JPH07115883B2 - 熱間塑性加工用素材のコ−ティング材 - Google Patents

熱間塑性加工用素材のコ−ティング材

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JPH07115883B2
JPH07115883B2 JP62183181A JP18318187A JPH07115883B2 JP H07115883 B2 JPH07115883 B2 JP H07115883B2 JP 62183181 A JP62183181 A JP 62183181A JP 18318187 A JP18318187 A JP 18318187A JP H07115883 B2 JPH07115883 B2 JP H07115883B2
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coating material
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metal oxide
plastic working
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輝興 渡辺
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、熱間塑性加工用素材へのコーティング材に関
する。
(2) 従来の技術 従来、金属を熱間鍛造する際に使用する鍛造素材へのコ
ーティング材としては、黒鉛粉末を水や有機溶剤に混合
したもの(特公昭57−13598号公報)、黒鉛、二硫化モ
リブデンを硼酸などとともに水に混合したもの(特開昭
56−109128号公報)、および表面にリン酸被膜処理を施
すものなどがある。
また、ガラス質のものとしては、金属又は合金粉を混合
したもの(特開昭57−209736号公報)および水溶性ガラ
スを用いたもの(特公昭56−17297号公報)などがあ
る。
(3) 発明が解決しようとする問題点 前記従来の黒鉛粉末を使用したコーティング材は、鍛造
温度が200℃以上を越える高温で鍛造を行う際には、そ
の予熱過程で水や有機溶剤の激しい気化現象が生じ、黒
鉛粒子の塗布面への付着が妨げられ、均質な黒鉛粒子に
よる被膜を形成することが困難であった。
また、二硫化モリブデンを使用したコーティング材につ
いても同様の問題があった。
そして、前記従来のいずれのコーティング材において
も、鍛造素材の高温での加熱鍛造過程における酸化防止
を行うことができず、寸法精度の良好な鍛造品を得るこ
とができない、酸化物(スケール)のため型寿命が短
い、金型からのスケールの排出が困難である、といった
実作業上の問題点があった。
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、これら
の問題点を解決するとともに、加熱鍛造後の冷却過程
で、鍛造品から容易に剥離することができる熱間塑性加
工用素材のコーティング材を提供することを目的とする
ものである。
B.発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明に係る熱間塑性加工用素材のコーティング材は、
B2O3、SiO2およびNa2Oよりなるガラス成分と、金属酸化
物とより構成され、B2O3の含有量が20〜60重量%、SiO2
の含有量が24〜70重量%、Na2Oの含有量が10〜50重量%
であり、残部が前記金属酸化物であることを特徴とす
る。
SiO2が70%を超えた場合には、コーティング材の粘度が
高くなりすぎ塗布が困難になり、適当な膜厚の塗膜が得
られない。また、塗膜の強度が高くなりすぎ、冷却過程
での鍛造品からの剥離が困難になる。
B2O3が60%を超えた場合には、ガラスが液状ではなく固
形状となり、塗布が困難になるうえ、塗膜の強度も低下
してしまう。
Na2Oが50%を超えた場合には、ガラスが水と反応しやす
くなり、耐候性、吸湿性等が問題となる。
前記各ガラス成分の下限値以下では、粘性、熱膨張性、
ガラスの変形能等が低下し、熱間鍛造のコーティング材
として使用することが困難になる。
前記金属酸化物は第1金属酸化物と第2金属酸化物とよ
りなり、その第1金属酸化物は、Cu、Ag、Au、Cs、Zn、
Ba、Ti、V、Ta、Mo、Mn、Fe、CoおよびNiから選ばれた
1種または2種以上の金属の酸化物であって、その含有
量が0.1〜20重量%であり、第2金属酸化物は、Li、
K、Rb、Mg、Ca、Sr、La、Al、PおよびSeから選ばれた
1種または2種以上の金属の酸化物であって、その含有
量が0.1〜30重量%である。
第1金属酸化物は、主としてコーティング材と素材のぬ
れ性の向上に寄与し、第2金属酸化物は、熱膨張性と粘
度に寄与するものである。第1,第2金属酸化物をコーテ
ィング材に含有させることによって、熱間塑性加工用素
材上に均質な薄い被膜を形成することが可能になる。
第1,第2金属酸化物の含有量が下限値以下の場合には、
均質な薄い被膜を得ることができず、また、含有量が上
限値以上である場合には、鍛造後の冷却過程において、
このガラス質のコーティング被膜が素材との熱膨張差の
関係で、鍛造品から剥離しなくなる。
本発明のコーティング材においては、鍛造温度である80
0〜1300℃に加熱した際に、コーティング材が溶融状態
となり、その時の粘度が0.1〜150cP(センチポアズ)と
なるように、また、熱膨張係数が0.8〜20×10-6となる
ように、前記の範囲内で各成分の含有割合を調整する。
粘度が0.1cP以下の場合には、素材の予熱過程でコーテ
ィング材が滴下し、均質な被膜を得ることができないの
で、酸化防止性、断熱性、潤滑性が得られない。また、
粘度が150cP以上の場合には、被膜が厚くなり、素材上
のコーティング材を溶融状態にするために予熱温度を高
くすることが必要となるとともに、鍛造品の寸法精度も
悪化する。
また、鍛造後の冷却過程で、鍛造品とガラスコーティン
グ材との熱膨張差を利用して、鍛造品の表面に形成され
ているガラスコーティング層を剥離させるので、熱膨張
係数が前記範囲外の場合には、コーティング層の剥離が
困難となる。
(2) 作用 前述の構成を備えた本発明の熱間塑性加工用素材のコー
ティング材は、鍛造時の予熱工程において、鍛造素材表
面に均一な薄い被膜を形成することができるので、鍛造
素材の酸化を防止するとともに、予熱から鍛造までの温
度降下を抑制することができる。
また、鍛造素材の酸化を防止することによって、スケー
ルの発生を防止し、鍛造品の寸法精度を向上させるとと
もに、金型からのスケールの排出という手間を省くこと
ができる。
そして、スケールがついた状態で鍛造が行われないの
で、型寿命を向上させることができる。
本発明の熱間塑性加工用素材のコーティング材を素材表
面に適用するには、例えば、(1)ガラス質のコーティ
ング材を溶融し、これにコーティングが容易になるよう
に無酸化雰囲気で予熱した鍛造素材をデイッピング(浸
漬)してコーティング後徐冷し、このコーティングした
鍛造素材を熱間鍛造する、(2)ガラス質のコーティン
グ材を粉末化し、これに粘結剤、溶媒、カーボン粉末等
を配合して鍛造素材に塗布し(塗布された(コーティン
グ材は、鍛造の予熱過程でカーボン等は酸化して素材表
面の酸化を防止し、ガラス粉末は溶融して素材表面に均
質な薄い被膜を形成する)、ついで熱間鍛造を行う、等
の方法がとられる。
(3) 実 施 例 本発明をより一層明らかにするために、以下に実施例を
掲げる。各実施例中、%は重量%を表す。
実施例1 SiO2 28.1%、B2O3 35.2%、Na2O 15.1%、Al2O3
8.5%、MgO 6.5%、BaO 0.2%、FeO 0.4%、MnO 1.
2%、K2O 4.8%からなる組成を有するガラス質コーテ
ィング材を900℃に加熱し溶融した。このコーティング
材の粘度は、1000℃で3cP、熱膨張係数は2.5×10-6であ
る。
鍛造素材として、SCM415(JIS材)のクロムモリブデン
鋼からなる、φ40×120mmの丸棒形状のビレットを使用
し、このビレットを700℃まで非酸化性雰囲気中で予熱
した後に、溶融コーティング材中に投入してコーティン
グした(このビレットを冷却後、室温で測定した被膜の
厚さは、30μm以下であった。)。
コーティング後、ビレットを1200℃で1分間予熱し、16
0kg/cm2の加圧力で鍛造した。鍛造までの持ち時間は20
秒とした。
比較のために、コーティングならびに非酸化予熱を省略
したビレットを同様に鍛造した。
鍛造後の排出スケールは、コーティング物では観測され
ず、コーティングしたガラス層は冷却に伴い、約1分後
に約1〜2mmの細片として排出された。一方、コーティ
ングを省略したビレットからは、約30秒後にスケールが
剥離した。スケールの厚さは約0.1〜0.5mmで、30×60mm
に及ぶ大きな剥離片もみられ、これらのスケールは鍛造
後に鍛造品を傷つける可能性が大きいものであった。
コーティング物の酸化はほとんどみられず、コーナー部
に粉末状の酸化物がわずかに観測されたのみであった。
実施例2 実施例1で使用したガラス質コーティング材を、粉末粒
度が44μm以下40%、44〜100μm60%となるように粉末
化した。
アセトン、乳酸ブチル、フタル酸−n−ブチルの中にニ
トロセルロースを少量加えた液中に、粉末化したコーテ
ィング材を分散させ、粘結剤としてポリ酢酸ビニル少量
と黒鉛粉を添加した。
この分散液中に、実施例1と同様のビレットをデイッピ
ングしてコーティングを行った。得られた被膜の厚さ
は、0.1mm程度であった。
コーティング後の予熱、鍛造等は、実施例1と同一の条
件下に行い、実施例1と同様の結果を得た。
実施例3 SiO2 27.8%、B2O3 34.1%、Na2O 16.0%、Al2O3
5.2%、MgO 8.0%、K2O 5.0%、Cs2O 2.2%、FeO
0.4%、MnO 1.3%からなる組成を有するガラス質コー
ティング材を900℃に加熱し溶融した。このコーティン
グ材の粘度は1000℃で3cP、熱膨張係数は1.2×10-6であ
る。実施例1と同様のビレットを200〜400℃に予熱した
後に、溶融コーティング材中にデイッピングしてコーテ
ィングした、コーティング層の厚さは、約0.1mmであっ
た。
このビレットを実施例1と同一の条件下で予熱、鍛造し
た。コーティング層は鍛造後も均一であり、鍛造中にお
けるコーティング層の塑性変形むらもなく良好な状態で
工程が終了した。
鍛造後ビレットを水中に投入すると、コーティング層は
成形体からきれいに剥離し、型離れも良好であった。
実施例4 Na2O 15.1%、SiO2 30.0%、B2O3 36.0%、Al2O3
4.5%、MgO 6.0%、BaO 1.3%、FeO 0.8%、MnO 1.
6%、K2O 4.7%からなる組成を有するガラス質コーテ
ィング材を粒径が100μm以下になるように粉末化し
た。粒度分布は、44μm以下60%、44〜100μm40%であ
った。
アセトンを主成分とし、少量の乳酸ブチル、フタル酸エ
チルを加えた溶媒にポリ酢酸ビニルを分散させてポリ酢
酸ビニルの0.2%液としこれに前記ガラス粉末を分散さ
せた。これを実施例1と同様のビレットの全面にハケ塗
りにてコーティングした。約5分間風乾してアセトンを
揮散させ、その後予熱炉に投入した。予熱炉の全長は2.
5m、滞留時間は1分間で、温度は1200℃であった。
昇温後予熱炉から取出したビレットを、コーティング処
理を施さずに同様に予熱処理した従来材と比較した。従
来材では0.1〜0.3mm程度のスケールの剥離がみられた
が、コーティング処理を施したものではスケールの発生
はみられなかった。
また、ビレットの赤熱状態から赤熱が消えるまで(約11
00〜500℃まで)の時間は、従来のものでは1分間以内
であったが、コーティング処理を施したものでは、その
3〜4倍以上の時間を要した。
コーティング処理を施したビレットを、予熱後加圧力16
0kg/cm2で鍛造した成形体のコーティング層は均一であ
り、良好な潤滑性を示した。この成形体を水中に投入す
るとコーティング層は簡単に成形体から剥離し、成形体
表面に残存するものはなかった。
また、鍛造後の成形体を室温に放置し徐冷すると、500
℃近辺からコーティング層がはじけて剥離しはじめ、約
1時間後には、成形体に付着しているものはほとんどな
かった。
使用したガラス質コーティング材の粘度は、1000℃で2c
P、熱膨張係数は2.0×10-6であった。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載さ
れた本発明を逸脱することなく、例えば、ガラス質コー
ティング材に通常使用される添加剤を適宜混合する等の
変更を行うことが可能である。
C.発明の効果 以上のように、本発明の熱間塑性加工用素材のコーティ
ング材によれば、鍛造時の予熱工程において、鍛造素材
表面に均一な薄い被膜を形成することができるので、鍛
造素材の酸化を防止し、予熱から鍛造までの温度降下を
抑制するとともに、この被膜は鍛造時には溶融状態とな
るので鍛造素材に良好な潤滑性を付与することができ
る。
また、鍛造素材の酸化を防止することによって、スケー
ルの発生を防止し、鍛造品の寸法精度を向上させるとと
もに、金型からのスケールの排出という手間を省くこと
ができる。
そして、スケールのない状態で鍛造が行われるので、型
寿命を向上させることができるなど、本発明は実用上顕
著な効果を奏するものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】B2O3、SiO2およびNa2Oよりなるガラス成分
    と、金属酸化物とより構成され、B2O3の含有量が20〜60
    重量%、SiO2の含有量が24〜70重量%、Na2Oの含有量が
    10〜50重量%であり、残部が前記金属酸化物であること
    を特徴とする熱間塑性加工用素材のコーティング材。
  2. 【請求項2】前記金属酸化物は第1金属酸化物と第2金
    属酸化物とよりなり、その第1金属酸化物は、Cu、Ag、
    Au、Cs、Zn、Ba、Ti、V、Ta、Mo、Mn、Fe、CoおよびNi
    から選ばれた1種または2種以上の金属の酸化物であっ
    て、その含有量が0.1〜20重量%であり、前記第2金属
    酸化物は、Li、K、Rb、Mg、Ca、Sr、La、Al、Pおよび
    Seから選ばれた1種または2種以上の金属の酸化物であ
    って、その含有量が0.1〜30重量%である、特許請求の
    範囲第(1)項記載の熱間塑性加工用素材のコーティン
    グ材。
  3. 【請求項3】800〜1300℃に加熱した際に溶融状態とな
    り、その時の粘度が0.1〜150cP(センチポアズ)であ
    る、特許請求の範囲第(1)または第(2)項記載の熱
    間塑性加工用素材のコーティング材。
  4. 【請求項4】熱膨張係数が0.8〜20×10-6である、特許
    請求の範囲第(1),第(2)または第(3)項記載の
    熱間塑性加工用素材のコーティング材。
JP62183181A 1987-07-22 1987-07-22 熱間塑性加工用素材のコ−ティング材 Expired - Lifetime JPH07115883B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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