DE3431892A1 - Matrize aus stahl, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Matrize aus stahl, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

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Description

  • Matrize aus Stahl, Verfahren zu deren Herstellung und
  • deren Verwendung Die Erfindung betrifft eine Matrize aus Stahl mit einer Mehrzahl paralleler Extrusionskanäle, deren innere Oberfläche mit einer verschleissfesten, metallhaltigen Schicht überzogen ist, Verfahren zu deren Herstellung sowie die Anwendung der Matrize.
  • Matrizen mit einer Vielzahl durchgehender Extrusionskanäle werden auf verschiedenen Gebieten der Technik angewandt. Sie dienen z.B. zur Extrusion von Kunststoffen, vor allem aber auch anderer Massen. Matrizen aus Stahl werden insbesondere zur Produktion von Katalysatorträgern auf Basis keramischer Massen herangezogen, die zum Teil unter erheblichen Drücken durch die Matrizenkörper geführt werden. An die vorläufige Formgebung der keramischen Masse durch die Matrize kann sich dann die Fixierung dieses Zustandes durch Brennvorgänge etc. anschliessen. Dabei oder auch hiernach können dann auch katalytisch wirksame Substanzen aufgebracht werden, die in chemische Vorgänge fördernd eingreifen. Im Zuge der sich verschärfenden Vorschriften über den Schutz der Umwelt und dem zwang zur besseren Ausnützung vorhandener Energien besteht ein ständiger wachsender Bedarf an durchlässigen temperaturbeständigen keramischen Formmassen, die zur Aufnahme von Katalysatoren oder anderer Wirksubstanzen geeignet sind. Dabei sind unterschiedliche Strukturen üblich, z.B. Honigwabenstrukturen, Röhrenstrukturen, etc..
  • Matrizen der vorbeschriebenen Art müssen im Betrieb, d.h. während der Produktion von Trägermassen etc.
  • einer Reihe von Anforderungen genügen. Diese ergeben sich aus dem laufenden Durchtritt aggressiver und abrassiver Massen, die zum Teil unter hohem Durck hindurchgepresst werden. Insbesondere werden an die Stabilität, Formhaltung und Oberflächenbeschaffenheit der häufig sehr dünnen Extrusionskanäle hohe Anforderungen gestellt. Dies gilt insbesondere für die Extrusion keramischer Massen, die bei Anwesenheit von Aluminiumoxiden aufgrund schwach sauren pH-Wertes und hoher Härte der Einzelkomponenten abrasiv und korrosiv bei den angewandten Extrusionsdrücken wirken.
  • Zur Erhöhung der Standzeit entsprechender Matrizen für die Herstellung keramischer Katalysatorträger, z.B.
  • als Ofeneinsatz, oder für die Abgasentgiftung, sind bislang Stahlmatrizen eingesetzt worden, wobei das Innere ihrer Extrusionskanäle mit einer Nickelschicht mit eingebettetem Siliciumcarbid ausgekleidet wurde.
  • Dabei wurde die Abscheidung der verschleissfesten Schicht auf stromlosem Wege vorgenommen. Wenngleich mit Matrizen dieses Typs gute Ergebnisse erzielt werden konnten, vermögen diese den hohen Anforderungen der Praxis im Hinblick auf Formstabilität der Kanäle, Standzeit der Matrize, etc. noch nicht zu genügen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Matrizen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei verbesserter Formhaltung auch sehr dünner Formkanäle beim Durchtritt keramischer, gegebenenfalls saurer, Massen eine hohe Standzeit besitzen, sowie Verfahren zur Herstellung solcher Matrizen und deren Anwendung aufzufinden.
  • Im Rahmen der Erfindung wurden umfangreiche und langwierige Versuche angestellt, die sowohl eine Variation des Matrizenmaterials wie auch die Untersuchung der Möglichkeiten zum Schutz der vorhandenen Extrusionskanäle umfasst. Dabei hat sich gezeigt, dass eine blosse Modifizierung des Matrizengrundkörpers durch Wahl geeigneter Ausgangsmaterialien und entsprechende Behandlungsschritte zur Verbesserung von Oberflächenhärte und -zähigkeit nicht zu völlig befriedigenden Standzeiten führten. Aufgrund der Vielzahl, im Querschnitt sehr geringer, zum Teil langer Extrusionskanäle waren auch Versuche der galvanischen Beschichtung oder der Aufstäubung verschleissfester Metallschichten über sogenannte PVD-Verfahren nicht erfolgreich. Es hat sich jedoch überraschenderweise im Rahmen der Erfindung gezeigt, ass Matrizen aus Stahl der eingangs definierten Art mit hohen Standzeiten erreichbar sind, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass die Schicht aus Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titancarboxynitrid oder einem Gemisch hiervon in einer Stärke von 8 bis 25/um gebildet ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es im allgemeinen vollkommen ausreichend, wenn die verschleissfeste Schicht auf der inneren Oberfläche der Extrusionskanäle ohne Zwischenschicht direkt auf dem Stahl aufgebracht ist.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen, eine Zwischenschicht aufzubringen, sollte dies in Abhängigkeit vom Durchtrittsmedium etc. gewünscht sein.
  • Die Beschichtung aus einer oder mehreren der vorerwähnten Titanverbindungen wird mit Vorteil durch ein sogenanntes Chemical-vapor-deposition-Verfahren (nachstehend CVD-Verfahren) aufgebracht. Die Abscheidung kann in Abstimmung mit dem gewählten Stahl für die Matrize in einem Temperaturbereich von im allgemeinen 6500 bis 95000, vorzugsweise unter 90000, erfolgen.
  • Ein im Rahmen der Erfindung besonders günstiger Bereich der Abscheidung der CVD-Schichten liegt zwischen 680 bis 900°C, vorzugsweise bis 8500C.In diesem Temperaturbereich ist es in besonders günstiger Weise möglich, die Beschichtungstemperaturen an die Temperaturen der Wärmebehandlung des Stahles anzugleichen, die dieser ohnehin erfahren kann, ohne dessen Decarbonisierung, einen massgeblichen Verzug der Matrize oder andere Nachteile in Kauf zu nehmen.
  • Inbesondere bei Abscheidung der CVD-Beschichtung im Bereich von ca. 680 bis 8500C kann die verschleissbeständige Schicht überwiegend oder vollständig aus Nadelkristallen gebildet werden, die von der Oberfläche der Extrusionskanäle im wesentlichen senkrecht bzw. "bürstenartig" abstehen. Kristalle dieses Typus haften besonders fest an der Stahloberfläche der innenliegenden Extrusionskanäle an und können überraschenderweise auch ohne zwischenliegende, im Regelfall elastischere Diffusionsschicht dem lang andauernden Durchtritt aggressiver und abrassiver keramischer Massen unter hohen Drücken standhalten, ohne abgeschert zu werden. Uberraschenderweise lässt sich auch im Inneren der Extrusionskanäle eine gleichmässige Beschichtung der genannten Titanverbindungen auch dann auftragen, wenn die Extrusionskanäle äusserst geringe Durchmesser im Bereich von 20 bis 500/um, vorzugweise zwischen 200 und 450/um aufweisen. Je nach Art der Matrize können die Extrusionskanäle in deren Verlauf unterschiedliche Querschnitte aufweisen. So besitzen die Extrusionskanäle bei einer bevorzugten Matrize gemäss der vorliegenden Erfindung einen Austrittskanal eines Durchmessers im Bereich von 0,1 bis 1 mm, der sich in eine um ein Mehrfaches breitere Bohrung hineinerstreckt, wobei die Bohrung Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 mm beispielsweise aufweisen kann.
  • Wie umfangreiche Versuche im Rahmen der Erfindung gezeigt haben, treten besondere abrassive und andere Belastungen insbesondere an den Stellen der Querschnittsänderung von Bohrung bzw. Kanal auf, weshalb es bevorzugt ist, dass die verschleissbeständige Schicht im Bereich solcher Querschnittsänderungen der Austrittskanäle in zumindest gleicher Schichtdicke im Vergleich zu zwischenliegenden Oberflächenbereichen vorliegt und eine Stärke von mindestens 12 um aufweist.
  • Für die erfindungsgemässe Matrize wird vorzugsweise ein kohlenstoffarmer, martensitisch, halbmartensitisch und austenitisch ausscheidehärtbarer, korrosionsbeständiger Stahl herangezogen. Dieser Stahl enthält regelmässig Chrom, Nickel und/oder Mangan als legierende Zusätze in höherem Anteil.
  • Die erfindungsgemässen Matrizen lassen sich dadurch herstellen, dass man zunächst einen Matrizenkörper mit einer Vielzahl darin befindlicher Extrusionskanäle aus Stahl in an sich bekannter Weise fertigt und hiernach eine verschleissfeste, metallhaltige Schicht im Inneren der Extrusionskanäle aufbringt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Matrize aus kohlenstoffarmem, ausscheidungshärtbarem Stahl herstellt und sodann mittels CVD-Methodik, vorzugsweise im Mitteltemperaturbereich von 680 bis 9000C, mit einer Titanverbindung sowie mindestens einer Kohlenstoffquelle und/oder Stickstoffquelle, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Reaktiv- und Trägergase, das Innere der Extrusionskanäle in einer Schichtstärke von 8 bis 25#um beschichtet. Dabei wird sich je nach gewünschter Titanverbindung oder einem Gemisch derselben die Wahl der geeigneten Kohlenstoff-, Stickstoffquelle etc. richten. Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, als Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquelle organische Kohlenstoffverbindungen heranzuziehen, die dann, wenn stickstoffhaltige Titanverbindungen in der Schicht erwünscht sind, gleichzeitig auch Stickstoff enthalten. Als organische Kohlenstoff- und/oder Stickstoffquellen kommen Amine, Hydrazine und Nitrile vorzugsweise infrage, worunter wiederum Nitrile besonders bevorzugt sind. Als typische C-N-Quellen können besspielsweise angeführt werden Acetonitrile, CH3CN, Trimethylamin, Dimethylhydrazin, Cyanwasserstoffsäure, etc..
  • Daneben werden übliche Reaktiv- und Trägergase verwendet.
  • Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahren ist es weiter bevorzugt, die Temperatur der CVD-Beschichtung unter der Temperatur durchzuführen, bei der die Phasenumwandlung Martensit/Austenit des Stahls der Matrize sich vollzieht. Dadurch können Formänderungen der Matrize während oder nach der CVD-Beschichtung minimiert bzw. vermieden werden. Eine zusätzliche Hochtemperatur-Wärmebehandlung erübrigt sich.
  • Die Beschichtungsdrücke können im breiten Rahmen variieren und beispielsweise im Bereich von 10 bis 750 Torr vorzugsweise liegen. Durch die Wahl organischer C-N-Quellen kann in überraschender Weise erreicht werden, dass keine Decarburierung des Substrates an den Beschichtungsflächen erfolgt. Dies ist insbesondere bei der Wahl von Nitrilen und auch solchen Aminen, Triazinen, etc., die sich bei höheren Temperaturen in Nitrile umwandeln, möglich.
  • Die Beschichtungszeiten liegen üblicherweise im Be- reich einiger Stunden, wobei je nach Art des gewählten Stahls und der Beschichtungsgase Beschichtungszeiten zwischen 4 bis 10 h angewandt werden.
  • Wie bereits vorstehend angeführt wurde, liegen die Beschichtungsstärken der aufgebrachten CVD-Schicht im Bereich von 8 bis 25 um Die Verwendung weniger starker CVD-Schichten führt im allgemeinen zu einer Verringerung der Standzeit der Matrizen, während über 25#um liegende Schichtstärken unter gewissen Betriebsbedingungen der Matrize zur Rissbildung neigen können, weshalb der angeführte Bereich günstig und Stärken über 12#um besonders bevorzugt sind.
  • Bei den angegebenen mittleren Temperaturen im Bereich von ca. 680 bis 9000C können feine Nadelkristalle entstehen, die typische Nadeldurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,8/um aufweisen können, wobei deren Länge die der Schichtdicke erreichen kann. Wenn im Rahmen der Erfindung höhere Temperaturen für die CVD-Beschichtung angewendet werden, ergeben sich mehr feinkörnige oder kegelförmige Stenyelkristalle, d.h. die Nadelkristalle gehen in Kegelkristalle über und es kann eine Diffusionszone auftreten. Allerdings ist es erfindungsgemäss bevorzugt, direkt auf dem Stahl ohne Diffusionsschicht überwiegend oder vollständig Nadelkristalle bis zu einer Schichtdicke von etwa 25#um zu erzeugen, da hier optimal Haftung der CVD-Schicht an der Matrizenoberfläche, ausreichende Dicke für die abrassive und korrosive Beanspruchung und Formbeständigkeit der CVD-Schicht auch bei starker Belastung ohne Rissbildung erreichbar sind.
  • Bevorzugte Härten der in den Extrusionskanälen und vorzugsweise an der Austrittsseite der Matrize selbst liegen im Bereich von 1.800 bis 2.500 Vickers, bei 50 y Last, vorzugsweise jedoch über 2.000 Vickers.
  • Die für die Herstellung der Matrize vorzugsweise in Betracht kommenden Stähle sind relativ kohlenstoffarm, weisen gute Korrosionsbeständigkeit auf und sollen möglichst keinen Kohlenstoff-Martensit bilden. Es sollte sich jedoch um ausscheidungshärtbare Stähle handeln, wobei die legierenden Bestandteile als Martensitbildner auftreten können. Typische, gut geeignete Stähle sind beispielsweise folgende:Ein Stahl der Zusammensetzung von: C 0,09 %, Si 1 %, Mn 1 %, P 0,045%, S 0,03 %, Cr 16 bis 18 %, Ni 6,5 bis 7,5 %, Al 1,5 %, Rest Eisen (alle Prozente auf Gewicht bezogen).
  • Ein Stahl der Bezeichnung X 20 DU folgender Zusammensetzung: C - 0,07, Cr 20,00 Ni 9,00, Mö 2,50, Cu 1,50 (rostfreier ausscheidehärtbarer Stahl).
  • Martensitisch aushärtende Stähle, wie (sog. Nickel Maraging Steels): X 2 NiCoMo 18 9 5 (18 Ni 300 grade), X 2 NiCoMo 18 12 4 (18 Ni 350 grade), X 2 NiCoMo 13 15 10 (13 Ni 400 grade) und X 1 CrNiCoMo 13 85.
  • Thyrodur 2709; X 3 NiCoMoTil8 96: C 0,03 max, Mo 5,0, Ni 18,0, Co 10,0 Ti 1,0; sogenannte MARAGING-Stähle, z.B.: Marval 18 folgender Zusammensetzung: C 0,02, Ni 18,00, Co 8,00, Mo 5,00, Ti 0,50; Marval 18 H folgender Zusammensetzung: C 0,02 Ni 18,00 Co 9,00 Mo 5,00 Ti 0,60; bzw. gemäss nachstehender Auflistung, in der Ni-Stähle aufgeführt sind: 25 Ni: C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b) 0,01, P(b) 0,01, Ni 25,0 - 26,0, Ti 1,3 - 1,6, Al 0,15 - 0,30, Cb 0,30 - 0,50; 20 Ni: C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b) 0,01, P(b) 0,01, Ni 19,0 - 20,0, Ti 1,3 - 1,6, Al 0,15 - 0,30, Cb 0,30 - 0,50; 18 Ni(280): C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b 0,01, P(b) 0,01, Ni 18,0 - 19,0, Co 8,5 - 9,5, Mo 4,6 - 5,2, Ti 0,5 - 0,8, Al 0,05 - 0,15; 18 Ni (250): C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b) 0,01, P(b) 0,01, Ni 17,0 - 19,0, Co 7,0 - 8,5, Mo 4,6 - 5,2, Ti 0,3 - 0,5, Al 0,05 - 0,15; 18 Ni (200): C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b) 0,01, P(b) 0,01, Ni 17,0 - 19,0, Co 8,0 - 9,0, Mo 3,0 - 3,5, Ti 0,15 - 0,25, Al 0,05 - 0,15; Cast: C(b) 0,03, Mn(b) 0,10, Si(b) 0,10, S(b) 0,01, P(b) 0,01, Ni 16,0 - 17,5, Co 9,5 - 11,0, Mo 4,4 - 4,8, Ti 0,15 - 0,45, Al 0,05 - 0,15; 1000F(c): Ni 15, Co 9, Mo 5, Ti 0,.7, Al 0,70; Anmerkung: (b) = Maximum, (c) Nominalzusammensetzung.
  • oder VEW N 700 folgender Zusammensetzung: C 0,04, Cr 16, Ni 4,5, Cu 3,3, Nb 0,25; bzw. die folgenden ausscheidehärtbaren Stähle: PH 15-7 Mo (15 Cr,7 Ni,2,25 Mo,1,15 Al); 17-4 PH (16,5 Cr, 4,25 Ni, 3,6 Cu, 0,25 Cb); 17-7 PH (17 Cr, 7 Ni, 1,15 Al): AM-350 (16,5 Cr, 4,25 Ni, 2,75 Mo, 0,10 N); AM-355 (15,5 Cr, 4,25 Ni, 2,75 Mo, 0,10 N); Die im Rahmen der Erfindung mit Vorteil einsetzbaren ausscheidehärtbaren Stähle weisen bevorzugt einen C-Gehalt unter 0,05 % und als legierenden Bestandteil Ni, gegebenenfalls unter weiterem Zusatz von Cr, Mo, Co und/oder Mn bzw. Gemischen dieser Legierungsmetalle auf.
  • Im Rahmen des erfindungsqemässen Verfahrens ist es auch günstig, wenn der für die Matrize in Betracht gezogene Stahl vorher zur Verleihung späterer Formstabilität formgeglüht bzw. lösungsgeglüht wurde. Des weiteren ist es bevorzugt, nach der CVD-Beschichtung eine Auslagerung des Stahles im Bereich von vorteilhaft 450 bis 6500C vorzunehmen.
  • Die erfindunsgemässe Matrize weist überraschenderweise eine gleichmässige, sehr gut haftende, korrosionsbeständige Beschichtung in den Extrusionskanälen auf, was Formstabilität und Standzeit der Matrize gegenüber herkömmlichen Lösungen beträchtlich erhöht. Dadurch ist die Matrize insbesondere zur Extrusion keramischer Massen und vor allem solcher mit Anteilen von Aluminiumoxiden oder anderen harten, abrassiv wirkenden Bestandteilen besonders geeignet. Dabei weisen die Beschichtungen auf Basis der vorgenannten Titanverbindungen auch gute Beständigkeit gegenüber den keramischen Massen dann auf, wenn diese einen sauren pH besitzen. Daher wird die Verwendung der erfindungsgemässen Matrize insbesondere zur Herstellung von Katalysatorträgern bzw.
  • temperaturbeständiger Einsätze auf keramischer Basis in Betracht gezogen.
  • In den beigefügten Fig. 1 - 2 ist eine typische erfindungsgemässe Matrize gezeigt, wobei jeweils an den Schnittstellen der Geraden gemäss Fig. 1 Extrusionskanäle eines Durchmessers im Bereich von 30 bis 500#um liegen. Die Extrusionskanäle münden, wie dies in Fig. 2 näher illustriert ist, an der Rückseite der Matrize in breitere Bohrungen ein, wobei Austrittskanal, Bohrung und Austrittsfläche der Matrize mit Titanverbindung beschichtet sind.
  • Die Herstellung der erfindungsgemässen Matrize wird nachstehend in Beispielen veranschaulicht, die jedoch nicht als beschränkend auszulegen sind.
  • Beispiel I Es wird eine Matrize aus 17-4 PH (17 % Cr, 4 % Ni, 3,6 % Cu, 0,25 % Nb) in einer alkalischen wässrigen Lösung mittels Ultraschall gereinigt, mit destilliertem Wasser gespült und nachfolgend mit Aceton gereinigt.
  • Die Matrize wird sodann in einen CVD-Reaktor gebracht und auf Molybdängesteilen gelagert. Die Reaktionskammer wird auf 10 2 mbar evakuiert.
  • Dann wird unter einer Argonatmosphäre auf die Beschichtungstemperatur aufgeheizt. Hiernach wird die Matrize während 5 h bei 8750C in einer Gasmischung von 1 % Titantetrachlorid und 0,5 % Butyronnitril (C4H7N) in einem Trägergas, bestehend aus 60 % H2 und 38,5 % Ar, bei einem Druck von 120 mbar beschichtet. Totaler Fluss 25 1/Min. Nach Abkühlung unter Ar bei Atmosphärendruck wird die Matrize 3 h bei 4820C unter Ar ausgelagert. Die Matrize war innerhalb sämtlicher Extrusionskanäle mit einer graubraunen Schicht aus Ti(C,N) von 12 um Dicke einer Mikrohärte 2100 HV 0,05 gleichmässig beschichtet.
  • Beispiel II Eine Matrize aus Aubert Duval Stahl X 20 DU 20 % Cr, 9 % Ni, 2,5 % Mo, 1,5 % Cu wurde wie in Beispiel I gereinigt, chargiert und aufgeheizt. Hiernach wurde 8 h bei 7500C in einer Gasmischung von 0,85% TiC14, 1,5 % Acetonitril (C2H3N) und 97,65 % H2 bei einem Druck von 100 mbar und totalem Gasfluss von 40 1/Min beschichtet. Nach dem Abkühlen wurde die Matrize während 4 h bei 4820C unter Ar ausgelagert. Die Matrize war in den Extrusionskanälen mit einer grauen Schicht aus Ti(C,N-) von 16 um Dicke einer Mikrohärte 2000 HV gleichmässig überzogen.

Claims (16)

  1. Matrize aus Stahl, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung Patentansprüche 1. Matrize aus Stahl mit einer Mehrzahl paralleler Extrusionskanäle, deren innere Oberfläche mit einer verschleissfesten, metallhaltigen Schicht überzogen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schicht aus Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titancarboxynitrid oder einem Gemisch hiervon in einer Stärke von 8 bis 25/um gebildet ist.
  2. 2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die verschleissfeste Schicht eine CVD-Schicht darstellt
  3. 3. Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die verschleissfeste Schicht ohne Zwischenschicht direkt auf dem Stahl aufgebracht ist.
  4. 4. Matrize nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Schicht im Bereich von 680 bis 9000C aufgebracht ist.
  5. 5. Matrize nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Schicht überwiegend aus Nadelkristallen gebildet ist, die von der Oberfläche der Extrusionskanäle im wesentlichen senkrecht bzw. "bürstenartig" abstehen.
  6. 6. Matrize nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Schicht um die Austrittsöffnung der Extrusionskanäle herumgeführt ist.
  7. 7. Matrize nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Extrusionskanäle einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 500 um aufweisen.
  8. 8. Matrize nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Schicht im Bereich von Querschnittsänderungen der Austrittskanäle in zumindest gleicher Schichtdicke im Vergleich zu zwischenliegenden Oberflächenbereichen vorliegt, und eine Stärke von mindestens 12 um aufweist.
  9. 9. Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Stahl einen kohlenstoffarmen, ausscheidehärtbaren Nickelstahl darstellt.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung einer Matrize gemäss Anspruch 1, wobei man einen Matrizenkörper mit einer Vielzahl darin befindlicher Extrusionskanäle aus Stahl in an sich bekannter Weise fertigt und hiernach eine verschleissfeste, metallhaltige Schicht im Inneren der Extrusionskanäle aufbringt, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass man die Matrize aus kohlen- stoffarmem, ausscheidungshärtbarem Stahl herstellt und sodann mittels CVD-Methodik im Mitteltemperaturbereich von 680 bis 9000C mit einer Titanverbindung sowie mindestens einer Kohlenstoffquelle oder N2-Quelle, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Reaktiv- und Trägergase, das Innere der Extrusionskanäle in einer Schichtstärke von 8 bis 25 um beschichtet.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass man als Kohlenstoffquelle eine organische Verbindung, vorzugsweise ein Nitril, einsetzt.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass man die Beschichtungstemperatur unter der Temperatur der Phasenumwandlung Martensit-Austenit des Stahls der Matrize einstellt (sog. Lösungsglühtemperatur).
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass nach der Beschichtung die Matrize im Bereich von 450 bis 6500C ausgelagert wird.
  14. 14. Verfahren nach Ansprüchen 10 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass man für den Matrizenkörper einen ausscheidehärtenden mit Cr, Ni und/oder Mn legierten Stahl verwendet.
  15. 15. Verwendung der Matrize nach den Ansprüchen 1 bis 9 zur Extrusion keramischer Massen.
  16. 16. Verwendung nach Anspruch 15 zur Herstellung von Katalysatorträgern bzw. temperaturbeständiger Einsätze.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0263400A2 (de) * 1986-10-06 1988-04-13 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zum Extrudieren einer Thermoplast-Schmelze
EP0276083A2 (de) * 1987-01-19 1988-07-27 Ngk Insulators, Ltd. Strangpressmatrize
DE3805956A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-29 Ngk Insulators Ltd Extrusions-formungseinrichtung
EP0496516A1 (de) * 1991-01-14 1992-07-29 Ngk Insulators, Ltd. Herstellung von Strangpressdüsen für Wabenstruktur
EP0506328A1 (de) * 1991-03-25 1992-09-30 Ngk Insulators, Ltd. Verfahren zur Herstellung von Strangpressdüsen für keramische Wabenkörper
DE19725265C2 (de) * 1997-06-13 2000-06-08 Helmut Knoblich Ein- oder mehrteiliges Strangpreß-Mundstück
BE1015114A3 (fr) * 2001-09-19 2004-10-05 Ngk Insulators Ltd Filiere d'extrusion pour moulage par extrusion en nids d'abeilles et son procede de fabrication.
WO2005110697A1 (de) * 2004-05-14 2005-11-24 Cfs Kempten Gmbh Werkzeug, insbesondere zur extrusion von kunststoffen, verwendung des werkzeugs und verfahren zur wiederaufbereitung des werkzeugs
WO2005110698A2 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Teer Coatings Limited Coating with hard wear and non-stick characteristics
WO2012175147A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Wefa Singen Gmbh Verfahren zum erzeugen einer beschichtung auf einem strangpresswerkzeug
WO2014186551A3 (en) * 2013-05-15 2015-02-12 Ohio University Hot extrusion die tool and method of making same

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2590130B2 (ja) * 1987-08-22 1997-03-12 住友電気工業株式会社 被覆切削工具の製造方法
JPH0645130B2 (ja) * 1989-03-23 1994-06-15 日本碍子株式会社 セラミックハニカム押出ダイスの製造法
JPH0829537B2 (ja) * 1990-03-30 1996-03-27 日本碍子株式会社 セラミックハニカム押出成形用口金の製造方法
DE29615040U1 (de) * 1996-08-29 1998-01-02 PVD Beschichtungsservice GmbH, 58511 Lüdenscheid Formwerkzeug mit Beschichtung
JP2003064475A (ja) * 2001-08-27 2003-03-05 Asahi Denka Kogyo Kk 化学気相成長用原料及びこれを用いた薄膜の製造方法
JP4394445B2 (ja) 2001-11-05 2010-01-06 日本碍子株式会社 ハニカム構造体成形用口金、及びその製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2421277B2 (de) * 1973-05-02 1976-10-14 General Refractories Co., BaIa Cynwyd, Pa. (V.StA.) Formwerkzeug fuer die bildung von aus extrudierbarem, keramischem material bestehenden und eine vielzahl von in geringem abstand voneinander verlaufenden, sich in extrusionsrichtung erstreckenden kanaelen aufweisenden formstuecken
US4235583A (en) * 1978-03-23 1980-11-25 General Motors Corporation Extrusion die and method for making same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5347078A (en) * 1976-10-13 1978-04-27 Nippon Steel Corp Venturi scrubber
JPS5822347A (ja) * 1981-08-04 1983-02-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 自動車用ラジエ−タ−の溶接チユ−ブ用銅合金

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2421277B2 (de) * 1973-05-02 1976-10-14 General Refractories Co., BaIa Cynwyd, Pa. (V.StA.) Formwerkzeug fuer die bildung von aus extrudierbarem, keramischem material bestehenden und eine vielzahl von in geringem abstand voneinander verlaufenden, sich in extrusionsrichtung erstreckenden kanaelen aufweisenden formstuecken
US4235583A (en) * 1978-03-23 1980-11-25 General Motors Corporation Extrusion die and method for making same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: "Werkstatt und Betrieb", 1983, H. 2, S. 91-96 *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0263400A3 (de) * 1986-10-06 1989-04-19 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zum Extrudieren einer Thermoplast-Schmelze
EP0263400A2 (de) * 1986-10-06 1988-04-13 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zum Extrudieren einer Thermoplast-Schmelze
EP0276083A2 (de) * 1987-01-19 1988-07-27 Ngk Insulators, Ltd. Strangpressmatrize
EP0276083A3 (en) * 1987-01-19 1989-03-29 Ngk Insulators, Ltd. Extrusion die
DE3805956A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-29 Ngk Insulators Ltd Extrusions-formungseinrichtung
BE1001622A3 (fr) * 1987-02-27 1989-12-19 Ngk Insulators Ltd Gabarit d'extrusion-formage.
US5205903A (en) * 1991-01-14 1993-04-27 Ngk Insulators, Ltd. Production of honeycomb structure-extending dies
EP0496516A1 (de) * 1991-01-14 1992-07-29 Ngk Insulators, Ltd. Herstellung von Strangpressdüsen für Wabenstruktur
US5328513A (en) * 1991-03-25 1994-07-12 Ngk Insulators, Ltd. Apparatus for producing dies for extruding ceramic honeycomb bodies
US5256449A (en) * 1991-03-25 1993-10-26 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing dies for extruding ceramic honeycomb bodies
EP0506328A1 (de) * 1991-03-25 1992-09-30 Ngk Insulators, Ltd. Verfahren zur Herstellung von Strangpressdüsen für keramische Wabenkörper
DE19725265C2 (de) * 1997-06-13 2000-06-08 Helmut Knoblich Ein- oder mehrteiliges Strangpreß-Mundstück
BE1015114A3 (fr) * 2001-09-19 2004-10-05 Ngk Insulators Ltd Filiere d'extrusion pour moulage par extrusion en nids d'abeilles et son procede de fabrication.
US7163389B2 (en) 2001-09-19 2007-01-16 Ngk Insulators, Ltd. Extrusion die for honeycomb extrusion molding and manufacturing method therefor
DE10243359B4 (de) * 2001-09-19 2016-02-18 Ngk Insulators, Ltd. Strangpressform zum Wabenstrangpressen und Herstellungsverfahren dafür
WO2005110697A1 (de) * 2004-05-14 2005-11-24 Cfs Kempten Gmbh Werkzeug, insbesondere zur extrusion von kunststoffen, verwendung des werkzeugs und verfahren zur wiederaufbereitung des werkzeugs
WO2005110698A2 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Teer Coatings Limited Coating with hard wear and non-stick characteristics
WO2005110698A3 (en) * 2004-05-14 2006-03-02 Teer Coatings Ltd Coating with hard wear and non-stick characteristics
WO2012175147A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Wefa Singen Gmbh Verfahren zum erzeugen einer beschichtung auf einem strangpresswerkzeug
WO2014186551A3 (en) * 2013-05-15 2015-02-12 Ohio University Hot extrusion die tool and method of making same
US10130982B2 (en) 2013-05-15 2018-11-20 Ohio University Hot extrusion die tool and method of making same

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CH666288A5 (de) 1988-07-15
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DE3431892C2 (de) 1996-08-08

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