JPH09109126A - ハニカム成形用口金の再生方法 - Google Patents

ハニカム成形用口金の再生方法

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JPH09109126A
JPH09109126A JP7293379A JP29337995A JPH09109126A JP H09109126 A JPH09109126 A JP H09109126A JP 7293379 A JP7293379 A JP 7293379A JP 29337995 A JP29337995 A JP 29337995A JP H09109126 A JPH09109126 A JP H09109126A
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honeycomb
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main component
nitric acid
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JP7293379A
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Yutaka Ogura
豊 小倉
Kenji Nakano
健治 中野
Kazuo Suzuki
和夫 鈴木
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NGK Insulators Ltd
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    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26Extrusion dies
    • B28B3/269For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0227Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パターン調整工程における加工不良品の発生を
防止したハニカム成形用口金の再生方法を提供する。 【解決手段】母材2の表面にTiを主成分とした硬質膜4
をコーティングしたハニカム成形用口金が摩耗したと
き、このハニカム成形用口金を例えば濃度約60%の硝酸
に浸漬して残存する硬質膜4を剥離させたうえ、再度Ti
を主成分とする硬質膜4をコーティングし、その後パタ
ーン調整を行なう。母材と同様の表面粗さを持つ硬質膜
4が得られるので、パターン調整を円滑に行なうことが
でき、加工不良品の発生率をゼロとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックハニカ
ム構造体の押し出し成形に用いられるハニカム成形用口
金の再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックハニカム構造体は、内燃機関
の排気ガスの浄化のための触媒担体、ディーゼルエンジ
ンの排気ガスの中のばいじんを除去するためのフィルタ
あるいは回転式熱交換体等に用いられる。このようなセ
ラミックハニカム構造体の製造に用いるハニカム成形用
口金は、例えば本出願人の出願に係る特開平3-281306号
公報や特開平5-269719号公報に示されるように、マルテ
ンサイト系析出硬化型ステンレス鋼からなる母材の表面
にTiを主成分とした硬質膜(例えばTiCN膜)を熱CVD
によりコーティングする方法で製造されている。このよ
うにしてコーティングされた硬質膜は、坏土がハニカム
成形用口金を通過する際の摩耗を防止し、長期間にわた
る使用を可能とする。
【0003】なお上記の公報に記載されている代表的な
ハニカム成形用口金の一例を示すと、外径が118mm 、平
方インチ当りのセル密度400 個、壁厚み0.15mmのコージ
ェライトハニカム構造体を製造するための口金の場合に
は、内径が1.0 〜1.5mm 、深さが18〜36mmの坏土供給孔
1が、図1に示すように母材2に約3400個形成されてい
る。成形溝3はセル形状を規定し、通常は三角形、四角
形、六角形等の多角形あるいは円形である。
【0004】図2はハニカム成形用口金の一部を拡大し
た断面図であり、坏土との接触面に上記のTiを主成分と
した硬質膜4が均一にコーティングされた状態を示して
いる。ところがこのように耐摩耗性に優れた硬質膜4を
コーティングしたハニカム成形用口金も、長期間の使用
により徐々に摩耗し、硬質膜4の厚みが減少してくる。
しかもこの摩耗状態は不均一であり、口金の中心部では
摩耗が大きいが周縁部では摩耗は僅かである。このため
この状態を放置すると成形されたハニカム構造体の壁厚
が不均一となって製品不良の原因となる。
【0005】そこで本出願人は、ハニカム成形用口金が
摩耗したときに摩耗の少ない外周部にマスキングをした
うえ、中心部にTiを主成分とする硬質膜を熱CVDによ
り再度コーティングすることによって、口金全体にわた
り均一な膜厚の硬質膜4を再生する方法を先に開発し
た。ところがこの従来法により再生されたハニカム成形
用口金には、次のような大きな問題があることが判明し
た。
【0006】すなわち、上記のようにTiを主成分とする
硬質膜4を再生したハニカム成形用口金は、各成形溝3
を通過する坏土のすべり抵抗が均等となるように硬質膜
4を削るパターン調整と呼ばれる工程を経たうえ、実生
産に使用される。ところで、硬質膜4の削り易さは膜の
硬度のみならず、膜の表面粗さにも左右される。また硬
質膜4の表面粗さは母材の表面粗さに律速される。ハニ
カム成形用口金の場合、スリット部ではRa=1.5 μm
程度の表面粗さを持っているが、生産に使用された摩耗
後の口金の表面粗さはRa=0.2 μm 程度の平滑面とな
り、その表面に形成された硬質膜4の表面粗さも、Ra
=0.2 μm 程度の平滑面となる(図3の上段を参照)。
その結果、使用により表面が平滑面となっている古い硬
質膜4の上に従来法により形成された硬質膜4は表面粗
さが小さいために削りにくく、このパターン調整工程に
おいて約30%の加工不良品が生じるのである。この加工
不良品は坏土の押し出し抵抗が部分的に異なるため、押
し出された成形品を湾曲させることとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、パターン調整工程において加工不
良品を発生させることのないハニカム成形用口金の再生
方法を提供するためになされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のハニカム成形用口金の再生方法
は、母材の表面にTiを主成分とした硬質膜をコーティン
グしたハニカム成形用口金が摩耗したとき、このハニカ
ム成形用口金を硝酸に浸漬して残存する前記硬質膜を剥
離させたうえで、その表面にTiを主成分とした硬質膜を
再度コーティングし、その後パターン調整を行なうこと
を特徴とするものである。なお、Tiを主成分とした硬質
膜は、TiC,TiCN,TiNの単層もしくは複層から構成された
ものとし、Tiを主成分とした硬質膜をCVDにより母材
表面に形成することが好ましい。また母材は耐硝酸性の
ものが好ましく、特に析出硬化型ステンレスが好まし
い。更に硝酸の濃度は60〜70%とすることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明によれば、ステンレス鋼か
らなる母材の表面にコーティングされたTiを主成分とし
た硬質膜が磨耗したとき、ハニカム成形用口金を硝酸に
浸漬して残存する硬質膜を剥離させる。このとき使用す
る硝酸は常温でよく、例えば濃度が60〜70%の硝酸を用
いればよい。硝酸の濃度が60%未満であると硬質膜を剥
離させることができず、70%を越えると母材のステンレ
ス鋼を損傷するおそれがある。また浸漬時間は剥離しよ
うとする硬質膜の膜厚によって異なるが、15μm の膜厚
に対して約100 時間の浸漬を行なえばよい。
【0010】なお、後記する実施例に示すように、ふっ
酸やふっ酸+硝酸を用いてもTiを主成分とした硬質膜を
剥離させることができるが、これらの酸は口金の母材で
あるステンレス鋼をも腐食させてしまうために好ましく
ない。また蟻酸やりん酸はステンレス鋼を腐食させるこ
とはないものの、Tiを主成分とする硬質膜を剥離させる
効果が低いのでやはり好ましくない。
【0011】このようにして残存するTiを主成分とする
硬質膜を剥離した後、ハニカム成形用口金は充分に水洗
され、再び熱CVDによりTiを主成分とする硬質膜をコ
ーティングされる。このコーティング方法は前記した特
開平3-281306号公報や特開平5-269719号公報に示される
とおり、熱CVD装置内にハニカム成形用口金をセット
し、例えばキャリアガスとして水素ガスを使用し、原料
ガスとして四塩化チタン、アセトニトリルを使用し、温
度680 〜900 ℃で約10時間加熱した状態で行なわれる。
なお反応性ガスとしては四塩化チタンのほか、アミン、
ヒドラジン、ニトリル等を使用することができる。また
C-N 源としてはアセトニトリルのほか、トリメチルアミ
ン、ジメチルヒドラジン、シアン化水素等を使用するこ
とができる。
【0012】この結果、ハニカム成形用口金の母材表面
にTiを主成分とした硬質膜4が再度形成されるので、パ
ターン調整を行なって完成品とする。このパターン調整
工程では前記したように硬質膜4を削ることにより各坏
土供給孔1及び成形溝3における坏土のすべり抵抗が均
等となるように調整を行なうが、この硬質膜4は坏土供
給孔1および成形溝3が形成されたステンレス母材の上
に全て新規に形成されたものであるから、図3の下段に
示すように母材の粗い表面状態が再現されており、比較
的削り易い。このため、パターン調整工程における不良
品の発生を非常に少なくすることができる。本発明によ
ればパターン調整工程において約30%の不良品を発生さ
せていた従来法に比較して、歩留りのよい口金再生が可
能となる。
【0013】
【実施例】
〔実施例1・・・剥離剤の選択〕析出硬化型ステンレス
の母材表面にTiCN膜を形成した試験片を、硝酸、硝酸+
5%HF、リン酸、蟻酸の4種類の酸に浸漬し、重量変
化、放電加工面及び鏡面の表面粗さの変化、膜厚変化等
を観察した。その結果を表1にまとめて示す。表1から
明らかなように、硝酸を使用した場合にのみ母材を損傷
させることなく膜を剥離させることができる。また参考
のため、表面の顕微鏡写真を図4〜図11として示す。
【0014】
【表1】
【0015】〔実施例2〕日立金属株式会社製のマルテ
ンサイト型析出硬化系ステンレス鋼からなる母材の表面
にTiCN膜(平均膜厚15μm )を熱CVDによりコーティ
ングしたハニカム成形用口金が使用寿命に達したとき、
これを押し出し成形機から取り外し、濃度60%の硝酸に
常温で100 時間浸漬した。その結果、母材の表面のTiCN
膜は完全に剥離された。次にこのハニカム成形用口金を
ベルネックス社標準タイプの熱CVD装置にセットし、
温度800 ℃×10時間の条件でTiCN膜をコーティングし
た。なお、キャリアガスとして水素ガスを使用し、原料
ガスとして四塩化チタン、アセトニトリルを使用した。
その結果、平均膜厚が15μm のTiCN膜が母材表面に形成
されたので、パターン調整を行なって完成品とした。こ
のパターン調整工程における不良発生率は0%であり、
従来のパターン調整工程における不良発生率の平均値が
30%であるのに対して、優れた歩留りとなった。またこ
のようにして再生されたハニカム成形用口金は、新品と
同様にハニカム成形に使用することができた。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のハニカ
ム成形用口金の再生方法によれば、硝酸を使用すること
により母材を傷めることなくTiを主成分とした硬質膜を
除去したうえで再度硬質膜をコーティングし、その後パ
ターン調整を行なうようにしたので、パターン調整工程
において加工不良品を発生させることなく再生を行なわ
せることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハニカム成形用口金の断面図である。
【図2】ハニカム成形用口金の一部を拡大した断面図で
ある。
【図3】口金の表面状態を模式的に示す断面図である。
【図4】母材の鏡面を硝酸で処理した前後の表面状態を
示す顕微鏡写真である。
【図5】母材の放電加工面を硝酸で処理した前後の表面
状態を示す顕微鏡写真である。
【図6】母材の鏡面を硝酸+HFで処理した前後の表面
状態を示す顕微鏡写真である。
【図7】母材の放電加工面を硝酸+HFで処理した前後
の表面状態を示す顕微鏡写真である。
【図8】母材の鏡面をリン酸で処理した前後の表面状態
を示す顕微鏡写真である。
【図9】母材の放電加工面をリン酸で処理した前後の表
面状態を示す顕微鏡写真である。
【図10】母材の鏡面を蟻酸で処理した前後の表面状態
を示す顕微鏡写真である。
【図11】母材の放電加工面を蟻酸で処理した前後の表
面状態を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】 1 坏土供給孔、2 母材、3 成形溝、4 Tiを主成
分とした硬質膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材の表面にTiを主成分とした硬質膜を
    コーティングしたハニカム成形用口金が摩耗したとき、
    このハニカム成形用口金を硝酸に浸漬して残存する前記
    硬質膜を剥離させたうえで、その表面にTiを主成分とし
    た硬質膜を再度コーティングし、その後パターン調整を
    行なうことを特徴とするハニカム成形用口金の再生方
    法。
  2. 【請求項2】 Tiを主成分とした硬質膜が、TiC,TiCN,T
    iNの単層もしくは複層から構成されたものである請求項
    1に記載のハニカム成形用口金の再生方法。
  3. 【請求項3】 Tiを主成分とした硬質膜をCVDにより
    形成する請求項1または2に記載のハニカム成形用口金
    の再生方法。
  4. 【請求項4】 母材を析出硬化型ステンレスとし、硝酸
    の濃度を60〜70%とした請求項1〜3のいずれかに記載
    のハニカム成形用口金の再生方法。
JP7293379A 1995-10-17 1995-10-17 ハニカム成形用口金の再生方法 Pending JPH09109126A (ja)

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