JPS5874572A - 銅および銅合金用塑性加工工具 - Google Patents

銅および銅合金用塑性加工工具

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Publication number
JPS5874572A
JPS5874572A JP57134446A JP13444682A JPS5874572A JP S5874572 A JPS5874572 A JP S5874572A JP 57134446 A JP57134446 A JP 57134446A JP 13444682 A JP13444682 A JP 13444682A JP S5874572 A JPS5874572 A JP S5874572A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
weight
plastic working
working tool
rolling
Prior art date
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Pending
Application number
JP57134446A
Other languages
English (en)
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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Priority to JP57134446A priority patent/JPS5874572A/ja
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Priority to US07/127,592 priority patent/US4777822A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銅および銅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。
従来鋼や銅合金用の塑性加工工具としては超硬合金やダ
イス銅ハイスが用いられている。
しかしながら、線引きロールなどに代表される大魚生産
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O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。
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。
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、そや耐熱衝撃性、耐衝撃性、
脆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
が現状である。
本発明者らは、永年に亘りセラミック材料を塑性加工工
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。
即ち、この発明は窒化珪累系セラミックスであって、特
にその空孔が596以下であり、か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。
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。
窒化珪素といえどもセラミック材料の1種であり、前記
した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°面では前記金属材料よりもすぐれており
、特に高温での耐摩耗性におイテハ、ソれらの10〜1
00倍奉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太き(発揮されるのである。
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。
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、その間に治工具自体の取替えのために設
備休止しなければならない等の非生産的な事態が全くな
くなるのである。
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
の処置も不要となり、その効果は非常に大きいのである
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m″なるが、例えば銅や銅合金を塑性加工する
場合、i来の材料よりなる工具では、該工具と銅や銅合
金などの被加工材との間に反応が起り、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。
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。
上記の点に鑑みて、従来の銅および銅合金用塑性加工工
具め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。
坤もこの発明は、銅および銅合金用塑性加工工具の原料
組成として、5illN4の60重1%以上に元素周期
律第璽B族の酸化物、炭化物、硼化物、窒化物あるいは
珪化物の1種または2種以上を1〜25重量%とA4A
t20a 、AAN、の何れか1種を1〜25重輩%含
有し、あるいはさらに、TiO2または’l”iNおお
よび/またはMyOを1〜5重量%含有し、空孔が5%
以下であるS i IN4焼結体よりなることを特徴と
するものである。
以下、仁の発明の詳細な説明すると、まず溶着現象が極
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。
なかでも最も一般的なアルミナ系セ?ミックは、強度が
低く応力が高くて術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
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
i8N4を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。
この発明において主材料として用いるS i JIN4
については、Si金属粉の成型体を窒化する反応焼結法
およびSi8N4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%以上残り、この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蜂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Si8N4を用いる
ことが必要である。
次に60重量%以上のSi8N4に対して用いる添加剤
としては、元系周期律第1B族のCe0z、Ys+Oa
、YNなどの酸化物、炭化物、硼化物、窒化物あるいは
珪化物の1種または2種以上を1〜25重量%およびA
t、At20B 、Aハの何れか1種を1〜25重量%
が好ましい。これは1重量%以下では十分な強度が得ら
れず、また25重量%以上では脆くなるためである。
このような組成からなる焼結体は、特に1100℃以下
の条件で使用する場合にすぐれている。
従って上記のような条件で使用可能な釦用の熱間押出し
用ダイス、圧延ロール、ガイドロール、このほか特に強
塑性加工分野の使用に有効である。
焼結助剤としては上記の5ほか、さらにTi0g、Ti
N。
−・ またはMtO& 1〜5重量%含有せしめることによっ
てより緻密な焼結体を得る仁とができ、この焼結体を用
いることによってすぐれた工具を得ることができる。
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′のでできるだけ織密
度の方が好ましい。この点がら空孔は596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10%以内の空孔でもそれほど
影響はない。
また添加物質としてB、Fe、Co、Niなどの金属も
少量であれば効果が認められる。
Si8N4に関してその結晶系は0型、β型の何れで色
効果に差なく使用することができる。
以下この発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1 市販のSi8N490重量%とAzzOa 5重量%、
 Y20a520Bを秤量し、ボールミルにて充分混合
した後、It/−の圧力にて静圧成形後、窒素圧力1気
圧下1800℃で4−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ルを作製した。  や圧延材の
温度は500℃、減面率は25%、圧延速度12m/s
eeであった。
この熱間圧延ロールの寿命はロール表面の肌荒れによる
もので約1550tonで使用停止した。
実施例2〜4 市販の5HIN480重量%とAzgoa to重量%
、Y20alO重量%を秤量し、ボールミルにて充分混
合したのち、実施例1と同様の条件にて銅線の仕上用第
1θ段の熱間圧延ロールを作製した。
このロールを用いて、950℃、700℃、500℃の
温度で他の条件は実施例1と同様にして圧延を行った。
ロールの寿命に至るまでの圧延量および寿命原因は第1
表の通りであり、高温になってもロール寿命が低下せず
、むしろ増加する傾向にあることが認められた。
第   l   表 実施例5 Si8N480重量%に対し、5重j!96のA220
gおよび15重臘%のY2O3を加え、実施例1と同様
の方法により圧延用ロールを作製した。そして実施例1
と同条件にて圧延を行ったところ2800 tonにて
ロール寿命に達した。
実施例6〜1O 8ijlN4に対して第2表に示す焼結助剤を加え、実
施例1と同様にして圧延用ロールを作製した。
このロールを用いて、圧延材料の温度をかえてロールが
寿命に至るまでの圧延を行ったところ、第2表の結果が
得られ、低温圧延の方が全圧延量としては減少する傾向
にあることが認められた。
その他10WC,15M0ICなどの添加したものKつ
いてもロールの圧延量については、同等以上のものを得
ることができた。
1:::1.1 実施例11 市販の5isN4 so重量%、 AtgOa 10重
M%、Y龜5重3i5%、MtO“5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製
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ラと使用寿命
の比較テストを行ったところ第3表の結果を得、本実施
例のガイドローラが非常にすぐれていることが実証され
た。
なお線材は15m/secの速度で温度は500℃であ
った。
第   3   表

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  S i 11N4の60重量%以上に元素周
    期律第■B族の酸化物、炭化物、硼化物、窒化物あるも
    )は珪化物のtsiまたは2種以上を1〜25重t%と
    Az、Az2os 、A/Nの何れか1種を1−25重
    量%含有し、空孔が5%以下であるS i 8N4焼結
    体よりなる銅および銅合金用塑性加工工具。
  2. (2)  S i 8N4の60重量%以上にTiO2
    またはTiNおよび/またはMtOを1〜5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。
JP57134446A 1981-02-05 1982-07-30 銅および銅合金用塑性加工工具 Pending JPS5874572A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19820304036 EP0100380B1 (en) 1981-02-05 1982-07-30 Method for plastic deformation of non-ferrous metals
JP57134446A JPS5874572A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 銅および銅合金用塑性加工工具
US07/127,592 US4777822A (en) 1981-02-05 1987-12-03 Method of hot rolling copper

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57134446A JPS5874572A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 銅および銅合金用塑性加工工具

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JPS5874572A true JPS5874572A (ja) 1983-05-06

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ID=15128539

Family Applications (1)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090873A (ja) * 1983-10-25 1985-05-22 東芝タンガロイ株式会社 工具部品用窒化硅素焼結体
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JPS6178657A (ja) * 1984-09-27 1986-04-22 Toshiba Corp プリンタ用ガイド部材
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JPS63319263A (ja) * 1987-06-23 1988-12-27 Toshiba Corp 窒化ケイ素系セラミックス

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