JP2588057B2 - 金型用型材の製造方法 - Google Patents
金型用型材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、全面にわたって通気用の細孔を有する金型
用型材を製造するための方法に関する。
用型材を製造するための方法に関する。
（従来技術と問題点） 本願出願人は、プラスチックの成形あるいは金属の鋳
造等に使用される金型を製作するための型材として、ワ
イヤー切削法により製造した太さ100μｍ以下の鉄系長
繊維を寸断して得たアスペクト比30〜100の短繊維に炭
素粉を0.5〜1.2wt％添加すると共に必要に応じてCr粉及
びMn粉を加えて混合した混合材料をプレス成形用型若し
くはCIP法用ラバー型内に均一密度に充填し、0.5〜8ton
/cm2の加圧力で加圧成形した後還元性雰囲気にて、加熱
燒結して成る金型用型材をすでに特許出願している（特
開平２−101102号公報）。
造等に使用される金型を製作するための型材として、ワ
イヤー切削法により製造した太さ100μｍ以下の鉄系長
繊維を寸断して得たアスペクト比30〜100の短繊維に炭
素粉を0.5〜1.2wt％添加すると共に必要に応じてCr粉及
びMn粉を加えて混合した混合材料をプレス成形用型若し
くはCIP法用ラバー型内に均一密度に充填し、0.5〜8ton
/cm2の加圧力で加圧成形した後還元性雰囲気にて、加熱
燒結して成る金型用型材をすでに特許出願している（特
開平２−101102号公報）。
このような金型用型材は、微細な空孔が全面にわたっ
て均一に分布しているため通気用の孔加工を一切必要と
せず、また強度及び靭性に優れた特性を有する一方で、
鉄系短繊維が酸化腐食して錆を発生させ、空孔を閉塞さ
せたり、硬度がそれほど高くないことから耐摩耗性が劣
る等の問題があることが判明した。
て均一に分布しているため通気用の孔加工を一切必要と
せず、また強度及び靭性に優れた特性を有する一方で、
鉄系短繊維が酸化腐食して錆を発生させ、空孔を閉塞さ
せたり、硬度がそれほど高くないことから耐摩耗性が劣
る等の問題があることが判明した。
（目的） 本発明は上記の問題に鑑みて成されたもので全面にわ
たって通気用の微細空孔を有すると共に機械加工が可能
でかつ耐食性に優れ、熱処理による硬さの制御が可能な
金型用型材を製造する方法を提供することを目的とする
ものである。
たって通気用の微細空孔を有すると共に機械加工が可能
でかつ耐食性に優れ、熱処理による硬さの制御が可能な
金型用型材を製造する方法を提供することを目的とする
ものである。
（発明に至る経過） 本願発明者は、前記目的を達成するために、特開平２
−101102号公報に示めされている鉄系繊維に変えてステ
ンレス鋼繊維を使用することを検討した。しかし、ステ
ンレス鋼繊維を使用するに当っては次のような問題があ
る。
−101102号公報に示めされている鉄系繊維に変えてステ
ンレス鋼繊維を使用することを検討した。しかし、ステ
ンレス鋼繊維を使用するに当っては次のような問題があ
る。
ステンレス鋼は大別してフェライト系、オーステナイ
ト系、マルテンサイト系の３種に分けられる。
ト系、マルテンサイト系の３種に分けられる。
フェライト系はＣ％が低いFe−Cr合金で11.5〜19％Cr
を含み、Ｃ％が低いために硬さが低く切削加工は可能で
あるが急冷しても燒きが入らない。
を含み、Ｃ％が低いために硬さが低く切削加工は可能で
あるが急冷しても燒きが入らない。
オーステナイト系はFe−Cr合金にNiを数％以上含み、
室温でもオーステナイト組織を呈するものであり、一般
に耐食性、耐熱性に優れるが切削加工において加工硬化
をおこし、加工が非常に困難である。
室温でもオーステナイト組織を呈するものであり、一般
に耐食性、耐熱性に優れるが切削加工において加工硬化
をおこし、加工が非常に困難である。
マルテンサイト系は、Ｃ％が高いFe−Cr合金で11.5〜
19％Crを含み、Ｃ％を高めると硬さがか増しその硬さの
制御は可能であるがＣ％の増加に伴って耐食性が劣化し
て錆を発生させる。
19％Crを含み、Ｃ％を高めると硬さがか増しその硬さの
制御は可能であるがＣ％の増加に伴って耐食性が劣化し
て錆を発生させる。
本発明は上記のようなステンレス鋼の問題を克服する
ために種々検討を加えた結果フェライト系ステンレス鋼
繊維を使用し、燒結後に窒素を含有させることを思い立
った。
ために種々検討を加えた結果フェライト系ステンレス鋼
繊維を使用し、燒結後に窒素を含有させることを思い立
った。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明における金型用型材
の製造方法は、ワイヤー切削法により製造した太さ100
μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼長繊維を寸断して
得たアスペクト比30〜300の短繊維にフェライト系ステ
ンレス鋼粉とCu粉若しくはCu−Sn粉を加えて混合した混
合材料を、CIP法用ラバー型内に均一に充填し、２〜4to
n/cm2の加圧力で加圧成形した後、真空雰囲気中にて加
熱燒結し、これに連続して若しくは再加熱して窒素ガス
若しくは、アンモニア分解ガス中に、900〜1050℃の温
度で保持して母金属に窒素を0.3〜1.2wt％含有させて成
るものである。
の製造方法は、ワイヤー切削法により製造した太さ100
μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼長繊維を寸断して
得たアスペクト比30〜300の短繊維にフェライト系ステ
ンレス鋼粉とCu粉若しくはCu−Sn粉を加えて混合した混
合材料を、CIP法用ラバー型内に均一に充填し、２〜4to
n/cm2の加圧力で加圧成形した後、真空雰囲気中にて加
熱燒結し、これに連続して若しくは再加熱して窒素ガス
若しくは、アンモニア分解ガス中に、900〜1050℃の温
度で保持して母金属に窒素を0.3〜1.2wt％含有させて成
るものである。
（作用） 本発明は、主材料としてフェライト型ステンレス鋼の
短繊維と粉末を使用する。その代表例はSUS434（Ｃ≦0.
1,Cr:16〜19％,Mo:0.5〜２％）SUS430（Ｃ≦0.03,Cr:16
〜19％）である。この化学成分からなる線材をワイヤー
の切削法で削り出すことにより、直径換算で10〜50μｍ
の長繊維を作り、この長繊維をカッターミル等で寸断し
てアスペクト比30〜300の短繊維を得る。
短繊維と粉末を使用する。その代表例はSUS434（Ｃ≦0.
1,Cr:16〜19％,Mo:0.5〜２％）SUS430（Ｃ≦0.03,Cr:16
〜19％）である。この化学成分からなる線材をワイヤー
の切削法で削り出すことにより、直径換算で10〜50μｍ
の長繊維を作り、この長繊維をカッターミル等で寸断し
てアスペクト比30〜300の短繊維を得る。
この短繊維は、繊維軸線が切削方向と平行であり、全
体としてカール気味になり、かつ繊維軸線と直角の断面
が割面状若しくは、偏平矩形であり、全体として帯状を
呈している。
体としてカール気味になり、かつ繊維軸線と直角の断面
が割面状若しくは、偏平矩形であり、全体として帯状を
呈している。
このようにして得た短繊維に上記成分のフェライト系
ステンレス鋼粉と、Cu粉若しくはCu−Sn粉を加えて混合
した材料をCIP法用ラバー型内に均一に充填し、２〜4to
n/cm2の加圧力で加圧成形した後真空雰囲気中にて燒結
後これに連続して若しくは再加熱して窒素ガス若しくは
アンモニア分解ガス中に900〜1050℃の温度で保持して
母金属に窒素を0.3〜1.2wt％含有させることにより、全
面に微細な空孔を有し、かつ切削性、耐食性をそこなう
ことなく型材として必要な硬さ、及び熱処理による硬さ
の制御を行なうことができる。
ステンレス鋼粉と、Cu粉若しくはCu−Sn粉を加えて混合
した材料をCIP法用ラバー型内に均一に充填し、２〜4to
n/cm2の加圧力で加圧成形した後真空雰囲気中にて燒結
後これに連続して若しくは再加熱して窒素ガス若しくは
アンモニア分解ガス中に900〜1050℃の温度で保持して
母金属に窒素を0.3〜1.2wt％含有させることにより、全
面に微細な空孔を有し、かつ切削性、耐食性をそこなう
ことなく型材として必要な硬さ、及び熱処理による硬さ
の制御を行なうことができる。
（実施例） SUS434（C:0.1％,Cr:18％,Mo:1％）のステンレス鋼線
材３〜5mmφをワイヤー切削法により切削して直径換算2
0〜50μｍの長繊維を作り、これをカッターミルで寸断
してアスペクト比30〜300（長さ0.4〜3.0mm）とした短
繊維を得た。この短繊維40wt％にSUS434系（C:0.05％,C
r:17％,Mo:2％）のステンレス鋼粉を60wt％、さらに電
解銅粉末を4wt％添加して混合した混合材料をCIP法用ラ
バー型に充填して3ton/cm2の加圧力により加圧成形して
圧粉体を得た後、この圧粉体を第１図に示す燒結条件に
て燒結を行ない金型用型材を得た。
材３〜5mmφをワイヤー切削法により切削して直径換算2
0〜50μｍの長繊維を作り、これをカッターミルで寸断
してアスペクト比30〜300（長さ0.4〜3.0mm）とした短
繊維を得た。この短繊維40wt％にSUS434系（C:0.05％,C
r:17％,Mo:2％）のステンレス鋼粉を60wt％、さらに電
解銅粉末を4wt％添加して混合した混合材料をCIP法用ラ
バー型に充填して3ton/cm2の加圧力により加圧成形して
圧粉体を得た後、この圧粉体を第１図に示す燒結条件に
て燒結を行ない金型用型材を得た。
今燒結条件について第１図に基づいて説明すると、供
試材として250mm×200mm×100mm（約30kg）のブロック
材を用い、真空燒結炉内で１×10-2torr以下まで減圧
後、昇温を行ない、550℃にて気化成分の十分なる脱気
のため30分間温度保持をし、１×10-2torr以下の真空度
を得た後、再昇温を行ない1150℃にて２時間温度保持を
し、その後700℃まで炉冷を行なう。
試材として250mm×200mm×100mm（約30kg）のブロック
材を用い、真空燒結炉内で１×10-2torr以下まで減圧
後、昇温を行ない、550℃にて気化成分の十分なる脱気
のため30分間温度保持をし、１×10-2torr以下の真空度
を得た後、再昇温を行ない1150℃にて２時間温度保持を
し、その後700℃まで炉冷を行なう。
その間パーシャル窒素を10torr（10/780気圧）流す。
（パーシャル窒素を流す目的は真空高温に保持した場合
ステンレス鋼中のCr蒸発を防止する。） 700℃になった時点で窒素ガスを3kg/cm2流し供試材を
急速冷却させる。（700℃で急速冷却を開始するのは変
態点をすぎて組織変化を起させないためである。） 上記供試材を各々第２図、及び第３図の窒化条件にて
窒化処理を行ない、その供試材の成分分析値と硬さ分析
値を測定した結果を表１に示す。
（パーシャル窒素を流す目的は真空高温に保持した場合
ステンレス鋼中のCr蒸発を防止する。） 700℃になった時点で窒素ガスを3kg/cm2流し供試材を
急速冷却させる。（700℃で急速冷却を開始するのは変
態点をすぎて組織変化を起させないためである。） 上記供試材を各々第２図、及び第３図の窒化条件にて
窒化処理を行ない、その供試材の成分分析値と硬さ分析
値を測定した結果を表１に示す。
今窒化条件について第２図及び第３図に基づいて説明
すると、第２図は、保持時間を一定にして保持温度を変
化させた時の条件を示し、第３図は保持温度を一定にし
て保持時間を変化させた時の条件を示すもので、真空熱
処理炉内で１×10-2torr以下まで減圧後、昇温を行ない
700℃にて気化成分の十分なる脱気のための30分間温度
保持をし、１×10-2torr以下の真空度を得た後、再昇温
を行ない、各保持温度あるいは保持時間を変化させ、１
気圧中の窒素雰囲気下で窒化処理を行なった。
すると、第２図は、保持時間を一定にして保持温度を変
化させた時の条件を示し、第３図は保持温度を一定にし
て保持時間を変化させた時の条件を示すもので、真空熱
処理炉内で１×10-2torr以下まで減圧後、昇温を行ない
700℃にて気化成分の十分なる脱気のための30分間温度
保持をし、１×10-2torr以下の真空度を得た後、再昇温
を行ない、各保持温度あるいは保持時間を変化させ、１
気圧中の窒素雰囲気下で窒化処理を行なった。
表１に示す結果の中で試料No.6は供試材の表面と内部
の〔Ｎ〕量の分析値の差が大きく均一な窒素含有を得る
には保持時間30分以上が必要である。
の〔Ｎ〕量の分析値の差が大きく均一な窒素含有を得る
には保持時間30分以上が必要である。
また硬さがHMV500以上、窒素含有量が1.2％をこすも
のは窒化クロムが多量に生成され、加工が困難となり、
型材としては適さない。
のは窒化クロムが多量に生成され、加工が困難となり、
型材としては適さない。
さらに窒素量0.3％以下では型材としての必要な硬さH
MV250は得られない。
MV250は得られない。
実施例１ 上記表１の中から機械加工性に優れ、切削速度が通常
の型材（SDK61）と同等のものが得られるところの試料N
o.2を選択し、その機械的性質及び空孔径、空孔率を調
べた結果を第２表に示す。
の型材（SDK61）と同等のものが得られるところの試料N
o.2を選択し、その機械的性質及び空孔径、空孔率を調
べた結果を第２表に示す。
上記試料No.2のものをそのまま加工し、金型として使
用し汎用ABS樹脂を最小肉厚0.7mm、製品寸法10mm×150m
mのバンド状のものを10ヶ込めにて成形テストを行なっ
たその結果通常の型材を使用した場合射出圧138kg/cm2
必要であったものが射出圧98kg/cm2にてきれいに成形が
できガス燒けのないものが得られた。
用し汎用ABS樹脂を最小肉厚0.7mm、製品寸法10mm×150m
mのバンド状のものを10ヶ込めにて成形テストを行なっ
たその結果通常の型材を使用した場合射出圧138kg/cm2
必要であったものが射出圧98kg/cm2にてきれいに成形が
できガス燒けのないものが得られた。
実施例２ 上記表１の中の試料No.3及びNo.7について真空燒入れ
テストを行なった結果を表３に示す。
テストを行なった結果を表３に示す。
今真空燒入れ条件について第４図に基づいて説明する
と、真空熱処理炉内で１×10-2torr程度まで減圧後昇温
を行ない700℃にて気化成分の十分なる脱気のため30分
間温度保持をし、１×10-2torr程度の真空度を得た後95
0℃及び1020℃にそれぞれ再昇温をし、30分間温度保持
をし、その時点で窒素ガスを3kg/cm2流し試料を急速冷
却させ、30分後に１×10-2程度の真空度を得た後250℃
まで昇温して２時間温度保持をし、炉冷を行なった。
と、真空熱処理炉内で１×10-2torr程度まで減圧後昇温
を行ない700℃にて気化成分の十分なる脱気のため30分
間温度保持をし、１×10-2torr程度の真空度を得た後95
0℃及び1020℃にそれぞれ再昇温をし、30分間温度保持
をし、その時点で窒素ガスを3kg/cm2流し試料を急速冷
却させ、30分後に１×10-2程度の真空度を得た後250℃
まで昇温して２時間温度保持をし、炉冷を行なった。
上記の真空燒入れ条件は一般の金型材の燒入れに用い
られる条件と同じであり、通常の真空熱処理条件でもHM
V600までの硬さが得られガラス強化樹脂にも十分使用で
きることが確認できた。
られる条件と同じであり、通常の真空熱処理条件でもHM
V600までの硬さが得られガラス強化樹脂にも十分使用で
きることが確認できた。
尚上記実施例では、加圧成形体の燒結と、燒結体の窒
化処理とを別々の処理炉で行なったが、同一炉で１加熱
サイクル中で連続して処理を行なってもよい。
化処理とを別々の処理炉で行なったが、同一炉で１加熱
サイクル中で連続して処理を行なってもよい。
（効果） 本発明の製造方法により得られた型材による金型は上
記説明から明らかなように従来の型材が持つ優れた特性
を保持すると同時に主材料としてフェライト型ステンレ
ス鋼を使用することから酸化腐食による諸問題を克服で
き、さらに窒化処理が成されていることのため後に行な
われる燒入れ処理によりその硬度を制御するが可能であ
り金型用型材として優れた特性を有する。
記説明から明らかなように従来の型材が持つ優れた特性
を保持すると同時に主材料としてフェライト型ステンレ
ス鋼を使用することから酸化腐食による諸問題を克服で
き、さらに窒化処理が成されていることのため後に行な
われる燒入れ処理によりその硬度を制御するが可能であ
り金型用型材として優れた特性を有する。
第１図は加圧成形体の燒結条件を示すグラフ、第２図
は、保持時間を一定にし加熱温度を変化させた場合の燒
結体の窒化条件を示すグラフ、第３図は加熱温度を一定
にし保持時間を変化させた場合の燒結体の窒化条件を示
すグラフ、第４図は本発明の金型用型材の真空燒入れ条
件を示すグラフである。
は、保持時間を一定にし加熱温度を変化させた場合の燒
結体の窒化条件を示すグラフ、第３図は加熱温度を一定
にし保持時間を変化させた場合の燒結体の窒化条件を示
すグラフ、第４図は本発明の金型用型材の真空燒入れ条
件を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｆ 5/00 9543−4Ｆ Ｂ２９Ｃ 33/38 Ｂ２９Ｃ 33/38 Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｆ
Claims (1)
- 【請求項１】ワイヤー切削法により製造した太さ100μ
ｍ以下のフェライト系ステンレス鋼長繊維を寸断して得
たアスペクト比30〜300の短繊維に、フェライト系ステ
ンレス鋼粉とCu粉若しくはCu−Sn粉を加えて混合した混
合材料を、CIP法用ラバー型内に均一に充填し、２〜4to
n/cm2の加圧力で加圧成形した後、真空雰囲気中にて加
圧焼結し、これに連続して若しくは再加熱して窒素ガス
若しくはアンモニア分解ガス中に、900〜1050℃の温度
で保持して母金属に窒素を0.3〜1.2wt％含有させて成る
金型用型材の製造方法
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282199A JP2588057B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 金型用型材の製造方法 |
| KR1019910017519A KR0175321B1 (ko) | 1990-10-19 | 1991-10-07 | 금형재료 제조방법 및 금형 재료 |
| US07/773,007 US5152828A (en) | 1990-10-19 | 1991-10-08 | Method of producing mold material and the mold material |
| EP91117297A EP0481359B1 (en) | 1990-10-19 | 1991-10-10 | Method of producing mold material and the mold material |
| DE69107005T DE69107005T2 (de) | 1990-10-19 | 1991-10-10 | Verfahren zur Herstellung von Formstoff und Formstoff. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282199A JP2588057B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 金型用型材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157109A JPH04157109A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2588057B2 true JP2588057B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17649361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2282199A Expired - Lifetime JP2588057B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 金型用型材の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5152828A (ja) |
| EP (1) | EP0481359B1 (ja) |
| JP (1) | JP2588057B2 (ja) |
| KR (1) | KR0175321B1 (ja) |
| DE (1) | DE69107005T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2703694B1 (fr) * | 1993-04-05 | 1995-06-16 | France Sa Union Miniere | Composite métallique et procédé pour sa fabrication. |
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