(57)【要約】【課題】長時間に渡ってメンテナンスの要らないガラス成形金型を製造するのに適した熔着材料及び、当該材料にて表面被覆された成形金型を提供する。【解決手段】本発明の熔着材料は、ガラス成形金型の内側面（ガラス接触面）の少なくとも一部にガス熔接、ＰＴＡ、ＴＩＧ、熔射等により被覆層を形成して使用するものであり、この材料には、Ｃｏが５０〜７５重量％、Ｃｒが３５〜２０重量％、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種が５〜１５重量％含有されており、Ｎｉの含有量は５重量％以下である。又、本発明のガラス成形用金型には、基材１のガラス接触面の少なくとも一部に、上記の金属組成より成るコバルト系合金にて形成された合金被覆層２が設けられており、金型の形態としては、ガラスビン製造用バッフルやガイドリング等がある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏを５０〜７５重量％、Ｃｒを３５〜２０重量％、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種を５〜１５重量％含有し、しかも、Ｎｉの含有量が５重量％以下であることを特徴とするガラス成形金型用熔着材料。
【請求項２】
前記の熔着材料中にＮｉが実質的に含有されていないことを特徴とする請求項１に記載のガラス成形金型用熔着材料。
【請求項３】
ガラス成形製品を製造する際に使用される金型であって、当該金型におけるガラス接触面の少なくとも一部に合金被覆層が設けられており、当該合金被覆層が、Ｃｏを５０〜７５重量％、Ｃｒを３５〜２０重量％、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種を５〜１５重量％含有し、しかも、Ｎｉの含有量が５重量％以下であるコバルト系合金により形成されていることを特徴とするガラス成形用金型。
【請求項４】
前記のコバルト系合金中にＮｉが実質的に含有されていないことを特徴とする請求項３に記載のガラス成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母材表面の耐摩耗耐熱腐蝕を防ぐためのガラス成形金型用熔着材料に関するものである。又、本発明は、このような熔着材料を用いて、ガス熔接（コーティング）、ＰＴＡ（粉体プラズマ溶接）、ＴＩＧ（アルゴン熔接）及び熔射（プラズマ熔射、アセチレンガス熔射、アーク熔射）等により形成された合金被覆層を金型内側面（ガラス接触面）の少なくとも一部に有するガラス成形用金型、特にガラスビン製造用バッフル及びガイドリングに関するものでもある。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスビン等のガラス製品を製造する際に使用される成形用金型は、従来のほとんどが母材ＦＣ（鋳物）であり、姿部上部エッジの部分を溶接したり溶射加工したものが主流であった。特にバッフルは、金型成形で粗型に使用され、金型の底の部分として使用される部品であるが、これまでの母材はＦＣが９０％以上を占めており、成形は、鋳造で作っている１個吹きであった。
しかしながら、このような母材ＦＣにて造られたガラスビン製造用バッフルを用いてガラス製造を行った場合、１２００℃程度の高温のガラス地がある程度冷えた状態（７００℃前後）で粗型の底部（バッフル）表面に直接落下するために、母材には熱腐蝕性と耐磨耗性が要求されるものの、製造を続けていくうちにＦＣの表層が分子荒れを起こし、なおかつ母材ＦＣが熱によりグラファイト成分が劣化したり、エッジに加工している溶接が磨耗して角だれを起こしたり、クラックが発生したり、母材と溶接部分との間に硬度差を生じて段がつき、メンテナンスに要する時間が必要であった。
【０００３】
又、これまでに、母材であるＳＵＳ４０１や４０２材の上に、ニッケルをベースとした熔接（ヒューズウェルダー等を使用した溶射加工）を行い、エッジ部を加工した金型も製造されており、ガラスビンの底部を形成するためのボトム金型（バッフル）としては、図４に示されるように、金型母材１のガラスビン底部の輪郭部分に対応する箇所に、ニッケルベース合金が溶射又は熔接により配置されたリング状合金被覆層２’が設けられたものがあり、例えば、このような用途に適したニッケルベース合金としては、ウォール  コルモノイ社のコルモノイ（登録商標）Ｎｏ．４（０．４５Ｃ‐１０Ｃｒ‐８２．８Ｎｉ‐２Ｂ‐２．２５Ｓｉ‐２．５Ｆｅ、硬度Ｒｃ３５〜４０）、同Ｎｏ．２０（０．２５Ｃ‐５Ｃｒ‐８９．２５Ｎｉ‐１Ｂ‐３Ｓｉ‐３．５Ｆｅ、硬度Ｒｃ２８）、同Ｎｏ．２２８（９２．１Ｎｉ‐１．０５Ｂ‐３．６Ｓｉ‐０．７５Ｆｅ‐２．５ｏｔｈｅｒｓ、硬度Ｒｃ２８〜３３）等が挙げられ、これらの合金はいずれも８０％以上のニッケルを含有している。
しかしながら、このようなニッケルベース合金によりエッジ補強されたボトム金型を使用した場合でも、ガラスビンの製造を開始してから約３時間程度（例えば単位時間当たりの生産量が約１０本／分の場合）で、エッジに溶着したニッケルベース合金加工部にクラックや剥離等が起こるという問題点があった。
更に、金型の内側面に設けられるニッケルベース合金被膜を改良し、金型の耐熱性や耐磨耗性を高めようとする試みも行われてきており、このような改良法としては、例えば下記の特許文献に記載されているものが挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−１０００２７号公報
【０００５】
この特許文献１に記載されているガラス成形用金型は、金型の内側面に、ニッケルベース合金をマトリックスとして黒鉛粒子を分散させた被膜が設けられているものであるが、このような金型の場合、被膜形成方法の種類に応じて黒鉛粒子の最適粒径が異なり、うまく粒径を選択しないとニッケルベース合金中に黒鉛粒子が不均一に分散され、その結果、被膜の金型への密着性が低下したり、被膜自体が脆くなるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、これらの従来技術における問題点を解決し、従来の母材（ＦＣ）のエッジ部に加工しているニッケルベース合金とＦｅ母材の劣化を防ぐ解決方法を種々検討した結果、母材を従来のＦＣから２５Ｃ（炭素量が０．２５重量％の鋼）に置き換え、姿表面とエッジ部を含む全体に仕上熔接肉厚を下地加工段階で決め、決められた仕上熔接肉厚となるようにして、Ｎｉが特定の含有割合以下で、しかも特定の比率でＣｏとＣｒとを含有したコバルト系合金（ステライト）を表面硬化加工（ガス熔接、ＰＴＡ肉盛溶射、溶射、ＴＩＧコーティング等により加工）を施し、旋盤等を用いて完成品の形状にまで切削加工して得られた金型（バッフル及びガイドリング）を作製し、これを使用してガラスビンの成形を行ったところ、上記課題が効果的に解決できることを見い出して本発明を完成した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のガラス成形金型用熔着材料は、Ｃｏを５０〜７５重量％、Ｃｒを３５〜２０重量％、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種を５〜１５重量％含有し、しかも、Ｎｉの含有量が５重量％以下であることを特徴とする。
又、本発明は、前記の熔着材料中にＮｉが実質的に含有されていないことを特徴とするガラス成形金型用熔着材料でもある。
更に、本発明のガラス成形用金型は、ガラス成形製品を製造する際に使用される金型であって、当該金型におけるガラス接触面の少なくとも一部に合金被覆層が設けられており、当該合金被覆層が、Ｃｏを５０〜７５重量％、Ｃｒを３５〜２０重量％、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種を５〜１５重量％含有し、しかも、Ｎｉの含有量が５重量％以下であるコバルト系合金により形成されていることを特徴とする。
又、本発明は、前記のコバルト系合金中にＮｉが実質的に含有されていないことを特徴とするガラス成形金型でもある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず最初に、本発明のガラス成形金型用熔着材料について説明する。
本発明の熔着材料は、Ｃｏを主成分とする合金であって、この材料中にはＣｏが５０〜７５重量％、好ましくは５５〜７０重量％含まれ、第２の金属としてのＣｒが３５〜２０重量％、好ましくは３０〜２５重量％含まれ、Ｎｉの含有量が５重量％以下になっている。この際、主成分であるＣｏの含有割合が５０重量％よりも極端に小さく、Ｃｒの含有割合が３５重量％よりも極端に大きくなると、Ｃｒ量の増加により耐熱性（耐酸化腐食）耐食性は向上するが、靱性が少ないためにワレ感受性（サーマルショック）は悪くなり割れやすくなるという問題が生じる傾向があり、Ｎｉ量を減らすことで靱性を若干上げることは可能であるが、いずれにしても固液層の幅が狭くなるため、溶接、熔射加工でガス抜きが出きずピンホール等が発生しやすくなる。
逆に、Ｃｏの含有割合が７５重量％よりも極端に大きく、Ｃｒの含有割合が２０重量％よりも極端に小さくなると、Ｃｏの特性上、靱性を有するためワレ感受性は良くなるが、耐熱性（耐酸化腐食）耐食性は悪くなるという問題が生じる傾向がある。又、Ｎｉは、凝固点を作用するため、Ｎｉの含有割合が前記範囲を極端に越えると凝固点が下がり、Ｎｉの含有割合が小さくなる程、凝固点が上がることになる。
【０００９】
ところで、本発明では、コバルト合金中のＣｏ：Ｃｒの重量比率を適宜選択することが可能であるが、好ましいＣｏ：Ｃｒの重量比率は４：１〜１．５〜１であり、Ｃｒには合金の硬さを安定させる働きがある。
尚、本発明のガラス成形金型用熔着材料中には上記の金属以外に、Ｆｅ、Ｍｏ及びＷから成る群より選ばれた少なくとも１種が５〜１５重量％含有されるが、これら金属の組み合わせは特に限定されるものではなく、Ｆｅの好ましい含有比率は１．０〜３．５重量％であり、Ｍｏの好ましい含有比率は１．０〜７．５重量％であり、Ｗの好ましい含有比率は０．５〜９．０重量％である。
【００１０】
本発明のガラス成形金型用熔着材料として適したコバルトベース合金の具体例は、３．０Ｆｅ‐２８Ｃｒ‐４Ｗ‐６４Ｃｏ‐１．０Ｃの成分値を有した合金（硬度ＨＲｃ４４）、２．５Ｆｅ‐２９Ｃｒ‐８Ｗ‐５９Ｃｏ‐１．３５Ｃの成分値を有した合金（硬度ＨＲｃ４７）、６Ｍｏ‐３０Ｃｒ‐６３Ｃｏ‐０．２Ｃの成分値を有した合金などである。又、０．２０Ｃ‐０．２８Ｍｎ‐１．７Ｎｉ‐１．２Ｆｅ‐２４Ｃｒ‐５．０Ｍｏ‐０．０１Ｗ‐０．００１Ｂ‐Ｃｏ残部や、０．３０Ｃ‐０．６〜１．５Ｓｉ‐１．０Ｍｎ‐３．５Ｎｉ‐２．０Ｆｅ‐３０Ｃｒ‐６．０Ｍｏ‐０．５０Ｗ‐０．００６Ｂ‐Ｃｏ残部などの合金組成を有した、特定量のＮｉを含むコバルトベース合金も使用可能である。
上記の合金組成において、ＢとＳｉは、合金層を作る際の合金溶解速度を早める働きがあり、Ｍｏは、酸などに対して強くする（耐酸性を高める）ために添加され、Ｍｎは、熱膨張を安定させ、耐磨耗性、耐高温腐食性を高めるために添加される。
【００１１】
上記の組成より成る本発明の熔着材料は、従来より母材として使用されているＳＵＳ４０１や４０２材の上に熔接又は熔射するなどして使用することも可能であるが、２５Ｃを母材とする金型基材の表面（ガラス接触面）の少なくとも一部に、ガス熔接、ＰＴＡ、ＴＩＧ又は熔射により一定厚みの合金被覆層が形成されるようにして使用されることが好ましい。
【００１２】
次に、上記の熔着材料により形成された合金被覆層を有した本発明のガラス成形用金型（ガラスビン製造用バッフル又はガイドリング）の好ましい一例における構造を図面に示して本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、ガラスビン製造用バッフルである本発明のガラス成形用金型の縦断面構造を示す図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は、ガラスビン製造用バッフルである本発明のガラス成形用金型の製造工程を示す概略図であり、図３（ａ）〜（ｅ）は、ガラスビン製造用ガイドリングである本発明のガラス成形用金型の製造工程を示す概略図である。
【００１３】
図１に例示した本発明のガラス成形用金型（ガラスビン製造用バッフル）にあっては、例えば２５Ｃ等を基材とした金型母材１の上面全体を覆うようにして合金被覆層２が設けられており、この合金被覆層２は、製造を行うガラスビンの底部に対応する形状を有し、ガラスビン底部の輪郭に対応する部分（エッジ部）の厚みが、底面中央部よりも大きくなっている。このような構造により、金型強度（耐磨耗性及び耐熱性等）が高められ、金型の耐久性が向上する。本発明では、合金被覆層２は、図１のようにして金型母材１の表面全体を覆うようにして設けられるのが好ましいが、金型におけるガラス接触面の少なくとも一部に設けられていれば良く、ガラスビン底部の輪郭に対応する部分にリング状に設けられても良い。又、本発明における金型母材１を構成する基材の材質についても特に限定されるものではなく、従来より知られている各種基材材料が使用できる。
【００１４】
一方、図１における合金被覆層２を構成している合金は、前述の、Ｃｏを５０〜７５重量％、Ｃｒを３５〜２０重量％含有し、Ｎｉの含有量が５重量％以下であるコバルト系熔着材料であり、このような熔着材料は、ガス熔接、ＰＴＡ、ＴＩＧ及び熔射等により加工可能である。
本発明のガラス成形用金型における合金被覆層２の好ましい厚みは、仕上がり肉厚１〜５ｍｍ、好ましくは１．５〜２．０ｍｍ程度であり、あまり肉厚が大きくなりすぎると、基材との膨張率の差が大きくなってクラック等の発生の問題が生じるので好ましくない。
【００１５】
ところで、この図１のバッフルの下面側には固定用ネジ穴３が設けられており、固定用ボルト５によって取り付け用金型基台４と金型母材１とが固定されている。このため、図４に示されるような背面側に金型固定用穴６”を有する従来の金型の場合には、リング状合金被覆層２’の部分に損傷が生じた時に金型全体を取り外して交換しなければならなかったが、図１に例示した本発明の金型の場合、合金被覆層２の部分に損傷が生じた際には、固定用ボルト５を取り外して金型母材１の部分だけを交換すれば良く、作業性の点でも優れている。
【００１６】
次に、図１に例示した縦断面構造を有した本発明の金型（バッフルインサート）を製造する際の工程を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。
まず最初に、母材として、例えば炭素量が０．２５重量％の鉄材（２５Ｃ）の丸棒（円柱体）を準備し（図２（ａ）参照）、その上面に、バッフルの仕上径と全長に取りしろを考慮して旋盤を用いてアンダーカットを設ける（図２（ｂ）参照）。そして、前述の金属組成を有したコバルト系合金を、図２（ｃ）に示されるような断面形状になるようにして熔接等により設けて肉盛加工し、得られた製品をガス炉または電気炉内で焼鈍する。その後、旋盤加工して不要な部分を切削すると共に、金型基材の裏面側にネジ穴加工を施し、コバルト系合金により形成された合金被覆層の姿面（エッジ部を含む）を鏡面磨きして完成品とする（図２（ｄ）参照）。
【００１７】
次に、ガラスビンの口部分を成形するためのガイドリングである本発明の金型を製造する際の工程を図３（ａ）〜（ｅ）に示す。
まず最初に、母材として、例えば炭素量が０．２５重量％の鉄材（２５Ｃ）の丸棒（円柱体）を準備し（図３（ａ）参照）、その中心軸位置に、ガラスビン製造用プランジャーが挿入される中心穴の仕上径を考慮して小さめの仮穴６を設け、円柱体の上面には、ガイドリングの仕上径と全長に取りしろを考慮して旋盤を用いてリング状アンダーカットを設ける（図３（ｂ）参照）。そして、前述の金属組成を有したコバルト系合金を、図３（ｃ）に示されるような断面形状になるようにして熔接等により設けて肉盛加工し、得られた製品をガス炉または電気炉内で焼鈍する。その後、製造するガラスビンの口径に応じた形状となるようにして、コバルト系合金により形成された合金被覆層部分を旋盤加工し（図３（ｄ）参照）、最後に、基材１の不要な外径部分を切削すると共に、中心穴６’を仕上径にまで切削加工し、磨き加工を行って完成品とする（図３（ｅ）参照）。
【００１８】
【実施例】
本発明のガラス成形用金型として、３．０Ｆｅ‐２８Ｃｒ‐４Ｗ‐６４Ｃｏ‐１．０Ｃの成分値を有したコバルト系合金（硬度ＨＲｃ４４）を使用し、図２（ａ）〜（ｄ）に記載された工程を経て、図１に示される縦断面構造を有するガラスビン製造用バッフル（基材：２５Ｃ）を製造した。
一方、比較用の金型として、図４に示されるような縦断面形状の基材（ＳＵＳ４０２）の表面に、ニッケルベース合金であるコルモノイ（登録商標）Ｎｏ．４（ウォール  コルモノイ社製、０．４５Ｃ‐１０Ｃｒ‐８２．８Ｎｉ‐２Ｂ‐２．２５Ｓｉ‐２．５Ｆｅ、硬度Ｒｃ３５〜４０）をリング状に熔着させ、これを研磨してリング状合金被覆層を有するバッフルを製造した。
【００１９】
上記の本発明のガラス成形用金型と比較用金型をそれぞれ用いて、ガラスビン製造メーカーにてガラス吹せいを行い、メンテナンスが必要なるまでの時間と、吹せい本数（製品本数）を比較した。
その結果、ニッケルベース合金より成る合金被覆層を有した上記の比較用金型を用いた場合には、１４０００〜１５０００本程度を製造した時点（約２４時間）でメンテナンスが必要であったが、コバルトベース合金より成る合金被覆層を有した本発明のガラス成形用金型を用いた場合には、１００，０００本程度を製造した時点でもメンテナンスが不要であり、エッジ部及び姿部における磨耗やクラックの発生はなかった。
【００２０】
【発明の効果】
コバルト系合金より成る合金層が被覆された構造の本発明のガラス成形用金型は、長時間に渡って連続使用しても磨耗やクラックの発生がほとんどないために各種ガラス製品を安定して効率良く製造するのに非常に適しており、特にバッフルとして使用した場合には、粗型本体に接合する部分（エッジ部）及び姿部における磨耗が少ないという利点がある。又、従来のＦＣ母材が多かったガイドリングに対して２５Ｃを使用し、ビンの口部と接する部分にコバルト系合金を肉盛溶接することによって、以前のニッケルベース合金を使用していた時のような、「ひれ（ビンの口部を成形するための突起部）」の「とけ」と「かけ」がなくなり、金型が従来品よりも数倍以上長持ちするという利点もある。更に、母材を２５Ｃに変えたことにより、以前のＦＣの場合はガイドリングのフランジ部分にクロムメッキを施していたが、母材を変えたことにより、母材の表面密度と硬度が安定しているためにメッキが不要となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラスビン製造用バッフルである本発明のガラス成形用金型の縦断面構造を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、ガラスビン製造用バッフルである本発明のガラス成形用金型の製造工程を示す概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、ガラスビン製造用ガイドリングである本発明のガラス成形用金型の製造工程を示す概略図である。
【図４】従来のガラスビン製造用バッフルの縦断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１  基材
２  合金被覆層
２’リング状合金被覆層
３  固定用ネジ穴
４  取り付け用金型基台
５  固定用ボルト
６  仮穴
６’中心穴
６”金型固定用穴
【図１】
2004352540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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