DE102009042325B4

DE102009042325B4 - Gussform zur Herstellung einer Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102009042325B4
Application number: DE102009042325.7A
Authority: DE
Inventors: Hironori Takahashi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: CN101683745B; US20100074982A1; DE102009042325A1; JP2011051322A; US8353695B2; CN101683745A; JP5345487B2

Abstract

Werkzeug (11) zum Formen einer Wabenstruktur, umfassend einen zusammengefügten Artikel (1), bei dem ein erstes Metall-Element (2) bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und ein zweites Metall-Element (3) bestehend aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel zusammengefügt sind, wobei das zweite Metall-Element (3) ein zweites plattenartiges Element (13) ist, das mit rückseitigen Löchern (15) versehen ist, durch die ein Formmaterial zugeführt wird, und das erste Metall-Element (2) ein erstes plattenartiges Element (12) ist, das mit Schlitzen (14) versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern (15) verbunden sind und durch die das Formmaterial in eine gitterartige Gestalt geformt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug (Gussform) zum Formen einer Wabenstruktur. Insbesondere betrifft sie ein Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur, bei denen die Verringerung der Festigkeit um eine Verbindungs-Grenzfläche herum verhindert wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher wird ein zusammengefügter Artikel aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und einem nichtrostenden Stahl in einem Werkzeug zum Formen einer keramischen Wabenstruktur (Wabenstruktur-Formwerkzeug), einer Präzisions-Form, einem Werkzeug, einem Stopfen und dergleichen verwendet.
Als Wabenstruktur-Formwerkzeug wird zum Beispiel ein Werkzeug verwendet, das einen zusammengefügten Artikel (ein Werkzeug-Grundelement) einschließt, den man erhält, indem man ein plattenartiges Element, das aus dem nichtrostenden Stahl besteht und mit rückseitigen Löchern zum Zuführen eines Formmaterials versehen ist, und ein plattenartiges Element, das aus dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis besteht und mit Schlitzen versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern verbunden sind, zusammenfügt, um das Formmaterial in eine gitterartige Gestalt zu formen (siehe z.B. JP 2006-51 682 A und JP 2007-181 976 A ).
Bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug ist eine Oberfläche des Werkzeug-Grundelements gewöhnlich mit den Schlitzen versehen, die jeweils eine Weite besitzen, welche der Dicke von jeder Trennwand einer Wabenstruktur entspricht, und eine gitterartige Gestalt oder dergleichen besitzen, und seine entgegengesetzte Oberfläche (die andere Oberfläche) ist mit den rückseitigen Löchern versehen, die mit den Schlitzen verbunden sind und große offene Bereiche oder Flächen aufweisen. Außerdem sind die rückseitigen Löcher gewöhnlich an Stellen vorgesehen, wo sich die Schlitze miteinander kreuzen (z.B. den Kreuzungsstellen der gebildeten gitterartigen Schlitze), und die rückseitigen Löcher sowie die Schlitze sind im Werkzeug-Grundelement beide miteinander verbunden. Daher bewegt sich ein Formmaterial, wie ein Keramikmaterial, das von den rückseitigen Löchern her zugeführt wird, aus den rückseitigen Löchern, die vergleichsweise große Innendurchmesser aufweisen, zu den engen Schlitzen und wird als geformter Wabenstruktur-Artikel aus Öffnungen der Schlitze extrudiert. Daher sind die Schlitzteile verengt, und deshalb wird auf die Schlitzteile ein hoher Druck aufgebracht, wenn das Keramikmaterial durch die Schlitzteile hindurchtritt, wodurch die Schlitzteile eine durchaus verschlissene Struktur besitzen. Auf der anderen Seite wird bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug, das die Schlitze enthält, die in dem aus dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis bestehenden Element ausgebildet sind, das eine hohe Verschleißbeständigkeit besitzt, das Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis benutzt, um die Verschleißbeständigkeit zu verbessern.
US 2006/0034972 A1 offenbart ein Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur, umfassend einen zusammengefügten Artikel, bei dem ein erstes Metall-Element bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und ein zweites Metall-Element bestehend aus SUS630 zusammengefügt sind.
US 2002/0060206 A1 offenbart eine Spiralbohrerspitze, die aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und einem nicht-rostendem Stahl, wie SUS440C, SUS420F, SUS420J2 und SUS410, zusammengefügt ist.
US 2004/0150133 A1 offenbart ein Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur.
US 2008/0078920 A1 offenbart eine Matrize zum Formen einer Wabenstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere wird eine Matrize zum Formen einer Wabenstruktur, die in der Lage ist, die Wabenstruktur präzise zu formen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung offenbart.
US 2008/0230590 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus verschiedenen Materialien. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung eines Verbundkörpers aus verschiedenen Materialien mit hervorragender Verbundfestigkeit in der Verbundgrenzfläche.
US 2007/0184253 A1 offenbart eine thermisch gespritzte Beschichtung aus Cermet und ein thermisch gespritztes Pulver, das zur Herstellung einer solchen thermisch gespritzten Beschichtung verwendet wird.
JP 2002- 1 716 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize zur Verwendung beim Strangpressen von keramischen Wabenstrukturen, das ein Matrizenelement verwendet, das mit formgebenden Rillen und Löchern zum Zuführen von Keramikpfützen versehen ist, und einen Schritt des Abscheidens eines verschleißfesten Materials zumindest auf der Oberfläche der formgebenden Rillen durch chemische Dampfabscheidung umfasst, wobei die Formungsrillen des Matrizenelements durch Schleifen mit einem Schleifstein gebildet werden, eine stromlose Plattierungsschicht zumindest auf der Oberfläche der Formungsrillen gebildet wird und Wolframkarbid als ein verschleißfestes Material auf der stromlosen Plattierungsschicht bei 300°C abgeschieden wird bis 600°C.
JP 2005 - 248 263 A offenbart ein martensitischer rostfreier Stahl mit hoher Härte und hervorragender Korrosionsbeständigkeit.
JP 2006 - 336 048 A betrifft das technische Gebiet, das sich auf ein Sinterkarbid bezieht, und insbesondere ein technisches Gebiet, das sich auf ein Sinterkarbid bezieht, das verwendet wird, indem es mit einer Oberfläche eines Gleitelements verbunden (geschweißt oder gelötet) wird, um die Verschleißfestigkeitseigenschaften des Gleitelements zu verbessern.
JP 2007 - 283 663 A offenbart eine Extrusionsdüse zum Extrudieren einer Wabenstruktur und insbesondere eine Extrusionsdüse, die zur Herstellung einer keramischen Wabenstruktur geeignet ist, die für einen Katalysatorträger oder einen Filter zur Abgasreinigung, einen Wärmetauscher oder dergleichen verwendet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei dem obigen Wabenstruktur-Formwerkzeug, das ein zusammengefügter Artikel aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und einem nichtrostenden Stahl ist, und das in dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis ausgebildete Schlitze enthält, gibt es jedoch ein Problem, dass durch die gitterartigen Schlitze voneinander getrennte Zellenblöcke während des Gebrauchs abstürzen (kippen). Wenn die Zellenblöcke des Wabenstruktur-Formwerkzeugs während des Formens einer Wabenstruktur abstürzen, werden in Zellen Fehler erzeugt, und man kann keine Wabenstruktur mit hoher Qualität erhalten.
Bisher ist bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug der mit dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis zusammengefügte nichtrostende Stahl ein ausscheidungsgehärteter nichtrostender Stahl, wie SUS630. Der mit dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis zusammengefügte bzw. verbundene nichtrostende Stahl verändert sich aufgrund der Elution/ Diffusion von im Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis enthaltenem Kohlenstoff um eine Grenzfläche zwischen dem nichtrostenden Stahl und dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis herum aus einer martensitischen Struktur in eine austenitische Struktur, und die Festigkeit des nichtrostenden Stahls verringert sich. Folglich wird erwogen, dass das Problem aufgetreten ist, dass die Zellenblöcke des Wabenstruktur-Formwerkzeugs abstürzen.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des obigen Problems entwickelt worden, und ein Ziel derselben ist es, einen zusammengefügten Artikel, bei dem die Verringerung einer Festigkeit um eine Verbindungs-Grenzfläche herum verhindert wird, sowie ein Wabenstruktur-Formwerkzeug bereitzustellen.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wabenstruktur-Formwerkzeug bereitgestellt, wie folgt.
[1] Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur, umfassend einen zusammengefügten Artikel, bei dem ein erstes Metall-Element bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und ein zweites Metall-Element bestehend aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel zusammengefügt sind, wobei das zweite Metall-Element ein zweites plattenartiges Element ist, das mit rückseitigen Löchern versehen ist, durch die ein Formmaterial zugeführt wird, und das erste Metall-Element ein erstes plattenartiges Element ist, das mit Schlitzen versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern verbunden sind und durch die das Formmaterial in eine gitterartige Gestalt geformt wird.
[2] Werkzeug nach [1], wobei der martensitische nichtrostende Stahl mit dem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 mindestens einer ist, der aus der aus SUS431, SUS420J1 und SUS420J2 bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Gemäß dem zusammengefügten Artikel sind das erste Metall-Element, das aus dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis besteht, und das zweite Metall-Element, das aus dem martensitischen nichtrostenden Stahl mit dem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 besteht und 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel enthält, so zusammengefügt, dass die Verringerung einer Festigkeit um eine Verbindungs-Grenzfläche herum wirkungsvoll verhindert werden kann, und die Verringerung einer Verbindungs-Festigkeit verhindert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt das Wabenstruktur-Formwerkzeug den zusammengefügten Artikel der vorliegenden Erfindung ein, bei dem das zweite Metall-Element das zweite plattenartige Element ist, das mit den rückseitigen Löchern zum Zuführen des Formmaterials versehen ist, und das erste Metall-Element das erste plattenartige Element ist, das mit den Schlitzen versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern verbunden und ausgebildet sind, um das Formmaterial in die gitterartige Gestalt zu formen. Daher verringert sich die Festigkeit um die Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem ersten plattenartigen Element und dem zweiten plattenartigen Element herum nicht, und durch die gitterartigen Schlitze voneinander getrennte Zellenblöcke können wirkungsvoll am Abstürzen gehindert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform eines Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Oberfläche des in 1 dargestellten Werkzeugs auf der Seite eines ersten plattenartigen Elements zeigt;
3 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Oberfläche des in 1 dargestellten Werkzeugs auf der Seite eines zweiten plattenartigen Elements zeigt;
4 ist eine schematische Schnittansicht, welche schematisch den Schnitt des entlang der Linie A-A' aus 2 geschnittenen Werkzeugs zeigt; und
5 ist eine schematische Schnittansicht, welche schematisch den Schnitt des entlang der Linie B-B' aus 2 geschnittenen Werkzeugs zeigt.

Beschreibung von Bezugszeichen
1: Zusammengefügter Artikel, 2: erstes Metall-Element, 3: zweites Metall-Element, 11: Wabenstruktur-Formwerkzeug, 12: erstes plattenartiges Element, 13: zweites plattenartiges Element, 14: Schlitz, 15: rückseitiges Loch, 21: Zellenblock, 22: Nutteil, 23: pfeilerartiger Teil, 24: Verbindungs-Grenzfläche, L: Tiefe des Nutteils (Höhe des pfeilerartigen Teils).
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend wird eine Art und Weise zum Ausführen der vorliegenden Erfindung konkret beschrieben, jedoch sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt ist, und dass die Konstruktion oder Gestaltung basierend auf dem üblichen Fachwissen eines Durchschnittsfachmanns in geeigneter Weise verändert oder abgewandelt werden kann, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
(1) Zusammengefügter Artikel:
Bei einer Ausführungsform eines zusammengefügten Artikels der vorliegenden Erfindung sind ein erstes Metall-Element bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis (nachfolgend manchmal als das „Sinterhartmetall“ bezeichnet) und ein zweites Metall-Element bestehend aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl (nachfolgend manchmal als der „spezielle nichtrostende Stahl“ bezeichnet) mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel zusammengefügt.
Daher sind bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform das Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis (das Sinterhartmetall) und der martensitische nichtrostende Stahl (der spezielle nichtrostende Stahl) mit dem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel so zusammengefügt, dass die Festigkeit des speziellen nichtrostenden Stahls um eine Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem Stahl und dem Sinterhartmetall herum nicht absinkt. Die Verformung (z.B. stürzen Zellenblöcke ab, wenn ein Wabenstruktur-Formwerkzeug benutzt wird), der Verschleiß und dergleichen des zusammengefügten Artikels aufgrund einer äußeren Kraft während des Gebrauchs des Artikels können verhindert werden, und die Verringerung einer Verbindungs-Festigkeit kann verhindert werden. Die Festigkeit des speziellen nichtrostenden Stahls um die Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem Stahl und dem Sinterhartmetall herum verringert sich nicht. Dies ist so, weil selbst dann, wenn im Sinterhartmetall enthaltener Kohlenstoff in den speziellen nichtrostenden Stahl eluiert wird, sich die Härte des speziellen nichtrostenden Stahls um die Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem Stahl und dem Sinterhartmetall herum nicht verringert. Wenn das im nichtrostenden Stahl enthaltene Kohlenstoffäquivalent groß ist, besitzt der nichtrostende Stahl eine austenitische Struktur und weist eine Härte auf, die kleiner ist als diejenige des martensitischen nichtrostenden Stahls. Bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Erfindung gibt jedoch das Kohlenstoffäquivalent des speziellen nichtrostenden Stahls einen vorbestimmten Wert an, so dass selbst dann, wenn im Sinterhartmetall enthaltener Kohlenstoff in den speziellen nichtrostenden Stahl eluiert wird, der spezielle nichtrostende Stahl um seine Verbindungs-Grenzfläche herum keinerlei austenitische Struktur besitzt und sich die Festigkeit des speziellen nichtrostenden Stahls nicht verringert. Da die Menge (der Gehalt) an Schwefel in dem speziellen nichtrostenden Stahl 0,03 Massen-% oder weniger beträgt, kann außerdem die Verringerung der Verbindungs-Festigkeit zwischen dem Sinterhartmetall und dem speziellen nichtrostenden Stahl verhindert werden. Hierbei hat bei der vorliegenden Ausführungsform „um die Verringerung der Festigkeit um seine Verbindungs-Grenzfläche herum zu verhindern“ die Bedeutung von „um die Verringerung der Festigkeit des speziellen nichtrostenden Stahls (des zweiten Metall-Elements) um seine Verbindungs-Grenzfläche herum zu verhindern“. Dies bedeutet, dass wenn das zweite Metall-Element um die Verbindungs-Grenzfläche herum mit einem anderen Teil des Elements verglichen wird, die Festigkeit um die Verbindungs-Grenzfläche herum dieselbe wie oder höher als diejenige des anderen Teils ist. Außerdem hat „um die Verbindungs-Grenzfläche herum“ die Bedeutung „eines Bereichs von 1,0 mm von der Verbindungs-Grenzfläche aus zwischen dem speziellen nichtrostenden Stahl und dem Sinterhartmetall (der Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem ersten Metall-Element und dem zweiten Metall-Element) in dem speziellen nichtrostenden Stahl (dem zweiten Metall-Element)“. Außerdem ist „die Festigkeit“ eine Streckfestigkeit, und stattdessen kann einfach die Vickers-Härte Hv gemessen und verwendet werden (Streckfestigkeit = Vickers-Härte Hv x 3).
Bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Erfindung ist das Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis des ersten Metall-Elements eine Legierung, die mindestens Wolframcarbid enthält, und ist vorzugsweise eine Legierung, die man durch Sintern von Wolframcarbid mit mindestens einem Metall erhält, das aus der aus Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Titan (Ti) und Chrom (Cr) bestehenden Gruppe ausgewählt wird. Der Wolframcarbid-Gehalt beträgt vorzugsweise 50 bis 99 Massen-%. Als ein solches Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis wird ein Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis bevorzugt, das Kobalt (Co) als Bindemittel verwendet. Speziell wird ein Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis (WC-Co) bevorzugt, das 0,1 bis 50 Massen-% Kobalt enthält. Ein derartiges Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis besitzt eine besonders ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit und mechanische Festigkeit.
Außerdem ist bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform das Kohlenstoffäquivalent ein Kohlenstoffäquivalent (Ceq) in der Legierung, wie in JIS5103 definiert, und eine Berechnungsgleichung wird dargestellt durch „Ceq = C + Si/24 + Mn/6 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14“, in der Bestandteile, wie C und Si, durch Massen-% von jedem Bestandteil in der Legierung repräsentiert werden. Das Kohlenstoffäquivalent des speziellen nichtrostenden Stahls des zweiten Metall-Elements beträgt 2,6 bis 3,3. Das Kohlenstoffäquivalent des speziellen nichtrostenden Stahls des zweiten Metall-Elements ist auf einen solchen Bereich eingestellt, wodurch es möglich ist, die Verringerung der Festigkeit des zusammengefügten Artikels um die Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem ersten Metall-Element und dem zweiten Metall-Element herum wirksam zu verhindern. Wenn das Kohlenstoffäquivalent größer ist als 3,5, wird im Sinterhartmetall enthaltener Kohlenstoff in den speziellen nichtrostenden Stahl eluiert, wodurch die Struktur des verbleibenden Austenits um die Verbindungs-Grenzfläche des speziellen nichtrostenden Stahls herum zunimmt und sich die Festigkeit des Stahls ungünstig verringert. Wenn das Kohlenstoffäquivalent kleiner ist als 2,5, nimmt die Martensit-Menge im Stahl-Material ab, und daher verringert sich die Festigkeit des Stahl-Materials ungünstig.
Der Schwefelgehalt in dem speziellen nichtrostenden Stahl des zweiten Metall-Elements beträgt 0,030 Massen-% oder weniger, vorzugsweise 0,019 Massen-% oder weniger, weiter bevorzugt 0,015 Massen-% oder weniger. Wenn der Schwefelgehalt 0,030 Massen-% übersteigt, verringert sich die Verbindungs-Festigkeit zwischen dem Sinterhartmetall und dem speziellen nichtrostenden Stahl, und das Ablösen eines zusammengefügten Teils findet leicht statt. Zudem beträgt der Kohlenstoffgehalt in dem speziellen nichtrostenden Stahl, der das zweite Metall-Element bildet, vorzugsweise 0,10 bis 0,95 Massen-%, bevorzugter 0,13 bis 0,75 Massen-%, besonders bevorzugt 0,17 bis 0,40 Massen-%. Wenn der Kohlenstoffgehalt unter 0,10 Massen-% liegt, kann leicht eine Elution von Kohlenstoff aus dem Sinterhartmetall zum speziellen nichtrostenden Stahl verursacht werden. Da das Sinterhartmetall in diesem Fall spröde wird, kann die Bindungs-Festigkeit zwischen dem Sinterhartmetall und dem speziellen nichtrostenden Stahl abnehmen, und sich die Bindungszuverlässigkeit verringern. Wenn der Kohlenstoffgehalt 0,95 Massen-% übersteigt, kann die Zähigkeit des speziellen nichtrostenden Stahls abnehmen und beim Gebrauch leicht ein Riss verursacht werden.
Der spezielle nichtrostende Stahl des zweiten Metall-Elements ist ein martensitischer nichtrostender Stahl. Bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform ist „der martensitische nichtrostende Stahl“ ein nichtrostender Stahl, der 11 % oder mehr Chrom enthält und der durch eine Abschreckbehandlung eine martensitische Phase bildet. Andere Beispiele des nichtrostenden Stahls als der martensitische nichtrostende Stahl schließen einen austenitischen nichtrostenden Stahl und einen ausscheidungsgehärteten nichtrostenden Stahl ein, und diese nichtrostenden Stähle sind in dem speziellen nichtrostenden Stahl als Materialbestandteil des zusammengefügten Artikels der vorliegenden Ausführungsform nicht eingeschlossen. Hierbei ist der „austenitische nichtrostende Stahl“ ein nichtrostender Stahl, der durch Verwendung einer großen Menge an Additivmaterial eine stabile austenitische Phase bildet. Darüber hinaus ist der „ausscheidungsgehärtete nichtrostende Stahl“ ein nichtrostender Stahl, der eine hohe Härte besitzt, die man erhält, indem man durch eine Ausscheidungshärtungs-Wärmebehandlung eine feine intermetallische Verbindung in einem Martensit-Grund erzeugt. Der austenitische nichtrostende Stahl besitzt ein großes Kohlenstoffäquivalent und verglichen mit dem martensitischen nichtrostenden Stahl eine geringe Härte und Festigkeit. Außerdem besitzt der ausscheidungsgehärtete nichtrostende Stahl ein Kohlenstoffäquivalent, das gelegentlich ungefähr gleich demjenigen des martensitischen nichtrostenden Stahls ist. Jedoch enthält ein ausscheidungsgehärteter nichtrostender Stahl ursprünglich eine kleine Menge an Martensit, so dass wenn Kohlenstoff eluiert wird (der Kohlenstoffgehalt zunimmt), der Stahl leicht beeinflusst wird und sich die Härte merklich verringert.
Der spezifische nichtrostende Stahl des zweiten Metall-Elements ist vorzugsweise mindestens einer, der aus der aus SUS431, SUS420J1, SUS420J2, SUS410, SUS410J1, S-STAR, PROVA-400, HPM38, STAVAX ESR und SUS403 bestehenden Gruppe ausgewählt wird. Unter ihnen werden SUS431, SUS420J2 oder SUS420J1 weiter bevorzugt. Die Zusammensetzung von SUS420J2 ist zum Beispiel „C: 0,26 bis 0,4, Si: 1,00 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,030 oder weniger, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12 bis 14 und Fe: Rest“, und die Zusammensetzung von SUS420J1 ist zum Beispiel „C: 0,16 bis 0,25, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,030 oder weniger, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12 bis 14 und Fe: Rest“. Was SUS431 und SUS420J2 angeht, so kann man selbst dann, wenn Kohlenstoff aus dem Sinterhartmetall eluiert wird, durch Abkühlung von einer Zusammenfügungs-Temperatur aus eine stabile martensitische Struktur erhalten, und eine hohe Härte kann bewahrt werden. Was SUS420J1, SUS410, SUS410J1 und SUS403 angeht, findet außerdem, wenn Kohlenstoff aus dem Sinterhartmetall eluiert wird, aufgrund der Zunahme der Kohlenstoffmenge die Veränderung der Struktur in einer solchen Richtung statt, dass die martensitische Struktur vergrößert wird, und daher die Festigkeit um die Verbindungs-Grenzfläche herum weiter zunimmt. Außerdem ist „S-STAR“ der Handelsname des der Daido Steel Co., Ltd. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls, und die Verbesserung von SUS420J2. Die Zusammensetzung von „S-STAR“ ist "C: 0,38, Si: 0,9, Cr: 13,5, Mo: 0,1 und V: 0,3 (in einem Katalog gezeigte Werte). Zudem ist „PROVA-400“ der Handelsname des von der Nachi-Fujikoshi Corp. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls, und ist die Verbesserung von SUS420J2. Die Zusammensetzung von „PROVA-400“ ist „C: 0,4, Si: 0,9, Mn: 0,4, Cr: 13,5, Mo: eine winzige Menge und V: eine winzige Menge“ (in einem Katalog gezeigte Werte). Außerdem ist „HPM38“ der Handelsname des von der Hitachi Metals, Ltd. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls und ist die Verbesserung von SUS420J2. Es soll angemerkt werden, dass „HPM“ die eingetragene Marke von Hitachi Metals, Ltd. ist. Zudem ist „STAVAX ESR“ der Handelsname des von der Uddeholm KK hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls, und ist die Verbesserung von SUS420J. Die Zusammensetzung von „STAVAX ESR“ ist „C: 0,38, Si: 0,9, Mn: 0,5, Cr: 13,6 und V: 0,3“ (in einem Katalog gezeigte Werte).
Bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform verändert sich manchmal aufgrund der Elution von Kohlenstoff aus dem Sinterhartmetall die Zusammensetzung des speziellen nichtrostenden Stahls um dessen Verbindungs-Grenzfläche herum, jedoch ist das Kohlenstoffäquivalent des speziellen nichtrostenden Stahls als eine der Eigenschaften des zusammengefügten Artikels der vorliegenden Ausführungsform der Wert von demjenigen Teil des Stahls, der durch die Elution von Kohlenstoff nicht beeinflusst wird.
Bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Härte des zweiten Metall-Elements um dessen Verbindungs-Grenzfläche herum vorzugsweise Hv 350 bis Hv 600, weiter bevorzugt Hv 400 bis Hv 550. Wenn die Härte kleiner als Hv 350 ist, verringert sich manchmal die Festigkeit des zweiten Metall-Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum. Wenn die Härte größer als Hv 600 ist, tritt manchmal in der Verbindungs-Grenzfläche ein Abkühlriss (Ablösen) auf. Es soll festgestellt werden, dass die Härte ein Wert ist, der mittels eines Mikro-Vickers-Härte-Messgeräts gemessen wird. Es soll festgestellt werden, dass die Festigkeit des nichtrostenden Stahls gewöhnlich zunimmt, wenn die Härte hoch ist. Auch bei dem zusammengefügten Artikel der vorliegenden Ausführungsform weist der in dem ersten oder zweiten Metall-Element verwendete nichtrostende Stahl eine solche Beziehung auf, dass die Festigkeit zunimmt, wenn die Härte hoch ist.
Der zusammengefügte Artikel der vorliegenden Ausführungsform wird als Werkzeug zum Formen einer keramischen Wabenstruktur, als Präzisions-Form, als Werkzeug, als Stopfen oder dergleichen verwendet.
Ein weiterer zusammengefügter Artikel ist ein zusammengefügter Artikel, bei dem ein erstes Metall-Element bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und ein zweites Metall-Element bestehend aus einem Werkzeugstahl mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,5 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel zusammengefügt sind, wobei der zusammengefügte Artikel der obige zusammengefügte Artikel der vorliegenden Erfindung ist, bei dem der martensitische nichtrostende Stahl ein Werkzeugstahl ist. Gemäß einer solchen Ausbildung kann die Verringerung der Festigkeit des zusammengefügten Artikels um dessen Verbindungs-Grenzfläche herum ebenfalls wirkungsvoll verhindert werden, und die Verringerung einer Verbindungs-Festigkeit kann verhindert werden.
Als Werkzeugstahl wird HPM31 bevorzugt. „HPM31“ ist der Handelsname des von der Hitachi Metals, Ltd. hergestellten Werkzeugstahls (SKD-basierend).
(2) Wabenstruktur-Formwerkzeug:
Als Nächstes wird eine Ausführungsform eines Werkzeugs zum Formen einer keramischen Wabenstruktur (das Wabenstruktur-Formwerkzeug) der vorliegenden Erfindung beschrieben, das den obigen zusammengefügten Artikel der vorliegenden Erfindung einschließt. 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch die Ausführungsform des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Oberfläche des in 1 dargestellten Werkzeugs auf der Seite eines ersten plattenartigen Elements zeigt, und 3 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche die Oberfläche des in 1 dargestellten Werkzeugs auf der Seite eines zweiten plattenartigen Elements zeigt. Außerdem ist 4 eine schematische Schnittansicht, welche schematisch den Schnitt des entlang der Linie A-A' aus 2 geschnittenen Werkzeugs zeigt, und 5 ist eine schematische Schnittansicht, welche schematisch den Schnitt des entlang der Linie B-B' aus 2 geschnittenen Werkzeugs zeigt.
Wie in den 1 bis 5 dargestellt, schließt ein Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform einen zusammengefügten Artikel 1 ein, bei dem ein zweites Metall-Element 3 ein zweites plattenartiges Element 13 ist, das mit rückseitigen Löchern 15 zum Zuführen eines Formmaterials versehen ist, und bei dem ein erstes Metall-Element 2 ein erstes plattenartiges Element 12 ist, das mit Schlitzen 14 versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern verbunden und ausgebildet sind, um das Formmaterial in eine gitterartige Gestalt zu formen. Der zusammengefügte Artikel 1 ist der obige zusammengefügte Artikel der vorliegenden Erfindung. Das heißt, bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform besteht das mit den Schlitzen 14 versehene erste plattenartige Element 12 aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis, und das mit den rückseitigen Löchern 15 versehene zweite plattenartige Element 13 besteht aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,5 bis 3,5 und dem Schwefelgehalt von 0,030 Massen-% oder weniger. Eine durch Extrusion unter Verwendung des Wabenstruktur-Formwerkzeugs 11 der vorliegenden Ausführungsform geformte keramische Wabenstruktur ist eine keramische Wabenstruktur, die poröse Trennwände einschließt, welche eine Mehrzahl von Zellen begrenzen, die sich in der Zirkulationsrichtung eines Fluids erstrecken.
Das zweite plattenartige Element 13 ist auf der Seite einer Verbindungs-Grenzfläche 24 zwischen dem zweiten plattenartigen Element und dem ersten plattenartigen Element 12 mit schlitzartigen Nutteilen 22 versehen, die eine Gestalt besitzen, welche derjenigen der Schlitze 14 entspricht (mit den Schlitzen 14 verbunden). Außerdem weist dieses zweite plattenartige Element 13 eine Mehrzahl von pfeilerartigen Teilen 23 auf, die von den Nutteilen 22 und einem Teil der rückseitigen Löcher 15 begrenzt werden. Es soll festgestellt werden, dass die Nutteile 22 so geformt sind, dass die rückseitigen Löcher 15 an Kreuzungen der Nutteile angeordnet sind.
Wie oben beschrieben, ist das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform auf der Seite der Verbindungs-Grenzfläche 24 des zweiten plattenartigen Elements 13 in Bezug zum ersten plattenartigen Element 12 mit den pfeilerartigen Teilen 23 versehen, und daher ist das erste plattenartige Element 12 über die pfeilerartigen Teile 23 mit dem zweiten plattenartigen Element 13 verbunden. Das heißt, dass das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur besitzt, bei der das erste plattenartige Element 12 mit den pfeilerartigen Teilen 23 des zweiten plattenartigen Elements 13 zusammengefügt bzw. verbunden ist, und eine Struktur besitzt, bei der Zellenblöcke 21 von den pfeilerartigen Teilen 23 getragen werden, wie in den 4, 5 dargestellt. Hierbei sind die Zellenblöcke 21 pfeilerartige Teile, die durch die Schlitze 14 in dem mit den Schlitzen 14 versehenen ersten plattenartigen Element 12 voneinander getrennt sind. Wie in den 4, 5 dargestellt, sind die pfeilerartigen Teile 23 durch die Nutteile 22 und die rückseitigen Löcher 15 voneinander getrennt und weisen somit verglichen mit den Zellenblöcken 21 eine dünne und kleine Struktur auf. In einem Fall, wo ein Keramikmaterial unter Verwendung des Wabenstruktur-Formwerkzeugs 11 extrudiert wird, wird daher eine Beanspruchung leicht an den pfeilerartigen Teilen 23 konzentriert, wenn eine Last auf die Zellenblöcke 21 aufgebracht wird. Daher müssten die pfeilerartigen Teile 23 aus einem hochgradig stabilen Material hergestellt werden, so dass die pfeilerartigen Teile nicht verformt werden. Außerdem bilden die pfeilerartigen Teile 23 des zweiten plattenartigen Elements 13 die Verbindungs-Grenzfläche 24 zwischen dem zweiten plattenartigen Element und dem ersten plattenartigen Element 12, und daher schließt ein Bereich des zweiten plattenartigen Elements 13 „um die Verbindungs-Grenzfläche 24“ zwischen dem zweiten plattenartigen Element und dem ersten plattenartigen Element 12 „herum“ mindestens einen Teil der pfeilerartigen Teile 23 ein.
Bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, besteht das erste plattenartige Element 12 aus dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis, und das zweite plattenartige Element 13 besteht aus dem martensitischen nichtrostenden Stahl, der ein Kohlenstoffäquivalent von 2,5 bis 3,3 aufweist und 0,30 Massen-% oder weniger Schwefel enthält. Deshalb verringert sich die Festigkeit der um die Verbindungs-Grenzfläche herum angeordneten pfeilerartigen Teile 23 des zweiten plattenartigen Elements 13 nicht. Selbst in einem Zustand, in dem die Last auf die Zellenblöcke 21 aufgebracht wird, wird die Verformung der pfeilerartigen Teile 23 unterdrückt. Folglich können bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform die Zellenblöcke 21 während des Gebrauchs des Werkzeugs am Abstürzen gehindert werden.
Bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform beträgt eine Tiefe L von jedem Nutteil 22 (die Höhe von jedem pfeilerartigen Teil 23) vorzugsweise 0,1 bis 3,0 mm, weiter bevorzugt 0,3 bis 1,5 mm. Wenn die Tiefe kleiner ist als 0,1 mm, können manchmal keine hochgradigen Formgebungs-Eigenschaften realisiert werden. Wenn die Tiefe größer ist als 3,0 mm, stürzen die Zellenblöcke 21 manchmal leicht ab.
Die 1 bis 5 zeigen ein Beispiel, bei dem ein im Wesentlichen quadratischer Bereich der Mitte des scheibenartigen zusammengefügten Artikels 1 mit den Schlitzen 14, den rückseitigen Löchern 15 und den Nutteilen 22 versehen ist, jedoch ist ein mit Schlitzen und dergleichen versehener Bereich nicht auf den obigen Bereich beschränkt. Zum Beispiel kann ein kreisförmiger Bereich der Mitte des zusammengefügten Artikels 1 mit den Schlitzen und dergleichen versehen sein.
Die rückseitigen Löcher 15 des Wabenstruktur-Formwerkzeugs 11 sind Durchgangsöffnungen zum Zuführen eines Formmaterials. Es gibt keinerlei spezielle Einschränkung hinsichtlich der Gestalt von jedem rückseitigen Loch 15, solange das zugeführte Formmaterial in die Schlitze 14 zugeführt werden kann. Bei dem in den 1 bis 5 dargestellten Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 sind die rückseitigen Löcher 15 an Stellen ausgebildet, die sich mit Kreuzungen der Schlitze 14 überlappen. Wenn die Extrusion unter Verwendung des Wabenstruktur-Formwerkzeugs 11 der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, kann gemäß einer solchen Ausbildung das in die rückseitigen Löcher 15 zugeführte Formmaterial gleichförmig überall über die Schlitze 14 verbreitet werden, und die hochgradigen Formgebungs-Eigenschaften können realisiert werden. Weiter bevorzugt sind die Mitten der rückseitigen Löcher 15 einander auf den Kreuzungen der Schlitze 14 überlagert. Es soll festgestellt werden, dass bei dem in den 1 bis 5 dargestellten Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 die rückseitigen Löcher 15 in Bezug zu den Kreuzungen der Schlitze 14 (oder den Nutteilen 22) sich abwechselnd ausgebildet sind.
Die Größe des Öffnungsdurchmessers oder dergleichen von jedem rückseitigen Loch 15 kann in geeigneter Weise durch die Größe des Wabenstruktur-Formwerkzeugs 11, die Gestalt der durch Extrusion gebildeten Wabenstruktur oder dergleichen festgelegt werden. Die Größe des Öffnungsdurchmessers von jedem rückseitigen Loch 15 beträgt zum Beispiel bevorzugt 0,1 bis 10 mm, weiter bevorzugt 0,5 bis 3 mm. Die rückseitigen Löcher 15 können durch ein vorbekanntes mechanisches Bearbeitungs-Verfahren, wie elektrochemische Bearbeitung (ECM-Bearbeitung), Elektroentladungs-Bearbeitung (EDM-Bearbeitung), Laser-Bearbeitung oder Bohren gebildet werden.
Außerdem dienen die auf der Seite der Verbindungs-Grenzfläche 24 ausgebildeten Nutteile 22 des zweiten plattenartigen Elements 13 auch als Zwischenspeicherteile (Puffer), um das durch die rückseitigen Löcher 15 zugeführte Formmaterial in die Schlitze 14 zu leiten. Wenn daher die Wabenstruktur durch die Extrusion geformt wird, kann das durch die rückseitigen Löcher 15 zugeführte Formmaterial ohne jegliche Schwierigkeit reibungslos bewegt werden, und die Wabenstruktur kann genau geformt werden.
Es gibt keinerlei spezielle Einschränkung hinsichtlich der Dicken des ersten plattenartigen Elements 12 und des zweiten plattenartigen Elements 13, und die Dicken können unter Berücksichtigung der allgemeinen Formen der Schlitze 14 und der rückseitigen Löcher 15 in geeigneter Weise festgelegt werden. Wenn zum Beispiel das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 mit einer allgemeinen Form hergestellt wird, beträgt der Wert des Verhältnisses der Dicke des zweiten plattenartigen Elements 13 in Bezug zur Dicke des ersten plattenartigen Elements 12 (die Dicke des zweiten plattenartigen Elements 13/die Dicke des ersten plattenartigen Elements 12) vorzugsweise 0,1 bis 200, weiter bevorzugt 1 bis 10.
Außerdem ist bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 der vorliegenden Ausführungsform ein Verbindungsmaterial (ein Lotmaterial) vorzugsweise zwischen dem ersten plattenartigen Element 12 und dem zweiten plattenartigen Element 13 angeordnet, um das erste plattenartige Element 12 und das zweite plattenartige Element 13 zu verbinden.
Als Verbindungsmaterial ist es von Vorzug, ein Material zu verwenden, das in mindestens eines von dem ersten plattenartigen Element 12 und dem zweiten plattenartigen Element 13 zufriedenstellend eindringt. Speziell ist es vorzugsweise möglich, „das Lotmaterial“ zu verwenden, das aus einem Metall oder einer Legierung besteht, welche mindestens eines einschließt, das aus der Gruppe bestehend aus Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni) und Aluminium (Al) ausgewählt ist. Es gibt keinerlei spezielle Einschränkung hinsichtlich der Dicke dieses Lotmaterials, jedoch beträgt die Dicke vorzugsweise 0,1 bis 200 µm, weiter bevorzugt 1 bis 50 µm, so dass das Material zufriedenstellend in mindestens eines von dem ersten plattenartigen Element 12 und dem zweiten plattenartigen Element 13 eindringt.
Außerdem kann ein solches Verbindungsmaterial weiter ein Additiv enthalten, wie Palladium (Pd), Silizium (Si), Zinn (Sn), Kobalt (Co), Phosphor (P), Mangan (Mn), Zink (Zn) oder Bor (B). Das Material, das weiter ein solches Additiv enthält, kann die Verbindungs-Temperatur absenken und die Verbindungs-Zuverlässigkeit verbessern.
(3) Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs:
Als Nächstes wird das Herstellungsverfahren des zusammengefügten Artikels der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf das Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs beschrieben. Das Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung einer in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform (das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11) des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform werden zuerst an einer Oberfläche (an der Seite der Verbindungsgrenzfläche 24 in den 4, 5) des zweiten plattenartigen Elements, das aus dem martensitischen nichtrostenden Stahl (dem speziellen nichtrostenden Stahl) besteht, der das Kohlenstoffäquivalent von 2,5 bis 3,3 aufweist und 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel enthält, gitterartige Nutteile gebildet (ein Schritt (1)).
Als ein Verfahren zum Bilden der Nutteile kann vorzugsweise ein vorbekanntes Verfahren verwendet werden, wie eine Schleif-Bearbeitung mittels eines c-BN-Schleifkörpers, eine Schaftfräser-Bearbeitung oder eine Elektroentladungs-Bearbeitung (EDM-Bearbeitung).
Außerdem können bei dem Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform vor oder nach der Bildung der Nutteile in einer Oberfläche des zweiten plattenartigen Elements die rückseitigen Löcher gebildet werden, welche die andere Oberfläche des zweiten plattenartigen Elements mit den Nutteilen verbinden. Zum Beispiel sind bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 die pfeilerartigen Teile 23 durch die rückseitigen Löcher 15 und die Nutteile 22 voneinander getrennt, und daher werden bei diesem Schritt (1) die rückseitigen Löcher vorzugsweise zusammen mit den Nutteilen gebildet.
Es gibt keine spezielle Einschränkung hinsichtlich eines Verfahrens zur Bildung der rückseitigen Löcher, jedoch ist es möglich, vorzugsweise ein vorbekanntes Verfahren zu verwenden, wie elektrochemische Bearbeitung (ECM-Bearbeitung), Elektroentladungs-Bearbeitung (EDM-Bearbeitung), Laser-Bearbeitung oder Bohren.
Die rückseitigen Löcher können sich durch beide Oberflächen des zweiten plattenartigen Elements erstrecken (siehe 5), und auf der Seite der Verbindungsgrenzfläche können die rückseitigen Löcher so gebildet werden, dass sie mit den Nutteilen kommunizieren, ohne dass sie die Verbindungsgrenzfläche erreichen.
Es soll festgestellt werden, dass bei den Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform jegliches rückseitige Loch nicht bei dem obigen Schritt (1) gebildet wird, und dass die rückseitigen Löcher bei dem anschließenden Schritt gebildet werden können, zum Beispiel einem Schritt nach dem Zusammenfügen bzw. Verbinden des ersten und des zweiten plattenartigen Elements.
Als Nächstes wird auf die mit den Nutteilen 22 versehene Oberfläche des zweiten plattenartigen Elements das aus dem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis (dem Sinterhartmetall) bestehende erste plattenartige Element laminiert, um das erste und das zweite plattenartige Element zusammenzufügen (Schritt (2)).
Darüber hinaus kann, wenn bei dem Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform das erste und das zweite plattenartige Element laminiert werden, das Verbindungsmaterial zwischen dem ersten plattenartigen Element und dem zweiten plattenartigen Element angeordnet werden, um das erste und das zweite plattenartige Element zu verbinden. Als ein solches Verbindungsmaterial ist es möglich, vorzugsweise das „Lotmaterial“ zu verwenden, das zuvor bei der Ausführungsform des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist.
Wenn das erste und das zweite plattenartige Element laminiert und zusammengefügt sind, werden das erste und das zweite plattenartige Element vorzugsweise auf 900 bis 1200°C erwärmt, was nicht weniger ist als der Schmelzpunkt „des Lotmaterials“, und verbunden, weiter bevorzugt auf 1000 bis 1150°C erwärmt und verbunden. Wenn bei dem Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs zum Formen einer Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform das erste und das zweite plattenartige Element zusammengefügt bzw. verbunden werden, ist es zudem von Vorzug, zum Zusammenfügen bzw. Verbinden einen Druck von 0,01 bis 10 MPa senkrecht zu den Verbindungsflächen auf das erste und das zweite plattenartige Element aufzubringen. Das erste und das zweite plattenartige Element werden somit erwärmt, wodurch das erste und das zweite plattenartige Element zufriedenstellend verbunden werden können, und die Verringerung der Festigkeit des zweiten plattenartigen Elements kann verhindert werden. Außerdem beträgt eine Erwärmungszeit vorzugsweise eine Minute bis eine Stunde, weiter bevorzugt 10 bis 45 Minuten. Wenn die Zeit kürzer als eine Minute ist, können das erste und das zweite plattenartige Element manchmal nicht mit einer hohen Verbindungs-Festigkeit verbunden werden. Wenn die Zeit länger als eine Stunde ist, kann im Sinterhartmetall enthaltener Kohlenstoff leicht aus dem ersten plattenartigen Element zum zweiten plattenartigen Element hin eluiert werden und die Festigkeit um die Verbindungs-Grenzfläche ohne weiteres verringern.
Bei dem Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform werden das zusammengefügte bzw. verbundene erste und zweite plattenartige Element vorzugsweise bei einer Temperaturabsenk-Geschwindigkeit von 0,1 bis 100°C/Minute auf mindestens 500°C abgekühlt, wobei ein Druck von 0,01 bis 10 MPa senkrecht zu den Verbindungsflächen aufgebracht wird. Zudem ist es bei dem Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs zum Formen einer Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform von Vorzug, das derart erhaltene Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur 1 bis 3 mal einer Temperungs-Behandlung eines „Erwärmens oder Abkühlens mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 100°C/Minute in einem Temperaturbereich zum Bewirken einer Austenit-Umwandlung oder weniger“ in einer solchen Weise zu unterziehen, dass die auf den Verbindungsflächen erzeugte Zugspannung und Druckspannung wird. Da das zweite plattenartige Element einer WärmeBehandlung durch die Temperungs-Behandlung unterzogen wird, kann die Festigkeit des zweiten plattenartigen Elements verbessert werden. Wenn man das Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur der Temperungs-Behandlung unterzieht, ist es zudem von Vorzug, die Temperungs-Behandlung durchzuführen, wobei senkrecht zu den Verbindungsflächen ein Druck von 0,01 bis 10 MPa auf das erste und das zweite plattenartige Element aufgebracht wird. Ein auf diese Weise erhaltenes Werkzeug zum Formen einer Wabenstruktur weist eine ausgezeichnete Genauigkeit, Festigkeit und Verschleißbeständigkeit auf.
Als Nächstes werden von der Oberfläche des ersten plattenartigen Elements, die zu der Verbindungs-Grenzfläche zwischen dem ersten plattenartigen Element und dem zweiten plattenartigen Element entgegengesetzt ist, Schlitze gebildet, die der obigen Gestalt (dem Bildungsmuster) der Nutteile 22 entsprechen und mit den Nutteilen 22 verbunden sind, wodurch man das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 erhält (siehe 1 bis 5)(ein Schritt 3))
Es gibt keine spezielle Einschränkung hinsichtlich eines Verfahrens zur Ausbildung der Schlitze in der Oberfläche des ersten plattenartigen Elements, jedoch kann vorzugsweise ein vorbekanntes Verfahren verwendet werden, wie eine Schleif-Bearbeitung mittels eines Diamant-Schleifkörpers, eine Elektroentladungs-Bearbeitung (EDM-Bearbeitung) oder eine Laser-Bearbeitung. Außerdem ist bei dem in 1 dargestellten Wabenstruktur-Formwerkzeug 11 die Gestalt (das Bildungsmuster) der Schlitze 14 eine quadratische gitterartige Gestalt, jedoch ist die Gestalt der in dem ersten plattenartigen Element ausgebildeten Schlitze 14 bei dem Herstellungsverfahren des Wabenstruktur-Formwerkzeugs der vorliegenden Ausführungsform nicht auf die quadratische gitterartige Gestalt beschränkt und es kann eine andere polygonale gitterartige Form verwendet werden.
Außerdem kann die Weite von jedem in dem ersten plattenartigen Element gebildeten Schlitz durch die Gestalt der zu formenden Wabenstruktur in geeigneter Weise festgelegt werden. Es soll festgestellt werden, dass zur Herstellung des Wabenstruktur-Formwerkzeugs zum Formen der allgemeinen Wabenstruktur durch die Extrusion die Weite von jedem Schlitz zum Beispiel vorzugsweise 5 bis 5000 µm, weiter bevorzugt 10 bis 500 µm beträgt.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, das Wabenstruktur-Formwerkzeug 11, das mit den rückseitigen Löchern 15 zum Zuführen des Formmaterials und den Schlitzen 14 zum Formen des Formmaterials in die gitterartige Gestalt versehen ist, wie in den 1 bis 5 dargestellt, herzustellen.
Beispiele
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung weiter mit Bezug auf Beispiele konkret beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Es wurde ein Wabenstruktur-Formwerkzeug hergestellt, das mit rückseitigen Löchern zum Zuführen eines Formmaterials und Schlitzen zum Formen des Formmaterials in eine gitterartige Gestalt versehen war und das ausgebildet war, um das in die rückseitigen Löcher zugeführte Formmaterial durch die Schlitze zu extrudieren, um dadurch eine Wabenstruktur zu formen.
Im Beispiel 1 wurden ein erstes plattenartiges Element bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis enthaltend 16 Massen-% Kobalt und ein zweites plattenartiges Element bestehend aus SUS420J2 (C: 0,32, Si: 1,00 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,008, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12 bis 14 und Fe: Rest (Einheit war Massen-%)) zusammengefügt bzw. verbunden und mit Schlitzen und dergleichen versehen, um ein Wabenstruktur-Formwerkzeug herzustellen. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS420J2 war ungefähr 3,04. Das Kohlenstoffäquivalent wurde aus einer Tabelle der chemischen Zusammensetzung berechnet, die von einem Fabrik-Datenblatt geliefert wurde. Als der Schwefelgehalt kann ein Wert verwendet werden, der in dem Fabrik-Datenblatt beschrieben ist. Wenn jedoch keinerlei Fabrik-Datenblatt verfügbar ist, wird ein oberer Grenzwert in Material-Spezifikationen oder ein durch eine Kohlenstoff/Schwefel-Analysevorrichtung (Infrarot-Absorptionsverfahren nach Verbrennung) erhaltener Wert verwendet.
Das erste plattenartige Element besaß eine scheibenartige Oberflächenform mit einem Durchmesser von 210 mm und einer Dicke von 2,5 mm, und das zweite plattenartige Element besaß eine scheibenartige Oberflächenform mit einem Durchmesser von 215 mm und einer Dicke von 20 mm.
Zuerst wurde das zweite plattenartige Element durch elektrochemische Bearbeitung (ECM-Bearbeitung) mit gitterartigen Nutteilen, die jeweils eine Tiefe von 1,0 mm besaßen, sowie rückseitigen Löchern, die jeweils einen Öffnungsdurchmesser von 1,4 mm besaßen, versehen. Es soll festgestellt werden, dass die Weite von jedem Nutteil auf 0,3 mm eingestellt wurde, und dass der Abstand der Nutteile auf 1,37 mm eingestellt wurde.
Als Nächstes wurde „ein Lotmaterial“, das zufriedenstellend in das zweite plattenartige Element eindrang, zwischen dem zweiten plattenartigen Element und dem ersten plattenartigen Element angeordnet, um die Elemente zu laminieren, gefolgt von einer Erwärmung auf 1100°C über 0,75 Stunden, und das erste und das zweite plattenartige Element wurden zusammengefügt bzw. verbunden, um auf 40°C oder weniger abzukühlen, wobei ein Druck von 2 MPa senkrecht zu den Verbindungsflächen aufgebracht wurde, gefolgt von einer Temperung bei 250 bis 650°C. Dann wurde die Temperatur des zusammengefügten bzw. verbundenen und getemperten ersten und zweiten plattenartigen Elements auf Raumtemperatur abgesenkt, und dann wurden die Schlitze im ersten plattenartigen Element gebildet, um ein Wabenstruktur-Formwerkzeug zu erhalten. Die Schlitze wurden mittels eines Diamant-Schleifkörpers in eine quadratische gitterartige Gestalt geformt. Die Weite von jedem Schlitz wurde auf 0,1 mm eingestellt, und der Abstand der Schlitze wurde auf 1,37 mm eingestellt.
Was das auf diese Weise erhaltene Wabenstruktur-Formwerkzeug angeht, so wurde die Härte des zweiten plattenartigen Elements in einem Bereich einer Tiefe von 0,1 mm bis 1,0 mm von einer Verbindungsgrenzfläche aus gemessen. Die Härte wurde unter Verwendung eines von Akashi Co. hergestellten Mikro-Vickers-Härte-Messgeräts unter Bedingungen gemessen, bei denen eine Last 300 gf (2,98 N) betrug und eine Haltezeit 15 Sekunden betrug. Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Was das Wabenstruktur-Formwerkzeug angeht, wurde außerdem ein „Zellenblock-Absturz-Versuch“ ausgeführt, um mittels des nachfolgenden Verfahrens die Leichtigkeit des Abstürzens der Zellenblöcke zu messen. Außerdem wurde durch das nachfolgende Verfahren eine aus demselben Material wie demjenigen des ersten plattenartigen Elements bestehende Platte und eine aus demselben Material wie demjenigen des zweiten plattenartigen Elements bestehende Platte mittels des Verfahrens zum Zusammenfügen des ersten und des zweiten plattenartigen Elements wie in Beispiel 1 zusammengefügt, um einen zusammengefügten Artikel vorzubereiten, und der zusammengefügte Artikel wurde einem „Ablöse-Versuch“ unterzogen. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Zellenblock-Absturz-Versuch)
Eine Last wurde auf Scheitelpunkte von Zellenblöcken (Enden des ersten plattenartigen Elements auf der Seite von dessen Oberfläche) in einer Richtung aufgebracht, in der die Blöcke abstürzten, wodurch eine Verlagerung von etwa 0,05 mm der Scheitelpunkte der Zellenblöcke vorgenommen wurde, und eine verbleibende Verlagerung nach der Beseitigung der Last wurde gemessen. In Tabelle 2 bedeutet „stürzte ab“, dass die Zellenblöcke bis hin zu etwa 0,0025 mm oder mehr abstürzten.
(Ablöseversuch)

Eine Platte (70 mm x 70 mm x 15 mm (die Dicke)), die aus demselben Material wie demjenigen des ersten plattenartigen Elements bestand, und eine Platte (68 mm x 68 mm x 2,5 mm (die Dicke)), die aus demselben Material wie demjenigen des zweiten plattenartigen Elements bestand, wurden durch das Verfahren zum Zusammenfügen des ersten und des zweiten plattenartigen Elements wie in Beispiel 1 zusammengefügt, um einen zusammengefügten Artikel vorzubereiten. Dann wurde die Temperatur des zusammengefügten Artikels auf etwa 350 bis 450°C erhöht, und eine Wärmespannung infolge der Differenz eines Wärmeausdehnungskoeffizienten wurde auf den Artikel aufgebracht. Danach wurde mittels einer Ultraschall-Suchbildvorrichtung ein Ablösezustand zu diesem Zeitpunkt beobachtet. In Tabelle 2 bedeutet „keiner“, dass der zusammengefügte Artikel keinerlei Ablösung zeigte. „Minimal abgelöst“ bedeutet, dass sich ein Teil von weniger als 10 % (ausschließlich „keiner“) der gesamten Verbindungsfläche ablöste. „Wenig abgelöst“ bedeutet, dass sich 10 bis 30 % der gesamten Verbindungsfläche ablösten. „Merklich abgelöst“ bedeutet, dass sich ein Bereich ablöste, der 50 % der gesamten Verbindungsfläche überstieg. [Tabelle 1]

	Härte (Hv)
	0.1mm	0.2mm	0.4mm	0.5mm	0.6mm	1mm
Beispiel 1	541	542	545	467	493	518
Beispiel 2	574	526	513	523	507	459
Referenz-Beispiel 3	350	390	554	602	605	556
VergleichsBeispiel 1	290	300	299	291	291	300
VergleichsBeispiel 2	242	227	217	323	353	419

[Tabelle 2]

	Material des zweiten plattenartigen Elements	Kohlenstoffäquivalent (Ceq)	Kohlenstoffgehalt (%)	Schwefelgehalt (%)	Ablöse-Versuch	Zellenblock-Absturz-Versuch
Beispiel 1	SUS420J2	3.04	0.32	0.008	Keine	Stürzte
						nicht ab
Beispiel 2	SUS403	2.63	0.13	0.004	Wenig abgelöst	Stürzte nicht ab
Referenz-Beispiel 3	SUS431	3.45	≤0.2	<0.015	Wenig abgelöst	Stürzte nicht ab
Beispiel 4	SUS420J2	2.91	0.28	0.020	Minimal Abgelöst	Stürzte nicht ab
Beispiel 5	SUS420J1	2.65	0.17	0.012	Keine	Stürzte nicht ab
Beispiel 6	S-STAR	3.16	0.38	< 0.015	Keine	Stürzte nicht ab
Beispiel 7	PROVA-400	3.29	0.4	< 0.015	Keine	Stürzte nicht ab
Beispiel 8	HPM3 8	3.23	>0.3	< 0.015	Keine	Stürzte nicht ab
Beispiel 9	STAVAX ESR	3.24	0.38	< 0.015	Keine	Stürzte nicht ab
Beispiel 10	HPM31	2.68	>0.3	< 0.015	Keine	Stürzte nicht ab
VergleichsBeispiel 1	SUS440C	4.68	-	0.001	Keine	Stürzte ab
VergleichsBeispiel 2	SUS630	3.39	-	0.011	Keine	Stürzte ab
VergleichsBeispiel 3	SUS329J1	6.10	-	0.003	Keine	Stürzte ab
VergleichsBeispiel 4	SUS430	3.73	-	< 0.015	Keine	Stürzte ab
VergleichsBeispiel 5	SUS416	2.91	-	0.27	Merklich abgelöst	-
VergleichsBeispiel 6	HPM77	3.48	-	0.03<S <0.10	Merklich abgelöst	-

(Beispiel 2)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS403 (C: 0,13, Si: 0,5 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,004, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 11,50 bis 13 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS403 war 2,63. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde die Härte gemessen, die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in den Tabellen 1, 2 dargestellt.
(Referenz-Beispiel 3)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS431 (C: 0,2 oder weniger, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: weniger als 0,015, Ni: 1,25 bis 2,5, Cr: 15,0 bis 17,0 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS431 war 3,45. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde die Härte gemessen, die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in den Tabellen 1, 2 dargestellt.
(Beispiel 4)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS420J2 (C: 0,28, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,020, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12 bis 14 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS420J2 war 2,91. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 5)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS420J1 (C: 0,17, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,012, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12 bis 14 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS420J1 war 2,65. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 6)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus S-STAR (der Handelsname eines von Daido Steel Co., Ltd. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von S-STAR war 3,16 und der Schwefelgehalt war kleiner als 0,015 Massen-% (< 0,015). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 7)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus PROVA-400 (der Handelsname eines von Fujikoshi Corp. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von PROVA-400 war 3,29, und der Schwefelgehalt war kleiner als 0,015 Massen-% (< 0,015). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 8)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus HPM38 (der Handelsname eines von Hitachi Metals, Ltd. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von HPM38 war 3,23, und der Schwefelgehalt war kleiner als 0,015 Massen-% (< 0,015). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 9)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus STAVAX ESR (der Handelsname eines von Uddeholm KK hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von STAVAX ESR war 3,24, und der Schwefelgehalt war kleiner als 0,015 Massen-% (< 0,015). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Beispiel 10)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus HPM31 (der Handelsname eines von Hitachi Metals, Ltd. hergestellten Werkzeugstahls (SKD-basierend) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von HPM31 war 2,68, und der Schwefelgehalt war kleiner als 0,015 Massen-% (< 0,015). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS440C (C: 0,95 bis 1,2, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,04 oder weniger, S: 0,001, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 16 bis 18, Mo: 0,75 oder weniger und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS440C war 4,68. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde die Härte gemessen, die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in den Tabellen 1, 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS630 (C: 0,07 oder weniger, Si: 1,00 oder weniger, Mn: 1,00 oder weniger, P: 0,040 oder weniger, S: 0,011, Ni: 3,00 bis 5,00, Cr: 15,00 bis 17,50, Cu: 3,00 bis 5,00, Nb+Ta: 0,15 bis 0,45 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS630 war 3,39. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Außerdem ist SUS630 ein ausscheidungsgehärteter nichtrostender Stahl. In derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde die Härte gemessen, die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in den Tabellen 1, 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 3)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS329J1 (C: 0,08 oder weniger, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,50 oder weniger, P: 0,04 oder weniger, S: 0,003, Ni: 3,0 bis 6,0, Cr: 23,0 bis 28,0, Mo: 1,0 bis 3,0 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS329J1 war 6,10. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Zudem ist SUS329J1 ein nichtrostender Stahl auf Austenit-Ferrit-Basis. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 4)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS430 (C: 0,12 oder weniger, Si: 0,75 oder weniger, Mn: 1,0 oder weniger, P: 0,04 oder weniger, S: weniger als 0,015, Cr: 16,0 bis 18,0 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS430 war 3,73. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Zudem ist SUS430 ein nichtrostender Stahl auf Ferrit-Basis. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 5)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus SUS416 (C: 0,15 oder weniger, Si: 1,0 oder weniger, Mn: 1,25 oder weniger, P: 0,06 oder weniger, S: 0,27, Ni: 0,6 oder weniger, Cr: 12,0 bis 14,0 und Fe: Rest (die Einheit war Massen-%)) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von SUS416 war 2,91. Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Vergleichsbeispiel 6)
Ein Wabenstruktur-Formwerkzeug wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein zweites plattenartiges Element verwendet wurde, das aus HPM77 (der Handelsname eines von Hitachi Metals, Ltd. hergestellten martensitischen nichtrostenden Stahls) bestand. Das Kohlenstoffäquivalent von HPM31 war 3,48, und der Schwefelgehalt überstieg 0,03 Massen-% und war kleiner als 0,10 Massen-% (0,03 < S < 0,10). Das Kohlenstoffäquivalent wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Die „Leichtigkeit des Abstürzens von Zellenblöcken“ wurde gemessen, und ein „Ablöse-Versuch“ wurde durchgeführt. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Wie man aus Tabelle 1 sieht, war bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug aus Beispiel 1 die Härte des zweiten plattenartigen Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum (ein Bereich von 0,5 mm von der Verbindungs-Grenzfläche aus) von demselben Grad, wie demjenigen der Härte in einem Bereich, der 0,5 mm von der Verbindungs-Grenzfläche aus überstieg, und eine hohe Härte wurde bewahrt. Außerdem zeigte auch bei der Messung „der Leichtigkeit des Abstürzens der Zellenblöcke“ das Ergebnis, dass die Zellenblöcke nicht leicht abstürzten. Bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug aus Beispiel 2 war die Härte des zweiten plattenartigen Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum hoch, und die Härte nahm von der Verbindungs-Grenzfläche weg ab. Folglich wird überlegt, dass bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug aus Beispiel 2 aufgrund der Elution von Kohlenstoff die Härte des zweiten plattenartigen Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum zunahm, und die Festigkeit verglichen mit der Legierung vor dem Zusammenfügen zunahm. Was das Wabenstruktur-Formwerkzeug aus Referenz-Beispiel 3 angeht, wird überlegt, dass die Härte des zweiten plattenartigen Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum in Richtung der Verbindungs-Grenzfläche hin leicht abnahm, die Abnahme jedoch nicht merklich war, und eine ausreichend hohe Härte bewahrt wurde, selbst wenn Kohlenstoff in das zweite plattenartige Element eluiert wurde. Man sieht, dass bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug des Vergleichsbeispiels 1 das Kohlenstoffäquivalent des zweiten plattenartigen Elements so hoch war wie 4,68, und die gesamte Härte abnahm. Man sieht, dass bei dem Wabenstruktur-Formwerkzeug aus dem Vergleichsbeispiel 2 das Kohlenstoffäquivalent des zweiten plattenartigen Elements einen kleinen Wert von 3,39 anzeigte, das Element aus dem ausscheidungsgehärteten nichtrostenden Stahl bestand, und daher die Härte des zweiten plattenartigen Elements um die Verbindungs-Grenzfläche herum merklich abnahm.
Ein zusammengefügter Artikel der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise als Wabenstruktur-Formwerkzeug, als Präzisions-Form, als Werkzeug oder dergleichen verwendet werden. Das Wabenstruktur-Formwerkzeug der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, wenn ein Katalysatorträger für einen Verbrennungsmotor, einen Kessel, einen chemischen Reaktor, einen Brennstoffzellen-Reformer oder dergleichen gebildet wird, der eine katalytische Funktion, einen Filter zum Auffangen von feinen Partikeln aus einem Abgas oder dergleichen verwendet.

Claims

Werkzeug (11) zum Formen einer Wabenstruktur, umfassend einen zusammengefügten Artikel (1), bei dem ein erstes Metall-Element (2) bestehend aus einem Sinterhartmetall auf Wolframcarbid-Basis und ein zweites Metall-Element (3) bestehend aus einem martensitischen nichtrostenden Stahl mit einem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 und enthaltend 0,030 Massen-% oder weniger Schwefel zusammengefügt sind, wobei das zweite Metall-Element (3) ein zweites plattenartiges Element (13) ist, das mit rückseitigen Löchern (15) versehen ist, durch die ein Formmaterial zugeführt wird, und das erste Metall-Element (2) ein erstes plattenartiges Element (12) ist, das mit Schlitzen (14) versehen ist, die mit den rückseitigen Löchern (15) verbunden sind und durch die das Formmaterial in eine gitterartige Gestalt geformt wird.
Werkzeug (11) nach Anspruch 1, wobei der martensitische nichtrostende Stahl mit dem Kohlenstoffäquivalent von 2,6 bis 3,3 aus der aus SUS431, SUS420J1 und SUS420J2 bestehenden Gruppe ausgewählt ist.