JP2011162853A - Method for retreating tool for metalworking - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for treating a used tool for metalworking into a state of having enough oxidation resistance, while maintaining a superior performance of a titanium-based sintered body. <P>SOLUTION: The retreating method is a method for recycling the used tool for metalworking provided with a cermet substrate 11 formed of a sintered body in which titanium carbonitride is a main component of a hard phase. The method includes: a cleaning step of cleaning the cermet substrate 11; and a subsequent oxidation-resistant-film-forming step of forming an oxidation-resistant film 12 formed from a complex oxide containing titanium, on the surface of the cermet substrate 11. The cleaning step includes: an alkali cleaning treatment of cleaning the cermet substrate 11 with an alkaline aqueous solution; a water-washing treatment of washing the cermet substrate 11 with hot water after having completed the alkali cleaning treatment; and a dry treatment of blowing off the moisture on the surface of the cermet substrate with an air blow and air-drying the cermet substrate after having completed the water-washing treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、使用済みの金属加工具を再生利用するための金属加工具の再処理方法およびその関連技術に関する。   The present invention relates to a metal processing tool reprocessing method for reusing a used metal processing tool, and a related technique.

炭窒化チタン(TiCN)を硬質相の主成分とし、鉄属金属を結合相の主成分とする炭窒化チタン系焼結体(炭窒化チタン基サーメット)は、硬度や強度が高く、またアルミニウムやその合金と反応し難いこと、各種金属との滑り性が良く低摩擦係数が得られる等の優れた特徴を保有しており、金属パイプの拡管用ダイス、縮管用ダイス、切削用チップ等の金属加工品(金属加工具)として好適に用いられている。   A titanium carbonitride-based sintered body (titanium carbonitride-based cermet) having titanium carbonitride (TiCN) as the main component of the hard phase and iron group metal as the main component of the binder phase has high hardness and strength, It possesses excellent characteristics such as being difficult to react with the alloy, good slipperiness with various metals, and low coefficient of friction, and metal such as metal pipe expansion dies, contraction dies, cutting tips, etc. It is suitably used as a processed product (metal processing tool).

ところが、TiCN系サーメットは、高温下で、酸素が存在する雰囲気中に曝されると、構成元素のチタンが酸化されてサーメット表面に酸化チタンが生成されてしまう。この酸化チタンは脆いため、酸化チタン膜が形成されたサーメット製の工具によって、金属を加工すると、酸化チタン膜が脱落し、表面が荒れてしまい、加工性能が低下する。さらに酸化チタン層は、摩耗が早いため、耐久性も低下してしまう。   However, when TiCN-based cermets are exposed to an atmosphere in which oxygen is present at high temperatures, the constituent element titanium is oxidized and titanium oxide is generated on the cermet surface. Since this titanium oxide is brittle, when the metal is processed with a cermet tool on which the titanium oxide film is formed, the titanium oxide film falls off, the surface becomes rough, and the processing performance deteriorates. Furthermore, since the titanium oxide layer wears quickly, durability is also lowered.

そこで従来より、チタン系サーメットの耐酸化性を向上させるために、サーメットを構成する成分に、他の元素を添加する方法が提案されている。   Therefore, conventionally, in order to improve the oxidation resistance of the titanium-based cermet, a method of adding another element to the component constituting the cermet has been proposed.

例えば特許文献1に示すサーメットは、チタン系焼結材料にクロムを含有させることにより、クロム(Cr)とチタン(Ti)との複合化合物を主成分として構成されており、耐酸化性を向上させるようにしている。   For example, the cermet shown in Patent Document 1 is composed of a composite compound of chromium (Cr) and titanium (Ti) as a main component by containing chromium in a titanium-based sintered material, and improves oxidation resistance. I am doing so.

一方、耐酸化性の向上を目的とするものではないが、チタン系焼結体に硬質膜が形成された表面被覆サーメット部材も従来より多数提案されている。   On the other hand, many surface-coated cermet members in which a hard film is formed on a titanium-based sintered body have been proposed, although not intended to improve oxidation resistance.

例えば特許文献2に示す表面被覆サーメット部材は、基材としてのサーメットの表面に、CVD(化学蒸着法)やPVD(物理蒸着法)等によって、チタンを含む硬質膜が形成されるものである。   For example, the surface-covered cermet member disclosed in Patent Document 2 is such that a hard film containing titanium is formed on the surface of a cermet as a base material by CVD (chemical vapor deposition), PVD (physical vapor deposition), or the like.

さらに特許文献3に示す表面被覆サーメット部材は、サーメット基材の表面に硬質膜が形成されるとともに、サーメット基材表面と硬質膜との界面に、硬質膜の密着性を向上させるために、拡散元素含有層が形成されている。   Furthermore, the surface-coated cermet member shown in Patent Document 3 has a hard film formed on the surface of the cermet base material, and in order to improve the adhesion of the hard film at the interface between the cermet base material surface and the hard film, An element containing layer is formed.

特開2006−213977号(特許請求の範囲)JP-A-2006-213977 (Claims) 特開2005−111623号(特許請求の範囲)JP 2005-111623 (Claims) 特開2000−355777号(特許請求の範囲)JP 2000-355777 (Claims)

ところが、上記特許文献1に示すように、チタン系焼結材料の成分に他の成分を含有させて形成したサーメット(焼結体)は、チタン系焼結体と成分が異なり、変質されてしまうため、チタン系焼結体の優れた性能が損なわれてしまう、という問題があった。   However, as shown in Patent Document 1, a cermet (sintered body) formed by adding another component to a component of a titanium-based sintered material has a component different from that of the titanium-based sintered body and is altered. Therefore, there is a problem that the excellent performance of the titanium-based sintered body is impaired.

上記特許文献2に示す表面被覆サーメット部材は、拡散によって単純に硬質膜を形成するものであるが、サーメット基材の結合相(Co)上と、硬質相(TiC)では拡散量が異なり、例えば硬質相上では拡散がほとんど進行しないため、硬質膜の密着性が低下して、剥離によって十分な耐酸化性を確保することが困難である、という問題が発生する。   The surface-coated cermet member shown in Patent Document 2 simply forms a hard film by diffusion, but the diffusion amount differs between the binder phase (Co) of the cermet base material and the hard phase (TiC), for example, Since diffusion hardly progresses on the hard phase, the adhesion of the hard film is lowered, and there arises a problem that it is difficult to ensure sufficient oxidation resistance by peeling.

上記特許文献3に示す表面被覆サーメット部材は、硬質膜とサーメット基材との界面にさらに、拡散元素含有層を形成するものであるため、構造が複雑になり、製作が困難である、という問題が発生する。   The surface-covered cermet member shown in Patent Document 3 has a problem that the structure is complicated and difficult to manufacture because a diffusion element-containing layer is further formed at the interface between the hard film and the cermet base material. Will occur.

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、使用済み金属加工具を処理することによって、チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ、耐酸化性を向上できる金属加工具を簡単に製作することができる金属加工具の再処理方法およびその関連技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. By processing a used metal processing tool, the metal processing tool capable of improving the oxidation resistance while maintaining the excellent performance of the titanium-based sintered body. It is an object of the present invention to provide a method for reprocessing a metal working tool that can be easily manufactured, and a related technique.

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。   In order to achieve the above object, the present invention has the following structure.

[1]炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材を備えた使用済み金属加工具を再生利用するための再処理方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメット基材の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成することにより、再処理後の金属加工具をなす表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する第1水洗処理と、
前記第1水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる第1乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とする金属加工具の再処理方法。
[1] Recycle a used metal working tool provided with a cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride A reprocessing method for use,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
After the cleaning step is completed, a surface-coated cermet member that forms a metal processing tool after reprocessing is obtained by forming an oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet base material. Including an oxidation resistant film forming step,
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
A first water washing treatment for washing the cermet base material with hot water after the alkali washing treatment is completed;
After the first water washing treatment is completed, after the moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, the first drying treatment for natural drying is performed. .

[2]前記洗浄工程において、アルカリ洗浄処理を行った後、第1水洗処理を行う前に、酸性水溶液による中和処理を行うようにした前項1に記載の金属加工具の再処理方法。   [2] The metal processing tool reprocessing method according to item 1, wherein in the cleaning step, the neutralization treatment with the acidic aqueous solution is performed after the alkali cleaning treatment and before the first water washing treatment.

[3]前記洗浄工程において、第1乾燥処理を行った後、研磨具により前記サーメット基材の表面を研磨する表面研磨処理を行うようにした前項1または2に記載の金属加工具の再処理方法。   [3] In the cleaning step, after the first drying process is performed, a surface polishing process for polishing the surface of the cermet base material by a polishing tool is performed. Method.

[4]前記洗浄工程において、表面研磨処理を行った後、有機溶剤により、前記サーメット基材を洗浄する有機溶剤洗浄処理を行うようにした前項3に記載の金属加工具の再処理方法。   [4] The reprocessing method for a metal working tool as recited in the aforementioned Item 3, wherein in the cleaning step, after the surface polishing process is performed, the organic solvent cleaning process for cleaning the cermet base material is performed with an organic solvent.

[5]前記洗浄工程において、有機溶剤洗浄処理を行った後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する第2水洗処理を行うようにした前項4に記載の金属加工具の再処理方法。   [5] The metal processing tool reprocessing method according to item 4, wherein in the cleaning step, after the organic solvent cleaning process is performed, a second water cleaning process is performed in which the cermet base material is cleaned with hot water.

[6]前記洗浄工程において、前記第2水洗処理を行った後、エアーブローにより前記サーメット基材の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる第2乾燥処理とを行うようにした前項5に記載の金属加工具の再処理方法。   [6] The above-mentioned item 5, wherein, in the washing step, after the second water washing treatment is performed, the moisture of the cermet base material is blown off by air blow, and then the second drying treatment is naturally dried. Reprocessing method for metal working tools.

[7]前記チタン化合物は、炭窒化チタンによって構成される前項1〜6のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [7] The metal processing tool reprocessing method according to any one of items 1 to 6, wherein the titanium compound is composed of titanium carbonitride.

[8]前記耐酸化膜は、前記サーメット基材の表面のチタン化合物と反応して、前記複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を、前記サーメット基材に塗布した後、加熱することによって形成される前項1〜7のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [8] The oxidation-resistant film is heated after applying a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet base material to form the composite oxide on the cermet base material. 8. The reprocessing method for a metal working tool according to any one of items 1 to 7, which is formed by:

[9]前記処理液を塗布する前に予め、前記サーメット基材に対し酸化処理を行う前項8に記載の金属加工具の再処理方法。   [9] The metal processing tool reprocessing method according to [8], wherein an oxidation treatment is performed on the cermet base material in advance before the treatment liquid is applied.

[10]前記耐酸化膜は、ペロブスカイト型複合酸化物によって構成される前項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [10] The reprocessing method for a metal working tool according to any one of items 1 to 9, wherein the oxidation resistant film is formed of a perovskite complex oxide.

[11]前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、アルカリ土類金属化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される前項10に記載の金属加工具の再処理方法。   [11] The metal processing tool reprocessing method according to [10], wherein the oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing an alkaline earth metal compound to the cermet base material and then heating the cermet base material.

[12]前記耐酸化膜は、イルメナイト型複合酸化物によって構成される前項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [12] The method for reprocessing a metal working tool according to any one of items 1 to 9, wherein the oxidation-resistant film is formed of an ilmenite-type composite oxide.

[13]前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、鉄属2価イオンの遷移金属化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される前項12に記載の金属加工具の再処理方法。   [13] The metal-resisting tool according to item 12, wherein the oxidation-resistant film is formed by applying a treatment liquid containing a transition metal compound of an iron group divalent ion to the cermet base material and then heating it. Processing method.

[14]前記耐酸化膜は、スピネル型複合酸化物によって構成される前項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [14] The metal processing tool reprocessing method according to any one of [1] to [9], wherein the oxidation resistant film is formed of a spinel complex oxide.

[15]前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、マグネシウム化合物またはコバルト化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される前項14に記載の金属加工具の再処理方法。   [15] The metal processing tool reprocessing method according to [14], wherein the oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing a magnesium compound or a cobalt compound to the cermet base material and then heating the cermet base material.

[16]前記耐酸化膜の厚さが0.5μm以下である前項1〜15のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [16] The method for reprocessing a metal working tool according to any one of items 1 to 15 above, wherein the thickness of the oxidation resistant film is 0.5 μm or less.

[17]前記複合酸化物は、酸素イオンが最密充填された結晶構造を有することを特徴とする前項1〜16のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   [17] The method for reprocessing a metal working tool according to any one of items 1 to 16, wherein the complex oxide has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed.

[18]押出材を押出成形するための押出ダイスであって、
前項1〜17のいずれかに記載の再処理方法によって得られた再処理後の金属加工具によって形成されたことを特徴とする押出ダイス。
[18] An extrusion die for extruding an extruded material,
18. An extrusion die formed by a reprocessed metal working tool obtained by the reprocessing method according to any one of items 1 to 17.

[19]予備加熱が行われた押出ダイスによって、押出材を押出成形するようにした押出加工方法であって、
前記押出ダイスとして、前項18に記載の押出ダイスを用いるとともに、
押出成形を開始した後に、流動する押出材によって前記押出ダイスの耐酸化膜を剥離させるようにしたことを特徴とする押出加工方法。
[19] An extrusion method in which an extruded material is extruded by an extrusion die subjected to preheating,
As the extrusion die, while using the extrusion die according to the preceding item 18,
An extrusion processing method, wherein after the extrusion molding is started, the oxidation resistant film of the extrusion die is peeled off by a flowing extruded material.

[20]炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、耐酸化膜が形成された表面被覆サーメット部材を製造する方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメットの表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される前記耐酸化膜を形成して、前記表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記使用済み金属加工具の表面を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記金属加工具を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記金属加工具表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うとともに、
前記耐酸化膜形成工程は、
前記サーメット基材の表面に、前記サーメット基材表面のチタン化合物と反応して複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を塗布する処理液塗布処理と、
前記塗布の後に加熱することによって耐酸化膜を形成する加熱処理とを行うようにしたことを特徴とする表面被覆サーメット部材の製造方法。
[20] An oxidation resistant film is formed on the surface of a cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound of titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride as a main component of the hard phase. A method of manufacturing a surface-coated cermet member,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
After the cleaning step is completed, forming the oxidation-resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet, and obtaining the surface-coated cermet member,
The washing step includes
An alkali cleaning treatment for cleaning the surface of the used metal working tool with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the metal processing tool with hot water,
After the water washing treatment is completed, the moisture on the surface of the metal working tool is blown off by air blow, and then a drying treatment is performed to dry naturally.
The oxidation resistant film forming step includes:
A treatment liquid coating treatment for coating a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet base material to form a composite oxide on the surface of the cermet base material,
A method for producing a surface-coated cermet member, wherein a heat treatment for forming an oxidation-resistant film is performed by heating after the coating.

[21]炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、耐酸化膜が形成された表面被覆サーメット部材を製造する方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメットの表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される前記耐酸化膜を形成することにより、前記表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うとともに、
前記耐酸化膜形成工程は、
前記サーメット基材を加熱により酸化する酸化処理と、
前記酸化処理がなされたサーメット基材の表面に、前記サーメット基材表面のチタン化合物と反応して複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を塗布する処理液塗布処理と、
前記塗布の後に加熱することによって耐酸化膜を形成する加熱処理とを行うようにしたことを特徴とする表面被覆サーメット部材の製造方法。
[21] An oxidation resistant film is formed on the surface of a cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride. A method of manufacturing a surface-coated cermet member,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
An oxidation resistant film forming step of obtaining the surface-coated cermet member by forming the oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet after the cleaning step is completed;
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the cermet base material with hot water,
After the water washing treatment is completed, the moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, and then a drying treatment for natural drying is performed.
The oxidation resistant film forming step includes:
An oxidation treatment for oxidizing the cermet substrate by heating;
A treatment liquid coating treatment for coating a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet base material to form a composite oxide on the surface of the cermet base material subjected to the oxidation treatment;
A method for producing a surface-coated cermet member, wherein a heat treatment for forming an oxidation-resistant film is performed by heating after the coating.

[22]炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成するサーメット基材の耐酸化膜形成方法であって、
前記サーメット基材に前記耐酸化膜を形成する前に予め、前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程を含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とするサーメット基材の耐酸化膜形成方法。
[22] A composite oxide containing titanium on the surface of a cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride A method for forming an oxidation resistant film of a cermet base material that forms an oxidation resistant film constituted by:
Before forming the oxidation-resistant film on the cermet base material, including a cleaning step of cleaning the surface of the cermet base material in advance.
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the cermet base material with hot water,
A method for forming an oxidation-resistant film on a cermet base material, wherein after the water washing treatment is completed, moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, followed by a drying process of natural drying.

[23]炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体における酸化を防止するためのチタン系焼結体の酸化防止方法であって、
前記焼結体の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記焼結体の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成する耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記焼結体を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記焼結体を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記焼結体表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とするチタン系焼結体の酸化防止方法。
[23] A method for preventing oxidation of a titanium-based sintered body for preventing oxidation in a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride. There,
A cleaning step of cleaning the surface of the sintered body;
After the cleaning step is completed, an oxidation resistant film forming step of forming an oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the sintered body,
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the sintered body with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the sintered body with hot water,
An anti-oxidation method for a titanium-based sintered body, characterized in that after the water washing treatment is completed, moisture on the surface of the sintered body is blown off by air blow, and then a drying treatment is performed for natural drying.

発明[1]の金属加工具の再処理方法によれば、再処理された金属加工具が、炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンからなる群より選ばれる少なくとも1種のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されたチタン系サーメット基材の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成されたものであるため、チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ、耐酸化性を向上させることができる。さらに洗浄工程後に、サーメット基材に、耐酸化膜を形成するだけで簡単に製作することができる。   According to the reprocessing method for a metal working tool of the invention [1], the reprocessed metal working tool contains at least one titanium compound selected from the group consisting of titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride in a hard phase. Since the surface of the titanium-based cermet base material composed of the sintered body as the main component is composed of a composite oxide containing titanium, while maintaining the excellent performance of the titanium-based sintered body, Can be improved. Further, after the cleaning process, it can be easily produced simply by forming an oxidation resistant film on the cermet substrate.

発明[2]〜[6]の金属加工具の再処理方法によれば、サーメット基材を、より一層確実に洗浄することができる。   According to the reprocessing method of the metal working tool of the invention [2] to [6], the cermet base material can be more reliably cleaned.

発明[7]の金属加工具の再処理方法によれば、炭窒化チタン系焼結体の優れた性能を有する金属加工具を得ることができる。   According to the metal processing tool reprocessing method of the invention [7], a metal processing tool having excellent performance of the titanium carbonitride-based sintered body can be obtained.

発明[8]の金属加工具の再処理方法によれば、より簡単に再処理することができる。   According to the metal processing tool reprocessing method of the invention [8], reprocessing can be performed more easily.

発明[9]〜[15]の金属加工具の再処理方法によれば、より一層優れた耐酸化性を有する金属加工具を得ることができる。   According to the metal processing tool reprocessing method of the invention [9] to [15], a metal processing tool having even better oxidation resistance can be obtained.

発明[16]の金属加工具の再処理方法によれば、金属加工具を再使用する際に、その金属加工具において、耐酸化膜が剥がれた後の平滑性をより確実に確保することができる。   According to the metal processing tool reprocessing method of the invention [16], when the metal processing tool is reused, the smoothness after the oxidation resistant film is peeled off can be more reliably secured in the metal processing tool. it can.

発明[17]の金属加工具の再処理方法によれば、耐酸化膜が、酸素イオンが最密充填された結晶構造を有しているから、酸素イオンが移動し難い安定した構造を有し、耐酸化性に優れた耐酸化膜(不動態膜)を備えた金属加工具を得ることができる。

発明[18]の押出ダイスによれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。
According to the reprocessing method for a metal working tool of the invention [17], the oxidation resistant film has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed, and thus has a stable structure in which oxygen ions are difficult to move. A metal working tool having an oxidation resistant film (passive film) excellent in oxidation resistance can be obtained.

According to the extrusion die of the invention [18], the same effect can be obtained as described above.

発明[19]の押出加工方法によれば、上記と同様の効果を得ることができる上さらに、より一層確実に、チタン系焼結体の優れた性能を得ることができる。   According to the extrusion method of the invention [19], the same effect as described above can be obtained, and the excellent performance of the titanium-based sintered body can be obtained more reliably.

発明[20][21]の表面被覆サーメット部材の製造方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。   According to the method for producing a surface-coated cermet member of the invention [20] or [21], the same effect can be obtained as described above.

発明[22]のサーメット基材の耐酸化膜形成方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。   According to the oxidation resistant film forming method for a cermet base material of the invention [22], the same effect can be obtained as described above.

発明[23]のチタン系焼結体の酸化防止方法によれば、上記と同様に、同様の効果を得ることができる。   According to the method for preventing oxidation of a titanium-based sintered body of the invention [23], the same effect can be obtained as described above.

図1はこの発明の実施形態に採用された表面被覆サーメット部材を模式化して示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a surface-covered cermet member employed in an embodiment of the present invention. 図2は実施形態に採用された表面被覆サーメット部材の製造プロセスの一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a manufacturing process of the surface-covered cermet member employed in the embodiment. 図3は実施形態に採用された表面被覆サーメット部材の製造プロセスの他の例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating another example of the manufacturing process of the surface-covered cermet member employed in the embodiment. 図4はこの発明の第1実施形態である押出機の押出ダイス周辺を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing the periphery of an extrusion die of an extruder according to the first embodiment of the present invention. 図5は本発明のサンプルと比較のサンプルにおける熱重量変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the thermogravimetric change in the sample of the present invention and the comparative sample. 図6はこの発明の第1実施形態である押出ダイスの再処理方法のプロセスを示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the process of the extrusion die reprocessing method according to the first embodiment of the present invention. 図7は第1実施形態の再処理方法における洗浄工程のプロセスを示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the process of the cleaning step in the reprocessing method of the first embodiment. 図8はこの発明の第2実施形態である押出ダイスを示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an extrusion die according to a second embodiment of the present invention. 図9は第2実施形態の押出ダイスを切り欠いて示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing the extrusion die of the second embodiment by cutting away. 図10は第2実施形態の押出ダイスを分解して示す斜視図である。FIG. 10 is an exploded perspective view showing the extrusion die of the second embodiment. 図11は第2実施形態の押出ダイスを示す側面断面図である。FIG. 11 is a side sectional view showing an extrusion die of the second embodiment. 図12は第2実施形態の押出ダイスが適用された押出機の主要部を切り欠いて示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a cutout of the main part of an extruder to which the extrusion die of the second embodiment is applied. 図13は第2実施形態の押出機におけるダイス周辺を示す側面断面図である。FIG. 13 is a side sectional view showing the periphery of a die in the extruder according to the second embodiment. 図14は第2実施形態の押出機によって製造された熱交換チューブを示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing a heat exchange tube manufactured by the extruder according to the second embodiment. 図15は第2実施形態の熱交換チューブを示す正面断面図である。FIG. 15 is a front sectional view showing a heat exchange tube according to the second embodiment.

<第1実施形態>
図1はこの発明の実施形態に用いられるチタン系の表面被覆サーメット部材(1)を概略的に示す断面図である。同図に示すようにこの表面被覆サーメット部材(1)は、サーメット基材(11)と、サーメット基材(11)上に設けられた耐酸化膜(12)とを備えている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a titanium-based surface-covered cermet member (1) used in an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the surface-coated cermet member (1) includes a cermet base material (11) and an oxidation resistant film (12) provided on the cermet base material (11).

本実施形態に用いられるサーメット基材(11)は、炭窒化チタン(TiCN)の焼結体によって構成されている。このTiCN系焼結体(TiCN系サーメット)は、炭窒化チタンを主成分(硬質相における含有率が50質量%以上である成分)とする硬質相と、ニッケル(Ni)やコバルト(Co)等の鉄属金属を主成分(結合相における含有率が50質量%以上である成分)とする結合相とを備えた複合材料によって構成されている。   The cermet base material (11) used for this embodiment is comprised by the sintered compact of the titanium carbonitride (TiCN). This TiCN-based sintered body (TiCN-based cermet) is composed of a hard phase mainly composed of titanium carbonitride (a component having a content of 50% by mass or more in the hard phase), nickel (Ni), cobalt (Co), etc. And a binder phase containing as a main component (a component whose content in the binder phase is 50% by mass or more).

なお、本発明において、サーメット基材(11)における硬質相の主成分は、炭窒化チタンに限られず、炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物であれば、硬質相の主成分として採用することができ、例えばサーメット基材(11)の硬質相の主成分として、TiCN−WC−TaC、TiC−WC−TaC等の多元系のチタン化合物も採用することができる。   In the present invention, the main component of the hard phase in the cermet base material (11) is not limited to titanium carbonitride, and if it is at least one titanium compound of titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride, It can be employed as the main component of the hard phase. For example, a multi-component titanium compound such as TiCN-WC-TaC, TiC-WC-TaC can also be employed as the main component of the hard phase of the cermet base material (11). it can.

また本発明において、サーメット基材は、必ずしもサーメットのみで構成されるものに限定されるものではない。例えばダイス鋼やセラミクス等のサーメット以外の材料の表面にサーメット層が設けられた構成のものであっても良い。さらにダイス鋼やセラミクス等のサーメット以外の材料の表面にサーメット層を設ける手法は特に限定されないが、例えば溶射法、PVD法等を好適に用いることができる。   Moreover, in this invention, a cermet base material is not necessarily limited to what is comprised only with a cermet. For example, a structure in which a cermet layer is provided on the surface of a material other than cermet such as die steel or ceramics may be used. Further, a method for providing a cermet layer on the surface of a material other than cermet such as die steel and ceramics is not particularly limited, but for example, a spraying method, a PVD method, or the like can be suitably used.

耐酸化膜(12)は、チタンを含む複合酸化物によって構成されている。前記チタンを含む複合酸化物は、酸素イオンが最密充填された結晶構造を有したものであるのが好ましい。複合酸化物が、酸素イオンが最密充填された結晶構造を有している場合には、酸素イオンが移動し難い安定した構造を有し、耐酸化性に優れた耐酸化膜(不動態膜)を形成することができる。   The oxidation resistant film (12) is composed of a composite oxide containing titanium. The composite oxide containing titanium preferably has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed. When the composite oxide has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed, the oxide oxide film (passive film) has a stable structure in which oxygen ions are difficult to move and has excellent oxidation resistance. ) Can be formed.

この複合酸化物としては例えば、ペロブスカイト(CaTiO3)型複合酸化物、イルメナイト(FeTiO3)型複合酸化物、スピネル(MgAl24)型複合酸化物を好適例として挙げることができる。 Preferred examples of the composite oxide include perovskite (CaTiO 3 ) type composite oxides, ilmenite (FeTiO 3 ) type composite oxides, and spinel (MgAl 2 O 4 ) type composite oxides.

中でもペロブスカイト型複合酸化物およびイルメナイト型複合酸化物は、結晶構造において対称性および安定性が非常に高いものであり、酸素イオンの移動をより確実に妨げることができ、より一層耐酸化性に優れた耐酸化膜を形成することができる。   Among them, the perovskite type complex oxide and the ilmenite type complex oxide have very high symmetry and stability in the crystal structure, can more reliably prevent the movement of oxygen ions, and are further excellent in oxidation resistance. An oxidation resistant film can be formed.

ペロブスカイト型複合酸化物としては、CaTiO3、SrTiO3、BaTiO3等の化学組成を有する酸化物を挙げることができる。 Examples of the perovskite complex oxide include oxides having a chemical composition such as CaTiO 3 , SrTiO 3 , and BaTiO 3 .

このペロブスカイト型複合酸化物は、酸素イオンが面心立方型最密充填された構造において、12配位の位置で、Ca2+、Sr2+、Ba2+等のイオン半径の大きな陽イオンが酸素イオンと置換され、さらに酸素イオンおよび陽イオンの隙間に、イオン半径の小さいTi4+イオンが入り込んだ構造を有している。換言すれば、最密状態に詰め込まれた大きい2価の陽イオンおよび酸素イオンの隙間に、小さいTi4+イオンが入り込んだ構造を有している。この結晶構造は、非常に安定しており、既述したように酸素イオンが移動し難い構造となっている。 This perovskite type complex oxide has a structure in which oxygen ions are close-packed in a face-centered cubic type, and cations having a large ion radius such as Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+, etc. It has a structure in which Ti 4+ ions having a small ion radius enter the gap between oxygen ions and cations, which are replaced with oxygen ions. In other words, it has a structure in which small Ti 4+ ions enter a gap between large divalent cations and oxygen ions packed in a close-packed state. This crystal structure is very stable, and as described above, oxygen ions are difficult to move.

このペロブスカイト型複合酸化物からなる耐酸化膜(12)は、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属を、サーメット基材表面に生成される酸化チタン(TiO2)等のチタン酸化物と反応させることによって形成するものである。 The oxidation-resistant film (12) made of this perovskite complex oxide reacts an alkaline earth metal such as Ca, Sr or Ba with a titanium oxide such as titanium oxide (TiO 2 ) produced on the surface of the cermet substrate. It is formed by making it.

イルメナイト型複合酸化物としては、FeTiO3、NiTiO3、CoTiO3、MnTiO3、MgTiO3、ZnTiO3等の化学組成を有する酸化物を挙げることができる。 The ilmenite-type complex oxide, can be cited FeTiO 3, NiTiO 3, CoTiO 3 , MnTiO 3, MgTiO 3, oxide having a chemical composition such as a ZnTiO 3.

このイルメナイト型複合酸化物は、コランダムと同形の結晶構造を有し、酸素イオンが六方最密充填された構造において、酸素イオンの隙間の位置(6配位)にカチオンが入り込んだ構造を有している。換言すれば、最密状態に詰め込まれた酸素イオンの隙間に、イオン半径の小さいFe2+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+イオン等と、Ti4+イオンとが入り込んだ構造を有している。この結晶構造も、非常に安定しており、既述したように酸素イオンが移動し難い構造となっている。 This ilmenite-type composite oxide has a crystal structure similar to corundum, and has a structure in which cations are inserted into the gaps between oxygen ions (6-coordinates) in a structure in which oxygen ions are packed in a hexagonal close-packed manner. ing. In other words, Fe 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Mn 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ ions, etc. with small ionic radii, and Ti 4 in the gaps between the oxygen ions packed in the close-packed state. It has a structure with + ions. This crystal structure is also very stable and has a structure in which oxygen ions are difficult to move as described above.

このイルメナイト型複合酸化物からなる耐酸化膜(12)は、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Zn等の鉄属2価イオンの遷移金属を、サーメット基材表面に生成される酸化チタンと反応させることによって形成するものである。   The oxidation resistant film (12) made of this ilmenite type complex oxide is composed of a transition metal of iron group divalent ions such as Fe, Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and titanium oxide produced on the surface of the cermet substrate. It is formed by reacting.

スピネル型複合酸化物としては、MgTi24、Mg2TiO4、CoTi24、Co2TiO4等の化学組成を有する酸化物を挙げることができる。 Examples of the spinel complex oxide include oxides having chemical compositions such as MgTi 2 O 4 , Mg 2 TiO 4 , CoTi 2 O 4 , and Co 2 TiO 4 .

このスピネル型複合酸化物は、酸素イオンが面心立方型最密充填された構造を有している。Tiを含むスピネル型複合酸化物は、Tiイオンの電荷に違いがあり、僅かながら安定性に劣る結晶である。しかしながら、実際にはTi3+イオンが観察されることはなく、同じ元素による複合酸化物であっても、Tiが3価のMgTi24よりもTiが4価のMg2TiO4のスピネル型構造を有し、いわゆるAサイトにMgが、BサイトにMgとTi4+が入り込んだ構造を有するものと考えられる。 This spinel type complex oxide has a structure in which oxygen ions are close-packed in a face-centered cubic type. Spinel-type complex oxides containing Ti are crystals that are slightly inferior in stability due to differences in the charge of Ti ions. However, in practice, Ti 3+ ions are not observed, and even in the case of a composite oxide of the same element, Ti is a tetravalent Mg 2 TiO 4 spinel rather than a trivalent MgTi 2 O 4. It is considered that it has a mold structure and has a structure in which Mg enters a so-called A site and Mg and Ti 4+ enter a B site.

一方、本発明において、サーメット基材(11)上に形成されるアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型等の酸化チタンは、耐酸化膜(12)として採用されることはない。すなわちこれらの酸化チタンは、酸素イオンが最密充填されず、緻密な構造でなく脆いため、例えば450℃以上の高温の有酸素環境下においては、時間の経過と共に酸化チタン層が厚く成長し、またその層内にはクラックや空孔が無数に形成されて、十分な耐酸化性を得ることが困難である。   On the other hand, in the present invention, anatase type, rutile type, brookite type titanium oxide formed on the cermet base material (11) is not adopted as the oxidation resistant film (12). That is, these titanium oxides are not closely packed with oxygen ions and are not dense structures and are brittle. For example, in a high temperature aerobic environment of 450 ° C. or higher, the titanium oxide layer grows thick with time, In addition, innumerable cracks and holes are formed in the layer, and it is difficult to obtain sufficient oxidation resistance.

なお、ルチル型の酸化チタンは、酸化チタンの中では比較的、対称性が高いものではあるが、中心が歪んだTiO6の正八面体の結晶構造を有しており、安定性に欠けているため、隙間が多く、酸素イオンが移動し易く、酸化を防止するのが困難であることにかわりはない。 In addition, rutile-type titanium oxide has relatively high symmetry among titanium oxides, but has a crystal structure of TiO 6 octahedron with a distorted center and lacks stability. Therefore, there are many gaps, oxygen ions easily move, and it is difficult to prevent oxidation.

本発明において、サーメット基材(11)に形成される耐酸化膜(12)の厚さ(T)は、0.5μm以下、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.1μm以上に調整するのが良い。すなわち、この膜厚(T)が厚過ぎる場合には、後述するように本発明に関連した表面被覆サーメット部材(1)によって構成される押出ダイスから耐酸化膜(12)が剥離した面が粗くなるおそれがある。逆に膜厚(T)が薄過ぎる場合には、酸化防止効果を十分に得ることが困難になるおそれがある。   In the present invention, the thickness (T) of the oxidation resistant film (12) formed on the cermet base material (11) is adjusted to 0.5 μm or less, preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.1 μm or more. Is good. That is, when this film thickness (T) is too thick, the surface from which the oxidation resistant film (12) is peeled off from the extrusion die constituted by the surface-coated cermet member (1) related to the present invention is rough as will be described later. There is a risk. Conversely, if the film thickness (T) is too thin, it may be difficult to obtain a sufficient antioxidant effect.

次に、サーメット基材(11)上に上記耐酸化膜(12)を形成するためのプロセス(耐酸化膜形成工程)について説明する。   Next, a process (an oxidation resistant film forming step) for forming the oxidation resistant film (12) on the cermet base material (11) will be described.

図2に示すように、まず、サーメット基材(11)を加熱して酸化処理を行った後、サーメット基材(11)の表面に所定の金属塩を含む処理液を塗布する(処理液塗布処理)。その後、乾燥させてから、サーメット基材(11)を加熱することによって、処理液中の金属塩を、サーメット基材表面のチタン酸化物(酸化チタン)と反応させて、耐酸化膜(12)としての複合酸化物を生成させるものである。   As shown in FIG. 2, first, the cermet base material (11) is heated and oxidized, and then a treatment liquid containing a predetermined metal salt is applied to the surface of the cermet base material (11) (treatment liquid coating). processing). Thereafter, after drying, the cermet base material (11) is heated to cause the metal salt in the treatment liquid to react with titanium oxide (titanium oxide) on the surface of the cermet base material, thereby providing an oxidation resistant film (12). As a result, a composite oxide is produced.

ここで、酸化チタンと反応して、ペロブスカイト型複合酸化物を生成する金属塩は、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属であり、このアルカリ土類金属化合物が処理液に含まれている。アルカリ土類金属の化合物としては例えば酢酸カルシウム(例えば酢酸カルシウム・1水和物など)等を挙げることができる。   Here, the metal salt that reacts with titanium oxide to form a perovskite-type composite oxide is an alkaline earth metal such as Ca, Sr, or Ba, and this alkaline earth metal compound is contained in the treatment liquid. . Examples of the alkaline earth metal compound include calcium acetate (such as calcium acetate monohydrate).

イルメナイト型複合酸化物を生成する金属塩は、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Zn等の鉄属2価イオンの遷移金属であり、この遷移金属化合物が処理液に含まれている。この遷移金属の化合物としては例えば酢酸ニッケル(例えば酢酸Ni(II)・4水和物など)等を挙げることができる。   The metal salt that forms the ilmenite type complex oxide is a transition metal of an iron group divalent ion such as Fe, Ni, Co, Mn, Mg, Zn, and the transition metal compound is contained in the treatment liquid. Examples of the transition metal compound include nickel acetate (for example, Ni (II) acetate tetrahydrate).

またスピネル型複合酸化物を生成する金属塩は、Mg、Coの塩であり、これらの金属化合物が処理液に含まれている。この金属化合物としては例えば酢酸コバルト(例えば酢酸Co(II)・4水和物など)等を挙げることができる。   Moreover, the metal salt which produces | generates a spinel type complex oxide is a salt of Mg and Co, and these metal compounds are contained in the treatment liquid. Examples of the metal compound include cobalt acetate (for example, Co (II) acetate tetrahydrate).

一方、金属塩を含む処理液は、添加される種々の添加物に応じて、水系、非水系の溶媒が用いられる。   On the other hand, the treatment liquid containing a metal salt uses an aqueous or non-aqueous solvent depending on various additives to be added.

さらに膜形成用の処理液は、サーメット基材(11)の表面との「濡れ性」の問題がある。この「濡れ性」が悪い場合には、処理液をサーメット基材表面に塗布する際に、サーメット基材表面ではじかれてしまい、塗布量不足により、所望の耐酸化膜(12)を形成するのが困難になるおそれがある。従って「濡れ性」が悪い場合には、その問題を解決する必要がある。この解決方法としては、サーメット基材(11)の表面を過酸化水素水で酸化するか、大気中で加熱して酸化することにより、基材表面に極薄の酸化物層を形成する等の方法を好適に採用することができる。また処理液に、適当な界面活性剤等の添加剤を添加することにより、「濡れ性」を改善することができる。   Furthermore, the treatment liquid for film formation has a problem of “wetability” with the surface of the cermet base material (11). When this “wetting property” is poor, when the treatment liquid is applied to the surface of the cermet base material, it is repelled on the surface of the cermet base material, and a desired oxidation-resistant film (12) is formed due to insufficient application amount. May be difficult. Therefore, when the “wetting property” is poor, it is necessary to solve the problem. As this solution, the surface of the cermet base material (11) is oxidized with hydrogen peroxide water or heated in the atmosphere to oxidize, thereby forming an extremely thin oxide layer on the surface of the base material. The method can be suitably employed. Further, “wetting” can be improved by adding an appropriate additive such as a surfactant to the treatment liquid.

また、処理液をサーメット基材(11)に塗布する際、処理液の粘性によっては、処理液の「タレ」の問題がある。この「タレ」が発生すると、処理液不足によって、所望の耐酸化膜(12)を形成するのが困難になってしまう。特に三次元形状のものには必ず、立ち上がった部分が存在するため、その立ち上がり部分において「タレ」が生じ易くなっている。そこで水系溶媒を用いた処理液等の場合には、「タレ」の問題を解消するために、処理液に水溶性の糊剤(増粘剤)を添加しておき、適度な粘性を付与し、これにより「タレ」の発生を確実に防止した状態で、乾燥処理、加熱処理等の以降の工程を行うのが良い。   Further, when applying the treatment liquid to the cermet base material (11), there is a problem of “sagging” of the treatment liquid depending on the viscosity of the treatment liquid. When this “sag” occurs, it becomes difficult to form a desired oxidation-resistant film (12) due to a shortage of processing liquid. In particular, since a three-dimensional shape always has a rising portion, “sag” is likely to occur at the rising portion. Therefore, in the case of a processing solution using an aqueous solvent, a water-soluble paste (thickening agent) is added to the processing solution in order to eliminate the “sag” problem, and an appropriate viscosity is given. Thus, it is preferable to perform subsequent steps such as a drying process and a heating process in a state in which the occurrence of “sag” is reliably prevented.

また糊剤の種類や濃度によっては水分乾燥後の塗膜が、収縮等によって剥離する場合がある。この収縮剥離の問題は、比較的高沸点を有する水溶性の多価アルコールを可塑剤として添加することによって解決することが可能である。この添加により、膜は水分乾燥後でも柔軟性を保つことができる。   Depending on the type and concentration of the paste, the coating film after moisture drying may peel off due to shrinkage or the like. The problem of shrinkage peeling can be solved by adding a water-soluble polyhydric alcohol having a relatively high boiling point as a plasticizer. By this addition, the film can maintain flexibility even after moisture drying.

また処理液中の金属塩の溶解度が小さい場合には、金属塩の沈殿が起こってしまう場合がある。この溶解度の問題は、処理液中にギ酸、酢酸、クエン酸等の有機酸を添加することにより解決することが可能である。   Further, when the solubility of the metal salt in the treatment liquid is small, precipitation of the metal salt may occur. This solubility problem can be solved by adding an organic acid such as formic acid, acetic acid, or citric acid to the treatment solution.

また複合酸化物の生成温度を低く抑えたい場合(例えば500℃以下にしたい場合)には、低温での複合酸化物生成を行わせるためのナトリウム塩(例えば炭酸水素ナトリウム等)を反応助剤として添加すれば良い。   When it is desired to keep the production temperature of the complex oxide low (for example, when it is desired to make it 500 ° C. or lower), a sodium salt (for example, sodium hydrogen carbonate) for producing the complex oxide at a low temperature is used as a reaction aid. What is necessary is just to add.

このように水系の処理液は、金属塩や溶媒の他に、糊剤、界面活性剤、可塑剤、有機酸、反応助剤等を含み、スラリー、ペースト等の粘性を有するものにより構成されている。   As described above, the aqueous processing liquid includes a paste, a surfactant, a plasticizer, an organic acid, a reaction aid and the like in addition to the metal salt and the solvent, and is composed of a slurry or a paste having viscosity. Yes.

また処理液をサーメット基材(11)の表面に塗布する方法としては、処理液をハケ等で塗布したり、スプレー等で吹き付けたり、サーメット基材(11)を処理液中に浸漬する方法等を採用することができる。   Moreover, as a method of apply | coating a process liquid to the surface of a cermet base material (11), the process liquid is apply | coated with a brush etc., sprayed by spray etc., the method of immersing a cermet base material (11) in a process liquid, etc. Can be adopted.

上記したように、サーメット基材(11)に処理液を塗布して乾燥した後、加熱により耐酸化膜(12)を生成させるものであるが、この膜形成時の加熱条件は、ナトリウム塩を非添加の場合、空気中において380〜700℃で1〜60分、好ましくは570〜620℃で2〜20分に設定するのが良い。すなわち加熱温度が高過ぎると、耐酸化膜(12)の生成よりも酸化の進行が勝ってしまうおそれがあり、加熱温度が低過ぎたり、加熱時間が短過ぎる場合には、耐酸化膜(12)の形成が不十分となったり、膜厚が薄過ぎて耐酸化効果を十分に得ることが困難になるおそれがある。   As described above, the treatment liquid is applied to the cermet substrate (11) and dried, and then the oxidation-resistant film (12) is generated by heating. The heating condition at the time of forming the film is sodium salt. In the case of non-addition, it is good to set in air at 380-700 ° C for 1-60 minutes, preferably at 570-620 ° C for 2-20 minutes. That is, if the heating temperature is too high, the progress of oxidation may surpass the formation of the oxidation resistant film (12). If the heating temperature is too low or the heating time is too short, the oxidation resistant film (12 ) May be insufficient, or the film thickness may be too thin to make it difficult to obtain a sufficient oxidation resistance effect.

なお上記の例では、サーメット基材(11)に処理液を塗布する前に、加熱による酸化処理を行うようにしている。このように処理液の塗布前に加熱してチタンの酸化を促進しておくのが好ましいが、この加熱酸化処理は必ずしも必要でなく、省略することも可能である。即ち、図3に示すように、加熱酸化処理を行わずに直ちに、サーメット基材(11)に処理液を塗布し(処理液塗布処理)、その後、乾燥して、加熱による耐酸化膜形成処理を行うようにしても良い。このように事前に酸化処理を行わなくとも、サーメット基材(11)の表面には、耐酸化膜形成時に、ある程度、酸化チタン膜が生成されるため、この酸化チタンと処理液とが反応することによって、所望の耐酸化膜(12)が形成されるものである。   In the above example, oxidation treatment by heating is performed before the treatment liquid is applied to the cermet base material (11). As described above, it is preferable to promote the oxidation of titanium by heating before application of the treatment liquid, but this heat oxidation treatment is not always necessary and can be omitted. That is, as shown in FIG. 3, the treatment liquid is immediately applied to the cermet base material (11) without performing the heat oxidation treatment (treatment liquid application treatment), and then dried, and the oxidation resistant film formation treatment by heating. May be performed. Thus, even if oxidation treatment is not performed in advance, a titanium oxide film is generated on the surface of the cermet base material (11) to some extent during the formation of the oxidation resistant film, so that this titanium oxide reacts with the treatment liquid. As a result, a desired oxidation resistant film (12) is formed.

当然のことながら、ペロブスカイト型複合化合物、イルメナイト型複合酸化物およびスピネル型複合酸化物のいずれの耐酸化膜(12)を形成する場合であっても、処理液塗布前の酸化処理は省略することができる。   As a matter of course, the oxidation treatment before applying the treatment liquid should be omitted in any case of forming any oxidation resistant film (12) of the perovskite complex compound, the ilmenite complex oxide and the spinel complex oxide. Can do.

こうして炭窒化チタン系のサーメット基材(11)の表面に、耐酸化膜(12)が形成されて、本発明に関連したTiCN系の表面被覆サーメット部材(1)が製作されるものである。この表面被覆サーメット部材(1)において、サーメット基材(11)の構成成分は、TiCN系焼結体の構成成分と等しく、基材(11)の性質が変化することはないため、TiCN系焼結体が保有する優れた性能を確実に得ることができる。   Thus, the oxidation resistant film (12) is formed on the surface of the titanium carbonitride-based cermet base material (11), and the TiCN-based surface-covered cermet member (1) related to the present invention is manufactured. In this surface-coated cermet member (1), the constituent components of the cermet base material (11) are the same as the constituent components of the TiCN-based sintered body, and the properties of the base material (11) do not change. The excellent performance possessed by the bonded body can be obtained with certainty.

さらに本発明に関連する表面被覆サーメット部材(1)は、サーメット基材(11)に処理液を塗布して、加熱するだけで簡単に製造することができる。   Furthermore, the surface-covered cermet member (1) related to the present invention can be easily produced simply by applying the treatment liquid to the cermet base material (11) and heating.

特に、サーメット基材(11)に生成させる酸化チタン膜に、処理液の金属塩を反応させて、耐酸化膜(12)を形成するものであるため、サーメット基材中に含まれる元素の種類等に影響されずに、確実に耐酸化膜(12)を形成することができ、耐酸化膜(12)をより一層簡単に形成することができ、ひいては表面被覆サーメット部材(1)を、より一層簡単に製作することができる。   In particular, since the titanium oxide film produced on the cermet base material (11) is reacted with the metal salt of the treatment liquid to form the oxidation resistant film (12), the types of elements contained in the cermet base material The oxidation resistant film (12) can be surely formed without being affected by the above, and the oxidation resistant film (12) can be formed more easily. As a result, the surface-coated cermet member (1) It can be made even easier.

また後の実験例から明らかなように、本発明に関連した表面被覆サーメット部材(1)は、耐酸化性、特に高温環境下での耐酸化性を向上させることができる。   Further, as is apparent from the following experimental examples, the surface-coated cermet member (1) related to the present invention can improve oxidation resistance, particularly oxidation resistance under a high temperature environment.

本第1実施形態においては、上記の表面被覆サーメット部材(1)を、押出ダイス(金属加工具)として用いるものである。ここで、本発明においては、押出ダイス全体を表面被覆サーメット部材(1)で構成するようにしても良いが、本実施形態では、押出ダイス(3)のダイス本体(31)のみを表面被覆サーメット部材(1)で構成している。   In the first embodiment, the surface-coated cermet member (1) is used as an extrusion die (metal working tool). Here, in the present invention, the entire extrusion die may be constituted by the surface-coated cermet member (1). However, in the present embodiment, only the die body (31) of the extrusion die (3) is surface-coated cermet. It is comprised with the member (1).

具体的には、図4に示す押出機の押出ダイス(3)は、ベアリング部等のダイス本体(31)と、そのダイス本体(31)を支持するダイスホルダー(32)とを備えているが、その押出ダイス(3)のダイス本体(31)を、上記の表面被覆サーメット部材(1)によって構成するとともに、ダイスホルダー(32)を、鋼材等によって構成している。この構成の押出ダイス(3)を製作する場合には例えば、熱間状態のダイスホルダー(32)に、ダイス本体(31)としてのサーメット基材(11)を焼き嵌めした後、そのサーメット基材(11)に上記したように耐酸化膜(12)を形成して、ダイス本体(31)を表面被覆サーメット部材(1)によって構成するようにしている。   Specifically, the extrusion die (3) of the extruder shown in FIG. 4 includes a die body (31) such as a bearing portion and a die holder (32) that supports the die body (31). The die body (31) of the extrusion die (3) is constituted by the surface-covered cermet member (1), and the die holder (32) is constituted by a steel material or the like. When the extrusion die (3) having this configuration is manufactured, for example, a cermet base material (11) as a die body (31) is shrink-fitted into a hot die holder (32), and then the cermet base material. As described above in (11), the oxidation resistant film (12) is formed, and the die body (31) is constituted by the surface-covered cermet member (1).

なお、耐酸化膜(12)は、ダイス本体(31)の全周面に形成しても良いし、押出孔(ベアリング孔33)の内周面にのみ形成するようにしても良い。要は、耐酸化膜(12)は、少なくとも押出孔(33)の内周面における少なくとも一部に形成すれば良い。   The oxidation resistant film (12) may be formed on the entire peripheral surface of the die body (31), or may be formed only on the inner peripheral surface of the extrusion hole (bearing hole 33). In short, the oxidation resistant film (12) may be formed at least on a part of the inner peripheral surface of the extrusion hole (33).

また本発明において、ダイス本体(31)とは、押出孔の内周面の部分を形成する部材を言う。   Moreover, in this invention, a die main body (31) says the member which forms the part of the internal peripheral surface of an extrusion hole.

ここで、耐酸化膜(12)を生成する際の温度を、鋼材の焼き戻し温度を超えた温度で行うと、ダイスホルダー(32)の硬度が低下してしまうため、膜形成温度は、上記鋼材の焼き戻し温度以下の温度で行う必要がある。SKD61熱間ダイス鋼材の場合には、520℃以下での複合酸化物生成が望ましく、この条件に適合させるには例えば、膜形成時に、温度を500℃前後、加熱時間を30分程度に調整すれば良く、それにより膜厚0.2μm程度の耐酸化膜(12)を形成することができる。この膜形成時の加熱温度は、一般の酸化膜形成温度に比べて低温であり、サーメット基材(11)に対する耐酸化膜(12)の密着性がさほど高くなっていない。ところが、後述するように本実施形態では、押出成形開始後に耐酸化膜(12)をサーメット基材(11)から速やかに除去(剥離)させることを要求するものであり、耐酸化膜(12)の密着性がさほど高くなくとも、何ら不具合が生じるものではなく、むしろ、所要時に耐酸化膜(12)を速やかに除去するという要件に適合するものである。   Here, if the temperature at which the oxidation-resistant film (12) is generated is a temperature exceeding the tempering temperature of the steel material, the hardness of the die holder (32) is lowered. It is necessary to carry out at a temperature below the tempering temperature of the steel material. In the case of SKD61 hot die steel, it is desirable to produce a complex oxide at 520 ° C. or lower. To meet this condition, for example, the temperature is adjusted to around 500 ° C. and the heating time is adjusted to about 30 minutes during film formation. Accordingly, an oxidation resistant film (12) having a film thickness of about 0.2 μm can be formed. The heating temperature at the time of film formation is lower than the general oxide film formation temperature, and the adhesion of the oxidation resistant film (12) to the cermet base material (11) is not so high. However, as will be described later, in this embodiment, the oxidation-resistant film (12) is required to be quickly removed (peeled) from the cermet base material (11) after the start of extrusion, and the oxidation-resistant film (12). Even if the adhesiveness is not so high, no problem occurs. Rather, it meets the requirement of quickly removing the oxidation resistant film (12) when necessary.

次に上記構成の押出ダイス(3)を用いて押出成形を行う場合について説明する。まず実際に押出成形を行う前には、押出ダイス(3)は、予備加熱炉において予備加熱されるのが一般的である。この予備加熱時において、押出ダイス(3)は、高温下で酸素雰囲気中に曝されるが、ダイス本体(31)が、表面被覆サーメット部材(1)によって構成されているため、耐酸化膜(12)によって、サーメット基材(11)の酸化を防止できて、酸化チタンの生成を防止することができる。従って、酸化チタンの生成による表面の脆化を防止でき、後に行われる押出成形時の脱落等を有効に防止できて、耐摩耗性および耐久性を向上させることができる。   Next, the case where extrusion molding is performed using the extrusion die (3) having the above configuration will be described. First, before actually performing extrusion molding, the extrusion die (3) is generally preheated in a preheating furnace. During this preheating, the extrusion die (3) is exposed to an oxygen atmosphere at a high temperature. However, since the die body (31) is constituted by the surface-coated cermet member (1), an oxidation resistant film ( 12) can prevent the cermet base material (11) from being oxidized and can prevent the formation of titanium oxide. Accordingly, embrittlement of the surface due to the generation of titanium oxide can be prevented, drop-off during extrusion molding performed later can be effectively prevented, and wear resistance and durability can be improved.

予備加熱が終了すると、その押出金型(3)を押出機のコンテナ(2)にセットして、押出成形を開始する。この押出成形時には、コンテナ(2)内の押出材(金属材料F)が加圧状態で押出ダイス(3)側に向かって流動し、押出材(F)が押出ダイス(3)の押出孔(33)を通過することによって成形される。一方、こうして押出成形が開始されると、加圧状態で流動する押出材(F)によって、ダイス本体(31)を構成する表面被覆サーメット部材(1)の耐酸化膜(12)が削り取られて、耐酸化膜(12)が速やかに除去(剥離)される。これによりダイス本体(31)が、膜の無いむき出し状態のサーメット基材(11)により構成されるようになり、ダイス本体(31)が、TiCN系焼結体(サーメット基材)自体が保有する優れた性能(アルミニウムやその合金と反応し難い等の優れた性能)を遺憾なく発揮するようになる。このため例えば、ダイス本体(31)の寸法安定性、強度、硬度を十分に確保することができ、押出加工を安定状態で精度良くスムーズに行えて、表面状態や寸法精度において高い品質を備えた押出製品(押出加工品)を得ることができるとともに、早期の劣化、破損、脱落を防止できて、耐劣化性、耐摩耗性および耐久性等を確実に向上させることができる。また、TiCN焼結体をダイスとして用いることにより、ダイスの軽量化も実現することができる。   When the preheating is completed, the extrusion mold (3) is set in the container (2) of the extruder, and extrusion molding is started. At the time of the extrusion molding, the extruded material (metal material F) in the container (2) flows toward the extrusion die (3) in a pressurized state, and the extruded material (F) is pushed into the extrusion hole (3) of the extrusion die (3). 33). On the other hand, when extrusion molding is started in this way, the oxidation-resistant film (12) of the surface-coated cermet member (1) constituting the die body (31) is scraped off by the extruded material (F) that flows under pressure. The oxidation resistant film (12) is removed (peeled) quickly. As a result, the die body (31) is constituted by a bare cermet substrate (11) without a film, and the die body (31) is held by the TiCN-based sintered body (cermet substrate) itself. Excellent performance (excellent performance such as hardly reacting with aluminum and its alloys) will be exhibited regretfully. For this reason, for example, the dimensional stability, strength, and hardness of the die body (31) can be sufficiently secured, the extrusion process can be performed smoothly in a stable state with high quality, and the surface state and the dimensional accuracy have high quality. An extruded product (extruded product) can be obtained, and early deterioration, breakage, and dropout can be prevented, and deterioration resistance, wear resistance, durability, and the like can be reliably improved. Moreover, weight reduction of a die | dye can also be implement | achieved by using a TiCN sintered compact as a die | dye.

ここで本第1実施形態においては、押出開始から押出材を10m押し出した時点で、ダイス本体(表面被覆サーメット部材1)における耐酸化膜(12)が、押出開始前に比べて、90%以上剥離されるように構成するのが好ましい。すなわち押出後における耐酸化膜の剥離量が少な過ぎる場合には、TiCN系焼結体が保有する優れた性能を十分に発揮するのが困難になるおそれがある。   Here, in the first embodiment, when the extruded material is extruded 10 m from the start of extrusion, the oxidation resistant film (12) in the die main body (surface-coated cermet member 1) is 90% or more compared to before the start of extrusion. It is preferable to be configured to be peeled. That is, if the amount of peeling of the oxidation resistant film after extrusion is too small, it may be difficult to sufficiently exhibit the excellent performance possessed by the TiCN-based sintered body.

なおダイス本体(表面被覆サーメット部材)から剥離した耐酸化膜は、押出材中に含まれるようになる。   The oxidation resistant film peeled from the die body (surface-coated cermet member) is included in the extruded material.

<実験例1>
上記第1実施形態と同様に、炭窒化チタン系の焼結体によって構成されるサーメット基材を準備すると共に、耐酸化膜形成用の処理液として、酢酸Ni(II)・4水和物9.3質量部、ポリビニルピロリドン(糊剤)4.7質量部、アルキルグルコシド(界面活性剤)1.9質量部、グリセリン(多価アルコール)5.6質量部、クエン酸4.9質量部、炭酸水素ナトリウム(ナトリウム塩)6.5質量部、水67.1質量部を混合した混合物を準備した。
<Experimental example 1>
As in the first embodiment, a cermet base material composed of a titanium carbonitride-based sintered body is prepared, and Ni (II) acetate tetrahydrate 9 is used as a treatment liquid for forming an oxidation resistant film. .3 parts by mass, 4.7 parts by mass of polyvinylpyrrolidone (glue), 1.9 parts by mass of alkyl glucoside (surfactant), 5.6 parts by mass of glycerin (polyhydric alcohol), 4.9 parts by mass of citric acid, A mixture in which 6.5 parts by mass of sodium hydrogen carbonate (sodium salt) and 67.1 parts by mass of water were mixed was prepared.

前記サーメット基材の表面に、処理液を塗布した後、乾燥し、大気中(空気中)において、500℃の温度まで熱風循環式高温炉で昇温し、さらに500℃で30分間保持し、サーメット基材上に、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)によって構成される耐酸化膜を形成して、表面被覆サーメット部材を得た。この場合、表面に生成した耐酸化膜は、青系統の干渉色を示していた。 After the treatment liquid is applied to the surface of the cermet base material, it is dried, and in the atmosphere (in the air), the temperature is raised to a temperature of 500 ° C. in a hot air circulating high-temperature furnace, and further maintained at 500 ° C. for 30 minutes, On the cermet base material, an oxidation resistant film composed of an ilmenite type complex oxide (NiTiO 3 layer) was formed to obtain a surface-coated cermet member. In this case, the oxidation resistant film formed on the surface showed a blue interference color.

こうして得られた表面被覆サーメット部材を、TGA(熱重量分析、熱重量測定)に基づいて、以下の条件で熱重量変化に関する試験を行った。   The surface-coated cermet member thus obtained was tested for thermogravimetric change under the following conditions based on TGA (thermogravimetric analysis, thermogravimetric measurement).

このとき、試験装置としては島津製作所製のDTG60Hを用いた。さらにこの実験例1における表面被覆サーメット部材の試験用サンプルとしては、3mm×4mm×0.15mmの大きさのものを用い、このサンプルを、アルミナ製のセルに収容して、上記の試験装置にセットし、大気中(空気中)の雰囲気で、昇温速度を1℃/分に設定して、熱重量変化を測定した。その測定結果を図5に示す。   At this time, Shimadzu DTG60H was used as a test apparatus. Further, as a test sample of the surface-coated cermet member in this Experimental Example 1, a sample having a size of 3 mm × 4 mm × 0.15 mm was used, and this sample was accommodated in an alumina cell, and the above test apparatus was used. The thermogravimetric change was measured by setting the temperature rising rate to 1 ° C./min in the atmosphere (in the air). The measurement results are shown in FIG.

<比較例1>
耐酸化膜が形成されていない上記実験例1と同様の炭窒化チタン系焼結体からなるサーメット基材を、比較例のサンプルとして、上記と同様の試験を行った。その試験結果を図5に併せて示す。
<Comparative Example 1>
A test similar to the above was performed using a cermet base material made of a titanium carbonitride-based sintered body similar to Experimental Example 1 in which an oxidation resistant film was not formed as a sample of a comparative example. The test results are also shown in FIG.

<耐酸化性の評価>
図5から明らかなように、耐酸化膜のある実験例1のものは、加熱温度が上昇していくにもかかわらず、重量変化(重量増加)がほとんど認められず、酸化がほとんど進行していないのが判る。
<Evaluation of oxidation resistance>
As is clear from FIG. 5, in the experiment example 1 having an oxidation resistant film, although the heating temperature is increased, the weight change (weight increase) is hardly observed and the oxidation is almost advanced. I understand that there is no.

これに対し、耐酸化膜のない比較例のものは、加熱温度が上昇していくに従って、重量も増加していき、酸化が進行しているのが判る。特に比較例のものは、押出ダイスの温度環境範囲内において、急激に重量が上昇し、この温度域において、急激に酸化が進行することが判る。   On the other hand, it can be seen that the comparative example without the oxidation resistant film increases in weight as the heating temperature rises and the oxidation proceeds. In particular, in the comparative example, the weight rapidly increases within the temperature environment range of the extrusion die, and it can be seen that oxidation proceeds rapidly in this temperature range.

以上のように、実験例1のものでは、高温下で酸素雰囲気中に曝されたとしても、サーメット基材部分の酸化を確実に防止できるため、酸化による不具合、例えば表面脆化による破損や脱落等を有効に防止できると考えられる。   As described above, in the case of Experimental Example 1, even when exposed to an oxygen atmosphere at high temperatures, the cermet base material portion can be reliably prevented from being oxidized. Etc. can be effectively prevented.

<実験例2>
上記第1実施形態と同様に、炭窒化チタン系の焼結体によって構成されるサーメット基材を準備した。
<Experimental example 2>
As in the first embodiment, a cermet base material composed of a titanium carbonitride-based sintered body was prepared.

また、酢酸カルシウム・1水和物9.8質量部、ポリビニルピロリドン(糊剤)3.9質量部、アルキルグルコシド(界面活性剤)1.4質量部、グリセリン(多価アルコール)4.4質量部、酢酸24.4質量部、酢酸ナトリウム(ナトリウム塩)4.9質量部、水51.2質量部を混合した混合物を処理液として準備しておき、この処理液を、上記サーメット基体の表面に塗布し、空気中において500℃の温度まで熱風循環式高温炉(電気炉)で昇温し、さらに500℃で30分間保持し、サーメット基材上に、ペロブスカイト型複合酸化物(CaTiO3層)によって構成される耐酸化膜を形成して、実験例2の表面被覆サーメット部材を得た。この場合、耐酸化膜は、やや光沢のある銀灰色を呈していた。 In addition, 9.8 parts by mass of calcium acetate monohydrate, 3.9 parts by mass of polyvinylpyrrolidone (glue), 1.4 parts by mass of alkyl glucoside (surfactant), 4.4 parts by mass of glycerin (polyhydric alcohol) Part, acetic acid 24.4 parts by mass, sodium acetate (sodium salt) 4.9 parts by mass, and a mixture of 51.2 parts by mass of water were prepared as a treatment liquid, and this treatment liquid was prepared on the surface of the cermet substrate. And heated to 500 ° C. in a hot air circulating high-temperature furnace (electric furnace) and held at 500 ° C. for 30 minutes, and a perovskite complex oxide (CaTiO 3 layer on the cermet substrate) The surface-resistant cermet member of Experimental Example 2 was obtained. In this case, the oxidation resistant film had a slightly glossy silver gray color.

この実験例2の表面被覆サーメット部材からなる試験用サンプルに対し、上記と同様の試験を行ったところ、同様の評価を得ることができた。つまり、実験例2においても、600℃の温度範囲まで急激な重量増加がなく、耐酸化性に優れていることを確認することができた。   When a test similar to the above was performed on the test sample comprising the surface-coated cermet member of Experimental Example 2, the same evaluation could be obtained. That is, also in Experimental Example 2, it was confirmed that there was no sudden increase in weight up to a temperature range of 600 ° C. and the oxidation resistance was excellent.

<実験例3>
酢酸Co(II)・4水和物14.7質量部、ポリビニルピロリドン(糊剤)6.2質量部、アルキルグルコシド(界面活性剤)1.8質量部、グリセリン(多価アルコール)2.1質量部、水75.2質量部を混合した混合物を処理液として準備し、その処理液を、上記実験例1と同様の炭窒化チタン系焼結体からなるサーメット基材の表面に塗布し、空気中において600℃の温度まで熱風循環式高温炉(電気炉)で昇温し、さらに600℃で30分間保持し、サーメット基材上にスピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)を形成して、実験例3の表面被覆サーメット部材を得た。この場合、ややくすんでいたが、青色を主体とした光沢のある耐酸化膜が観察された。
<Experimental example 3>
Co (II) acetate tetrahydrate 14.7 parts by mass, 6.2 parts by mass of polyvinylpyrrolidone (glue), 1.8 parts by mass of alkyl glucoside (surfactant), 2.1 of glycerin (polyhydric alcohol) A mixture obtained by mixing parts by mass and 75.2 parts by mass of water is prepared as a treatment liquid, and the treatment liquid is applied to the surface of a cermet base material made of the same titanium carbonitride-based sintered body as in Experimental Example 1, The temperature is raised in a hot air circulation type high temperature furnace (electric furnace) to a temperature of 600 ° C. in the air, and further maintained at 600 ° C. for 30 minutes to form a spinel complex oxide (Co 2 TiO 4 layer) on the cermet substrate. Thus, the surface-coated cermet member of Experimental Example 3 was obtained. In this case, although it was slightly dull, a glossy oxidation resistant film mainly composed of blue was observed.

この実験例3の表面被覆サーメット部材によって構成される試験用サンプルに対し、上記と同様の試験を行ったところ、同様の評価を得ることができた。つまり、実験例3においても、600℃の温度範囲まで急激な重量増加がなく、耐酸化性に優れていることを確認することができた。   When a test similar to the above was performed on the test sample constituted by the surface-coated cermet member of Experimental Example 3, the same evaluation could be obtained. That is, also in Experimental Example 3, it was confirmed that there was no sudden weight increase up to a temperature range of 600 ° C. and the oxidation resistance was excellent.

次に上記のようにして得られた実験例1〜3及び比較例1の表面被覆サーメット部材の実使用における耐酸化性を評価するために、前述した図4に示す押出ダイス(3)のダイス本体(31)を上記各表面被覆サーメット部材(1)によって構成し、この押出ダイス(3)を用いてアルミニウム合金製丸棒の押出成形を行った。   Next, in order to evaluate the oxidation resistance in actual use of the surface-coated cermet members of Experimental Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained as described above, the die of the extrusion die (3) shown in FIG. A main body (31) was constituted by each of the surface-coated cermet members (1), and an aluminum alloy round bar was extruded using the extrusion die (3).

前記押出ダイス(3)の製作は、次のようにして行った。即ち、熱間状態の鋼材からなるダイスホルダー(32)に、ダイス本体(31)を構成するサーメット基材(11)を焼き嵌めした後、該サーメット基材(11)に上記耐酸化膜を形成することによって、ダイス本体(31)を表面被覆サーメット部材(1)によって構成して、押出金型(3)の製作を行った。耐酸化膜形成時の加熱温度を500℃、加熱時間を30分に設定し、これにより膜厚0.2μmの耐酸化膜(12)を形成した。   The extrusion die (3) was manufactured as follows. That is, after the cermet base material (11) constituting the die main body (31) is shrink-fitted into a die holder (32) made of a hot steel material, the above oxidation resistant film is formed on the cermet base material (11). Thus, the die body (31) was constituted by the surface-covered cermet member (1), and the extrusion mold (3) was manufactured. The heating temperature at the time of forming the oxidation resistant film was set to 500 ° C. and the heating time was set to 30 minutes, whereby an oxidation resistant film (12) having a thickness of 0.2 μm was formed.

次に、前記押出ダイス(3)を用いて押出成形を行うに際し、押出ダイス(3)を予備加熱炉において450℃で300分間予備加熱した。しかる後、押出ダイス(3)を押出機のコンテナ(2)にセットして、ビレット温度450℃で、アルミニウム合金製丸棒の押出成形を行った。押出長さが50000mに達した時のダイス本体(31)としての表面被覆サーメット部材(1)の摩耗量を評価した。摩耗量の評価結果を表1に示す。   Next, when performing extrusion molding using the extrusion die (3), the extrusion die (3) was preheated at 450 ° C. for 300 minutes in a preheating furnace. Thereafter, the extrusion die (3) was set in the container (2) of the extruder, and an aluminum alloy round bar was extruded at a billet temperature of 450 ° C. The wear amount of the surface-covered cermet member (1) as the die body (31) when the extrusion length reached 50000 m was evaluated. Table 1 shows the evaluation results of the wear amount.

Figure 2011162853
Figure 2011162853

表1から明らかなように、この発明の実験例1〜3の表面被覆サーメット部材を用いた押出ダイスで押出成形したものでは、表面被覆サーメット部材の摩耗量が少なく、ダイスとして十分な耐久性が得られた。   As is apparent from Table 1, in the case of extrusion molding using an extrusion die using the surface-coated cermet members of Experimental Examples 1 to 3 of the present invention, the wear amount of the surface-coated cermet members is small, and there is sufficient durability as a die. Obtained.

これに対し、耐酸化膜(表面被覆)の形成されていない比較例1のサーメット部材を用いた押出ダイスで押出成形したものでは、50000mの押出評価を行うことができなかった、即ち押出長さが10000mに達した時にサーメット部材の摩耗量が30μmに達しており、10000m押出後のダイスの表面において酸化による脱落が確認された。この比較例1は、比較例2の従来のWC−Co超硬材を用いた系と比較して摩耗が極端に早いものであった。   On the other hand, when extrusion molding was performed with an extrusion die using the cermet member of Comparative Example 1 in which an oxidation resistant film (surface coating) was not formed, the extrusion evaluation of 50000 m could not be performed, that is, the extrusion length. The wear amount of the cermet member reached 30 μm when the thickness reached 10000 m, and detachment due to oxidation was confirmed on the surface of the die after 10000 m extrusion. In Comparative Example 1, the wear was extremely fast compared to the system using the conventional WC-Co carbide material of Comparative Example 2.

<第1実施形態における押出ダイスの再処理>
第1実施形態においては、上記の押出加工に用いられた表面被覆サーメット部材製の押出ダイス(3)のダイス本体(31)を、以下に詳述するように再処理することによって、再使用可能な押出ダイス(ダイス本体)を製作するものである。
<Reprocessing of Extrusion Die in First Embodiment>
In the first embodiment, the die body (31) of the extrusion die (3) made of the surface-coated cermet member used in the above-described extrusion process can be reused by reprocessing as described in detail below. A simple extrusion die (die body) is manufactured.

なお、使用済みのダイス本体(31)は、その耐酸化膜(12)のほとんどが削り取られており、さらに表面には、押出成形材料(成形材F)としてのアルミニウムまたはアルミニウム合金材料(金属材料)が残存固着しているものである。   The used die body (31) has most of its oxidation-resistant film (12) scraped off, and further on the surface is aluminum or an aluminum alloy material (metal material) as an extrusion molding material (molding material F). ) Is remaining and fixed.

図6に示すように、この使用済み押出ダイスに対し、洗浄工程(ステップS1)を行った後、耐酸化膜形成工程(ステップS2)を行うものである。   As shown in FIG. 6, the used extrusion die is subjected to a cleaning process (step S1) and then an oxidation resistant film forming process (step S2).

洗浄工程(ステップS1)においては、図7のステップS11に示すように、使用済みダイス本体を、アルカリ性水溶液に浸漬して、押出ダイスに残留固着した押出成形材料としてのアルミニウム材料を、アルカリ性水溶液中に溶出させて除去する(アルカリ洗浄処理)。   In the cleaning process (step S1), as shown in step S11 of FIG. 7, the used die body is immersed in an alkaline aqueous solution, and the aluminum material as the extrusion molding material remaining and fixed to the extrusion die is immersed in the alkaline aqueous solution. And elute to remove (alkali washing treatment).

このアルカリ洗浄処理において用いられるアルカリ性水溶液としては、温度90℃、濃度12%の水酸化ナトリウム水溶液や、水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。さらにこのアルカリ性水溶液には、アルミニウムの溶解度を高めるために、グルコン酸ソーダ等の添加剤を混入するようにしても良い。   As the alkaline aqueous solution used in the alkali cleaning treatment, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution having a temperature of 90 ° C. and a concentration of 12% is preferably used. Furthermore, an additive such as sodium gluconate may be mixed in the alkaline aqueous solution in order to increase the solubility of aluminum.

またアルミニウム材料を十分に除去するためには、浸漬時間を、少なくとも3時間以上に設定するのが良い。   In order to sufficiently remove the aluminum material, the immersion time is preferably set to at least 3 hours.

アルカリ洗浄処理を行った後、必要に応じて、ステップS12に示すように、酸性水溶液を用いて中和処理を行う。この中和処理に用いられる酸性水溶液としては、塩酸水溶液を好適に用いることができる。   After performing the alkali cleaning treatment, if necessary, neutralization treatment is performed using an acidic aqueous solution as shown in Step S12. As the acidic aqueous solution used for this neutralization treatment, an aqueous hydrochloric acid solution can be suitably used.

中和処理を行った後、ステップS13に示すように、第1水洗処理を行う。この第1水洗処理においては、80℃程度のお湯を用いて、押出ダイスの表面を洗浄するものである。   After performing the neutralization process, as shown to step S13, a 1st water washing process is performed. In the first water washing treatment, the surface of the extrusion die is washed with hot water of about 80 ° C.

第1水洗処理を行った後、ステップS14に示すように、第1乾燥処理を行う。この第1乾燥処理においては、まず、エアーブローによって、ダイス表面に付着した水分を吹き飛ばした後、自然乾燥させるものである。   After performing the 1st water washing process, as shown to step S14, a 1st drying process is performed. In the first drying process, first, water attached to the surface of the die is blown off by air blow and then naturally dried.

次にステップS15に示すように、ダイス本体の表面状態を目視、または場合によっては拡大スコープを用いて目視により観察し、ダイス表面のアルミニウム材料が確実に除去されているかを確認する(表面状態確認処理)。   Next, as shown in step S15, the surface state of the die body is visually observed or in some cases visually observed using an expansion scope to confirm whether the aluminum material on the die surface has been removed reliably (surface state confirmation). processing).

言うまでもなく、表面状態を確認した際に、アルミニウム材料の除去が不十分であった場合には、当該ダイス本体に対し、上記のステップS11〜S14に示す処理を繰り返し行ったり、またはダイス本体表面の傷みがはげしいような場合等には、当該ダイス本体を再生利用不可として廃棄するものである。   Needless to say, when the surface condition is confirmed, if the removal of the aluminum material is insufficient, the process shown in steps S11 to S14 is repeated on the die body, or the surface of the die body is When the damage is severe, etc., the die body is discarded as non-recyclable.

なお、この表面状態確認処理(ステップS15)も含めて、以下のステップS16〜S19で示す処理は、必要に応じて行えば良く、本発明において、必ずしも行う必要はない。   In addition, what is necessary is just to perform the process shown by the following steps S16-S19 including this surface state confirmation process (step S15) as needed, and does not necessarily need to be performed in this invention.

表面状態確認処理を行った後、ステップS16に示すように、表面研磨処理を行う。この表面研磨処理においては、例えば♯1000の紙ヤスリを用いて、ダイス表面を丁寧に研磨するものである。   After performing the surface state confirmation process, a surface polishing process is performed as shown in step S16. In this surface polishing treatment, for example, a # 1000 paper file is used to carefully polish the die surface.

表面研磨処理を行った後、ステップS17に示すように、有機溶剤洗浄処理を行うものである。この有機溶剤洗浄処理においては、例えばエタノールやアセトン等の有機溶剤を用いて、ダイス表面を洗浄するものである。   After performing the surface polishing process, as shown in step S17, an organic solvent cleaning process is performed. In this organic solvent cleaning treatment, the die surface is cleaned using an organic solvent such as ethanol or acetone.

有機溶剤洗浄処理を行った後、ステップS18に示すように、第2水洗処理を行うものである。この第2水洗処理においては、50℃程度のお湯を用いて、ダイス表面を洗浄するものである。   After performing the organic solvent cleaning process, as shown in step S18, the second water cleaning process is performed. In the second water washing treatment, the surface of the die is washed using hot water of about 50 ° C.

第2水洗処理を行った後、ステップS19に示すように、第2乾燥処理を行うものである。この第2乾燥処理においては、上記の第1乾燥処理と同様、エアーブローによって、ダイス表面に付着した水分を吹き飛ばした後、自然乾燥させるものである。   After performing the 2nd water washing process, as shown to step S19, a 2nd drying process is performed. In the second drying process, similar to the first drying process, moisture attached to the surface of the die is blown off by air blow and then naturally dried.

これにより、使用済み押出ダイス(ダイス本体)の洗浄工程が完了し、ダイス表面が、新品同様の良好な状態に仕上げられる。   As a result, the cleaning process of the used extrusion die (die body) is completed, and the surface of the die is finished in the same good state as a new product.

こうして洗浄工程が完了した後は、図6のステップS2に示すように、耐酸化膜形成工程によって、洗浄済みのダイス本体としてのサーメット基材(11)上に、耐酸化膜(12)を形成するものである。   After the cleaning process is completed, an oxidation resistant film (12) is formed on the cleaned cermet substrate (11) as a die body as shown in step S2 of FIG. 6 by the oxidation resistant film forming process. To do.

この耐酸化膜形成工程は、図2,3等に示すように、上記と同様にして、サーメット基材(11)上に所定の耐酸化膜(12)を形成し、その表面被覆サーメット部材(1)によって構成されるダイス本体(再処理後のダイス本体)を製作するものである。   In this oxidation resistant film forming step, as shown in FIGS. 2, 3 and the like, a predetermined oxidation resistant film (12) is formed on the cermet substrate (11) in the same manner as described above, and the surface coated cermet member ( The die body (die body after reprocessing) constituted by 1) is manufactured.

この再処理後の押出ダイス(ダイス本体)の使用方法も、上記と同様にして、押出加工に用いられるものである。   The method of using the extrusion die (die body) after this reprocessing is also used for extrusion in the same manner as described above.

そして再処理された押出ダイスを用いた押出加工においても、上記したように新品の押出ダイスを用いた押出加工と同様に、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。   Also in the extrusion process using the reprocessed extrusion die, almost the same operational effects can be obtained as in the extrusion process using a new extrusion die as described above.

<第2実施形態>
図14,15はこの発明の第2実施形態としての押出ダイス(100)によって成形加工された押出チューブとしての熱交換チューブ(160)を示す図である。
Second Embodiment
FIGS. 14 and 15 are views showing a heat exchange tube (160) as an extruded tube formed by an extrusion die (100) as a second embodiment of the present invention.

両図に示すようにこの熱交換チューブ(160)は、カーエアコン用コンデンサ等の熱交換器に採用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金製のもので、扁平な中空形状を有している。このチューブ(160)の中空部は、チューブ長さ方向に延び、かつ互いに平行に配置された複数の隔壁(162)によって、複数の冷媒流路(163)に仕切られている。これらの冷媒通路(163)は、チューブ長さ方向に延び、かつチューブ幅方向に沿って並列に配置されている。   As shown in both figures, the heat exchange tube (160) is made of aluminum or aluminum alloy used in a heat exchanger such as a condenser for a car air conditioner, and has a flat hollow shape. The hollow portion of the tube (160) is partitioned into a plurality of refrigerant flow paths (163) by a plurality of partition walls (162) extending in the tube length direction and arranged in parallel to each other. These refrigerant passages (163) extend in the tube length direction and are arranged in parallel along the tube width direction.

図8〜11に示すように上記の熱交換チューブ(160)を製作するための押出ダイス(100)は、ダイスケース(120)と、オス型ダイス(130)と、メス型ダイス(140)と、流動制御板(150)とを基本的な構成要素として備えている。   As shown in FIGS. 8 to 11, the extrusion die (100) for manufacturing the heat exchange tube (160) includes a die case (120), a male die (130), a female die (140), The flow control plate (150) is provided as a basic component.

ダイスケース(120)は、中空構造を有しており、押出材料(押出材)としての金属ビレットの押出方向に対し、上流側(後側)に設けられるドーム部(121)と、下流側(前側)に設けられるベース部(125)とを有している。   The die case (120) has a hollow structure, and a dome portion (121) provided on the upstream side (rear side) with respect to the extrusion direction of the metal billet as the extruded material (extruded material), and the downstream side ( And a base portion (125) provided on the front side.

ドーム部(121)は、押出方向に対向する面(後面)が、受圧面(122)として形成されている。この受圧面(122)は、押出方向に対向する方向(後方向)に突出する半球面形状の凸球面に形成されている。   In the dome portion (121), a surface (rear surface) facing the extrusion direction is formed as a pressure receiving surface (122). The pressure receiving surface (122) is formed in a hemispherical convex spherical surface protruding in the direction (rear direction) opposite to the extrusion direction.

ドーム部(121)の周壁中央には、内部の中空部(ウェルドチャンバ112)に連通するオス型ダイス保持孔(123)が軸心(A1)に沿って設けられている。このオス型ダイス保持孔(123)は、オス型ダイス(130)の断面形状に対応して、偏平な矩形状に形成されている。   At the center of the peripheral wall of the dome portion (121), a male die holding hole (123) communicating with the hollow portion (weld chamber 112) inside is provided along the axis (A1). The male die holding hole (123) is formed in a flat rectangular shape corresponding to the cross-sectional shape of the male die (130).

ドーム部(121)の周壁両側には、軸心を挟んだ両側に一対のポート孔(124)(124)が形成されている。各ポート孔(124)は、周方向に沿って延びる長孔形状を有しており、互いに周方向に等間隔をおくように対向して配置されている。さらにポート孔(124)は下流側(前方)に向かうに従ってドーム部(121)の軸心(A1)に近づくように配置されている。   On both sides of the peripheral wall of the dome portion (121), a pair of port holes (124) (124) are formed on both sides of the axis. Each port hole (124) has a long hole shape extending in the circumferential direction, and is arranged to face each other at equal intervals in the circumferential direction. Further, the port hole (124) is arranged so as to approach the axis (A1) of the dome portion (121) as it goes downstream (front).

なお本実施形態において、ダイスケース(120)の軸心とドーム部(121)の軸心とは一致するよう構成されている。   In the present embodiment, the axial center of the die case (120) and the axial center of the dome portion (121) are configured to coincide with each other.

ベース部(125)は、ドーム部(121)に対し一体に形成されており、外周面がドーム部(121)の他端側外周よりも外側に張り出すように形成されている。   The base portion (125) is formed integrally with the dome portion (121), and the outer peripheral surface is formed so as to protrude outward from the outer periphery on the other end side of the dome portion (121).

ベース部(125)の内側には、内部のウェルドチャンバ(112)に連通し、かつメス型ダイス(140)の断面形状に対応する円筒形のメス型ダイス保持孔(126)が形成されている。このメス型ダイス保持孔(126)の軸心は、ダイスケース(120)の軸心(A1)に一致するように構成されている。   A cylindrical female die holding hole (126) that communicates with the internal weld chamber (112) and corresponds to the cross-sectional shape of the female die (140) is formed inside the base portion (125). . The axis of the female die holding hole (126) is configured to coincide with the axis (A1) of the die case (120).

また図10に示すようにメス型ダイス保持孔(126)の内周面における両側部には、軸心(A1)に対し平行なキー溝(127)(127)が形成されている。   Further, as shown in FIG. 10, key grooves (127) (127) parallel to the axis (A1) are formed on both side portions of the inner peripheral surface of the female die holding hole (126).

オス型ダイス(130)は、その前半の主要部がマンドレル(131)として構成されている。図10,11に示すようにマンドレル(131)の前端部は、熱交換チューブ(160)の中空部を成形するもので、熱交換チューブ(160)の各通路(163)に対応した複数個の通路成形用凸部(133)を有している。これら複数の通路成形用凸部(133)は、マンドレル(131)の幅方向に所定間隔おきに並んで配置されている。さらにこれらの通路成形用凸部(133)の各間に設けられた隙間は、熱交換チューブ(160)の隔壁(162)を形成する隔壁成形用溝(132)として構成されている。   The male die (130) is configured as a mandrel (131) in the main part of the first half. As shown in FIGS. 10 and 11, the front end of the mandrel (131) forms a hollow portion of the heat exchange tube (160), and a plurality of portions corresponding to each passage (163) of the heat exchange tube (160). It has a convex part (133) for channel formation. The plurality of passage-forming convex portions (133) are arranged at predetermined intervals in the width direction of the mandrel (131). Further, the gap provided between each of these passage-forming convex portions (133) is configured as a partition-forming groove (132) that forms a partition (162) of the heat exchange tube (160).

このオス型ダイス(130)が、上記ダイスケース(120)のオス型ダイス保持孔(123)に、その受圧面(122)側から挿入されて固定される。この固定状態では、オス型ダイス(130)のマンドレル(131)が、ダイスケース(120)の内部におけるオス型ダイス保持孔(123)から内部に所定量突出した状態に配置される。   The male die (130) is inserted into the male die holding hole (123) of the die case (120) from the pressure receiving surface (122) side and fixed. In this fixed state, the mandrel (131) of the male die (130) is arranged in a state protruding a predetermined amount from the male die holding hole (123) inside the die case (120).

なおオス型ダイス(130)の基端面(後端面)は、ダイスケース(120)の受圧面(122)に倣う球面の一部に形成されており、オス型ダイス(130)の基端面(後端面)と、受圧面(122)とにより協同で所望の円滑な凸球面が形成されるよう構成されている。   The base end surface (rear end surface) of the male die (130) is formed as a part of a spherical surface that follows the pressure receiving surface (122) of the die case (120), and the base end surface (rear side) of the male die (130). The end surface) and the pressure receiving surface (122) are configured to cooperate to form a desired smooth convex spherical surface.

図9〜11に示すようにメス型ダイス(140)は、円柱形状を有しており、外周面の両側部には、上記ダイスケース(120)におけるメス型ダイス保持孔(126)のキー溝(127)(127)に対応して、軸心と平行なキー突起(147)(147)が形成されている。   As shown in FIGS. 9 to 11, the female die (140) has a cylindrical shape, and key grooves of the female die holding hole (126) in the die case (120) are formed on both sides of the outer peripheral surface. Corresponding to (127) and (127), key protrusions (147) and (147) parallel to the axis are formed.

メス型ダイス(140)には、後端面側に開放し、かつオス型ダイス(130)のマンドレル(131)に対応して形成されるダイス孔(ベアリング孔141)と、ダイス孔(141)に連通し、かつ前端面側に開放するレリーフ孔(142)とが設けられている。   The female die (140) has a die hole (bearing hole 141) that is open to the rear end surface side and formed corresponding to the mandrel (131) of the male die (130), and a die hole (141). A relief hole (142) that is open to the front end face side is provided.

ダイス孔(141)は、その内周縁部に沿って内方突出部が設けられて、熱交換チューブ(160)の外周部を成形できるよう構成されている。さらにレリーフ孔(142)は、前端側(下流側)に向かうに従って次第に厚さ(高さ)が大きくなるように末広がりのテーパ状に形成されて、下流側に開放されている。   The die hole (141) is provided with an inward projecting portion along the inner peripheral edge thereof so that the outer peripheral portion of the heat exchange tube (160) can be formed. Furthermore, the relief hole (142) is formed in a taper shape that widens toward the front end side (downstream side) so that the thickness (height) gradually increases, and is opened downstream.

流動制御板(150)は、その外周形状が、上記ダイスケース(120)におけるメス型ダイス保持孔(126)の断面形状に対応して円形に形成されている。さらに流動制御板(150)の中央には、オス型ダイス(130)のマンドレル(131)およびメス型ダイス(140)のダイス孔(141)に対応して、中央貫通孔(151)が形成されている。   The flow control plate (150) has a circular outer shape corresponding to the cross-sectional shape of the female die holding hole (126) in the die case (120). Further, a central through hole (151) is formed in the center of the flow control plate (150) corresponding to the mandrel (131) of the male die (130) and the die hole (141) of the female die (140). ing.

なお図10に示すように、流動制御板(150)における外周縁部の両側部には、上記ダイスケース(120)におけるメス型ダイス保持孔(126)のキー溝(127)(127)に対応して、キー突起(157)(157)が形成されている。   As shown in FIG. 10, the both sides of the outer peripheral edge of the flow control plate (150) correspond to the key grooves (127) (127) of the female die holding hole (126) in the die case (120). Thus, key protrusions (157) and (157) are formed.

そして上記メス型ダイス(140)が、ダイスケース(120)のメス型ダイス保持孔(126)に、流動制御板(150)を介して収容されて固定される。このときメス型ダイス(140)のキー突起(147)(147)および流動制御板(150)のキー突起(157)(157)がメス型ダイス保持孔(126)のキー溝(127)(127)に係合されることにより、軸心回り方向の位置決めが図られる。そして、オス型ダイス(1
30)のマンドレル(131)およびメス型ダイス(140)のダイス孔(141)が流動制御板(150)の中央貫通孔(151)内に対応して配置される。これによりオス型ダイス(130)のマンドレル(131)が、メス型ダイス(140)のダイス孔(141)の内側に配置されて、マンドレル(131)およびダイス孔(141)間で偏平環状の押出孔(111)が形成される。さらにこの押出孔(111)は、マンドレル(131)の複数の隔壁形成溝(132)が幅方向に並列に配置されて、上記の熱交換チューブ(60)の断面形状に対応した形状を有している。
The female die (140) is housed and fixed in the female die holding hole (126) of the die case (120) via the flow control plate (150). At this time, the key protrusions (147) and (147) of the female die (140) and the key protrusions (157) and (157) of the flow control plate (150) are key grooves (127) and (127) of the female die holding hole (126). ) Is positioned in the direction around the axis. And male die (1
The mandrel (131) of 30) and the die hole (141) of the female die (140) are disposed corresponding to the central through hole (151) of the flow control plate (150). As a result, the mandrel (131) of the male die (130) is disposed inside the die hole (141) of the female die (140), and a flat annular extrusion is formed between the mandrel (131) and the die hole (141). A hole (111) is formed. Further, the extrusion hole (111) has a shape corresponding to the cross-sectional shape of the heat exchange tube (60), in which a plurality of partition forming grooves (132) of the mandrel (131) are arranged in parallel in the width direction. ing.

そして本第2実施形態においては、押出ダイス(100)の構成部材のうち、メス型ダイス(140)を、上記第1実施形態に用いられた表面被覆サーメット部材(1)によって構成されるものである。   In the second embodiment, among the constituent members of the extrusion die (100), the female die (140) is constituted by the surface-covered cermet member (1) used in the first embodiment. is there.

ここで本第2実施形態においては、サーメット基材(11)としてのメス型ダイス(140)の全周面に耐酸化膜(12)を形成しても良いし、メス型ダイス(140)におけるダイス孔(141)の内周面にのみ、耐酸化膜(12)を形成するようにしても良い。   Here, in the second embodiment, an oxidation resistant film (12) may be formed on the entire peripheral surface of the female die (140) as the cermet base material (11), or the female die (140) The oxidation resistant film (12) may be formed only on the inner peripheral surface of the die hole (141).

なお、本第2実施形態においては、メス型ダイス(130)によって、ダイス本体が構成されるものである。   In the second embodiment, the die body is constituted by the female die (130).

また、本発明においては、押出ダイス(100)の構成部材のうち、メス型ダイス(140)以外の構成部材、例えばオス型ダイス(130)等を、上記の表面被覆サーメット部材(1)によって構成するようにしても良い。   In the present invention, among the constituent members of the extrusion die (100), the constituent members other than the female die (140), such as the male die (130), are constituted by the surface-coated cermet member (1). You may make it do.

さらに本発明において、押出孔の内周面という場合、メス型ダイスにおけるダイス孔の内周面だけでなく、オス型ダイスにおけるマンドレルの外周面も含まれるものである。   Furthermore, in the present invention, the inner peripheral surface of the extrusion hole includes not only the inner peripheral surface of the die hole in the female die, but also the outer peripheral surface of the mandrel in the male die.

以上のように構成された第2実施形態の押出ダイス(100)は、図12,13に示すように押出成形機にセットされる。すなわち押出ダイス(100)が、プレート(5)の中央に設けられたダイス設置孔(5a)に取り付けられた状態で、コンテナ(6)にセットされる。なお押出ダイス(100)は、プレート(5)によって押出方向と直交する方向に対し固定されるとともに、図示しないバッカーによって押出方向に対し固定されている。なお押出ダイス(100)は、押出成形を行う前(コンテナにセットする前)には、上記第1実施形態と同様に、押出ダイス(100)を、予備加熱するのが一般的である。この予備加熱の際、押出ダイス(100)は、プレート(5)と図示しないバッカーによって固定されており、ダイス予備加熱時には、これらのダイス一式をまとめて予備加熱する。   The extrusion die (100) of the second embodiment configured as described above is set in an extrusion molding machine as shown in FIGS. That is, the extrusion die (100) is set in the container (6) in a state of being attached to the die installation hole (5a) provided in the center of the plate (5). The extrusion die (100) is fixed in the direction orthogonal to the extrusion direction by the plate (5) and fixed in the extrusion direction by a backer (not shown). The extrusion die (100) is generally preheated before extrusion (before being set in a container), as in the first embodiment. At the time of this preheating, the extrusion die (100) is fixed by a plate (5) and a backer (not shown), and at the time of die preheating, the set of these dies are preheated together.

そしてコンテナ(6)内に挿入されたアルミニウムビレットなどの金属ビレット(押出材)を、ダミーブロック(7)を介して図12の右方向(押出方向)に押し込む。これにより金属ビレットは、押出ダイス(100)におけるダイスケース(120)の受圧面(122)に押し付けられて塑性変形する。こうして押出材が塑性変形しつつ、一対のポート孔(124)(124)を流通してダイスケース(120)のウェルドチャンバ(112)に導入されさらに、押出孔(111)を通って前方へ押し出されることにより、押出材が押出孔(111)の開口形状に対応した断面形状に成形されて、上記の形状の熱交換チューブ(160)が製造される。   Then, a metal billet (extrusion material) such as an aluminum billet inserted into the container (6) is pushed through the dummy block (7) in the right direction (extrusion direction) in FIG. Thereby, the metal billet is pressed against the pressure receiving surface (122) of the die case (120) in the extrusion die (100) and plastically deforms. Thus, while the extruded material is plastically deformed, the extruded material is introduced into the weld chamber (112) of the die case (120) through the pair of port holes (124) (124), and is further pushed forward through the extrusion hole (111). As a result, the extruded material is formed into a cross-sectional shape corresponding to the opening shape of the extrusion hole (111), and the heat exchange tube (160) having the above shape is manufactured.

一方、こうして押出成形が開始されると、加圧状態で流動する押出材(金属ビレット)によって、メス型ダイス(140)を構成する表面被覆サーメット部材(1)の耐酸化膜(12)が削り取られて、耐酸化膜(12)が速やかに除去(剥離)される。これによりメス型ダイス(140)のダイス孔内周面(ベアリング孔内周面)が、膜の無いむき出し状態のサーメット基材(11)により構成されるようになり、メス型ダイス(140)が、TiCN系焼結体(サーメット基材)自体が保有する優れた性能(アルミニウムやその合金と反応し難い等の優れた性能)を遺憾なく発揮するようになる。このため例えば、メス型ダイス(140)の寸法安定性、強度、硬度を十分に確保することができ、押出加工を安定状態で精度良くスムーズに行えて、表面状態や寸法精度において高い品質を備えた熱交換チューブを得ることができるとともに、早期の劣化、破損、脱落を防止できて、耐劣化性、耐摩耗性および耐久性等を確実に向上させることができる。また、TiCN焼結体をダイスとして用いることにより、ダイスの軽量化も実現することができる。   On the other hand, when extrusion molding is started in this way, the oxidation-resistant film (12) of the surface-coated cermet member (1) constituting the female die (140) is scraped off by the extruded material (metal billet) that flows under pressure. Thus, the oxidation resistant film (12) is quickly removed (peeled). Thereby, the die hole inner peripheral surface (bearing hole inner peripheral surface) of the female die (140) is constituted by the exposed cermet base material (11) without a film, and the female die (140) is formed. The excellent performance of the TiCN-based sintered body (cermet base material) itself (excellent performance such as being difficult to react with aluminum and its alloys) can be exhibited without regret. For this reason, for example, the dimensional stability, strength, and hardness of the female die (140) can be sufficiently secured, the extrusion process can be performed smoothly in a stable state with high accuracy, and the surface state and dimensional accuracy are high. The heat exchange tube can be obtained, and early deterioration, breakage, and dropout can be prevented, and the deterioration resistance, wear resistance, durability, and the like can be reliably improved. Moreover, weight reduction of a die | dye can also be implement | achieved by using a TiCN sintered compact as a die | dye.

<実験例11>   <Experimental example 11>

Figure 2011162853
Figure 2011162853

表2に示すように、上記第2実施形態と同様の押出ダイス(100)を準備した。このとき、押出ダイス(100)のメス型ダイス(140)として、炭窒化チタン系サーメットをダイス(140)の基材とし、その基材の表面に、上記実験例1と同様に、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)によって構成される表面被覆層(耐酸化膜)を形成したものを準備した。 As shown in Table 2, an extrusion die (100) similar to that of the second embodiment was prepared. At this time, as a female die (140) of the extrusion die (100), a titanium carbonitride-based cermet is used as the base material of the die (140), and the ilmenite type composite is formed on the surface of the base material in the same manner as in Experimental Example 1. It was prepared which was formed a surface coating layer (oxidation film) composed of an oxide (NiTiO 3 layers).

なお押出ダイス(100)の構成部材のうち、メス型ダイス(140)以外のものは、鋼材製である。   Of the constituent members of the extrusion die (100), those other than the female die (140) are made of steel.

さらにこの押出ダイス(100)を420℃で8時間予備加熱して、上記第2実施形態と同様に、押出加工を行った。   Further, the extrusion die (100) was preheated at 420 ° C. for 8 hours, and extrusion was performed in the same manner as in the second embodiment.

そして押出製品(押出加工品)としての熱交換チューブ(160)の外表面粗さが5μmを超えるまでの押出長さ(ダイス1つあたりの押出量)を測定した。   And the extrusion length (extrusion amount per die | dye) until the outer surface roughness of the heat exchange tube (160) as an extrusion product (extruded product) exceeds 5 micrometers was measured.

<実験例12>
表2に示すように、押出ダイス(100)の予備加熱温度を450℃、予備加熱時間を4時間とした以外は、上記実験例11と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental example 12>
As shown in Table 2, extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 11 except that the preheating temperature of the extrusion die (100) was 450 ° C. and the preheating time was 4 hours, and the same measurement was performed. It was.

<実験例13>
表2に示すように、予備加熱時間を8時間とした以外は、上記実験例12と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental example 13>
As shown in Table 2, extrusion was carried out in the same manner as in Experimental Example 12 except that the preheating time was 8 hours, and the same measurement was performed.

<実験例14>
表2に示すように、予備加熱時間を24時間とした以外は、上記実験例12と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental Example 14>
As shown in Table 2, extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 12 except that the preheating time was 24 hours, and the same measurement was performed.

<実験例15>
表2に示すように、予備加熱時間を28時間とした以外は、上記実験例12と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental Example 15>
As shown in Table 2, extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 12 except that the preheating time was 28 hours, and the same measurement was performed.

<実験例16>
表2に示すように、予備加熱温度を500℃、予備加熱時間を24時間とした以外は、上記実験例12と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental Example 16>
As shown in Table 2, extrusion was carried out in the same manner as in Experimental Example 12 except that the preheating temperature was 500 ° C. and the preheating time was 24 hours, and the same measurement was performed.

<実験例17>
表2に示すように、予備加熱温度を520℃、予備加熱時間を24時間とした以外は、上記実験例12と同様にして、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Experimental Example 17>
As shown in Table 2, extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 12 except that the preheating temperature was 520 ° C. and the preheating time was 24 hours, and the same measurement was performed.

<比較例11>
表2に示すように、押出ダイス(100)のメス型ダイス(140)として、炭窒化チタン系サーメットを基材とし、ダイス孔内周面に、アナターゼ型の酸化物によって構成される表面被覆層を形成したものを用いた。なお上記の第1実施形態で詳述したように、アナターゼ型の酸化チタンは、本発明の耐酸化膜とは異なるものである。
<Comparative Example 11>
As shown in Table 2, as a female die (140) of the extrusion die (100), a surface coating layer composed of a titanium carbonitride cermet as a base material and an anatase type oxide on the inner peripheral surface of the die hole What formed was used. As described in detail in the first embodiment, the anatase type titanium oxide is different from the oxidation resistant film of the present invention.

この押出ダイス(100)を用いて、上記実験例12と同様に、押出加工を行い、同様の測定を行った。   Using this extrusion die (100), extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 12, and the same measurement was performed.

<比較例12>
表2に示すように、ダイス孔内周面に酸化膜のないメス型ダイス(140)を用い、予備加熱温度を420℃とした以外は、上記比較例11と同様に、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Comparative Example 12>
As shown in Table 2, using a female die (140) having no oxide film on the inner peripheral surface of the die hole, extruding was performed in the same manner as in Comparative Example 11 except that the preheating temperature was 420 ° C. Similar measurements were made.

<比較例13>
表2に示すように、予備加熱温度を420℃、予備加熱時間を6時間とした以外は、上記比較例11と同様に、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Comparative Example 13>
As shown in Table 2, extrusion was carried out in the same manner as in Comparative Example 11 except that the preheating temperature was 420 ° C. and the preheating time was 6 hours, and the same measurement was performed.

<比較例14>
表2に示すように、メス型ダイス(140)として、WC−Co超硬材からなるものを用い、予備加熱時間を6時間とした以外は、上記実験例12と同様に、押出加工を行い、同様の測定を行った。
<Comparative example 14>
As shown in Table 2, extrusion was performed in the same manner as in Experimental Example 12 except that a female die (140) made of WC-Co cemented carbide was used and the preheating time was 6 hours. The same measurement was performed.

<評価>
比較例11,13に示すように、耐酸化膜が形成されない炭窒化チタン系サーメット基材をメス型ダイス(140)とする押出ダイス(100)において、予備加熱温度を450℃に設定したもの(比較例1)や、あるいは予備加熱時間を6時間に設定したもの(比較例3)では、押出長さが非常に短くなっている。さらにダイス孔内周面(ベアリング面)も激しく荒れており、早期の磨耗による耐久寿命にも大きな課題を抱えている。また比較例2に示すように、予備加熱を420℃で4時間行ったものでは、押出長さが比較的長く、良好な結果が得られている。これらの結果から判断すると、耐酸化膜が形成されない炭窒化チタン系サーメット基材をメス型ダイス(140)とするもの(比較例11〜13)では、予備加熱温度は420℃、予備加熱時間が4時間が上限であると思われ、これを超えるような予備加熱を行うと、酸化チタンの生成による不具合が生じると考えられる。
<Evaluation>
As shown in Comparative Examples 11 and 13, in an extrusion die (100) in which a titanium carbonitride cermet base material on which an oxidation resistant film is not formed is a female die (140), the preheating temperature is set to 450 ° C. ( In the comparative example 1) or the preheating time set to 6 hours (comparative example 3), the extrusion length is very short. Furthermore, the inner peripheral surface (bearing surface) of the die hole is also violently rough, and has a major problem with the durability life due to early wear. Moreover, as shown in Comparative Example 2, when the preheating was performed at 420 ° C. for 4 hours, the extrusion length was relatively long, and good results were obtained. Judging from these results, when the titanium carbonitride cermet base material on which the oxidation resistant film is not formed is a female die (140) (Comparative Examples 11 to 13), the preheating temperature is 420 ° C. and the preheating time is. It seems that 4 hours is the upper limit, and if preheating exceeding this is performed, it is considered that a problem due to the generation of titanium oxide occurs.

なお比較例12のものは、押出長さが比較的長いものではあるが、このような予備加熱条件では、押出加工に供するダイス(金型)にとっては加熱条件(温度×時間)が低いため、押出圧力が高くなり、押出加工をスムーズに行うことが困難となる。さらに予備加熱条件が非常に制約されるため、温度管理が難しく、実際の生産に採用することには無理があるように思われる。   In addition, although the thing of the comparative example 12 is a thing whose extrusion length is comparatively long, in such preheating conditions, since the heating conditions (temperature x time) are low for the die (die) used for extrusion processing, The extrusion pressure becomes high, and it becomes difficult to perform the extrusion process smoothly. Furthermore, since preheating conditions are very limited, it is difficult to control the temperature, and it seems impossible to adopt it for actual production.

また比較例14のものは、比較例11,13のものと比較すると、予備加熱時の加熱温度等を高くしても、まずまずの評価が得られ、予備加熱条件の制約が少し緩和されている。   Moreover, compared with the comparative examples 11 and 13, the thing of the comparative example 14 can obtain a reasonable evaluation even if the heating temperature at the time of preheating is increased, and the restrictions on the preheating conditions are slightly relaxed. .

これに対し、実験例11〜14に示すように、耐酸化膜が形成された炭窒化チタン系サーメット基材をメス型ダイス(140)とするものでは、予備加熱時の加熱温度が少し高くしても、さらに加熱時間の長短にかかわらず、押出長さを十分に長くとることができた。   On the other hand, as shown in Experimental Examples 11 to 14, in the case where the titanium carbonitride cermet base material on which the oxidation resistant film is formed is a female die (140), the heating temperature at the time of preheating is slightly increased. However, the extrusion length could be made sufficiently long regardless of the heating time.

また実験例15〜17に示すように、予備加熱温度を非常に高温に設定したり、加熱時間を非常に長く設定しても、押出長さをある程度長く確保することができた。従って、本発明に関連した実験例11〜17のものは、予備加熱条件の制約を非常に少なくすることができ、温度管理を容易に行うことができ、実際の生産に好適に採用でき、特に、実験例11〜14のものは、押出長さをより一層長く確保でき、耐久寿命が長く、効率の良い生産性を確保できるものと考えられる。   Further, as shown in Experimental Examples 15 to 17, even if the preheating temperature was set to a very high temperature or the heating time was set to be very long, the extrusion length could be secured to a certain extent. Therefore, the experimental examples 11 to 17 related to the present invention can greatly reduce the restrictions on the preheating conditions, can easily perform the temperature control, and can be suitably used for actual production. In Examples 11 to 14, it is considered that the extrusion length can be further ensured, the durability life is long, and efficient productivity can be ensured.

具体的には、炭窒化チタン系サーメット基材の表面に、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)の耐酸化膜を形成したメス型ダイスを用いたものでは、つまり本発明に関連したメス型ダイスを用いたものでは、予備加熱条件として、加熱温度を420〜520℃、より好ましくは450〜500℃に設定でき、加熱時間を28時間以下、好ましくは4時間以上、より好ましくは24時間以下に設定することができる。 Specifically, in the case of using a female die in which an oxidation resistant film of an ilmenite type composite oxide (NiTiO 3 layer) is formed on the surface of a titanium carbonitride cermet base material, that is, a female type related to the present invention. In the case of using a die, the heating temperature can be set to 420 to 520 ° C., more preferably 450 to 500 ° C. as the preheating condition, and the heating time is 28 hours or less, preferably 4 hours or more, more preferably 24 hours or less. Can be set to

なお、上記実験例11〜17は、炭窒化チタン系サーメット基材の表面に、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)の耐酸化膜を形成したメス型ダイスを用いたものであるが、上記実験例2のように、炭窒化チタン系サーメット基材の表面に、ペロブスカイト型複合酸化物(CaTiO3層)の耐酸化膜を形成したメス型ダイスを用いたものや、上記実験例3のように、炭窒化チタン系サーメット基材の表面に、スピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)の耐酸化膜を形成したメス型ダイスを用いたもので、上記実験例11〜17と同様に、押出加工を行って、同様の測定を行ったところ、上記実験例11〜17と同様の評価を得ることができた。従って、耐酸化膜は、上記実験例11〜17に示すようなイルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)に限られず、ペロブスカイト型複合酸化物(CaTiO3層)や、スピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)であっても、予備加熱条件として、上記と同様の条件を設定することができる。 The above experimental examples 11 to 17, the surface of the titanium carbonitride-based cermet substrate, but those using a female die forming the oxidation film of ilmenite-type complex oxide (NiTiO 3 layers), the As in Experimental Example 2, using a female die in which an oxidation-resistant film of perovskite complex oxide (CaTiO 3 layer) is formed on the surface of a titanium carbonitride cermet base material, or as in Experimental Example 3 above In addition, a female die in which an oxidation resistant film of a spinel composite oxide (Co 2 TiO 4 layer) is formed on the surface of a titanium carbonitride-based cermet base material is used, as in Experimental Examples 11 to 17 above. When the same measurement was carried out by performing extrusion processing, the same evaluation as in the above Experimental Examples 11 to 17 could be obtained. Therefore, the oxidation resistant film is not limited to the ilmenite type complex oxide (NiTiO 3 layer) as shown in the above experimental examples 11 to 17, but the perovskite type complex oxide (CaTiO 3 layer) or the spinel type complex oxide (Co 2 TiO 4 layer), the same conditions as described above can be set as preheating conditions.

<第2実施形態における押出ダイスの再処理>
第2実施形態で押出加工に用いられた押出ダイス(100)のメス型ダイス(140)においても、上記第1実施形態と同様に、再処理することによって、再使用可能なメス型ダイス(140)を製作することができる。
<Reprocessing of Extrusion Die in Second Embodiment>
Also in the female die (140) of the extrusion die (100) used for the extrusion process in the second embodiment, the reusable female die (140) can be obtained by reprocessing as in the first embodiment. ) Can be produced.

すなわち使用済みのメス型ダイス(140)に対し、図6のステップS1と同様に洗浄を行う。この洗浄工程においては、上記と同様、図7に示すように、アルカリ洗浄処理(ステップS11)、中和処理(ステップS12)、第1水洗処理(ステップS13)、第1乾燥処理(ステップS14)、表面状態確認処理(ステップS15)、表面研磨処理(ステップS16)、有機溶剤洗浄処理(ステップS17)、第2水洗処理(ステップS18)および第2乾燥処理(ステップS19)を必要に応じて順次行う。   That is, the used female die (140) is cleaned in the same manner as in step S1 of FIG. In this cleaning step, as described above, as shown in FIG. 7, an alkali cleaning process (step S11), a neutralization process (step S12), a first water washing process (step S13), and a first drying process (step S14). The surface condition confirmation process (step S15), the surface polishing process (step S16), the organic solvent cleaning process (step S17), the second water washing process (step S18), and the second drying process (step S19) are sequentially performed as necessary. Do.

このように洗浄された使用済みメス型ダイス(140)としてのサーメット基材(11)に、図6のステップS2および図2,3に示すように、上記と同様に、耐酸化膜(12)を形成する。これによりサーメット基材(11)上に耐酸化膜(12)が形成された表面被覆サーメット部材(1)によって構成されるメス型ダイス(140)を製作するものである。   The cermet base material (11) as the used female die (140) washed in this manner is subjected to the oxidation resistant film (12) in the same manner as described above, as shown in step S2 of FIG. 6 and FIGS. Form. Thus, a female die (140) constituted by the surface-coated cermet member (1) having the oxidation resistant film (12) formed on the cermet base material (11) is manufactured.

こうして再処理されたメス型ダイス(140)を備えた押出ダイス(100)を用いて、上記と同様に押出加工した場合、上記新品のメス型ダイス(140)を備えた押出ダイス(100)を用いた押出加工と同様に、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。   When the extrusion die (100) provided with the reprocessed female die (140) is extruded in the same manner as described above, the extrusion die (100) provided with the new female die (140) is obtained. Similar to the extrusion process used, almost the same effect can be obtained.

なお上記各実施形態においては、再処理される金属加工具が、押出ダイス(ダイス本体、メス型ダイス)等によって構成される場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、再処理される金属加工具としては、拡管用ダイスや縮管用ダイス等の引抜ダイス、温間用、冷間用の鍛造加工用金型、ダイキャスト用金型、曲げ加工用金型、温間用、冷間用の圧延加工用ロール、鋳造用モールド等の塑性加工用の金型(ダイス)の他、切削用チップやバイト等の切削機械工具等にも適用することができる。   In each of the above embodiments, the case where the metal processing tool to be reprocessed is configured by an extrusion die (die body, female die) or the like has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and in the present invention. The reworked metal working tools include drawing dies such as expansion dies and contraction dies, warm and cold forging dies, die casting dies, bending dies, The present invention can also be applied to cutting machine tools such as cutting tips and cutting tools, as well as metal working dies (dies) such as rolls for cold and cold rolling and casting molds.

<参照例1>   <Reference Example 1>

Figure 2011162853
Figure 2011162853

表3に示すように、上記実験例11と同様の押出ダイス(100)を準備した。すなわちメス型ダイス(140)として、炭窒化系サーメットをダイス(140)の基材とし、その基材の表面に、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)によって構成される表面被覆層(耐酸化膜)を形成したものを準備した。 As shown in Table 3, an extrusion die (100) similar to that of Experimental Example 11 was prepared. That is, as a female die (140), a carbonitriding cermet is used as the base material of the die (140), and a surface coating layer (oxidation resistant) composed of an ilmenite composite oxide (NiTiO 3 layer) is formed on the surface of the base material. What formed the film | membrane) was prepared.

この押出ダイス(100)を450℃で8時間予備加熱した後、上記実験例11と同様に、押出加工を行った。   This extrusion die (100) was preheated at 450 ° C. for 8 hours, and then extruded in the same manner as in Experimental Example 11.

そして押出長さが30000mに達した時点での、押出加工品としての熱交換チューブ(160)の表面粗さを測定し、その表面粗さ5μm以下の場合に、表面状態が「良(良好)」と評価した。   And when the extrusion length reaches 30000 m, the surface roughness of the heat exchange tube (160) as an extruded product is measured, and when the surface roughness is 5 μm or less, the surface condition is “good (good)”. ".

<実施例1>
表3に示すように、参照例1で使用した使用済みのメス型ダイス(140)に対し、上記第2実施形態と同様に、洗浄工程(図6のステップS1)および耐酸化膜形成工程(同図のステップS2)を行って、メス型ダイス(140)を再使用可能な状態に再処理した。このとき耐酸化膜は、参照例1と同様、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)により構成されるものとした。
<Example 1>
As shown in Table 3, with respect to the used female die (140) used in Reference Example 1, as in the second embodiment, a cleaning process (step S1 in FIG. 6) and an oxidation resistant film forming process ( Step S2) of the figure was performed, and the female die (140) was reprocessed into a reusable state. At this time, the oxidation resistant film was made of an ilmenite type complex oxide (NiTiO 3 layer) as in Reference Example 1.

そしてこの再処理後のメス型ダイス(140)を用いて、上記参照例1と同様に、押出加工を行い、同様の評価を行った。   Then, using the female die (140) after the reprocessing, extrusion was performed in the same manner as in Reference Example 1, and the same evaluation was performed.

<参照例2>
表3に示すように、メス型ダイス(140)として、耐酸化膜がペロブスカイト型化合物(CaTiO3層)によって構成されるものを準備した。なおこの耐酸化膜は、上記実験例2と同様にして形成した。
<Reference Example 2>
As shown in Table 3, a female die (140) having an oxidation resistant film composed of a perovskite compound (CaTiO 3 layer) was prepared. This oxidation resistant film was formed in the same manner as in Experimental Example 2.

このメス型ダイス(140)を備えた押出ダイス(100)を用いて、参照例1と同様に、押出加工を行い、同様の評価を行った。   Using the extrusion die (100) provided with the female die (140), extrusion was performed in the same manner as in Reference Example 1, and the same evaluation was performed.

<実施例2>
表3に示すように、参照例2で使用した使用済みのメス型ダイス(140)に対し、上記実施例1と同様に洗浄した後、同様に耐酸化膜を形成することにより、メス型ダイス(140)を再使用可能な状態に仕上げた。このとき耐酸化膜は、参照例2と同様、ペロブスカイト型化合物(CaTiO3層)によって構成されるものとした。
<Example 2>
As shown in Table 3, the used female die (140) used in Reference Example 2 was washed in the same manner as in Example 1 and then an oxidation resistant film was formed in the same manner, thereby forming the female die. (140) was finished in a reusable state. At this time, the oxidation resistant film was made of a perovskite type compound (CaTiO 3 layer) as in Reference Example 2.

そしてこの再処理後のメス型ダイス(140)を用いて、上記参照例2と同様に、押出加工を行い、同様の評価を行った。   Then, using the female die (140) after the reprocessing, extrusion was performed in the same manner as in Reference Example 2, and the same evaluation was performed.

<参照例3>
表3に示すように、メス型ダイス(140)として、耐酸化膜がスピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)によって構成されるものを準備した。なおこの耐酸化膜は、上記実験例3と同様にして形成した。
<Reference Example 3>
As shown in Table 3, a female die (140) having an oxidation resistant film composed of a spinel complex oxide (Co 2 TiO 4 layer) was prepared. This oxidation resistant film was formed in the same manner as in Experimental Example 3 above.

このメス型ダイス(140)を備えた押出金型(100)を用いて、参照例1と同様に、押出加工を行い、同様の評価を行った。   Using the extrusion die (100) provided with the female die (140), extrusion was performed in the same manner as in Reference Example 1, and the same evaluation was performed.

<実施例3>
表3に示すように、参照例3で使用した使用済みメス型ダイス(140)に対し、上記実施例1と同様に洗浄した後、同様に耐酸化膜を形成することにより、メス型ダイス(140)を再使用可能な状態に仕上げた。このとき耐酸化膜は、参照例3と同様、スピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)によって構成されるものとした。
<Example 3>
As shown in Table 3, the used female die (140) used in Reference Example 3 was washed in the same manner as in Example 1, and then an oxidation-resistant film was formed in the same manner, thereby forming the female die ( 140) was finished in a reusable state. At this time, the oxidation resistant film was formed of a spinel complex oxide (Co 2 TiO 4 layer) as in Reference Example 3.

そしてこの再処理後のメス型ダイス(140)を用いて、上記参照例2と同様に、押出加工を行い、同様の評価を行った。   Then, using the female die (140) after the reprocessing, extrusion was performed in the same manner as in Reference Example 2, and the same evaluation was performed.

<まとめ>
実施例1と参照例1との比較、実施例2と参照例2との比較、実施例3と参照例3との比較から明らかなように、使用済みのメス型ダイス(140)を本発明に関連した手段によって再処理することにより、メス型ダイス(140)を新品同様に再生することができた。さらに本発明に関連した手段による再処理によれば、耐酸化膜が、イルメナイト型複合酸化物(NiTiO3層)、ペロブスカイト型化合物(CaTiO3層)およびスピネル型複合酸化物(Co2TiO4層)のいずれの種類のものであっても、新品同様に再生することができた。
<Summary>
As is apparent from the comparison between Example 1 and Reference Example 1, the comparison between Example 2 and Reference Example 2, and the comparison between Example 3 and Reference Example 3, the used female die (140) is formed according to the present invention. The female die (140) could be regenerated like a new product by reprocessing by means related to. Further, according to the reprocessing by the means related to the present invention, the oxidation resistant film comprises an ilmenite type complex oxide (NiTiO 3 layer), a perovskite type compound (CaTiO 3 layer) and a spinel type complex oxide (Co 2 TiO 4 layer). ) Were able to be reproduced as if they were new.

この発明の金属加工具の再処理方法は、金属材料を金属加工具によって加工する金属加工技術に適用することができる。   The metal processing tool reprocessing method of the present invention can be applied to a metal processing technique for processing a metal material with a metal processing tool.

1:表面被覆サーメット部材
11:サーメット基材
12:耐酸化膜
31:ダイス本体(金属加工具)
140:メス型ダイス(金属加工具)
F…押出材(金属材料)
T…膜厚
1: Surface-covered cermet member 11: Cermet base material 12: Oxidation resistant film 31: Die body (metal working tool)
140: Female die (metal working tool)
F ... Extruded material (metal material)
T ... film thickness

Claims (23)

炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材を備えた使用済み金属加工具を再生利用するための再処理方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメット基材の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成することにより、再処理後の金属加工具をなす表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する第1水洗処理と、
前記第1水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる第1乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とする金属加工具の再処理方法。
To recycle a used metal working tool provided with a cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride Reprocessing method,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
After the cleaning step is completed, a surface-coated cermet member that forms a metal processing tool after reprocessing is obtained by forming an oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet base material. Including an oxidation resistant film forming step,
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
A first water washing treatment for washing the cermet base material with hot water after the alkali washing treatment is completed;
After the first water washing treatment is completed, the metal processing tool reprocessing method is characterized in that after the moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, the first drying treatment is naturally performed. .
前記洗浄工程において、アルカリ洗浄処理を行った後、第1水洗処理を行う前に、酸性水溶液による中和処理を行うようにした請求項1に記載の金属加工具の再処理方法。   The metal processing tool reprocessing method according to claim 1, wherein, in the cleaning step, neutralization treatment with an acidic aqueous solution is performed after the alkali cleaning treatment and before the first water washing treatment. 前記洗浄工程において、第1乾燥処理を行った後、研磨具により前記サーメット基材の表面を研磨する表面研磨処理を行うようにした請求項1または2に記載の金属加工具の再処理方法。   The metal processing tool reprocessing method according to claim 1 or 2, wherein in the cleaning step, after the first drying process is performed, a surface polishing process is performed to polish the surface of the cermet base material with a polishing tool. 前記洗浄工程において、表面研磨処理を行った後、有機溶剤により、前記サーメット基材を洗浄する有機溶剤洗浄処理を行うようにした請求項3に記載の金属加工具の再処理方法。   The metal processing tool reprocessing method according to claim 3, wherein after the surface polishing process is performed in the cleaning step, an organic solvent cleaning process for cleaning the cermet base material is performed with an organic solvent. 前記洗浄工程において、有機溶剤洗浄処理を行った後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する第2水洗処理を行うようにした請求項4に記載の金属加工具の再処理方法。   5. The metal processing tool reprocessing method according to claim 4, wherein in the cleaning step, after the organic solvent cleaning process is performed, a second water cleaning process of cleaning the cermet base material with hot water is performed. 前記洗浄工程において、前記第2水洗処理を行った後、エアーブローにより前記サーメット基材の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる第2乾燥処理とを行うようにした請求項5に記載の金属加工具の再処理方法。   6. The metal processing according to claim 5, wherein, in the cleaning step, after the second water washing process is performed, a second drying process is performed in which the moisture of the cermet base material is blown off by air blow and then naturally dried. Tool reprocessing method. 前記チタン化合物は、炭窒化チタンによって構成される請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The said titanium compound is a reprocessing method of the metal working tool of any one of Claims 1-6 comprised with a titanium carbonitride. 前記耐酸化膜は、前記サーメット基材の表面のチタン化合物と反応して、前記複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を、前記サーメット基材に塗布した後、加熱することによって形成される請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing a metal salt that reacts with a titanium compound on the surface of the cermet base material to form the composite oxide, and then heating the cermet base material. The reprocessing method of the metal working tool of any one of Claims 1-7. 前記処理液を塗布する前に予め、前記サーメット基材に対し酸化処理を行う請求項8に記載の金属加工具の再処理方法。   The metal processing tool reprocessing method according to claim 8, wherein an oxidation treatment is performed on the cermet base material in advance before applying the treatment liquid. 前記耐酸化膜は、ペロブスカイト型複合酸化物によって構成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The metal processing tool reprocessing method according to claim 1, wherein the oxidation-resistant film is made of a perovskite complex oxide. 前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、アルカリ土類金属化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される請求項10に記載の金属加工具の再処理方法。   The method for reprocessing a metal working tool according to claim 10, wherein the oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing an alkaline earth metal compound to the cermet substrate and then heating the cermet substrate. 前記耐酸化膜は、イルメナイト型複合酸化物によって構成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The method for reprocessing a metal working tool according to any one of claims 1 to 9, wherein the oxidation resistant film is made of an ilmenite complex oxide. 前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、鉄属2価イオンの遷移金属化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される請求項12に記載の金属加工具の再処理方法。   The method for reprocessing a metal working tool according to claim 12, wherein the oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing a transition metal compound of an iron group divalent ion to the cermet base material and then heating the cermet base material. . 前記耐酸化膜は、スピネル型複合酸化物によって構成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The said oxidation-resistant film is a reprocessing method of the metal working tool of any one of Claims 1-9 comprised with a spinel type complex oxide. 前記耐酸化膜は、前記サーメット基材に、マグネシウム化合物またはコバルト化合物を含む処理液を塗布した後、加熱することによって形成される請求項14に記載の金属加工具の再処理方法。   The method of reprocessing a metal working tool according to claim 14, wherein the oxidation resistant film is formed by applying a treatment liquid containing a magnesium compound or a cobalt compound to the cermet base material and then heating the cermet base material. 前記耐酸化膜の厚さが0.5μm以下である請求項1〜15のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The method for reprocessing a metal working tool according to any one of claims 1 to 15, wherein the oxidation-resistant film has a thickness of 0.5 µm or less. 前記複合酸化物は、酸素イオンが最密充填された結晶構造を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の金属加工具の再処理方法。   The method for reprocessing a metal working tool according to claim 1, wherein the composite oxide has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed. 押出材を押出成形するための押出ダイスであって、
請求項1〜17のいずれかに記載の再処理方法によって得られた再処理後の金属加工具によって形成されたことを特徴とする押出ダイス。
An extrusion die for extruding an extruded material,
An extrusion die formed by a reprocessed metal working tool obtained by the reprocessing method according to claim 1.
予備加熱が行われた押出ダイスによって、押出材を押出成形するようにした押出加工方法であって、
前記押出ダイスとして、請求項18に記載の押出ダイスを用いるとともに、
押出成形を開始した後に、流動する押出材によって前記押出ダイスの耐酸化膜を剥離させるようにしたことを特徴とする押出加工方法。
An extrusion method in which an extruded material is extruded by an extrusion die subjected to preheating,
While using the extrusion die according to claim 18, as the extrusion die,
An extrusion processing method, wherein after the extrusion molding is started, the oxidation resistant film of the extrusion die is peeled off by a flowing extruded material.
炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、耐酸化膜が形成された表面被覆サーメット部材を製造する方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメットの表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される前記耐酸化膜を形成して、前記表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記使用済み金属加工具の表面を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記金属加工具を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記金属加工具表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うとともに、
前記耐酸化膜形成工程は、
前記サーメット基材の表面に、前記サーメット基材表面のチタン化合物と反応して複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を塗布する処理液塗布処理と、
前記塗布の後に加熱することによって耐酸化膜を形成する加熱処理とを行うようにしたことを特徴とする表面被覆サーメット部材の製造方法。
Surface coating in which an oxidation-resistant film is formed on the surface of a cermet base material composed of a sintered body mainly composed of at least one titanium compound of titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride. A method of manufacturing a cermet member,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
After the cleaning step is completed, forming the oxidation-resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet, and obtaining the surface-coated cermet member,
The washing step includes
An alkali cleaning treatment for cleaning the surface of the used metal working tool with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the metal processing tool with hot water,
After the water washing treatment is completed, the moisture on the surface of the metal working tool is blown off by air blow, and then a drying treatment is performed to dry naturally.
The oxidation resistant film forming step includes:
A treatment liquid coating treatment for coating a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet base material to form a composite oxide on the surface of the cermet base material,
A method for producing a surface-coated cermet member, wherein a heat treatment for forming an oxidation-resistant film is performed by heating after the coating.
炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、耐酸化膜が形成された表面被覆サーメット部材を製造する方法であって、
前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記サーメットの表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される前記耐酸化膜を形成することにより、前記表面被覆サーメット部材を得る耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うとともに、
前記耐酸化膜形成工程は、
前記サーメット基材を加熱により酸化する酸化処理と、
前記酸化処理がなされたサーメット基材の表面に、前記サーメット基材表面のチタン化合物と反応して複合酸化物を生成する金属塩を含む処理液を塗布する処理液塗布処理と、
前記塗布の後に加熱することによって耐酸化膜を形成する加熱処理とを行うようにしたことを特徴とする表面被覆サーメット部材の製造方法。
Surface coating in which an oxidation-resistant film is formed on the surface of a cermet base material composed of a sintered body mainly composed of at least one titanium compound of titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride. A method of manufacturing a cermet member,
A cleaning step of cleaning the surface of the cermet substrate;
An oxidation resistant film forming step of obtaining the surface-coated cermet member by forming the oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the cermet after the cleaning step is completed;
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the cermet base material with hot water,
After the water washing treatment is completed, the moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, and then a drying treatment for natural drying is performed.
The oxidation resistant film forming step includes:
An oxidation treatment for oxidizing the cermet substrate by heating;
A treatment liquid coating treatment for coating a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet base material to form a composite oxide on the surface of the cermet base material subjected to the oxidation treatment;
A method for producing a surface-coated cermet member, wherein a heat treatment for forming an oxidation-resistant film is performed by heating after the coating.
炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体によって構成されるサーメット基材の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成するサーメット基材の耐酸化膜形成方法であって、
前記サーメット基材に前記耐酸化膜を形成する前に予め、前記サーメット基材の表面を洗浄する洗浄工程を含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記サーメット基材を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記サーメット基材を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記サーメット基材表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とするサーメット基材の耐酸化膜形成方法。
The surface of a cermet substrate composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of hard phase among titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride is composed of a composite oxide containing titanium. A method for forming an oxidation resistant film of a cermet base material for forming an oxidation resistant film comprising:
Before forming the oxidation-resistant film on the cermet base material, including a cleaning step of cleaning the surface of the cermet base material in advance.
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the cermet base material with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the cermet base material with hot water,
A method for forming an oxidation-resistant film on a cermet base material, wherein after the water washing treatment is completed, moisture on the surface of the cermet base material is blown off by air blow, followed by a drying process of natural drying.
炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタンのうち、少なくとも1種以上のチタン化合物を硬質相の主成分とする焼結体における酸化を防止するためのチタン系焼結体の酸化防止方法であって、
前記焼結体の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程が完了した後、前記焼結体の表面に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜を形成する耐酸化膜形成工程とを含み、
前記洗浄工程は、
アルカリ性水溶液により前記焼結体を洗浄するアルカリ洗浄処理と、
前記アルカリ洗浄処理が完了した後、お湯により前記焼結体を洗浄する水洗処理と、
前記水洗処理が完了した後、エアーブローにより前記焼結体表面の水分を吹き飛ばしてから、自然乾燥させる乾燥処理とを行うようにしたことを特徴とするチタン系焼結体の酸化防止方法。
An anti-oxidation method for a titanium-based sintered body for preventing oxidation in a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of a hard phase among titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride,
A cleaning step of cleaning the surface of the sintered body;
After the cleaning step is completed, an oxidation resistant film forming step of forming an oxidation resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the surface of the sintered body,
The washing step includes
Alkaline washing treatment for washing the sintered body with an alkaline aqueous solution;
After the alkali cleaning treatment is completed, a water washing treatment for washing the sintered body with hot water,
An anti-oxidation method for a titanium-based sintered body, characterized in that after the water washing treatment is completed, moisture on the surface of the sintered body is blown off by air blow, and then a drying treatment is performed for natural drying.
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