JP2009256718A - 樹脂成形用金型部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂、特にフッ素樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂を成形するための消耗の少ない耐食性に優れた金型部材を提供する。
【解決手段】Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらに、（ａ）Ｎｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種、（ｂ）Ｍｏ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜１％の内の１種または２種、上記（ａ）〜（ｂ）の内の１種または２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した成分組成を有する。
【選択図】なし
【解決手段】Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらに、（ａ）Ｎｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種、（ｂ）Ｍｏ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜１％の内の１種または２種、上記（ａ）〜（ｂ）の内の１種または２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した成分組成を有する。
【選択図】なし
Description
この発明は、樹脂、特にフッ素樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と記す）を成形するための消耗が少なくかつ耐食性に優れた金型部材に関するものである。
一般に、樹脂を成形するための金型部材としてＮｉ：２０〜６５％（％は質量％を示す。以下、同じ）、Ｃｒ：１０〜３９％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ｃ：０．５５〜２．５％、Ａｌ：０．０１〜４．５％、Ｗ：０．１〜１０％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｓｉ：０．１〜３％を含有し、さらに必要に応じてＮｂ：０．０１〜１．５％、Ｔｉ：０．０１〜４．５％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｂ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．０１〜１．５％、Ｃｏ：１〜１０％、Ｎ：０．００５〜０．５％の内の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる合金が知られている（特許文献１参照）。
さらに、酸性粉末などの腐食性物質を含む粉末や粒体などの原料物質を圧縮して医薬品、医薬部外品、化粧品、農薬、飼料、食料などのタブレット形状に成形するための金型を作製するための部材として、Ｃｒ：２５〜６０％、Ａｌ：０．１〜１０％を含有し、さらにＳｉ、Ｃ、Ｍｎ、Ｍｇ、ＴｉおよびＢから選らばれた少なくとも１種の元素を０．８％以下含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＦｅ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｏ、Ｎなどを０．１％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が知られており、このＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金にはＳｉがＳｉＯ２として０．００２％混入することは差し支えないとされている（特許文献２参照）。
特公昭６２−１４２１４号公報
特開２００１−６２５９４号公報
さらに、酸性粉末などの腐食性物質を含む粉末や粒体などの原料物質を圧縮して医薬品、医薬部外品、化粧品、農薬、飼料、食料などのタブレット形状に成形するための金型を作製するための部材として、Ｃｒ：２５〜６０％、Ａｌ：０．１〜１０％を含有し、さらにＳｉ、Ｃ、Ｍｎ、Ｍｇ、ＴｉおよびＢから選らばれた少なくとも１種の元素を０．８％以下含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＦｅ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｏ、Ｎなどを０．１％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が知られており、このＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金にはＳｉがＳｉＯ２として０．００２％混入することは差し支えないとされている（特許文献２参照）。
近年、各種の樹脂が金型成形されるようになり、フッ素樹脂などのように成形時に腐食性の強いフッ化水素を発生させる樹脂についても金型成形されるようになってきた。また、ＰＰＳ樹脂のように成形時に加熱溶融されると、ＳＯｘ、Ｈ２Ｓ等の硫黄化合物を含むガスに起因した硫酸を発生させる樹脂も金型成形されるようになってきた。ところが、従来から知られているＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金などのＮｉ基合金からなる金型を使用して樹脂、特にフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂を成形すると、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金はフッ化水素や硫黄化合物を含むガスに対する耐食性が劣るために、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金などのＮｉ基合金からなる成形用金型は激しく消耗し、金型の寿命が以前と比べて短くなるという欠点があった。特に樹脂を金型へ供給するためのノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの金型付属部品は一層過酷な条件で使用されるために消耗が早い。これを改善するために耐食性に一層優れた樹脂金型成形部材が求められていた。
そこで、本発明者らは、樹脂、特にフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂を金型成形しても金型が消耗することの少ない耐食性に優れたＮｉ基合金からなる樹脂金型成形部材を得るべく鋭意研究を行った。
その結果、質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらに必要に応じて
（ａ）Ｎｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種、
（ｂ）Ｍｏ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜１％の内の１種または２種、
上記（ａ）〜（ｂ）の内の１種または２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金は、従来のＮｉ基合金とほぼ同等の硬さを有し、さらに従来のＮｉ基合金に比べてフッ化水素や硫黄化合物を含むガスに対する耐食性が一層優れており、このＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる金型を用いて樹脂、特にフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂を成形すると金型の消耗を低く抑えることができ、したがって、この金型の使用寿命が長くなる、という研究結果が得られたのである。
その結果、質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらに必要に応じて
（ａ）Ｎｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種、
（ｂ）Ｍｏ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜１％の内の１種または２種、
上記（ａ）〜（ｂ）の内の１種または２種以上を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金は、従来のＮｉ基合金とほぼ同等の硬さを有し、さらに従来のＮｉ基合金に比べてフッ化水素や硫黄化合物を含むガスに対する耐食性が一層優れており、このＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる金型を用いて樹脂、特にフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂を成形すると金型の消耗を低く抑えることができ、したがって、この金型の使用寿命が長くなる、という研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（２）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（３）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（４）前記（１）〜（３）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型、に特徴を有するものである。
（１）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（２）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（３）質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（４）前記（１）〜（３）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型、に特徴を有するものである。
前記（１）〜（３）記載のＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなる樹脂成形用金型部材は、時効硬化させて所望の硬さを得ることが一層好ましい。したがって、この発明は、
（５）前記（１）〜（３）記載の樹脂成形用金型部材を時効析出により硬化させた樹脂成形用金型部材、
（６）前記（５）に記載の時効析出により硬化させた樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型、に特徴を有するものである。
（５）前記（１）〜（３）記載の樹脂成形用金型部材を時効析出により硬化させた樹脂成形用金型部材、
（６）前記（５）に記載の時効析出により硬化させた樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型、に特徴を有するものである。
さらに前記（１）〜（３）および（５）記載の樹脂成形用金型部材は、樹脂成形用金型本体を構成する部材として有用であるとともに、特に高圧を受けて流動する樹脂に接する金型の付属部品（例えば、射出成形ノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの）の部材として優れた効果を奏するものである。したがって、この発明は、
（７）前記（１）〜（３）および（５）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型付属部品、などに特徴を有するものである。
（７）前記（１）〜（３）および（５）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型付属部品、などに特徴を有するものである。
次に、この発明の樹脂成形用金型部材を構成するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金の成分組成における各元素の限定理由について詳述する。
Ｃｒ：
Ｃｒは耐食性を向上させる作用および時効硬化によって耐摩耗性を向上させる作用を有するので添加する。この発明のＮｉ基合金は、固溶化熱処理により、一旦、加工が容易な過飽和固溶体とし、最終形状の近くまで一次加工したのちに、時効硬化させて所望の硬さを得、最終形状に仕上げることにより所望の金型の形状を付与することができる。一旦固溶体を形成させたのちに時効析出させることにより微細で均一な析出物を分散させることも可能である。析出物が分散している状態は固溶体の状態に比べて耐食性劣化がもたらされる。析出時効によって所望の硬度と時効硬化後に耐食性劣化を抑制するためにはＣｒを４０％を越えて含有させることが必要である。しかしＣｒの含有量が５０％を超えて含有すると固溶体の形成が困難となるために一次加工が困難となると同時に時効後に十分な硬度が得られなくなるので好ましくない。従って、この発明の樹脂成形用金型部材に含まれるＣｒは４０超〜５０％に定めた。一層好ましくは、４３．１〜４７％である。
Ｃｒ：
Ｃｒは耐食性を向上させる作用および時効硬化によって耐摩耗性を向上させる作用を有するので添加する。この発明のＮｉ基合金は、固溶化熱処理により、一旦、加工が容易な過飽和固溶体とし、最終形状の近くまで一次加工したのちに、時効硬化させて所望の硬さを得、最終形状に仕上げることにより所望の金型の形状を付与することができる。一旦固溶体を形成させたのちに時効析出させることにより微細で均一な析出物を分散させることも可能である。析出物が分散している状態は固溶体の状態に比べて耐食性劣化がもたらされる。析出時効によって所望の硬度と時効硬化後に耐食性劣化を抑制するためにはＣｒを４０％を越えて含有させることが必要である。しかしＣｒの含有量が５０％を超えて含有すると固溶体の形成が困難となるために一次加工が困難となると同時に時効後に十分な硬度が得られなくなるので好ましくない。従って、この発明の樹脂成形用金型部材に含まれるＣｒは４０超〜５０％に定めた。一層好ましくは、４３．１〜４７％である。
Ｔｉ：
ＴｉはＣｒと共存させることにより粒界反応型析出による析出硬化を促進する元素であるので添加するが、その含有量が０．８％以下では所望の効果が得られず、一方、Ｔｉを４％を越えて含有すると、鍛造中に割れが発生するので好ましくない。したがって、Ｔｉの含有量を０．８超〜４％の範囲内に定めた。一層好ましい範囲は１．５超〜３％である。
ＴｉはＣｒと共存させることにより粒界反応型析出による析出硬化を促進する元素であるので添加するが、その含有量が０．８％以下では所望の効果が得られず、一方、Ｔｉを４％を越えて含有すると、鍛造中に割れが発生するので好ましくない。したがって、Ｔｉの含有量を０．８超〜４％の範囲内に定めた。一層好ましい範囲は１．５超〜３％である。
Ｃｕ：
Ｃｕはフッ酸や硫酸中における耐食性を向上させる効果があるので添加するが、その含有量が０．５％未満では所望の効果が得られず、一方、４％を越えて含有するとかえって耐食性が劣化することからその含有量を０．５〜４％に定めた。一層好ましい範囲は１．５〜３％である。
Ｃｕはフッ酸や硫酸中における耐食性を向上させる効果があるので添加するが、その含有量が０．５％未満では所望の効果が得られず、一方、４％を越えて含有するとかえって耐食性が劣化することからその含有量を０．５〜４％に定めた。一層好ましい範囲は１．５〜３％である。
Ｎ、ＭｎおよびＭｇ：
Ｎ、ＭｎおよびＭｇを共存させることにより相安定性を向上させることができるので添加する。すなわち、Ｎ、ＭｎおよびＭｇは同時に添加することにより母相であるＮｉ−ｆｃｃ相を安定化させ、第２相を析出しにくくする効果がある。これにより耐食性に有効な元素であるＣｒなどを４０％を超えて含有しても短時間で析出しにくくなり、製造上扱いやすくなるメリットを享受することができる。すなわち、本発明合金を製造するに際して溶解後のインゴットを熱間鍛造や熱間圧延などの熱間加工工程を経ることとなるが、短時間で析出が生じてしまうと、割れなどが発生し、所望の形状への加工が困難となる。したがって、Ｎ、ＭｎおよびＭｇを共存させることが必要であるが、Ｎ、ＭｎおよびＭｇの個々の限定理由は、以下のとおりである。
Ｎ：
Ｎの含有量が０．００１％未満では相安定化の効果がなく、一方、Ｎが０．０４％を越えて含有すると窒化物を形成し、フッ酸や硫酸中における耐食性が劣化するためにＮの含有量を０．００１〜０．０４％に定めた。一層好ましい範囲は０．００５〜０．０３％である。
Ｍｎ：
Ｍｎの含有量が０．０５％未満では相安定化の効果が得られないので好ましくなく、一方、０．５％を超えて含有するとフッ酸や硫酸に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量を０．０５〜０．５％（一層好ましくは、０．１％〜０．４％）とした。
Ｍｇ：
Ｍｇの含有量が０．００１％未満では相安定化の効果が得られないので好ましくなく、一方、その含有量が０．０５％を越えて含有すると、フッ酸や硫酸に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｇ含有量を０．００１〜０．０５％に定めた。一層好ましい範囲は０．００５〜０．０４％である。
Ｎ、ＭｎおよびＭｇを共存させることにより相安定性を向上させることができるので添加する。すなわち、Ｎ、ＭｎおよびＭｇは同時に添加することにより母相であるＮｉ−ｆｃｃ相を安定化させ、第２相を析出しにくくする効果がある。これにより耐食性に有効な元素であるＣｒなどを４０％を超えて含有しても短時間で析出しにくくなり、製造上扱いやすくなるメリットを享受することができる。すなわち、本発明合金を製造するに際して溶解後のインゴットを熱間鍛造や熱間圧延などの熱間加工工程を経ることとなるが、短時間で析出が生じてしまうと、割れなどが発生し、所望の形状への加工が困難となる。したがって、Ｎ、ＭｎおよびＭｇを共存させることが必要であるが、Ｎ、ＭｎおよびＭｇの個々の限定理由は、以下のとおりである。
Ｎ：
Ｎの含有量が０．００１％未満では相安定化の効果がなく、一方、Ｎが０．０４％を越えて含有すると窒化物を形成し、フッ酸や硫酸中における耐食性が劣化するためにＮの含有量を０．００１〜０．０４％に定めた。一層好ましい範囲は０．００５〜０．０３％である。
Ｍｎ：
Ｍｎの含有量が０．０５％未満では相安定化の効果が得られないので好ましくなく、一方、０．５％を超えて含有するとフッ酸や硫酸に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量を０．０５〜０．５％（一層好ましくは、０．１％〜０．４％）とした。
Ｍｇ：
Ｍｇの含有量が０．００１％未満では相安定化の効果が得られないので好ましくなく、一方、その含有量が０．０５％を越えて含有すると、フッ酸や硫酸に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｇ含有量を０．００１〜０．０５％に定めた。一層好ましい範囲は０．００５〜０．０４％である。
Ｆｅ：
Ｆｅは加工性を向上させる作用および不純物の偏析を抑制し、特に溶融フッ素樹脂に対する耐食性劣化を防止する効果があるので添加するが、その含有量が０．１％以下では前記作用に所望の効果が得られず、一方、Ｆｅを１％を越えて含有すると却って溶融フッ素樹脂に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｆｅの含有量を０．１超〜１％に定めた。一層好ましい範囲は０．１超〜０．５％未満である。
Ｆｅは加工性を向上させる作用および不純物の偏析を抑制し、特に溶融フッ素樹脂に対する耐食性劣化を防止する効果があるので添加するが、その含有量が０．１％以下では前記作用に所望の効果が得られず、一方、Ｆｅを１％を越えて含有すると却って溶融フッ素樹脂に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｆｅの含有量を０．１超〜１％に定めた。一層好ましい範囲は０．１超〜０．５％未満である。
Ｓｉ：
Ｓｉは脱酸剤として添加することにより合金の清浄度を保つ効果があるので添加するが、Ｓｉは０．０１％未満では前記作用に所望の効果が現れないので好ましくなく、一方、Ｓｉを２％以上含有すると、溶融フッ素樹脂に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量を０．０１〜２％未満に定めた。一層好ましい範囲は０．０２〜０．０６％である。
Ｓｉは脱酸剤として添加することにより合金の清浄度を保つ効果があるので添加するが、Ｓｉは０．０１％未満では前記作用に所望の効果が現れないので好ましくなく、一方、Ｓｉを２％以上含有すると、溶融フッ素樹脂に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量を０．０１〜２％未満に定めた。一層好ましい範囲は０．０２〜０．０６％である。
Ａｌ：
Ａｌは添加することにより硬度を増す作用を有するが、その含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、Ａｌが１．５％以上含有すると、溶体化処理後の硬さが高くなりすぎて成形加工時に割れが発生しやすくなり、さらに切削加工性および延性などが低下するので好ましくない。したがって、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満の範囲内に定めた。一層好ましい範囲は０．０１〜０．１％未満である。
Ａｌは添加することにより硬度を増す作用を有するが、その含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、Ａｌが１．５％以上含有すると、溶体化処理後の硬さが高くなりすぎて成形加工時に割れが発生しやすくなり、さらに切削加工性および延性などが低下するので好ましくない。したがって、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満の範囲内に定めた。一層好ましい範囲は０．０１〜０．１％未満である。
ＮｂおよびＴａ：
ＮｂおよびＴａは、硬度を増す効果があるので１種または２種を添加するが、Ｎｂを０．５％以上含有することで効果を示すが、３％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｎｂの含有量を０．５〜３％とした。Ｎｂ含有量の一層好ましい範囲は１〜２％である。
また、Ｔａについても同様に０．５％以上含有することで効果を示すが、３％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｔａの含有量を０．５〜３％とした。Ｔａ含有量の一層好ましい範囲は１〜２％である。
ＮｂおよびＴａは、硬度を増す効果があるので１種または２種を添加するが、Ｎｂを０．５％以上含有することで効果を示すが、３％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｎｂの含有量を０．５〜３％とした。Ｎｂ含有量の一層好ましい範囲は１〜２％である。
また、Ｔａについても同様に０．５％以上含有することで効果を示すが、３％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｔａの含有量を０．５〜３％とした。Ｔａ含有量の一層好ましい範囲は１〜２％である。
ＭｏおよびＷ：
ＭｏおよびＷは、フッ酸や硫酸中における耐食性を向上させる効果があるので１種または２種を添加するが、Ｍｏを０．１％以上含有することで効果を示すが、１％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｍｏの含有量を０．１〜１％とした。Ｍｏ含有量の一層好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
また、Ｗについても同様に０．１％以上含有することで効果を示すが、１％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｗの含有量を０．１〜１％とした。Ｗ含有量の一層好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
ＭｏおよびＷは、フッ酸や硫酸中における耐食性を向上させる効果があるので１種または２種を添加するが、Ｍｏを０．１％以上含有することで効果を示すが、１％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｍｏの含有量を０．１〜１％とした。Ｍｏ含有量の一層好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
また、Ｗについても同様に０．１％以上含有することで効果を示すが、１％を越えて含有すると固溶化が困難となるために製造時の加工性を損なうことから、Ｗの含有量を０．１〜１％とした。Ｗ含有量の一層好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
不可避不純物：
Ｃは結晶粒界近傍でＣｒと炭化物を形成し、耐食性を劣化させる。そのために不可避不純物として含まれるＣを０．０５％以下に定めた。
Ｃは結晶粒界近傍でＣｒと炭化物を形成し、耐食性を劣化させる。そのために不可避不純物として含まれるＣを０．０５％以下に定めた。
この発明の成分組成を有する樹脂成形用金型材は、フッ酸化や硫酸、したがって溶融フッ素樹脂や溶融ＰＰＳ樹脂に対する耐食性が優れており、さらに従来の樹脂成形用金型材とほぼ同等の硬さを有することから、樹脂成形用の各種金型、特にフッ素樹脂やＰＰＳ樹脂を成形するための金型、その中でも特に苛酷な環境に曝される金型の付属部品（例えば、射出成形ノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの）の部材として使用することにより優れた効果をもたらすものである。
実施例１
いずれもＣ含有量の少ない原料を用意し、これらを通常の真空高周波溶解炉を用いて溶解し鋳造した後、熱間鍛造および熱間圧延して表１〜５に示される成分組成を有する本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる直径：４０ｍｍを有する丸棒を作製した。これら丸棒を１２００℃で１時間保持したのち水焼入れを行うことにより固溶化処理を施した。これら固溶化処理を施した本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる丸棒を切削加工した後、本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる丸棒には７００℃に３０時間保持の時効処理を施し、その後、時効処理した丸棒のビッカース硬さを測定し、その結果を表６〜８に示した。
いずれもＣ含有量の少ない原料を用意し、これらを通常の真空高周波溶解炉を用いて溶解し鋳造した後、熱間鍛造および熱間圧延して表１〜５に示される成分組成を有する本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる直径：４０ｍｍを有する丸棒を作製した。これら丸棒を１２００℃で１時間保持したのち水焼入れを行うことにより固溶化処理を施した。これら固溶化処理を施した本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる丸棒を切削加工した後、本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる丸棒には７００℃に３０時間保持の時効処理を施し、その後、時効処理した丸棒のビッカース硬さを測定し、その結果を表６〜８に示した。
さらに時効処理した丸棒をそれぞれ仕上げ加工することにより図１の断面図に示される形状の射出成形用ノズルを作製した。図１において、１は射出成形用ノズル、２はノズル本体部分、３はノズル本体孔、４は小径突出部分、５はノズル先端孔、Ｄ１はノズル本体部分の外径、Ｄ２は小径突出部分の外径、ｄ１はノズル本体孔の直径、ｄ２はノズル先端孔の直径、Ｌ１：ノズル全体の長さ、Ｌ２はノズル先端からの長さ、Ｌ３はノズル先端孔の長さ、Ｌ４は小径突出部分の長さであり、これらはＤ１：３５ｍｍ、Ｄ２：１２ｍｍ、ｄ１：１０ｍｍ、ｄ２：５ｍｍ、Ｌ１：５０ｍｍ、Ｌ２：１０ｍｍ、Ｌ３：８ｍｍ、Ｌ４：５ｍｍの寸法を有している。
これら本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる射出成形用ノズルを射出成形機に組み込み、シリンダーおよびノズル温度：３２０℃、射出圧力：９０ＭＰａの条件でフッ素樹脂の１種であるＰＶＤＦ樹脂および硫酸を発生させる樹脂であるＰＰＳ樹脂の射出成形をそれぞれ１万回行い、１万回射出成形した後の射出成形用ノズルのノズル先端孔の直径を測定し、１万回射出成形した後の射出成形用ノズルのノズル先端孔の直径から射出成形前のノズル先端孔の直径を引いて最大減肉量を測定し、その結果を表６〜８に示した。
さらに、表１〜５に示される成分組成を有する本発明金型部材１〜３８、比較金型部材１〜２７および従来金型部材１からなる直径：４０ｍｍを有する丸棒を用いて、縦：２５ｍｍ、横：２５ｍｍ、厚さ：３ｍｍの寸法を有する腐食試験片を作製した。これら試験片の表面を研摩し、最終的に耐水エメリー紙＃４００仕上げとした。研磨後の腐食試験片をアセトン中超音波振動情態に５分間保持し、その後、脱脂した。これを２５℃に保持した５０％ＨＦ溶液および６５℃に保持した１０％Ｈ２ＳＯ４溶液にそれぞれ１００時間保持の浸漬試験を行うことにより試験前後で減少した質量を表面積で割り、単位面積当たりの質量減少量を算出し、比重値＝８として腐食速度（ｍｍ／ｙｅａｒ）を表６〜８に示した。
表１〜８に示された結果から、本発明金型部材１〜３８は従来金型部材１に比べて腐食速度が小さく、さらに本発明金型部材１〜３８からなる射出成形用ノズルは、従来金型部材１からなる射出成形用ノズルに比べて射出成形による最大減肉量が小さいことから、本発明金型部材１〜３８は従来金型部材１に比べてフッ化水素および硫黄化合物に対する耐食性が優れているが分かる。しかし、この発明から外れた比較金型部材１〜２７は鍛造時に割れが発生したり、最大減肉量および腐食速度がやや大きくなるなど好ましくないことが分かる。
Claims (7)
- 質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
- 質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
- 質量％で、Ｃｒ：４０超〜５０％、Ｔｉ：０．８超〜４％、Ｃｕ：０．５〜４％、Ｎ：０．００１〜０．０４％、Ｍｎ：０．０５〜０．５％、Ｍｇ：０．００１〜０．０５％、Ｆｅ：０．１超〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％未満、Ａｌ：０．０１〜１．５％未満を含有し、さらにＮｂ：０．５〜３％およびＴａ：０．５〜３％の内の１種または２種を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％およびＷ：０．１〜１％の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＣ量を０．０５％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
- 請求項１〜３記載の内のいずれかの請求項に記載の樹脂成形用金型部材からなることを特徴とする樹脂成形用金型。
- 請求項１〜３記載の内のいずれかの請求項に記載の樹脂成形用金型部材を時効析出により硬化させたことを特徴とする樹脂成形用金型部材。
- 請求項５に記載の時効析出により硬化させた樹脂成形用金型部材からなることを特徴とする樹脂成形用金型。
- 請求項１〜３および５記載の内のいずれかの請求項に記載の樹脂成形用金型部材からなることを特徴とする樹脂成形用金型付属部品。
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