JP3097537B2 - Preheating method of aluminum extrusion die - Google Patents
Preheating method of aluminum extrusion dieInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、長期間にわたって健全
な硬質皮膜がアルミニウム押出し用ダイスの表面に維持
される予熱方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a preheating method in which a sound hard coating is maintained on the surface of an aluminum extrusion die for a long period of time.
【0002】[0002]
【従来の技術】安定な窒化物を形成するCr,Mo等の
合金元素を含む鋼材は、窒化処理によって著しく硬化す
る。鋼材表面に形成された窒化層は、ビッカース硬さで
1000〜1300に達し、耐摩耗性に富み、高温硬さ
が高く、再加熱によっても硬さの低下が少ない。このよ
うなことから、アルミの押出し等に使用される熱間加工
用ダイスには、Crを含む熱間工具鋼を使用し、窒化処
理によって表面硬化させている。窒化層は、塩浴窒化,
ガス窒化等によってダイス表面に形成されている。塩浴
窒化は、2〜3時間の短時間の処理で窒化層が形成さ
れ、しかも低コストである。塩浴窒化された鋼材には、
厚み5〜10μmの白層が表面に形成されている。白層
は、硬質で耐摩耗性に優れているものの、脆く剥離し易
い欠点がある。ガス窒化では、アンモニアの気流中で鋼
材を高温加熱した後、徐冷する。アンモニアは高温域で
分解し、反応性の強い活性基のN及びHとなり、Fe,
Cr等の金属元素と化合して窒化物を作り、硬質の窒化
層となる。2. Description of the Related Art Steel materials containing alloying elements such as Cr and Mo that form stable nitrides are hardened significantly by nitriding. The nitrided layer formed on the surface of the steel material has a Vickers hardness of 1000 to 1300, is rich in abrasion resistance, has high high-temperature hardness, and has a small decrease in hardness by reheating. For this reason, a hot working steel containing Cr is used for a hot working die used for extruding aluminum or the like, and the surface is hardened by nitriding. The nitriding layer is made of salt bath nitriding,
It is formed on the die surface by gas nitriding or the like. In the salt bath nitriding, a nitrided layer is formed in a short time of 2 to 3 hours, and the cost is low. Salt bath nitrided steel materials include:
A white layer having a thickness of 5 to 10 μm is formed on the surface. The white layer is hard and has excellent wear resistance, but has a disadvantage that it is brittle and easily peels off. In gas nitriding, a steel material is heated to a high temperature in an ammonia stream, and then gradually cooled. Ammonia decomposes in a high temperature range and becomes N and H of highly reactive active groups, and Fe,
A nitride is formed by combining with a metal element such as Cr to form a hard nitrided layer.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ダイス表面に形成され
た硬質窒化皮膜は、押出し加工へのダイスの繰返し使用
により摩耗又は剥離し、下地鋼を露出させる。下地鋼が
露出したダイスは、所期の耐摩耗性を付与するために、
再度の窒化処理が施される。窒化皮膜の剥離を助長する
ものとして、押出し加工に先立って行われるダイスの予
熱が掲げられる。すなわち、アルミの熱間押出しでは押
出し温度が400℃以上の高温に及ぶため、ダイス温度
も予めこの押出し温度と同様に保つ必要がある。そのた
め、押出し加工に先立ってダイスを押出し温度付近の4
00〜500℃に予熱し、予熱されたダイスを押出し機
にセットしている。ダイス表面に形成されている白層
は、400℃以上に加熱されるダイスの予熱工程で酸化
・変質し易い。その結果、白層の剥離や消失によりダイ
スのベアリング形状が不均一になり、押出し加工された
形材の品質に悪影響を及ぼす。The hard nitride film formed on the surface of the die is worn or peeled by repeated use of the die for extrusion, exposing the base steel. The dies with exposed base steel provide the desired wear resistance.
Another nitriding treatment is performed. Preheating of the die, which is performed prior to the extrusion, is one of the factors that promote the peeling of the nitride film. That is, since the extrusion temperature reaches a high temperature of 400 ° C. or more in hot extrusion of aluminum, the die temperature also needs to be maintained in advance similarly to this extrusion temperature. Therefore, before the extrusion process, the dies should be extruded at a temperature around the extrusion temperature.
The preheated die is preheated to 00 to 500 ° C., and the preheated die is set in an extruder. The white layer formed on the die surface is easily oxidized and deteriorated in the preheating step of the die heated to 400 ° C. or higher. As a result, the shape of the bearing of the die becomes non-uniform due to peeling or disappearance of the white layer, which adversely affects the quality of the extruded profile.
【0004】白層の剥離・消失は、本出願人等が先に特
願平7−18631号で提案したように、窒化層の上に
耐酸化防止保護膜をイオンビーム支援蒸着方法で形成す
ることによって抑制できる。しかし、この方法では処理
コストが高くなるばかりでなく、ベアリング内面に対し
て均質な処理を施すことが難しい欠点もある。また、特
願平7−191193号で提案したように予熱工程にお
ける雰囲気制御によっても、白層の剥離・消失を抑制
し、長期間にわたって窒化層を健全な状態に維持でき
る。しかし、この場合には、加熱が400〜460℃と
狭い範囲に制約され、この温度範囲を超える温度での酸
化抑制に問題があった。ところが、十分な予熱時間がと
れない場合等では、予熱時間を短縮するため加熱温度を
高く設定することもある。このような場合、460℃を
超えて加熱されることもあり、酸化抑制が不十分にな
る。本発明者等は、この温度条件に関する制約を緩和す
るため、真空加熱又はAr雰囲気中での加熱を採用する
ことを特願平7−322369号で提案した。雰囲気制
御により、高温に加熱された場合にあっても酸化に起因
した白層の剥離・消失が抑制され、長期間にわたって窒
化層が健全な状態に維持され、押出し加工を能率よく行
うことができる。As for the peeling and disappearance of the white layer, an oxidation-resistant protective film is formed on the nitride layer by an ion beam assisted vapor deposition method as previously proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 7-18631. Can be suppressed. However, this method not only increases the processing cost, but also has a disadvantage that it is difficult to perform uniform processing on the inner surface of the bearing. Also, as proposed in Japanese Patent Application No. Hei 7-191193, the atmosphere control in the preheating step can suppress the exfoliation and disappearance of the white layer, and can maintain the nitrided layer in a healthy state for a long period of time. However, in this case, heating is restricted to a narrow range of 400 to 460 ° C., and there is a problem in suppressing oxidation at a temperature exceeding this temperature range. However, when a sufficient preheating time cannot be obtained, the heating temperature may be set high to shorten the preheating time. In such a case, heating may exceed 460 ° C., and the suppression of oxidation becomes insufficient. The present inventors have proposed in Japanese Patent Application No. 7-322369 to employ vacuum heating or heating in an Ar atmosphere in order to alleviate the restriction on the temperature condition. By controlling the atmosphere, even when heated to a high temperature, peeling and disappearance of the white layer due to oxidation is suppressed, the nitrided layer is maintained in a healthy state for a long period of time, and the extrusion can be efficiently performed. .
【0005】しかし、この場合には、真空排気装置が必
要とされ、設備的にコスト高となる。また、窒素ガスに
比較して高価なArガスを消費することから、結果的に
割高となる。そのため、本発明者等は、処理が安価で、
予熱時に窒化層の酸化を容易に抑制する方法を検討した
結果、BN,Al等の粉末をスプレーやペースト状にし
てベアリング表面に塗布することが有効であることを見
い出し、別途特許出願した(整理番号P01059
0)。しかし、この場合には、塗布方法によってムラが
発生し、酸化により白層が不均一になることがあるの
で、品質管理上での問題が派生する。本発明は、このよ
うな問題を解消すべく案出されたものであり、BN,A
l等の塗布と雰囲気制御とを組み合わせることによっ
て、真空加熱やArガス等の高価な処理を必要とするこ
となく、450℃以上の高温に加熱された場合にあって
も酸化に起因した白層の剥離・消失を抑制し、真空加熱
やAr雰囲気加熱の場合とほぼ同等に長期間にわたって
窒化層を健全な状態に維持し、押出し加工を能率よく行
うことを目的とする。[0005] However, in this case, a vacuum evacuation device is required, and the equipment becomes expensive. Further, since Ar gas, which is more expensive than nitrogen gas, is consumed, the cost becomes higher as a result. Therefore, the present inventors have inexpensive processing,
As a result of studying a method of easily suppressing the oxidation of the nitride layer during preheating, it was found that it is effective to apply a powder such as BN or Al in the form of a spray or paste and apply it to the bearing surface. Number P01059
0). However, in this case, unevenness occurs depending on the coating method, and the white layer may become non-uniform due to oxidation, which causes a problem in quality control. The present invention has been devised to solve such a problem, and BN, A
Combining the application of l and the like with the atmosphere control allows the white layer caused by oxidation even when heated to a high temperature of 450 ° C. or higher without requiring expensive treatment such as vacuum heating or Ar gas. It is an object of the present invention to suppress exfoliation and disappearance of a nitride layer, maintain the nitrided layer in a healthy state for a long period of time almost as in the case of vacuum heating or heating in an Ar atmosphere, and efficiently perform extrusion.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、熱間押出しに先立って押出し用ダイスを予
熱する際、ベアリング面に予め酸化防止剤を塗布した
後、大気から窒素に置換した加熱雰囲気で前記押出し用
ダイスを加熱することを特徴とする。酸化防止剤として
は窒化硼素又はアルミペーストが単独又は複合して使用
され、スプレー又は塗布によりダイス表面に塗布され
る。次いで、400〜500℃の温度範囲で加熱され
る。500℃以上の温度でも酸化が抑制されるが、熱間
工具鋼の強度が劣化する虞れがある。加熱に際しては、
常温で予熱炉内を真空排気した後、真空雰囲気中で加熱
するか、或いは真空排気後の予熱炉内に窒素又はArガ
スをフローさせながら、その雰囲気中で加熱することも
できる。しかし、この方法では処理コストが高くなるの
で、雰囲気制御法としては、窒素ガスを使用することが
安価で取扱いも容易になる。According to the present invention, in order to achieve the object, when an extrusion die is preheated before hot extrusion, an antioxidant is applied to a bearing surface in advance, and then the atmosphere is changed from nitrogen to nitrogen. The extrusion die is heated in a replaced heating atmosphere. As the antioxidant, boron nitride or aluminum paste is used alone or in combination, and is applied to the die surface by spraying or coating. Next, it is heated in a temperature range of 400 to 500 ° C. Oxidation is suppressed even at a temperature of 500 ° C. or more, but the strength of the hot tool steel may be deteriorated. When heating,
After evacuation of the inside of the preheating furnace at room temperature, heating may be performed in a vacuum atmosphere, or heating may be performed in that atmosphere while flowing nitrogen or Ar gas into the preheating furnace after evacuation. However, this method increases the processing cost, so that as an atmosphere control method, the use of nitrogen gas is inexpensive and easy to handle.
【0007】[0007]
【作用】本発明者等は、ダイス表面に形成された窒化層
について種々の観点から調査・研究を行った結果、予熱
工程におけるダイスの予熱条件が窒化層に重大な影響を
及ぼしていることを見い出した。そして、予熱雰囲気を
制御することにより、窒化層の酸化が抑制され、結果と
して表面品質に優れた形材が得られることを解明した。
たとえば、先に提案した特願平7−191191号で示
したように、窒素雰囲気中でダイスを400〜460℃
の押出し温度近傍まで予熱すると、白層の酸化や消失が
防止され、必要な耐摩耗性が維持される。窒素雰囲気中
での予熱は、窒化層を成長させる上でも有効である。そ
の結果、必要な硬度をもつ表面硬化層が長期間にわたっ
て健全な状態に維持され、押出し加工に繰返し使用可能
な回数が増加し、生産性を向上させると共に、再窒化処
理の頻度も少なくなる。しかし、窒素雰囲気中の加熱で
は、460℃までの予熱温度が白層の酸化・消失を防止
することに有効であり、予熱温度が460℃を超えると
窒化層の酸化抑制に至らないことを見い出した。そこ
で、予熱時の雰囲気をArや真空等に変更し、雰囲気と
予熱温度が窒化層の酸化に及ぼす影響を調査した結果、
特願平7−号(整理番号P010542,平成7年11
月16日出願)で示したように、予熱温度が460〜5
50℃の範囲で窒化層の酸化が抑制されることが判っ
た。しかしながら、真空排気は、設備的に取扱いが容易
でなく、コスト高になる。また、窒素に比較して高価な
Arガスを消費することからも割高になる。The present inventors have conducted investigations and studies on the nitrided layer formed on the die surface from various viewpoints, and have found that the preheating condition of the die in the preheating step has a significant effect on the nitrided layer. I found it. Then, it was clarified that by controlling the preheating atmosphere, the oxidation of the nitride layer was suppressed, and as a result, a profile having excellent surface quality was obtained.
For example, as shown in the previously proposed Japanese Patent Application No. 7-191191, a die is heated to 400 to 460 ° C. in a nitrogen atmosphere.
By preheating to a temperature close to the extrusion temperature, oxidation and disappearance of the white layer are prevented, and required abrasion resistance is maintained. Preheating in a nitrogen atmosphere is also effective in growing a nitride layer. As a result, the surface hardened layer having the required hardness is maintained in a healthy state for a long period of time, the number of times that the hardened layer can be repeatedly used for extrusion is increased, the productivity is improved, and the frequency of renitriding is reduced. However, it has been found that in the heating in a nitrogen atmosphere, a preheating temperature up to 460 ° C. is effective in preventing the oxidation and disappearance of the white layer, and that if the preheating temperature exceeds 460 ° C., the oxidation of the nitride layer is not suppressed. Was. Therefore, the atmosphere during preheating was changed to Ar, vacuum, etc., and as a result of investigating the effects of the atmosphere and the preheating temperature on the oxidation of the nitride layer,
Japanese Patent Application No. Hei 7- (reference number P010542, November 1995)
Pre-heating temperature is 460 to 5
It was found that the oxidation of the nitride layer was suppressed in the range of 50 ° C. However, vacuum evacuation is not easy to handle in terms of equipment and increases the cost. In addition, the cost is higher because Ar gas, which is more expensive than nitrogen, is consumed.
【0008】そこで、本発明においては、BN,AlN
等のコーティングと雰囲気制御とを組み合わせ、窒素雰
囲気中の加熱によって、460℃以上の予熱温度でも真
空加熱やArガスフローと同様な作用を発揮させてい
る。Al又はBN粉末は、窒化処理したベアリング面に
スプレーされる。或いは、ペースト状にしたものをムラ
がないように、窒化処理したベアリング面にブラシ等で
2〜3重に塗布する。Alとしては市販のペイント用ペ
ースト,BNとしては潤滑離型材が使用される。予熱雰
囲気は、たとえば特願平7−191191号で提案した
次の方法により制御される。すなわち、炉内に窒素をフ
ローさせる方式により予熱雰囲気が制御される。具体的
には、炉の容量10リットルに対し、先ず加熱に際して
炉内を大気から窒素で置換するため、40〜60リット
ル/分の流量でN2 を1〜2分間流出させ、次いで昇温
中は流量を8〜12リットル/分の割合に落としてN2
を供給すると共に、炉内の別の場所に設けた排気口から
N2 を放出し、窒素をフローさせた。これにより、予熱
の間、炉内を常にN2 雰囲気に維持した。大気からN2
への置換に真空排気装置を使用することもできるが、設
備にコストがかかる上、炉の容積が制限される。また、
排気に時間がかかる等の問題があるため、N2 フローに
よる方法が簡便でコスト的にも有利である。このように
予熱雰囲気及び予熱温度を制御することにより、ダイス
の予熱工程で窒化層の酸化が抑制される。そのため、酸
化に起因した変質・剥離等がベアリング面の窒化層に生
じることがなく、必要な耐摩耗性が維持される。したが
って、ダイス寿命が延長されると共に、得られた形材の
形状品質も向上する。Therefore, in the present invention, BN, AlN
By coating in a nitrogen atmosphere, the same action as vacuum heating or Ar gas flow is exerted even at a preheating temperature of 460 ° C. or higher by combining the coating of the above and atmosphere control. The Al or BN powder is sprayed on the bearing surface that has been nitrided. Alternatively, a paste is applied two or three times with a brush or the like to the bearing surface that has been subjected to the nitriding treatment so as not to cause unevenness. A commercially available paint paste is used as Al, and a lubricating release material is used as BN. The preheating atmosphere is controlled, for example, by the following method proposed in Japanese Patent Application No. 7-191191. That is, the preheating atmosphere is controlled by a method of flowing nitrogen into the furnace. Specifically, with respect to 10-liter reactor, first for substitution with nitrogen in the furnace from the atmosphere during heating, the outflow of N 2 1 to 2 minutes at 40 to 60 l / min flow rate, and then in warm is drop the flow rate ratio from 8 to 12 l / min N 2
Was supplied, and N 2 was released from an exhaust port provided at another place in the furnace to flow nitrogen. Thus, the inside of the furnace was always maintained in the N 2 atmosphere during the preheating. N 2 from the atmosphere
Although a vacuum pumping device can be used for the replacement, the cost of the equipment and the capacity of the furnace are limited. Also,
Since there is a problem that it takes a long time to exhaust gas, the method using the N 2 flow is simple and advantageous in cost. By controlling the preheating atmosphere and the preheating temperature in this way, the oxidation of the nitride layer is suppressed in the die preheating step. Therefore, no alteration, peeling, or the like due to oxidation occurs in the nitride layer on the bearing surface, and the necessary wear resistance is maintained. Therefore, the die life is extended and the shape quality of the obtained profile is improved.
【0009】[0009]
実施例1:押出し加工に先立って、ダイスは、通常電気
炉中で押出し温度近傍の温度まで加熱される。このとき
の予熱条件として、加熱炉の雰囲気及び温度の影響を調
査した。また、ダイス予熱を想定した加熱による窒化層
の耐酸化性を評価するため、SKD61製で幅20m
m,長さ40mm及び厚み15mmの試験片をHRC48
に調質した後、570℃×2.5時間の塩浴窒化を施し
たものを使用した。得られた窒化処理面に、Alペース
ト及びBNを2〜3重に塗布した。なお、Alペースト
には市販のペイント用,BNには潤滑離型材を使用し
た。雰囲気には、従来の大気雰囲気に替えて窒素雰囲気
を使用した。すなわち、加熱に際して炉内を大気から窒
素で置換するため、50リットル/分の流量でN2を供
給し、炉内が十分に窒素で置換されたことを確認した
後、昇温した。昇温中、10リットル/分の流量でN2
を供給すると共に、炉内の別の場所に設けた排気口から
N2 を放出した。これにより、炉内を常にN2 雰囲気に
維持した。予熱温度は、450〜490℃の範囲に設定
した。この範囲の各予熱温度で5時間保持し、試験片表
面の窒化層をX線回折で調査し、また試験片断面のミク
ロ組織及び硬度分布を測定した。Example 1 Prior to extrusion, the dies are heated to a temperature near the extrusion temperature, usually in an electric furnace. The effect of the atmosphere and temperature of the heating furnace was investigated as preheating conditions at this time. Also, in order to evaluate the oxidation resistance of the nitrided layer by heating assuming the die preheating, a 20 m
m, a test piece of length 40mm and thickness 15 mm H RC 48
And then subjected to salt bath nitriding at 570 ° C. for 2.5 hours. An Al paste and BN were applied two to three times to the obtained nitrided surface. A commercially available paint for Al paste and a lubricating release material for BN were used. The atmosphere used was a nitrogen atmosphere instead of the conventional air atmosphere. That is, in order to replace the inside of the furnace with nitrogen from the atmosphere during heating, N 2 was supplied at a flow rate of 50 L / min, and after confirming that the inside of the furnace was sufficiently replaced with nitrogen, the temperature was raised. During heating, N 2 at a flow rate of 10 l / min
, And N 2 was released from an exhaust port provided at another place in the furnace. Thereby, the inside of the furnace was always maintained in the N 2 atmosphere. The preheating temperature was set in the range of 450 to 490C. The specimen was held at each preheating temperature in this range for 5 hours, and the nitride layer on the surface of the test piece was examined by X-ray diffraction, and the microstructure and hardness distribution of the cross section of the test piece were measured.
【0010】Alペースト及びBNスプレーを施した
後、窒素雰囲気中で加熱した場合の窒化層の構造変化を
測定した結果を、それぞれ図1及び図2に示す。加熱さ
れていない窒化処理されたままの窒化層の回折パターン
をみると、Feの炭窒化物と僅かな酸化物ピークが検出
されている。この窒化層にAlペーストを塗布した後、
窒素雰囲気中で450℃に加熱したものでは、非加熱の
場合とほぼ同じ回折パターンを示し、窒化物ピークの減
少や酸化物ピークの増加はほとんど検出されなかった。
また、490℃加熱の場合も、多少のピークシフトがあ
るものの、ほぼ同様な傾向が示された。この結果は、本
発明者等が特願平7−191193号で提案した窒素雰
囲気中での加熱と比較して、Alペーストを塗布するこ
とにより490℃での窒化層の酸化が効果的に抑制され
ていることを示している。したがって、単に加熱雰囲気
を窒素にするだけでなく、Alペーストの塗布を併用す
ることによって、460℃以上の高温においても窒化層
の酸化が抑制され、予熱後も窒化処理直後とほぼ同じ表
面状態に維持されていることが判る。FIG. 1 and FIG. 2 show the results of measuring the structural change of the nitride layer when heated in a nitrogen atmosphere after Al paste and BN spraying, respectively. Looking at the diffraction pattern of the nitrided layer that has not been heated and has been subjected to the nitriding treatment, a carbonitride of Fe and a slight oxide peak are detected. After applying Al paste to this nitrided layer,
The sample heated at 450 ° C. in a nitrogen atmosphere showed almost the same diffraction pattern as in the case of no heating, and almost no decrease in the nitride peak or increase in the oxide peak was detected.
In the case of heating at 490 ° C., almost the same tendency was shown, though there was some peak shift. This result shows that the oxidation of the nitride layer at 490 ° C. is effectively suppressed by applying the Al paste, as compared with the heating in a nitrogen atmosphere proposed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 7-191193. It is shown that it is. Therefore, the oxidation of the nitrided layer is suppressed even at a high temperature of 460 ° C. or more by using not only the heating atmosphere of nitrogen but also the application of the Al paste, and the surface state is almost the same as that immediately after the preheating even after the preheating. You can see that it is maintained.
【0011】BN塗布後に窒素雰囲気中で加熱した場合
も、図2に示すように同様な傾向を示し、460℃以上
の高温加熱でも窒化層の酸化が抑制されている。Al,
BNの塗布と雰囲気制御との作用を確認するため、断面
ミクロ組織を観察した。観察結果を図3に示すように、
Alペースト塗布及びBNスプレー塗布した後で窒素雰
囲気中で490℃×5時間の加熱処理を施しても、窒化
層の白層は、窒化処理直後の健全な状態に維持されてい
た。また、加熱後の窒化層は、大気中で加熱した場合に
比較して、はるかに均一であった。この結果から、酸化
防止剤の塗布と加熱雰囲気の制御とを併用することによ
り、500℃以下の温度でダイスを予熱する際に窒化層
の酸化が抑制されることが確認された。更に、本発明に
従って予熱を施した窒化層の硬度分布を測定した。図4
の測定結果にみられるように、Alペーストを塗布した
後で450℃に加熱したものでは、非加熱とほとんど変
わらない硬度分布を示している。他方、490℃に加熱
した場合には、内部まで深い範囲にわたって硬度が上昇
している。この点、ダイスの予熱温度が高温になるほ
ど、本発明の効果が顕著になるものといえる。また、A
l及びBNを複合して窒化層に施すとき、更に高温でも
窒化層の酸化が抑制される。複合塗布には、窒化硼素の
スプレー塗布後でアルミニウムペーストを塗布する方
法,アルミニウムペーストの塗布後に窒化硼素をスプレ
ー塗布する方法,窒化硼素及びアルミニウムの混合物を
同時に塗布する方法等を採用することができる。When heating in a nitrogen atmosphere after the application of BN, the same tendency is exhibited as shown in FIG. 2, and oxidation of the nitride layer is suppressed even by heating at a high temperature of 460 ° C. or higher. Al,
In order to confirm the effects of the application of BN and the control of the atmosphere, the cross-sectional microstructure was observed. As shown in FIG.
Even if a heat treatment at 490 ° C. for 5 hours was performed in a nitrogen atmosphere after Al paste application and BN spray application, the white layer of the nitrided layer was maintained in a healthy state immediately after the nitriding treatment. Further, the nitrided layer after heating was much more uniform than when heated in air. From these results, it was confirmed that the combined use of the application of the antioxidant and the control of the heating atmosphere suppressed the oxidation of the nitride layer when the die was preheated at a temperature of 500 ° C. or less. Further, the hardness distribution of the nitride layer preheated according to the present invention was measured. FIG.
As can be seen from the measurement results, when the coating was heated to 450 ° C. after the application of the Al paste, the hardness distribution was almost the same as that of non-heating. On the other hand, when heated to 490 ° C., the hardness increases over a deep range to the inside. In this regard, it can be said that the higher the preheating temperature of the die, the more remarkable the effect of the present invention. Also, A
When l and BN are combined and applied to the nitride layer, oxidation of the nitride layer is suppressed even at a higher temperature. For the composite coating, a method of applying an aluminum paste after spraying boron nitride, a method of spraying boron nitride after applying the aluminum paste, a method of simultaneously applying a mixture of boron nitride and aluminum, and the like can be employed. .
【0012】実施例2:570℃×2.5時間で塩浴窒
化したダイスを本発明に従ってAlペーストを塗布又は
BNをスプレー塗布し、雰囲気を大気から窒素に調整し
た炉で予熱した後、アルミ合金の熱間押出しに使用し
た。なお、ダイスとしては、ベアリング長さが5mm
で、スリットサイズが40mm×3mmのものを使用し
た。予熱は、窒素雰囲気中で450℃及び490℃に各
5時間ダイスを保持した。比較例として、Al又はBN
を施したものを大気雰囲気中で予熱したダイス,Al,
BNの塗布なしに窒素雰囲気中で予熱したダイスを使用
した。各ダイスを使用して、押出し温度480℃及び押
出し速度40m/分の押出し条件下で直径97mm及び
長さ150mmのアルミ合金A6063を幅40mm及
び板厚3mmの形材に熱間押出した。Example 2: A die which had been subjected to salt bath nitriding at 570 ° C. for 2.5 hours was coated with an Al paste or sprayed with BN according to the present invention and preheated in a furnace whose atmosphere was adjusted from nitrogen to nitrogen. Used for hot extrusion of the alloy. In addition, as a die, the bearing length is 5mm
And a slit size of 40 mm × 3 mm was used. The preheating was performed by holding the dice at 450 ° C. and 490 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. As a comparative example, Al or BN
Dies, Al,
A die preheated in a nitrogen atmosphere without the application of BN was used. Using each die, an aluminum alloy A6063 having a diameter of 97 mm and a length of 150 mm was hot-extruded into a shape having a width of 40 mm and a thickness of 3 mm under the conditions of an extrusion temperature of 480 ° C and an extrusion speed of 40 m / min.
【0013】得られた押出し形材の表面粗さを測定し、
ダイスの予熱条件の相違にによる表面粗さの変化を調査
した。その結果、押出し形材は、[Al,BN塗布+窒
素雰囲気中での予熱]<[Al,BN塗布なしで窒素雰
囲気中での予熱]<[Al,BN塗布+大気雰囲気中で
の予熱]の順に表面が粗くなる傾向を示した。これは、
Alペーストの塗布又はBNのスプレー塗布後に窒素雰
囲気中で460℃以上に加熱するとき、白層の酸化が抑
制され、窒化処理時と同レベルの付着力を窒化層が維持
しているため、押出し中の耐摩耗性も良好で、結果とし
て押出し形材の表面粗さがほぼ一定の値を示したものと
考えられる。このようにして、本発明にしたがった予熱
は、真空雰囲気やAr雰囲気中で加熱した場合に匹敵
し、460℃以上の予熱温度において十分な酸化抑制効
果を発揮する。[0013] The surface roughness of the obtained extruded profile is measured,
The change of surface roughness due to the difference of die preheating condition was investigated. As a result, the extruded material is [Al, BN coating + preheating in nitrogen atmosphere] <[preheating in nitrogen atmosphere without Al and BN coating] <[Al, BN coating + preheating in air atmosphere] The surface tended to become rough in the order of. this is,
When heating to 460 ° C. or more in a nitrogen atmosphere after applying the Al paste or spraying BN, the oxidation of the white layer is suppressed, and the nitriding layer maintains the same level of adhesion as the nitriding treatment. It is considered that the abrasion resistance in the inside was also good, and as a result, the surface roughness of the extruded profile showed a substantially constant value. Thus, the preheating according to the present invention is comparable to the case of heating in a vacuum atmosphere or an Ar atmosphere, and exhibits a sufficient oxidation suppressing effect at a preheating temperature of 460 ° C. or higher.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、窒化処理で形成した硬質の窒化層にAl,BNを塗
布した後、窒素雰囲気中で予熱温度に加熱することによ
り、予熱時の酸化等による窒化層の劣化を防止し、長期
間にわたってダイス鋼表面を健全な硬質状態に維持す
る。Al,BNの塗布と窒素雰囲気中加熱との組み合わ
せにより、予熱温度を500℃近く高めに設定しても窒
化層の白層が当初の健全な状態に維持され、しかも予熱
時間が短縮される。そのため、ダイスの寿命が長くなる
と共に、生産効率も改善される。As described above, in the present invention, Al and BN are applied to a hard nitrided layer formed by nitriding, and then heated to a preheating temperature in a nitrogen atmosphere to thereby reduce the temperature during preheating. Prevents the nitride layer from deteriorating due to oxidation, etc., and maintains the die steel surface in a healthy hard state for a long period of time. By the combination of the application of Al and BN and the heating in a nitrogen atmosphere, the white layer of the nitride layer is maintained in the initial sound state even when the preheating temperature is set to be higher than 500 ° C., and the preheating time is shortened. Therefore, the life of the die is prolonged and the production efficiency is improved.
【図1】 窒化層に施したAlコーティングが白層の変
質抑制に及ぼす影響を表したX線回折パターンFIG. 1 X-ray diffraction pattern showing the effect of the Al coating applied to the nitride layer on the suppression of alteration of the white layer
【図2】 窒化層に施したBNコーティングが白層の変
質抑制に及ぼす影響を表したX線回折パターンFig. 2 X-ray diffraction pattern showing the effect of the BN coating applied to the nitride layer on the suppression of alteration of the white layer
【図3】 予熱時における窒化層の酸化抑制にAl,B
N塗布及び窒素雰囲気が及ぼす影響を、表面層の金属組
織で示した写真FIG. 3 shows Al and B for suppressing oxidation of a nitride layer during preheating.
Photograph showing the effect of N application and nitrogen atmosphere on the surface layer metallographic structure
【図4】 窒化層にAlペーストを塗布したものを窒素
雰囲気中で加熱したときの硬度分布を示すグラフFIG. 4 is a graph showing a hardness distribution when a nitride layer coated with an Al paste is heated in a nitrogen atmosphere.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 29/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B21C 29/04
Claims (3)
予熱する際、ベアリング面に予め酸化防止剤を塗布した
後、大気から窒素に置換した加熱雰囲気で前記押出し用
ダイスを加熱することを特徴とするアルミニウム押出し
用ダイスの予熱方法。When the extrusion die is preheated prior to the hot extrusion, an antioxidant is applied to the bearing surface in advance, and the extrusion die is heated in a heating atmosphere in which the atmosphere is replaced with nitrogen. Preheating method for aluminum extrusion dies.
硼素又はアルミペーストを単独又は複合して使用し、ス
プレー又は塗布によりダイス表面に塗布するアルミニウ
ム押出し用ダイスの予熱方法。2. A method for preheating an aluminum extrusion die, wherein boron nitride or aluminum paste is used alone or in combination as an antioxidant according to claim 1, and is applied to the die surface by spraying or coating.
の温度範囲で行うアルミニウム押出し用ダイスの予熱方
法。3. The method according to claim 1, wherein the heating is performed at 400 to 500 ° C.
Preheating method for aluminum extrusion dies performed in the above temperature range.
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| JP07352949A JP3097537B2 (en) | 1995-12-30 | 1995-12-30 | Preheating method of aluminum extrusion die |
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| JPH09182912A JPH09182912A (en) | 1997-07-15 |
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- 1995-12-30 JP JP07352949A patent/JP3097537B2/en not_active Expired - Fee Related
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