JPH0472004A - 多孔質金型の製造方法 - 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、鋳造に用いる多孔質金型の製造方法に関する
。

（従来の技術） 多孔質金型は、ガス抜き性、保温性に優れ、複雑な形状
を製造する場合にも良好な品質の鋳造品を得ることがで
きるため、鋳造用金型として注目されている。

従来、この多孔質金型の製造は、主に粉末冶金的手法で
行われている。使用する粉末には、例えば、鉄粉、フェ
ライト系またはオーステナイト系ステンレス鋼粉等が知
られているが、これらの粉末により得られる金型では、
マイクロビッカース硬さが高々Ｈｖ２５０程度と低く鋳
造用金型としては不充分な硬さであり寿命の短いもので
あった。

このため、鋳造用金型として望まれるＨｖ４００以上の
高硬度の多孔質金型を得るために、■焼入れにより高硬
度が得られる高炭素の鋼、例えば、５ＵＳ４４０Ｃ，Ｓ
ＫＤ系等の鋼種を使用して硬度を上げる方法、また、■
焼の入らないステンレス鋼粉原料に炭素粉を混合し、焼
結により一体化して硬度を上げる方法が考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の前記■に示した焼入れにより高硬
度が得られる中高炭素の鋼を使用する方法は、焼入れ可
能な鋼種は粉末化のための噴霧段階で急冷され焼が入っ
ているため、粉末自体が高硬度になって成形性が低下し
ているので、成形性を良好にするには一度焼鈍しなけれ
ばならず、製造工程が増してしまうという問題がある。

また、前記■に示した焼の入らないステンレス銅粉に炭
素粉を混合する方法は、炭素粉が必ずしも均一に混合さ
れず硬さが不均一になったり、焼結体が高硬度となるた
め焼結体の加工性が低下するという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、原料の成形性とともに焼結体の加工性を高め複
雑形状の金型の製造を可能とし、かつ金型を高強度で耐
久性に優れたものにする多孔質金型の製造方抹を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、多孔質金型の製造方法は、低Ｃ１低Ｎ−Ｃ
ｒ系ステンレス鋼粉末を主原料とする原料を成形し、こ
の成形体を真空中または雰囲気ガス中で焼結し、得られ
た焼結体を必要に応じ機械加工した後、前記焼結体を窒
素雰囲気中、８００〜１１００℃の温度範囲で加熱する
ことにより窒化することを特徴とする。

主原料の低Ｃ１低Ｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼粉末のＣ量お
よびＮ量は、Ｃ５０，１５ｗｔ％、Ｎ量０．１０ｗｔ％
のものを用いるのが望ましい。これらの値を超えると、
粉末が高硬度となり成形性が低下するとともに、得られ
る焼結体についでも高硬度となり加工性が低下するから
である。

また、低Ｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼粉末のＣｒ量としては
、金型の耐食性を損なわせないために１１ｗｔ％以上の
含まれていることが望ましい。さラニ、Ｃｕ、Ｍｏを添
加することができる。

さらに、原料には必要に応じ、成形性向上のための潤、
ｌｆ剤、結合剤等を加えることも可能である。

その他少量の金属粉または金属繊維、あるいはセラミッ
ク粉またはセラミック繊維等を加え成形体や焼結体の特
性（強度、気孔率）を調整することも可能である。

成形方法については、特に限定されるものではなく、プ
レス成形、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）、スリップキャ
ストなど各種の成形方法を使用することができる。

焼結は真空中で行うのが望ましいが、著しい酸化、窒化
、浸炭等がなければ雰囲気ガス中でもよい。焼結温度お
よび焼結時間については焼結体の強度や気孔率との兼ね
合いで選定する。例えば１ｌＯＯ〜１２００℃で２時間
程度行うとよい。

焼結体の窒化は、必要に応じて機械加工した後行うが、
加工の必要がなければ、真空中または雰囲気ガス中の焼
結に引き続き行うことができる。

窒化のときの加熱温度を８００℃以上としたのは、８０
０℃未満では多孔質の焼結体の内部まで充分に窒化させ
ることができないからである。１１００℃以下としたの
は、１１００℃を超えると前工程の焼結温度域に入って
しまうからである。

窒化は真空炉を用いて行い、炉内に導入したＮ２ガスを
導入し、Ｎ、ガス圧３００〜９００ｔｏｒｒ程度にして
加熱するのが望ましい。この場合、窒化を促進するため
、Ｈｚ、Ａｒガスを混合することも可能である。また、
窒化を妨害する酸化が起らなければ雰囲気炉を用いて行
ってもよい。

さらに窒化のときには同時に若干の浸炭を行うことも可
能である。

また、窒化による硬化機構は、■Ｎの固溶硬化、■微細
窒化物の析出硬化、■窒化の増加により高温相がオース
テナイト化して焼入れ能が発生するため、急冷によりマ
ルテンサイト化して硬化する、の３つの機構が考えられ
るが、■の硬化を促進する場合にはオーステナイト化す
るため加熱温度は９００℃以上であるのが望ましい。

また、窒化のときの窒素量は、０．６〜１．３ｗｔ％程
度とするのが望ましい。０．６ｗｔ％未満であると窒化
不足になり、１．３ｗｔ％を超えると脆弱になるからで
ある。

（作用） 鋼材を硬化させる通常の窒化法は、約６００’Ｃで行わ
れ、表面よりＯ，１〜０．３ｍｍ程度の表層を硬化させ
る。本発明によれば、窒化温度を８００℃以上としたこ
とにより多孔質の焼結体の内部まで窒化し硬化させるこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

−１００メツシユ５ＵＳ４３０Ｌ粉末（０，０１ｗｔ％
Ｃ１０，０２ｗｔ％Ｎ）に潤滑剤として２ｗｔ％のステ
アリン酸亜鉛を加え、圧力３ｔ。

ｎ　／　ｃ　ｍ　”で金型を用いて成形し、厚さ１５ｍ
ｍ×直径４０ｍｍの円柱状成形体を得た。

この成形体を真空炉中で１１５０℃、２時間加熱し、密
度６．２ｇ／ｃｍ”の焼結体を得た。さらに、真空炉中
にＮ、ガスを導入し、Ｎ２ガス圧８００ｔｏｒｒ下で９
５０℃、１時間加熱し焼結体を窒化した。

加熱後、炉冷により得られたものを試験例１とし、５気
圧のＮ２ガス下で急冷して得られたものを試験例２とし
て後述する試験に使用した。なお、冷却後の試験例１お
よび試験例２のＮ２含有量は、０．７５％および０．７
１％であった。

さ；　および　　　； 次に、これら試験例１および試験例２についてマイクロ
ビッカース硬さ測定および耐久性試験を行った。

硬さ測定は、焼結体を試験片の大きさに切り出し、研磨
後、荷重５０ｇの条件で行った。

耐久性試験は、硬さ測定後、Ａ℃の低圧鋳造に用いる金
型の一部として使用し、この金型の使用可能な鋳造回数
を調査した。

また、試験例１および試験例２に対し、比較例１として
真空中での焼結後、窒化を行わないものを製造し、試験
例１および試験例２と同様に硬さ測定および耐久性試験
を行った。

弐狡藍１ 硬さ測定の結果、試験例１、試験例２および比較例１は
、それぞれＨｖ４３０、Ｈｖ４９０．Ｈｖ２１０であっ
た。

耐久性試験の結果、試験例１は、射出回数８０００回、
試験例２は１２０００回使用でき、比較例１は５０００
回で割れが発生した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の多孔質金型の製造方法に
よれば、低Ｃ１低Ｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼粉末を使用す
るため、成形性および加工性が良好でかつ複雑形状品を
製造可能でしかも高強度で耐久性に優れた多孔質金型を
得ることができるという効果がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）低Ｃ、低Ｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼粉末を主原料と
   する原料を成形し、この成形体を真空中または雰囲気ガ
   ス中で焼結し、得られた焼結体を必要に応じ機械加工し
   た後、前記焼結体を窒素雰囲気中、８００〜１１００℃
   の温度範囲で加熱することにより窒化することを特徴と
   する多孔質金型の製造方法。