(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
【請求項２】
質量％で、Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＭｏ：０．１超〜２％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
【請求項３】
質量％で、Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＣｕ：０．１超〜５％含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
【請求項４】
質量％で、Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＭｏ：０．１超〜２％、Ｃｕ：０．１超〜５％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなることを特徴とする樹脂成形用金型部材。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の樹脂成形用金型部材からなることを特徴とする樹脂成形用金型。
【請求項６】
請求項１、２、３または４記載の樹脂成形用金型部材からなることを特徴とする樹脂成形用金型付属部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂、特にフッ素樹脂を成形するための消耗の少ない耐食性に優れた金型部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、樹脂を成形するための金型部材としてＮｉ：２０〜６５％（％は質量％を示す。以下、同じ）、Ｃｒ：１０〜３９％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ｃ：０．５５〜２．５％、Ａｌ：０．０１〜４．５％、Ｗ：０．１〜１０％、Ｍｎ：０．１〜２％、Ｓｉ：０．１〜３％を含有し、さらに必要に応じてＮｂ：０．０１〜１．５％、Ｔｉ：０．０１〜４．５％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｂ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．０１〜１．５％、Ｃｏ：１〜１０％、Ｎ：０．００５〜０．５％の内の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる合金が知られている（特許文献１参照）。
さらに、酸性粉末などの腐食性物質を含む粉末や粒体などの原料物質を圧縮して医薬品、医薬部外品、化粧品、農薬、飼料、食料などのタブレット形状に成形するための金型を作製するための部材として、Ｃｒ：２５〜６０％、Ａｌ：０．１〜１０％を含有し、さらにＳｉ、Ｃ、Ｍｎ、Ｍｇ、ＴｉおよびＢから選らばれた少なくとも１種の元素を０．８％以下含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＦｅ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｏ、Ｎなどを０．１％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金が知られており、このＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金にはＳｉがＳｉＯ２として０．００２％混入することは差し支えないとされている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特公昭６２−１４２１４号公報
【特許文献２】特開２００１−６２５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、各種の樹脂が金型成形されるようになり、フッ素樹脂などのように成形時に腐食性の強いフッ化水素を発生させる樹脂についても金型成形されるようになってきた。ところが、従来から知られているＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる金型を使用して樹脂、特にフッ素樹脂を成形すると、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金はフッ化水素に対する耐食性が劣るために、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる成形用金型は激しく消耗し、金型の寿命が以前と比べて短くなるという欠点があった。特に樹脂を金型へ供給するためのノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの金型付属部品は一層過酷な条件で使用されるために消耗が早い。これを改善するために耐食性に一層優れた樹脂金型成形部材が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者らは、樹脂、特にフッ素樹脂を金型成形しても金型が消耗することの少ないＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる樹脂金型成形部材を得るべく鋭意研究を行った。
その結果、Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、
さらに必要に応じて
（イ）Ｍｏ：０．１超〜２％、
（ロ）Ｃｕ：０．１超〜５％、
上記（イ）〜（ロ）の内の１種または２種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した成分組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金とほぼ同等の硬さを有し、さらに従来のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金に比べてフッ化水素に対する耐食性が一層優れており、このＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる金型を用いて樹脂、特にフッ素樹脂を成形すると金型の消耗を低く抑えることができ、したがって、この金型の使用寿命が長くなる、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（２）Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＭｏ：０．１超〜２％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（３）Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｍｎ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＣｕ：０．１超〜５％含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる樹脂成形用金型部材、
（４）Ｃｒ：３５超〜５０％、Ａｌ：０．１〜６％、Ｆｅ：０．１超〜１％、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、ＭＮ：０．０１〜０．２％、Ｍｇ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１％を含有し、さらにＭｏ：０．１超〜２％、Ｃｕ：０．１超〜５％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるＳ量を０．００５％以下、Ｏ量を０．００３％以下に調整した組成を有するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金からなる樹脂成形用金型部材、に特徴を有するものである。
【０００６】
前記（１）〜（４）記載のＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は、樹脂成形用金型本体を構成する部材として有用であるが、特に高圧を受けて流動する樹脂に接する金型の付属部品（例えば、射出成形ノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの）の部材として優れた効果を奏するものである。したがって、この発明は、
（５）前記（１）、（２）、（３）または（４）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型、
（６）前記（１）、（２）、（３）または（４）記載の樹脂成形用金型部材からなる樹脂成形用金型付属部品、などに特徴を有するものである。
【０００７】
次に、この発明の樹脂成形用金型部材を構成するＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金の成分組成における各元素の限定理由について詳述する。
【０００８】
Ｃｒ：
Ｃｒはフッ化水素に対する耐食性を向上させる作用および時効処理によってα相の析出を促進し、合金の硬さを向上させる作用を有するが、その含有量が３５％以下では所望の耐食性を確保することができずかつ時効処理によるα相の析出量が不足するために十分な硬さが得られないので好ましくなく、一方、その含有量が５０％を超えて含有すると脆化して成形加工時に割れが発生しやすくなるので好ましくない。従って、この発明の樹脂成形用金型部材に含まれるＣｒは３５超〜５０％に定めた。一層好ましくは、３７〜４６％である。
【０００９】
Ａｌ：
ＡｌはＣｒとの複合添加によって析出を促進し、時効硬化性を向上させる作用を有するが、その含有量が０．１％未満では所望の効果が得られず、一方、Ａｌが６％を越えて含有すると、溶体化処理後の硬さが高くなりすぎて成形加工時に割れが発生しやすくなり、さらに切削加工性および延性などが低下するので好ましくない。したがって、Ａｌ：０．１〜６％の範囲内に定めた。一層好ましい範囲は０．２〜５％である。
【００１０】
Ｆｅ：
Ｆｅは加工性を向上させる作用および不純物の偏析を抑制し、特にフッ化水素に対する耐食性劣化を防止する効果があるので添加するが、その含有量が０．１％以下では前記作用に所望の効果が得られず、一方、Ｆｅを１％を越えて含有すると却ってフッ化水素に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｆｅの含有量を０．１超〜１％に定めた。一層好ましい範囲は０．１超〜０．５％である。
【００１１】
Ｃ：
Ｃは炭化物を形成し、合金の硬さを向上させる作用を有するが、その含有量が０．００１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．０１５％を越えて含有すると、フッ化水素に対する耐食性が低下する傾向があるので好ましくない。したがって、Ｃ含有量を０．００１〜０．０１５％に定めた。
【００１２】
Ｓｉ：
Ｓｉは脱酸剤として添加するが、Ｓｉは０．０１％未満では前記作用に所望の効果が現れないので好ましくなく、一方、Ｓｉを０．２％を越えて含有すると、フッ化水素に対する耐食性が劣化するので好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量を０．０１〜０．２％に定めた。一層好ましい範囲は０．０１〜０．０５％である。
【００１３】
Ｍｎ：
Ｍｎは脱酸剤として添加し、また熱間加工性を向上させる効果があるが、Ｍｎの含有量が０．０１％未満では前記作用に所望の効果が得られないので好ましくなく、一方、０．２％を超えて含有するとフッ化水素に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量を０．０１〜０．２％（一層好ましくは、０．０１％〜０．０５％）とした。
【００１４】
Ｍｇ：
Ｍｇは脱酸剤として添加し、またＣと結合して炭化物を形成し、合金の硬さを向上させる作用を有するが、その含有量が０．００１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方、その含有量が０．０３％を越えて含有すると、フッ化水素に対する耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｍｇ含有量を０．００１〜０．０３％に定めた。一層好ましい範囲は０．０１〜０．０２％である。
【００１５】
Ｎ：
Ｎはフッ化水素に対する耐食性が劣るγ´相中にＣｒを固溶させ、耐食性を向上させるために添加するが、その含有量が０．００１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方、Ｎが０．０１％を越えて含有するとかえってＣｒが固溶しにくくなるので好ましくない。したがって、Ｎの含有量を０．００１〜０．０１％に定めた。一層好ましい範囲は０．００１超〜０．００５％である。
【００１６】
Ｍｏ：
Ｍｏは、Ｃｒ２Ｏ３を主体とする不働態被膜の形成を促進する効果があるので必要に応じて添加する。その場合、０．１％を超えて含有することで効果を示すが、２％を超えて含有すると相安定性を劣化させ、Ｃｒ−ｂｃｃ相の固溶化を困難にしてしまうため、母相であるＮｉ−ｆｃｃ相とＣｒ−ｂｃｃ相との間でミクロ電池を形成し、結果的に金属イオンの溶出量を増大させてしまうので耐硝フッ酸腐食性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．０１〜２％に定めた。一層好ましくは０．１超〜０．５％である。
【００１７】
Ｃｕ：
Ｃｕは合金の耐食性を向上させる効果があるので必要に応じて添加するが、その含有量が０．１％以下では所望の効果が得られず、一方、５％を越えて含有するとかえって耐食性が劣化することからその含有量を０．１〜５％に定めた。一層好ましい範囲は０．２〜３％である。
【００１８】
不可避不純物：
不可避不純物として含まれるＳが０．００５％を超え、さらにＯが０．００３％を超えるようになると熱間加工性が劣化するので好ましくない。したがって、不可避不純物として含まれるＳおよびＯをＳ：０．００５％以下、Ｏ：０．００３％以下に定めた。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の成分組成を有する樹脂成形用金型材は、フッ化水素に対する耐食性が優れており、さらに従来の樹脂成形用金型材とほぼ同等の硬さを有することから、樹脂成形用の各種金型、特にフッ素樹脂を成形するための金型、その中でも特に苛酷な環境に曝される金型の付属部品（例えば、射出成形ノズル、樹脂を押出すためのスクリュー、押出しピン、逆流防止弁などの）の部材として使用することにより優れた効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施例
いずれもＣ含有量の少ない原料を用意し、これらを通常の真空高周波溶解炉を用いて溶解し鋳造した後、熱間鍛造および熱間圧延して表１〜３に示される成分組成を有する本発明金型部材１〜２５、比較金型部材１〜１８および従来金型部材１からなる直径：４０ｍｍを有する丸棒を作製した。これら丸棒を１２００℃で２時間保持したのち水焼入れを行うことにより固溶化処理を施した。これら固溶化処理を施した本発明金型部材１〜２５、比較金型部材１〜１８および従来金型部材１からなる丸棒を切削加工した後、本発明金型部材１〜２５、比較金型部材１〜１８からなる丸棒には７００℃に３時間保持の時効処理を施し、従来金型部材１からなる丸棒には６５０℃に５時間保持の時効処理を施し、その後、時効処理した丸棒をそれぞれ仕上げ加工することにより図１の断面図に示される形状の射出成形用ノズルを作製した。図１において、１は射出成形用ノズル、２はノズル本体部分、３はノズル本体孔、４は小径突出部分、５はノズル先端孔、Ｄ１はノズル本体部分の外径、Ｄ２は小径突出部分の外径、ｄ１はノズル本体孔の直径、ｄ２はノズル先端孔の直径、Ｌ１：ノズル全体の長さ、Ｌ２はノズル先端からの長さ、Ｌ３はノズル先端孔の長さ、Ｌ４は小径突出部分の長さであり、これらはＤ１：３５ｍｍ、Ｄ２：１２ｍｍ、ｄ１：１０ｍｍ、ｄ２：５ｍｍ、Ｌ１：５０ｍｍ、Ｌ２：１０ｍｍ、Ｌ３：８ｍｍ、Ｌ４：５ｍｍの寸法を有している。
【００２１】
これら本発明金型部材１〜２５、比較金型部材１〜１８および従来金型部材１からなる射出成形用ノズルを射出成形機に組み込み、シリンダーおよびノズル温度：３２０℃、射出圧力：９０ＭＰａの条件でフッ素樹脂の１種であるＰＦＡの射出成形を１万回行い、１万回射出成形した後の射出成形用ノズルのノズル先端孔の直径を測定し、１万回射出成形した後の射出成形用ノズルのノズル先端孔の直径から射出成形前のノズル先端孔の直径を引いて最大減肉量を測定し、その結果を表４に示した。
【００２２】
【表１】
0004978790.tif 000002
【００２３】
【表２】
0004978790.tif 000003
【００２４】
【表３】
0004978790.tif 000004
【００２５】
【表４】
0004978790.tif 000005
【００２６】
表１〜４に示された結果から、本発明金型部材１〜２５からなる射出成形用ノズルは、従来金型部材１からなる射出成形用ノズルに比べて射出成形による最大減肉量が小さいことから、本発明金型部材１〜２５は従来金型部材１に比べてフッ化水素に対する耐食性が優れていることが分かる。しかし、この発明から外れた比較金型部材１〜１８は熱間圧延時に割れが発生したり、最大減肉量がやや大きくなるなど好ましくないことが分かる。
【００２７】
なお、実施例では、フッ素樹脂を射出成形する時の最大減肉量について測定した結果を示したが、この発明の樹脂成形用金型材はフッ素樹脂以外のすべての樹脂を成形するための金型材としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例で使用した射出成形用ノズルの断面図である。
【図１】
0004978790.tif 000006