JPS5874574A - 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Info
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper
- plastic working
- working tool
- weight
- tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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。
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。
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。
イス鋼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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
組成として、８ｔ３Ｎ４０７５９６以上□にＡｌ、０．
、 ＭｇＯ，Ｍｇ５Ｎ＊ ｅ Ｂｅｄ、 ＯａＯ，Ｆ
ｅｄ、 Ａらｗｅ。
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□。
いは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。
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。
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。
眼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。
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。
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。
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。
：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。
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。
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。
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。
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７５重量％以上のＳｉ３Ｎ４を用いる
ことが必要である。
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。
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、
。
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、
。
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。
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。
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。
０重量％以上では脆くなる丸めである。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
属も少量であれば効果が認められる。
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。
でも効果に差なく使用することができる。
以下本発明を冥施例により詳細に説明する。
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。
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。
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。
らに寿命原因などの結果は第１表の些りとなった。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
で
なお線材はｌ ５ ｍ／ｓｅｃの速度協温度は５００°
Ｃであった。
Ｃであった。
Claims (2)
- （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。 - （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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57134448A JPS5874574A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 銅および銅合金用塑性加工工具 |
| EP19820304036 EP0100380B1 (en) | 1981-02-05 | 1982-07-30 | Method for plastic deformation of non-ferrous metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57134448A JPS5874574A (ja) | 1982-07-30 | 1982-07-30 | 銅および銅合金用塑性加工工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5874574A true JPS5874574A (ja) | 1983-05-06 |
Family
ID=15128583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57134448A Pending JPS5874574A (ja) | 1981-02-05 | 1982-07-30 | 銅および銅合金用塑性加工工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5874574A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180962A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | 東芝タンガロイ株式会社 | 工具用窒化硅素焼結体 |
| JPS6133783A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | クラツド材用圧延ロ−ル |
-
1982
- 1982-07-30 JP JP57134448A patent/JPS5874574A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180962A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | 東芝タンガロイ株式会社 | 工具用窒化硅素焼結体 |
| JPS6133783A (ja) * | 1984-07-24 | 1986-02-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | クラツド材用圧延ロ−ル |
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