(57)【要約】【課題】耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および溶融金属に対する耐食性に優れた溶融金属成形用金型部材を提供すること。【解決手段】Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなることを特徴とする溶融金属成形用金型部材を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなることを特徴とする溶融金属成形用金型部材。
【請求項２】
被成形物と接触する部分が、請求項１に記載の溶融金属成形用金型部材で形成されていることを特徴とする溶融金属成形用金型。
【請求項３】
請求項１に記載の溶融金属成形用金型部材を、鋼材に接合し、前記溶融金属成形用金型部材および前記鋼材からなる硬質複合材料を得る工程と、
前記硬質複合材料を、放電加工機により金型形状に成形する工程と、を有することを特徴とする溶融金属成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属成形用金型部材、溶融金属成形用金型、および溶融金属成形用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、精密機械、高精度計測機器などの広い産業分野において、これらの機器の部品の部材として、高強度、高靱性、高耐食性、優れた磁気特性(高透磁率、低保磁力)、および優れた成形加工性といった特性を有するアモルファス金属材料が求められている。アモルファス金属材料からなる部品を製造する方法としては、従来より、溶融した金属を超急冷する方法が用いられている。しかしながら、このような従来の方法では、冷却の過程で微結晶が析出してしまうという理由により、大きな部品を製造することができず、非常に薄くて小さな部品しか製造できなかった。
【０００３】
これに対し、ゆっくり冷却しても結晶化せずにアモルファスとなる金属ガラスを用いて、アモルファス金属材料からなる部品を製造する方法が知られている。このような金属ガラスを用いる方法によれば、加工を行う際に超急冷する必要がないため、厚みのある板や棒などの塊状(バルク状)の製品を製造することができる。
【０００４】
このような金属ガラスを用いて、アモルファス金属材料からなる部品を製造するための方法として、たとえば、特許文献１では、金属ガラスを金型に流し込んで成形するダイカスト装置を用いる方法が開示されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６８８１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなダイカスト装置に用いられる金型としては、たとえば、金属ガラスに対する耐食性を有する部材である、窒化処理が施された熱間工具鋼（ＳＫＤ６１鋼）からなる金型が用いられている。一方、ダイカスト装置を用いて金属ガラスを成形する際には、金型を３００℃程度に保持し、３００℃程度に保持した状態で、１０００℃程度に加熱した金属ガラスの溶湯を金型に射出する必要があり、金型に対して熱衝撃が加わることとなる。そのため、金型の部材として窒化処理が施されたＳＫＤ６１鋼を用いた場合には、表面の窒化層と、ＳＫＤ６１鋼との熱膨張係数の差が大きいため、金属ガラスの溶湯を射出する際における熱衝撃により、少ないショット数で金型にクラックが発生してしまうため、金型を頻繁に交換する必要があり、生産性が低いという問題がある。
【０００７】
これに対し、このような金型の材料として、窒化処理を施していないＳＫＤ６１鋼を用いる方法も考えられるが、窒化処理を施していないＳＫＤ６１鋼は、高温になると硬度が低下するという特性を有しており、溶湯を金型へ押し込む際に金型表面が摩耗してしまい、そのため、１０００℃程度に加熱する必要がある金属ガラスの成形用途に用いることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れた金属ガラス成形用金型部材、および金属ガラス成形用金型を提供することにある。また、本発明は、このような金属ガラス成形用金型の製造方法を提供することも目的とする。また、金属ガラスに加えて、アルミ合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの溶融金属の成形用金型部材、溶融金属成形用金型、および溶融金属成形用金型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなる溶融金属成形用金型部材により、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなることを特徴とする溶融金属成形用金型部材が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、被成形物と接触する部分が前記溶融金属成形用金型部材で形成されていることを特徴とする溶融金属成形用金型が提供される。
【００１２】
さらに、本発明によれば、前記溶融金属成形用金型部材を、鋼材に接合し、前記溶融金属成形用金型部材および前記鋼材からなる硬質複合材料を得る工程と、前記硬質複合材料を、放電加工機により金型形状に成形する工程と、を有することを特徴とする溶融金属成形用金型の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および溶融金属に対する耐食性に優れた溶融金属成形用金型部材、および溶融金属成形用金型を提供することができる。また、本発明によれば、このような溶融金属成形用金型の製造方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る金属ガラス成形用金型を用いたダイカスト装置を示す図である。
【図２】図２は、実施例および比較例における、硬度の測定結果を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例および比較例における、耐熱衝撃性試験の試験後の断面を示す写真である。
【図４】図４は、実施例および比較例における、耐食性試験の試験後の断面を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の金属ガラス成形用金型部材について説明する。
本発明の金属ガラス成形用金型部材は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなることを特徴とする。
【００１６】
＜硬質相粒子＞
本発明の金属ガラス成形用金型部材（硬質焼結合金）を構成する硬質相粒子は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物を主として含み、硬質焼結合金の硬度、すなわち耐摩耗性に寄与する。本発明の硬質焼結合金において、硬質相粒子は、後述する結合相のマトリックス中に分散された状態で存在している。
【００１７】
硬質相粒子を構成する、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物において、Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子を示し、Ｍの具体例としては、Ｍｏ，Ｗなどが挙げられ、Ｍ’の具体例としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどが挙げられる。これらのなかでも、硬質焼結合金を耐摩耗性により優れるものとすることができるという観点より、ＭがＭｏであり、Ｍ’がＦｅである、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物、または、ＭがＭｏであり、Ｍ’がＮｉである、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物が好ましい。なお、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物としては、Ｍｏの一部が、Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆなどの他の元素で置換されたものであってよく、さらには、Ｆｅの一部が、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどの他の元素で置換されたものであってもよい。同様に、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物としては、Ｍｏの一部が、Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆなどの他の元素で置換されたものであってよく、さらには、Ｎｉの一部が、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどの他の元素で置換されたものであってもよい。
【００１８】
本発明の硬質焼結合金中における、硬質相粒子の含有割合は、好ましくは３５〜９５重量％である。硬質相粒子の含有割合は、たとえば、原料中における、ＭおよびＢの割合を調整することにより制御することができる。硬質相粒子の含有割合が少なすぎると、耐摩耗性が低下するおそれがある。一方、多すぎると、強度および耐熱衝撃性が低下するおそれがある。
【００１９】
＜結合相＞
本発明の硬質焼結合金を構成する結合相は、Ｍ’を主成分として含有する合金を主として含み、上述した硬質相粒子を結合するためのマトリックスを形成する相である。結合相を構成するＭ’を主成分として含有する合金におけるＭ’は、上述した硬質相粒子のＭ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物を構成するＭ’と同じものであり、たとえば、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物を主成分とするものである場合には、結合相は、Ｍ’がＦｅであるＦｅ基合金を主成分とするものとなり、また、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものである場合には、結合相は、Ｍ’がＮｉであるＮｉ基合金を主成分とするものとなる。結合相を構成する合金の具体例としては、結合相がＦｅ基合金を主成分とするものである場合には、Ｆｅと、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種との合金が挙げられ、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合には、Ｎｉと、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎから選択される少なくとも１種との合金が挙げられる。
【００２０】
＜硬質焼結合金の組成＞
本発明の硬質焼結合金の組成は、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相が、Ｆｅ基合金を主成分とするものである場合には、Ｂ：３．５〜６．０重量％、Ｍｏ：３０〜５５重量％、Ｃｒ：６〜２０重量％、Ｎｉ：２〜１０重量％、Ｆｅ：残部であることが好ましい。
【００２１】
Ｂ（ホウ素）は、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素である。Ｂの含有割合が低すぎると、硬質相粒子の含有割合が低くなってしまい、これにより耐摩耗性が低下するおそれがある。一方、Ｂの含有割合が高すぎると、硬質相粒子の分散性が低下すると、硬質相粒子について凝集体の発生や、粒成長の発現が起こり易くなり、ここに応力集中が生じることで、機械的強度が低下してしまう。
【００２２】
Ｍｏ（モリブデン）は、Ｂとともに、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素であるとともに、Ｍｏの一部は結合相に固溶し、これにより耐食性を向上させる効果を有する。Ｍｏの含有割合が低すぎると、耐摩耗性および耐食性が低下するおそれがある。一方、Ｍｏの含有割合が高すぎると、第３相を形成し、機械的強度が低下してしまう。
【００２３】
Ｆｅ（鉄）は、Ｂ，Ｍｏとともに、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素であるとともに、結合相の主成分を構成する。Ｆｅ含有量が１０質量％未満の場合は、十分な液相が出現せず緻密な焼結体が得られず、強度の低下を招く。なお、Ｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｉ等の元素の合計量が９０重量％を越えてしまい、Ｆｅを１０重量％含有できない場合には、いうまでもなく、各元素の許容される重量％の範囲内において、その量を減じて、残部に１０重量％以上のＦｅを確保する。一方、多すぎると、耐摩耗性および耐食性が低下するおそれがある。
【００２４】
Ｎｉ（ニッケル）およびＣｒ（クロム）は、いずれも本発明の硬質焼結合金の耐食性および耐酸化性を向上させる効果を示す。また、ＮｉとＣｒを組合わせて使用（複合含有）することで、結合相をマルテンサイト、フェライト、オーステナイトおよびこれらの混相組織に任意に制御することにより、機械的特性および耐摩耗性を低減することなく、用途に応じた耐食性、耐熱性および非磁性化の付与が可能である。
【００２５】
あるいは、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合には、本発明の硬質焼結合金の組成は、Ｂ：３．５〜６．０重量％、Ｍｏ：２８〜６２重量％、Ｃｒ：０〜３０重量％、Ｖ：０〜２０重量％、Ｎｉ：残部であることが好ましい。
【００２６】
硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合においても、Ｂ，Ｍｏは、上記と同様に作用する。
【００２７】
Ｎｉは、ＢおよびＭｏと同様に、複ホウ化物を形成するために必要な元素である。また、結合相を構成する主な元素であり、優れた耐食性に寄与する。Ｎｉ含有量が１０重量％未満の場合は、十分な液相が出現せず緻密な焼結体が得られず、強度の低下を招く。なお、Ｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｖ等の元素の合計量が９０重量％を越えてしまい、Ｎｉを１０重量％含有できない場合には、いうまでもなく、各元素の許容される重量％の範囲内において、その量を減じて、残部に１０重量％以上のＮｉを確保する。
【００２８】
Ｃｒは、複ホウ化物中のＮｉと置換固溶し、複ホウ化物の結晶構造を正方晶に安定化させる効果を有する。また添加したＣｒは、結合相中にも固溶し、耐食性、耐摩耗性、高温特性、および機械的特性を大幅に向上させる。Ｃｒ含有量が多くなりすぎると、Ｃｒ5 Ｂ3などのホウ化物を形成し、強度が低下する。
【００２９】
Ｖ（バナジウム）は、硬質相粒子となる複硼化物中のＮｉと置換固溶し、複硼化物の結晶構造を正方晶に安定化させる効果を有する。また、Ｖの一部は、結晶相にも固溶し、これにより耐食性、耐摩耗性、高温特性、および機械的特性を向上させる効果を有する。Ｖの含有量が少なすぎると、Ｖの添加効果が得難くなり、一方、多すぎると、ＶＢなどの硼化物を形成してしまい、機械的強度が低下してしまう。
【００３０】
＜金属ガラス成形用金型部材の製造方法＞
次に、本発明の金属ガラス成形用金型部材（硬質焼結合金）の製造方法について、説明する。
まず、本発明の硬質焼結合金を形成するための原料粉末を準備する。原料粉末としては、硬質焼結合金を形成する各元素の含有割合が所望の組成比となるように、準備すればよい。
【００３１】
次いで、準備した原料粉末に、バインダーおよび有機溶剤を添加し、これらをボールミルのような粉砕装置を用いて混合粉砕を行う。本発明においては、バインダーは、プレス成形時の成形性向上と粉末の酸化防止の目的で添加される。バインダーとしては特に限定されず、公知のものを用いることができるが、たとえば、パラフィンなどが挙げられる。また、バインダーの添加量は、特に限定されないが、原料粉末１００重量部に対し、好ましくは３〜６重量部である。また、有機溶剤としては、特に限定されないが、アセトンなどの低沸点溶剤を用いることができる。粉砕混合時間としては、特に限定されないが、通常、１５〜３０時間である。
【００３２】
次いで、混合粉砕した原料粉末を窒素雰囲気中で乾燥した後、プレス成形により、所望の形状に成形し、焼結を行うことで、硬質焼結合金を得る。焼結条件としては、温度：１４７３〜１５７３Ｋ、焼結時間：２０〜６０分、昇温速度：５〜２０Ｋ／分とすることが好ましい。温度が低すぎると、焼結による硬質相粒子形成反応が十分に進行しないおそれがあり、一方、温度が高すぎると、硬質相粒子同士が結合することによる粒成長が発現してしまい、ここに応力集中が生じ、抗折力など強度低下が生じてしまう。また、昇温速度が遅すぎると、所定の加熱温度に到達するまでに長時間を要してしまい、生産性が低下するおそれがあり、一方、昇温速度が速すぎると、焼結炉の温度コントロールが困難となり、得られる硬質焼結合金の性能のバラツキが大きくなるおそれがある。
【００３３】
以上のようにして、本発明の金属ガラス成形用金型部材（硬質焼結合金）は製造される。
【００３４】
本発明の金属ガラス成形用金型部材は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金からなるものである。そして、このような本発明の金属ガラス成形用金型部材は、上記構成を有する硬質焼結合金からなるものであるため、このような硬質焼結合金の作用により、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れるものである。
【００３５】
特に、本発明の金属ガラス成形用金型部材によれば、単独で用いた場合はもちろんのこと、鋼材など他の材料と組み合わせて用いた場合でも、熱衝撃による歪み（急激な温度変化に起因する歪み）を抑制することができるものであり、なかでも、本発明の金属ガラス成形用金型部材を構成する硬質焼結合金は、鋼材に近い熱膨張係数を有するものであるため、鋼材と、直接、またはロウ材など介して接合して用いた場合においても、熱衝撃が印加された際でも、熱膨張係数差に起因する歪みの発生を有効に防止できるものである。
【００３６】
そのため、本発明の金属ガラス成形用金型部材は、金属ガラス成形用途に好適に用いられるものである。特に、金属ガラス成形用途に用いられる場合には、通常は、３００℃程度に保持された状態にて、１０００℃程度の高温に加熱された金属ガラスの溶湯が流し込まれるという操作が繰返し行われることとなるため、高温環境下における耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に加えて、耐熱衝撃性が要求されることとなる。これに対し、本発明の金属ガラス成形用金型部材は、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れるものであるため、このような金属ガラス成形用途、特に、金属ガラスをダイカスト成形する際に用いる金属ガラス成形用金型の部材に好適に用いることができるものである。
【００３７】
＜金属ガラス成形用金型＞
本発明の金属ガラス成形用金型は、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材（硬質焼結合金）を用いて構成される。なお、本発明の金属ガラス成形用金型は、本発明の金属ガラス成形用金型部材を単独で用いて構成されるものであってもよいし、あるいは、本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料から構成されるものとしてもよい。
【００３８】
本発明の金属ガラス成形用金型を、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を単独で用いて構成されるものとする場合には、たとえば、本発明の金属ガラス成形用金型部材を所望の形状に成形加工することにより、製造することができる。
【００３９】
また、本発明の金属ガラス成形用金型を、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料からなるものとする場合には、本発明の金属ガラス成形用金型部材を、直接、またはロウ材など介して鋼材に接合することで形成することができる。特に、本発明の金属ガラス成形用金型を、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料からなるものとすることにより、加工が容易で、かつ安価である鋼材などを用いて加工することとなり、これにより、金型形状に加工する際の加工負荷を軽減することができ、また、得られる金属ガラス成形用金型はコスト的に有利となる。
【００４０】
なお、このように、本発明の金属ガラス成形用金型を、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料からなるものとする場合には、金属ガラス成形用金型のうち、少なくとも被成形物と接触する部分については、本発明の金属ガラス成形用金型部材により形成するような構成とする。これにより、得られる金属ガラス成形用金型は、被成形物と接触する部分については、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れたものとすることができ、また、被成形物と接触しない部分については、安価な鋼材など他の材料により形成することができ、コスト的にも有利となる。
【００４１】
また、本発明の金属ガラス成形用金型部材と組み合わせる材料としては、鋼材を用いることが特に好ましい。本発明の金属ガラス成形用金型部材は、上述したように、熱膨張係数が鋼材に近い値であるため、鋼材と、直接、またはロウ材など介して接合して用いた場合においても、熱衝撃による歪みが小さく、熱衝撃によるクラックの発生を防止することができる。さらに、鋼材はより安価な材料であるため、コスト的にも有利となる。
【００４２】
そして、本発明の金属ガラス成形用金型を、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料から構成されるものとする場合には、金属ガラス成形用金型のうち、本発明の金属ガラス成形用金型部材が占める表面積や体積は特に限定されないが、本発明の金属ガラス成形用金型部材で形成する部分を厚く形成することで、鋼材など他の材料との界面における温度変化が緩やかになり、熱衝撃によるクラックの発生をより有効に防止することができる。
【００４３】
また、本発明の金属ガラス成形用金型を成形するための加工方法としては、たとえば、放電加工機を用いる方法が挙げられる。放電加工機を用いて成形する場合には、本発明の金属ガラス成形用金型部材を単独で用いて金属ガラス成形用金型を形成する際には、被成形物と接触する部分を、被成形物の形状に応じて加工する方法が挙げられる。一方、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料を用いて金属ガラス成形用金型を形成する際においては、被成形物と接触する部分を構成する本発明の金属ガラス成形用金型部材を、放電加工機によって被成形物の形状に応じて加工する方法が挙げられる。
【００４４】
このようにして製造される本発明の金属ガラス成形用金型は、たとえば、図１に示すようなダイカスト装置に用いられる。ここで、図１は、本発明の金属ガラス成形用金型を備えた、金属ガラスを成形するためのダイカスト装置の一例を示す概略図である。このようなダイカスト装置により加工される金属ガラスは、アモルファス金属を形成するための合金であり、１０００℃程度に加熱されて溶湯となった後、予め３００℃程度に保持された金属ガラス成形用金型内に射出され、冷却されることで、アモルファス金属の部品などに成形される。このようなダイカスト装置に備えられる金属ガラス成形用金型は、通常は３００℃程度に保持されており、１０００℃程度の高温に加熱された金属ガラスの溶湯が射出されるたびに熱衝撃と摩擦が加わるため、耐熱衝撃性、および高温時の耐摩耗性が要求される。以下、図１に示すダイカスト装置１００について説明する。
【００４５】
図１に示すダイカスト装置１００は、スリーブ１０と、プランジャー２０と、流路３０と、ダイキャビティ４０と、第１金型５０と、第２金型６０とを備えている。スリーブ１０は、プランジャー２０が移動するための通路を形成するものであり、スリーブ１０が形成する通路は、流路３０、およびダイキャビティ４０と連結されている。プランジャー２０は、スリーブ１０が形成する通路を前後に往復運動し、スリーブ１０内に流し込まれた金属ガラス（１０００℃程度に加熱して溶解した溶湯）を、スリーブ１０から、流路３０を通じて、ダイキャビティ４０内に射出するものである。
【００４６】
第１金型５０、および第２金型６０は、本発明の金属ガラス成形用金型が用いられている。すなわち、第１金型５０、および第２金型６０は、本発明の金属ガラス成形用金型部材を単独で用いて構成されているか、あるいは、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料から構成されている。なお、第１金型５０、および第２金型６０は、このような硬質複合材料から構成されている場合には、被成形物と接触する部分が、本発明の金属ガラス成形用金型部材で形成されているような構成とする。
【００４７】
第１金型５０、および第２金型６０は、型締めされることによってダイキャビティ４０を形成する金型であり、１０００℃程度に加熱された金属ガラスの溶湯が射出される途中で急冷されて固まらないように、３００℃程度に保持されており、プランジャー２０によりダイキャビティ４０内に射出された金属ガラスの溶湯を、ダイキャビティ４０内で冷却することにより、金属ガラスからなるアモルファス金属の部品などを成形することができる。
【００４８】
本発明の金属ガラス成形用金型は、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を用いて形成されるものであるため、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れるものである。
【００４９】
特に、本発明の金属ガラス成形用金型は、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を単独で用いて形成された場合はもちろんのこと、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を鋼材など他の材料と組み合わせてなる硬質複合材料を用いて形成された場合でも、熱衝撃による歪み（急激な温度変化に起因する歪み）を抑制することができるものであり、なかでも、上述した本発明の金属ガラス成形用金型部材を構成する硬質焼結合金は、鋼材に近い熱膨張係数を有するものであるため、鋼材と、直接、またはロウ材など介して接合され、本発明の金属ガラス成形用金型を形成した場合においても、熱衝撃が印加された際でも、熱膨張係数差に起因する歪みの発生を有効に防止できるものである。
【００５０】
そのため、本発明の金属ガラス成形用金型は、金属ガラス成形用途に好適に用いられるものである。特に、金属ガラス成形用途に用いられる金型は、１０００℃程度の高温に加熱された金属ガラスの溶湯が射出される途中で急冷されて固まらないように、３００℃程度に保持されており、このように３００℃程度に保持された状態にて、１０００℃程度の高温に加熱された金属ガラスの溶湯が流し込まれるという操作が繰返し行われることとなるため、高温環境下における耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に加えて、耐熱衝撃性が要求されることとなる。これに対し、本発明の金属ガラス成形用金型は、耐熱衝撃性、高温時の耐摩耗性、および金属ガラスに対する耐食性に優れるものであるため、このような金属ガラス成形用途、特に、金属ガラスをダイカスト成形する際に用いる金属ガラス成形用金型として好適に用いることができるものである。
【００５１】
なお、金属ガラス以外の、アルミ合金、マグネシウム合金、亜鉛合金などの溶融金属も上記のような金属ガラスと同じ課題があり、上記金型を溶融金属に用いることが好適である。
【実施例】
【００５２】
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
なお、各特性の評価方法は、以下のとおりである。
【００５３】
＜高温硬度測定＞
金属ガラス成形用金型部材について、高温顕微硬度計（Ｎｉｋｏｎ社製、ＱＭ−２）により、室温（２０℃）から８００℃までの温度範囲にて、ダイヤモンド圧子を用いて、荷重：３００ｇｆ、保持時間：１０秒の条件でビッカース硬度（Ｈｖ）を測定することにより、高温硬度の測定を行った。
【００５４】
＜耐熱衝撃性試験＞
まず、金属ガラス成形用金型部材を５０ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍのブロック形状に加工することで、試験片を得て、得られた試験片について、実際に金属ガラスを成形する際における条件に準じて、耐熱衝撃性試験を実施した。すなわち、金型が３００℃程度に保持された状態にて、１０００℃程度の高温に加熱された金属ガラスの溶湯が流し込まれるという操作が繰返し行われるという実際の金属ガラスの成形条件に準じて、試験片について、大気中で、３００℃で１２０秒間保持後に、１０００℃で６０秒間保持するというサイクルを５０回繰り返すことで熱衝撃を与えた。次いで、熱衝撃を与えた試験片を室温まで冷却し、冷却した試験片を切断した。そして、切断した断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、以下の基準で評価した。
○：クラックや切欠きが確認されなかった。
×：クラックや切欠きが確認された。
【００５５】
＜耐食性試験＞
まず、金属ガラス成形用金型部材を５ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍのブロック形状に加工することで、試験片を得て、得られた試験片と、Ｚｒ基金属ガラスとをアルミナ坩堝の中に入れ、真空中にて１０００℃まで加熱してＺｒ基金属ガラスを溶解し、１０００℃のまま５分間保持した。次いで、試験片、およびＺｒ基金属ガラスを室温まで冷却し、冷却した試験片、およびＺｒ基金属ガラスを切断した。そして、切断した断面をＳＥＭにより観察し、以下の基準で評価した。
○：Ｚｒ基金属ガラスとの反応層が確認されなかった。
×：Ｚｒ基金属ガラスとの反応層が確認された。
【００５６】
＜実施例１＞
配合組成が、Ｂ：４．７重量％、Ｍｏ：３９．０重量％、Ｃｒ：８．２重量％、Ｎｉ：２．９重量％、Ｆｅ：残部となるように、原料粉末を配合し、次いで、原料粉末１００重量部に対して、５重量部のパラフィンを加え、これをアセトン中で、振動ボールミルを用いて２５時間湿式混合粉砕を行なった。次いで、湿式混合粉砕を行なった原料粉末を、窒素雰囲気中で、１５０℃、１８時間乾燥し、粉砕粉末を得た。そして、得られた粉砕粉末を、プレス成形により成形し、得られた成形体を１４７３〜１５７３Ｋの温度で２０分間焼結することにより、硬質焼結合金からなる金属ガラス成形用金型部材を得た。なお、焼結時の昇温速度は１０Ｋ／分とした。
【００５７】
そして、得られた金属ガラス成形用金型部材について、上記方法にしたがい、高温硬度測定、耐熱衝撃性試験、および耐食性試験の各評価を行った。高温硬度測定の結果を図２に、耐熱衝撃性試験および耐食性試験の評価結果を表１にそれぞれ示す。
【００５８】
＜実施例２＞
配合組成が、Ｂ：３．４重量％、Ｍｏ：３０．４重量％、Ｃｒ：１０．１重量％、Ｎｉ：２．９重量％、Ｆｅ：残部となるように、原料粉末を配合し、硬質焼結合金を作製した以外は、実施例１と同様にして、金属ガラス成形用金型部材を得て、同様に評価を行った。高温硬度測定の結果を図２に、耐熱衝撃性試験および耐食性試験の評価結果を表１にそれぞれ示す。
【００５９】
＜実施例３＞
実施例２と同様の配合組成の原料粉末を用いて硬質焼結合金を作製した後、硬質焼結合金の表面に窒化処理を施すことにより窒化層を形成した以外は、実施例１と同様にして、金属ガラス成形用金型部材を得て、同様に評価を行った。高温硬度測定の結果を図２に、耐熱衝撃性試験および耐食性試験の評価結果を表１にそれぞれ示す。
【００６０】
＜比較例１＞
ＳＫＤ６１鋼の表面に窒化処理を施して窒化層を形成することにより得た試験片について、実施例１と同様に評価を行った。高温硬度測定の結果を図２に、耐熱衝撃性試験および耐食性試験の評価結果を表１にそれぞれ示す。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とを含む硬質焼結合金を用いた実施例１〜３においては、図２に示すように、室温（２０℃）下ではもちろんのこと、高温とした場合においても硬度（Ｈｖ）が優れたものであり、高温時の耐摩耗性に優れる結果であった。また、実施例１〜３は、表１に示すように、耐熱衝撃性試験、および耐食性試験の結果についても良好であった。
【００６３】
一方、窒化処理を施したＳＫＤ６１鋼を用いた比較例１においては、図２に示すように、２００℃以上における硬度が、実施例１〜３より低く、高温時の耐摩耗性に劣る結果となった。また、比較例１は、表１に示すように、耐熱衝撃性試験後に切欠きが確認され、耐熱衝撃性に劣る結果となった。
【００６４】
ここで、実施例１〜３、および比較例１の耐熱衝撃性試験の試験後の写真を図３に、耐食性試験の試験後の写真を図４に、それぞれ示す。なお、図３（Ａ）および図４（Ａ）は実施例１に、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）は実施例２に、図３（Ｃ）および図４（Ｃ）は実施例３に、図３（Ｄ）および図４（Ｄ）は比較例１にそれぞれ対応する。実施例１〜３については、図３（Ａ）〜（Ｃ）、および図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、耐熱衝撃性試験の試験後にクラックや切欠きは確認されず、また、耐食性試験の試験後にＺｒ基金属ガラスとの反応層は確認されなかった。特に、実施例３の硬質焼結合金においては、表面に窒化層が形成されているものの、表面の窒化層と、母材である硬質焼結合金との熱膨張係数の差が小さいため、耐熱衝撃性試験の試験後においてもクラックや切欠きは確認されなかった。一方、比較例１については、図３（Ｄ）に示すように、耐熱衝撃性試験の試験後に切欠きが確認された。
【符号の説明】
【００６５】
１００…ダイカスト装置
１０…スリーブ
２０…プランジャー
３０…流路
４０…ダイキャビティ
５０…第１金型
６０…第２金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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