JP2005028398A - Material with erosion-resistance to aluminum and its producing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミ鋳造において使用する金型やその付属品の構成材として好適に使用できる耐アルミ浸食性材料及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の表面を改質する処理としては、タフトライドに代表される塩浴軟窒化処理、ホモ（水蒸気）処理、ＰＶＤやＣＶＤによる炭窒化物被覆処理など種々のものが既に提案されている。
アルミ鋳造において使用する金型やその部品は高温のアルミ溶湯に暴露されるために従来から高い耐アルミ侵食性が要求されているが、最近では、生産性向上の観点から、従来よりショット数を多くしたり、アルミ溶湯の温度を６００℃以上に上げた、より苛酷な条件で使用されている。従って、金型の表面がアルミ溶湯と反応して溶損してしまう溶損トラブルが頻発している。
【０００３】
金型が損傷すると、アルミ鋳造品の仕上げ工数が増大するだけでなく、アルミ鋳造品の品質にも悪影響を及ぼす。また、一旦金型が損傷するとその補修には大きな手間がかかる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、本発明は、耐アルミ浸食性が飛躍的に改善され、これで金型やその付属品を製作することで工具寿命を飛躍的に延ばすことができる、新規な耐アルミ浸食性材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の耐アルミ浸食性材料の一つの好適な製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
鋼材表面を窒化処理することにより形成される窒化層の表層は、Ｆｅ−Ｎを主体とした、所謂白層と呼ばれるものであり、脆いため、剥がれ落ち易く、熱間金型材としては好ましくない。
一方、酸化層は窒化層より耐アルミ溶湯性が優れているが、鋼材表面に酸化処理を施すことで形成したものは熱膨張により損傷し易い等強度的な問題がある。
ＦｅＮ主体の窒化層の上に酸化層を形成するために、高温の水蒸気を利用したホモ処理法が提案されているが、この方法により形成した酸化層には水酸化鉄が含まれてしまうため、耐アルミ溶損性に対してはあまり効果がない。また、中間の窒化層には白層が形成されるため、上の酸化層と一緒に脱落する等の問題がある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、熱間工具用金型鋼を基材とし、その上に特殊な窒化処理と酸化処理を施すことで、窒化層の上に耐アルミ浸食性の良い酸化層を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
第１の発明は、熱間工具用金型鋼の基材と、前記基材の表面に形成された窒化層と、更に前記窒化層の上に形成された酸化層とで構成され、前記酸化層には水酸化鉄が実質的に含まれていないことを特徴とする耐アルミ浸食性材料である。
【０００７】
第２の発明は、耐アルミ浸食性材料の製造方法において、減圧雰囲気下におけるアンモニアと活性窒素を含む窒化促進ガスを利用したガス窒化処理によって熱間工具用金型鋼の基材の表面に窒化クロムを主体とする窒化層を形成する窒化層形成工程と、前記窒化層の表面に酸素ガスを利用したガス酸化処理によって酸化層を形成する酸化層形成工程とを含み、前記酸化層形成工程では酸素ガスの濃度を比較的少なくしてマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を主体とする酸化下層を形成する第１段階と、酸素ガスの濃度を比較的多くしてマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が混在した酸化上層を形成する第２段階とからなることを特徴とする耐アルミ浸食性材料の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の耐アルミ浸食性材料を詳細に説明する。
本発明の耐アルミ浸食性材料は、熱間工具用金型鋼の基材と、前記基材の表面に形成された窒化層と、更に前記窒化層の上に形成された酸化層とから構成される。
基材として用いる熱間工具用金型鋼は、特殊なものではなく、従来から熱間工具用金型鋼として使用できると評価されてきたたものをそのまま使用できる。なお、現在までに熱間工具用金型鋼として評価されているものはいずれもクロム（Ｃｒ）を、好ましくは３重量％以上含んでいる。
【０００９】
例えば３ＣｒＷＭｏＶ系、５ＣｒＭｏＶ系、５．５ＣｒＮｉＭｏＷ系等や、ＪＩＳ規格で言えば、ＳＫＤ−４、ＳＫＤ−５、ＳＫＤ−７、ＳＫＤ−８、ＳＫＤ−６１、ＳＫＤ−６２等の熱間工具用鋼や、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４０２Ｊ２、ＳＵＳ−４２０Ｆ、ＳＵＳ−４０３、ＳＵＳ−４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼が例示されるが、これらに限定されるわけではない。
この基材は、好ましくは、焼入れ及び焼戻しにより硬度が調整されているものである。
【００１０】
基材の直ぐ表面には窒化層を形成する。この窒化層は、後述する上層である酸化層に対するアルミ溶湯の衝撃を緩衝するために設けられている。
窒化層中の化合物は窒化クロム（ＣｒＮ等）を主体とする。窒化鉄が形成されることにより鉄が消費されると、その上に酸化鉄の層を形成することが困難となるからである。窒化クロムはＣｒＮを主体とするのが好ましい。
【００１１】
窒化層の厚みは、実用硬化層深さ（基材の硬度より５０Ｈｖ（ビッカース硬度、１００ｇｒ荷重）高い深さ）基準で、好ましくは、２０〜１００μｍである。２０μ未満だと緩衝効果が低く、一方、１００μｍを超えると、鉄が消費されて窒化鉄（ＦｅＮ等）が形成されてしまい、更に上に酸化層を形成するのが困難となるからである。
【００１２】
窒化層の上に更に酸化層を形成する。この酸化層は、窒化層より耐アルミ浸食性が良いために設けられたものであり、水酸化鉄（オキシ水酸化鉄（ＦｅＯ（ＯＨ））等）を実質的に含まない。これが含まれると耐アルミ浸食性が良くない。
酸化層は、好ましくは、主にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）からなる酸化下層と主にヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）とマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）が混在した酸化上層とからなる二層構造になっている。このような二層構造とすることで、耐アルミ浸食性が飛躍的に改善される。
【００１３】
酸化層全体中酸化上層の厚みは、好ましくは１０〜４０％である。このバランスで酸化上層と酸化下層が存在するときに耐アルミ浸食性が非常に良い。
酸化層全体の厚みは、好ましくは２〜２０μｍである。２μ未満だと酸化層の形成効果が低く、一方、２０μｍを超えるとヘマタイトを主体とする粗く脆い層が形成され易くなるからである。
【００１４】
次に、本発明の耐アルミ浸食性材料の好適な製造方法を詳細に説明する。
（窒化層形成工程）
上記した基材を準備する。基材は焼入れ焼戻しを十分して予め表面硬度を調整したものを使用するのが好ましい。
そして、基材に本出願人が開発した「カナック処理」と称する真空ガス窒化処理の一種を施す。カナック処理とは、炉内に基材を入れ、４８０〜５５０℃の加熱下で、アンモニアと活性窒素を含む窒化促進ガス（Ｎ２＋ＮＨ３＋Ｎ−）を導入して３〜１０時間暴露処理することで基材に窒素を拡散浸透させるドライ処理方法を言う。
カナック処理の原理は、高度の真空中における窒化促進ガス（Ｎ２＋ＮＨ３＋Ｎ−）中の活性窒素（Ｎ−）の運動エネルギーによる拡散効果により、鋼中のＣｒが窒素源としてのアンモニアと反応して窒化クロム（ＣｒＮ等）が生成されるというものである。
カナック処理によれば、鉄は窒素と化合しないで残っており、更に有利なことに活性化されている。
【００１５】
（酸化層形成工程）
炉内に窒化層形成済みの基材を入れ、４００〜５８０℃の加熱下で、酸化性ガスを導入して２〜１２時間暴露処理することで、酸化層を窒化層の上に形成する。
鉄は活性化されているので、容易に酸素と化合する。この工程で使用する酸化性ガスは水蒸気を含まず、酸素源として酸素ガス（Ｏ２ガス）を含むドライガスである。また、比較的低温で加熱している。これらの点でホモ処理と相違している。従って、水酸化鉄は形成されない。
酸素ガス濃度は、好ましくは０．５〜１０容量％の範囲である。
第１段階では、酸素ガス濃度を比較的低めに設定し、第２段階では酸素濃度を比較的高めに設定する。酸素ガス濃度は、例えば、第１段階では酸素ガスと不活性ガス（アルゴンガス等）の混合ガスを炉内に導入し、第２段階ではバルブを適当に開けてこれに空気を加えて酸素ガス濃度を高めることにより、それぞれの段階の酸素ガス濃度を容易に調整できる。
この特殊酸化層の形成処理と、上記の「カナック処理」（窒化層形成処理）を組合せたものを「カナックＯＸ処理」と称する。
【００１６】
（仕上げ工程）
酸化層形成工程の最終段階では、酸化層の最表層に粗いヘマタイトを主体としたものが不可避的に形成され易い。ヘマタイトを主体とする層が最上面にくると硬度が低くなる。従って、かかる粗いヘマタイトを除去することが好ましい。
ヘマタイトを除去するには、例えば、ガラスビース、カーボランダム等を使用したショットピーニング等が例示されるが、これに限定されず従来からの公知の種々の表面仕上げ方法を利用できる。
【００１７】
「カナックＯＸ処理」を行い、最後に仕上げをすると、熱間工具用金型鋼の基材と、前記基材の表面に形成された窒化層と、更に前記窒化層の上に形成され、水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ等）を実質的に含まない酸化鉄を主体とした酸化層とでから構成される耐アルミ浸食性材料が得られる。窒化層は窒化クロム（ＣｒＮ）を主体とする。酸化層はマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を主体とする酸化下層とマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が混在した酸化上層とからなる二層構造になっている。処理時間や酸素濃度を調整することで、窒化層の厚みや、酸化層の厚みや、酸化下層と酸化上層との厚み比をコントロールできる。また、仕上げ処理をすることで、表面硬度を最終的に調整できる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例を以下に詳述する。
（実施例１）
１．各種試料の作製
基材としてＳＫＤ−６１材（４８ＨＲＣ）を焼入れ・焼戻しにより硬度（７００Ｈｖ）を調整した丸棒を使用し、以下の処理を行った。
（１）無処理とした。
（２）カナック処理のみを行った。
従って、窒化クロム（ＣｒＮ）を主体とする窒化層（厚み：５０μｍ）を形成した。表面硬度は１２００Ｈｖであった。
（３）カナックＯＸ処理を行った後、最後に仕上げ処理を行った。
従って、窒化クロム（ＣｒＮ）を主体とする窒化層（厚み：５０μｍ）を形成した後、その上に更に酸化層（総厚み：１６μｍ、酸化下層の厚み：１３μｍ、酸化上層の厚み：３μｍ）を形成した。表面硬度は１０００Ｈｖであった。ヘマタイトを主体とする最表層を除去したところ、表面硬度は１１００Ｈｖとなった。
【００１９】
２．溶損試験
試験条件は以下の通りとした。
【表１】
【００２０】
３．評価
溶損率（％）を測定したところ、以下の結果となった。
【表２】
また、目視観察すると、カナック処理品は負圧渦流部分（カルマン渦）に溶損が目立っていたが、カナックＯＸ処理品は負圧渦流部分も殆ど溶損していなかった。
図１にカナック処理品の断面の顕微鏡写真（倍率×１０００）を示す。図２にカナックＯＸ処理品の断面の顕微鏡写真（倍率×１０００、２０００）を示す。図２から、酸化層が溶損されずに残っていることが分かる。
【００２２】
（実施例２）
１．金型の製造
基材としてＳＫＤ−６１材を焼入れ・焼戻しにより硬度（４８ＨＲＣ）を調整したもの（表面硬度７００Ｈｖ）を使用して金型を製作した。金型名はフロントコーク（入れ子ピン）で、金型寸法はφ６０×７８０とした。金型を含む鋳造機の全体重量は８００トンになった。
そして、以下の表面処理を行った。
（１）無処理とした。
（２）ＰＶＤ（ＣｒＮ）処理を行った。
窒化層の厚みは３μｍであった。
（３）ＣＶＤ（炭窒化物の三層コーティング）処理を行った。
コーティング層の厚みは５０μｍであった。
（４）タフトライド処理を行った。
窒化層の厚みは２００μｍであった。
（５）実施例１と同様にしてカナックＯＸ処理を行った後、最後に仕上げ処理を行った。
【００２３】
２．鋳造試験
鋳造条件は以下の通りとした。
【表３】
ピンの抜け勾配が０．０５度であるため、無処理品は、１ショットで、ピン先端部から１５０ｍｍ部分にアルミが溶着し、カジリが発生した。ＰＶＤ処理品、ＣＶＤ処理品、タフトライド処理品は、それぞれ５〜５０ショットで、溶着、カジリ、一部溶損が発生し、再研磨を余儀無くされた。
これに対して、カナックＯＸ処理品は、９００ショットを超えてもピン先端部の溶着、カジリが発生しなかった。
図３は、処理別の連続使用可能なショット数を示すグラフである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の耐アルミ浸食性材料は優れた耐溶損性を示す。従って、本発明の耐アルミ浸食性材料でアルミ鋳造用の金型やその部品を製造すると、従来より高温で且つショット数を多くしても、溶損せず、工具寿命を飛躍的に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はカナック処理品の断面の金属組織の顕微鏡写真（倍率×１０００）を示す。
【図２】図２はカナックＯＸ処理品の断面の金属組織の顕微鏡写真（倍率×１０００、２０００）を示す。
【図３】図３は処理別の連続使用可能なショット数を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum erosion resistant material that can be suitably used as a component of a mold used in aluminum casting and its accessories, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Various treatments such as a salt bath soft nitriding treatment represented by tuftride, a homo (water vapor) treatment, and a carbonitride coating treatment by PVD or CVD have already been proposed as a treatment for modifying the surface of a steel material.
Molds and parts used in aluminum casting are conventionally required to have high aluminum erosion resistance because they are exposed to high-temperature molten aluminum, but recently, from the viewpoint of improving productivity, the number of shots has been increased. It is used under more severe conditions where the temperature of the molten aluminum is increased to 600 ° C. or higher. Accordingly, there is a frequent melting trouble that the surface of the mold reacts with the molten aluminum and melts.
[0003]
When the mold is damaged, not only the finishing man-hour of the aluminum casting is increased, but also the quality of the aluminum casting is adversely affected. Also, once the mold is damaged, it takes a lot of work to repair it.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a new aluminum erosion resistant material that can dramatically improve the tool life by making a mold and its accessories. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide one suitable method for producing the above-mentioned aluminum erosion resistant material.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The surface layer of the nitrided layer formed by nitriding the surface of the steel material is a so-called white layer mainly composed of Fe—N, and is brittle and therefore easily peeled off, which is not preferable as a hot mold material.
On the other hand, the oxide layer has better resistance to molten aluminum than the nitride layer. However, the oxide layer formed by subjecting the steel surface to oxidation treatment has a problem of strength such as being easily damaged by thermal expansion.
In order to form an oxide layer on a nitride layer mainly composed of FeN, a homo-processing method using high-temperature water vapor has been proposed, but the oxide layer formed by this method contains iron hydroxide. It has little effect on aluminum melt resistance. Further, since a white layer is formed in the intermediate nitride layer, there is a problem that it is dropped together with the upper oxide layer.
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made a die steel for hot tool as a base material, and applied a special nitriding treatment and oxidation treatment thereon, thereby providing an aluminum-resistant layer on the nitrided layer. The inventors have found that an oxide layer having good erodibility can be formed, and have completed the present invention.
[0006]
1st invention comprises the base material of the mold steel for hot tools, the nitride layer formed in the surface of the said base material, and also the oxide layer formed on the said nitride layer, The said oxide layer Is an aluminum erosion resistant material characterized by substantially not containing iron hydroxide.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the method for producing an aluminum erosion resistant material, chromium nitride is formed on the surface of a base material of a hot tool die steel by gas nitriding using a nitriding promotion gas containing ammonia and active nitrogen in a reduced pressure atmosphere. A nitride layer forming step for forming a nitride layer mainly composed of oxygen, and an oxide layer forming step for forming an oxide layer on the surface of the nitride layer by a gas oxidation process using oxygen gas. In the oxide layer forming step, A first step of forming an oxide lower layer mainly composed of magnetite (Fe 3 O 4 ) with a relatively low concentration of gas, and a magnetite (Fe 3 O 4 ) and hematite (Fe 3 O 4 ) with a relatively high concentration of oxygen gas. This is a method for producing an aluminum erosion resistant material characterized by comprising a second step of forming an oxidation upper layer mixed with Fe 2 O 3 ).
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The aluminum erosion resistant material of the present invention will be described in detail below.
The aluminum erosion-resistant material of the present invention is composed of a base material for hot tool die steel, a nitride layer formed on the surface of the base material, and an oxide layer formed on the nitride layer. The
The mold steel for hot tool used as a base material is not special, and what has been conventionally evaluated as being usable as mold steel for hot tool can be used as it is. In addition, what has been evaluated as a hot tool die steel so far contains chromium (Cr), preferably 3% by weight or more.
[0009]
For example, steel for hot tools such as 3CrWMov, 5CrMoV, 5.5CrNiMoW, and JIS standards, SKD-4, SKD-5, SKD-7, SKD-8, SKD-61, SKD-62, etc. Further, martensitic stainless steels such as SUS410, SUS402J2, SUS-420F, SUS-403, and SUS-440C are exemplified, but not limited thereto.
This base material is preferably one whose hardness is adjusted by quenching and tempering.
[0010]
A nitride layer is formed on the immediate surface of the substrate. This nitride layer is provided to buffer the impact of the molten aluminum on the oxide layer, which is an upper layer described later.
The compound in the nitride layer is mainly composed of chromium nitride (CrN or the like). This is because when iron is consumed by forming iron nitride, it becomes difficult to form an iron oxide layer thereon. The chromium nitride is preferably mainly composed of CrN.
[0011]
The thickness of the nitrided layer is preferably 20 to 100 μm on the basis of the depth of the practically cured layer (depth higher by 50 Hv (Vickers hardness, 100 gr load) than the hardness of the base material). When the thickness is less than 20 μm, the buffering effect is low. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, iron is consumed and iron nitride (FeN or the like) is formed, and it is difficult to form an oxide layer thereon.
[0012]
An oxide layer is further formed on the nitride layer. This oxide layer is provided because it has better aluminum erosion resistance than the nitride layer, and is substantially free of iron hydroxide (such as iron oxyhydroxide (FeO (OH))). If this is included, the aluminum erosion resistance is not good.
The oxide layer, preferably, mainly to magnetite (Fe 3 O 4) two-layer structure oxide lower layer and mainly hematite (Fe 2 O 3) and magnetite (Fe 3 O 4) is made of a mixed oxide layer made of It has become. With such a two-layer structure, the aluminum erosion resistance is dramatically improved.
[0013]
The thickness of the upper oxide layer in the entire oxide layer is preferably 10 to 40%. With this balance, the aluminum erosion resistance is very good when the upper oxide layer and the lower oxide layer are present.
The total thickness of the oxide layer is preferably 2 to 20 μm. If the thickness is less than 2 μm, the effect of forming an oxide layer is low, while if it exceeds 20 μm, a rough and brittle layer mainly composed of hematite is easily formed.
[0014]
Next, the suitable manufacturing method of the aluminum erosion resistant material of this invention is demonstrated in detail.
(Nitride layer forming process)
The above-mentioned base material is prepared. It is preferable to use a substrate whose surface hardness is adjusted in advance by sufficient quenching and tempering.
Then, a kind of vacuum gas nitriding treatment called “Kanak treatment” developed by the present applicant is applied to the base material. The canak treatment is performed by placing a base material in a furnace and introducing a nitriding promotion gas (N 2 + NH 3 + N − ) containing ammonia and active nitrogen under heating at 480 to 550 ° C. for 3 to 10 hours. This means a dry treatment method in which nitrogen is diffused and penetrated into the substrate.
The principle of the Kanak process is that Cr in the steel reacts with ammonia as a nitrogen source due to the diffusion effect due to the kinetic energy of active nitrogen (N − ) in the nitriding promotion gas (N 2 + NH 3 + N − ) in a high vacuum. Thus, chromium nitride (CrN or the like) is generated.
According to the Kanak process, iron remains uncombined with nitrogen and is more advantageously activated.
[0015]
(Oxide layer forming process)
A base material on which a nitride layer has been formed is placed in a furnace, an oxidizing gas is introduced under heating at 400 to 580 ° C., and the oxide layer is formed on the nitride layer by exposure treatment for 2 to 12 hours.
Since iron is activated, it easily combines with oxygen. The oxidizing gas used in this step is a dry gas that does not contain water vapor and contains oxygen gas (O 2 gas) as an oxygen source. Moreover, it is heated at a relatively low temperature. These points are different from the homo treatment. Accordingly, no iron hydroxide is formed.
The oxygen gas concentration is preferably in the range of 0.5 to 10% by volume.
In the first stage, the oxygen gas concentration is set relatively low, and in the second stage, the oxygen concentration is set relatively high. As for the oxygen gas concentration, for example, in the first stage, a mixed gas of oxygen gas and inert gas (argon gas, etc.) is introduced into the furnace, and in the second stage, the valve is appropriately opened and air is added thereto to add oxygen gas. By increasing the concentration, the oxygen gas concentration at each stage can be easily adjusted.
A combination of this special oxide layer forming process and the above-mentioned “Kanak process” (nitriding layer forming process) is referred to as “Kanak OX process”.
[0016]
(Finishing process)
In the final stage of the oxide layer forming step, a material mainly composed of coarse hematite is inevitably formed on the outermost surface layer of the oxide layer. When the layer mainly composed of hematite is on the top surface, the hardness decreases. Therefore, it is preferable to remove such coarse hematite.
In order to remove hematite, for example, shot peening using glass beads, carborundum or the like is exemplified, but the present invention is not limited to this, and various conventionally known surface finishing methods can be used.
[0017]
When the “Kanak OX treatment” is performed and finally finished, a base material for hot tool die steel, a nitride layer formed on the surface of the base material, and a nitride layer formed on the surface of the base material are further formed. An aluminum erosion resistant material composed of an oxide layer mainly composed of iron oxide substantially free of iron (FeOOH or the like) is obtained. The nitride layer is mainly composed of chromium nitride (CrN). Oxide layer is in a two-layer structure consisting of an oxide layer magnetite (Fe 3 O 4) oxidizing the lower layer and the magnetite mainly made of (Fe 3 O 4) and hematite (Fe 2 O 3) are mixed. By adjusting the treatment time and oxygen concentration, the thickness of the nitride layer, the thickness of the oxide layer, and the thickness ratio between the lower oxide layer and the upper oxide layer can be controlled. Moreover, the surface hardness can be finally adjusted by finishing.
[0018]
【Example】
Examples of the present invention are described in detail below.
(Example 1)
1. A round bar whose hardness (700 Hv) was adjusted by quenching and tempering the SKD-61 material (48HRC) as a base material for producing various samples was subjected to the following treatment.
(1) No treatment was performed.
(2) Only Kanak treatment was performed.
Therefore, a nitride layer (thickness: 50 μm) mainly composed of chromium nitride (CrN) was formed. The surface hardness was 1200 Hv.
(3) After performing the Kanak OX process, the finishing process was finally performed.
Therefore, after forming a nitride layer (thickness: 50 μm) mainly composed of chromium nitride (CrN), an oxide layer (total thickness: 16 μm, oxide lower layer thickness: 13 μm, oxide upper layer thickness: 3 μm) is further formed thereon. Formed. The surface hardness was 1000 Hv. When the outermost layer mainly composed of hematite was removed, the surface hardness was 1100 Hv.
[0019]
2. The conditions for the erosion test were as follows.
[Table 1]
[0020]
3. When the evaluation erosion rate (%) was measured, the following results were obtained.
[Table 2]
Further, when visually observed, the Kanak-treated product was noticeably melted at the negative pressure vortex portion (Karman vortex), but the Kanak OX-treated product was hardly melted at the negative pressure vortex portion.
FIG. 1 shows a micrograph (magnification × 1000) of a cross-section of a canac-treated product. FIG. 2 shows a micrograph (magnification × 1000, 2000) of a cross section of the Kanak OX-treated product. It can be seen from FIG. 2 that the oxide layer remains without being melted.
[0022]
(Example 2)
1. A mold was manufactured using a SKD-61 material whose hardness (48 HRC) was adjusted by quenching and tempering (surface hardness 700 Hv) as a mold manufacturing base material. The mold name was front coke (nested pin), and the mold size was φ60 × 780. The total weight of the casting machine including the mold became 800 tons.
And the following surface treatment was performed.
(1) No treatment was performed.
(2) PVD (CrN) treatment was performed.
The thickness of the nitride layer was 3 μm.
(3) A CVD (3-layer coating of carbonitride) treatment was performed.
The thickness of the coating layer was 50 μm.
(4) A tuftride treatment was performed.
The thickness of the nitride layer was 200 μm.
(5) After performing the Kanak OX process in the same manner as in Example 1, the finishing process was finally performed.
[0023]
2. Casting test The casting conditions were as follows.
[Table 3]
Since the pin pull-out gradient was 0.05 degrees, the untreated product was welded with aluminum at 150 mm from the tip of the pin in one shot, and galling occurred. PVD-treated products, CVD-treated products, and tuftride-treated products each had 5 to 50 shots, resulting in welding, galling, and partial erosion, necessitating re-polishing.
In contrast, the Kanak OX-treated product did not cause pin tip welding or galling even when the shot exceeded 900 shots.
FIG. 3 is a graph showing the number of shots that can be used continuously by processing.
[0025]
【The invention's effect】
The aluminum erosion resistant material of the present invention exhibits excellent resistance to erosion. Therefore, when a die for aluminum casting and its parts are manufactured with the aluminum erosion resistant material of the present invention, even if the number of shots is increased at a higher temperature than before, melting does not occur and the tool life is greatly extended. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a micrograph (magnification × 1000) of a metal structure of a cross-section of a canac-treated product.
FIG. 2 shows a micrograph (magnification × 1000, 2000) of a metal structure of a cross section of a Kanak OX-treated product.
FIG. 3 is a graph showing the number of shots that can be used continuously by processing.
Claims (9)
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| EP1785506A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-16 | Centre de compétence de l'Ind. Techn. (CRIF) - Kenniscentrum van de Tech. Ind. (WICM) | Protective coating for casting moulds |
| JP2008188608A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Daido Steel Co Ltd | Die for die-casting and its surface treating method |
| JP2010005627A (en) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Daido Steel Co Ltd | Die for die casting, target material for film, and film formation method |
| CN104204269A (en) * | 2012-04-03 | 2014-12-10 | 日立金属工具钢株式会社 | Member for die casting and process for manufacturing same, sleeve for die casting, and die casting equipment |
| JP2016074035A (en) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | Ｒｔｍ 株式会社 | Die repair method and die repaired thereby |
| CN113019596A (en) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 靖江市永信特钢有限公司 | Composite lining plate for large-scale semi-autogenous mill and manufacturing method thereof |
-
2003
- 2003-07-11 JP JP2003195630A patent/JP2005028398A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1785506A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-16 | Centre de compétence de l'Ind. Techn. (CRIF) - Kenniscentrum van de Tech. Ind. (WICM) | Protective coating for casting moulds |
| WO2007053913A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Crif-Wtcm - Centre De Competence De L'industrie Technologique - Kennis-Centrum Van De Technologische Industrie | Protective coating for casting moulds |
| JP2008188608A (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Daido Steel Co Ltd | Die for die-casting and its surface treating method |
| JP2010005627A (en) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Daido Steel Co Ltd | Die for die casting, target material for film, and film formation method |
| CN104204269A (en) * | 2012-04-03 | 2014-12-10 | 日立金属工具钢株式会社 | Member for die casting and process for manufacturing same, sleeve for die casting, and die casting equipment |
| JP2016074035A (en) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | Ｒｔｍ 株式会社 | Die repair method and die repaired thereby |
| CN113019596A (en) * | 2021-03-12 | 2021-06-25 | 靖江市永信特钢有限公司 | Composite lining plate for large-scale semi-autogenous mill and manufacturing method thereof |
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