JPH01306543A - ドットプリンタ用ワイヤおよびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドツトプリンタ用ワイヤおよびその製造方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

ドツトプリンタ用ワイヤには、最近粉末高速度工具鋼が
広く使われている。そしてその製造方法は、原料粉末を
キャンニングし熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰと記す）
で焼結圧密化した後、鍛造。

圧延により、例えば直径６ｎｍ程度の丸線材とし。

これを多数回の伸線とこれらの伸線工程間に入れた焼鈍
工程とを繰り返すことにより、目的とするφ０．３ｍｍ
程度まで加工を行うものである。

一方、金属粉末のニアネソトシエイプ技術として、金属
粉末にある種のバインダを混入し可塑性混練体とした後
、押出成形−焼結法にて細線を作る技術を本発明者らは
開発した（特願昭６０−１６８＋６０吟）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のキャンニング−ＨＩ　Ｐ法によるドツトプリンタ
用ワイヤの製造方法では、原料となる金属粉末から最終
製品を仕上げるまでに、多くの加工工程を必要とすると
いう問題点があり、また使用される金属は、塑性加工が
容易な材質に限定され、十分な要求性能を与えるもので
はなかった。

本発明の目的は、金属粉末の押出成形技術を応用し、よ
り高い要求性能を満たすドツトプリンタ用ワイヤおよび
これらワイヤを幅広い材質にわたって安価に製造する方
法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の請求項１は従来のキャンニング−ＨＩ　Ｐ法で
は、その被加工性の不足から製造が困難または不可能な
程度に高合金化し、もって優れた耐摩耗性等の要求特性
を与えられたドツトプリンタ用ワイヤである。すなわち
、合金元素として重量比で少なくとも、Ｃ２，５〜３．
１％、Ｓｉ２％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ　３〜１
０５、Ｗ３％以上、Ｍｏ３％以上、但しＷ　＋　２　Ｍ
　ｏ　２０−３０５、　Ｖ　２−１２％、Ｃｏ２−１２
％を含有する雅加工性高耐摩耗性高合金高速度工具鋼ま
たはこれにさらに別添加の硬質微粒子の重量比で２〜１
２％を均一に分散した材料でなることを特徴とするドツ
トプリンタ用ワイヤである。

本発明の請求項３ないし６は、粒径ｌＯμ０１以下の合
金鋼粉末またはこれにさらに硬質微粒子を添加した原料
粉末に有機バインダを混合して可塑性混練体とし、これ
を押出成形法により、棒または線状に成形した後該成形
体を脱バインダおよび真空焼結し実質的に真密度化し、
さらに引抜等の塑性加工を加えることを特徴とするドツ
トプリンタ用ワイヤの製造方法である。

本発明は前記出願の技術をドツトプリンタ用ワイヤ、す
なわち高耐摩耗性したがって高硬度が要求され、かつ直
径約０　、３１１１０１と細く、折損に対する靭性値お
よびその信頼性が特に要求される用途に適するようさら
に改良したものである。

超硬合金製ドツトプリンタ用ワイヤは、押出成形および
焼結によって製造され、特に高い耐摩耗性を要求される
場合に用いられるが、該材料は引抜、伸線等の塑性加工
が不可能または非常に困難である。そのため、ワイヤ径
の仕上は研磨以外に適当な方法がなく、かっこの研磨は
ワイヤ径が約０．３ｍｍφと非常に細いことおよび材料
が脆いため非常な注意が必要であり、勢い高価なものと
なる。

本発明のワイヤは使用状態では焼入焼もどしの熱処理に
より、前述の超硬合金にせまる硬さと耐摩耗性を与える
ことが可能な反面、その製造においては焼鈍状態で行な
うことにより、引抜その他の塑性加工が可能であり、特
に引抜加工を行なうことにより高い直径精度を与えるこ
とができ、ドツトプリンタ用ワイヤの製造上超硬合金に
比し非常に有利である。

本発明の第１は前記のように、押出および焼結により小
径ワイヤを直接得、これに焼鈍状態で引抜等の最小限度
の塑性加工を与えることが可能なものである。このため
、多少の被加工性の低下は許容され、したがって製品の
性能向上のため高合金化したものであり、従来このよう
な高合金材は１−ットプリンタ用ワイヤとして実現され
ていなかった。

本発明の製法に用いる合金鋼粉末は、粒径１０μｍ以下
とする。粒径が１０μｍを越えると焼結性が低下し、小
径である製品の耐折損性を低下する。

また脱バインダ性を確保するために合金鋼粉末の粒径は
１μｍ以上とすることが望ましい。

以下に各合金元素の添加理由および数値限定理由を述べ
る。

本発明のワイヤ材質は、製品状態の硬さが１ｉＲｃ７０
−７３（Ｉ１１／幻１０３０−１２２０）の高硬度が得
られ、併せて炭化物が硬化状態で３０ｖｏ１％以上存在
し、高硬度と併せて炭化物による耐摩耗性も極めて高く
することを可能とするものである。

このためには、炭化物形成元素のうちＷ　３％以上、Ｍ
ｏ３％以上、Ｗ　＋　２　Ｍ　ｏ　２０−３０５、Ｖ　
２−１２％含有することを必要とする。ＷとＭｏはＣと
結合し、Ｍ、Ｃ型の炭化物を形成し、一部は基地に固溶
し、焼もどし硬さを上昇させると共に、他は炭化物とし
て残留して耐摩耗性を付与する。Ｗ３％以上。

Ｍｏ３％以上、Ｗ＋２Ｍｏ２０５以上ないとＨＲＣ７０
以上の焼もどし硬さが得られず、またＷ　＋　２　Ｍ　
ｏが３０５を越えると炭化物の形状が不定形化し、必要
な機械的性質が得られなくなる。この時生成するＭ６Ｃ
型炭化物硬さを上昇させるためには、Ｗは７〜１２％、
Ｍｏは５〜９％の範囲が望ましい。

■は炭素と結合して硬質のＭＣ型炭化物を形成する。こ
の炭化物は焼もどし硬さの向上にはあまり寄与しないが
、耐摩耗性の向上には著しく寄与する。十分な耐摩耗性
を得るには、■として最低２％は必要で１２％を越える
と材料が脆化する。また望ましくは４％以上である。

Ｃｒは３〜１０５を必要とする。Ｃｒは基地中におよび
炭化物として存在するが、基地に固溶して焼入性を向上
させる効果が大きい。また、ドラ（−ワイヤの場合、イ
ンクに含有される化学物質との腐食摩耗が大きく、でき
るだけ多量添加し耐食性を与える必要がある。しかし、
１０５を越える添加では焼もどし硬さを低下させ、３％
未満では焼入性が得られないため３〜１０５の範囲とす
る。通常７％以下で十分である。

ＣはＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖと結合し、炭化物を形成するの
に必要な理論的炭素量およびマトリックス中に固溶する
量を添加する必要がある。本発明組成では、２．５〜３
．１％の添加が必要である。

Ｃｏは主として基地に固溶して焼もどし硬さの向上に寄
与する。１１　ＲＣ７０以上の硬さを得るには少なくと
も２％は必要で４％以上が望ましい。

一方、１２％を越えて添加しても焼もどし硬さの向上に
添加量に見合う効果がない。

Ｓｉは脱酸元素として２％以下で添加する。通常は１ｚ
以下の添加でよいが、さらに増加して添加すると炭化物
の析出反応を促進させることができる。

またＳｉは基地を強化してドツトプリンタ用ワイヤの降
伏強度を向上させる効果、疲労限を高めるという効果も
ある。しかし多量の添加は靭性の劣化を招きドツトプリ
ンタ用ワイヤ折損の原因になるので２％以下に限定した
。

Ｍｎは主に脱酸剤および脱硫剤として添加する。

但し、多量に添加すると靭性が劣化したり、加工性が悪
くなるので１．３以下にすることが必要である。

本発明のドツトプリンタ用ワイヤは、上記の元素以外に
Ｎｉ２％以下、Ｎ１％以下等を適宜加えてもよい。この
うち、Ｎは基地の硬さを高める作用とＭＣ炭化物中に固
溶してＭＣＮ型の炭窒化物を形成して耐溶着性を高める
作用がある。しかし工業的に含有できる量は、はぼ１％
までであるので１％に限定した。なお、高速度工具鋼に
おいて、通常Ｎ　Ｏ，０５％以下は不純物として含有さ
れる。

また、押出成形の原料として硬質の化合物微粒子を添加
することが有効である。以下にこのうちやや得意な作用
を有するＴｉＮおよびＶＣについて述べる。

Ｔ　ｉ　Ｎは合金粉末とは別個に単独粒子として混合添
加する。該化合物は、焼結中にＭＣ型炭化物と反応し、
大部分は（Ｔｉ、Ｖ）（ＣＮ）の形態で存在し、耐焼付
性の向上と焼結組織の微細化に効果がある。５％未満で
はこれらの効果が少なく、１５％を越えて添加すると材
料を脆化させやすい。

焼結後の炭窒化物粒子は、原料粉末の粒径よりは微細化
できない。したがって、１”　ｉ　Ｎの粒子径を３μｍ
以下に規制する必要がある。３μｍを越えると粗大な炭
窒化物粒子を生成し、機械的性質を劣化させる。

ＶＣはＴｉＮと反応して主として（Ｔｉ、　Ｖ）（ＣＮ
）となる。前述のように、鋼中のＭＣ型炭化物ともＴ　
ｊＮは反応するが、予めＶＣも２重量部以下共同添加す
ることにより、ＴｉＮの焼結性が著しく向上するので望
ましい。

また他の望ましい硬質微粒子としては、Ｔｉ、Ｖ。

Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｈｆ、　Ｔ’ａの窒化物、炭化物、炭
窒化物があげられ、これらの１種または２種以上を重量
比で２〜１０５を添加することが望ましい。２％未ｈη
では処理に見合う効果が得られず、１２％を越えると効
果が飽和しさらに被剛性、靭性の低下が甚だしくなる。

次に本発明の第２におけるバインダ等の望ましい添加範
囲を説明する。

本発明において、水溶性有機バインダは、原料粉末１０
０重量部に対し１．０〜１０重量部とすることが望まし
い。１．０重量部未満では、十分な成形性およびグリー
ン強度が得られず、また１０重量部を越えるとグリーン
強度は飽和して経済性を低下し、また脱バインダ性、脱
バインダ後の密度を低下する。具体的にはメチルセルロ
ースが望ましく、この場合１．０〜７．０重量部とする
ことが望ましい。

水は５．０〜１５．０重量部とすることが望ましい。

５．０重量部未満では成形に必要な流動性が得られず、
一方１５．０重量部を越えると保形性がなくなり成形不
可能となる。グリセリンは必要ならば混練体の可塑性を
良くするため添加するが、９．０重量部を越えて添加す
ると成形性が低下する。ワックスエマルジョン、ステア
リン酸エマルジョンも必要ならば、分散剤、可塑剤とし
て添加することにより、成形性が良好となるが、それぞ
れ５重量部を越えて添加すると脱バインダ性、脱バイン
ダ後の密度を低下する。

〔実施例〕

実施例Ｉ Ｃ１，３０５、Ｓｉ　０．５２％、Ｍｎ０．４６％、Ｃ
ｒ　４．２％、Ｗ６．５％、Ｍｏ５．２％、　Ｖ　３．
１％、Ｃｏ　７．９％、残部鉄および不可避不純物から
なる水アトマイズ予備合金粉末を作成した。平均粒径は
３０μ璽で０２含有量は２０００ρρｍであった。該粉
末をアトライタ中で粉砕した後分級し、平均粒径５μｍ
（見掛密度４０５）の粉末を得た。この粉末１００重量
部に対し黒鉛粉末を０．２重量部、メチルセルロース（
市販品名５Ｍ４００）を４．０重量部添加し、Ｖ型ブレ
ンダで１２時間混合した。

上記混合粉末に、水６．０重量部、ワックスエマルジョ
ン２．０重量部、ステアリン酸エマルジョン１．０重量
部、グリセリン１，０重量部を添加後、ヘンシェルミキ
サにて混合し、三本ロールミルに３回通して混練した。

この混練体を、スクリュ式押出機を用いてφ１．２の丸
棒状に成形した。成形体を８０℃の熱風により１２時間
乾燥した。成形体のグリーン密度は６０５であった。こ
の乾燥体を、Ｈ２雰囲気で５０℃／ｌｌｒの昇温速度で
６００℃まで昇温し脱バインダを行なった後真空雰囲気
に切り換えて連続して、１００°Ｃ／１１ｒの速度で９
００℃まで昇温・保持した後冷却した。

該脱バインダ体は、仮焼結状態となっており、取扱いに
十分な強度であり、Ｃ，０２含有量はそれぞれＣ１，７
２％、０．５１００ｐｐｍであった。

この脱バインダ体を１０−’　ｔｏｒｒ、１２５０℃で
真空焼結した。焼結体はＣ１，２９％、０　、５０ｐｐ
１１で、密度は８．０１　ｇ　／ｆｆｌで真密度となっ
た。

上記焼結体を表面研磨した後冷間伸線加工し。

φ０．３０＋ｍのドツトプリンタ用ワイヤ素材に仕上げ
た。

実施例２ Ｃ１，９％、Ｓｉ　０．５２％、　Ｍｎ　０．５０５、
Ｃｒ４．６％、Ｗ　１０．２％、　Ｍｏ　８．０５、Ｖ
　５．１％、Ｃｏ　１０．３％、残部鉄および不可避不
純物からなる水アトマイズ予備合金粉末を作成した。平
均粒径は２５μ鵠で０□含有量は２５００ｐｐｍであっ
た。該粉末を、振動ミルを使用し、８時間粉砕した後、
１０μｍ以下に分級して、平均粒径７μ麿、見掛密度４
２％の粉末を得た。

この粉末１００重量部に対して黒鉛粉末を０．１重量部
、メチルセルロース（市販品名６０Ｓｈ４０００）を４
．０重量部添加し、■型ブレンダで１２時間混合した。

上記混合粉末に、水８．０重量部、グリセリン１重量部
を添加後、ヘンシェルミキサにて混合し、連続ニーダ−
にて混練した。

上記混線体を、プランジャー式押出機を用いてφ０．６
ｍの丸棒状に成形し、実施例１と同様の方法で乾燥、脱
バインダ、焼結した。ここで脱バインダ体のＣ，Ｏ２含
有量はそれぞれＣ２，４２％、０２５７００ｐｐｍで焼
結体は、Ｃ１，９４％、０２４２ｐｐｍとなった・ 上記焼結体にＨＩＰ処理を行なった。ＨＩ　Ｐ後の密度
は８．０９　ｇ　／ｃＪで真密度であった。

上記により得られたφ０．４９ｍｍの焼結体を引抜仕上
げ加工し、φ０．３０ｎｎのドットプリンタ用ワイヤ素
材を作った。

実施例３ Ｃ２，９８％、Ｓ　ｉ　Ｏ，／１５％−Ｍｎ　０．３９
％、　Ｃｒ　４．５％。

Ｗ　］、００．０５Ｍｏ８．２％、　Ｖ　８．２％、Ｃ
ｏ　８．７％、残部鉄および不可避的不純物からなる水
アトマイズ予備合金粉末を作成した。平均粒径は２０μ
ｍで０２含有敏は３１００ｐｐｍであった。該粉末をア
トライタ中で３００ｒｐｍで５時間粉砕後ＩＯμｍ以下
に分級したところ、平均粒径６μｍ、見掛密度４１％の
粉末が得られた。この粉末１００重量部に対して３μｍ
以下のＴｉＮ粉末９重量部、ＶＣ粉末１．０重量部、メ
チルセルロース（市販品名５Ｍ１５００）を５重量部添
加しＶ型ブレンダで２４時間混合した。

上記混合粉末に、水７．５重量部、グリセリン０．５重
量部、ステアリン酸エマルジョン１．０重量部を添加後
、ヘンシェルミキサにて混合し、三本ロールミルに５回
通し混練した。

この混練体を、スクリュ式押出機を用いてφ０．４の丸
棒状に成形した。上記成形体を、真空中で乾燥後Ｎ２雰
囲気で１００℃／ｆｉｒで５００℃まで昇温し。

脱バインダを行なった。このバインダ体は、Ｃ３，３１
％、０　、４８００ｐｐｍであった。

脱バインダ体を１０−’　ｔｏｒｒ、１２４０℃で真空
焼結したところ、焼結体はφ０．３２ｎｍとなり、Ｃ２
，９１％、０、５２１ｐｐｍで密度７．７２　ｇ　／ａ
Ｊで真密度となった。

上記φ０．３２＋ａの焼結線材に仕上げ加工し、φ０．
３０ａ＋のドツトプリンタ用ワイヤを作った。

実施例４ 実施例１．２．３により製造したドツトプリンタ用ワイ
ヤ素材と、実施例１と同じ成分の粉末高速度鋼を従来の
方法で、加工したドツトプリンタ用ワイヤ素材（従来材
）をそれぞれ適正条件で焼入焼もどし熱処理を行なった
後の特性値と超硬合金のそれとを比較して第１表に示す
。

第１表 第１表から、実施例１，２．３はいずれも従来材と同等
以上の曲げ強度を有し、ドツトプリンタ用ワイヤとして
十分使用できることがわかる。

また実施例２，３は、硬さにおいて従来材をはるかに越
えるものであり、特に本願の第１発明である実施例３は
高硬度であり、高い耐摩耗性が期待できる。

〔発明の効果〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　合金元素として重量比で少なくともＣ　２．５〜３
   ．１％、Ｓｉ２％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ３〜１
   ０％、Ｗ３％以上、Ｍｏ３％以上、但しＷ＋２Ｍｏ２０
   〜３０％、Ｖ２〜１２％、Ｃｏ２〜１２％を含有する難
   加工性高耐摩耗性高合金高速度工具鋼またはこれにさら
   に別添加の硬質微粒子の重量比で２〜１２％を均一に分
   散した材料でなることを特徴とするドットプリンタ用ワ
   イヤ。 ２　重量比で、Ｃ２．５〜３．１％、Ｓｉ２．０５以下
   、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ３〜７％、Ｗ７％以上、Ｍｏ
   ５％以上、但しＷ＋２Ｍｏ２０〜３０％、Ｖ４〜１２％
   、Ｃｏ４〜１２％、Ｎ１％以下、Ｔｉ化合物微粒子１２
   ％以下からなる材料でなることを特徴とする請求項１記
   載のドットプリンタ用ワイヤ。 ３　粒径１０μｍ以下の合金鋼粉末またはこれにさらに
   硬質微粒子を添加した原料粉末に有機バインダを混合し
   て可塑性混練体とし、これを押出成形法により棒または
   線状に成形した後該成形体を脱バインダおよび真空焼結
   し実質的に真密度化し、さらに引抜等の塑性加工を加え
   ることを特徴とするドットプリンタ用ワイヤの製造方法
   。 ４　有機バインダは水溶性であり、原料粉末１００重量
   部に対し、水分を除くバインダ分は１．０〜１０．０重
   量部、水分は５．０〜１５．０重量部であることを特徴
   とする請求項３記載のドットプリンタ用ワイヤの製造方
   法。 ５　水分を除くバインダ分は、原料粉末１００重量部に
   対し、メチルセルロースの１．０〜７．０重量部または
   必要によりこれに添加する可塑剤としてのグリセリン９
   ．０重量部以下、分散剤または滑材としてのワックスエ
   マルジョン５重量部以下、ステアリン酸エマルジョン５
   重量部以下の１種または２種以上でなることを特徴とす
   る請求項４記載のドットプリンタ用ワイヤの製造方法。 ６　硬質微粒子は、３μｍ以下のＴｉＮを単独または３
   μｍ以下のＶＣと複合で５〜１５ｗｔ％とすることを特
   徴とする請求項３、４または５記載のドットプリンタ用
   ワイヤの製造方法。