JPH10192958A - Surface modification method of die for extruding aluminum - Google Patents
Surface modification method of die for extruding aluminumInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダイス基材の材質劣化
を招くことなく、硬質で耐摩耗性に優れたＦｅ−Ｂ系化
合物層をダイス表面に形成するアルミ押出し用ダイスの
表面改質方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface modification of an aluminum extrusion die for forming a hard and wear-resistant Fe-B-based compound layer on the die surface without deteriorating the material of the die substrate. About the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アルミ押出し用ダイスは、ＳＫＤ６１，
ＳＫＤ６２等の熱間工具鋼を窒化処理して使用してい
る。窒化処理には塩浴窒化，ガス窒化，流動層熱処理等
がある。窒化処理で鋼材表面に形成されたε−Ｆｅx Ｎ
（Ｘ＝２〜３），γ’−Ｆｅ4 Ｎ等の窒化層（白層）
は、ビッカース硬さで１０００〜１２００に達し、耐摩
耗性に富み、高温硬さが高く、再加熱によっても硬さの
低下が少ない。しかし、白層は、熱的に不安定であり、
押出し直前の予熱工程等において酸化しダイス基材から
剥離する欠点がある。白層が剥離すると押出し形材の表
面性状や形状精度が劣化すると共に、再窒化が必要とな
ることからダイス寿命も短くなる。特に生産性向上のた
めに押出しを迅速に開始できるように予熱温度を高く設
定する傾向にある昨今では、予熱時に白層が一層酸化し
易くなる。2. Description of the Related Art Aluminum extrusion dies are SKD61,
Hot tool steel such as SKD62 is used after nitriding. The nitriding treatment includes salt bath nitriding, gas nitriding, fluidized bed heat treatment and the like. Formed on the steel material surface by nitriding ε-Fe x N
(X = 2-3), nitride layer (white layer) such as γ′-Fe 4 N
Has a Vickers hardness of 1000 to 1200, is rich in abrasion resistance, has a high high-temperature hardness, and has a small decrease in hardness by reheating. However, the white layer is thermally unstable,
There is a disadvantage that it is oxidized in a preheating step immediately before extrusion or the like and peels off from the die substrate. Exfoliation of the white layer deteriorates the surface properties and shape accuracy of the extruded profile, and shortens the life of the die due to the necessity of renitriding. Particularly, in recent years, in which the preheating temperature tends to be set high so that extrusion can be started quickly to improve productivity, the white layer is more easily oxidized during preheating.
【０００３】また、窒化処理で形成された表面層は高々
ＨＶ１２００程度の硬さに止まり、耐摩耗性を更に改善
するためには、更に高い硬度が得られる表面改質法が必
要となる。このような要求に応えるものとして、硼化処
理が知られている。硼化処理では、硼素を基材表面に侵
入拡散させ、硼素化合物層を表面に形成させている。た
とえば、耐摩耗性向上のために押出し用ダイスのベアリ
ング面に硼化処理を適用した例は、軽金属学会第８３回
秋期講演大会（平成４年１１月）概要集第７９頁で紹介
されている。生成する硼素化合物層は、窒化層に比較し
てＨＶ１３００〜２３５０と非常に硬く、耐摩耗性にも
優れている。しかも、６００℃付近まで酸化摩耗が少な
く、処理による膨張も極く僅かである。Further, the surface layer formed by nitriding treatment has a hardness of at most about HV1200, and in order to further improve the wear resistance, a surface modification method capable of obtaining a higher hardness is required. A boride treatment has been known to meet such a demand. In the boride treatment, boron penetrates and diffuses into the surface of the substrate to form a boron compound layer on the surface. For example, an example in which boring treatment is applied to the bearing surface of an extrusion die to improve wear resistance is introduced in the 83th Autumn Meeting of the Japan Institute of Light Metals (November, 1992), page 79 of the summary book. . The resulting boron compound layer is very hard, having an HV of 1300 to 2350, as compared with the nitride layer, and has excellent wear resistance. In addition, oxidative wear is small up to around 600 ° C., and the expansion due to the treatment is very small.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の硼化処
理では、８５０〜１０５０℃の高温処理が必要とされて
いる。ダイス鋼をこのような高温に加熱すると、鋼の金
属組織変化により材質が劣化し、或いは熱による変形や
歪みが鋼に生じる。その結果、ダイスとして必要な強度
や形状精度が維持できなくなる。また、高温処理のた
め、消費されるエネルギーが多量となり、設備的にも高
価なものが必要となる。本発明は、このような問題を解
消すべく案出されたもので、イオン注入法の採用により
低温でボロンをダイス表面に浸透させ、剥離し易い白層
がなく耐摩耗性，硬度，耐久性に優れたアルミ押出し用
ダイスを提供することを目的とする。However, in the conventional boring treatment, a high temperature treatment of 850 to 1050 ° C. is required. When the die steel is heated to such a high temperature, the material deteriorates due to a change in the metal structure of the steel, or deformation or distortion due to heat occurs in the steel. As a result, the strength and shape accuracy required for the die cannot be maintained. In addition, high-temperature processing consumes a large amount of energy and requires expensive equipment. The present invention has been devised in order to solve such a problem. By adopting an ion implantation method, boron is allowed to penetrate into the die surface at a low temperature, and there is no white layer which is easy to peel off. An object of the present invention is to provide an excellent aluminum extrusion die.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の表面改質方法
は、その目的を達成するため、窒化処理されたダイスを
アンモニア及び／又は窒素からなる雰囲気中で５２０〜
５６０℃に加熱保持し、ダイス表面にあるＦｅ−Ｎ系化
合物の白層を分解した後、ダイス表面にボロンをイオン
注入し、Ｆｅ−Ｂ系化合物層を生成させることを特徴と
する。窒化処理されたダイスを加熱する加熱雰囲気に
は、５００〜１０００ｐｐｍの酸素を含むアンモニア及
び窒素の混合雰囲気又は窒素のみが使用される。この雰
囲気中で５２０〜５６０℃に３〜８時間加熱すると、ダ
イス表面にあるＦｅ−Ｎ系化合物が分解し、白層がなく
窒素が深部まで拡散した表面層となる。この表面層をも
つダイスを２００〜３００℃に保持し、たとえばベアリ
ング面等にボロンをイオン注入する。イオン注入された
ボロンは、Ｆｅ−Ｂ系化合物層となる。Ｆｅ−Ｂ系化合
物層は、必要な耐摩耗性及び硬度を確保するため０．１
〜０．５μｍの厚みをもつことが好ましい。According to the surface modification method of the present invention, in order to achieve the object, a nitrided die is placed in an atmosphere consisting of ammonia and / or nitrogen for 520-200.
After heating and holding at 560 ° C. to decompose the white layer of the Fe—N compound on the die surface, boron ions are implanted into the die surface to form an Fe—B compound layer. As a heating atmosphere for heating the nitrified die, a mixed atmosphere of ammonia and nitrogen containing 500 to 1000 ppm of oxygen or only nitrogen is used. When heated at 520 to 560 ° C. for 3 to 8 hours in this atmosphere, the Fe—N-based compound on the die surface is decomposed to form a surface layer having no white layer and nitrogen diffused deep. The die having the surface layer is maintained at 200 to 300 ° C., and boron ions are implanted into, for example, a bearing surface. The ion-implanted boron becomes an Fe-B-based compound layer. The Fe-B-based compound layer has a thickness of 0.1 to secure necessary wear resistance and hardness.
It preferably has a thickness of .about.0.5 .mu.m.
【０００６】[0006]
【実施の形態】通常の硼化処理では、固体硼化物，硼化
物を含む溶融塩又はガス等を用い、パック，浸漬，電解
等で金属表面にボロンを拡散浸透させている。たとえ
ば、８５０〜１０５０℃の温度条件下で粉末状硼化物に
よりボロン処理すると、窒化法で処理した表面層に比較
して硬度が高く安定性に優れた硼化処理表面層が形成さ
れる。しかし、処理温度が高いため、前述したようにア
ルミ押出し用ダイスに適用する上では問題がある。本発
明は、このような高温硼化処理による欠点を克服するた
め低温処理について検討した。その結果、ダイス鋼の低
温硼化処理としてイオン注入法が好適であることを見い
出した。イオン注入法は、イオン化したボロンを高エネ
ルギーに加速して、鋼材表面に打ち込む方法であり、イ
オンの運動エネルギー及び高い化学的活性度から２００
〜３００℃と低温での処理が可能となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a normal boride treatment, solid borides, molten salts or gases containing borides are used, and boron is diffused and permeated into the metal surface by pack, dipping, electrolysis and the like. For example, when boron treatment is performed with a powdery boride at a temperature of 850 to 1050 ° C., a boride-treated surface layer having higher hardness and excellent stability than a surface layer treated by a nitriding method is formed. However, since the processing temperature is high, there is a problem when applied to an aluminum extrusion die as described above. The present invention has studied low-temperature treatment in order to overcome such disadvantages caused by high-temperature boration. As a result, it has been found that the ion implantation method is suitable for the low-temperature boring treatment of the die steel. The ion implantation method is a method in which ionized boron is accelerated to high energy and is implanted into a steel material surface.
Processing at a low temperature of up to 300 ° C. becomes possible.
【０００７】しかし、イオン注入法でダイス表面に形成
される硼化物層は、０．１〜０．５μｍと非常に薄く、
押出し時の摩耗に十分耐える厚みに成長していない。そ
こで、本発明においては、必要な耐摩耗性を確保するた
め、従来の窒化法で形成されていた厚み１００μｍ程度
の窒素拡散層を活用する。窒素拡散層にボロンをイオン
注入すると、Ｆｅ2 Ｂ等のＦｅ−Ｂ系化合物が形成され
る。イオン注入に際し、ダイス表面にＦｅ−Ｎ系化合物
の白層があると、Ｆｅ−Ｎの結合エネルギーがＦｅ−Ｂ
より大きいため、Ｆｅ−Ｂ系化合物の生成が抑制され
る。そこで、窒化処理されたダイスをＮＨ3 −Ｎ2 雰囲
気で５２０〜５６０℃（好ましくは５２０〜５４０℃）
に加熱することにより、白層を予め分解し、窒素拡散層
が露出した表面に調整する。白層を迅速に分解させるた
めには、ＮＨ3−Ｎ2 雰囲気の酸素濃度を５００〜１０
００ｐｐｍとし、３〜８時間（好ましくは３〜５時間）
加熱保持することが好ましい。酸素濃度が高過ぎるとダ
イス表面に酸化物が生成し易く、低過ぎると白層の分解
速度が遅くなる。酸素のない雰囲気でも時間をかければ
白層が分解するが、長時間処理を必要とすることから経
済的でない。However, the boride layer formed on the die surface by the ion implantation method is very thin, 0.1 to 0.5 μm.
It has not grown to a thickness enough to withstand abrasion during extrusion. Therefore, in the present invention, in order to secure necessary wear resistance, a nitrogen diffusion layer having a thickness of about 100 μm formed by a conventional nitriding method is utilized. When boron is ion-implanted into the nitrogen diffusion layer, an Fe—B-based compound such as Fe 2 B is formed. At the time of ion implantation, if there is a white layer of the Fe-N compound on the die surface, the binding energy of Fe-N becomes Fe-B
Since it is larger, the production of the Fe-B-based compound is suppressed. Therefore, five hundred twenty to five hundred sixty ° C. The die was nitrided in NH 3 -N 2 atmosphere (preferably five hundred and twenty to five hundred forty ° C.)
By heating the white layer, the white layer is decomposed in advance and adjusted to the surface where the nitrogen diffusion layer is exposed. To quickly decompose the white layer, the oxygen concentration in the NH 3 —N 2 atmosphere is set to 500 to 10
3 ppm to 8 hours (preferably 3 to 5 hours)
It is preferable to hold by heating. If the oxygen concentration is too high, an oxide is likely to be generated on the surface of the die, and if the oxygen concentration is too low, the decomposition rate of the white layer becomes slow. The white layer decomposes over time even in an oxygen-free atmosphere, but it is not economical because it requires a long time treatment.
【０００８】加熱処理により、たとえば反応式２ＦｅＮ
＋Ｏ2 →２ＦｅＯ＋Ｎ2 のように白層が分解する。白層
の分解は、５２０℃以上のなるべく低い温度で短時間行
うことが好ましい。加熱温度が５６０℃を超えると、ダ
イス鋼が軟化する虞れがある。しかし、５２０℃未満の
加熱温度では、白層の分解反応が生じにくくなる。この
とき、白層の分解によりＮイオンが生じ、また雰囲気も
窒化処理雰囲気であるため、鋼中へのＮの拡散が進行
し、加熱処理で軟化しがちなマトリックスを強化する。
白層の分解により表面に露出した窒素拡散層は活性状態
にあるので、ボロンの注入が効率よく進行し、ダイスに
直接イオン注入した場合に比較して深くまでＦｅ−Ｂ化
合物層が形成される。ボロン注入を考慮すると、ダイス
形状としては、ベアリング面に直角にイオン注入できる
ことから割り型のインサート型が好適である。By the heat treatment, for example, the reaction formula 2FeN
The white layer is decomposed like + O 2 → 2FeO + N 2 . The decomposition of the white layer is preferably performed for a short time at a temperature as low as 520 ° C. or higher. If the heating temperature exceeds 560 ° C., the die steel may be softened. However, if the heating temperature is lower than 520 ° C., the decomposition reaction of the white layer hardly occurs. At this time, N ions are generated due to the decomposition of the white layer, and the atmosphere is also a nitriding atmosphere, so that the diffusion of N into the steel proceeds, and the matrix which tends to be softened by the heat treatment is strengthened.
Since the nitrogen diffusion layer exposed on the surface due to the decomposition of the white layer is in an active state, the implantation of boron proceeds efficiently, and the Fe-B compound layer is formed deeper than when the ion is directly implanted into the die. . In consideration of boron implantation, a split insert type is preferable as the die shape because ions can be implanted at right angles to the bearing surface.
【０００９】イオン注入では、たとえばＢＦ3 ガスをＢ
源として用い、高周波イオン源にＢＦ3 ガスを導入し、
ＲＦ放電プラズマを作る。そして、電離したイオンを引
き出して質量分離し、Ｂ+ のみを取り出してダイス表面
に照射する。イオン注入の条件としては、たとえば加速
エネルギー１００〜５００ｋｅＶ，注入量５×１０17イ
オン／ｃｍ2 以上，イオン電流密度１０〜５０μＡ／ｃ
ｍ2 ，ダイス温度２００〜３００℃が採用される。この
とき、注入深さは０．１〜０．５μｍとなる。Ｂイオン
は、金属イオンに比較して原子半径が小さいことから、
ダイスの深くまで入り易い。常温のダイスに対してもイ
オン注入可能であるが、２００〜３００℃にダイスを加
熱することにより注入深さが深くなると共に、形成され
る硼化物の結晶性が改善される。また、注入量を５×１
０17イオン／ｃｍ2 以上とすることによって、Ｆｅ−Ｂ
系化合物が形成される。注入深さは、加速エネルギーを
高くするほど深くなるが、経済面を考慮すると０．３μ
ｍ程度の深さが好ましい。In ion implantation, for example, BF 3 gas is
BF 3 gas was introduced into the high-frequency ion source,
Create an RF discharge plasma. Then, the ionized ions are extracted and mass-separated, and only B + is extracted and irradiated on the die surface. Conditions for the ion implantation include, for example, an acceleration energy of 100 to 500 keV, an implantation amount of 5 × 10 17 ions / cm 2 or more, and an ion current density of 10 to 50 μA / c.
m 2 and a die temperature of 200 to 300 ° C. are employed. At this time, the implantation depth is 0.1 to 0.5 μm. Since the B ion has a smaller atomic radius than the metal ion,
Easy to go deep into the dice. Although ions can be implanted into a normal-temperature die, heating the die to 200 to 300 ° C. increases the implantation depth and improves the crystallinity of the boride formed. In addition, the injection amount is 5 × 1
0 17 ions / cm 2 or more, Fe-B
A system compound is formed. The implantation depth is increased as the acceleration energy is increased.
A depth of about m is preferred.
【００１０】生成したＦｅ−Ｂ系化合物層は、ビッカー
ス硬度ＨＶでＦｅ−Ｎ系の白層の１２００に対し１３０
０以上と高い硬度を示し、耐酸化性，高温安定性に優れ
ており、押出し温度域においても酸化消耗が少ない。そ
のため、押出し直前の予熱を大気雰囲気で行っても酸化
されないので、予熱温度を比較的高く設定した場合でも
非酸化性雰囲気を必要としない。更に、得られたＦｅ−
Ｂ系化合物層は、蒸着等で形成された皮膜と異なり、マ
トリックスへのボロン注入により生成した層であるた
め、マトリックスに対する密着不良が生じることもな
い。Ｆｅ−Ｂ系化合物層の内部にある窒素拡散層は、白
層の分解により生じたＮイオン及びＮＨ3 −Ｎ2 雰囲気
からのＮ拡散が加えられるため、従来の窒化処理で生成
している窒素拡散層に比較して深くなっている。そのた
め、マトリックスの強化が図られ、耐摩耗性の改善に有
効に作用する。このようにして、ダイス表面の摩耗が抑
えられるため、押出し形材の形状精度及び表面状態も改
善される。以上の硼化処理は、摩耗によって表面欠陥が
発生するダイス表面の寿命がきたとき、窒化処理と共に
繰返し施すことができる。ここで、再処理までの期間を
長くできることから、生産性の低下を来す押出しライン
の停止が少なくなり、ダイス自体の寿命も長くなる。[0010] The resulting Fe-B-based compound layer has a Vickers hardness HV of 130 with respect to 1200 of the Fe-N-based white layer.
It shows a high hardness of 0 or more, is excellent in oxidation resistance and high temperature stability, and has little oxidation consumption even in the extrusion temperature range. For this reason, even if the preheating immediately before extrusion is performed in an air atmosphere, it is not oxidized. Therefore, even when the preheating temperature is set relatively high, a non-oxidizing atmosphere is not required. Further, the obtained Fe-
The B-based compound layer, unlike a film formed by vapor deposition or the like, is a layer formed by implanting boron into the matrix, and therefore does not cause poor adhesion to the matrix. The nitrogen diffusion layer inside the Fe—B-based compound layer receives N ions generated by the decomposition of the white layer and N diffusion from the NH 3 —N 2 atmosphere. It is deeper than the diffusion layer. Therefore, the matrix is strengthened, and effectively acts to improve the wear resistance. In this way, since the wear on the die surface is suppressed, the shape accuracy and surface condition of the extruded profile are also improved. The boration treatment described above can be repeatedly performed together with the nitriding treatment when the life of the die surface at which surface defects occur due to wear is reached. Here, since the period up to the reprocessing can be lengthened, the number of stops of the extrusion line which causes a decrease in productivity is reduced, and the life of the die itself is prolonged.
【００１１】[0011]
【実施例】熱間工具鋼ＳＫＤ６１鋼材で作製したインサ
ートタイプのダイス（ベアリング長さ５ｍｍ，スリット
サイズ４０ｍｍ×３ｍｍ）をＨRC４８に調質した後、通
常のガス窒化処理を施した。窒化処理されたダイスをＮ
Ｈ3 ：Ｎ2 ＝１：１の雰囲気下で５２０℃に４時間加熱
して白層を分解し、窒素拡散層のみの表面層を形成し
た。なお、加熱雰囲気の酸素濃度は７００ｐｐｍであっ
た。次いで、ボロン源としてＢＦ3 ガスを用い、注入量
５×１０17イオン／ｃｍ2，イオン電流密度５０μＡ／
ｃｍ2 ，ダイス温度３００℃の条件で１００ｋｅＶのボ
ロンをベアリング面に注入した。Ｂ注入されたベアリン
グ面の断面構造を観察すると、表面から約０．３μｍの
深さまでＢが注入されており、その下に層厚１５０μｍ
の窒素拡散層が生成していた。EXAMPLES insert type produced in hot work tool steel SKD61 steel die (bearing length 5 mm, the slit size 40 mm × 3 mm) and after tempering in H RC 48, was subjected to ordinary gas nitriding treatment. The nitrided die is
The white layer was decomposed by heating at 520 ° C. for 4 hours in an atmosphere of H 3 : N 2 = 1: 1 to form a surface layer having only a nitrogen diffusion layer. The oxygen concentration in the heating atmosphere was 700 ppm. Then, BF 3 gas was used as a boron source, the injection amount was 5 × 10 17 ions / cm 2 , and the ion current density was 50 μA /
100 keV boron was injected into the bearing surface under the conditions of cm 2 and a die temperature of 300 ° C. Observing the cross-sectional structure of the bearing surface into which B was injected, B was injected to a depth of about 0.3 μm from the surface, and a layer thickness of 150 μm was formed thereunder.
Of nitrogen diffusion layer was generated.
【００１２】硼化処理されたダイスに、押出し直前に大
気中で４５０℃に３時間加熱する予熱処理を施した。予
熱されたダイスを用い、押出し速度４０ｍ／分で６０６
３ビレットを押出した。そして、ビレット１０本を押出
した後、ベアリング面の表面粗さ，摩耗状態及び押出し
形材の表面性状を調査した。なお、表面粗さは、押出し
方向に垂直な方向に沿った３点で表面粗さＲmax を測定
し、その平均値として表した。表１の調査結果にみられ
るように、本発明に従って処理したダイスでは、ビレッ
ト１０本を押出した後でもベアリング面の表面粗さの荒
れが少なく、押出し形材の表面粗さの変動も少なく、均
一な表面状態をもつ押出し形材が製造された。他方、従
来の窒化処理を施したダイスでは、ビレット１０本を押
出した後でベアリング面が大きく荒れており、得られた
押出し形材の表面粗さも大きくなっていた。The borated die was subjected to a preheat treatment in which it was heated to 450 ° C. for 3 hours in the atmosphere immediately before extrusion. Using a preheated die, 606 at an extrusion speed of 40 m / min.
Three billets were extruded. After extruding 10 billets, the surface roughness of the bearing surface, the abrasion state, and the surface properties of the extruded material were examined. The surface roughness was measured at three points along the direction perpendicular to the extrusion direction, and the surface roughness Rmax was measured and expressed as an average value. As can be seen from the survey results in Table 1, in the dies treated according to the present invention, even after extruding 10 billets, the surface roughness of the bearing surface was small, and the fluctuation of the surface roughness of the extruded profile was small. Extruded profiles with uniform surface conditions were produced. On the other hand, in the conventional nitriding die, after extruding ten billets, the bearing surface was greatly roughened, and the surface roughness of the obtained extruded profile was also large.
【００１３】この対比から、窒化層の表面を硼化処理す
ることにより、ε−Ｆｅx Ｎ（Ｘ＝２〜３）等の白層よ
りも硬いＦｅ−Ｂ系化合物層が形成され、耐摩耗性が向
上していることが判る。また、押出し直前の予熱時にも
酸化されない熱的に安定なＦｅ−Ｂ系化合物層がダイス
表面に形成されているため、ダイスのベアリング面が健
全に維持され、多数回繰返される押出しにおいても均一
な表面をもつ押出し形材が得られることが確認される。[0013] From this comparison, by boride treatment of the surface of the nitride layer, ε-Fe x N (X = 2~3) white layer hard Fe-B based compound layer than the or the like is formed, wear-resistant It can be seen that the property has been improved. In addition, since a thermally stable Fe-B-based compound layer that is not oxidized even at the time of preheating immediately before extrusion is formed on the die surface, the bearing surface of the die is maintained in a sound state, and uniform even in extrusion repeated many times. It is confirmed that an extruded profile having a surface is obtained.
【００１４】 [0014]
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の表面改
質方法では、窒化処理で形成した白層を分解した後の窒
素拡散層にボロン注入しているため、従来９００℃以上
の高温を必要としていた熱拡散を伴う硼化処理を２００
〜３００℃の低温で行うことができる。そのため、材質
劣化，変形，歪み等の原因となる高温にダイスを加熱す
る必要なく、従来の白層に比較して硬質で耐酸化性，耐
摩耗性が一段と優れたＦｅ−Ｂ系化合物層がダイス表面
に形成される。また、Ｆｅ−Ｂ系化合物層の下に比較的
厚い窒素拡散層があるため、Ｆｅ−Ｂ系化合物層が薄く
ても十分な性能が発揮される。更に、形成されたＦｅ−
Ｂ系化合物層は、押出し直前に大気雰囲気でダイスを予
熱しても酸化されることがなく、押出し中のメタルフロ
ーに対する耐摩耗層として働く。このように、本発明に
従って処理されたダイスは寿命が長く、押出し工程に繰
返し使用された後でも表面性状が安定した押出し形材が
製造される。As described above, in the surface modification method of the present invention, boron is implanted into the nitrogen diffusion layer after the white layer formed by the nitriding treatment is decomposed. Boride treatment with thermal diffusion which required
It can be performed at a low temperature of ~ 300 ° C. Therefore, there is no need to heat the die to a high temperature that causes material deterioration, deformation, distortion, etc., and the Fe—B-based compound layer, which is harder and more excellent in oxidation resistance and abrasion resistance than the conventional white layer, can be obtained. Formed on the die surface. Further, since there is a relatively thick nitrogen diffusion layer under the Fe-B-based compound layer, sufficient performance is exhibited even if the Fe-B-based compound layer is thin. Further, the formed Fe-
The B-based compound layer is not oxidized even if the die is preheated in an air atmosphere immediately before extrusion, and functions as a wear-resistant layer against metal flow during extrusion. As described above, the dies treated according to the present invention have a long life, and an extruded section having a stable surface property can be produced even after being repeatedly used in the extrusion process.
Claims (5)
／又は窒素からなる雰囲気中で５２０〜５６０℃に加熱
保持し、ダイス表面にあるＦｅ−Ｎ系化合物の白層を分
解した後、ダイス表面にボロンをイオン注入し、Ｆｅ−
Ｂ系化合物層を生成させることを特徴とするアルミ押出
し用ダイスの表面改質方法。1. A nitriding die is heated and held at 520 to 560 ° C. in an atmosphere composed of ammonia and / or nitrogen to decompose a white layer of a Fe—N compound on the surface of the die. Boron is ion-implanted and Fe-
A method for modifying a surface of an aluminum extrusion die, comprising forming a B-based compound layer.
００ｐｐｍの酸素を含んでいる請求項１記載のアルミ押
出し用ダイスの表面改質方法。2. The heating atmosphere for white layer decomposition is 500 to 10
The method for modifying the surface of an aluminum extrusion die according to claim 1, which contains 00 ppm of oxygen.
ロンをイオン注入する請求項１記載のアルミ押出し用ダ
イスの表面改質方法。3. The method for modifying the surface of an aluminum extrusion die according to claim 1, wherein the die is maintained at 200 to 300 ° C. and boron is ion-implanted.
注入する請求項１又は３記載のアルミ押出し用ダイスの
表面改質方法。4. The method for modifying the surface of an aluminum extrusion die according to claim 1, wherein boron is ion-implanted into the bearing surface of the die.
ｍである請求項１記載のアルミ押出し用ダイスの表面改
質方法。5. The Fe—B-based compound layer has a thickness of 0.1 to 0.5 μm.
2. The method for modifying the surface of an aluminum extrusion die according to claim 1, wherein m is m.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00121497A JP3742912B2 (en) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | Surface modification method for aluminum extrusion dies |
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1997
- 1997-01-08 JP JP00121497A patent/JP3742912B2/en not_active Expired - Fee Related
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