专利名称：蜂窝结构体成形用模具及其制造方法
技术领域：
本发明涉及蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。具体而言，涉及实现高度成形性并且耐磨损性能优良的蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。
背景技术：
对于陶瓷蜂窝结构体的制造方法，以往广泛使用的是通过蜂窝结构体成形用模具进行挤出成形的方法，蜂窝结构体成形用模具配备有形成了导入成形原料(粘土)的内孔和与该内孔相连通的格子状狭缝的模具基体。通常，这种模具，在模具基体的一个面上，设置了宽度对应于蜂窝结构体的隔壁厚度的格子状等的狭缝，在与其相反的一面(另一面)上，设置开口面积大的、与狭缝相连通的内孔。而且内孔通常设置在对应格子状狭缝相交叉的位置上，两者在模具基体内部相连通。从而，从内孔导入的陶瓷原料等成形原料，由内径比较大的内孔向宽度小的狭缝移动，由狭缝的开口部挤出成为蜂窝结构的成形体。
这样的蜂窝结构体成形用模具的模具基体，可以使用由一种合金构成的板状构件(模具坯料)，例如不锈钢、硬质合金等，也可以使用两种不同的板状材料相接合而形成的板状构件(模具坯料)(例如特开2000-326318号公报、特开2003-285308号公报)。
发明内容
但是，使用不锈钢等的模具基体，由于其耐磨损性差，在连续挤出成形中使得狭缝产生磨损，导致挤出成形的蜂窝成形体的形状逐渐改变。使用硬质合金的模具基体，虽然其耐磨损性优良，可以减轻狭缝的磨损，但是在形成受磨损等影响小的内孔时，非常耗费劳力和时间。还有，硬质合金是脆性材料，由于挤出时的压力会产生模具开裂的问题。
还有，例如使用两种不同的板状材料相接合的模具基体(模具坯料)时，即使形成了对应于挤出成形的蜂窝结构体的隔壁宽度的狭缝，由于存在较大的残留应力，在机械加工后狭缝的宽度仍会发生变形，无法挤出成形为规定形状的蜂窝结构体。还有，这样的模具基体(模具坯料)在机械加工时硬质合金上易于产生龟裂，也容易产生加工用砂轮等工具的破损等问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明提供了实现高度成形性并且耐磨损性优良的蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。
本发明提供了以下的蜂窝结构体成形用模具及其制造方法。
(1)蜂窝结构体成形用模具，其具有模具基体，模具基体有两个面，其中一个面上形成蜂窝状的狭缝，另一个面上形成与上述狭缝相连通、用于导入成形原料的内孔，该蜂窝结构体成形用模具用来将导入上述内孔的上述成形原料从上述狭缝中挤出形成蜂窝结构体，其特征在于，上述模具基体在由两个板状构件层叠接合而成的模具坯料上，形成上述狭缝和上述内孔，构成上述模具坯料的上述两个板状构件分别是，构成上述模具基体的一个面的、由至少包含有碳化钨的碳化钨基硬质合金构成的第一板材，和构成上述模具基体另一个面的、由能通过奥氏体相的冷却得到马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属制成的第二板材，构成上述模具坯料的两个板状构件的相互接合面上的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa。
(2)上述(1)所记载的蜂窝结构体成形用模具，构成上述第一构件的上述碳化钨基硬质合金是用选自和铁、钴、镍、钛及铬中的至少一种金属将碳化钨烧结而成。
(3)上述(1)或者(2)所记载的蜂窝结构体成形用模具，构成上述第二构件的上述金属材料，含有从铁、钛、镍、铜及铝中选择的至少一种金属。
(4)上述(1)至(3)中任何一项所记载的蜂窝结构体成形用模具，相对于上述第一构件的厚度，上述第二构件的厚度的比例为0.1～200。
(5)上述(1)至(4)中任何一项所记载的蜂窝结构体成形用模具，上述模具基体还具有配置在构成上述模具坯料的上述第一构件和上述第二构件之间及/或渗透到上述第一构件和上述第二构件中至少一方的内部的焊料层。
(6)上述(5)中所记载的蜂窝结构体成形用模具，构成上述焊料层的焊接材料含有选自铜、银、金、镍及铝中的至少一种的金属。
(7)蜂窝结构体成形用模具的制造方法，在具有两个面的板状模具坯料的一个面上形成蜂窝状的狭缝，并且在另一个面上形成用于导入成形原料的内孔，来制造用于挤出成形蜂窝结构体的蜂窝结构体成形用模具模具，其特征在于，将由至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金制成的板状第一构件和由能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中至少一种相变的金属材料构成的板状第二构件，在加热到上述第二构件产生奥氏体相变的温度以上的状态下进行层叠接合，将接合后的上述第一构件和上述第二构件以特定降温速度降温到上述第二构件可以发生的上述三种相变中至少一种相变的开始温度，使构成上述第二构件的金属发生上述三种相变中的至少一种相变，使得上述第一构件和上述第二构件的接合面上的残留的拉伸及压缩应力变得小于等于1000MPa，从而得到由上述第一构件和上述第二构件层叠接合的模具坯料。
(8)上述(7)中所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其中，把上述第一板材和上述第二板材降温到上述至少一种的相变开始温度时的降温速度为0.1～100℃/分钟。
(9)上述(7)或(8)中所记载的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，对于所得的上述模具坯料，在发生奥氏体相变的温度以下的温度范围内，以0.1～100℃/分钟的速度进行升温或冷却的再加热处理，使得上述接合面上残留的拉伸及压缩应力小于等于500MPa。
(10)上述(7)～(9)中任何一项所记载的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，在上述第一构件和上述第二构件层叠时，在二者之间配置箔状的焊料。
(11)上述(7)～(10)中任何一项所记载的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，在上述第一构件和上述第二构件接合之前，至少在上述第一构件和上述第二构件中的一方上形成上述内孔的至少一部分和/或上述狭缝的一部分。
(12)上述(7)～(10)中任何一项所记载的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，将上述第一构件和上述第二构件层叠接合，获得上述模具坯料之后，在上述第一构件一侧形成狭缝，同时在上述第二构件一侧形成内孔。
发明的效果本发明的蜂窝结构体成形用模具，实现高度成形性并具有优良耐磨损性，可以高精度地挤出成形蜂窝结构体。还有，通过本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，可以简便地制造上述蜂窝结构体成形用模具。
图1是示意表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式的斜视图。
图2是将图1所示的蜂窝结构体成形用模具沿平面A切断的断面图。
图3是通过图1所示的蜂窝结构体成形用模具挤出成形的蜂窝结构体的斜视图。
图4是本发明的蜂窝结构体成形用模具的其它实施方式的断面图。
图5是本发明蜂窝结构体成形用模具制造方法的一个实施方式的模具坯料制造工序的一个示例的说明图。
图6是本发明蜂窝结构体成形用模具制造方法的一个实施方式的模具坯料制造工序的另一示例的说明图。
图7是本发明蜂窝结构体成形用模具制造方法的一个实施方式的模具坯料制造工序的又一示例的说明图。
图8是本发明蜂窝结构体成形用模具制造方法的一个实施方式的模具坯料制造工序的另外一个示例的说明图。
符号说明1…蜂窝结构体成形用模具，2…模具基体，3…第一构件(板状构件)，4…第二构件(板状构件)，5…狭缝，6…内孔，7…表面(其中之一面)，8…表面(另一面)，9…接合面，10…焊料层，12…蜂窝结构体，13…隔壁，14…孔道，21…蜂窝结构体成形用模具，22…模具坯料，23…第一构件，24…第二构件，25，25a…狭缝，26…内孔，27……表面(其中之一面)，28…表面(另一面)。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的蜂窝结构体成形用模具及其制造方法的实施方式进行详细说明，但本发明并不限于这些实施方式，在不脱离本发明的范围限度内，基于本专业的专业人士的知识可以进行各种变更、修正和改良。
图1是示意表示本发明的蜂窝结构体成形用模具的一个实施方式的斜视图。图2是将图1所示的蜂窝结构体成形用模具沿平面A切断的断面示意图。
如图1和图2所示，本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1具有模具基体2，在模具基体2上有两个面7、8，在其中之一面7上形成蜂窝形状的狭缝5，并且在另一面8上形成与狭缝5相连通的、导入成形原料用的内孔6，从内孔6导入的成形原料由狭缝5挤出，成形为蜂窝结构体。
对于本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1，其使用的模具基体2的结构是，在由两层板状构件3、4层叠接合而成的模具坯料上，形成上述狭缝5和内孔6。构成该模具坯料的两个板状构件3和4，在模具基体2的其中之一面7一侧为由至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金构成的第一构件3，在模具基体2的另一面8一侧为由可以通过奥氏体相冷却产生马氏体相变、贝氏体相变和珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属材料所构成的第二构件4，构成该模具坯料的两个板状构件3、4相互接合的面上的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa。
这样，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1所使用的模具基体2中，狭缝5是与挤出成形的精度(成形精度)直接相关的部位，在形成狭缝5的一面7一侧，使用耐磨损性能优良的由碳化钨基硬质合金构成的第一构件3，可以减轻狭缝5的磨损。另外，形成内孔的另一面8一侧，使用由可以通过奥氏体相冷却产生马氏体相变、贝氏体相变和珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属材料构成的第二构件4，在可以比较简便地形成用于导入成形原料的内孔6的同时，作为挤出成形用模具，至少具有充分的机械强度。
还有，以往使用由两种不同的材料进行层叠接合而成的板材作为模具坯料的情况下，在其接合面上残留有巨大的拉伸及压缩应力，例如在该表面进行狭缝等沟槽的机械加工时，在加工的沟槽上这些应力增大，使得狭缝的宽度发生改变或者其形状发生改变。还有，在施加更大应力时，会发生从狭缝开始的龟裂，因而产生破损，或者造成加工中的砂轮等工具发生破损。本实施方式中的蜂窝构造体成形用模具，由于制造时使用的模具坯料的第一构件3和第二构件4的接合面9上残留的拉伸及压缩应力(以下简称为“接合面9上残留应力”)小于等于1000MPa，可以有效防止加工中的工具破损等。
具体而言，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1中，构成模具基体2的另一个面8一侧的第二构件4，是由可以通过奥氏体相冷却产生马氏体相变、贝氏体相变和珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属材料构成，因此利用由于上述相变引起的第二构件4的尺寸的变化，调整在接合面9上的残留拉伸及压缩应力，可以使接合面9上的残留应力降到小于等于1000MPa。
该模具坯料，利用由于上述相变而引起的第二构件4的尺寸变化，在接合面9上的残留应力能够下降到小于等于1000MPa，如果对模具坯料进行例如以特定速度的升温或冷却的再加热处理，还可以获得更适合用于模具坯料的、在该接合面9上的残留应力降到小于等于500MPa的材料。再加热处理的具体方法，将在蜂窝结构体成形用模具的制造方法的实施方式中具体说明。
还有，接合面9上残留的拉伸及压缩应力，可以利用X射线应力测定装置等进行测定。具体的方法，例如，首先，将特征X射线照射被检查对象(模具坯料)的表面，测定其反射衍射线。然后，以被检查对象(模具坯料)的表面应力作为由平行于该表面的成分构成的双轴应力，根据得到的反射衍射线的测定结果，使用弹性力学的各项公式计算得出。还有，反射衍射线的测定方法，可以例举出薄膜法、计数管法等适合的例子。这样的方法，例如在日本材料学会(编)，《X射线应力测定方法》，餋賢社，1981年，中有所记载。此外，接合面9上残留的拉伸及压缩应力的测定，也可以不使用X射线应力测定装置，例如，通过在模具坯料上加工沟槽时测定此时的翘曲的变化量来进行测定。
还有，由本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1挤出成形的蜂窝结构体，例如如图3所示，具有多孔质的隔壁13，通过隔壁13划分成多个作为流体流路的孔道14。这样的蜂窝结构体12，适用于作为催化剂载体，应用于内燃机、锅炉、化学反应器及燃料电池用改质器等使用催化剂的场合，以及适用于排气气体中微粒子捕集过滤器等。
图1和图2所示模具基体2的狭缝5，是用来形成如图3所示的蜂窝结构体12的隔壁13部分，对应于该隔壁13的形状，形成例如如图1所示的格子状。
本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1所使用的模具基体2，在第一构件3一侧形成狭缝5，在第二构件4一侧形成内孔6。这些狭缝5和内孔6的边界部分(即，连通部分)，也可以不位于第一构件3和第二构件4的接合面9上，例如，可以是狭缝5贯穿第一板材3直接达到第二构件4，还可以是内孔6贯穿第二构件4，直接到达第一构件3。
对于本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1，狭缝5的宽度和内孔6的开口直径的大小等，可以根据挤出成形蜂窝结构体12(参照图3)的形状适当确定，例如狭缝5的宽度，优先选择为5000～5μm，最好是在500～10μm。还有，内孔6的开口直径的大小优先选择10～0.1mm，最好是3～0.5mm。对于这样的狭缝5、内孔6的形成方法没有特别限制，例如可以使用电解加工(ECM加工)、放电加工(EDM加工)，或者采用砂轮、钻头等机械加工等以往熟知的各种方法。另外，如图1所示的蜂窝结构体成形用模具1的狭缝5为方形的格子状，但也可以是其他的多边形的格子状。
此外，内孔6是用于导入由另一个面8挤出成形的成形原料，通常在狭缝5相交叉的位置上与之连通而形成。通过这样的结构，由内孔6导入的成形原料，可以均一地扩展到全部狭缝5中，从而能够实现高度的成形性。
如图1和图2所示，构成本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1的第一构件3的碳化钨基硬质合金(以下简称“硬质合金”)，至少含有碳化钨，最好是用选自铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)和铬(Cr)中的至少一种金属将碳化钨烧结的合金。这样，用选自铁、钴、镍、钛和铬中的至少一种金属作为粘结材料的碳化钨基硬质合金，耐磨损性和机械强度特别好。就具体材料而言，例如使用Co作为粘结材料的硬质合金，可以例举WC-Co0.1～50质量％等。
还有，构成本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1的第二构件4的金属，只要是能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中的至少一种相变的金属即可，没有特别的限制，该金属最好是含有从铁(Fe)、钛(Ti)、镍(Ni)、铜(Cu)及铝(Al)中选择的至少一种金属的金属或者合金。这样的金属优先选用不锈钢，例如SUS630(C小于等于0.07，Si小于等于1.00，Mn小于等于1.00，P小于等于0.040，S小于等于0.030，Ni3.00～5.00，Cr15.50～17.50，Cu3.00～5.00，Nb+Ta0.15～0.45，Fe余量(单位为质量％))。这样的金属，内孔加工比较容易且价格便宜，适合作为第二构件4使用。而且，对于这些金属，上述的金属或者合金最好是含有碳(C)、硅(Si)、铬(Cr)、锰(Mn)、钼(Mo)、铂(Pt)、钯(Pd)等添加元素。
对于本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1，构成模具坯料的第一构件3和第二构件4的厚度没有特别限制，不过，考虑到在两者接合时能有效减小其接合面9上的残留应力以及狭缝5和内孔6的一般形状，第二构件4的厚度相对于第一构件3的厚度的比例优先选择在0.1～200，最好为1～10。
还有，对于本实施方式的蜂窝结构体成形用模具1，优选的是，如图4所示，模具基体2还具有配置在构成模具坯料的第一构件3和第二构件4之间和/或渗透到第一构件3和第二构件4的至少一方的内部的焊料层10。这样的结构，可以使得第一构件3和第二构件4接合良好。还有，在图4中，对于与构成如图2所示的蜂窝结构体成形用模具1的各要素相同的要素，使用相同的符号表示，省略了对其的说明。
此外，在该焊料层10至少渗入到第一构件3和第二构件4中一方的内部的情况下，由于焊料层10不是作为单独的层存在，因此不必担心由于焊料层10引起模具基体2的机械强度下降。而且，由于该焊料层不是存在于模具基体2的界面上，可以有效防止因焊材层引起的腐蚀、磨损。
因此，对于焊料层10，优先选用其厚度薄而且可以很好地渗透到构成第二构件4的金属内的材料。具体的，构成焊料层10的焊料，最好是含有从铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、和铝(Al)中选择的至少一种金属。特别是，如果构成焊料层10的焊料是含铜(Cu)的合金时，由于其对于可以适用于第二构件4的不锈钢的渗透性高而被优先选择。还有，如果构成焊料层10的焊料为合金时，最好还含有钯(Pd)、硅(Si)、锡(Sn)、钴(Co)、磷(P)、锰(Mn)、锌(Zn)、硼(B)等添加元素。进一步含有这些添加元素的焊料，可以控制熔点，提高接合的可靠性。
以下，对本发明的蜂窝结构体成形用模具制造方法的一个实施方式进行具体说明。
本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法是，在具有两个面的板状模具坯料的一个面上形成蜂窝状的狭缝，并且在另一个面上形成用于导入成形原料的内孔，来制造用于挤出成形蜂窝结构体的蜂窝结构体成形用模具，如图5所示，将由至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金制成的板状第一构件23和由能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中至少一种相变的金属构成的板状第二构件24，在加热到第二构件24产生奥氏体相变的温度以上的状态下进行层叠接合，使接合后的第一构件23和第二构件24以特定降温速度降温到第二构件24可以发生的上述三种相变中至少一种相变的开始温度，使构成第二构件24的金属发生上述三种相变中的至少一种相变，使得第一构件23和第二构件24的接合面上残留的拉伸及压缩应力变得小于等于1000MPa，从而得到由第一构件23和第二构件24层叠接合的模具坯料22。通过这样的结构，可以简便地制造如图1所示的蜂窝结构体成形用模具1。
在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，形成构成模具基体2(参照图1)的模具坯料22时，将至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金制成的板状第一构件23，和由能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中的至少一种相变的金属材料构成的板状的第二构件24，按照特定的方法进行层叠接合，使相互接合面上的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa。
具体而言，首先，使用至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金形成板状第一构件23，还有，使用由能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中的至少一种相变的金属材料形成板状的第二构件24。这里，对于第一构件23和第二构件24的形状没有特别限制，不过，为了将第一构件23和第二构件24叠层而形成一整片的模具坯料22，各自表面的大小最好为大体一致。
之后，将所得的第一构件23和第二构件24进行层叠接合，使其接合面上残留的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa的样子，。在本实施方式中，是在第二构件24产生相变的条件下进行接合，因而能够对其接合面的残留应力进行调整。具体而言，将第一构件23和第二构件24在加热到第二构件24发生奥氏体相变的温度以上的状态进行层叠接合，使接合后的第一构件23和第二构件24以特定的降温速度降温到第二构件24可以发生上述三个相变中至少一个相变的起始温度，从而使第二构件24上发生上述三种相变中的至少一个相变。
由于第二构件24所发生的相变，其尺寸产生很大变化。该第二构件24的尺寸变化的程度取决于与相变中的降温速度、所添加的合金元素，通过对此进行调整，可以对第二构件24的尺寸变化进行一定程度的控制。利用这一特性，在制造模具坯料22时，可以调整其降温速度和添加元素，以使第一构件23的尺寸变化与第二构件24的尺寸变化接近，即，使其接合面上残留的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa。
还有，在本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法中，更优选的是，对于所得的模具坯料22，在低于发生奥氏体相变的温度范围，以0.1～100℃/分钟的速度进行升温或冷却的再加热处理，以使其接合面上残留的拉伸及压缩应力达到小于等于500MPa。对于模具坯料22，其接合面上残留的应力最好是尽可能接近于零，因此，最好是按照这样的方法对模具坯料22进行再加热处理，使接合面上残留的应力进一步减小(小于等于100MPa)。
对于上述的加热温度、降温速度及降温终止温度，可以根据第一构件23、第二构件24的材质、还有其大小等进行适当的选择。例如，如果第二构件24是铁合金的话，上述的加热温度在900～1200℃为宜，最好是1000～1150℃。另外，降温速度在0.1～100℃/分钟为宜，最好是1～10℃/分钟。至于降温终止温度，只要是三种相变中的至少一种相变开始的温度就可以，也可以是低于该温度，例如降到室温。
然后，对于所得的模具坯料22，在其一个面27上形成蜂窝状的狭缝25，在另一个面28上形成与狭缝25相连通、用来导入成形原料的内孔26，制成蜂窝结构体成形用模具21。形成这些狭缝25和内孔26的工序，可以按照以往的蜂窝结构体成形用模具的制造方法来进行。例如，狭缝25可以通过用金刚石砂轮进行磨削加工、放电加工(EDM加工)来形成，内孔26可以由激光加工、钻削加工、电解加工等形成。
还有，对于本实施方式的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，也可以如图6所示，将第一构件23和第二构件24接合之前，在第一构件23和第二构件24的至少一方上形成内孔26的至少一部分及/或狭缝25的一部分，。图6展示的是在接合前的第二构件24上形成内孔26，将该第二构件24和第一构件23接合的工序。象这样在模具基体21上形成内孔26、狭缝25时，也可以在第一构件23和第二构件24相接合之前，至少形成其中的一部分。特别如图6所示，在接合前的第二构件24上形成内孔26的至少一部分，可以进一步简化内孔26的形成工序。而且，在预先形成内孔26之后，对该第二构件24进行CVD等镀覆处理，还可以提高耐磨损性。另外，如图7所示，也可以在第二构件24上以不完整的状态形成内孔26的状态下，与第一构件23进行接合后再将内孔26贯通。
此外，如图8所示，对于接合前的第二构件24，也可以预先形成内孔26和部分狭缝25。通过这样的结构，对于接合后的模具坯料22，不仅只在第一构件23上进行狭缝25的加工，对于模具坯料22的加工工序明显变得容易。还有，对于这样预先形成一部分狭缝25的情况下，也可以使第二构件24上形成的狭缝25a比原来的狭缝25的宽度多少要大一点，采用缩颈式的结构，以使成形原料在从内孔26到狭缝25的移动距离部分没有阻碍的顺滑移动。
此外，虽然省略了图示，对于接合前的第一构件，也可以先形成内孔和狭缝的一部分，之后将第一构件和第二构件接合形成模具坯料。这样，在预先形成至少部分内孔和/或部分狭缝时，对于第一构件和第二构件，无论在哪一个上形成均可。当然，也可以在第一构件和第二构件的双方上形成。
当然，也可以如图5所示，在第二构件24上不预先形成内孔26，得到第一构件23和第二构件24进行层叠接合后的模具坯料22，之后，在第一构件23一侧(其中之一面27侧)上形成狭缝25的同时，在第二构件24一侧(另外一面28一侧)形成内孔26。
根据上述，可以简便地制造如图1所示的蜂窝结构体形成用模具1。通过这样的制造方法，可以对第一构件23和第二构件24的接合面上残留的拉伸及压缩应力进行简便的调整，可以确实获得该拉伸及压缩应力小于等于1000MPa的模具坯料22。
实施例以下，通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明并不限于以下的实施例。
实施例1制造蜂窝结构体成形用模具，该模具具有模具基体，模具基体有两个面，在其中之一面上形成蜂窝状的狭缝，并且另一面上形成与狭缝相连通、用于导入成形原料的内孔，将导入内孔的成形原料从狭缝挤出而形成蜂窝结构体模具。在实施例1的蜂窝结构体成形用模具中，作为形成该模具基体的模具坯料，使用将由WC-16质量％Co的硬质合金制成的第一构件和由SUS630(C小于等于0.07，Si小于等于1.00，Mn小于等于1.00，P小于等于0.040，S小于等于0.030，Ni3.00～5.00，Cr15.50～17.50，Cu3.00～5.00，Nb+Ta0.15～0.45，Fe余量(单位为质量％))构成的第二构件相互层叠接合而成、使相互接合面上的拉伸及压缩应力为500Mpa的坯料。
此外，第一构件的形状是，其面的大小为80mm×80mm的正方形，厚度为2.5mm，第二构件的形状是，其面的大小为80mm×80mm的正方形，厚度为15mm。还有，该模具基体，在构成第二构件的合金(SUS630)上，渗透有大约深度为0.1mm的焊料层。对于本实施例，在第一构件和第二构件接合之前，在第二构件上形成内孔和部分狭缝，第一构件和第二板材接合后，在第一板材上形成狭缝，制成蜂窝结构体成形用模具。
内孔位于格子状的狭缝的交叉点上，开口直径约为1mm，在第二板材上形成。狭缝是使用金刚石砂轮形成方形的格子状。狭缝的宽度大约100μm，深度约为2.5mm，相邻的狭缝之间的间隔约1000μm。
在实施例1的蜂窝结构体成形用模具中，在模具坯料上形成狭缝之后，狭缝宽度的变形量要小于等于10％，从成形精度的角度来看是没有问题的，由于模具坯料的接合面上残留的拉伸及压缩应力小于等于500MPa，可以确认抑制了狭缝宽度的变形。同样的模具坯料，如果实施再加热处理，应力下降到小于等于50MPa，狭缝宽度的变形量会达到1％以下。至于耐磨损性，进行10000m的挤出成形后，观测到的狭缝宽度的增加量约为2μm。
比较例1
使用全部由SUS630构成的模具坯料，制造与实施例1的蜂窝结构体成形用模具同样形状的蜂窝结构体成形用模具。在与实施例1同样的条件下，进行1000m的挤出成形，结果，观测到大约10μm的狭缝宽度的增加，与实施例1的蜂窝结构体成形用模具相比，狭缝宽度增加速度大约快了50倍。
产业上利用的可能性本发明的蜂窝结构体成形用模具，可以实现高度的成形性，同时耐磨损性能优良，因而可以实现高度成形性。特别是模具基体上形成狭缝的部分的耐磨损性能优良，可以实现成形蜂窝结构体的低成本化。还有，本发明的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，可以简便地制造上述蜂窝结构体成形用模具。
权利要求
1.蜂窝结构体成形用模具，其具有模具基体，模具基体有两个面，其中之一面上形成蜂窝状的狭缝，并且另一个面上形成与上述狭缝相连通、用于导入成形原料的内孔，将导入上述内孔的上述成形原料从上述狭缝中挤出成形为蜂窝结构体，其特征在于上述模具基体是在将两个板状构件层叠接合而成的模具坯料上形成上述狭缝和上述内孔；构成上述模具坯料的上述两个板状构件分别是，构成上述模具基体的其中之一面的、由至少包含有碳化钨的碳化钨基硬质合金构成的第一构件，以及构成上述模具基体的另一个面的、由能通过奥氏体相的冷却发生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属制成的第二构件；构成上述模具坯料的两个板状构件的相互接合面上的拉伸及压缩应力为0~1000MPa。
2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于构成上述第一构件的上述碳化钨基硬质合金是用选自铁、钴、镍、钛及铬中的至少一种金属将碳化钨烧结而成。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于构成上述第二构件的上述金属材料含有从铁、钛、镍、铜及铝中选择的至少一种金属。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于相对于上述第一构件的厚度，上述第二构件的厚度的比例为0.1～200。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于上述模具基体还具有配置在构成上述模具坯料的上述第一构件和上述第二构件之间和/或渗透到上述第一构件和上述第二构件中至少一方的内部的焊料层。
6.根据权利要求5所述的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于构成上述焊料层的焊料含有选自铜、银、金、镍及铝中的至少一种金属。
7.蜂窝结构体成形用模具的制造方法，在具有两个面的板状模具坯料的一个面上形成蜂窝状的狭缝，并且在另一个面上形成用于导入成形原料的内孔，来制造用于挤出成形蜂窝结构体的蜂窝结构体成形用模具，其特征在于将由至少含有碳化钨的碳化钨基硬质合金制成的板状第一构件和由能通过奥氏体相的冷却而产生马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三种相变中至少一种相变的金属构成的板状第二构件，在加热到上述第二构件发生奥氏体相变的温度以上的状态下进行层叠接合；使接合后的上述第一构件和上述第二构件以特定降温速度降温到上述第二构件可以发生的上述三种相变中至少一种相变的开始温度，使构成上述第二构件的金属发生上述三种相变中的至少一种相变，使得上述第一构件和上述第二构件的接合面上的残留的拉伸及压缩应力为0~1000MPa，从而得到由上述第一构件和上述第二构件层叠接合的模具坯料。
8.根据权利要求7所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其特征在于把上述第一构件和上述第二构件降温到上述至少一种相变开始的温度时的降温速度为0.1～100℃/分钟。
9.根据权利要求7或8所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其特征在于对于所得的上述模具坯料，在发生奥氏体相变的温度以下的温度范围内，以0.1～100℃/分钟的速度进行升温或冷却的再加热处理，使得上述接合面上残留的拉伸及压缩应力为0~500MPa。
10.根据权利要求7至9中任何一项所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其特征在于在上述第一构件和上述第二构件进行层叠时，在二者之间配置箔状的焊料。
11.根据权利要求7至10中任何一项所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其特征在于在上述第一构件和上述第二构件接合之前，至少在上述第一构件和上述第二构件中的一方上形成上述内孔的至少一部分和/或上述狭缝的一部分。
12.根据权利要求7至10中任何一项所述的蜂窝结构体成形用模具的制造方法，其特征在于将上述第一构件和上述第二构件层叠接合获得上述模具坯料之后，在上述第一构件一侧形成狭缝，并且在上述第二构件一侧形成内孔。
全文摘要
本发明提供了可实现高度成形性并且耐磨损性能优良的蜂窝结构体成形用模具。蜂窝结构体成形用模具1具有模具基体2；该模具基体2具有两个面7和8，在面7上形成蜂窝状的狭缝5，另一个面8上形成用于导入成形原料的内孔6；模具基体2由构成模具基体2的一个面7一侧的、至少包含有碳化钨的碳化钨基硬质合金构成的第一构件3和成为模具基体2的另一面8一侧的、由能通过奥氏体相的冷却得到马氏体相变、贝氏体相变及珠光体相变的三个相变中至少一个相变的金属材料制成的第二构件4层叠接合而形成，用来形成；两个板状构件3和4相互间的接合面上的拉伸及压缩应力小于等于1000MPa。
文档编号B23K20/00GK1733440SQ200510090219
公开日2006年2月15日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月11日
发明者高桥博纪, 细川博史, 近藤好正, 弘永昌幸 申请人:日本碍子株式会社