JPS5874574A - Plasticity working tool for copper and copper alloy - Google Patents

Plasticity working tool for copper and copper alloy

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Publication number
JPS5874574A
JPS5874574A JP57134448A JP13444882A JPS5874574A JP S5874574 A JPS5874574 A JP S5874574A JP 57134448 A JP57134448 A JP 57134448A JP 13444882 A JP13444882 A JP 13444882A JP S5874574 A JPS5874574 A JP S5874574A
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JP
Japan
Prior art keywords
copper
plastic working
working tool
weight
tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP57134448A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
直治 藤森
塚田 博
陽 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銅および鋼を主体とする合金の引き抜き、線引
き、線材圧延、押出し、あるいはダイキャストに用いら
れる塑性加工工具に関するもので°ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a plastic working tool used for drawing, wire drawing, wire rolling, extrusion, or die casting of alloys mainly composed of copper and steel.

従来銅や銅合金用の塑性加工工具としては超硬合金やダ
イス鋼ハイスが用いられている。
Conventionally, cemented carbide and die steel high speed steel have been used as plastic working tools for copper and copper alloys.

しかしながら、線引きロールなどに代表される大量生産
品の製造条件は、高″精度化および経済的要求から年々
きびしくなり、それに伴って塑性加工工具としても耐熱
性、耐摩耗性、耐熱衝撃性などの向上が要求されている
。そしてこれらの要求を満足するべく超硬合金、ダイス
鋼ヤハイスなどの分野においても日夜新しい材料の開発
が続けられているが、未だ上記諸性能を具備した材料は
見出されていない。
However, the manufacturing conditions for mass-produced products, such as wire drawing rolls, have become stricter year by year due to higher precision and economic demands, and as a result, plastic working tools have also become more demanding, such as heat resistance, abrasion resistance, and thermal shock resistance. In order to meet these demands, new materials are being developed day and night in the fields of cemented carbide, die steel, etc., but no material with the above performance has yet been found. It has not been.

上述したように金属の塑性加工工具材料としては、工具
鋼尋の鋼あるいは超硬合金が一般的であり、新らしい塑
性加工工具素材に対する動きを見ても僅かな変更にしか
すぎなかった。
As mentioned above, metal plastic working tool materials are generally made of tool steel or cemented carbide, and even when looking at the movement toward new plastic working tool materials, there have only been slight changes.

これに対してセラミックは塑性加工用工具の材質として
最近注目されてはいるが、その耐熱衝撃性、耐衝撃性、
鳩性などの諸性質が前記した材料に比較して劣るため、
塑性加工工具のなかでも応力が小さいガイドロール等の
分野において次第に利用され始めているにすぎず、圧延
用ロールに用いるという発想は殆んどなされていないの
カニ現状である。
On the other hand, ceramics have recently attracted attention as a material for plastic working tools, but their thermal shock resistance, impact resistance,
Because properties such as pigeonness are inferior to those of the above-mentioned materials,
Among plastic working tools, it is only gradually beginning to be used in the field of guide rolls, etc., which have low stress, and the idea of using it for rolling rolls has hardly been considered.

本発明者らは、木部に亘シセヲミツク材料t−11性加
工工具素材として使用する可能性を検討した結果、この
発明に到達したものである。
The present inventors have arrived at the present invention as a result of studying the possibility of using the material as a T-11 machining tool material over the wood.

即ち、この発明は窒化珪素系セラミックスであって、特
にその空孔が5%以下であり、力為つ常圧焼結法によっ
て得た焼結体よりなる新しい塑性加工工具である。
That is, the present invention is a new plastic working tool made of a silicon nitride ceramic, in particular, a sintered body having 5% or less of pores and obtained by a force-pressure sintering method.

そしてこれは、従来の各種塑性加工工具としての概念を
打ち破った革命的な変化をもたらすものである。
This brings about a revolutionary change that breaks the conventional concept of various plastic working tools.

窒化珪素といえどもセラミック材料のtmであり、前記
しえようなセラミックとしての弱点は有しているが、逆
に耐摩耗性の面で3は前記金属材料よりもすぐれており
、特に−温での耐摩耗性においては、それらの10〜1
00倍もの値に達するのである。従って塑性加工工具の
なかでも特に高温で使用される熱間圧延用ロール等の分
野においてその効果は大きく発揮されるのである。
Even though silicon nitride is a ceramic material, it has the same weaknesses as a ceramic, but on the other hand, it is superior to the metal materials in terms of wear resistance, especially at -temperature. In terms of wear resistance, 10 to 1
It reaches a value of 00 times. Therefore, among plastic working tools, it is particularly effective in the field of hot rolling rolls and the like that are used at high temperatures.

従来治工具に対する一般的な概念としては、短時間の使
用で寿命に達するため、それに合わせて工程および設備
設計がなされて来たのである。
The general concept for conventional jigs and tools is that they reach the end of their service life after a short period of use, so processes and equipment have been designed accordingly.

しかしながらこの発明の塑性加工工具によって従来の工
具より10〜100倍の寿命延長がはかれることとなり
、これら治工具も設備の1部と見做されるようになり、
例えば設備自体の定期的な補修項目に加えるなどの発想
が可能となり、その間その結果、設備の稼動率の向上の
みならず、工程途中で発生するストック類の減少、治工
具の多数の手持ちなどの処置も不要とな9、その効果は
非常に大きいのである。
However, the plastic working tools of this invention have a lifespan of 10 to 100 times longer than conventional tools, and these jigs and tools have come to be considered part of the equipment.
For example, it becomes possible to think of adding it to regular maintenance items for the equipment itself, and as a result, not only will the operating rate of the equipment be improved, but also the amount of stock generated during the process will be reduced, and the large number of jigs and tools on hand will be reduced. No treatment is required9, and its effects are very large.

これらの塑性加工工具としては、塑性加工を行う金属に
よって異なるが、例えば銅や銅合金を塑性加工する場合
ミ゛、、従来の材料よりなる工具では、該工具と銅や調
合□金などの被加工材との間に反応が起シ、溶着現象が
生じて表面層は溶着離脱の繰返し現象が起り、表面層の
荒れまたは消耗が増加し、やがて寿命に至るのである。
These plastic working tools differ depending on the metal to be plastic worked, but for example, when plastic working copper or copper alloys, tools made of conventional materials are used to A reaction occurs between the material and the processed material, a welding phenomenon occurs, and the surface layer repeats the phenomenon of welding and separation, which increases the roughness or wear of the surface layer, and eventually reaches the end of its life.

また、特に熱間加工において超硬合金やダイス鋼ハイス
は溶着離脱の繰返しによりスポーリングと呼ばれる剥離
現象や疲労現象による亀裂が発生し、これが寿命の原因
となるの゛である。
In addition, particularly during hot working, cemented carbide and die steel high speed steel are subject to repeated welding and separation, which causes cracks to occur due to a peeling phenomenon called spalling and fatigue phenomena, which causes a shortened service life.

王妃の点に鑑みて、従来の鋼および銅合金用塑性加工工
具の欠点を解消すべく本発明者らが検討の結果この発明
に至ったものである。
In view of the Queen's point, the present inventors conducted studies to solve the drawbacks of conventional plastic working tools for steel and copper alloys, and as a result they arrived at this invention.

即ちこの発明は、鋼および銅合金用塑性加工工具の原料
組成として、8t3N407596以上□にAl、0.
 、 MgO,Mg5N* e Bed、 OaO,F
ed、 Aらwe。
That is, the present invention provides a raw material composition for plastic working tools for steel and copper alloys, including 8t3N407596 or more □ Al, 0.
, MgO,Mg5N* e Bed, OaO,F
ed, A et al.

Mo、Oの1種または2種以上を1〜20重量%、ある
いはA41N、 Y2O2,ZrO,、Tie、、 H
fO,、8i(3,CeO□。
1 to 20% by weight of one or more of Mo, O, or A41N, Y2O2, ZrO,, Tie,, H
fO,,8i(3,CeO□.

TiN、 W(3,No、Cの1111または2種以上
を1〜20重量%空孔が6%以下であるSi、N4焼結
体゛よりなることを特徴とするものである。
It is characterized by being made of a Si, N4 sintered body containing 1 to 20% by weight of 1111 or two or more of TiN, W (3, No, C) and 6% or less of pores.

以下、この発明の詳細な説明すると、まず浴着現象が一
眼まで小さい物質で工具を構成することが肝要である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, it is important to construct the tool with a material that exhibits a bathing phenomenon as small as one lens.

しかして金属に対して溶着性の低いのはセラミックであ
る。
However, ceramics have low weldability to metals.

なかでも最も一般的なアルミナ系セラミックは、強度が
低く応、力が高くて衝撃を受ける塑性加工においては信
頼性に問題があって使用に耐えることができないのであ
る。
Among them, the most common alumina-based ceramic has low strength and cannot withstand use in plastic processing where it is subjected to high stress and impact due to reliability problems.

そこで各柿セラミック工具にてテストを試みたとこ”’
:2’8 + 3 N4 t−主体とするセラミックな
らば銅および銅合金用の塑性加工工具として、従来から
用いられている超硬合金やダイス鋼よりもすぐれた性能
を示すことを見出したのである。
So I tried testing with each persimmon ceramic tool.
: 2'8 + 3 N4 It was discovered that t-based ceramic exhibits better performance as a plastic working tool for copper and copper alloys than conventionally used cemented carbide and die steel. be.

この発明において主材料として用いるSi3N、につい
てli、8i金属粉の成型体′J&:窒化する反応焼結
法およびSi3N、と添加剤を混合して粉末冶金法にて
作製する2種の方法が知られている。ところが前者の方
法では空孔が10%以上桟り、この発明の目的には不適
肖である。
Regarding Si3N, which is used as the main material in this invention, two methods are known: a reaction sintering method of nitriding, and a powder metallurgy method of mixing Si3N with additives. It is being However, the former method has more than 10% pores, making it unsuitable for the purpose of the present invention.

また後者の製造法においては添加剤を使用するためにこ
れによって性、質が大きく左右されることが知られてい
る。
It is also known that the latter production method uses additives, which greatly affect properties and quality.

しかしながら基本的には、高強度で耐衝撃性が必要であ
り、このためには75重量%以上のSi3N4を用いる
ことが必要である。
However, basically, high strength and impact resistance are required, and for this purpose it is necessary to use 75% by weight or more of Si3N4.

次に75重量も以上の8i、N4に対して用いる添加剤
としては、Al2O,、MgO,Mg、N2 、 Ba
d、 CeO2゜F’eO,AI、 We、 Mo2C
のうちのfilmまたは2種以上’tl〜20重量%ま
たはAIM、 YIO3e ZrO,t ’I’io、
Next, additives used for 8i, N4 weighing more than 75% are Al2O,, MgO, Mg, N2, Ba
d, CeO2゜F'eO, AI, We, Mo2C
film or two or more of 'tl~20% by weight or AIM, YIO3e ZrO,t'I'io,
.

1ife、 、 8iC,0eO2、’I’iN、 W
e、 Mo、0のうちの1mまたは2種以上を1〜20
重量%が好ましい。
1ife, , 8iC,0eO2,'I'iN, W
1 to 20 of 1 m or 2 or more of e, Mo, 0
Weight percent is preferred.

これは1重量%以下では十分な強度が得られず、また2
0重量%以上では脆くなる丸めである。
If it is less than 1% by weight, sufficient strength cannot be obtained;
If it exceeds 0% by weight, the rounding becomes brittle.

このような組成からなる焼結体は、特に900’0以下
の使用条件下でも強度、硬度等の劣化が少なく、従って
このような条件下で使用する釦用の熱間押出し用ダイ7
、圧延ロール、ガイドロールをはじめとして冷間の塑性
加工工具として有効である。同時に銅および銅合金用切
削工具としてもその寿命は著しく長くなる。
A sintered body having such a composition shows little deterioration in strength, hardness, etc. even under usage conditions of 900'0 or less, and therefore is suitable for hot extrusion die 7 for buttons used under such conditions.
, rolling rolls, guide rolls, and other cold plastic working tools. At the same time, its life as a cutting tool for copper and copper alloys is significantly extended.

このような焼結体は、上記σ勢威に秤量した混合粉末を
ボールミル等の手段1で十分粉砕混合したのち、0.5
〜4t/lI!の圧力にて成型し、その後N2.ムr・
などの不活性雰囲気またはアンモニア算囲気または減圧
雰囲気中で1600〜1900℃で焼結することによっ
て空孔が5%以下の焼結体として得ることができる。
Such a sintered body is produced by thoroughly pulverizing and mixing the mixed powder weighed to the above-mentioned σ force using means 1 such as a ball mill.
~4t/lI! Molding was carried out at a pressure of 2.0 N. Mr.
A sintered body having 5% or less of pores can be obtained by sintering at 1,600 to 1,900° C. in an inert atmosphere, an ammonia atmosphere, or a reduced pressure atmosphere.

このような工具においては、空孔があまり残っていると
、強度が低下し、信頼性も落ちるのでできるだけ高密度
の方が好ましい。この点がら空孔は5%以下が適当であ
るが、工具の製造条件および使用条件がそれほど過酷で
ない領域においては10q6以内の空孔でもそれほど影
響はない。
In such a tool, if too many holes remain, the strength and reliability will decrease, so it is preferable to have as high a density as possible. From this point of view, it is appropriate for the number of pores to be 5% or less, but in areas where the manufacturing and usage conditions of the tool are not so severe, pores of less than 10q6 do not have much of an effect.

また添加物質としてR,Fe、 Co、 Niなとの金
属も少量であれば効果が認められる。
Additionally, metals such as R, Fe, Co, and Ni as additives can be effective if used in small amounts.

8 i 3N4に関してその結晶系はβ型、β型の何れ
でも効果に差なく使用することができる。
Regarding 8 i 3N4, either the β type or β type can be used without any difference in effectiveness.

以下本発明を冥施例により詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail by way of examples.

実施例1〜10 8i3N、に対して各種の焼結助剤を第1表に示す割合
にて配合しンボールミルで混合したのち、l t/am
”の圧力でプレス成形を行い、次いで窒素圧力1電圧下
1700〜1850”C,4時間の焼結によって銅線の
仕上用第10段の熱間圧延用ローA/10種類を作製し
た。
Examples 1 to 10 8i3N was mixed with various sintering aids in the proportions shown in Table 1 and mixed in a ball mill, then l t/am
Press molding was carried out at a pressure of 1.5" and then sintered at 1700 to 1850"C for 4 hours under a nitrogen pressure of 1 voltage to produce a 10th stage hot rolling row A/10 type for finishing copper wire.

夫々の圧延温度および寿命に到達するまでの圧延量、さ
らに寿命原因などの結果は第1表の些りとなった。
The results of each rolling temperature, the amount of rolling required to reach the end of life, and the causes of life are as shown in Table 1.

第  1  表 従来の超硬合金、ダイス鋼ハイスなどによる圧延ロール
においては、銅線の圧延量がせ1八ぜい500〜700
 tonで寿命に達していたが、上記第1表に示す組成
よシなる本発明の圧延ロールでは2〜5倍の長寿命にな
ることが認められた。
Table 1 In conventional rolling rolls made of cemented carbide, die steel, high speed steel, etc., the rolling amount of copper wire is 500 to 700.
However, it was confirmed that the rolling roll of the present invention having a composition shown in Table 1 above had a life span 2 to 5 times longer.

そしてこれらの圧延ロールは900℃以下の条件の下で
特に長寿命となり、900°(ンをこえると急速にその
寿命が低下し、所望の耐摩耗性が得られないことがわか
った。
It has been found that these rolling rolls have a particularly long life under conditions of 900°C or lower, and that their lifespan rapidly decreases when the temperature exceeds 900°C, making it impossible to obtain the desired wear resistance.

実施例11 市販の8i3N480重量%、Al2O,15重量%、
Mg05重量%を混合し、実施例1と同様の方状で銅線
引き用ガイドローラを作製した。この時の焼結温度は1
700℃であった。
Example 11 Commercially available 8i3N480% by weight, Al2O, 15% by weight,
A guide roller for copper wire drawing was prepared in the same rectangular shape as in Example 1 by mixing 05% by weight of Mg. The sintering temperature at this time is 1
The temperature was 700°C.

得られた本火施例のガイドローラを市販の超硬合金製お
よびアルミナセラミック製のガイドローフと使用寿命の
比較テストを行々つたところ第2表の結果を得、本実施
例のガイドローフが非常にすぐれていることが実証され
た。
We conducted a comparison test on the service life of the guide roller of this example with commercially available guide loaves made of cemented carbide and alumina ceramic, and the results shown in Table 2 were obtained, indicating that the guide loaf of this example was It has been proven to be very good.

で なお線材はl 5 m/secの速度協温度は500°
Cであった。
In addition, the wire rod has a speed coefficient temperature of 500° at 5 m/sec.
It was C.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  8i、N4の75重量%以上にA4,03伊
MgO・M g 3 N 2 e B eO@ G a
Oe F eO* Al e We *あるイijMo
2001種または2種以上を1〜20恵i%含有し、空
孔が5%以下である8i、N、焼結体よりなる銅および
銅合金用塑性加工工具。
(1) 8i, 75% by weight or more of N4 contains A4,03I MgO・M g 3 N 2 e B eO@G a
Oe F eO* Al e We *AruiiijMo
A plastic processing tool for copper and copper alloys made of a sintered body of 8i, N, containing 1 to 20% of 2001 species or two or more species and having 5% or less of pores.
(2)  8i、N4の75重量%以上にム#N、 Y
、03゜ZrO2,Tie、 、 HfO,、8i0.
 CeO,、TiN、 We。 Mo20のうちの1種または2種以上を1〜20重量%
含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
銅および銅合金用塑性加工工具。
(2) 8i, 75% by weight or more of N4 #N, Y
,03°ZrO2,Tie, ,HfO,,8i0.
CeO, TiN, We. 1 to 20% by weight of one or more of Mo20
A plastic working tool for copper and copper alloys according to claim 1, characterized in that it contains a plastic working tool for copper and copper alloys.
JP57134448A 1981-02-05 1982-07-30 Plasticity working tool for copper and copper alloy Pending JPS5874574A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19820304036 EP0100380B1 (en) 1981-02-05 1982-07-30 Method for plastic deformation of non-ferrous metals
JP57134448A JPS5874574A (en) 1982-07-30 1982-07-30 Plasticity working tool for copper and copper alloy

Applications Claiming Priority (1)

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JP57134448A JPS5874574A (en) 1982-07-30 1982-07-30 Plasticity working tool for copper and copper alloy

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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