在实施例1中，将由SUS630(C：0.07以下，Si：1.00以下，Mn：1.00以下，P：0.04以下，S：0.03以下，Ni：3.00～5.00，Cr：15.50～17.50，Cu：3.00～5.00，Nb+Ta：0.15～0.45，Fe：余量(单位为质量％))构成的第一板状构件和由钴含量为16质量％的钨基硬质合金构成的第二板状构件接合，得到模具基体，通过使用所得到的模具基体来制造蜂窝结构体成形用模具。
第一板状构件具有直径为215mm、厚度为20mm的圆盘状形状，第二板状构件具有直径为210mm、厚度为2.5mm的圆盘状形状。
首先，通过电化学加工(ECM)形成深度为1.5mm的网格状的沟部和开口直径为1.4mm的内孔。该沟部的宽度为0.3mm，该沟部的间距为1.37mm。实施例1中，接合面一侧的端面上的柱状部的最小宽度T为0.53mm，柱状部的高度L为1.5mm，并且高度L相对于最小宽度T的比例(L/T)为2.82。
然后，在通过于第一板状构件和第二板状构件之间设置铜焊材来层叠它们之后，将它们加热到1120℃，以将第一板状构件和第二板状构件进行接合，从而得到模具基体。
对由此获得的模具基体评价在第一板状构件和第二板状构件的接合面上的剥离，评价结果如表1所示。用超声波探伤图像装置进行的超声波探伤法来进行接合面的剥离的确认，“良好”表示在接合面处没有发现剥离的情况，“差”表示在接合面处发现剥离的情况。
接着，将所得的模具基体降温至常温，在第二板状构件上形成狭缝，以得到蜂窝结构体成形用模具。采用金刚石砂轮形成四边形的网格状的狭缝。该狭缝的宽度为0.1mm，狭缝的间距为1.37mm。
表1
Figure A20091012883600171
实施例2～15
除了将内孔的开口直径、沟部的深度、沟部的间距改变为如表1和表2所示之外，采用与实施例1相同的方法，制造实施例2～15的蜂窝结构体成形用模具。每个模具的内孔的开口直径、沟部的深度、沟部的间距、柱状部的最小宽度T、柱状部的高度L以及比例(L/T)如表1和表2所示。
对实施例2～15的蜂窝结构体成形用模具，以与实施例1相同的方式评价在第一板状构件与第二板状构件的接合面处的剥离。其评价结果如表1和2所示。
表2
Figure A20091012883600181
实施例16～19
采用实施例1中的第一板状构件和第二板状构件，形成表3所示的沟部，以制造蜂窝结构体成形用模具。在实施例16～19中，第一板状构件的内孔为图9所示的盲孔，形成沟部到达该盲孔的沟部。在这些实施例中，相邻且平行的沟部之间的距离(即，从沟部的间距减去沟宽度所获得的值)为柱状部的最小宽度。
对于实施例16～19的蜂窝结构体成形用模具，以与实施例1相同的方法评价在第一板状构件和第二板状构件的接合面处的剥离，评价结果如表3所示。
表3
Figure A20091012883600182
比较例1～6
除了将内孔的开口直径、沟部的深度、沟部的间距改变为如表4所示之外，采用与实施例1相同的方法制造比较例1～6的蜂窝结构体成形用模具。每个模具的内孔的开口直径、沟部的深度、沟部的间距、柱状部的最小宽度T、柱状部的高度L以及比例(L/T)如表4所示。
此外，对于比较例1～6的蜂窝结构体成形用模具，以与实施例1相同的方法评价第一板状构件和第二板状构件的接合面处的剥离，评价结果如表4所示。
表4
结果
在实施例1～19的蜂窝结构体成形用模具中，确认没有剥离，并且两板状构件牢固地接合在一起。上述的接合面的接合强度是足够承受在挤出成形蜂窝结构体时的压力，即使总的挤出距离即使达到1万米以上，在构成模具基体的两层板状构件的接合面处也没有发生剥离。而且，由于该蜂窝结构体成形用模具在成形性方面优异，可以良好地成形蜂窝结构体(蜂窝成形体)。
另一方面，对于比较例1～6的蜂窝结构体成形用模具中的每个蜂窝结构体成形用模具，在评价模具基体的剥离时，确认在其接合面处产生剥离。因此，在模具基体上形成狭缝时，构成模具基体的两层板状构件会发生剥离，并且即使它们在形成狭缝时没有产生剥离，由于不能承受挤出成形蜂窝结构体时的压力，上述的两层板状构件也会发生剥离。
本发明的蜂窝结构体成形用模具可以良好地适用于内燃机、锅炉、化学反应器以及燃料电池改性器等的催化剂用途的催化剂承载体的成形中；用于捕集尾气中微粒子的捕集过滤器的成形中。此外，本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法可以简便地制造上述的蜂窝结构体成形用模具。

Claims (9)

1.一种蜂窝结构体成形用模具，包括具有第一板状构件和第二板状构件的模具基体，所述第一板状构件设置有用于导入成形原料的内孔，所述第二板状构件设置有用于将所述成形原料成形为网格形状的狭缝，
其中，在所述第一板状构件与所述第二板状构件接合的接合面一侧上，所述第一板状构件具有多个柱状部，所述柱状部的至少一部分被与所述狭缝的形状相对应的狭缝状沟部区划，并且
在所述柱状部中，所述柱状部的高度L与在所述接合面一侧的端面上的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述柱状部被所述内孔的外周缘和所述沟部区划，并且所述最小宽度T由从最接近的两个内孔的中心之间的距离Q中减去所述两个内孔的半径r的值(Q-2r)来表示。
3.根据权利要求1所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述第二板状构件由钨基硬质合金构成。
4.根据权利要求1所述的蜂窝结构体成形用模具，其中，所述第一板状构件由通过冷却奥氏体相能够产生马氏体式相变、贝氏体相变和珠光体相变中的至少一种相变的金属或合金构成。
5.一种用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，包括：
在由金属或合金构成的第一板状构件的一侧的表面上形成网格状沟部的步骤(1)，
通过在所述第一板状构件的一侧的表面上配置由金属或合金构成的第二板状构件以将所述第一板状构件与所述第二板状构件接合，从而获得模具基体的步骤(2)，
通过在所述第二板状构件与所述第一板状构件接合的接合面相反侧的所述第二板状构件表面上，形成与所述沟部的形状相对应的狭缝，从而获得蜂窝结构体成形用模具的步骤(3)；
其中，在构成所述蜂窝结构体成形用模具的第一板状构件的一侧的表面上，所述蜂窝结构体成形用模具具有多个柱状部，所述多个柱状部的至少一部分被所述沟部区划，并且
所述沟部在步骤(1)中被形成为所述柱状部的高度L与所述柱状部的最小宽度T的比例(L/T)在1/3～3.5范围内。
6.根据权利要求5所述的用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，由钨基硬质合金构成的构件被用作所述第二板状构件。
7.根据权利要求5所述的用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，由通过冷却奥氏体相能够产生马氏体式相变、贝氏体相变和珠光体相变中的至少一种相变的金属或合金构成的构件被用作所述第一板状构件。
8.根据权利要求5所述的用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，在所述步骤(1)中，在所述第一板状构件中形成用于在成形时导入成形原料的内孔。
9.根据权利要求7所述的用于制造蜂窝结构体成形用模具的方法，其中，在所述步骤(1)中，在所述第一板状构件中形成用于在成形时导入成形原料的内孔。
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