(57)【要約】【課題】  格子状とした成形溝と、この格子状の成形溝の交点に千鳥状または各交点ごとに配置されて成形溝に連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、セラミックハニカム構造体の成形時に破損を防止し得る強度を有し、しかも焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することができる成形用金型を得る。【解決手段】  格子状の成形溝の交点に千鳥状に坏土供給孔が配置されている成形用金型は、成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離（Ａ）、成形溝と坏土供給孔との重複部分の長さを（Ｌ）、成形溝の溝深さを（ｄ）としたとき、（イ）Ａ／Ｌの比を１〜５の範囲とし、（ロ）Ａ／ｄの比を０．０５〜０．３の範囲とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状とした成形溝と、前記格子状の成形溝の交点に千鳥状に配置されて前記成形溝と連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離を（Ａ）、前記成形溝と坏土供給孔との重複部分の長さを（Ｌ）、前記成形溝の溝深さを（ｄ）としたとき、（イ）Ａ／Ｌの値を１〜５の範囲とし、（ロ）Ａ／ｄの値を０．０５〜０．３の範囲とすることを特徴とするセラミックハニカム構造体成形用金型。
【請求項２】
前記（ロ）Ａ／ｄの値を０．０５〜０．１５の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載のセラミックハニカム構造体成形用金型。
【請求項３】
格子状とした成形溝と、前記格子状の成形溝の各交点ごとに配置されて前記成形溝と連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、坏土供給孔の側面と、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との最短距離を（Ｂ）、前記成形溝と坏土供給孔との重複部分の長さを（Ｌ）、前記成形溝の溝深さを（ｄ）としたとき、（ハ）Ｂ／Ｌの値を１〜５の範囲とし、（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５〜０．３の範囲とすることを特徴とするセラミックハニカム構造体成形用金型。
【請求項４】
前記（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５〜０．１５の範囲とすることを特徴とする請求項３に記載のセラミックハニカム構造体成形用金型。
【請求項５】
前記成形溝は、溝底と側面とが角部のない連続した曲面で接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４何れかに記載のセラミックハニカム構造体成形用金型。
【請求項６】
前記成形用金型は、化学組成が質量比で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１％を超え２．５％以下、ＭｏとＷは単独または複合でＭｏ＋１／２Ｗ：１％以下、Ｖ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｓ：０．０５％以下、またはさらにＮｉ：２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも成形溝の加工前に２９〜３３ＨＲＣにプリハードンされていることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れかに記載のセラミックハニカム構造体成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、格子状とした成形溝と、この格子状の成形溝の交点に千鳥状または各交点ごとにそれぞれ配置されて成形溝と連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックハニカム構造体（以下、略して「ハニカム構造体」という）は、例えばコーディエライト質となるセラミック坏土を、セラミックハニカム構造体成形用金型（以下、略して「成形用金型」という）の坏土供給孔側から成形溝側に向けて押出し成形し、その後、乾燥、焼成することで製造されている。図３は、成形用金型３１の一例を示し、（ａ）は格子状とした成形溝３２側から見た斜視図、(ｂ)は坏土供給孔３３側からみた斜視図である。また、図４は、成形用金型３１での、成形溝３２と坏土供給孔３３との位置関係を示し、（ａ）は格子状とした成形溝３２側から見た成形用金型３１の平面図、（ｂ）は格子状とした成形溝３２の交点に千鳥状に坏土供給孔３３が配置されている成形用金型３１の一部を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）での矢視Ｇ−Ｇ断面図、（ｄ）は格子状とした成形溝３２の各交点ごとに坏土供給孔３３が配置されている成形用金型３１の一部を示す平面図、（ｅ）は（ｄ）での矢視Ｈ−Ｈ断面図である。図４（ｂ）〜（ｅ）に示すように、成形溝３２と坏土供給孔３３との位置関係は、主として２種類のものが一般に使われている。また、成形溝３２は、図４（ａ）（ｂ）（ｄ）に示すように、格子状に縦横に直交するものが多く用いられている。
【０００３】
このような成形用金型に関して、特許文献１には、図４（ｃ）の、（１）成形溝３２の溝深さ（ｄ）／成形溝３２の溝幅（ｗ）の値を６〜２０の範囲内とし、さらに、（２）１個の坏土供給孔断面積／坏土供給孔ピッチの面積の値、（３）坏土供給孔径（Ｄ）／坏土供給孔ピッチの値、（４）成形溝３２と坏土供給孔３３との坏土進行方向の重複部分の長さ（Ｌ）を規定する開示がある。この特許文献１に開示される成形用金型によれば、押出成形後のハニカム構造体の圧着強度を向上させ、また成形用金型の機械的強度を向上できるとしている。
【０００４】
一方、本出願人は特許文献２として、特定組成とした焼入硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼を調質して硬さを３８ＨＲＣとし、これに坏土供給孔をドリルで孔加工し、ついで、成形溝をＣＢＮ砥石により研削加工し、さらに、無電解Ｎｉメッキ膜およびタングステンカーバイド膜からなる耐磨耗材を付着させて、成形溝の溝幅を０．１５以下とする、成形用金型の製造方法を開示している。この特許文献２によれば、特に薄壁を有するハニカム構造体が寸法精度および外観を良好にして製造でき、しかも寿命の長い成形用金型の製造方法が得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２４６６１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される成形用金型は、セルブロック３４の強度を向上するために、成形溝３２と坏土供給孔３３との重複部分の長さ（Ｌ）を、また、焼成後のハニカム構造体の強度を向上するために、成形溝３２の溝深さ（ｄ）／成形溝３２の溝幅（ｗ）の値や坏土供給孔径（Ｄ）／坏土供給孔ピッチの値を、それぞれ規定している。しかしながら、セルブロック３４の強度向上と焼成後のハニカム構造体の強度向上とをバランスよく両立するのは難しく、特許文献１に開示される成形用金型では、セルブロック３４の強度を高くしようとすると、焼成後のハニカム構造体の強度が低下する場合があり、反対に焼成後のハニカム構造体の強度を高くしようとすると、坏土供給孔径（Ｄ）が必要以上に大きくなる場合や、成形溝３２の溝深さ（ｄ）や重複部分の長さ（Ｌ）が必要以上に深くなる場合があり、このため、セルブロック３４の強度が低下することがあると共に、成形用金型の加工に多くの時間を要してしまう場合がある。
【０００７】
一方、特許文献２に開示される方法にて成形用金型に成形溝３２を加工する場合、焼入硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼で３５ＨＲＣを超える硬さのため、図４での成形溝３２の溝幅（ｗ）や、溝深さ（ｄ）によっては、被削性が悪く研削砥石の抵抗が大きくなって、成形溝３２が真っ直ぐにならないことがあり、研削砥石が破損するおそれがある。また、多数の坏土供給孔３３のドリル加工においても、その切削抵抗が大きいと、ドリルが途中で折損するおそれがある。また、上記のように研削砥石やドリルの折損に至らなくても、被削性が悪いと工具寿命が短くなるため送りを小さくするなどの手段を講ずる必要があり、特に口径が１２０ｍｍを超えるような大口径のハニカム構造体の成形用金型では、成形溝および坏土供給孔を数多く形成する必要があるため、成形用金型の製作に長時間を必要とする。このように、従来の成形用金型用の材料では、成形用金型の製作時における加工性においてもまだ改善の余地がある。
【０００８】
したがって、本発明の課題は、格子状とした成形溝と、この格子状の成形溝の交点に千鳥状または各交点ごとに配置されて、成形溝に連通する坏土供給孔を有する成形用金型であって、成形用金型の加工時やハニカム構造体の成形時に破損を防止し得る強度を有し、しかも焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上できる成形用金型を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題について鋭意研究した。その結果、格子状の成形溝の交点に千鳥状に坏土供給孔が配置されている成形用金型に対しては、成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離（Ａ）を基本とし、また、格子状の成形溝の各交点ごとに坏土供給孔が配置されている成形用金型に対しては、坏土供給孔の側面と、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との最短距離（Ｂ）を基本として、この（Ａ）または（Ｂ）と、成形溝と坏土供給孔との重複長さ（Ｌ）、成形溝の溝深さ（ｄ）の関係を適切に設定することで、上記課題が解決できるとの知見を得、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち、本発明の成形用金型は、格子状とした成形溝と、前記格子状の成形溝の交点に千鳥状に配置されて前記成形溝と連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、前記成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離を（Ａ）、前記成形溝と坏土供給孔との重複部分の長さを（Ｌ）、前記成形溝の溝深さを（ｄ）としたとき、（イ）Ａ／Ｌの値を１〜５の範囲とし、（ロ）Ａ／ｄの値を０．０５〜０．３の範囲とすることを特徴とする。本発明において、（ロ）Ａ／ｄの比を０．０５〜０．１５の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
図１は、本発明の構成および後述する実施の形態１を説明するための図であり、（ａ）は成形用金型１１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）は成形溝１２の拡大図である。図１で、１２は格子状とした成形溝、１３は坏土供給孔、１４は成形溝１２で囲まれて形成されるセルブロック、ｄは成形溝１２の溝深さ、Ｄは坏土供給孔１３の直径、Ｌは成形溝１２と坏土供給孔１３の重複部分の長さ、ｐは成形溝１２のピッチ、ｗは成形溝１２の溝幅である。また、１３ａは坏土供給孔１３の側面、１４ａは成形溝の側面（セルブロックの側面）である。図１（ａ）に示すように、格子状とした成形溝１２の交点に千鳥状に坏土供給孔１３が配置されている。また、上記Ａとｐ、ｗ及びＤとの関係は、Ａ＝ｐ−（Ｗ／２＋Ｄ／２）となる。
【００１２】
成形溝１２と坏土供給孔１３との重複部１４ｂは、図１（ｂ）に示す成形溝に連通する坏土供給孔の側面１３ａと、該成形溝に隣接する成形溝の側面１４ａとの最短距離（Ａ）、すなわちセルブロック１４の肉厚が薄く、かかる曲げモーメントも大きいためにセルブロック１４は成形溝の加工時やハニカム構造体の押出し成形時に重複部１４ｂから曲がりやすく、折損する場合もある。従って成形溝に連通する坏土供給孔の側面１３ａと、該成形溝に隣接する成形溝の側面１４ａとの最短距離（Ａ）が大きいほど、また、成形溝１２と坏土供給孔１３との重複部分の長さ（Ｌ）が小さいほど重複部１４ｂは曲がりにくくなり、さらに成形溝１２の溝深さ（ｄ）が小さいほど、重複部１４ｂにかかる曲げモーメントが減少するので、セルブロック１４の曲がりや折損の防止に効果があり、ここで、（イ）Ａ／Ｌの値を１以上とし、（ロ）Ａ／ｄの値を０．０５以上とすることで、成形溝の加工時やハニカム構造体の押出し成形時のセルブロック１４の曲がりや折損を防止することができる。
【００１３】
一方、成形溝に連通する坏土供給孔の側面１３ａと、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離（Ａ）が過剰に大きくなると、坏土供給孔１３から成形溝１２内を成形溝に沿って広がりながら押し出される坏土と、隣接する坏土供給孔１３から同じ成形溝１２内を成形溝に沿って広がりながら押し出される坏土とが、合流するまでの距離が長くなるので、圧着強度が低下し、焼成後のハニカム構造体の強度が低下する場合がある。また、成形溝１２と坏土供給孔１３の重複部分の長さ（Ｌ）が小さいと、坏土供給孔１３から成形溝１２に流れる坏土の量が減少し、隣接する坏土供給孔１３から成形溝１２に流れる坏土との圧着強度が低下したり圧着しない場合も発生し、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度が低下する場合がある。また、成形溝１２の溝深さ（ｄ）が浅いと、隣接する坏土供給孔１３から流れる坏土と完全に圧着しないうちに、あるいは圧着しないまま成形溝１２から押出されるため、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度が低下する場合がある。ここで、（イ）Ａ／Ｌの値を５以下とし、（ロ）Ａ／ｄ値の比を０．３以下、好ましくは０．１５以下とすることで、坏土の圧着強度を確保して、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することができる。
【００１４】
なお、上記のＡ／Ｌの値が１〜５であり、Ａ／ｄの値が０．０５〜０．３好ましくは０．０５〜０．１５の関係は、成形用金型の全ての成形溝と坏土供給孔との連通部分で満足することが望ましいが、セラミックハニカム構造体の強度と成形用金型の金型の強度とが低下しない範囲で、例えば全ての成形溝と坏土供給孔との連通部分の内、５％以下の範囲でＡ／Ｌの値が１〜５、または、Ａ／ｄの値が０．０５〜０．３好ましくは０．０５〜０．１５の範囲を外れるものがあっても良い。
【００１５】
次に、本発明の別の発明の成形用金型は、格子状とした成形溝と、前記格子状の成形溝の各交点ごとに配置されて前記成形溝と連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、前記坏土供給孔の側面と、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との最短距離を（Ｂ）、前記成形溝と坏土供給孔との重複部分の長さを（Ｌ）、前記成形溝の溝深さを（ｄ）としたとき、（ハ）Ｂ／Ｌの値を１〜５の範囲とし、（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５〜０．３の範囲とすることを特徴とする。本発明において、（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５〜０．１５の範囲とすることが好ましい。
【００１６】
図２は、本発明の構成および後述する実施の形態２を説明するための図であり、（ａ）は成形用金型２１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は成形溝２２の拡大図である。図２で、２２は格子状とした成形溝、２３は坏土供給孔、２４は成形溝２２で囲まれて形成されるセルブロック、ｄは成形溝２２の溝深さ、Ｄは坏土供給孔２３の直径、Ｌは成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部分の長さ、ｐは成形溝２２のピッチ、ｗは成形溝２２の溝幅である。また、２３ａは坏土供給孔２３の側面である。図２（ａ）に示すように、格子状とした成形溝２２の各交点ごとに坏土供給孔２３が配置されている。また、上記Ｂとｐ及びＤとの関係は、Ｂ＝ｐ−Ｄとなる。
【００１７】
成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部２４ｂは、図２（ｂ）に示す坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面２３ａとの間の最短距離（Ｂ）、すなわちセルブロック２４の肉厚が薄く、かかる曲げモーメントも大きいためにセルブロック２４は成形溝の加工時やハニカム構造体の押出し成形時に重複部２４ｂから曲がりやすく、折損する場合もある。従って坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面２３ａとの間の最短距離（Ｂ）が大きいほど、また、成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部の長さ（Ｌ）が小さいほど重複部２４ｂは曲がりにくくなり、さらに成形溝２２の溝深さ（ｄ）が小さいほど、重複部２４ｂにかかる曲げモーメントが減少するので、セルブロック２４の曲がりや折損の防止に効果があり、ここで、（ハ）Ｂ／Ｌの値を１以上とし、（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５以上とすることで、成形溝２２の加工時やハニカム構造体の押出し成形時のセルブロック２４の曲がりや折損を防止することができる。
【００１８】
一方、坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面２３ａとの間の最短距離（Ｂ）が過剰に大きくなると、坏土供給孔２３から成形溝２２内を成形溝に沿って広がりながら押し出される坏土と、隣接する坏土供給孔２３から同じ成形溝２２内を成形溝に沿って広がりながら押し出される坏土とが、合流するまでの距離が長くなるので圧着強度が低下し、焼成後のハニカム構造体の強度が低下する場合がある。また、成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部分の長さ（Ｌ）が小さいと、坏土供給孔２３から成形溝２２に流れる坏土の量が減少し、隣接する坏土供給孔２３から成形溝２２に流れる坏土との圧着強度が低下したり圧着しない場合も発生し、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度が低下する場合がある。また、成形溝２２の溝深さ（ｄ）が浅いと、隣接する坏土供給孔２３から流れる坏土と完全に圧着しないうちに、あるいは圧着しないまま成形溝２２から押出されるため、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度が低下する場合がある。ここで、（ハ）Ｂ／Ｌの値を５以下とし、（ニ）Ｂ／ｄの値を０．３以下、好ましくは０．１５以下とすることで、坏土の圧着強度を確保して、焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することができる。
【００１９】
なお、上記のＢ／Ｌの値が１〜５であり、Ｂ／ｄの値が０．０５〜０．３好ましくは０．０５〜０．１５の関係は、成形用金型の全ての成形溝と坏土供給孔との連通部分で満足することが望ましいが、セラミックハニカム構造体の強度と成形用金型の金型の強度とが低下しない範囲で、例えば全ての成形溝と坏土供給孔との連通部分の内、５％以下の範囲でＢ／Ｌの値が１〜５、または、Ｂ／ｄの値が０．０５〜０．３好ましくは０．０５〜０．１５の範囲を外れるものがあっても良い。
【００２０】
上述した本発明の成形用金型において、前記成形溝は、溝底と側面とが角部のない連続した曲面で接続されていることが好ましい。溝底と側面を角部のない連続した曲面で接続することで、角部が存在するときに受ける応力集中を少なくし、図１のセルブロック１４および図２のセルブロック２４の強度をさらに向上することができる。
【００２１】
本発明の成形用金型において、前記成形用金型は、化学組成が質量比で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１％を超え２．５％以下、ＭｏとＷは単独または複合でＭｏ＋１／２Ｗ：１％以下、Ｖ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｓ：０．０５％以下、またはさらにＮｉ：２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも成形溝の加工前に２９〜３３ＨＲＣにプリハードンされていることが好ましい。これにより、製作時における加工性を向上することができる。
【００２２】
本発明の成形用金型での好ましい化学組成ほかの限定理由を説明する。
Ｃ：０．１０〜０．２５％
Ｃは、焼入により良好な上部ベイナイト組織を保ち、さらに５５０℃以上の高温焼もどしで３０ＨＲＣ前後の硬さに調整することにより、Ｃｒ、Ｍｏ（Ｗ）、Ｖ炭化物を析出させて、成形用金型の基地を強化する基本的添加元素である。多すぎると、基地をマルテンサイト組織化し、また過度の炭化物が形成されて、成形溝の加工性を低下させるので０．２５％以下とする。一方、Ｃは、少なすぎると、フェライトの析出を招き、成形溝および坏土供給孔の耐磨耗性を低下させるので０．１０％以上とする。
【００２３】
Ｓｉ：１％以下
Ｓｉは、成形用金型の耐食性を高めるために添加する。一方、Ｓｉが多すぎるとフェライトの生成をまねくので１％以下とする。
【００２４】
Ｍｎ：２％以下
Ｍｎは、焼入により良好な上部ベイナイト組織とし、またフェライトの生成を抑制し、適度の焼入、焼もどし硬さを与えるために添加する。一方、Ｍｎが多すぎるとベイナイト組織を過度に微細化させ、また基地の粘さを上げて、成形溝および坏土供給孔の加工性を低下させるので２％以下とする。
【００２５】
Ｃｒ：１％を超え２．５％以下
Ｃｒは、耐食性を高め、また成形用金型を加工時あるいは保管時の発錆を抑制するとともに、焼もどし処理において微細炭化物を析出、凝集させて、強度を得るために添加する。Ｃｒが多すぎるとベイナイト組織を微細化させ、基地の粘さを上げて、成形溝および坏土供給孔の加工性を低下させ、一方、Ｃｒが少なすぎると、添加の効果が得られない。したがって、Ｃｒは、１％を超え２．５％以下とする。
【００２６】
ＭｏとＷは単独または複合でＭｏ＋１／２Ｗ：１％以下
Ｍｏ、Ｗは、焼もどし処理において微細炭化物を析出、凝集して強度を向上させ、焼入焼もどしした際に軟化し過ぎなくするために、単独または複合で添加する。
【００２７】
Ｖ：０．０３〜０．１５％
Ｖは、焼もどし軟化抵抗を高めるとともに結晶粒の粗大化を抑制し成形用金型の靭性を向上する。また、硬質の炭化物を微細に形成して、成形溝の耐摩耗性を向上させる効果がある。このため、Ｖを０．０３％以上添加する。一方、Ｖは、多すぎると成形溝および坏土供給孔の加工性を低下させるので０．１５％以下とする。
【００２８】
Ｃｕ：０．１〜１％
Ｃｕは、焼もどし処理において、Ｆｅ−Ｃｕ固溶体を析出、凝集させ、上部ベイナイト組織とあいまって成形溝の加工性に寄与させるため、また耐食性を得るために０．１％以上添加する。一方、Ｃｕは、多すぎるとベイナイト組織を微細化させ、かえって成形溝および坏土供給孔の加工性を低下させるので１％以下とする。
【００２９】
Ｓ：０．０５％以下
Ｓは、微量に添加することで、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、またはさらにＮｉの含有とあいまって耐食性を改善する。一方、Ｓは、０．０５％を超えると、硫化物の偏析に起因して、成形溝の耐摩耗性および成形用金型の靭性の劣化等を起こしやすくなる。
【００３０】
またはさらにＮｉ：２％以下
Ｎｉは、焼入により良好な上部ベイナイト組織とし、またフェライトの生成を抑制し、適度の焼入、焼もどし硬さを与えるために添加する。一方、Ｎｉが多すぎると、ベイナイト組織を過度に微細化させ、基地の粘さを上げて成形溝および坏土供給孔の加工性を低下させる。したがって、Ｎｉは２％以下とする。
【００３１】
２９〜３３ＨＲＣにプリハードン
焼入れ後、５５０℃以上の温度で焼き戻しすることで、基地の硬さが２９〜３３ＨＲＣのプリハードン状態となる。そして、２９〜３３ＨＲＣにプリハードンされていれば、焼入型マルテンサイト系ステンレス鋼からなる成形用金型のように、被削性が悪いことによる研削砥石やドリルの破損や工具寿命が短くなることを避けるために、送りを遅くするなどの手段を講ずる必要がなく、成形用金型の加工時間の短縮に貢献する。
【発明の効果】
【００３２】
格子状とした成形溝と、この格子状の成形溝の各交点に千鳥状または各交点ごとに配置されて、成形溝に連通する坏土供給孔を有するセラミックハニカム構造体成形用金型であって、成形用金型の加工時やハニカム構造体の成形時に破損を防止し得る強度を有し、しかも焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態の一例を説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の成形用金型１１を示し、（ａ）は成形用金型１１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）は成形溝１２の拡大図である。その構成は、発明を解決するための手段で前述したとおりである。成形溝１２は、複数の互いに平行な成形溝と、これに直角に複数の成形溝が交差し、縦横とも２４０ｍｍの四角形の溝成形面に形成している。坏土供給孔１３は、例えば、直径（Ｄ）を１．２ｍｍ、加工深さを略２０ｍｍとし、格子状とした成形溝１２の交点に千鳥状に配置している。成形溝１２は、例えば、溝ピッチ（ｐ）を１．５６ｍｍとし、溝幅（ｗ）を０．２６ｍｍとして形成している。この場合、成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離（Ａ）は、（ｐ＝）１．５６−［（ｗ／２＝）０．２６／２＋（Ｄ／２＝）１．２／２］］＝０．８３ｍｍとなっている。そして、成形溝１２と坏土供給孔１３との重複部分の長さを（Ｌ）、成形溝１２の溝深さを（ｄ）としたとき、（イ）Ａ（０．８３ｍｍ）／Ｌの比を１〜５の範囲とし、（ロ）Ａ（０．８３ｍｍ）／ｄの比を０．０５〜０．３の範囲としている。また、成形溝１２は、溝底と側面とが角のない連続した曲面（Ｒ）で接続している。成形用金型１１は、焼成後の口径が２２０ｍｍとなるコーディエライト質セラミックハニカム構造体の成形用としている。
【００３４】
成形用金型１１は、公知の金型材、例えばＪＩＳ  ＳＫＤ６１のような合金工具鋼や、ＪＩＳ  ＳＵＳ４２０J２のようなマルテンサイト系ステンレスなどが使用できるが、化学組成が質量比で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１％を超え２．５％以下、ＭｏとＷは単独または複合でＭｏ＋１／２Ｗ：１％以下、Ｖ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｓ：０．０５％以下、またはさらにＮｉ：２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも成形溝の加工前に２９〜３３ＨＲＣにプリハードンした金型材を用いることが好ましい。
【００３５】
実施の形態１の成形用金型１１によれば、成形用金型の加工時やハニカム構造体の成形時に破損を防止し得る強度を有し、しかも焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することが出来、さらに成形用金型の加工時間を短縮することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２の成形用金型２１を示し、（ａ）は成形用金型２１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は成形溝２２の拡大図である。その構成は、発明を解決するための手段で前述したとおりである。成形溝２２は、複数の互いに平行な成形溝と、これに直角に複数の成形溝が交差し、縦横とも２４０ｍｍの四角形の溝成形面に形成している。坏土供給孔２３は、例えば、直径（Ｄ）を１．０ｍｍ、加工深さを略１５ｍｍとし、格子状とした成形溝２２の各交点ごとに配置している。成形溝２２は、例えば、溝ピッチ（ｐ）を１．５６ｍｍとし、溝幅（ｗ）を０．２６ｍｍとして形成している。この場合、坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面２３ａとの間の最短距離（Ｂ）は、（ｐ＝）１．５６−（Ｄ＝）１．０＝０．５６ｍｍとなっている。そして、成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部分の長さを（Ｌ）、成形溝２２の溝深さを（ｄ）としたとき、（ハ）Ｂ（０．５６ｍｍ）／Ｌの比を１〜５の範囲とし、（ｂ）Ｂ（０．５６ｍｍ）／ｄの比を０．０５〜０．３の範囲としている。また、成形溝２２は、溝底と側面とが角のない連続した曲面（Ｒ）で接続している。成形用金型２１、焼成後の口径が２２０ｍｍとなるコーディエライト質セラミックハニカム構造体の成形用としている。
【００３７】
成形用金型２１は、公知の金型材、例えばＪＩＳ  ＳＫＤ６１のような合金工具鋼や、ＪＩＳ  ＳＵＳ４２０J２のようなマルテンサイト系ステンレスなどが使用できるが、化学組成が質量比で、Ｃ：０．１０〜０．２５％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１％を超え２．５％以下、ＭｏとＷは単独または複合でＭｏ＋１／２Ｗ：１％以下、Ｖ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ｓ：０．０５％以下、またはさらにＮｉ：２％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも成形溝の加工前に２９〜３３ＨＲＣにプリハードンした金型材を用いることが好ましい。
【００３８】
実施の形態２の成形用金型２１によれば、成形用金型の加工時やハニカム構造体の成形時に破損を防止し得る強度を有し、しかも焼成後のセラミックハニカム構造体の強度を向上することが出来、さらに成形用金型の加工時間を短縮することができる。
【実施例】
【００３９】
次に、実施例について説明する。
（実施例１）
先ず、カオリン、タルク、シリカ、アルミナなどの粉末を調整して、質量比で、ＳｉＯ２：４８〜５２％、Ａｌ２Ｏ３：３３〜３７％、ＭｇＯ：１２〜１５％を含むようなコーディエライト生成原料粉末とする。また、コーディエライト生成原料粉末には、成形助剤としてメチルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロースをコーディエライト化原料１００質量部に対して総量で７質量部配合添加し、造孔剤としてグラファイトを適量添加し、乾式で十分混合する。次に、規定量の水を添加して更に十分な混練を行ってコーディエライト質のセラミック坏土を生成する。
【００４０】
次に、実施の形態１を模した、成形溝１２および坏土供給孔１３を備える、試験のための成形用金型１１Ａを準備する。この試験のための成形用金型１１Ａは、（ａ材質）化学組成が質量比で、Ｃ：０．２０％、Ｓｉ：０．４４％、Ｍｎ：１．９５％、Ｃｒ：１．２５％、Ｍｏ：０．５０％、Ｖ：０．０４％、Ｃｕ：０．３０％、Ｓ：０．０１５％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、成形溝１２および坏土供給孔１３を加工前に３１．３ＨＲＣにプリハードンしたものと、（ｂ材質）従来の焼入硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とした、化学組成が質量比で、Ｃ：０．４０％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．６％、Ｎｉ：０．６％、Ｃｒ：１３．５％、Ｍｏ：０．４％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、成形溝１２および坏土供給孔１３を加工前に３８ＨＲＣに調質したしたものを素材とし、この二種の素材に対して実施の形態１と同様に加工する。坏土供給孔１３は、直径（Ｄ）を１．２ｍｍ、加工深さを略２０ｍｍとし、格子状とした成形溝１２の交点に千鳥状に配置する。また、成形溝１２は、溝ピッチ（ｐ）を１．５６ｍｍとし、溝幅（ｗ）を０．２６ｍｍとして形成する。そして、成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離（Ａ）を、（ｐ＝）１．５６−［（ｗ／２＝）０．２６／２＋（Ｄ／２＝）１．２／２］］＝０．８３ｍｍとする。一方、成形溝１２と坏土供給孔１３との重複長さ（Ｌ）と、成形溝１２の溝深さ（ｄ）は、これを変えて加工する。
【００４１】
次に、試験のための成形用金型１１Ａを用い、コーディエライト質のセラミック坏土を押出し、ハニカム構造を有する成形体とし、乾燥、焼成してハニカム構造体とする。そして、上記を通じて、試験のための成形用金型１１Ａの、（ａ）成形用金型の強度、（ｂ）焼成後のハニカム構造体の強度、（ｃ）成形用金型の加工性を評価する。
【００４２】
（ａ）成形用金型の強度は、成形溝１２のうちの平行となる３本を選び、さらに前記３本の成形溝と交差する成形溝から３本を選び、各成形溝１２ごとに、その側面１４ａをなすセルブロック１４を任意に５つ選び、押出し成形前と押出し成形を１００回行った後との各セルブロックの側面（成形溝の側面）１４ａの変位を、３次元測定器を用いて測定し、セルブロックの変形を確認することにより評価を行った。セルブロック１４に変形がなかったものを優（◎）、変形のあったものを否（×）として評価する。その評価結果を表１に示す。
【００４３】
また、（ｂ）焼成後のハニカム構造体の強度の評価は、アイソスタティック強度を測定して行う。このアイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ）Ｍ５０５−８７に基づき、ハニカム構造体の上下面に厚さ１０ｍｍのアルミ板を当てて両端を密閉すると共に外周壁２１を厚さ２ｍｍゴムで密着し試料とする。そして、この試料を圧力容器内に入れ、圧力容器内に水を導入し、圧力容器内の圧力を増加して試料を破壊させ、破壊時の圧力（ＭＰａ）を測定する。この破壊時の圧力が１．５ＭＰａ以上であったものを優（◎）、１．０〜１．５ＭＰａの範囲のものを良（○）、１．０ＭＰａ未満を否（×）として評価する。その評価結果を表１に示す。
【００４４】
また、（ｃ）成形用金型を製作時における加工性の評価は、円形薄刃砥石にドレッシングを施し溝幅（ｗ）０．２６ｍｍが±０．０１ｍｍから外れかかる時点まで加工した成形溝の数が、２００本を超えるものを優（◎）、１００本を超え２００本未満のものを良（○）、１００本未満を否（×）として行う。その評価結果を表１に示す。なお、表１の総合判定は、成形用金型の強度、焼成後のハニカム構造体の強度、金型の加工性の３つの評価が何れも優（◎）の場合は総合判定を優（◎）とし、いずれかの評価が否（×）の場合は否（×）とした。
【００４５】
【表１】
2006088556.tif 000003
【００４６】
表１から、実施例１１〜１７の成形用金型１１Ａは、（イ）成形溝１２に連通した坏土供給孔１３の側面１３ａと、該成形溝に隣接する成形溝の側面１４ａとの最短距離（Ａ）／成形溝１２と坏土供給孔１３との坏土供給方向の重複部分の長さ（Ｌ）の値を１〜５の範囲とし、（ロ）Ａ／成形溝の溝深さ（ｄ）の値を０．０５〜０．３の範囲としているので、成形用金型の強度は優（◎）、ハニカム構造体の強度は優（◎）または良（○）であり、また、実施例１１〜１３及び実施例１５〜１７では、金型としてａ材質金型を用いたため、成形用金型の加工性は優（◎）であった。さらに実施例１１〜１４では（ロ）Ａ／ｄの値を０．０５〜０．１５のより好ましい範囲としているので、ハニカム構造体の強度が優（◎）となり、金型の加工性が良（○）であった実施例１４を除いて総合判定は優（◎）となった。一方比較例１１及び比較例１２ではＡ／Ｌの値が１未満、Ａ／ｄの値が０．０５未満であり、成形用金型の強度が否（×）となり、さらに比較例１２では成形用金型としてｂ材質金型を用いたため金型の加工性が否（×）となったため、総合判定は共に否（×）となった。また、比較例１３ではＡ／Ｌの値が５超、Ａ／ｄの値が０．３超であり、ハニカム構造体の強度が否（×）となったため、総合判定は否（×）となった。
【００４７】
（実施例２）
前述した実施例１と同様にしてコーディエライト質のセラミック坏土を生成する。
【００４８】
次に、実施の形態２を模した、成形溝２２および坏土供給孔２３を備える、試験のための成形用金型２１Ａを準備する。この試験のための成形用金型２１Ａは、（ａ材質）本発明範囲とした、化学組成が質量比で、Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：０．４４％、Ｍｎ：１．５２％、Ｎｉ：０．６０％、Ｃｒ：１．２３％、Ｍｏ：０．５５％、Ｗ：０．３３％、Ｖ：０．０４％、Ｃｕ：０．４５％、Ｓ：０．０３１％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、成形溝２２および坏土供給孔２３の加工前に３１．２ＨＲＣにプリハードンしたものと、（ｂ材質）従来の焼入硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼とした、化学組成が質量比で、Ｃ：０．４０％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．６％、Ｎｉ：０．６％、Ｃｒ：１３．５％、Ｍｏ：０．４％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、成形溝２２および坏土供給孔２３を加工前に３８ＨＲＣに調質したしたものを素材とし、この二種の素材に対して実施の形態２と同様に加工する。坏土供給孔２３は、直径（Ｄ）を１．０ｍｍ、加工深さを略１５ｍｍとし、格子状とした成形溝２２の各交点ごとに配置する。また、成形溝２２は、ピッチ（ｐ）を１．５６ｍｍとし、溝幅（ｗ）を０．２６ｍｍとして形成する。そして、坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との距離最短（Ｂ）を、（ｐ＝）１．５６−（Ｄ＝）１．０＝０．５６ｍｍとする。一方、成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部分の長さ（Ｌ）と、成形溝２２の溝深さ（ｄ）は、これを変えて加工する。
【００４９】
次に、試験のための成形用金型２１Ａを用い、コーディエライト質のセラミック坏土を押出し、ハニカム構造を有する成形体とし、乾燥、焼成してハニカム構造体とする。そして、上記を通じて、試験のための成形用金型２１Ａの、（ａ）成形用金型の強度、（ｂ）焼成後のハニカム構造体の強度、（ｃ）成形用金型の加工性、及び総合判定を実施例１と同様にして評価する。その結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
表２から、実施例２１〜２７の成形用金型２１Ａは、（ハ）坏土供給孔２３の側面２３ａと、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との最短距離（Ｂ）／成形溝２２と坏土供給孔２３との重複部分の長さ（Ｌ）の値を１〜５の範囲とし、（ニ）Ｂ／成形溝の溝深さ（ｄ）の値を０．０５〜０．３の範囲としているので、成形用金型の強度は優（◎）、ハニカム構造体の強度は優（◎）または良（○）であり、また、実施例２１〜２３及び実施例２７では、金型としてａ材質金型を用いたため、成形用金型の加工性は優（◎）であった。さらに実施例２１〜２４では（ニ）Ｂ／ｄの値を０．０５〜０．１５のより好ましい範囲としているので、ハニカム構造体の強度が優（◎）となり、金型の加工性が良（○）であった実施例２４を除いて総合判定は優（◎）となった。一方比較例２１及び比較例２２ではＢ／Ｌの値が１未満、Ｂ／ｄの値が０．０５未満であり、成形用金型の強度が否（×）となり、さらに比較例２２では成形用金型としてｂ材質金型を用いたため金型の加工性が否（×）となり、総合判定は共に否（×）となった。また、比較例２３ではＢ／Ｌの値が５超、Ｂ／ｄの値が０．３超であり、ハニカム構造体の強度が否（×）となったため、総合判定は否（×）となった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の構成および後述する実施の形態１を説明するための図であり、（ａ）は成形用金型１１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｅ−Ｅ断面図、（ｃ）は成形溝１２の拡大図である。
【図２】本発明の構成および後述する実施の形態２を説明するための図であり、（ａ）は成形用金型２１の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）での矢視Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）は成形溝２２の拡大図である。
【図３】成形用金型３１の一例を示し、（ａ）は格子状とした成形溝３２側から見た斜視図、(ｂ)は坏土供給孔３３側からみた斜視図である。
【図４】成形溝３２と坏土供給孔３３との位置関係を示し、（ａ）は格子状とした成形溝３２側から見た成形用金型３１の平面図、（ｂ）は格子状とした成形溝３２の交点に千鳥状に坏土供給孔３３が配置されている成形用金型３１の一部を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）での矢視Ｇ−Ｇ断面図、（ｄ）は格子状とした成形溝３２の各交点ごとに坏土供給孔３３が配置されている成形用金型３１の一部を示す平面図、（ｅ）は（ｄ）での矢視Ｈ−Ｈ断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１、２１、３１：成形用金型（セラミックハニカム構造体成形用金型）
１１Ａ、２１Ａ：試験のための成形用金型
１２、２２、３２：成形溝
１３、２３、３３：坏土供給孔
１３ａ、２３ａ：坏土供給孔の側面
１４、２４、３４：セルブロック
１４ａ：成形溝の側面（セルブロックの側面）
１４ｂ、２４ｂ：成形溝と坏土供給孔の重複部
Ａ：成形溝に連通した坏土供給孔の側面と、該成形溝に隣接する成形溝の側面との最短距離
Ｂ：坏土供給孔の側面と、該坏土供給孔に隣接する坏土供給孔の側面との最短距離
Ｄ：坏土供給孔の直径
ｄ：成形溝の溝深さ
Ｌ：成形溝と坏土供給孔の重複部分の長さ
ｐ：ピッチ
Ｒ：隅Ｒ
ｗ：成形溝の溝幅
【図１】
2006088556.tif 000005
【図２】
2006088556.tif 000006
【図３】
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【図４】
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