JP4593684B1 - Drawing die, method for producing the same and drawing method - Google Patents
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Abstract
【課題】チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ管体等の引抜対象物に対するすべり性を向上させた引抜ダイスを製造できる製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る引抜ダイスの製造方法は、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工程と、前記塗布の後に耐酸化膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】図3The present invention provides a production method capable of producing a drawing die having improved slipping properties with respect to a drawing object such as a tube while maintaining the excellent performance of a titanium-based sintered body.
A method for producing a drawing die according to the present invention includes a cermet 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 step of applying a treatment liquid containing a metal salt that reacts with the titanium compound on the surface of the cermet substrate to form a composite oxide on the surface of the substrate; and a step of forming an oxidation resistant film after the application. It is characterized by that.
[Selection] Figure 3
Description
この発明は、管体等の引抜対象物に対するすべり性に優れた引抜ダイスの製造方法及び該製造方法で得られた引抜ダイスを用いた引抜加工方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a drawing die excellent in slipperiness with respect to a drawing object such as a tubular body, and a drawing method using a drawing die obtained by the manufacturing method.
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.
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
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
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.
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
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、という問題があった。
The surface-coated cermet member shown in
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、という問題があった。 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. was there.
更に、特許文献1〜3に記載のサーメット部材を内周面に配置して引抜ダイスを構成し、該引抜ダイスを用いて管体の引抜加工を行った場合、引抜ダイスの内周面における管体に対するすべり性が不十分なために、製造される引抜管の表面状態はあまり良好ではないという問題があった。
Furthermore, when the cermet member described in
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ管体等の引抜対象物に対するすべり性を向上させた引抜ダイスを製造できる製造方法及び該製造方法で得られた引抜ダイスを用いた引抜加工方法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, and a manufacturing method capable of manufacturing a drawing die having improved slipping properties with respect to a drawing object such as a tube while maintaining the excellent performance of the titanium-based sintered body. Another object of the present invention is to provide a drawing method using a drawing die obtained by the manufacturing method.
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[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工程と、
前記塗布の後に耐酸化膜を形成する工程とを含むことを特徴とする引抜ダイスの製造方法。
[1] Of the surface of the cermet base material, the surface of the cermet base material formed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of the hard phase among titanium carbide, titanium nitride, and titanium carbonitride. Applying a treatment liquid containing a metal salt that reacts with a titanium compound to form a composite oxide;
And a step of forming an oxidation-resistant film after the coating.
[2]前記耐酸化膜形成工程において、前記塗布の後に加熱することによって前記耐酸化膜を形成することを特徴とする前項1に記載の引抜ダイスの製造方法。 [2] The method for manufacturing a drawing die according to [1], wherein, in the oxidation resistant film forming step, the oxidation resistant film is formed by heating after the coating.
[3]前記塗布工程の前に、前記サーメット基材に対し酸化処理を行う工程を備えることを特徴とする前項1または2に記載の引抜ダイスの製造方法。
[3] The method for producing a drawing die according to the
[4]前記チタン化合物は、炭窒化チタンである前項1〜3のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。
[4] The method for producing a drawing die according to any one of
[5]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1〜4のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。 [5] The drawing die manufacturing method according to any one of [1] to [4], wherein the oxidation resistant film is made of a perovskite complex oxide.
[6]前記処理液として、アルカリ土類金属化合物を含む処理液を用いる前項5に記載の引抜ダイスの製造方法。 [6] The method for producing a drawing die as described in 5 above, wherein a treatment liquid containing an alkaline earth metal compound is used as the treatment liquid.
[7]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1〜4のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。 [7] The drawing die manufacturing method according to any one of [1] to [4], wherein the oxidation-resistant film is made of an ilmenite complex oxide.
[8]前記処理液として、鉄属2価イオンの遷移金属化合物を含む処理液を用いる前項7に記載の引抜ダイスの製造方法。 [8] The method for producing a drawing die as described in [7], wherein a treatment liquid containing a transition metal compound of an iron group divalent ion is used as the treatment liquid.
[9]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1〜4のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。 [9] The drawing die manufacturing method according to any one of [1] to [4], wherein the oxidation resistant film is formed of a spinel complex oxide.
[10]前記処理液として、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用いる前項9に記載の引抜ダイスの製造方法。 [10] The method for producing a drawing die as described in 9 above, wherein a treatment liquid containing a magnesium compound or a cobalt compound is used as the treatment liquid.
[11]前記耐酸化膜の厚さが0.5μm以下である前項1〜10のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。
[11] The method for manufacturing a drawing die according to any one of
[12]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1〜11のいずれか1項に記載の引抜ダイスの製造方法。 [12] The method for manufacturing a drawing die according to any one of [1] to [11], wherein the complex oxide has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed.
[13]管体を、引抜ダイス及び引抜プラグ間の隙間に通して引き抜くようにした引抜加工方法において、
前記引抜ダイスとして、前項1〜12のいずれか1項に記載の製造方法で製造された引抜ダイスを用いることを特徴とする引抜加工方法。
[13] In a drawing method in which the tube is drawn through a gap between the drawing die and the drawing plug,
A drawing method using the drawing die manufactured by the manufacturing method according to any one of
[14]前項1〜12のいずれか1項に記載の製造方法で製造された引抜ダイス。
[14] A drawing die manufactured by the manufacturing method according to any one of
[1]の発明によれば、チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ管体等の引抜対象物に対するすべり性を向上させた引抜ダイスを製造することができる。また、この製造方法では、サーメット基材に耐酸化膜を形成するだけで簡単に引抜ダイスを製作することができる。 According to the invention of [1], it is possible to manufacture a drawing die that improves the slipperiness with respect to a drawing object such as a tube while maintaining the excellent performance of the titanium-based sintered body. Further, in this manufacturing method, a drawing die can be easily manufactured simply by forming an oxidation resistant film on the cermet base material.
[2]の発明では、耐酸化膜をより効率良く形成できる。 In the invention of [2], the oxidation resistant film can be formed more efficiently.
[3]の発明では、耐酸化膜を十分に形成できる。 In the invention of [3], an oxidation resistant film can be sufficiently formed.
[4]の発明では、炭窒化チタン系焼結体の優れた性能を得ることができる引抜ダイスを製造できる。 In the invention of [4], a drawing die capable of obtaining the excellent performance of the titanium carbonitride sintered body can be produced.
[5]〜[11]の発明では、管体等の引抜対象物に対するすべり性をさらに向上させた引抜ダイスを製造できる。 In the inventions [5] to [11], it is possible to manufacture a drawing die that further improves the slipperiness with respect to a drawing object such as a tubular body.
[12]の発明では、チタンを含む複合酸化物が、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)を形成することができる。 In the invention of [12], the composite oxide containing titanium has a crystal structure in which oxygen ions are closely packed, so that it has a stable structure in which oxygen ions are difficult to move and has excellent oxidation resistance. An oxidation resistant film (passive film) can be formed.
[13]の引抜加工方法によれば、管体等の引抜対象物に対するすべり性の良い引抜ダイスを用いて引抜加工を行うから、荒れがない滑らかな表面を有した引抜品を製造できる。 According to the drawing method of [13], since drawing is performed using a drawing die having a good sliding property with respect to a drawing object such as a tubular body, a drawn product having a smooth surface without roughening can be manufactured.
[14]の発明では、チタン系焼結体の優れた性能を維持しつつ管体等の引抜対象物に対するすべり性を向上させた引抜ダイスが提供される。 According to the invention of [14], there is provided a drawing die having improved slipperiness with respect to a drawing object such as a tube while maintaining the excellent performance of the titanium-based sintered body.
図4は、本発明の引抜ダイス(2)を用いた引抜加工方法を概略的に示す断面図である。本発明の引抜ダイス(2)は、サーメット基材(11)の表面の少なくとも一部に、チタンを含む複合酸化物によって構成される耐酸化膜(12)が形成された表面被覆サーメット部材(1)(図1参照)を備えてなる。図4に示すように引抜ダイス(2)の一部のみが前記表面被覆サーメット部材(1)で形成された構成であってもよいし、或いは引抜ダイス(2)の型全体が前記表面被覆サーメット部材(1)で形成された構成であってもよい。 FIG. 4 is a sectional view schematically showing a drawing method using the drawing die (2) of the present invention. The drawing die (2) of the present invention has a surface-coated cermet member (1) in which an oxidation resistant film (12) composed of a composite oxide containing titanium is formed on at least a part of the surface of a cermet base material (11). ) (See FIG. 1). As shown in FIG. 4, only a part of the drawing die (2) may be formed by the surface-covered cermet member (1), or the entire die of the drawing die (2) may be the surface-covered cermet. The structure formed with the member (1) may be sufficient.
図4に示す引抜加工装置は、引抜ダイス(2)と、該引抜ダイス(2)のダイス孔(21)内に配置される引抜プラグ(3)とを備え、前記ダイス孔(21)(前記引抜ダイス2の内周面)と前記引抜プラグ(3)との間に環状の成形用隙間が形成されている。ワークとしての管体(アルミニウム管等)(W)が、前記成形用隙間を通って引き抜かれることにより、引抜加工される。 The drawing apparatus shown in FIG. 4 includes a drawing die (2) and a drawing plug (3) disposed in a die hole (21) of the drawing die (2), and the die hole (21) (described above) An annular forming gap is formed between the inner peripheral surface of the drawing die 2) and the drawing plug (3). A pipe body (aluminum pipe or the like) (W) as a work is drawn by being drawn through the forming gap.
前記引抜ダイス(2)は、金属材(鋼材など)等で形成された略短筒状のダイス本体(20)と、該ダイス本体(20)の内周面に一体的に形成された表面被覆サーメット部材1とを備える。前記表面被覆サーメット部材(1)は、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(11)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12が形成された部材からなり、前記サーメット基材(11)は、前記ダイス本体(20)の内周面に当接して一体的に形成されており、前記耐酸化膜(12)は、前記引抜ダイス(2)の内周面に露出している(図4参照)。
The drawing die (2) includes a substantially short cylindrical die body (20) formed of a metal material (steel material or the like) and a surface coating integrally formed on the inner peripheral surface of the die body (20). A
前記ダイス孔(21)内に配置される引抜プラグ(3)は、プラグロッド(5)により支持されている。即ち、前記プラグロッド(5)は、管体(W)の搬送経路に沿って配置され、基端がプラグフレーム(6)に固定されると共に、プラグロッド(5)の先端に前記引抜プラグ(3)が固定されている(図4参照)。前記管体(W)の先端にはチャック(4)が取り付けられており、このチャック(4)によって前記管体(W)の先端部を把持して該管体(W)を図面右方向に搬送することができる。 The extraction plug (3) disposed in the die hole (21) is supported by a plug rod (5). That is, the plug rod (5) is disposed along the transport path of the tube (W), the base end is fixed to the plug frame (6), and the pull plug (5) is attached to the tip of the plug rod (5). 3) is fixed (see FIG. 4). A chuck (4) is attached to the distal end of the tubular body (W), and the distal end of the tubular body (W) is gripped by the chuck (4) so that the tubular body (W) is moved to the right in the drawing. Can be transported.
本発明において、前記サーメット基材(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重量%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重量%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。 In the present invention, the cermet base material (11) is composed of a sintered body of 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 hard phase content of 50% by weight or more), 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 weight 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 or TiC-WC-TaC can also be employed as the main component of the hard phase of the cermet base material (11). it can.
サーメット基材(11)としては、サーメットのみで構成されるものに特に限定されるものではなく、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チタン系のサーメット層が設けられた構成のものであってもよい。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法が好適である。 The cermet base material (11) is not particularly limited to those composed only of cermet. For example, a titanium-based cermet layer is provided on the surface of a material other than cermet such as die steel and ceramics. It may be a thing. Although the method of providing a cermet layer on the surface of materials other than cermets, such as die steel and ceramics, is not specifically limited, For example, a thermal spraying method and PVD method are suitable.
前記耐酸化膜(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 complex 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(MgAl2O4)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 complex oxide and the ilmenite 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 complex oxide has a crystal structure similar to corundum, and has a structure in which cations enter oxygen gas gap positions (6-coordinates) in a structure in which oxygen ions are closely packed in hexagonal form. 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、MgTi2O4、Mg2TiO4、CoTi2O4、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MgTi2O4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 complex 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.
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。 In the present invention, anatase type, rutile type, brookite type titanium oxide formed on the cermet base material (11) is not employed as the oxidation resistant film (12).
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、耐酸化膜(12)の表面が粗くなるおそれがある。また、膜厚(T)が薄過ぎる場合には、すべり性向上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 of the oxidation resistant film (12) may become rough. Moreover, when the film thickness (T) is too thin, there is a possibility that it is difficult to sufficiently obtain the effect of improving the slip property.
次に、前記サーメット基材(11)上に前記耐酸化膜(12)を形成するためのプロセスについて説明する。 Next, a process for forming the oxidation resistant film (12) on the cermet base material (11) will be described.
図2に示すように、本実施形態では、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, in this embodiment, 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). (Processing liquid application process). 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 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.
本実施形態においては、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、膜厚が薄過ぎてすべり性向上効果を十分に得ることが困難になるおそれがある。 In this embodiment, the treatment liquid is applied to the cermet base material (11) and dried, and then the oxidation-resistant film (12) is generated by heating. The heating condition during the film formation is sodium salt. In the case of not adding, it is good to set in air at 380 to 700 ° C. for 1 to 60 minutes, preferably at 570 to 620 ° C. for 2 to 20 minutes. That is, if the heating temperature is too high, the progress of oxidation may be superior to 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, making it difficult to obtain a sufficient slip improvement 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. Thus, 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、TiCN系の表面被覆サーメット部材(1)が製作される(図1、4参照)。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) is manufactured (see FIGS. 1 and 4). 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.
さらに本実施形態の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-coated cermet member (1) of the present embodiment can be easily produced simply by applying a treatment liquid to the cermet base material (11) and heating it.
特に本実施形態においては、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, in this embodiment, 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 oxidation-resistant film (12) can be reliably formed without being affected by the type of elements contained, and the oxidation-resistant film (12) can be more easily formed. As a result, the surface-coated cermet member ( 1) can be manufactured even more easily.
また、後の実施例から明らかなように、表面被覆サーメット部材(1)は、上記耐酸化膜(12)が形成されているので、管体(W)に対するすべり性を向上させることができる。 Moreover, since the said oxidation-resistant film | membrane (12) is formed in the surface covering cermet member (1) so that it may become clear from the following Example, slip property with respect to a tubular body (W) can be improved.
次に、前記引抜ダイス(2)の製造方法について説明する。前記引抜ダイス(2)は、例えば、熱間状態のダイス本体(20)の内周面にサーメット基材(11)を焼き嵌めした後、該サーメット基材(11)に上述した方法により耐酸化膜(12)を形成することにより製作できる。 Next, a method for manufacturing the drawing die (2) will be described. For example, after the cermet base material (11) is shrink-fitted on the inner peripheral surface of the hot die body (20), the drawing die (2) is oxidized resistant to the cermet base material (11) by the method described above. It can be manufactured by forming a membrane (12).
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、ダイス本体(20)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。 Here, when 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 body (20) 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 composite 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. Accordingly, an oxidation resistant film (12) having a film thickness of about 0.2 μm can be formed.
次に、上記引抜ダイス(2)を用いた引抜加工方法について説明する。まず、管体(W)をセットした状態で、管体(W)内部の軸線に沿ってプラグロッド(5)を配置すると共に、管体(W)の先端を、引抜ダイス(2)及び引抜プラグ(3)間の成形用隙間に挿通し、チャック(4)により把持する。次いで、図示しない駆動手段によりチャック(4)を図面右方向へ移動させることにより、該チャック(4)に把持された管体(W)を、引抜ダイス(2)及び引抜プラグ(3)間の成形用隙間を通過させて、引抜加工を行う(図4参照)。 Next, a drawing method using the drawing die (2) will be described. First, with the tubular body (W) set, the plug rod (5) is disposed along the axis inside the tubular body (W), and the tip of the tubular body (W) is connected to the drawing die (2) and the drawing. It is inserted into the molding gap between the plugs (3) and gripped by the chuck (4). Next, the chuck (4) is moved rightward in the drawing by driving means (not shown), whereby the tube (W) gripped by the chuck (4) is moved between the drawing die (2) and the drawing plug (3). Drawing is performed through the molding gap (see FIG. 4).
こうして引抜加工が開始されると、引抜ダイス(2)及び引抜プラグ(3)間の成形用隙間を管体(W)が通過し、この時、引抜ダイス(2)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と共に、引抜ダイス(2)の耐酸化膜(12)が管体(W)に対して優れたすべり性を発揮する。このため、例えば、引抜ダイス(2)の寸法安定性、強度、硬度を十分に確保することができ、引抜加工を安定状態で精度良くスムーズに行うことができて、表面状態や寸法精度において高い品質を備えた引抜加工製品を得ることができる。また、TiCN焼結体を用いることにより、引抜ダイス(2)の軽量化も実現することができる。 When the drawing process is started in this way, the pipe body (W) passes through the forming gap between the drawing die (2) and the drawing plug (3). At this time, the drawing die (2) is a TiCN-based sintered body. The cermet base material itself exhibits excellent performance (excellent performance such as being difficult to react with aluminum and its alloys), and the oxidation resistant film (12) of the drawing die (2) has a tubular body ( Exhibits excellent slipperiness against W). For this reason, for example, the dimensional stability, strength, and hardness of the drawing die (2) can be sufficiently secured, the drawing process can be performed smoothly and accurately, and the surface condition and dimensional accuracy are high. A drawn product with quality can be obtained. Moreover, weight reduction of the drawing die (2) can also be realized by using the TiCN sintered body.
なお、本発明の引抜ダイス(2)は、上記のような引抜加工を多数回行うことによって、耐酸化膜(12)が摩耗してきた場合には、再処理を行うことによって(即ち上記と同様の操作を行うことによって)新たに耐酸化膜を形成するようにしても良い。 Note that the drawing die (2) of the present invention can be reprocessed (ie, similar to the above) when the oxidation resistant film (12) is worn by performing the drawing process as described above many times. A new oxidation resistant film may be formed by performing the above operation.
本発明に係る引抜ダイスとしては、中実品を引き抜く引抜ダイス、中空品を引き抜くダイスにおける引抜品の外面を成形するダイス、中空品を引き抜くダイスにおける引抜品の内面(中空内面)を成形するダイス(プラグロッド)のいずれも包含するものであるが、特にこれらに限定されるものではない。 As the drawing die according to the present invention, a drawing die for drawing a solid product, a die for forming the outer surface of a drawn product in a die for drawing a hollow product, and a die for forming an inner surface (hollow inner surface) of a drawn product in a die for drawing a hollow product Any of (plug rods) is included, but not particularly limited thereto.
前記中空品を引き抜くダイスを構成する場合には、
1)外面成形用ダイスのみが前記表面被覆サーメット部材(1)を備えた構成
2)内面成形用ダイス(プラグロッド)のみが前記表面被覆サーメット部材(1)を備えた構成
3)外面成形用ダイス及び内面成形用ダイスの両方が前記表面被覆サーメット部材(1)を備えた構成
のいずれを採用してもよく、中でも3)の構成を採用するのが良い。
When configuring a die for pulling out the hollow product,
1) Configuration in which only the outer surface forming die is provided with the surface coated cermet member (1) 2) Configuration in which only the inner surface forming die (plug rod) is provided with the surface coated cermet member (1) 3) External surface forming die Any of the configurations provided with the surface-covered cermet member (1) may be employed for both the inner surface forming die and the inner surface forming die, and in particular, the configuration of 3) may be employed.
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。 Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not particularly limited to these examples.
<実施例1>
上記実施形態と同様に、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。
<Example 1>
Similar to the above embodiment, a cermet base material composed of a titanium carbonitride-based sintered body is prepared, and Ni (II) acetate tetrahydrate 9.3 is used as a treatment liquid for forming an oxidation resistant film. Parts by weight, 4.7 parts by weight of polyvinylpyrrolidone (paste), 1.9 parts by weight of alkyl glucoside (surfactant), 5.6 parts by weight of glycerin (polyhydric alcohol), 4.9 parts by weight of citric acid, hydrogen carbonate A mixture in which 6.5 parts by mass of sodium (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 substrate, an oxidation resistant film composed of an ilmenite 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.
<実施例2>
上記実施形態と同様に、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。
<Example 2>
As in the above 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、実施例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. On the cermet substrate, a perovskite complex oxide (CaTiO 3 layer) The surface-resistant cermet member of Example 2 was obtained. In this case, the oxidation resistant film had a slightly glossy silver gray color.
<実施例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、上記実施例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、実施例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。
<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 7 parts by mass of water 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 substrate made of the same titanium carbonitride-based sintered body as in Example 1 above. 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, a surface-coated cermet member of Example 3 was obtained. In this case, although it was slightly dull, a glossy oxidation resistant film mainly composed of blue was observed.
次に、上記のようにして得られた実施例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、管体に対するすべり性(管体の表面状態)を評価するために、前述した図4に示すように引抜ダイス(2)の内周面部を上記各表面被覆サーメット部材(1)によって構成し、この引抜ダイス(2)を用いてアルミニウム管(W)の引抜加工を行った。 Next, in order to evaluate the slipperiness (surface state of the tubular body) with respect to the tubular body in the actual use of the surface-coated cermet members of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained as described above, the above-mentioned was described. As shown in FIG. 4, the inner peripheral surface portion of the drawing die (2) was constituted by the respective surface-covered cermet members (1), and an aluminum tube (W) was drawn using the drawing die (2).
前記引抜ダイス(2)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本体(20)の内周面に、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)の内周面に上記耐酸化膜(12)を形成することによって、引抜ダイス(2)の内周面部を表面被覆サーメット部材(1)によって構成して、引抜ダイス(2)を得た。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(T)が0.2μmの耐酸化膜(12)を形成した。 The drawing die (2) was manufactured as follows. That is, after the cermet base material (11) is shrink-fitted on the inner peripheral surface of the die body (20) made of a hot steel material, the oxidation-resistant film (12) is applied to the inner peripheral surface of the cermet base material (11). ), The inner peripheral surface portion of the drawing die (2) was constituted by the surface-coated cermet member (1) to obtain a drawing die (2). 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, thereby forming an oxidation resistant film (12) having a film thickness (T) of 0.2 μm.
次に、前記引抜ダイス(2)を用いて図4に示す引抜加工装置を構成し、この引抜ダイス(2)を通過させてアルミニウム管(W)の引抜加工を行った。こうして得られた引抜管の表面状態(表面粗さ)を評価した。その結果を表1に示す。なお、表面粗さは、JIS B0601−2001に準拠して測定されたRz(最大高さ粗さ)である。 Next, using the drawing die (2), the drawing apparatus shown in FIG. 4 was constructed, and the drawing tube (W) was drawn through the drawing die (2). The surface state (surface roughness) of the drawn tube thus obtained was evaluated. The results are shown in Table 1. The surface roughness is Rz (maximum height roughness) measured in accordance with JIS B0601-2001.
なお、上記引抜加工時の引抜き条件は、下記のとおりである。
引抜き条件:潤滑油(共栄油化株式会社製、商品名「ストロールES」)を使用
潤滑油供給量 1000g/分
引抜速度 30m/分
In addition, the drawing conditions at the time of the said drawing process are as follows.
Drawing conditions: Lubricating oil (Kyoei Yuka Co., Ltd., trade name “Strol ES”)
Lubricating oil supply rate 1000g / min
Drawing speed 30m / min
表1から明らかなように、この発明の実施例1〜3の引抜ダイスを用いて引抜加工して得られた引抜管は、荒れがなく滑らかな表面状態が形成されている。 As is apparent from Table 1, the drawn tube obtained by drawing using the drawing dies of Examples 1 to 3 of the present invention has no roughness and a smooth surface state.
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の引抜ダイスを用いて引抜加工して製造された引抜管は、表面に荒れが生じており、表面状態は良好ではなかった。 On the other hand, the drawn tube manufactured by drawing using the drawing die of Comparative Example 1 in which no oxidation-resistant film (surface coating) is formed has a rough surface, and the surface state is not good. It was.
本発明に係る引抜ダイスは、特に限定されるものではないが、例えば、拡管用ダイス、縮管用ダイス等として用いられ、中でも感光ドラムの引抜き成形用として好適に用いられる。 The drawing die according to the present invention is not particularly limited. For example, the drawing die is used as a tube-expanding die, a tube-reducing die, and the like, and is particularly preferably used for drawing a photosensitive drum.
1…表面被覆サーメット部材
2…引抜ダイス
11…サーメット基材
12…耐酸化膜
T…膜厚
W…管体
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記塗布の後に380〜700℃で加熱することによって、前記サーメット基材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工程とを含むことを特徴とする引抜ダイスの製造方法。 Among the titanium carbide, titanium nitride and titanium carbonitride, on the surface of the cermet base material composed of a sintered body containing at least one titanium compound as a main component of the hard phase, Applying a treatment liquid containing a metal salt that reacts to form a composite oxide;
Forming an oxidation-resistant film composed of a composite oxide containing titanium on the cermet base material by heating at 380 to 700 ° C. after the coating.
前記引抜ダイスとして、請求項1〜16のいずれか1項に記載の製造方法で製造された引抜ダイスを用いることを特徴とする引抜加工方法。 In the drawing method in which the tube is drawn through the gap between the drawing die and the drawing plug,
Examples drawing die, drawing processing method which comprises using a drawing die manufactured by the method according to any one of claims 1-16.
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