JPS62123069A - 銅および銅合金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具 - Google Patents
銅および銅合金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具Info
- Publication number
- JPS62123069A JPS62123069A JP61265847A JP26584786A JPS62123069A JP S62123069 A JPS62123069 A JP S62123069A JP 61265847 A JP61265847 A JP 61265847A JP 26584786 A JP26584786 A JP 26584786A JP S62123069 A JPS62123069 A JP S62123069A
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- JP
- Japan
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- copper
- wire
- weight
- copper alloy
- hot
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Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は銅および銅を主体とする合金の線材、板、条な
どの引き抜き、線引き、押出しに用いられる熱間塑性加
工工具に関するものである。
どの引き抜き、線引き、押出しに用いられる熱間塑性加
工工具に関するものである。
従来の技術
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、ハイスが用いられる。特に銅まだは銅合金線
材用の熱間圧延ロールにはダイス鋼が、線引ダイスには
超硬合金が好ましく用いられていた。
ダイス鋼、ハイスが用いられる。特に銅まだは銅合金線
材用の熱間圧延ロールにはダイス鋼が、線引ダイスには
超硬合金が好ましく用いられていた。
しかしながら高品質の製品を効率よく大量生産品するこ
とが要求され、そうした要求が年々厳しくなり、それに
伴なって塑性加工工具としても良品質且つ長寿命のもの
が要求されてきた。
とが要求され、そうした要求が年々厳しくなり、それに
伴なって塑性加工工具としても良品質且つ長寿命のもの
が要求されてきた。
発明の解決すべき問題点
銅や銅合金を塑性加工する場合に工具が受ける損傷は銅
の溶着が最も大きな要因となっている。
の溶着が最も大きな要因となっている。
特に熱間加工においては、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
減少や疲労現象による亀裂が発生し、これが工具の短い
寿命の原因となるのである。
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
減少や疲労現象による亀裂が発生し、これが工具の短い
寿命の原因となるのである。
従って、本発明の目的は、溶着によるスポーリングを生
じなく、且つ長い耐用寿命を有する、銅または銅合金用
の熱間塑性加工工具を提供することにある。
じなく、且つ長い耐用寿命を有する、銅または銅合金用
の熱間塑性加工工具を提供することにある。
問題点を解決する手段
本発明者らは、銅や銅合金用の従来の熱間塑性加工工具
における上記したような欠点を解消すべく検討の結果、
本発明に至ったものである。
における上記したような欠点を解消すべく検討の結果、
本発明に至ったものである。
即ち本発明は、熱間塑性加工工具の原料組成としてＳ
ｌ ］ Ｎ ４の６０重量％以上とＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３
、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ１ＣａｂＳ２ｒ○２ 、Ｔ＋０２
、ＨＦＯ２Ｓｔ Ｃ，ＣｅＯ２、Ｂｅｄ、 Ｔ＋Ｎ
、 Ｍｇ＋Ｎ２、Ａｌなどの１種または２種以上を１〜
４０重量％、あるいはさらに所望によりＷ Ｃおよび／
または）、１０□Ｃを２０重童％以下含有する焼結体で
あることを特徴とする銅および銅板合金製の線材、板ま
たは条用熱間組成加工工具（ただし、線材用の熱間圧延
ロールを除く）である。
ｌ ］ Ｎ ４の６０重量％以上とＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３
、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ１ＣａｂＳ２ｒ○２ 、Ｔ＋０２
、ＨＦＯ２Ｓｔ Ｃ，ＣｅＯ２、Ｂｅｄ、 Ｔ＋Ｎ
、 Ｍｇ＋Ｎ２、Ａｌなどの１種または２種以上を１〜
４０重量％、あるいはさらに所望によりＷ Ｃおよび／
または）、１０□Ｃを２０重童％以下含有する焼結体で
あることを特徴とする銅および銅板合金製の線材、板ま
たは条用熱間組成加工工具（ただし、線材用の熱間圧延
ロールを除く）である。
作用
本発明の詳細な説明すると、長寿命の熱間加工工具を得
るには、まず銅または銅合金の加工工具表面上への溶着
現象が極限まで小さい物質で工具を構成することが肝要
である。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。
るには、まず銅または銅合金の加工工具表面上への溶着
現象が極限まで小さい物質で工具を構成することが肝要
である。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。
そこで各種セラミック工具にてテストを試みたところＳ
ｉ３Ｎ４を主体とするセラミックならば銅および銅合金
の線材、板、条などの熱間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ものである。
ｉ３Ｎ４を主体とするセラミックならば銅および銅合金
の線材、板、条などの熱間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ものである。
銅および銅合金の熱間加工においては、加工工具は極め
て厳しく且つ特異な損傷環境下におかれる。銅および銅
合金の熱間塑性加工工具は、高強度を有し且つ耐衝撃性
に優れていることを基本的な条件として要求され、さら
に銅および銅合金の熱間圧延ロールにおいては、溶着の
繰返しによるスポーリングに対して優れた耐性を有する
ことが特に要求される。
て厳しく且つ特異な損傷環境下におかれる。銅および銅
合金の熱間塑性加工工具は、高強度を有し且つ耐衝撃性
に優れていることを基本的な条件として要求され、さら
に銅および銅合金の熱間圧延ロールにおいては、溶着の
繰返しによるスポーリングに対して優れた耐性を有する
ことが特に要求される。
この溶着の繰返しによるスポーリングは、銅および銅合
金用の熱間圧延ロールの損傷のうちで特に重要且つ特殊
な問題である。
金用の熱間圧延ロールの損傷のうちで特に重要且つ特殊
な問題である。
銅および銅合金用の熱間圧延ロールのスポーリング（表
面の剥離）は、ロールと被圧延材との熱的、義賊的およ
び化学的な相互作用によって生ずる。
面の剥離）は、ロールと被圧延材との熱的、義賊的およ
び化学的な相互作用によって生ずる。
まず、熱的作用は、ロール表面が被圧延材と周期的に接
触することを特徴とする。この点でダイスの受ける熱的
作用と相違する。ロールは、こうしたヒートサイクルを
受けることによって疲労して、銅または銅合金の溶着と
の相互作用によりスポーリングを生起せしめやすくなる
。
触することを特徴とする。この点でダイスの受ける熱的
作用と相違する。ロールは、こうしたヒートサイクルを
受けることによって疲労して、銅または銅合金の溶着と
の相互作用によりスポーリングを生起せしめやすくなる
。
機成的作用とは、ロール表面が高圧下刃を受は且つ被圧
延材と高速度の接触状態下に置かれることを意味する。
延材と高速度の接触状態下に置かれることを意味する。
銅および銅合金用の熱間圧延ロールでは、摩耗がとりわ
け重大な問題とならないが、ダイスの場合には摩耗が重
大な問題でもある。
け重大な問題とならないが、ダイスの場合には摩耗が重
大な問題でもある。
化学的作用とは、ロール表面の材質と被圧延材との反応
性の問題をいう。特に、銅または銅合金の熱間圧延の場
合の挙動は極めて複雑である。
性の問題をいう。特に、銅または銅合金の熱間圧延の場
合の挙動は極めて複雑である。
例えば、Ｓｉ３Ｎ４焼結体は溶融状態の銅または銅合金
とは反応性が低いことは公知である。しかるに５１３Ｎ
４焼結体製の工具で銅または銅合金を熱間加工すると、
工具の表面に銅または銅合金が激しく溶着乃至凝着して
スポーリングが生ずる。これは、Ｓｉ３Ｎ、焼結体の熱
間加工での銅または銅合金との反応性が、溶融状態の銅
または銅合金との反応性とは全く別違のものであり、こ
れからは類推できないことを意味する。
とは反応性が低いことは公知である。しかるに５１３Ｎ
４焼結体製の工具で銅または銅合金を熱間加工すると、
工具の表面に銅または銅合金が激しく溶着乃至凝着して
スポーリングが生ずる。これは、Ｓｉ３Ｎ、焼結体の熱
間加工での銅または銅合金との反応性が、溶融状態の銅
または銅合金との反応性とは全く別違のものであり、こ
れからは類推できないことを意味する。
すなわち、銅または銅合金の熱間圧延工具への溶着によ
るスポーリングは、上記した熱的、機械的および化学的
な相互作用によって生ずる複雑な反応の結果である。本
発明者等の研究によると、Ｓｉ３Ｎ４と加熱された銅と
の反応は、銅材料が加工過程で大気、冷却水等によって
酸化膜を形成しており、ＣｕＯとなっていることが一大
要因である。
るスポーリングは、上記した熱的、機械的および化学的
な相互作用によって生ずる複雑な反応の結果である。本
発明者等の研究によると、Ｓｉ３Ｎ４と加熱された銅と
の反応は、銅材料が加工過程で大気、冷却水等によって
酸化膜を形成しており、ＣｕＯとなっていることが一大
要因である。
Ｓｉ３Ｎ４とＣｕＯとの反応性を大気中１０５０℃まで
テストしたところ、急激な反応が確認されている。これ
らの実験の結果、本発明者等は銅または銅合金の熱間加
工の溶着によるスポーリング現象を次のように考察する
。
テストしたところ、急激な反応が確認されている。これ
らの実験の結果、本発明者等は銅または銅合金の熱間加
工の溶着によるスポーリング現象を次のように考察する
。
ＳＩ３Ｎ４の工具の表面は、上記した熱的および機械的
作用のもとにＣｕＯにより酸化され、ＳｉＯ□層を生成
する。この８１０２層がＣｕＯに拡散することによりＳ
ｉ３Ｎ４とＣｕＯとの反応が進行する。特にＳｉＯ□−
ＣｕＯの共晶組織は比較的低温度で高い反応性を示す。
作用のもとにＣｕＯにより酸化され、ＳｉＯ□層を生成
する。この８１０２層がＣｕＯに拡散することによりＳ
ｉ３Ｎ４とＣｕＯとの反応が進行する。特にＳｉＯ□−
ＣｕＯの共晶組織は比較的低温度で高い反応性を示す。
このようにして銅の溶着または凝着が進行してスポーリ
ングが起こる。
ングが起こる。
以上の如く、銅または銅合金の熱間塑性加工における溶
着によるスポーリングは極めて特殊な現象であり、これ
を防止して長寿命の工具を提供することが必要である。
着によるスポーリングは極めて特殊な現象であり、これ
を防止して長寿命の工具を提供することが必要である。
本発明は、特に、上記の如き溶着によるスポーリングを
防止して、従来の超硬合金、ダイス鋼またはハイスによ
る熱間加工工具を上回る耐用寿命を有する加工工具を提
供することに成功したものである。
防止して、従来の超硬合金、ダイス鋼またはハイスによ
る熱間加工工具を上回る耐用寿命を有する加工工具を提
供することに成功したものである。
本発明において主材料として用いるＳｉ３Ｎ、について
は、Ｓ１金属粉の成型体を窒化する反応焼結法およびＳ
ｉ３Ｎ、粉末と添加材粉末を混合して焼結する粉末冶金
法の２踵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％以上残り、本発明の目的には不適当であ
る。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。
は、Ｓ１金属粉の成型体を窒化する反応焼結法およびＳ
ｉ３Ｎ、粉末と添加材粉末を混合して焼結する粉末冶金
法の２踵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％以上残り、本発明の目的には不適当であ
る。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。
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６０重量％以上のＳｉ３Ｎｍを用いる
ことが必要である。
り、このためには６０重量％以上のＳｉ３Ｎｍを用いる
ことが必要である。
次に６０重量％以上の５１３Ｎ４に対して用いる添加材
としてはＡｌＮ５Ａ＋２０ｚ、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ，％Ｃ
ａＯ１ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ□、５ｉＣＳＣｅ○
２、Ｂｅｄ、ＴｉＮ。
としてはＡｌＮ５Ａ＋２０ｚ、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ，％Ｃ
ａＯ１ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ□、５ｉＣＳＣｅ○
２、Ｂｅｄ、ＴｉＮ。
”ｇ３Ｎ２、Ａ１などが効果を示すが、その添加量は１
〜４０重量％（好ましくは５〜２０重量％）の範囲が適
当である。
〜４０重量％（好ましくは５〜２０重量％）の範囲が適
当である。
これは１重量％以下では十分な強度が得られず一方４０
重蚤％以上では脆くなるためである。
重蚤％以上では脆くなるためである。
またＷＣやＩ、１０２Ｃなどの炭化物も工具全体の強度
を向上させるうえで効果があるが、銅との反応に問題が
あるので、その童は２０重量％以下が好ましい。
を向上させるうえで効果があるが、銅との反応に問題が
あるので、その童は２０重量％以下が好ましい。
このような工具においては空孔が残っていると強度が低
くなり、信頼性も落ちるのでできるだけ高密度の方がよ
い。しかし５％以内の空孔ならその影響も少ない。
くなり、信頼性も落ちるのでできるだけ高密度の方がよ
い。しかし５％以内の空孔ならその影響も少ない。
また添加物質としてＢ、’ Ｆｅ５Ｃｏ、Ｎｉなどの金
属も少量であれば効果が認められる。
属も少量であれば効果が認められる。
Ｓｉ３Ｎ＜に関してその結晶系はα型、β型の何れでも
効果に差な（使用することができる。
効果に差な（使用することができる。
実施例
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
市販のＳｉ３Ｎ、３５重量％とＡ１２０３７重１％、Ｙ
２Ｏ３８重世％を秤１し、ボールミルにて十分混合した
後、Ｉｔ／ｃＩｌｉの圧力にて型押し成型後、窒素圧力
２５気圧下、１８００℃、１時間の焼結によって真ちゅ
うの熱間押出し用ダイスを作成した。
２Ｏ３８重世％を秤１し、ボールミルにて十分混合した
後、Ｉｔ／ｃＩｌｉの圧力にて型押し成型後、窒素圧力
２５気圧下、１８００℃、１時間の焼結によって真ちゅ
うの熱間押出し用ダイスを作成した。
押出し材の温度は８００℃、減面率は４０％であった。
得られたダイスを市販の超硬合金ダイスと比較したとこ
ろ、市販の超硬合金ダイスは２５００時間の使用で寿命
となるに対し、本発明のダイスは６８００時間使用後も
支障なく使用できた。
ろ、市販の超硬合金ダイスは２５００時間の使用で寿命
となるに対し、本発明のダイスは６８００時間使用後も
支障なく使用できた。
実施例２
市販のＳｌ：ｌＮ４およびその他の原料を第１表に示す
割合で混合し、実施例１と同様の条件で銅線および銅板
用の熱間圧延用ロールをそれぞれ作成した。
割合で混合し、実施例１と同様の条件で銅線および銅板
用の熱間圧延用ロールをそれぞれ作成した。
この銅線用熱間圧延ロールをブロックミルの最終段に配
置し、加工率を１８％、圧延速度を２５ｍ／ｓｅｃ。
置し、加工率を１８％、圧延速度を２５ｍ／ｓｅｃ。
温度を約８５０℃で銅線の圧延を実施し、ロールの寿命
を測定し、 第１表に夫々のロール寿命を示した。
を測定し、 第１表に夫々のロール寿命を示した。
第１表
実施例３
市販３１１Ｎ４８０重攬％、５ｉＣ１０重１％、Ｙ２Ｏ
３５重遣％、！、Ｉｇ０５重量％を混合し、実施例１と
同様の方法で銅線引き用ガイドローラを作成した。この
時の焼結温度は１７００℃であった。
３５重遣％、！、Ｉｇ０５重量％を混合し、実施例１と
同様の方法で銅線引き用ガイドローラを作成した。この
時の焼結温度は１７００℃であった。
得られた本実施例のガイ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ラと使用寿命の比
較テストを行なったところ第２表の結果を得、本実施例
のがイドローラが非常にすぐれていることが実証された
。
びアルミナセラミック製のガイドローラと使用寿命の比
較テストを行なったところ第２表の結果を得、本実施例
のがイドローラが非常にすぐれていることが実証された
。
なお線材１５ ｍ／ｓｅｃの速度で温度は９００℃であ
った。
った。
第２表
発明の効果
上記した如く本発明は、特定の成分組成を有し且つ空孔
度が低く、強度の高い５１３Ｎ４焼結体を、銅または銅
合金の熱間塑性加工用の工具に使用することを特徴とす
る。本発明の熱間塑性加工用工具は、加工中の銅または
銅合金の溶着が抑制され。
度が低く、強度の高い５１３Ｎ４焼結体を、銅または銅
合金の熱間塑性加工用の工具に使用することを特徴とす
る。本発明の熱間塑性加工用工具は、加工中の銅または
銅合金の溶着が抑制され。
工具表面のスポーリングが効果的に防止される。
従って、本発明の熱間塑性加工用工具は長寿命を示し、
高品質の銅または銅合金製品を効率良く生産するのに効
果的である。
高品質の銅または銅合金製品を効率良く生産するのに効
果的である。
Claims (2)
- （１）Ｓｉ＿３Ｎ＿４を６０重量％以上と、ＡｌＮ、Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ
＿２、ＴｉＯ＿２、ＨｆＯ＿２、ＳｉＣ、ＣｅＯ＿２、
ＢｅＯ、ＴｉＮ、Ｍｇ＿３Ｎ＿２、Ａｌからなる群より
選択した少なくとも１種を１〜４０重量％とからなる焼
結体から構成されることを特徴とする銅および銅合金製
の線材、板または条用熱間塑性加工工具（ただし、線材
用の熱間圧延ロールを除く）。 - （２）Ｓｉ＿３Ｎ＿４を６０重量％以上と、ＡｌＮ、Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３、Ｙ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ
＿２、ＴｉＯ＿２、ＨｆＯ＿２、ＳｉＣ、ＣｅＯ＿２、
ＢｅＯ、ＴｉＮ、Ｍｇ＿３Ｎ＿２、Ａｌからなる群より
選択した少なくとも１種を１〜２０重量％と、さらにＷ
Ｃおよび／またはＭｏ＿２Ｃを２０重量％以下とからな
る焼結体から構成されることを特徴とする銅および銅合
金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具（ただし、
線材用の熱間圧延ロールを除く）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265847A JPS62123069A (ja) | 1986-11-08 | 1986-11-08 | 銅および銅合金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265847A JPS62123069A (ja) | 1986-11-08 | 1986-11-08 | 銅および銅合金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123069A true JPS62123069A (ja) | 1987-06-04 |
| JPH044267B2 JPH044267B2 (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=17422896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265847A Granted JPS62123069A (ja) | 1986-11-08 | 1986-11-08 | 銅および銅合金製の線材、板または条用熱間塑性加工工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123069A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360467A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Toshiba Corp | 耐摩耗性部材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5378216A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-11 | Tokyo Shibaura Electric Co | Tool for thermal working |
| JPS55112135A (en) * | 1979-02-19 | 1980-08-29 | Toshiba Corp | Drawing jig |
-
1986
- 1986-11-08 JP JP61265847A patent/JPS62123069A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5378216A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-11 | Tokyo Shibaura Electric Co | Tool for thermal working |
| JPS55112135A (en) * | 1979-02-19 | 1980-08-29 | Toshiba Corp | Drawing jig |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0360467A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Toshiba Corp | 耐摩耗性部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH044267B2 (ja) | 1992-01-27 |
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