(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面と、
前記第一の面の反対側に形成された第二の面と、
前記第一の面から前記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、
前記第二の面から前記第一の面に向かって、前記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型の製造方法であって、
金型の素材を所定形状に加工するとともに、前記成形部において、前記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、
前記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、前記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、
前記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、
前記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とを含むことを特徴とする押出成形用金型の製造方法。
【請求項２】
前記原料供給部は、さらに、前記第一の面に形成された第一開口部と、前記第二貫通孔と連通する部分に形成された第二開口部とを有し、
前記原料供給部の幅は、前記第一開口部から前記第二開口部にかけて小さくなっている請求項１に記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項３】
前記成形部は、複数の前記第二貫通孔がつながって格子状に形成されたスリット溝である請求項１又は２に記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項４】
金型の素材を所定形状に加工するとともに、前記原料供給部において、前記第一貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、
前記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、前記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、
前記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、
前記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とを含む請求項１〜３のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項５】
前記窒化層の厚みは、５〜１０００ｎｍである請求項１〜４のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項６】
前記窒化層の硬度は、１２００〜３０００Ｈｖである請求項１〜５のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項７】
前記金型の素材は炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であり、かつ、前記窒化層は炭窒化タングステンである請求項１〜６のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項８】
前記酸化層除去工程では、流動研磨を用いる請求項１〜７のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項９】
前記原料供給部に供給する成形原料は、炭化ケイ素である請求項１〜８のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項１０】
前記加工工程では、形彫り放電加工を用いる請求項１〜９のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化層形成工程では、前記加工変質層を酸素雰囲気下で５００〜１０００℃に加熱する請求項１〜１０のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化層形成工程では、前記加工変質層を窒素雰囲気下で所定温度である５００〜１０００℃に加熱昇温後、酸素雰囲気下で５〜１８０分間維持する請求項１〜１０のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項１３】
前記酸化層除去工程では、流動研磨を用いる請求項１〜１２のいずれかに記載の押出成形用金型の製造方法。
【請求項１４】
押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する工程と、
前記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する工程と、
少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する工程とを含むハニカム構造体の製造方法であって、
前記押出成形用金型は、第一の面と、
前記第一の面の反対側に形成された第二の面と、
前記第一の面から前記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、
前記第二の面から前記第一の面に向かって、前記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備え、
金型の素材を所定形状に加工するとともに、前記成形部において、前記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、
前記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、前記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、
前記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、
前記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる押出成形用金型であることを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形用金型の製造方法及びハニカム構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バス、トラック等の車両及び建設機械等の内燃機関から排出される排ガス中のスス等のパティキュレートが、環境又は人体に害を及ぼすことが近年問題となっている。そこで、多孔質セラミックからなるハニカム構造体を用いることにより、排ガス中のパティキュレートを捕集し、排ガスを浄化するパティキュレートフィルタが種々提案されている。【０００３】
このようなハニカム構造体としては、耐熱性及び強度に優れるという観点から、炭化ケイ素等のセラミック材料等を含む混合物に押出成形、脱脂、焼成等の処理を行うことによって作製される角柱形状のハニカム焼成体が接着剤層を介して複数個結束されたものが用いられている。【０００４】
一般に、ハニカム構造体を製造する際には、押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を製造している。【０００５】
ハニカム成形体を製造するための押出成形用金型としては、成形原料を供給するための原料供給部と、上記原料供給部に連通して格子状に設けられ、成形原料をハニカム成形体の形状に成形するためのスリット溝とを有する金型が知られている。
金型の素材を上記形状に加工する方法として、例えば、ドリル等の刃物を用いたマシニング加工が広く用いられている（特許文献１）。また、金型の素材が超硬合金等のように硬い場合や製造する金型の形状が複雑な場合は、放電加工が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３１４２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ドリル等の刃物を用いたマシニング加工により作製した金型（特許文献１）では、被加工部位に多数のクラックを含む加工変質層が形成される。また、放電加工により作製した金型では、被加工部位にクラックや微小穴等の欠陥が形成された加工変質層が形成される。
ここで、加工変質層とは、加工によって材質的に変化した表面層のことをいう。その原因は、機械的エネルギーによるもの、熱エネルギーによるもの、又は、この両者を合わせたもの等が考えられる。
これらの加工変質層は非常に脆いため、このような金型を用いて成形原料を繰り返し押出成形すると、成形原料と金型の表面とが接触して摩擦が生じることにより、金型の表面に摩耗が生じ易くなる。特に、成形原料として、硬度の高い炭化ケイ素粉末等を主成分とする原料を使用した場合、金型の表面に摩耗がより生じ易くなる。その結果、押出成形されたハニカム成形体のセル壁の厚さが厚くなり、設計値からずれたハニカム成形体が成形される。そのため、金型の使用が困難となり、金型のライフが短くなるという問題があった。【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、耐摩耗性に優れ、金型のライフを向上させることが可能な押出成形用金型の製造方法及びハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の押出成形用金型では、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られることを特徴とする。【００１０】
上記酸化層形成工程と上記酸化層除去工程とを含むことにより、上記第二貫通孔の内壁面に脆性が改善された処理面が形成される。さらに、上記窒化処理工程を含むことにより、上記処理面に窒化層が形成されていると、上記第二貫通孔の内壁面の硬度がより高くなる。従って、成形原料を繰り返し押出成形しても、上記第二貫通孔の内壁面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフを向上させることができる。
なお、金型のライフを向上させるとは、金型を使用するにつれて、第二貫通孔の内壁面の摩耗により押出成形されたハニカム成形体のセル壁の厚さが厚くなることや、第二貫通孔の内壁面の摩耗のバラツキにより押出成形されたハニカム成形体のセル壁の厚さにバラツキが生じることを防ぐことをいう。【００１１】
請求項２に記載の押出成形用金型では、上記原料供給部は、さらに、上記第一の面に形成された第一開口部と、上記第二貫通孔と連通する部分に形成された第二開口部とを有し、上記原料供給部の幅は、上記第一開口部から上記第二開口部にかけて小さくなっている。
上記原料供給部の幅が、上記第一開口部から上記第二開口部にかけて小さくなっていると、成形原料が原料供給部から成形部に流れやすくなるため、成形原料が押出成形用金型内で詰まりにくくなる。【００１２】
請求項３に記載の押出成形用金型では、上記成形部は、複数の上記第二貫通孔がつながって格子状に形成されたスリット溝である。
上記成形部が、複数の上記第二貫通孔がつながって格子状に形成されたスリット溝であると、上記押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体が得られる。【００１３】
請求項４に記載の押出成形用金型では、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記原料供給部において、上記第一貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる。
上記酸化層形成工程と上記酸化層除去工程とを含むことにより、上記第一貫通孔の内壁面に脆性が改善された処理面が形成される。さらに、上記窒化処理工程を含むことにより、上記処理面に窒化層が形成されていると、上記第一貫通孔の内壁面の硬度がより高くなる。従って、成形原料を繰り返し押出成形しても、第一貫通孔の内壁面に摩耗が生じにくくなる。その結果、第一貫通孔の形状を、成形原料が原料供給部から成形部に流れやすい形状に維持できるため、成形原料を繰り返し押出成形しても、成形原料が押出成形用金型内で詰まりにくくなる。【００１４】
請求項５に記載の押出成形用金型では、上記窒化層の厚みは、５〜１０００ｎｍである。
上記窒化層の厚みが５〜１０００ｎｍであると、成形部において、第二貫通孔の内壁面の耐摩耗性を長く維持することができ、その結果、金型のライフをより向上させることができる。
上記窒化層の厚みが５ｎｍ未満であると、窒化層の厚みが薄すぎて、すぐに摩耗してしまう場合がある。
上記窒化層の厚みが１０００ｎｍを超えると、成形原料を押し出す際、窒化層にかかる応力が大きくなり、成形部において、第二貫通孔の内壁面にクラックが生じる場合がある。【００１５】
請求項６に記載の押出成形用金型では、上記窒化層の硬度は、１２００〜３０００Ｈｖである。
上記窒化層の硬度が１２００〜３０００Ｈｖであると、成形原料を繰り返し押出成形しても、成形部において、第二貫通孔の内壁面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフをより向上させることができる。
上記窒化層の硬度が１２００Ｈｖ未満であると、硬度が充分ではないため、本発明の効果が得られにくくなる場合がある。
上記窒化層の硬度が３０００Ｈｖを超えると、成形原料を押し出す際、窒化層にかかる応力が大きくなり、成形部において、第二貫通孔の内壁面にクラックが生じる場合がある。【００１６】
請求項７に記載の押出成形用金型では、上記押出成形用金型の素材は炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であり、かつ、上記窒化層は炭窒化タングステンである。
上記押出成形用金型の素材が炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であり、かつ、上記窒化層が炭窒化タングステンであると、成形部において、第二貫通孔の内壁面の硬度がより高くなる。従って、成形原料を繰り返し押出成形しても、成形部において、第二貫通孔の内壁面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフをさらに向上させることができる。【００１７】
請求項８に記載の押出成形用金型では、上記酸化層除去工程において流動研磨を用いる。
上記酸化層除去工程では、流動研磨を用いることにより、酸化層が充分に除去された処理面を得ることができ、このような処理面は加工変質層と比較して脆性が改善される。従って、このような処理面に窒化層が形成された第二貫通孔の内壁面は、成形原料を繰り返し押出成形しても、摩耗がより生じにくくなる。その結果、金型のライフをさらに向上させることができる。【００１８】
請求項９に記載の押出成形用金型では、上記原料供給部に供給する成形原料は炭化ケイ素である。
成形原料として硬度の高い炭化ケイ素を使用した場合であっても、成形部において、第二貫通孔の内壁面に摩耗が生じにくくなり、金型のライフを向上させることができる。【００１９】
請求項１０に記載の押出成形用金型の製造方法では、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型の製造方法であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とを含むことを特徴とする。【００２０】
上記酸化層形成工程では、加工変質層を加熱することにより、加工変質層の表面から内部に向かって徐々に酸化が起こり、剥離性に優れた酸化層が形成される。その結果、上記酸化層除去工程において、酸化層を簡単に除去し、処理面を得ることができる。
また、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程を含むと、均一に窒化層を形成することができる。特に、上記加工工程後の金型の形状が複雑な場合であっても、均一に窒化層を形成することができる。窒化層を均一に形成することにより、本発明の押出成形用金型を好適に製造することができる。【００２１】
請求項１１に記載の押出成形用金型の製造方法では、上記加工工程において、形彫り放電加工を用いる。
上記加工工程に形彫り放電加工を用いると、硬度の高い金型の素材であっても、所定形状に好適に加工することができる。また、上記加工工程に形彫り放電加工を用いると、製造する金型の形状が複雑であっても、好適に加工することができる。【００２２】
請求項１２に記載の押出成形用金型の製造方法では、上記酸化層形成工程において、上記加工変質層を酸素雰囲気下で５００〜１０００℃に加熱する。
上記加工変質層を酸素雰囲気下で５００〜１０００℃に加熱すると、加工変質層を充分に酸化することができる。
上記加工変質層の加熱温度が５００℃未満であると、加工変質層が充分に酸化されない場合がある。
上記加工変質層の加熱温度が１０００℃を超えると、加工変質層の下層にある金型の素材が熱により変質して、本来の物性を示さない場合がある。【００２３】
請求項１３に記載の押出成形用金型の製造方法では、上記酸化層形成工程において、上記加工変質層を窒素雰囲気下で所定温度である５００〜１０００℃に加熱昇温後、酸素雰囲気下で５〜１８０分間維持する。
ハニカム成形体を作製するために用いられる押出成形用金型では、高い寸法精度が要求される。
上記酸化層形成工程において、加熱昇温後に酸素を導入し、一定の温度を維持しながら酸化処理を行うことにより、酸化処理中の酸素濃度を調節することができる。その結果、均一な厚さの酸化層を形成することができるため、寸法精度良く金型を製造することができる。【００２４】
請求項１４に記載の押出成形用金型の製造方法では、上記酸化層除去工程において流動研磨を用いる。
上記酸化層除去工程では、流動研磨を用いることにより、酸化層を簡単に除去することができる。【００２５】
請求項１５に記載のハニカム構造体の製造方法では、押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する工程と、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する工程とを含むハニカム構造体の製造方法であって、上記押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備え、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる押出成形用金型であることを特徴とする。【００２６】
請求項１５に記載のハニカム構造体の製造方法では、ハニカム成形体を作製する工程において、ハニカム成形体のセル壁の厚さが厚くなることや、セル壁の厚さにバラツキが生じることを防ぐことができるため、好適にハニカム構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す押出成形用金型の一部拡大図である。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型のスリット溝表面における二次イオン質量分析結果の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の素材として超硬合金を用いた場合のスリット溝を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１（ａ）に示す押出成形用金型の正面拡大図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の製造方法を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の製造方法において、加工工程後のスリット溝表面の断面を示すＳＥＭ画像である。
【図７】図７は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形されたハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００２９】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型、押出成形用金型の製造方法及びハニカム構造体の製造方法の一実施形態である第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、本実施形態に係る押出成形用金型について説明する。
本実施形態に係る押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られることを特徴とする。
【００３１】
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の一例を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す押出成形用金型の一部拡大図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、成形原料を押し出す方向に平行な方向における押出成形用金型の断面図である。ここで、成形原料を押し出す方向は、図１（ａ）中及び図１（ｂ）中に矢印ａで示す。
【００３２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、押出成形用金型１００は、第一の面１０ａと、第一の面１０ａの反対側に形成された第二の面１０ｂと、第一の面１０ａから第二の面１０ｂに向かって形成された第一貫通孔１１１を有する原料供給部１１と、第二の面１０ｂから第一の面１０ａに向かって、第一貫通孔１１１と連通するように形成された第二貫通孔１２１を有する成形部１２とを備える。成形部１２は、複数の第二貫通孔１２１がつながって格子状に形成されたスリット溝である。
ここで、原料供給部１１は、成形原料を供給するために形成され、成形部１２は、原料供給部１１を通過した成形原料をハニカム成形体の形状に成形するために形成されている。
なお、押出成形用金型１００を固定するための外枠２０は、必要に応じて備えられていればよい。
【００３３】
以下、成形部１２における第二貫通孔１２１の内壁面を、スリット溝１２の表面として説明する。
スリット溝１２の表面には窒化層１３が形成されている。
本実施形態に係る押出成形用金型では、スリット溝１２の表面に窒化層１３が形成されていることを必須の構成要素としている。しかしながら、係る必須の構成要素に加えて、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、原料供給部１１における第一貫通孔１１１の内壁面、第一の面１０ａ、第二の面１０ｂ等に窒化層１３が形成されていてもよい。
【００３４】
窒化層１３とは、窒素イオン注入法により、金属表面が窒化して、硬い窒素化合物が形成された層のことである。窒素イオン注入法については、後述する本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法にて詳細を説明する。
【００３５】
窒化層１３の硬度は、１２００〜３０００Ｈｖであることが望ましく、２０００〜２５００Ｈｖであることがより望ましい。なお、上記硬度は、ＪＩＳ規格（規格番号：ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４）に準拠して測定したビッカース硬度である。
【００３６】
ビッカース硬さ試験では、まず、硬度測定を行う基材の表面に、ダイヤモンド圧子（対面角＝１３６°）と呼ばれる先端がひし形になっている針のようなものを試験力Ｆ（ｋｇｆ）で押し込む。そして、これにより残った圧痕の対角線の長さｄ（ｍｍ）（２方向の平均）から計算される表面積Ｓ（ｍｍ２）と、試験力Ｆ（ｋｇｆ）とから、下記式によって硬度を算出することができる。
硬度（Ｈｖ）＝Ｆ（ｋｇｆ）／Ｓ（ｍｍ２）＝０．１８９２Ｆ（ｋｇｆ）／ｄ２（ｍｍ２）
【００３７】
窒化層１３の厚み（図１（ｂ）中、両矢印ｄで示す長さ）は、５〜１０００ｎｍであることが望ましく、１０〜１００ｎｍであることがより望ましい。
また、窒化層１３は、スリット溝１２の表面の全体に渡って均一な厚みで形成されていることが望ましい。
【００３８】
窒化層１３の厚みは、例えば、二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて測定することができる。
二次イオン質量分析法とは、一次イオンで試料表面をスパッタリングし、そのとき試料表面から真空中に飛び出した二次イオンを質量分析することにより、試料表面に存在する元素を分析する方法である。スパッタリングにより試料表面を削り取っていくので、深さ方向の元素分析が可能である。
【００３９】
図２は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型のスリット溝表面における二次イオン質量分析結果の一例を示すグラフである。
測定条件は、一次イオン種がＣｓ＋イオン、一次イオン加速電圧が３．０ｋＶである。
図２において、横軸はスリット溝表面からの深さ、縦軸はスリット溝表面から放出した窒素イオン（二次イオン）カウント数を示す。本実施形態では、スリット溝表面から放出した窒素イオンカウント数にほぼ変化がなくなった地点Ｘでのスリット溝表面からの深さを、スリット溝表面に形成された窒化層の厚みとした。
【００４０】
押出成形用金型１００の素材は、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金、炭化タングステンとコバルトとその他微量粒子（例えば、ＴｉＣ、ＴｉＮ等）とを混合して焼結した超硬合金、工具鋼、ステンレス鋼、又は、アルミニウム合金等であることが望ましく、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であることがより望ましい。
ここで、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金の硬度は、一般に、１０００〜１５００Ｈｖである。
【００４１】
図３は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の素材として超硬合金を用いた場合のスリット溝を模式的に示す断面図である。
図３は、成形原料を押し出す方向に平行な方向におけるスリット溝の断面図であり、成形原料を押し出す方向は、図３中、矢印ａで示す。
【００４２】
図３に示すように、押出成形用金型の素材として用いられる超硬合金は、炭化タングステン粒子２０１が、バインダーとして添加されたコバルト２０２によって結合されている。
ここで、炭化タングステン粒子２０１の平均粒子径は、０．１〜１０μｍであることが望ましい。また、コバルト２０２の含有率は、３〜２０％であることが望ましい。
【００４３】
また、図３に示すように、スリット溝１２の表面近傍では、炭化タングステン粒子２０１の表面が窒化され、炭窒化タングステン２０３が形成されている。
ここで、図３に示す窒化層２３とは、炭化タングステン粒子２０１の表面に炭窒化タングステン２０３が形成された層のことをいい、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す窒化層１３に相当する。また、図３に示す窒化層２３の厚み（図３中、両矢印ｅで示す長さ）は、図１（ｂ）に示す窒化層１３の厚み（図１（ｂ）中、両矢印ｄで示す長さ）に相当する。
【００４４】
上述したように、窒化層２３の厚み（図３中、両矢印ｅで示す長さ）は、５〜１０００ｎｍであることが望ましく、１０〜１００ｎｍであることがより望ましい。すなわち、窒化層２３の厚みは、炭化タングステン粒子２０１の平均粒子径に比べてはるかに小さい。従って、図３に示すように、炭窒化タングステン２０３は、炭化タングステン粒子２０１の表面全体ではなく、炭化タングステン粒子２０１の表面のうち、スリット溝１２の表面近傍のみに形成されていることが望ましい。
【００４５】
成形原料を押し出す方向に平行な方向における原料供給部１１の長さは、特に限定されないが、３〜２０ｍｍであることが望ましい。
成形原料を押し出す方向に平行な方向における原料供給部１１の長さが上記範囲内であると、成形原料を容易に押し出すことができる。
【００４６】
原料供給部１１の幅（図１（ｂ）中、両矢印ｂで示す長さ）は、特に限定されないが、１．０〜１．５ｍｍであることが望ましい。
原料供給部１１の幅が上記範囲内であると、成形原料を容易に押し出すことができる。
なお、原料供給部１１の幅とは、原料供給部１１の断面形状が円形である場合は、円の直径を意味する。また、原料供給部１１の断面形状が多角形である場合は、多角形の各頂点を通る仮想外接円の直径を意味する。
【００４７】
図１（ｂ）に示すように、原料供給部１１は、さらに、第一の面１０ａに形成された第一開口部１１２と、第二貫通孔１２１と連通する部分に形成された第二開口部１１３とを有する。そして、原料供給部１１の幅（図１（ｂ）中、両矢印ｂで示す長さ）は、第一開口部１１２から第二開口部１１３にかけて小さくなっている。
【００４８】
スリット溝１２は、ハニカム成形体のセル壁又は外周壁の厚さに対応するスリット幅（図１（ｂ）中、両矢印ｃで示す長さ）を有している。スリット幅は、３０〜１０００μｍであることが望ましく、６０〜５００μｍであることがより望ましい。
【００４９】
成形原料を押し出す方向に平行な方向におけるスリット溝１２の長さは、特に限定されないが、１〜４ｍｍであることが望ましい。
成形原料を押し出す方向に平行な方向におけるスリット溝１２の長さが上記範囲内であると、成形原料を容易に押し出すことができる。
【００５０】
図４は、図１（ａ）に示す押出成形用金型の正面拡大図である。
図４に示すように、スリット溝１２は、原料供給部１１と連通するように格子状に設けられている。
そして、スリット溝１２同士が交わる箇所を交点１４としたとき、交点１４の数は、１００〜５００個／ｉｎｃｈ２であることが望ましく、２００〜４００個／ｉｎｃｈ２であることがより望ましい。
【００５１】
原料供給部１１は、通常、スリット溝１２が交差する位置に対応して設けられている。
具体的には、図４に示すように、スリット溝１２同士の交点のうち隣接する交点をそれぞれ１４ａ及び１４ｂとしたとき、原料供給部１１は交点１４ａ上に設けられている。
【００５２】
成形原料は、作製するハニカム成形体（ハニカム構造体）の構成材料に応じて選択すればよい。
成形原料としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、又は、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、又は、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカ、又は、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等を挙げることができる。その中でも特に、炭化ケイ素であることが望ましい。
【００５３】
次に、本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法について説明する。
本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法では、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型の製造方法であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とを含むことを特徴とする。
【００５４】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の製造方法を模式的に示す断面図である。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、成形原料を押し出す方向に平行な方向における押出成形用金型の断面図である。ここで、成形原料を押し出す方向は、図５（ａ）〜図５（ｄ）中に矢印ａで示す。
【００５５】
まず、金型の素材を所定形状に加工する加工工程を行う。
具体的には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、金型の素材を切削することにより、第一の面１０ａから第二の面１０ｂに向かって第一貫通孔１１１を形成した後、第二の面１０ｂから第一の面１０ａに向かって、第一貫通孔１１１と連通するように第二貫通孔１２１を形成する。成形部１２は、複数の第二貫通孔１２１がつながって格子状に形成されたスリット溝である。
以下、成形部１２における第二貫通孔１２１の内壁面を、スリット溝１２の表面として説明する。
原料供給部１１及びスリット溝１２の形状等については、既に説明したため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
原料供給部及びスリット溝を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ドリル等の刃物を用いたマシニング加工等が挙げられる。
また、金型の素材が超硬合金等のように硬い場合や、製造する金型の形状が複雑な場合は、放電加工等が挙げられる。放電加工とは、被工作物と工具電極の間に電圧をかけて放電させ、その爆発エネルギーで被工作物を除去していく加工方法である。放電加工には、形状電極を使用して被工作物に転写加工を行う形彫り放電加工、細いワイヤ電極を用いて被工作物を自在な形に切断するワイヤ放電加工、及び、棒電極を用いて非常に小径な穴を空けることが可能な細穴放電加工の３種類があるが、その中でも、形彫り放電加工であることが望ましい。
【００５７】
上記加工工程により、図５（ａ）に示すように、スリット溝１２の表面に加工変質層４６が形成される。加工変質層４６には、クラックや微小穴等の多数の欠陥３１１が形成されている。また、加工変質層４６の下には、クラックや微小穴等の欠陥のない正常層４７が形成されている。
【００５８】
図６は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型の製造方法において、加工工程後のスリット溝表面の断面を示すＳＥＭ画像である。
図６に示す押出成形用金型の素材としては、炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金を用いた。また、スリット溝は放電加工を用いて形成した。
ここで、加工変質層について、図６を用いて詳細を説明する。
【００５９】
図６に示すように、加工工程後のスリット溝１２の表面には、加工変質層２６が形成されている。図６に示す加工変質層２６は、図５（ａ）に示す加工変質層４６に相当する。
加工変質層２６は、金型の素材である炭化タングステン及びコバルトが溶融して焼結した層であるが、放電加工を行った際の熱エネルギーによりクラックや微小穴等の欠陥が形成されている。
また、加工変質層２６の下には、炭化タングステン粒子２０１とバインダーであるコバルト２０２とからなる正常層２７が形成されている。
【００６０】
加工変質層２６の厚み（図６中、両矢印ｅで示す長さ）は０．１〜２０μｍであることが望ましい。
加工変質層の厚みは、ＳＥＭ画像から測定することができる。上記範囲の最小値は、加工変質層２６の厚みが小さいと思われる任意の１０箇所の厚みの平均値である。また、上記範囲の最大値は、加工変質層２６の厚みが大きいと思われる任意の１０箇所の厚みの平均値である。
【００６１】
次に、加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程を行う。
具体的には、加工変質層４６を酸素雰囲気下で５００〜１０００℃に加熱して行うことが望ましい。また、加工変質層４６を窒素雰囲気下で所定温度である５００〜１０００℃に加熱昇温後、酸素雰囲気下で５〜１８０分間維持することがより望ましい。
【００６２】
加熱方法としては、例えば、電気炉を用いて加熱することが望ましい。
【００６３】
上記酸化層形成工程により、図５（ｂ）に示すように、加工変質層４６が酸化層４８に変わる。
例えば、加工変質層４６が炭化タングステン（ＷＣ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる層である場合、酸化処理を行うことにより、酸化タングステン（ＷＯ３）、タングステン及びコバルトの酸化物（ＣｏＷＯ４）、酸化コバルト（ＣｏＯ）からなる酸化層４８に変わる。ＷＣ又はＣｏは、ＷＯ３、ＣｏＷＯ４又はＣｏＯに酸化されることにより、体積が増える。また、これに伴い、クラックや微小穴等の欠陥３１１も大きくなる。このようにして、剥離性に優れた酸化層が得られる。
【００６４】
続いて、酸化層を除去する酸化層除去工程を行う。
酸化層を除去する方法としては、流動研磨が望ましい。具体的には、研磨材を原料供給部へ均等に導入し、スリット溝から押し出す作業を繰り返すことにより行う。
研磨材としては、粒度が＃１００〜＃１０００の炭化ケイ素が望ましい。その中でも特に、粒度が＃６００（平均粒径２５．８μｍ）の炭化ケイ素が望ましい。
【００６５】
また、研磨条件としては、研磨圧力が１〜１０ＭＰａ、研磨温度が１０〜５０℃、研磨時間が５〜４８時間であることが望ましい。
研磨圧力、研磨温度、研磨時間が上記範囲内であると、酸化層を充分に除去し、平坦な面を有する処理面を得ることができる。
【００６６】
上記酸化層除去工程により、図５（ｃ）に示すように、酸化層４８が除去され、処理面４９が得られる。そして、処理面４９の下には、クラックや微小穴等の欠陥のない正常層４７が形成されている。
【００６７】
処理面４９の表面粗さＲａは、０．１〜５．０μｍであることが望ましい。
なお、表面粗さＲａは、ＪＩＳ規格（規格番号：ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）に準拠した中心線平均粗さであり、例えば、触針式表面粗さ測定器等により測定することができる。
【００６８】
処理面４９の硬度は、３００〜１５００Ｈｖであることが望ましい。なお、上記硬度は、ＪＩＳ規格（規格番号：ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４）に準拠して測定したビッカース硬度である。
【００６９】
最後に、処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程を行う。
【００７０】
ここで、窒素イオン注入法とは、プラズマ中に置かれた被処理物に負のパルス電圧を印加して窒素イオンを注入し、窒化層を形成する方法である。
【００７１】
まず、装置と金型との間に高周波電力を印加して、プラズマを発生させる。
高周波電力は、出力が０．３〜２．０ｋＷ、周波数が１３．５６ＭＨｚ、印加時間が１００〜５００μｓｅｃ、休止時間が５０〜３００μｓｅｃであることが望ましい。
【００７２】
次に、プラズマが発生した装置内に置かれた金型に、負の高電圧パルスを印加する。
これにより、プラズマ中の窒素イオンが金型の表面に向かって加速し、金型の表面から窒素イオンが注入される。このようにして、金型の表面近傍の金属が窒素イオンと反応して窒化され、窒化層が形成される。
高電圧パルスの電圧値は、−５〜−２０ｋＶであることが望ましい。高電圧パルスの電圧値を変えることで、窒化層の厚みを変えることができる。
【００７３】
例えば、金型の素材として炭化タングステン（ＷＣ）とコバルトとを混合して焼結した超硬合金を用いた場合、炭化タングステン（ＷＣ）と窒素イオンとが反応して、炭窒化タングステン（ＷＣＮ）からなる窒化層が形成される。
以上の工程によって、本実施形態に係る押出成形用金型を製造することができる。
【００７４】
上記窒素イオン注入法を用いて、スリット溝１２の表面に窒化層１３を形成する上記窒化処理工程を行うことにより、スリット溝１２の表面の硬度は１．２〜２倍向上することが望ましい。
【００７５】
上記窒化処理工程により、図５（ｄ）に示すように、処理面４９に窒化層４３が形成される。窒化層については、既に説明したため、その詳細な説明は省略する。
以上の工程によって、本実施形態に係る押出成形用金型を製造することができる。
【００７６】
最後に、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係るハニカム構造体の製造方法では、押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する工程と、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する工程とを含むハニカム構造体の製造方法であって、上記押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備え、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる押出成形用金型であることを特徴とする。
【００７７】
（１）まず、セラミック粉末とバインダとを含む湿潤混合物（成形原料）を調製する。
具体的には、まず、セラミック粉末と、有機バインダと、液状の可塑剤と、潤滑剤と、水とを混合することにより、ハニカム成形体製造用の湿潤混合物を調製する。
【００７８】
上記セラミック粉末は、作製するハニカム成形体（ハニカム構造体）の構成材料に応じて選択すればよい。
ハニカム成形体の構成材料の主成分としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の炭化物セラミック、アルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、シリカ、チタン酸アルミニウム等の酸化物セラミック等を挙げることができる。
ハニカム成形体の構成材料の主成分の中では、非酸化物セラミックが好ましく、炭化ケイ素が特に好ましい。耐熱性、機械強度、熱伝導率等に優れるからである。
本明細書において、「主成分が炭化ケイ素である」とは、セラミック粉末が炭化ケイ素を６０重量％以上含有することをいう。主成分が炭化ケイ素である場合、炭化ケイ素のみならず、ケイ素結合炭化ケイ素も含まれる。また、炭化ケイ素以外の構成材料の主成分についても同様である。
【００７９】
（２）次に、上記湿潤混合物（成形原料）を押出成形することにより、所定の形状のハニカム成形体を作製する。
この際、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形を行う。
【００８０】
図７は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて押出成形されたハニカム成形体の一例を模式的に示す斜視図である。図７に示すハニカム成形体５００には、多数のセル５０１がセル壁５０２を隔てて長手方向（図７中、両矢印ｆの方向）に並設されるとともに、その周囲に外周壁５０３が形成されている。
【００８１】
（３）その後、上記ハニカム成形体を、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等を用いて乾燥させることにより、ハニカム成形体の乾燥体を作製する。
さらに、ハニカム成形体の乾燥体を、所定の条件で脱脂処理（例えば、２００〜５００℃）、及び、焼成処理（例えば、１４００〜２３００℃）を行う。
上記の工程を経ることにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設され、周囲に外周壁が形成されたハニカム焼成体を作製することができる。
なお、上記ハニカム成形体の乾燥体の脱脂処理及び焼成処理の条件は、従来からハニカム焼成体を作製する際に用いられている条件を適用することができる。
【００８２】
本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の製造方法においては、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を作製することもできる。この場合、上記（３）の工程において、乾燥後、ハニカム成形体の乾燥体が有するセルの所定の端部に、封止材となる封止材ペーストを所定量充填してセルを封止する。その後、上述した脱脂処理及び焼成処理を行うことにより、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を作製することができる。
ここで、封止材ペーストとしては、上記湿潤混合物を用いることができる。
【００８３】
図８（ａ）は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム焼成体の一例を模式的に示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すハニカム焼成体のＡ−Ａ線断面図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すハニカム焼成体６００には、多数のセル６０１がセル壁６０２を隔てて長手方向（図８（ａ）中、矢印ｇの方向）に並設されるとともに、その周囲に外周壁６０３が形成されている。そして、セル６０１のいずれかの端部は、封止材６０４で封止されている。
従って、一方の端面が開口したセル６０１に流入した排ガスＧ（図８（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、必ずセル６０１を隔てるセル壁６０２を通過した後、他方の端面が開口した他のセル６０１から流出するようになっている。排ガスＧがセル壁６０２を通過する際に、排ガス中のＰＭ等が捕集されるため、セル壁６０２は、フィルタとして機能する。
【００８４】
このように、セルのいずれか一方の端部が封止されたハニカム焼成体を含むハニカム構造体は、セラミックフィルタとして好適に使用することができる。また、セルのいずれの端部も封止されていないハニカム焼成体を含むハニカム構造体は、触媒担持体として好適に使用することができる。
【００８５】
（４）続いて、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する。
一例として、複数のハニカム焼成体が接着材層を介して結束されてなるセラミックブロックを作製する方法について説明する。
まず、上記ハニカム焼成体のそれぞれの所定の側面に、接着材層となる接着材ペーストを塗布して接着材ペースト層を形成し、この接着剤ペースト層の上に、順次他のハニカム焼成体を積層する工程を繰り返し、ハニカム焼成体の集合体を作製する。
次に、ハニカム焼成体の集合体を加熱して接着剤ペースト層を乾燥、固化させて接着材層とすることにより、セラミックブロックを作製する。
ここで、接着材ペーストとしては、例えば、無機バインダと有機バインダと無機粒子とからなるものを使用する。また、上記接着材ペーストは、さらに無機繊維及び／又はウィスカを含んでいてもよい。
【００８６】
（５）その後、セラミックブロックに切削加工を施す。
具体的には、ダイヤモンドカッター等を用いてセラミックブロックの外周を切削することにより、外周が円柱状に加工されたセラミックブロックを作製する。
【００８７】
（６）さらに、円柱状のセラミックブロックの外周面に、外周コート材ペーストを塗布し、乾燥固化して外周コート層を形成する。
ここで、外周コート材ペーストとしては、上記接着材ペーストを使用することができる。なお、外周コート材ペーストして、上記接着材ペーストと異なる組成のペーストを使用してもよい。
また、外周コート層は必ずしも設ける必要はなく、必要に応じて設ければよい。
以上の工程によって、ハニカム構造体を製造することができる。
【００８８】
図９は、本実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造するハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
図９に示すハニカム構造体７００では、ハニカム焼成体６００が複数個ずつ接着材層７０１を介して結束されてセラミックブロック７０３を構成し、さらに、このセラミックブロック７０３の外周に外周コート層７０２が形成されている。なお、外周コート層は、必要に応じて形成されていればよい。
このような、ハニカム焼成体が複数個結束されてなるハニカム構造体は、集合型ハニカム構造体ともいう。
【００８９】
以下、本実施形態に係る押出成形用金型、及び、押出成形用金型の製造方法の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態に係る押出成形用金型は、加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる。上記酸化層形成工程と上記酸化層除去工程とを含むことにより、スリット溝の表面に脆性が改善された処理面が形成される。さらに、上記窒化処理工程を含むことにより、上記処理面に窒化層が形成され、スリット溝の表面の硬度がより高くなる。従って、成形原料を繰り返し押出成形しても、スリット溝の表面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフを向上させることができる。
【００９０】
（２）本実施形態に係る押出成形用金型では、窒化層の厚みが５〜１０００ｎｍである。
窒化層の厚みが上記範囲内であると、スリット溝の表面の耐摩耗性を長く維持することができ、その結果、金型のライフをより向上させることができる。
【００９１】
（３）本実施形態に係る押出成形用金型では、窒化層の硬度が１２００〜３０００Ｈｖである。窒化層の硬度が上記範囲内であると、成形原料を繰り返し押出成形しても、スリット溝の表面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフをより向上させることができる。
【００９２】
（４）本実施形態に係る押出成形用金型では、押出成形用金型の素材は炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金であり、かつ、上記窒化層は炭窒化タングステンである。押出成形用金型が上記材質であると、スリット溝の表面の硬度がより高くなる。従って、成形原料を繰り返し押出成形しても、スリット溝の表面に摩耗が生じにくくなる。その結果、金型のライフをさらに向上させることができる。
【００９３】
（５）本実施形態に係る押出成形用金型では、酸化層除去工程において流動研磨を用いる。流動研磨により、酸化層が充分に除去された処理面を得ることができ、このような処理面は加工変質層と比較して脆性が改善される。従って、このような処理面に窒化層が形成されたスリット溝の表面は、成形原料を繰り返し押出成形しても、摩耗がより生じにくくなる。その結果、金型のライフをさらに向上させることができる。
【００９４】
（６）本実施形態に係る押出成形用金型では、原料供給部に供給する成形原料は炭化ケイ素である。成形原料として硬度の高い炭化ケイ素を使用した場合であっても、スリット溝の表面に摩耗が生じにくくなり、金型のライフを向上させることができる。
【００９５】
（７）本実施形態に係る押出成形用金型では、原料供給部は、さらに、第一の面に形成された第一開口部と、第二貫通孔と連通する部分に形成された第二開口部とを有し、上記原料供給部の幅は、上記第一開口部から上記第二開口部にかけて小さくなっている。
原料供給部の幅が、第一開口部から第二開口部にかけて小さくなっていると、成形原料が原料供給部から成形部に流れやすくなるため、成形原料が押出成形用金型内で詰まりにくくなる。
【００９６】
（８）本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法では、加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程とを含む。酸化層形成工程では、加工変質層を加熱することにより、加工変質層の表面から内部に向かって徐々に酸化が起こり、剥離性に優れた酸化層が形成される。その結果、上記酸化層除去工程において、酸化層を簡単に除去し、処理面を得ることができる。
また、本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法では、処理面に窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程を含む。窒化処理工程では、均一に窒化層を形成することができる。特に、加工工程後の金型の形状が複雑な場合であっても、均一に窒化層を形成することができる。窒化層を均一に形成することにより、本実施形態に係る押出成形用金型を好適に製造することができる。
【００９７】
（９）本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法における加工工程では、形彫り放電加工を用いる。形彫り放電加工を用いると、硬度の高い金型の素材であっても、所定形状に好適に加工することができる。また、形彫り放電加工を用いると、製造する金型の形状が複雑であっても、好適に加工することができる。
【００９８】
（１０）本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法における酸化層形成工程では、加工変質層を酸素雰囲気下で５００〜１０００℃に加熱して行う。加工変質層の加熱温度が上記範囲内であると、加工変質層を充分に酸化することができる。
【００９９】
（１１）本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法における酸化層形成工程では、加工変質層を窒素雰囲気下で所定温度である５００〜１０００℃に加熱昇温後、酸素雰囲気下で５〜１８０分間維持する。ハニカム成形体を作製するために用いられる押出成形用金型では、高い寸法精度が要求される。酸化層形成工程において、加熱昇温後に酸素を導入し、一定の温度を維持しながら酸化処理を行うことにより、酸化処理中の酸素濃度を調節することができる。その結果、均一な厚さの酸化層を形成することができるため、寸法精度良く金型を製造することができる。
【０１００】
（１２）本実施形態に係る押出成形用金型の製造方法における酸化層除去工程では、流動研磨を用いる。流動研磨を用いることにより、酸化層を簡単に除去することができる。
【０１０１】
（実施例）
以下、本実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１０２】
実施例１では、本発明の第一実施形態をより具体的に示す。
（実施例１）
まず、金型素材として、材質が炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結した超硬合金を準備した。ここで、金型素材の硬度は、１２００Ｈｖであった。
次に、形彫り放電加工により、上記金型素材を図１（ａ）に示すような形状に加工した。具体的には、まず、第二貫通孔を形成する第二の面を周囲よりも突出させるように外周部を加工した。次に、第一の面から第二の面に向かって断面形状が円形の第一貫通孔を形成した。その後、第二の面から第一の面に向かって、第一貫通孔と連通するように、第二貫通孔を形成した。
【０１０３】
形彫り放電加工は、形彫放電加工機（三菱電機（株）製、ＥＡ８ＰＶ）を用い、電流ピーク値を５〜２０Ａに設定して行った。
【０１０４】
上記加工により形成されたスリット溝の表面には、加工変質層が形成された。
【０１０５】
続いて、加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、加工変質層を酸化層に変えた。
酸化処理は、まず、加工変質層を窒素雰囲気下において、１時間かけて室温から７００℃まで加熱昇温後、酸素雰囲気下（酸素濃度：２０．８％）で１０５分間維持した。その後は、窒素雰囲気下で室温まで下げた。加熱は、電気炉を用いて行った。
【０１０６】
次に、酸化層を除去するとともに、処理面を形成した。
酸化層の除去は、流動研磨を用いて行った。流動研磨は、研磨材を原料供給部へ均等に導入し、スリット溝から押し出す作業を繰り返すことにより行った。研磨材としては、粒度が＃６００（平均粒径２５．８μｍ）の炭化ケイ素を用いた。また、研磨圧力は６ＭＰａ、研磨温度は３０℃、研磨時間は２４時間とした。
【０１０７】
酸化層の除去については、マイクロ顕微鏡（（株）キーエンス製、ＶＨＫ−１００）を用いて、スリット溝表面の断面を観察することにより確認した。
【０１０８】
最後に、プラズマが発生した装置内に置かれた金型に、電圧値が−１８ｋＶである高電圧パルスを６０分間印加することにより、処理面に窒化層を形成した。
以上の工程により、押出成形用金型を製造した。
【０１０９】
このようにして製造された実施例１の押出成形用金型では、スリット溝表面の硬度が高くなり、成形原料を繰り返し押出成形しても、スリット溝の表面に摩耗が生じにくくなると考えられる。従って、金型のライフを向上させることができると考えられる。
【０１１０】
（その他の実施形態）
本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型を用いて製造されるハニカム構造体は集合型ハニカム構造体であるが、１つのハニカム焼成体からなるハニカム構造体（一体型ハニカム構造体）を製造してもよい。
【０１１１】
一体型ハニカム構造体を製造する場合には、押出成形により成形するハニカム成形体の大きさが、本発明の第一実施形態において説明したハニカム成形体の大きさに比べて大きく、その外形が異なる他は、本発明の第一実施形態と同様にしてハニカム成形体を作製する。
つまり、得られるハニカム成形体の形状に対応する断面形状を有する他は、本発明の第一実施形態に係る押出成形用金型と同様の構成を有する押出成形用金型を用いてハニカム成形体を作製すればよい。
【０１１２】
その他の工程は、本発明の第一実施形態で説明したハニカム構造体の製造工程と同様である。ただし、ハニカム構造体が１つのハニカム焼成体からなるため、ハニカム焼成体の集合体を作製する必要はない。また、円柱状のハニカム成形体を作製する場合には、セラミックブロックの外周を切削する必要はない。
【０１１３】
本発明の実施形態に係る押出成形用金型において、金型本体の原料供給部の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、成形原料を押し出す方向に平行な断面形状が矩形状、テーパー形状、又は、台形状等を挙げることができる。
これらの中では、成形原料の押出しが容易である点で、断面形状がテーパー形状であることが望ましい。
【０１１４】
同様に、本発明の実施形態に係る押出成形用金型において、金型本体のスリット溝の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、成形原料を押し出す方向に平行な断面形状が矩形状、又は、テーパー形状等を挙げることができる。
これらの中では、スリット溝の形成が容易である点で、断面形状が矩形状であることが望ましい。
【０１１５】
本発明の押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られることが必須の構成要素である。
また、本発明の押出成形用金型の製造方法は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備える押出成形用金型の製造方法であって、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とを含むことが必須の構成要素である。
また、本発明のハニカム構造体の製造方法では、押出成形用金型を用いて成形原料を押出成形することにより、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する工程と、少なくとも１つのハニカム焼成体を用いてセラミックブロックを作製する工程とを含むハニカム構造体の製造方法であって、上記押出成形用金型は、第一の面と、上記第一の面の反対側に形成された第二の面と、上記第一の面から上記第二の面に向かって形成された第一貫通孔を有する原料供給部と、上記第二の面から上記第一の面に向かって、上記第一貫通孔と連通するように形成された第二貫通孔を有する成形部とを備え、金型の素材を所定形状に加工するとともに、上記成形部において、上記第二貫通孔の内壁面には加工変質層が形成される加工工程と、上記加工変質層を加熱して酸化処理を行うことにより、上記加工変質層を酸化層に変える酸化層形成工程と、上記酸化層を除去するとともに、処理面が形成される酸化層除去工程と、上記処理面に、窒素イオン注入法を用いて窒化層を形成する窒化処理工程とから得られる押出成形用金型であることが必須の構成要素である。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態、及び、本発明のその他の実施形態で詳述した種々の構成（例えば、原料供給部の形状、スリット溝の形状等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１０ａ  第一の面
１０ｂ  第二の面
１１  原料供給部
１２  成形部（スリット溝）
１３、２３、４３  窒化層
２６、４６  加工変質層
４８  酸化層
４９  処理面
１００  押出成形用金型
１１１  第一貫通孔
１１２  第一開口部
１１３  第二開口部
１２１  第二貫通孔
５００  ハニカム成形体
５０１、６０１  セル
５０２，６０２  セル壁
６００  ハニカム焼成体
７００  ハニカム構造体
７０３  セラミックブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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