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WO2003039826A1 - Honeycomb extrusion molding mouth ring - Google Patents

Honeycomb extrusion molding mouth ring Download PDF

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WO2003039826A1
WO2003039826A1 PCT/JP2002/010400 JP0210400W WO03039826A1 WO 2003039826 A1 WO2003039826 A1 WO 2003039826A1 JP 0210400 W JP0210400 W JP 0210400W WO 03039826 A1 WO03039826 A1 WO 03039826A1
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WO
WIPO (PCT)
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film
die
honeycomb extrusion
honeycomb
cell block
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2002/010400
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kenji Yamada
Takashi Matsukubo
Keiji Matsumoto
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to US10/451,600 priority Critical patent/US7094047B2/en
Priority to DE60234626T priority patent/DE60234626D1/de
Priority to EP02772977A priority patent/EP1442859B1/en
Publication of WO2003039826A1 publication Critical patent/WO2003039826A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B28B7/34—Moulds, cores, or mandrels of special material, e.g. destructible materials
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    • B29L2031/60—Multitubular or multicompartmented articles, e.g. honeycomb

Definitions

  • the present invention relates to a die for honeycomb extrusion molding.
  • a honeycomb extrusion die having a structure in which a groove-shaped slit is provided on a surface by a cell block, and a kneaded material communicating with the slit and a hole is provided on a back surface.
  • Such a die for honeycomb extrusion molding adjusts the slit width of each cell block and improves the durability of the die.
  • a nickel plating layer of 10 to 70 m is provided on the surface of the cell block body.
  • a 5 to 15 m tungsten carbide layer or a hard powder such as SiC, diamond, or CBN is dispersed in the nickel plating film on the surface of the nickel plating layer.
  • Surface treatments such as forming a composite plating layer (second coating film) are also being performed.
  • the ratio of W to C is apt to change, and the ratio changes the frictional resistance with the extruded clay, so that when the distribution difference of the frictional resistance of the formed film is large, the forming is performed.
  • the forming was performed.
  • the shape of the molded product was not stable, and the yield was low.
  • the hard particles protrude from the surface of the composite plating film, and the friction coefficient with the extruded clay changes depending on the density of the hard particles. If the density distribution difference is large, molding becomes unstable and The shape of the shape was not stable, and the non-defective product ratio was low.
  • the clay is partially flowed and adjusted as necessary.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has as its object to eliminate dimensional defects of a die, maintain a stable extrusion frictional force, and improve extrudability and
  • An object of the present invention is to provide a honeycomb extrusion die having not only excellent wear resistance but also easy adjustment of the die during extrusion. Disclosure of the invention
  • a honeycomb extrusion molding die having a structure in which a groove-like slit is provided on the surface by a cell block and a clay introducing hole communicating with the slit is provided on the back surface, wherein each cell block is Further, there is provided a honeycomb extrusion forming die characterized in that a soft film is formed on a hard film formed on the outermost surface of a slit and a clay introduction hole provided in a cell block main body.
  • the soft film preferably has a Pickers hardness of 500 to 150, and a thickness of 2 to 10 m.
  • the soft film is more preferably an electroless nickel plating film.
  • the hard film is a CVD film containing one or more substances selected from the group consisting of W, WC, W 2 C, W 3 C, or T i C, T i N, It is preferably a CVD or PVD film comprising one or more substances selected from the group consisting of TiCN.
  • the hard film is preferably a composite plating film in which a hard powder such as SiC, diamond, or CBN is dispersed in a nickel plating film.
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of a die for honeycomb extrusion molding.
  • FIG. 2 is an enlarged front view of part A in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the die of the present invention is a honeycomb extrusion die having a structure in which a groove-shaped slit is provided on the front surface by a cell block and a clay introducing hole communicating with the slit is provided on the back surface.
  • the block forms a soft film (for example, an electroless nickel plating film) on the slit provided in the cell block main body and the hard film formed on the outermost surface of the clay introducing hole.
  • the die of the present invention eliminates dimensional defects of the die, maintains stable extrusion frictional force, has excellent extrudability and wear resistance, and facilitates adjustment of the die during extrusion. Can be done.
  • FIG. 1 is a schematic front view
  • FIG. 2 is an enlarged front view of part A in FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A in FIG. It is sectional drawing.
  • the die of the present invention has a structure in which a groove-shaped slit 2 is provided on the surface by a cell block 3 and a clay introduction hole 4 communicating with the slit 2 is provided on the back surface. This is a die 1 for honeycomb extrusion molding.
  • Each cell block 3 has a first coating film 12 formed on the surface of the slit 2 and the clay introduction hole 4 provided in the cell block 10 main body, and a first coating film 12 formed on the surface of the first coating film 12.
  • a second coating film 14 which is formed and is a hard film for protecting the first coating film 12, and a third coating film which is formed on the surface of the second coating film 14 and is a soft film 1 and 6.
  • a third coating which is a soft film, is provided on the surface of the second coating film 14, which is a hard film that protects the first coating film 12.
  • Ku is in forming 16
  • the die of the present invention can form the third coating film 16 of 10 m or less in size. Dimensional defects can be solved even for bases requiring accuracy of ⁇ 2 Aim.
  • the base of the present invention is provided with the third coating on the narrowed portion 6 (see FIG. 3), which is the part where the base is most likely to be worn. Since the film 16 can be formed, a stable extrusion frictional force can be maintained, so that extrudability and abrasion resistance are excellent.
  • the narrowed portion 6 is protected by the second coating film even when the third coating film is worn, and the extrudability is affected by the last outlet portion 2. Since the third coating film is large and hard to wear, the third coating film is not easily reduced, so that good formability can be maintained.
  • the die according to the present invention has a slit width of each cell block 10 by forming a soft third coating film 16 on the surface of the second coating film 14 which is a hard film. W can be easily adjusted in a short time.
  • the thickness a of the entire coating film (first to third coating films) used in the present invention is not particularly limited, but in consideration of the processing difficulty of the base metal mold, 20 to 1 It is preferably 20 / m.
  • the first coating film used in the present invention is a base for adjusting the slit width W of each cell block, and is not necessarily formed depending on the hard film formed on the outermost surface.
  • a coating film it is preferable to use an electroless nickel plating film because it has appropriate hardness, film formation is relatively easy, and film thickness control is relatively easy.
  • the second coating layer used in the present invention is a hard film for protecting the first co one ting film as a base was selected from the group consisting of 1 W, WC, W 2 C , W 3 C CVD or PVD film containing one or more substances selected from the group consisting of T i C, T i N, and T i CN, 3 S i Any of a composite plating film in which a hard powder such as C, diamond, or CBN is dispersed in a nickel plating film can be appropriately selected and used.
  • the thickness c of the second coating film is usually preferably 1 to 70 m.
  • the third coating film used in the present invention is preferably formed of a material having a Vickers hardness of about 500 to 1500 in order to efficiently correct the dimensional variation of the die before extruding the honeycomb.
  • a material having a Vickers hardness of about 500 to 1500 is preferable.
  • the thickness d of the third coating film is 2 to 10 in order to exert the effect of the present invention.
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
  • a C-450 plate made of stainless steel was machined into a square plate with a thickness of 20 mm and a side length of 200 mm using a grinding machine.
  • slits with a width of 150 mm and a depth of 3 mm were formed in a grid pattern at one end face of the square plate at a pitch of 0.9 mm by grinding (see Figs. 2 and 3). Furthermore, holes with a diameter of 9 mm and a depth of 15 mm were formed at the 0.9 mm pitch from the other end face of the square plate at 0.9 mm pitch at the intersections of the slits (one by one).
  • Table 1 shows the results of the extrusion length required for adjusting the dimensional variation of the die and the extrusion length during extrusion molding of the honeycomb structure.
  • honeycomb extrusion die according to the present invention can be used for extrusion of ceramic honeycomb.
  • the honeycomb extrusion forming die of the present invention eliminates dimensional defects of the die and In addition, it maintains stable extrusion frictional force and has not only excellent extrudability and abrasion resistance, but also facilitates adjustment of a die during extrusion.

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Description

明 細 書
ハニカム押出成形用口金 技術分野
本発明は、 ハニカム押出成形用口金に関する。 背景技術
従来から、 セラミックハニカムの押出成形に用いる口金として、 表面に溝状の スリットをセルブロックで設けるとともに、 裏面にスリットに連通する坏土導入 ,孔を設けた構造を有するハニカム押出成形用口金が知られている。
このようなハニカム押出成形用口金は、 各セルブロックのスリット幅を調整す るとともに、 口金の耐久性を向上させるため、 例えば、 セルブロック本体の表面 に、 1 0〜7 0 mのニッケルメツキ層 （第 1のコーティング膜） を形成させた 後、 ニッケルメツキ層の表面に、 5〜 1 5 mのタングステンカーバイド層、 又 は S i C、 ダイヤモンド、 C B N等の硬質粉末をニッケルメツキ膜に分散させた 複合メツキ層 （第 2のコーティング膜） を形成させるといった表面処理が行われ ている。
しかしながら、 上記表面処理でタングステンカーバイド膜を形成させた場合、 メツキと比較して膜厚の調整が困難であるため、 コーティング膜 （第 1のコーテ ィング膜 +第 2のコ一ティング膜） の狙い寸法土 2 mが要求される口金に対し て寸法不良を引き起こしてしまうという問題点があつた。
上記タングステンカーバイド膜は、 Wと Cの比率が変化しやすく、 またその比 率により、 押し出される坏土との摩擦抵抗が変化するため、 形成された膜の摩擦 抵抗の分布差が大きい場合、 成形が不安定となり、 成形物の形状が安定せず、 良 品率が低かった。
また、 上記表面処理で複合メツキ膜を形成させた場合、 複合メツキ膜の表面で 硬質粒子が突出しており、 .硬質粒子の密度によって押し出される坏土との摩擦係 数が変化するため、 硬質粒子密度分布差が大きい場合、 成形が不安定となり、 成 形物の形状が安定せず、 良品率が低くなることが発生した。
更に、 上記ハニカム押出成形用口金は、 ハニカムを押出成形する前に、 口金の 寸法ばらつきを補正するため、 必要に応じて部分的に坏土を流し調整することが 行われている。
しかしながら、 第二のコーティング膜にタングステンカーバイド膜、 チタン系 膜、 複合メツキ膜を用いた場合、 硬質であるため、 口金の調整が難しく且つ長時 間を要するという問題点があった。
本発明は、 このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、 そ の目的とするところは、 口金の寸法不良を解消するとともに、 安定した押し出し 摩擦力を保ち、 押出成形性及び耐摩耗性に優れているだけでなく、 押出成形時に おける口金の調整を容易に行うことができるハニカム押出成形用口金を提供する ことにある。 発明の開示
本発明によれば、 表面に溝状のスリットをセルブロックで設けるとともに、 裏 面にスリットに連通する坏土導入孔を設けた構造を有するハニカム押出成形用口 金であって、 各セルブロックが、 セルブロック本体で設けられたスリット及び坏 土導入孔の最表面に形成される硬質膜の上に、 軟質膜を形成することを特徴とす るハニカム押出成形用口金が提供される。
このとき、 上記軟質膜は、 ピツカ一ス硬度が 5 0 0〜 1 5 0 0であり、 その膜 厚が 2〜1 0 mであることが好ましい。
更に、 上記軟質膜は、 無電解ニッケルメツキ膜であることがより好ましい。 次に、 本発明では、 硬質膜が、 W、 WC、 W2 C、 W3Cから成る群より選択した 1又は 2以上の物質を成分とする C V D膜、 又は T i C、 T i N、 ' T i C Nから なる群より選択した 1又は 2以上の物質を成分とする C V D又は P V D膜である ことが好ましい。
また、 本発明では、 硬質膜が、 S i C、 ダイヤモンド、 C B N等の硬質粉末を ニッケルメツキ膜に分散させた複合メツキ膜であることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 ハニカム押出成形用口金の一例を示す概略正面図である。
図 2は、 図 1の A部の拡大正面図である。
図 3は、 図 1の A部の拡大断面図である。 発明を実施するための最良の形態
前記の通り、 本発明の口金は、 表面に溝状のスリットをセルブロックで設ける とともに、 裏面にスリットに連通する坏土導入孔を設けた構造を有するハニカム 押出成形用口金であって、 各セルブロックが、 セルブロック本体で設けられたス リット及び坏土導入孔の最表面に形成される硬質膜の上に、 軟質膜 （例えば、 無 電解ニッケルメツキ膜） を形成するものである。
これにより、 本発明の口金は、 口金の寸法不良を解消するとともに、 安定した 押し出し摩擦力を保ち、 押出成形性及び耐摩耗性に優れているだけでなく、 押出 成形時における口金の調整を容易に行うことができる。
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図 1〜3は、 ハニカム押出成形用口金の一例を示すものであり、 図 1は概略正 面図、 図 2は図 1の A部の拡大正面図、 図 3は図 1の A部の拡大断面図である。 例えば、 本発明の口金は、 図 1〜3に示すように、 表面に溝状のスリット 2を セルブロック 3で設けるとともに、 裏面にスリット 2に連通する坏土導入孔 4を 設けた構造を有するハニカム押出成形用口金 1である。
各セルプロック 3は、 セルブロック 1 0本体で設けられたスリット 2及び坏土 導入孔 4の表面に形成される第 1のコーティング膜 1 2と、 第 1のコ一ティング 膜 1 2の表面に形成され、 第 1のコーティング膜 1 2を保護する硬質膜である第 2のコーティング膜 1 4と、 第 2のコ一ティング膜 1 4の表面に形成され、 軟質 膜である第 3のコーティング膜 1 6とから構成されてなるものである。
ここで、 本発明の口金の主な特徴は、 第 1のコーティング膜 1 2を保護する硬 質膜である第 2のコーティング膜 1 4の表面に、 軟質膜である第 3のコ一ティン ク莫 1 6を形成することにある。
これにより、 本発明の口金は、 第 2のコーティング膜 1 4の膜厚精度が低い場 合であっても、 1 0 m以下の第 3のコーティング膜 1 6を形成させることによ り、 寸法精度が ± 2 Ai mを要求される口金であっても、 寸法不良を解決すること ができる。
これは、 C V D膜や P V D膜よりもメツキ膜の方が、 成膜及び膜厚のコント口 ールが比較的容易であるからである。
また、 本発明の口金は、 第 2のコーティング膜 1 4の状態が変化し易い場合で あっても、 口金の最も摩耗しやすい部分である絞り部 6 (図 3参照） に、 第 3の コーティング膜 1 6が形成されることにより、 安定した押し出し摩擦力を保つこ とができるため、 押出成形性及び耐摩耗性に優れている。
尚、 上記絞り部 6は、 第 3のコーティング膜が摩耗した場合であっても、 第 2 のコーティング膜で保護されており、 また押出成形性は、 最後の出口部 2に影響 されることが大きく、 またこの部分は摩耗しにくいので、 第 3のコ一ティング膜 も減りにくいため、 成形性を良好に保つことができる。
更に、 本発明の口金は、 硬質膜である第 2のコ一ティング膜 1 4の表面に、 軟 質である第 3のコーティング膜 1 6を形成させることにより、 各セルブロック 1 0のスリット幅 Wを短時間で容易に調整することができる。
このとき、 本発明で用いる全コーティング膜 （第 1〜3のコーティング膜） の 厚さ aは、 特に限定するものではないが、 母材金型の加工難易度を考慮した場合、 2 0〜 1 2 0 / mであることが好ましい。
このとき、 本発明で用いる第 1のコーティング膜は、 各セルブロックのスリツ ト幅 Wを調整する下地であり、 最表面に形成された硬質膜によっては、 必ずしも 形成する必要はないが、 第 1のコーティング膜を形成する場合、 無電解ニッケル メツキ膜であることが、 適度な硬度を持ち、 成膜が比較的容易で、 膜厚のコント ロールも比較的容易である点で好ましい。
尚、 第 1のコーティング膜の厚さ bは、 通常、 0〜1 0 0 であることが好 ましい。 また、 本発明で用いる第 2のコーティング膜は、 下地である第 1のコ一ティン グ膜を保護する硬質膜であり、 ① W、 WC、 W2C、 W3Cから成る群より選択した 1又は 2以上の物質を成分とする CVD膜、 ② T i C、 T i N、 T i CNからな る群より選択した 1又は 2以上の物質を成分とする CVD又は PVD膜、 ③ S i C、 ダイヤモンド、 CBN等の硬質粉末をニッケルメツキ膜に分散させた複合メ ツキ膜の何れかを適宜選択して用いることができる。
尚、 第 2のコーティング膜の厚さ cは、 通常、 1〜70 mであることが好ま しい。
更に、 本発明で用いる第 3のコーティング膜は、 ハニカムを押出成形する前に 行う口金の寸法ばらつき補正を効率化するため、 ビッカース硬度が 500〜15 00程度のもので形成されていれば、 特に限定されないが、 無電解ニッケルメッ キ膜であることが好ましい。
尚、 第 3のコーティング膜の厚さ dは、 2〜 10 であることが、 本発明の 効果を発揮させる上で好ましい。 以下、 本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、 本発明はこれらの実 施例に限定されるものではない。
(実施例、 比較例）
ステンレス材である C— 450の板材を、 厚さ 20mm、 一辺の長さ 200m mの角板に研削盤を用いて加工した。
また、 角板の一方の端面側に、 研削加工により、 幅 W150 mm, 深さ 3mm のスリットをピッチ 0. 9 mmで、 格子状に溝切り加工した （図 2〜 3参照） 。 更に、 角板の他方の端面側から、 ECM加工により、 直径 DO. 9mm、 深さ 1 5mmの孔を 0. 9mmピッチで、 スリットの交差部 （ 1個飛び） に加工した
(図 2〜3参照） 。 .
上記の方法で得られた口金に、 表 1に示すコーティング膜をそれぞれ施した後 (図 2〜3参照） 、 コ一ジヱライト組成から成るハニカム構造体の押出成形を行 つた。 このとき、 口金の寸法ばらつきの調整に要する押出し長さと、 ハニカム構造体 の押出成形時における押出し長さの結果を表 1に示す。
(表 1 )
Figure imgf000008_0001
(考察）
表 1の結果から、 実施例は、 比較例と比べて、 口金の寸法ばらつきの調整を短 時間で容易に行うことができるとともに、 ハニカム構造体の生産性を向上するこ とができた。
また、 実施例では、 比較例と比べて、 口金の寸法不良を解消するとともに、 安 定した押し出し摩擦力を保ち、 押出成形性及び耐摩耗性に優れていることを確認 した。 産業上の利用可能性
本発明のハニカム押出成形用口金は、 セラミックハニカムの押出成形に好璋に 使用することができる。
特に、 本発明のハニカム押出成形用口金は、 口金の寸法不良を解消するととも に、 安定した押し出し摩擦力を保ち、 押出成形性及び耐摩耗性に優れているだけ でなく、 押出成形時における口金の調整を容易に行うことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 表面に溝状のスリットをセルブロックで設けるとともに、 裏面にスリット に連通する坏土導入孔を設けた構造を有するハニカム押出成形用口金であって、 各セルブロックが、 セルブロック本体で設けられたスリット及び坏土導入孔の最 表面に形成される硬質膜の上に、 軟質膜を形成することを特徴とするハニカム押 出成形用口金。
2. 軟質膜のビッカース硬度が、 500〜 1500である請求の範囲 1記載の ハニカム押出成形用口金。
3. 軟質膜の厚さが、 2〜10 / mである請求の範囲 1または 2記載のハニカ ム押出成形用口金。
4. 軟質膜が、 無電解ニッケルメツキ膜である請求の範囲 1乃至 3のいずれか に記載のハニカム押出成形用口金。
5. 硬質膜が、 W、 W W2C、 W3Cから成る群より選択した 1又は 2以上の 物質を成分とする CVD膜である請求の範囲 1乃至 4のいずれかに記載のハニカ ム押出成形用口金。
6. 硬質膜が、 T i C、 T i N、 T i CNからなる群より選択した 1又は 2以 上の物質を成分とする CVD又は PVD膜である請求の範囲 1乃至 4のいずれか に記載のハニカム押出成形用口金。
7. 硬質膜が、 S i C、 ダイヤモンド、 CBN等の硬質粉末をニッケルメツキ 膜に分散させた複合メツキ膜である請求の範囲 1乃至 4のいずれかに記載のハニ カム押出成形用口金。
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