JP2589445B2

JP2589445B2 - 微細な凹凸を有する手形等成形品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2589445B2
Application number: JP5139836A
Authority: JP
Inventors: 敬司白川; 邦明長田; 哲夫堀口
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JPH06330250A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、指紋や足紋等の微細
な凹凸を転写してなる手形等成形品 (手形や足形など)
および手形等の成形品を製造する方法に関し、とくに、
手形等に顕れている微細な指紋や掌紋等の模様などを忠
実に転写した金属製の成形品を製造する方法とを提案し
ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】手形や足形などは従来、原型を砂型中に
埋め込んで鋳造する方法やロストワックスに代表される
ような精密鋳造方法にて製造されるのが一般的であっ
た。しかしながらこのような方法による手形等の製造
は、以下に述べるような各種の問題があった。

【０００３】(1) 転写特性が良くないため、指紋等の微
小な凹凸を忠実に再現することができない。 (2) 巣やしわ、ピンホール等の鋳造品特有の欠陥が生じ
た場合に指紋部の補修が困難である。 (3) 大型サイズのものは注湯重量が増加するため、鋳型
としてセラミックスを用いたものにおいては鋳型割れが
発生しやすい。 (4) 鋳造品の場合、熱収縮のため寸法変化が生じる。 (5) 多くの場合、製造が煩雑で量産が困難である。 (6) 製品重量が重くなる。

【０００４】なお、この点に関しては、板厚が 0.3〜5.
0 mm程度になる超塑性材料 (２相ステンレス鋼) を用い
て手形等を製造すべく、かかる超塑性材料をセラミック
スよりなる雌型 (手形等の製造においては微細な凹凸を
雌型に施す必要があることから、金属製の型を用いるこ
とは困難であり、そのためにセラミックスが用いられ
る。) に重合させて980 ℃程度の温度, 60分程度の処理
時間, ８kgf/cm²程度のガス圧の下での試みがなされた
けれども、このような方法では、型の破損を招くおそれ
があることからガス圧を高くするのにも限界があり、指
紋等の微細な凹凸を、材料の表面に忠実に再現すること
ができなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が抱えている上述した問題を克服すること、とくに
精巧な指紋あるいは足紋を、金属材料表面に確実に写し
取るのに有利な手形、足形等の金属製成形品を提供する
ための有利な製造方法を提案するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、精巧な指紋や足紋等を転写した金
属製の手形，足形を得るべく種々実験と検討を行った。
その結果、かかる手形や足形を製造するためには、とく
に最適成分になる超塑性金属材料の選定と特定条件の下
で成形することが極めて重要であることが判った。

【０００７】

【０００８】

【０００９】すなわち、本発明は、Ｃ≦0.1 wt％, Si≦
2.0 wt％, Mn≦2.0 wt％, Ni：４〜10wt％, Cr：15〜30
wt％, Ｎ：0.05〜0.30wt％, Ｂ：0.001 〜0.01wt％,
Ｏ：≦0.005 wt％を含み、残部がFeおよび不可避的不純
物からなる厚さ2.0 mm以下の材料を、極微細な凹凸を有
する型に重合させた状態で 800〜1050℃の温度域に30分
以上保持して、５kgf/cm² 以上の圧力の下で粗成形した
のち、さらに、同温度域でかつ粗成形時の温度より50℃
以上高温で30分以上保持して、10kgf/cm²以上の圧力の
下で微細成形する、２段階にわたる超塑性成形を行うこ
とを特徴とする微細な凹凸を有する手形等成形品の製造
方法である。

【００１０】また、本発明は、Ｃ≦0.1 wt％, Si≦2.0
wt％, Mn≦2.0 wt％, Ni：４〜10wt％, Cr：15〜30wt
％, Ｎ：0.05〜0.30wt％, Ｂ：0.001 〜0.01wt％, Ｏ：
≦0.005 wt％を含み、さらに、Cu, Ｗ, Ｖ, Mo, Tiおよ
びNbのうちの少なくとも一種を５wt％以下含有し残部が
Feおよび不可避的不純物からなる厚さ2.0 mm以下の材料
を、極微細な凹凸を有する型に重合させた状態で 800〜
1050℃の温度域に30分以上保持して、５kgf/cm² 以上の
圧力の下で粗成形したのち、さらに、同温度域でかつ粗
成形時の温度より50℃以上高温で30分以上保持して、10
kgf/cm²以上の圧力の下で微細成形する、２段階にわた
る超塑性成形を行うことを特徴とする微細な凹凸を有す
る手形等成形品の製造方法である。

【００１１】

【作用】本発明では、超塑性金属材料を用いて手形等を
製造するに当たって、該超塑性金属材料の成分組成、板
厚および、粗成形と微細成形とからなる２段階にわたる
超塑性成形時の処理条件を上記の如く規定するものであ
り、このような条件を充足させることにより、超塑性成
形時の材料の変形量の大きい部分 (例えば底部)と変形
量の小さい部分 (例えば、型と接する肩部) の変形量の
バランスを保つことができ、その結果として、原型に顕
れている指紋のような微細な凹凸を、ほぼそのままに転
写することができるようになる。

【００１２】本発明においては、超塑性材の板厚は２mm
以下とすることとしたが、その理由はこのような材料を
使用することにより微細な凹凸を再現することができる
からである。

【００１３】また、手形等の製造において、超塑性成形
を２段階に分けて処理するようにしたが、その理由は、
第一に大きな凹凸模様と微細な凹凸模様とをそれぞれ正
確に転写できること、第二にこの種の成形品を製造する
際に用いて好適なセラミックスよりなる雌型を使用する
場合において、該雌型の破損などを伴うおそれなしに微
細な凹凸を再現するのに有利な高い圧力 (ガス圧) を必
要に応じて作用させることができるからである。

【００１４】つぎに、本発明方法に適用する素材の成分
組成の限定理由について説明する。Ｃ：0.1 wt％以下 (以下、wt％を単に「％」で示す。) Ｃは、多量に添加すると超塑性成形中に炭化物が析出す
るため超塑性能を低下させる原因になる。このため本発
明においてはＣの含有量を0.1 ％以下に限定した。 Si：2.0 ％以下 Siは、脱酸剤として添加する元素であるが、その含有量
が2.0 ％を超えると材料が硬化する不利がある。このた
め本発明におていはSiの含有量を2.0 ％以下に限定し
た。

【００１５】Mn：2.0 ％以下 Mnは、加工性向上のために添加する元素であるが、その
含有量が2.0 ％を超えると熱間加工性を悪化させる不利
がある。このため本発明においてはMnの含有量を2.0 ％
以下に限定した。 Ni：４〜10％ Niは、二相ステンレス鋼の主成分であり、フェライトと
オーステナイトの相比を保つ必要がある。このため本発
明においてはNiの含有量を４〜10％の範囲に限定した。

【００１６】Cr：15〜30％ Crは、耐食性の点より添加する元素であるが、その含有
量が15％未満では耐食性が十分でなく、一方30％を超え
ると脆化が著しくなる。このため本発明においてはCrの
含有量を15〜30％の範囲に限定した。Ｎ：0.05〜0.30％Ｎは、耐食性の点より添加する元素であるが、0.05％未
満では耐食性が十分でなく、一方0.30％を超えると強度
が大きくなりすぎ加工が困難となる。このため本発明に
おいてはＮの含有量を0.05〜0.30％の範囲に限定した。

【００１７】Ｂ：0.001 〜0.01％Ｂは、本発明においてとくに重要な元素である。この元
素は一般に、熱間加工性を改善することが知られている
が、本発明者らはこの元素が超塑性成形において微細な
超塑性変形能を向上させることを見いだしたのであり、
とくに 0.001〜0.01％の範囲で良好な変形能を示す。し
かしながら、この範囲を超える添加は鋼の清浄度を悪化
させることになり、また、超塑性能も劣化させることに
なる。このため本発明においてＢの含有量を 0.001〜0.
01％の範囲に限定した。

【００１８】本発明においては、鋼の耐食性を向上させ
るため、上記元素の他にCu, Ｗ, Ｖ, Mo, Ti, Nbの少な
くとも一種の元素について合計で５％まで添加すること
ができる。しかしながら、その添加量が５％を超えると
加工性が劣化する不利がある。このため本発明において
は、上記の元素を添加する場合にあっては５％以下に限
定することとした。

【００１９】次に、本発明における製造条件について説
明する。本発明のポイントは、超塑性成形を２段階に分
けたこと、そしてその際のガス圧力をそれぞれの段階に
応じた圧力として、しかも従来の同一成形板厚の場合よ
りも高い圧力とした点にある。

【００２０】本発明においては、まず、第一ステップと
して、成形型に著しい負担をかけないようにするため
に、超塑性材を成形型に重合させた状態で 800〜1050℃
の温度域に30分以上保持して５kgf/cm²以上のガス圧力
で粗成形に当たる超塑性成形をする。すなわち、この段
階では温度、ガス圧力を若干低めにし、超塑性材（板）
の全体についておおよその形に成形する (例えば、手形
の製造においてはこの段階では、掌や指の形に成形す
る) 。

【００２１】そして、第二ステップとして、本発明にお
いては、第一ステップと同温度域でかつ粗成形時の温度
より50℃以上高温で30分以上保持して10kgf/cm²以上の
ガス圧力で、微細成形に当たる超塑性成形をする。この
段階では、原型に顕れている指紋等の微細な凹凸を転写
するための条件である拡散を活発にし、二相ステンレス
のσ相を消失させかつ粘性流動能力を高めるための処理
であり、この温度域は通常の二相ステンレスの超塑性成
形温度より高い温度であって、超塑性能は若干劣るがこ
の第二ステップによって、原型に形成されている微細な
凹凸が忠実に転写される。

【００２２】以上のような処理を経ることで、セラミッ
クス製の型に対する圧力の負担を軽減させつつ、目的に
応じた成形材の製造を可能とするわけである。なお、図
１は本発明製造方法の適用によって得た手形の写真であ
る。

【００２３】

【実施例】表１に示す成分組成になる10kgの二相ステン
レス鋼を大気誘導炉にて溶解し、熱間圧延、焼鈍、冷間
圧延を経て0.5 〜3.0 mmの板に仕上げ、次いで、この板
を表２に示す条件の下で超塑性成形して図１に示すよう
な手形を製造した。得られ手形の品質の評価を表２に併
せて示す。なお、手形の製造に際して使用した雌型はセ
ラミックス製とした。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表２における評価において○は微細な凹凸
を忠実に転写できたことを、また、△は一部に不良な箇
所があったことを、さらに×は微細な凹凸が全く転写す
ることができなかったことを示したものであり、本発明
に従って手形を製造した場合には型が破損するようなこ
とは全くなく製品品質もすべて良好であった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、成
形型の破損を招くようなことなしに非常に精巧な手形等
の成形品を製造することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って製造した手形の正面図であ
る。

【符号の説明】１超塑性成形用板２手形

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ≦0.1 wt％ , Si≦2.0 wt％, Mn≦2.0 wt％ , Ni：４〜10wt％, Cr：15〜30wt％, Ｎ：0.05〜0.30wt％, Ｂ：0.001 〜0.01wt％, Ｏ：≦0.005 wt％を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる厚さ2.0 mm以下
の材料を、極微細な凹凸を有する型に重合させた状態で
800〜1050℃の温度域に30分以上保持して、５kgf/cm²
以上の圧力の下で粗成形したのち、さらに、同温度域で
かつ粗成形時の温度より50℃以上高温で30分以上保持し
て、10kgf/cm²以上の圧力の下で微細成形する、２段階
にわたる超塑性成形を行うことを特徴とする微細な凹凸
を有する手形等成形品の製造方法。
【請求項２】Ｃ≦0.1 wt％ , Si≦2.0 wt％, Mn≦2.0 wt％ , Ni：４〜10wt％, Cr：15〜30wt％ , Ｎ：0.05〜0.30wt％, Ｂ：0.001 〜0.01wt％, Ｏ：≦0.005 wt％を含み、さらに、Cu, Ｗ, Ｖ, Mo, TiおよびNbのうちの少なくと
も一種を５wt％以下含有し、残部がFeおよび不可避的不
純物からなる厚さ2.0 mm以下の材料を、極微細な凹凸を
有する型に重合させた状態で 800〜1050℃の温度域に30
分以上保持して、５kgf/cm²以上の圧力の下で粗成形し
たのち、さらに、同温度域でかつ粗成形時の温度より50
℃以上高温で30分以上保持して、10kgf/cm²以上の圧力
の下で微細成形する、２段階にわたる超塑性成形を行う
ことを特徴とする微細な凹凸を有する手形等成形品の製
造方法。