JP2007186763A - Method for restoring metal mold for molding honeycomb structure and metal mold restored thereby - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハニカム構造体を押出成形するためのハニカム構造体成形用金型を再生する方法、及びその再生方法を用いて再生した再生金型に関する。 The present invention relates to a method for regenerating a honeycomb structure forming mold for extruding a honeycomb structure, and a regenerated mold regenerated using the regeneration method.
例えば、自動車の排ガス浄化フィルター等として用いられるセラミック製のハニカム構造体は、ハニカム構造体成形用金型(以下、適宜、単に金型という)を用いて、セラミック原料を含む材料を押出成形することにより製造される。
上記金型としては、金型本体に、材料を供給するための供給穴と、その供給穴に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とが形成されたものを用いる。
For example, a ceramic honeycomb structure used as an exhaust gas purification filter of an automobile is formed by extruding a material containing a ceramic raw material using a honeycomb structure forming mold (hereinafter, simply referred to as a mold). Manufactured by.
As the mold, a supply hole for supplying a material and a slit groove for forming the material into a honeycomb shape were formed in the mold main body and provided in a lattice shape in communication with the supply hole. Use things.
上記金型を用いて材料を押出成形すると、供給穴及びスリット溝を流通する材料と金型本体とが接触して摩擦が生じる。この材料との摩擦により、金型本体、特に幅の狭いスリット溝の内側面に摩耗が生じる。そして、押出成形を繰り返し行うことにより、金型本体の摩耗部分が大きくなり、成形したハニカム構造体の寸法精度が低下する。このようにして、金型の使用が困難となり、寿命となる。 When the material is extruded using the mold, the material flowing through the supply hole and the slit groove and the mold body come into contact with each other, and friction is generated. Friction with this material causes wear on the mold body, particularly the inner surface of the narrow slit groove. By repeatedly performing the extrusion molding, the wear part of the mold body is increased, and the dimensional accuracy of the formed honeycomb structure is lowered. In this way, the use of the mold becomes difficult and the life is reached.
従来から、寿命となった金型を再び使用できる状態に再生する方法が提案されている。例えば、金型本体の摩耗した部分に、無電解ニッケルめっきや硬質クロムめっき等の処理を行い、金型を再生する方法がある。しかしながら、この場合には、めっき処理を施した部分の耐摩耗性が不充分となるおそれがある。 Conventionally, there has been proposed a method of regenerating a die that has reached the end of its life so that it can be used again. For example, there is a method of regenerating the mold by performing a treatment such as electroless nickel plating or hard chrome plating on the worn part of the mold body. However, in this case, there is a possibility that the wear resistance of the portion subjected to the plating treatment may be insufficient.
また、充分な耐摩耗性を得るため、金型本体の表面全体に、CVD処理によって耐摩耗材を成膜する方法がある(特許文献1参照)。しかしながら、CVD処理を用いて、金型本体の表面全体に均一に成膜することは困難である。そのため、再生した金型(以下、適宜、再生金型という)の寸法精度が不充分となり、所望の寸法のハニカム構造体を成形することができないおそれがある。 Moreover, in order to obtain sufficient wear resistance, there is a method of forming a wear-resistant material on the entire surface of the mold body by a CVD process (see Patent Document 1). However, it is difficult to form a film uniformly on the entire surface of the mold body using the CVD process. Therefore, the dimensional accuracy of the regenerated mold (hereinafter, appropriately referred to as the regenerated mold) becomes insufficient, and a honeycomb structure having a desired dimension may not be formed.
このように、従来における金型の再生方法では、金型を精度よく、容易に再生することが困難であった。また、再生した金型は、耐久性・耐摩耗性を充分に有しているとはいえなかった。 As described above, in the conventional mold recycling method, it is difficult to reproduce the mold accurately and easily. Moreover, it cannot be said that the regenerated mold has sufficient durability and wear resistance.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、金型を精度よく、容易に再生することができ、かつ、優れた耐久性・耐摩耗性を得ることができるハニカム構造体成形用金型の再生方法、及びその再生方法によって再生した再生金型を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and can form a honeycomb structure capable of easily and accurately regenerating a mold and obtaining excellent durability and wear resistance. An object of the present invention is to provide a method for regenerating a metal mold, and a reclaimed mold regenerated by the method.
第1の発明は、材料を供給するための供給穴と、該供給穴に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し、使用により摩耗した部分を有するハニカム構造体成形用金型を再生する方法において、
少なくとも、上記スリット溝を形成した金型本体の押出方向の先端面である溝形成表面と、該溝形成表面と上記スリット溝の内側面とが交わって形成される角部の摩耗した部分との上に、CVD処理を行うことによってCVD再生膜を形成した後、
上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分との上に形成した上記CVD再生膜の上に、上記溝形成表面側から成膜材料を供給して、PVD処理を行うことによってPVD再生膜を形成することを特徴とするハニカム構造体成形用金型の再生方法にある(請求項1)。
1st invention has the supply hole for supplying material, and the slit groove | channel which was provided in the grid | lattice form in communication with this supply hole, and shape | molded material into a honeycomb shape, and was worn by use In a method of regenerating a mold for forming a honeycomb structure having
At least a groove forming surface which is a front end surface in the extrusion direction of the mold main body in which the slit groove is formed, and a worn portion of a corner portion formed by intersecting the groove forming surface and the inner side surface of the slit groove. After forming a CVD reproduction film on the top by performing a CVD process,
A film forming material is supplied from the groove forming surface side on the CVD reproducing film formed on the groove forming surface and the worn part of the corner portion, and PVD treatment is performed to form a PVD reproducing film. A method for regenerating a mold for forming a honeycomb structure is characterized in that it is formed.
本発明のハニカム構造体成形用金型の再生方法は、少なくとも、上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に、CVD処理によって上記CVD再生膜を形成する。そして、その後、上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に形成した上記CVD再生膜の上に、PVD処理によって上記PVD再生膜を形成する。すなわち、少なくとも、材料が押し出される面であり、ハニカム構造体の成形性・寸法精度を左右する最も重要な部分である上記溝形成表面側に、CVD処理とPVD処理との両処理を行い、上記CVD再生膜と上記PVD再生膜との両再生膜を形成する。 In the method for regenerating a mold for forming a honeycomb structure according to the present invention, the CVD regenerated film is formed by a CVD process on at least the groove forming surface and the worn portion of the corner. Then, the PVD reproduction film is formed by PVD treatment on the CVD reproduction film formed on the groove forming surface and the worn portion of the corner. That is, at least the surface on which the material is extruded and the groove forming surface side, which is the most important part that affects the formability and dimensional accuracy of the honeycomb structure, are subjected to both CVD treatment and PVD treatment, Both reproduction films of the CVD reproduction film and the PVD reproduction film are formed.
これにより、上記金型の摩耗した部分を精度よく容易に修復することができる。そして、寿命となっていた上記金型を、初期金型を用いた場合と同様のハニカム構造体を成形することができる状態に再生することができる。なお、ここでいう初期金型とは、未使用の金型のことである。
また、上記両処理によって形成された上記両再生膜は、緻密で高い硬度を有するものとなる。そして、このような両再生膜を、材料が押し出される面である上記溝形成表面と、摩耗が生じ易い上記角部の摩耗した部分との上に形成することにより、再生した金型は、効果的に、優れた耐久性・耐摩耗性を得ることができる。
Thereby, the worn part of the mold can be easily and accurately repaired. And the said metal mold | die which has reached the lifetime can be reproduced | regenerated in the state which can shape | mold the honeycomb structure similar to the case where an initial mold is used. Here, the initial mold is an unused mold.
Further, both the regenerated films formed by the both processes are dense and have high hardness. Then, by forming both of these recycled films on the groove forming surface that is the surface from which the material is extruded and the worn portion of the corner portion where wear easily occurs, the recycled mold is effective. In particular, excellent durability and wear resistance can be obtained.
また、CVD処理によって形成した上記CVD再生膜は、基材(本発明では、金型本体に当たる)との密着性が高い。そして、このようなCVD再生膜を下地として形成するため、再生した金型は、より一層耐久性に優れたものとなる。
また、PVD処理によって形成した上記PVD再生膜は、成膜精度が高い。そして、このようなPVD再生膜を上記溝形成表面側に形成した二層構造の上記再生膜の上側の層に形成するため、再生した金型は、より一層精度高いものとなる。それ故、再生した金型を用いた場合のハニカム構造体の成形性・寸法精度は、さらに高いものとなる。
In addition, the CVD reproduction film formed by the CVD process has high adhesion to the base material (which corresponds to the mold body in the present invention). And since such a CVD reproduction | regeneration film | membrane is formed as a foundation | substrate, the reproduced metal mold | die becomes the thing which was further excellent in durability.
Moreover, the said PVD reproduction | regeneration film | membrane formed by the PVD process has high film-forming precision. And since such a PVD reproduction | regeneration film | membrane is formed in the upper layer of the said reproduction | regeneration film | membrane of the two-layer structure formed in the said groove | channel formation surface side, the reproduced | regenerated metal mold | die becomes a further highly accurate thing. Therefore, the moldability and dimensional accuracy of the honeycomb structure when the regenerated mold is used are further increased.
また、PVD処理は、厚く成膜することが容易である。そのため、従来のように、厚く成膜することが困難なCVD処理のみを用いる場合に比べて、上記金型の摩耗した部分に充分な厚みの再生膜を容易に形成して、修復することができる。これにより、上記金型の再生処理を効率よく行うことができる。 In addition, the PVD process can easily form a thick film. Therefore, compared with the conventional case where only a CVD process that is difficult to form a thick film is used, a regenerated film having a sufficient thickness can be easily formed and repaired on the worn portion of the mold. it can. Thereby, the reproduction | regeneration process of the said metal mold | die can be performed efficiently.
このように、本発明のハニカム構造体成形用金型の再生方法によれば、金型を精度よく、容易に再生することができる。そして、再生した金型は、優れた耐久性・耐摩耗性を有するものとなる。 Thus, according to the method for regenerating a mold for forming a honeycomb structure of the present invention, it is possible to regenerate the mold accurately and easily. Then, the regenerated mold has excellent durability and wear resistance.
第2の発明は、材料を供給するための供給穴と、該供給穴に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝とを有し、使用により摩耗した部分を有するハニカム構造体成形用金型を再生してなるハニカム構造体成形用再生金型において、
少なくとも、上記スリット溝を形成した金型本体の押出方向の先端面である溝形成表面と、該溝成形表面と上記スリット溝の内側面とが交わって形成される角部の摩耗した部分との上に、CVD処理を行うことによって形成したCVD再生膜が設けてあり、
上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に設けた上記CVD再生膜の上に、PVD処理を行うことによって形成したPVD再生膜が設けてあることを特徴とするハニカム構造体成形用再生金型にある(請求項7)。
The second invention has a supply hole for supplying a material and a slit groove provided in a lattice shape in communication with the supply hole and for forming the material into a honeycomb shape, and worn by use In a regeneration mold for forming a honeycomb structure formed by regenerating a mold for forming a honeycomb structure having
At least a groove forming surface which is a front end surface in the extrusion direction of the mold main body in which the slit groove is formed, and a worn portion of a corner portion formed by intersecting the groove forming surface and the inner side surface of the slit groove. Above, a CVD reproduction film formed by performing a CVD process is provided,
A honeycomb structure forming, wherein a PVD regenerated film formed by performing a PVD process is provided on the CVD regenerated film provided on the groove forming surface and the worn part of the corner (7).
本発明のハニカム構造体成形用再生金型は、少なくとも、上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に、CVD処理によって形成した上記CVD再生膜が設けてある。そして、上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に設けた上記CVD再生膜の上に、PVD処理によって形成した上記PVD再生膜が設けてある。すなわち、材料が押し出される面である上記溝形成表面と、摩耗が生じ易い上記角部の摩耗した部分との上に、CVD処理とPVD処理との両処理によって形成した、緻密で高い硬度を有するCVD再生膜とPVD再生膜との両再生膜が設けてある。そのため、上記再生金型は、優れた耐久性・耐摩耗性を有している。 In the regeneration mold for forming a honeycomb structure of the present invention, the CVD regeneration film formed by a CVD process is provided on at least the groove forming surface and the worn portion of the corner. And the said PVD reproduction | regeneration film | membrane formed by PVD process is provided on the said CVD reproduction | regeneration film | membrane provided on the said groove | channel formation surface and the worn part of the said corner | angular part. That is, it has a dense and high hardness formed by both the CVD process and the PVD process on the groove forming surface that is a surface through which the material is extruded and the worn part of the corner part that is easily worn. Both the CVD reproduction film and the PVD reproduction film are provided. For this reason, the reclaimed mold has excellent durability and wear resistance.
また、CVD処理によって形成した上記CVD再生膜は、基材(本発明では、金型本体に当たる)との密着性が高い。そして、このようなCVD再生膜を下地として形成してあるため、上記再生金型は、より一層耐久性に優れたものとなる。
また、PVD処理によって形成した上記PVD再生膜は、成膜精度が高い。そして、このようなPVD再生膜を上記溝形成表面側に形成した両再生膜の上層に形成してあるため、上記再生金型は、より一層精度高いものとなる。それ故、上記再生金型を用いた場合のハニカム構造体の成形性・寸法精度は、さらに高いものとなる。
In addition, the CVD reproduction film formed by the CVD process has high adhesion to the base material (which corresponds to the mold body in the present invention). And since such a CVD reproduction | regeneration film | membrane is formed as a base | substrate, the said reproduction | regeneration metal mold | die becomes the thing which was further excellent in durability.
Moreover, the said PVD reproduction | regeneration film | membrane formed by the PVD process has high film-forming precision. And since such a PVD reproduction | regeneration film | membrane is formed in the upper layer of both reproduction | regeneration films | membranes formed in the said groove | channel formation surface side, the said reproduction | regeneration metal mold | die becomes a much higher precision. Therefore, the moldability and dimensional accuracy of the honeycomb structure when using the above-described regenerated mold are further increased.
このように、本発明によれば、耐久性・耐摩耗性に優れたハニカム構造体成形用再生金型を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a regeneration mold for forming a honeycomb structure excellent in durability and wear resistance.
上記第1及び第2の発明においては、上記CVD再生膜は、TiC、TiCN、TiNの単層または複層により構成されていることが好ましい(請求項2、8)。
この場合には、上記CVD再生膜は、高い硬度を有すると共に上記金型本体との密着性を向上させることができる。これにより、上記再生金型は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができる。
In the first and second inventions, the CVD reproduction film is preferably composed of a single layer or multiple layers of TiC, TiCN, or TiN (
In this case, the CVD reproduction film has high hardness and can improve adhesion to the mold body. Thereby, the said reproduction | regeneration metal mold | die can fully obtain durability and abrasion resistance.
なお、上記CVD再生膜は、上記のごとく、少なくとも上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分とに形成する。すなわち、材料が押し出される面であり、ハニカム構造体の成形性・寸法精度を左右する最も重要な部分である上記溝形成表面側には必ず形成し、その他の部分には必ずしも形成する必要はない。
したがって、上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分以外の部分を含む全体に上記CVD再生膜を形成した後、上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分のみに上記PVD再生膜を形成する形態(後述の実施例2参照)、あるいは上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分以外の部分のみに上記CVD再生膜を形成した後、上記PVD再生膜も上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分のみに形成する形態(後述の実施例1参照)をとることができる。
As described above, the CVD reproduction film is formed at least on the groove forming surface and the worn portion of the corner. That is, it is a surface from which the material is extruded, and it is necessarily formed on the groove forming surface side, which is the most important part that affects the formability and dimensional accuracy of the honeycomb structure, and it is not always necessary to form the other part. .
Therefore, after forming the CVD reproduction film on the entire surface including the groove forming surface and the portion other than the worn portion of the corner, the PVD reproduction film is formed only on the groove forming surface and the worn portion of the corner. (See Example 2 described later), or after forming the CVD reproduction film only on the groove forming surface and the corner other than the worn portion, the PVD reproduction film is also formed on the groove forming surface and the corner. It is possible to take a form (see Example 1 described later) that is formed only on the worn part.
また、上記PVD再生膜は、TiN、CrNの単層または複層により構成されていることが好ましい(請求項3、9)。
この場合には、上記PVD再生膜は、高い硬度を有するものとなる。これにより、上記再生金型は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができる。
Moreover, it is preferable that the said PVD reproduction | regeneration film | membrane is comprised by the single layer or multiple layer of TiN and CrN (
In this case, the PVD reproduction film has a high hardness. Thereby, the said reproduction | regeneration metal mold | die can fully obtain durability and abrasion resistance.
また、上記PVD再生膜は、上記スリット溝の深さ方向において、上記溝形成表面から上記スリット溝の深さの1/10以下の領域に形成されていることが好ましい(請求項4、10)。
上記PVD再生膜を上記スリット溝の深さの1/10を超える領域に形成した場合には、上記再生金型において、上記スリット溝の溝幅にばらつきが生じるおそれがある。そのため、上記再生金型を用いて成形した上記ハニカム構造体の寸法精度が低下するおそれがある
なお、上記PVD再生膜の形成領域とは、上記溝形成表面から上記スリット溝の深さ方向の距離のことである。
Further, the PVD reproducing film is preferably formed in a region of 1/10 or less of the depth of the slit groove from the groove forming surface in the depth direction of the slit groove. .
When the PVD reproduction film is formed in a region exceeding 1/10 of the depth of the slit groove, there is a possibility that the groove width of the slit groove varies in the reproduction mold. Therefore, there is a risk that the dimensional accuracy of the honeycomb structure formed using the regeneration mold may be reduced. The PVD regeneration film formation region is the distance in the depth direction of the slit groove from the groove formation surface. That is.
また、上記CVD再生膜及び上記PVD再生膜の硬度は、上記金型本体の1.5倍以上であることが好ましい(請求項5、11)。
上記CVD再生膜及び上記PVD再生膜の硬度が上記金型本体の1.5倍未満の場合には、上記再生金型は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができないおそれがある。
Moreover, it is preferable that the hardness of the said CVD reproduction | regeneration film | membrane and the said PVD reproduction | regeneration film | membrane is 1.5 times or more of the said metal mold body (Claims 5 and 11).
When the hardness of the CVD reproduction film and the PVD reproduction film is less than 1.5 times that of the mold body, the reproduction mold may not be able to obtain sufficient durability and wear resistance.
また、上記CVD再生膜及び上記PVD再生膜の硬度は、750HV以上であることが好ましい(請求項6、12)。
上記CVD再生膜及び上記PVD再生膜の硬度が750HV未満の場合には、上記再生金型は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができないおそれがある。
The hardness of the CVD reproduction film and the PVD reproduction film is preferably 750 HV or more (
When the hardness of the CVD reproduction film and the PVD reproduction film is less than 750 HV, the reproduction mold may not be able to obtain sufficient durability and wear resistance.
(実施例1)
本発明の実施例にかかるハニカム構造体成形用金型の再生方法、及びその再生方法によって再生した再生金型について、図1〜図10を用いて説明する。
ハニカム構造体成形用金型1は、図1〜図3に示すごとく、材料を供給するための供給穴12と、供給穴12に連通して格子状に設けられ、材料をハニカム形状に成形するためのスリット溝13とを有し、使用により摩耗した部分を有する。
Example 1
A method for regenerating a mold for forming a honeycomb structure according to an embodiment of the present invention and a reclaimed mold regenerated by the regenerating method will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 to 3, the honeycomb
そして、本例の金型1の再生方法は、図4〜図8に示すごとく、スリット溝13を形成した金型本体11の押出方向の先端面である溝形成表面130と、溝形成表面130とスリット溝13の内側面131とが交わって形成される角部14の摩耗した部分(摩耗部分19)との上に、CVD処理を行うことによってCVD再生膜21を形成する。
その後、溝形成表面130及び角部14の摩耗部分19との上に形成したCVD再生膜21の上に、溝形成表面130側から成膜材料を供給して、PVD処理を行うことによってPVD再生膜22を形成する。
以下、これを詳説する。
And the reproduction | regenerating method of the metal mold | die 1 of this example is the groove |
Thereafter, a PVD process is performed by supplying a film forming material from the
This will be described in detail below.
本例の再生方法を用いて再生する金型1は、セラミックス原料等を含む材料を押出成形して、ハニカム構造体を成形するためのものである。そして、金型1は、材料を繰り返し押出成形したことにより、摩耗した部分を有する。そのため、所望の寸法のハニカム構造体を成形することが困難となり、寿命となったものである。
A
金型1は、図1、図2に示すごとく、金型本体11に供給穴12とスリット溝13とを形成したものである。金型本体11は、供給穴12を形成した穴形成表面120と、スリット溝13を形成した溝形成表面130とを有している。穴形成表面120は、金型本体11に材料を供給する面である。また、溝形成表面130は、金型本体11から材料が押し出される方向の先端面である。
なお、金型本体11は、SKD材で構成されている。また、図2は、一般的な金型1の一部を表したものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
また、図3に示すごとく、金型本体11は、材料の押出成形を繰り返し行ったことにより、摩耗した部分を有している。特に、溝形成表面130とスリット溝13の内側面131とが交わって形成される角部14は、材料との接触による摩耗が大きい部分である。同図では、初期の角部14の位置を点線で示してある。すなわち、図中の点線と実線との間の領域が、材料との接触によって摩耗した部分である摩耗部分19に当たる。
In addition, as shown in FIG. 3, the
また、同図に示すごとく、本例のスリット溝13の深さDは、5mmである。また、スリット溝13の溝幅は、初期の溝幅w1が140μm、寿命時の溝幅w2が150μmである。なお、本例におけるスリット溝13の溝幅とは、溝形成表面130におけるスリット溝13の最大寸法のことである。
Moreover, as shown in the figure, the depth D of the
次に、CVD処理に用いるCVD装置4について説明する。
CVD装置4は、図5に示すごとく、底部が開放された円筒形状の反応炉41を有している。反応炉41のサイズは、直径450mm、高さ700mmである。また、反応炉41内には、箱型の反応器42が設けられている。反応器42内には、複数の部屋に区画された、CVD処理を行う金型1を載置するための載置台43が設けられている。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
また、同図に示すごとく、反応器42の底部422には、反応器42内に反応ガスを供給するためのガス供給口441が設けられている。ガス供給口441は、ガス供給管442を介して、外部に設けられたガス供給装置46に接続されている。そして、CVD装置4は、ガス供給装置46から反応ガスを反応器42内に供給することができるように構成されている。なお、本例では、ガス供給装置46から供給する反応ガスとしては、TiCl4、H2、Ar、CH4、N2を用いる。
As shown in the figure, a
また、同図に示すごとく、反応器42の底部422には、反応器42内のガスを外部に排気するための排気口451が設けられている。また、排気口451は、反応器42の天井部423付近から底部422にかけて設けられた排気管452に接続されている。そして、CVD装置4は、反応器42内のガスを排気管452の吸気口453から吸気し、排気口451から外部に排気することができるように構成されている。
As shown in the figure, an
次に、PVD処理に用いるPVD装置5について説明する。
PVD装置5は、図7に示すごとく、円筒形状の反応器51を有している。反応器51のサイズは、直径600mm、高さ600mmである。反応器51の内側面511には、複数の金属ターゲット52が設けられている。また、金属ターゲット52の表面521に隣接する位置には、一対の陽極プレート53が設けられている。陽極プレート53はアーク電源のプラス(+)側に、金属ターゲット52はアーク電源のマイナス(−)側に、それぞれ接続されている。なお、本例では、金属ターゲット52を構成する材料としては、Cr又はTiを用いた。
Next, the PVD apparatus 5 used for PVD processing will be described.
The PVD apparatus 5 has a cylindrical reactor 51 as shown in FIG. The reactor 51 has a diameter of 600 mm and a height of 600 mm. A plurality of
また、同図に示すごとく、反応器51の底部512には、水平方向に回転可能な回転台54が設けられている。この回転台54は、バイアス電源に接続されている。また、反応器51の天井部513には、反応器51内に反応ガスを供給するためのガス供給口551と、反応器51内のガスを排気する排気口552とが設けられている。また、反応器51には、真空ポンプが配設されている(図示略)。
Further, as shown in the figure, the
次に、本例の再生方法について、具体的に説明する。
まず、金型1に対してマスキングを行った後、CVD処理を行う。
図4に示すごとく、供給穴12を塞ぐように、穴形成表面120上にグラファイトよりなるマスキングプレート31を被せる。そして、金型1とマスキングプレート31をCVD用治具322によって締結し、固定する。これにより、金型1の穴形成表面120側をマスキングする。
Next, the reproduction method of this example will be specifically described.
First, after masking the
As shown in FIG. 4, a masking
そして、図5に示すごとく、金型1を固定したCVD用治具322を、載置台43の上にセットする。このとき、金型1の溝形成表面130に反応ガスが接触しやすいように、金型1の溝形成表面130と反応器42の天井部423とが対向する向きとなるようにセットする。そして、反応器42内を900〜1000℃に加熱し、ガス供給装置46から、反応ガスとしてのTiCl4、H2、Ar、CH4、N2を反応器42内に供給する。
Then, as shown in FIG. 5, the
そして、同図に示すごとく、高温に加熱された金型本体11と反応器42内を循環する反応ガスとが接触し、金型本体11の溝形成表面130上で化学反応が生じる。そして、合成された成膜材料(本例では、TiC、TiCN、TiN)が溝形成表面130上に成膜される。
As shown in the figure, the mold
最後に、反応器42内を冷却し、反応器42内からCVD用治具322を取り出す。そして、固定治具322の締結を解除し、金型1を取り出す。
これにより、図8に示すごとく、溝形成表面130と角部14の摩耗部分19との上に、CVD再生膜21が形成される。なお、本例のCVD再生膜21は、TiC層、TiCN層、及びTiN層の3層で構成されている(図示略)。
Finally, the
As a result, as shown in FIG. 8, the
次に、CVD処理を行った金型1に対してマスキングを行った後、PVD処理を行う。
図6に示すごとく、供給穴12を塞ぐように、穴形成表面120上にグラファイトよりなるマスキングプレート31を被せる。そして、金型1とマスキングプレート31をPVD用治具321によって締結し、固定する。これにより、金型1の穴形成表面120側をマスキングする。
Next, after masking the
As shown in FIG. 6, a masking
そして、図7に示すごとく、金型1を固定したPVD用治具321を、回転台54の上にセットする。このとき、金型1の溝形成表面130と金属ターゲット52とが対向する向きとなるようにセットする。そして、反応器51内を真空状態にした後、加熱する。なお、反応器51内の真空度は1×10-6Torrであり、加熱温度は500℃である。そして、ガス供給口551から、反応ガスとしてのN2を反応器51内に供給する。
Then, as shown in FIG. 7, the
そして、同図に示すごとく、金属ターゲット52を陰極として、金属ターゲット52の表面521にアーク放電を発生させる。このとき発生したアーク電流(70〜200A)のエネルギーにより、金属ターゲット52を構成する材料は、瞬時に蒸発すると同時に金属イオン529となり、反応器51内に飛び出す。一方、バイアス電源から回転台54を介して固定治具321にバイアス電圧を印加することにより、飛び出した金属イオン529は加速する。そして、反応ガス(N2)粒子と共に、成膜材料(本例では、CrN、TiN)となって金型1の溝形成表面130に衝突し、堆積成膜する。なお、本例では、回転台54を回転させながらPVD処理を行うため、均一に成膜することができる。
Then, as shown in the figure, arc discharge is generated on the
最後に、反応器51内を冷却後、大気状態に戻し、反応器51内からPVD用治具321を取り出す。そして、PVD用治具321の締結を解除し、再生した金型1(ハニカム構造体成形用再生金型10)を得る。
これにより、図8に示すごとく、溝形成表面130及び角部14の摩耗部分19との上に形成されたCVD再生膜21の上に、PVD再生膜22が形成される。なお、本例では、金属ターゲット52にCrを用いてPVD処理を行った後、金属ターゲット52をTiに変更して、再びPVD処理を行った。そのため、PVD再生膜22は、CrN層及びTiN層の2層で構成されている(図示略)。
Finally, the reactor 51 is cooled and then returned to the atmospheric state, and the
As a result, as shown in FIG. 8, the
次に、本例の再生方法により得られた再生金型10について説明する。
本例のハニカム構造体成形用金型10は、図8に示すごとく、スリット溝13を形成した金型本体11の押出方向の先端面である溝形成表面130と、溝成形表面130とスリット溝13の内側面131とが交わって形成される角部14の摩耗部分19との上に、CVD処理を行うことによって形成したCVD再生膜21が設けてある。
そして、溝形成表面130と角部14の摩耗部分19との上に設けたCVD再生膜21の上に、PVD処理を行うことによって形成したPVD再生膜22が設けてある。
Next, the
As shown in FIG. 8, the honeycomb
And the
また、同図に示すごとく、再生金型10におけるスリット溝13の溝幅w3は、140μmである。
また、CVD再生膜21は、上述したとおり、TiC層、TiCN層、及びTiN層の3層からなる。また、CVD再生膜21の硬度は、2000HVである。金型本体11を構成するSKD材の硬度が500HVであるから、CVD再生膜21の硬度は、金型本体11の4倍である。
また、PVD再生膜22は、上述したとおり、CrN層及びTiN層の2層からなる。CVD再生膜21の硬度は、2000HVであり、金型本体11の4倍である。
Further, as shown in the figure, the groove width w3 of the
Further, as described above, the
The
また、図9には、溝形成表面130からの深さdと両再生膜21、22の合計膜厚tとの関係が示されている。さらに、同図では、CVD再生膜21のみの膜厚も示されている。図8に示すごとく、深さdは、溝形成表面130からスリット溝13の深さ方向への距離であり、膜厚tは、溝形成表面130に平行な方向における両再生膜21、22の合計膜厚である。
図9からわかるように、深さd=0.5mmの位置では、PVD再生膜22の膜厚はほぼ0に近い。このことから、PVD再生膜22が形成されている領域である形成領域d1(図8参照)は、0.5mmである。すなわち、PVD再生膜22は、スリット溝13の深さD(=5mm)の1/10以下の領域に形成されている。なお、PVD再生膜22の形成領域d1は、溝形成表面130からPVD再生膜22の膜厚tが0である位置までの距離とする。
Further, FIG. 9 shows the relationship between the depth d from the
As can be seen from FIG. 9, the film thickness of the
また、図10には、スリット溝13の内側面131からの距離Lと両再生膜21、22の合計膜厚sとの関係が示されている。さらに、同図では、CVD再生膜21のみの膜厚も示されている。図9に示すごとく、距離Lは、スリット溝13の内側面131から遠ざかる方向への距離であり、膜厚sは、スリット溝13の深さ方向の反対方向における両再生膜21、22の合計膜厚である。
図10からわかるように、両再生膜21、22の合計膜厚sは、6〜8μmの範囲である。また、そのうちのCVD再生膜21の膜厚は、1〜2μmの範囲である。
FIG. 10 shows the relationship between the distance L from the
As can be seen from FIG. 10, the total film thickness s of both the
次に、本例の再生方法における作用効果について説明する。
本例のハニカム構造体成形用金型1の再生方法は、溝形成表面130と角部14の摩耗部分19との上に、CVD処理によってCVD再生膜21を形成する。そして、その後、溝形成表面130と角部14の摩耗部分19との上に形成したCVD再生膜21の上に、PVD処理によってPVD再生膜22を形成する。すなわち、材料が押し出される面であり、ハニカム構造体の成形性・寸法精度を左右する最も重要な部分である溝形成表面130側に、CVD処理とPVD処理との両処理を行い、CVD再生膜21とPVD再生膜22との両再生膜を形成する。
Next, the function and effect of the reproduction method of this example will be described.
In the regeneration method of the honeycomb structure molding die 1 of this example, the
これにより、角部14の摩耗部分19を精度よく容易に修復することができる。そして、寿命となっていた金型1を、初期状態の金型1を用いた場合と同様のハニカム構造体を成形可能な再生金型10に再生することができる。
また、両処理によって形成された両再生膜21、22は、緻密で高い硬度を有するものとなる。そして、このような両再生膜21、22を、材料が押し出される面である溝形成表面130と、摩耗が生じ易い角部14の摩耗部分19との上に形成することにより、再生金型10は、効果的に、優れた耐久性・耐摩耗性を得ることができる。
As a result, the
Moreover, both the reproduction | regeneration films |
また、CVD処理によって形成したCVD再生膜21は、基材(本例では、金型本体11に当たる)との密着性が高い。そして、このようなCVD再生膜21を下地として形成するため、再生金型10は、より一層耐久性に優れたものとなる。
また、PVD処理によって形成したPVD再生膜22は、成膜精度が高い。そして、このようなPVD再生膜22を溝形成表面130側に形成した二層構造の再生膜の上側の層に形成するため、再生金型10は、より一層精度高いものとなる。それ故、再生金型10を用いた場合のハニカム構造体の成形性・寸法精度は、さらに高いものとなる。
In addition, the
Moreover, the
また、PVD処理は、厚く成膜することが容易である。そのため、従来のように、厚く成膜することが困難なCVD処理のみを用いる場合に比べて、金型1の摩耗した部分に充分な厚みの再生膜を容易に形成して、修復することができる。これにより、金型1の再生処理を効率よく行うことができる。
In addition, the PVD process can easily form a thick film. Therefore, compared to the conventional case where only a CVD process that is difficult to form a thick film is used, a regenerated film having a sufficient thickness can be easily formed and repaired on the worn portion of the
また、本例において、CVD再生膜21は、TiC、TiCN、TiNの複層により構成されている。そのため、CVD再生膜21は、高い硬度を有すると共に金型本体11との密着性を向上させることができる。これにより、再生金型10は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができる。なお、CVD再生膜21は、上記材料の単層としてもよい。
In this example, the
また、PVD再生膜22は、TiN、CrNの複層により構成されている。そのため、PVD再生膜22は、高い硬度を有するものとなる。これにより、再生金型10は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができる。なお、PVD再生膜22は、上記材料の単層としてもよい。
The
また、PVD再生膜22は、スリット溝13の深さ方向において、溝形成表面130からスリット溝13の深さDの1/10以下の領域に形成されている。これにより、再生金型10において、スリット溝13の溝幅のばらつきを抑えることができる。それ故、再生金型10を用いて成形したハニカム構造体の寸法精度を向上させることができる。
Further, the
また、CVD再生膜21及びPVD再生膜22の硬度は、金型本体11の4倍の2000HVである。そのため、両再生膜21、22は、高い硬度を有するものとなる。これにより、再生金型10は、耐久性・耐摩耗性を充分に得ることができる。
The hardness of the
このように、本例の金型の再生方法によれば、ハニカム構造体成形用金型を精度よく、容易に再生することができ、かつ、優れた耐久性・耐摩耗性を有するハニカム構造体成形用再生金型を得ることができる。 Thus, according to the die regeneration method of this example, the honeycomb structure molding die can be accurately and easily regenerated, and has excellent durability and wear resistance. A recycling mold for molding can be obtained.
(実施例2)
本例では、実施例1の再生方法において、金型1にマスキングをせずにCVD処理及びPVD処理を行う例である。
本例の再生方法は、図11に示すごとく、金型1をCVD用治具322によって締結し、固定する。そして、図5のCVD装置4を用いてCVD処理を行う。これにより、図13に示すごとく、金型本体11の表面全体にCVD再生膜21が形成される。
(Example 2)
In this example, the CVD method and the PVD process are performed without masking the
In the regeneration method of this example, as shown in FIG. 11, the
次に、図12に示すごとく、金型1をPVD用治具321によって締結し、固定する。そして、図7のPVD装置5を用いてPVD処理を行う。このとき、PVD装置5に金属ターゲット52を1つだけ設け、その金属ターゲット52と金型1の溝形成表面130とが対向するように金型1をセットし、両者の位置を固定してPVD処理を行う。これにより、図13に示すごとく、溝形成表面130と角部14の摩耗部分19との上に形成されたCVD再生膜21の上に、PVD再生膜22が形成される。
その他は、実施例1と同様の方法、構成であり、同様の作用効果を有する。
Next, as shown in FIG. 12, the
Others are the same methods and configurations as in the first embodiment, and have the same functions and effects.
(実施例3)
本例では、実施例1または実施例2で得られた再生金型10を用いてハニカム構造体を繰り返し成形し、金型の寿命を評価した。
本発明品としては、CVD処理及びPVD処理によって再生した実施例1または実施例2の再生金型10(本発明品E1)を準備した。また、比較品としては、何の処理も行っていない未使用の初期金型(比較品C1)と、下地を形成するCVD処理を行わず、PVD処理のみを行って再生した再生金型(比較品C2)とを準備した。いずれの金型も、スリット溝13の溝幅は140μmである。
(Example 3)
In this example, the honeycomb structure was repeatedly formed using the regenerated
As a product of the present invention, a recycle mold 10 (a product E1 of the present invention) of Example 1 or Example 2 regenerated by CVD processing and PVD processing was prepared. Moreover, as a comparative product, an unused initial mold (comparative product C1) that has not been subjected to any treatment, and a regenerated mold (comparative product) that has been regenerated by performing only the PVD process without performing the CVD process for forming the base. Article C2) was prepared. In any mold, the groove width of the
次に、評価の方法を説明する。
本発明品E1の再生金型10を用いて、コージェライト用セラミック原料を含む材料を押出成形し、ハニカム構造体を成形する。なお、成形するハニカム構造体は、直径100mm、長さ90mmの円筒形状のものである。この作業を繰り返し行い、溝形成表面130におけるスリット溝13の溝幅が150μm以上となった時点で金型の寿命とする。比較品C1、C2についても、同様に行う。そして、金型の寿命となるまでのハニカム構造体の生産数を測定する。
Next, an evaluation method will be described.
Using the regenerated
次に、評価の結果を図14に示す。なお、同図では、比較品C1の生産数を生産比率1として表している。
この図からわかるように、CVD処理及びPVD処理によって再生した本発明品E1は、比較品C1、C2に比べて生産比率が高くなっている。すなわち、本発明品E1は、非常に優れた耐久性・耐摩耗性を有しており、金型の寿命が長いことがわかる。
Next, the result of evaluation is shown in FIG. In the figure, the production number of the comparative product C1 is represented as a
As can be seen from the figure, the product E1 of the present invention regenerated by the CVD process and the PVD process has a higher production ratio than the comparative products C1 and C2. That is, it can be seen that the product E1 of the present invention has very excellent durability and wear resistance and has a long mold life.
1 ハニカム構造体成形用金型
10 ハニカム構造体成形用再生金型
11 金型本体
12 供給穴
120 穴形成表面
13 スリット溝
130 溝形成表面
131 内側面(スリット溝の内側面)
14 角部
19 摩耗部分
21 CVD再生膜
22 PVD再生膜
DESCRIPTION OF
14
Claims (12)
少なくとも、上記スリット溝を形成した金型本体の押出方向の先端面である溝形成表面と、該溝形成表面と上記スリット溝の内側面とが交わって形成される角部の摩耗した部分との上に、CVD処理を行うことによってCVD再生膜を形成した後、
上記溝形成表面及び上記角部の摩耗した部分との上に形成した上記CVD再生膜の上に、上記溝形成表面側から成膜材料を供給して、PVD処理を行うことによってPVD再生膜を形成することを特徴とするハニカム構造体成形用金型の再生方法。 Forming a honeycomb structure having a supply hole for supplying a material, a slit groove provided in a lattice shape in communication with the supply hole and for forming the material into a honeycomb shape, and having a portion worn by use In the method of reclaiming the mold,
At least a groove forming surface which is a front end surface in the extrusion direction of the mold main body in which the slit groove is formed, and a worn portion of a corner portion formed by intersecting the groove forming surface and the inner side surface of the slit groove. After forming a CVD reproduction film on the top by performing a CVD process,
A film forming material is supplied from the groove forming surface side on the CVD reproducing film formed on the groove forming surface and the worn part of the corner portion, and PVD treatment is performed to form a PVD reproducing film. A method for regenerating a mold for forming a honeycomb structure, comprising forming the honeycomb structure.
少なくとも、上記スリット溝を形成した金型本体の押出方向の先端面である溝形成表面と、該溝成形表面と上記スリット溝の内側面とが交わって形成される角部の摩耗した部分との上に、CVD処理を行うことによって形成したCVD再生膜が設けてあり、
上記溝形成表面と上記角部の摩耗した部分との上に設けた上記CVD再生膜の上に、PVD処理を行うことによって形成したPVD再生膜が設けてあることを特徴とするハニカム構造体成形用再生金型。 Forming a honeycomb structure having a supply hole for supplying a material, a slit groove provided in a lattice shape in communication with the supply hole and for forming the material into a honeycomb shape, and having a portion worn by use In a regenerative mold for forming a honeycomb structure formed by regenerating a mold for use,
At least a groove forming surface which is a front end surface in the extrusion direction of the mold main body in which the slit groove is formed, and a worn portion of a corner portion formed by intersecting the groove forming surface and the inner side surface of the slit groove. Above, a CVD reproduction film formed by performing a CVD process is provided,
A honeycomb structure forming, wherein a PVD regenerated film formed by performing a PVD process is provided on the CVD regenerated film provided on the groove forming surface and the worn part of the corner Reclaim mold.
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