特許 7567686 成形金型および成形金型の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】成形金型および成形金型の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B28B 3/26 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

B28B3/26 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021105808

(22)【出願日】2021-06-25

(65)【公開番号】P2023004235

(43)【公開日】2023-01-17

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】玉井 耕嗣

【審査官】末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１８４２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０８７７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３８３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７１６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２８Ｂ ３／００－５／１２

Ｂ２８Ｂ １／３０－１／４２

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミック質のハニカム構造体（Ｈ）の押出成形に用いられる成形金型（１，１０１，２０１）であって、
第１金属材料からなる第１板状部（１０）と、
上記第１金属材料の硬度を上回る第２金属材料からなり上記第１板状部に接合された第２板状部（２０）と、
を備え、
上記第１板状部には、上記第２板状部との接合面である第１接合面（１１）と、上記第１接合面とは反対側の原料供給面（１２）と、が設けられ、上記原料供給面から原料押出方向（Ｄ）に複数の原料供給穴（１３）が延びており、
上記第２板状部には、上記第１板状部との接合面である第２接合面（２１）と、上記第２接合面とは反対側の押出面（２２）と、が設けられ、上記押出面に上記複数の原料供給穴に連通する格子状のスリット（２３）が開口しており、
上記第２板状部は、上記複数の原料供給穴の中で成形原料（Ｍａ）の導入速度が相対的に大きい第１供給穴（１３Ａ）に連通する上記スリットを有する高流速部（２４）と、上記複数の原料供給穴の中で成形原料（Ｍａ）の導入流速が相対的に小さい第２供給穴（１３Ｂ）に連通する上記スリットを有する低流速部（２５）と、を有し、上記原料押出方向の厚みについて上記高流速部が上記低流速部を上回るように構成されている、成形金型（１，１０１，２０１）。

【請求項2】

上記第２板状部は、上記複数の原料供給穴に導入前の成形原料（Ｍａ）の流速分布に応じて、上記原料押出方向から見たときの中央部が上記高流速部とされ、上記中央部の外側を囲む外周部が上記低流速部とされている、請求項１に記載の成形金型。

【請求項3】

上記第１金属材料は、炭素鋼またはステンレス鋼であり、上記第２金属材料は、炭化タングステンを含有する超硬金属材料である、請求項１または２に記載の成形金型。

【請求項4】

上記第１金属材料は、炭素鋼またはステンレス鋼であり、上記第２金属材料は、クロム、鉄、ニッケル、コバルトを主成分とするハイエントロピー合金材料である、請求項１または２に記載の成形金型。

【請求項5】

上記第１金属材料は、炭素鋼またはステンレス鋼であり、上記第２金属材料は、コバルトまたはニッケルを主成分とする合金材料である、請求項１または２に記載の成形金型。

【請求項6】

上記スリットの内壁面には、Ｔi－Ｃ－Ｎ組成からなる耐摩耗性被膜（２６）が設けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載の成形金型。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の成形金型の製造方法であって、
上記第１板状部に上記第２板状部を接合する接合工程（Ｓ１０１）と、
上記接合工程で接合された上記第１板状部の上記原料供給面に上記複数の原料供給穴を加工する穴加工工程（Ｓ１０２）と、
上記接合工程で接合された上記第２板状部の上記押出面に上記スリットを加工するスリット加工工程（Ｓ１０３）と、
を有し、
上記接合工程は、上記第１板状部の上記第１接合面に金属積層造形法により上記第２金属材料の粉末を溶融凝固させて上記第２板状部を形成する工程である、成形金型の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形金型と、成形金型を製造する製造方法と、に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１には、この種の成形金型としてハニカム構造体成形用口金と称されるものが開示されている。このハニカム構造体成形用口金は、厚み方向に貫通する裏孔を有する第一の板状部材と、ろう材により第一の板状部材に接合されており裏孔に連通する格子状のスリットを有する第二の板状部材と、を備えている。２つの板状部材はそれぞれが均一の厚みを有するように構成されている。

【0003】

セラミック質のハニカム構造体を製造する際、押出成形機から供給された成形原料を第一の板状部材の裏孔に導入し、この成形原料を格子状のスリットから押し出す押出成形を行う。このとき、スリットが硬質のセラミック材料である成形原料によって摩耗することを抑制するために、第二の板状部材が超硬合金からなるように構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１８４２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、押出成形機から供給される成形原料は、第一の板状部材の裏孔に導入される直前の段階で、中央部の速度が外周部よりも大きくなるような流速分布を形成する。このため、成形金型も外周部に比べて中央部の摩耗が進行し易くなる。そして、中央部の摩耗が進行すると抵抗が下がるため外周部よりも成形原料が流れ易くなる。その結果、スリットから押し出される成形体も中央部の流速が外周部に比べて早くなり、ハニカム構造体の品質が不安定になり易いという問題が生じ得る。このような問題は、成形原料の硬度が高まるほどに顕著になる。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、セラミック質のハニカム構造体の品質安定化を図るのに有効な押出成形技術を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、
セラミック質のハニカム構造体（Ｈ）の押出成形に用いられる成形金型（１，１０１，２０１）であって、
第１金属材料からなる第１板状部（１０）と、
上記第１金属材料の硬度を上回る第２金属材料からなり上記第１板状部に接合された第２板状部（２０）と、
を備え、
上記第１板状部には、上記第２板状部との接合面である第１接合面（１１）と、上記第１接合面とは反対側の原料供給面（１２）と、が設けられ、上記原料供給面から原料押出方向（Ｄ）に複数の原料供給穴（１３）が延びており、
上記第２板状部には、上記第１板状部との接合面である第２接合面（２１）と、上記第２接合面とは反対側の押出面（２２）と、が設けられ、上記押出面に上記複数の原料供給穴に連通する格子状のスリット（２３）が開口しており、
上記第２板状部は、上記複数の原料供給穴の中で成形原料（Ｍａ）の導入速度が相対的に大きい第１供給穴（１３Ａ）に連通する上記スリットを有する高流速部（２４）と、上記複数の原料供給穴の中で成形原料（Ｍａ）の導入流速が相対的に小さい第２供給穴（１３Ｂ）に連通する上記スリットを有する低流速部（２５）と、を有し、上記原料押出方向の厚みについて上記高流速部が上記低流速部を上回るように構成されている、成形金型（１，１０１，２０１）、
にある。

【発明の効果】

【0008】

上述の態様の成形金型は、セラミック質のハニカム構造体の押出成形に用いられるものであり、成形原料が供給される側に第１板状部を備え、ハニカム構造体が押し出される側に第２板状部を備える。この成形金型は、第１板状部の第１接合面と第２板状部の第２接合面とが互いに接合されることにより一体化されている。ハニカム構造体となる成形原料は、第１板状部の原料供給面から原料押出方向に延びる複数の原料供給穴を通じて成形金型の内部に導入される。この成形原料は、複数の原料供給穴に連通する格子状のスリットを経て、第２板状部の押出面からハニカム構造体として押し出される。

【0009】

第２板状部の高流速部は、複数の原料供給穴の中で成形原料の導入速度が相対的に大きい第１供給穴に連通するスリットを有する部位である。これに対して、第２板状部の低流速部は、複数の原料供給穴の中で成形原料の導入速度が相対的に小さい第２供給穴に連通するスリットを有する部位である。導入された成形原料による摩耗によって、スリットの幅が拡がったスリット摩耗部が、第１金属材料よりも硬質である第２金属材料からなる第２板状部に到達するまで延びる。

【0010】

ここで、第２板状部は、高流速部の原料押出方向の厚みが低流速部の原料押出方向の厚みよりも厚くなるように構成されている。本構成によれば、各スリットの摩耗の結果、第２供給穴に接続するスリットは、原料押出方向のスリット摩耗部長が第１供給穴に接続するスリットよりも長くなり、第１供給穴に接続するスリットは、原料押出方向のスリット摩耗部長が第２供給穴に接続するスリットよりも短くなる。したがって、第１供給穴における成形原料の流動抵抗を高くして第１供給穴に成形原料を流れにくくすることができる一方で、第２供給穴における成形原料の流動抵抗を低くして第２供給穴に成形原料を流れ易くすることができる。その結果、スリットから押し出されるハニカム構造体の速度分布を均一に制御することが可能になる。

【0011】

以上のごとく、上述の態様によれば、セラミック質のハニカム構造体の品質安定化を図るのに有効な押出成形技術を提供することができる。

【0012】

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１の成形金型の平面図。

【図2】図１の成形金型の部分断面図。

【図3】図１の成形金型によって成形されたハニカム構造体の斜視図。

【図4】図１の成形金型の原料供給穴に導入前の成形原料の流速分布を示す図。

【図5】図４において成形金型から押し出される成形体の流速分布を示す図。

【図6】図１の成形金型によるハニカム構造体の成形処理のフローチャート。

【図7】図６中の第１ステップの接合工程にかかる第１金属板材の斜視図。

【図8】図６中の第１ステップの接合工程の様子を模式的に示す図。

【図9】図６中の第２ステップの穴加工工程においてワークの第１板状部に原料供給穴を加工する様子を示す斜視図。

【図10】図９中のワークのX-X線矢視断面図。

【図11】図６中の第３ステップのスリット加工工程においてワークの第２板状部にスリットを加工する様子を示す斜視図。

【図12】図１１中のワークのXII-XII線矢視断面図。

【図13】実施形態４の成形金型の部分断面図。

【図14】実施形態５の成形金型の部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、成形金型の実施形態と、成形金型の製造方法の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。この成形金型は、例えば、自動車用の排ガス浄化触媒等に使用されるセラミック質のハニカム構造体を、セラミックス原料の押出成形により製造するハニカム構造体成形用金型として好適に使用される。

【0015】

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、成形金型の横方向である第１方向を矢印Ｘで示し、成形金型の縦方向である第２方向を矢印Ｙで示し、成形金型の厚み方向（第１方向と第２方向の両方と直交する方向）である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

【0016】

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１の成形金型１は、第３方向Ｚの平面視の外形が概ね矩形をなすように構成されている。図２に示されるように、この成形金型１は、第１板状部１０と、第１板状部１０に接合された第２板状部２０（図１も参照）と、を備えている。このとき、成形金型１の厚み方向である第３方向Ｚは、第１板状部１０と第２板状部２０のそれぞれの厚み方向でもある。

【0017】

図２に示されるように、第１板状部１０には、第２板状部との接合面である第１接合面１１と、第１接合面１１とは反対側の露出面である原料供給面１２と、が設けられている。原料供給面１２から原料押出方向Ｄに複数の原料供給穴１３が延びている。原料押出方向Ｄは、第３方向Ｚに概ね一致している。複数の原料供給穴１３は、同一形状であり、互いに平行で、且つ等間隔となるように配設されている。

【0018】

第２板状部２０には、第１板状部１０との接合面である第２接合面２１と、第２接合面２１とは反対側の露出面である押出面２２と、が設けられている。押出面２２は、第１板状部１０の原料供給面１２と概ね平行な面である。押出面２２に複数の原料供給穴１３に連通する格子状のスリット２３（図１および図２を参照）が開口している。スリット２３のスリット幅は、原料供給穴１３の穴径を下回るように構成されている。スリット２３は、原料供給穴１３のうち穴径がテーパー状に絞られた絞り部１３ａに接続されている。

【0019】

本実施形態では、複数の原料供給穴１３は第２板状部２０まで到達していない一方で、スリット２３は第１板状部１０まで到達している。原料供給穴１３とスリット２３の境界が第１板状部１０と第２板状部２０との境界と一致していない。このため、第１板状部１０には、原料供給穴１３が形成された領域と、スリット２３の一部が形成された領域と、の両方が存在する。これに対して、第２板状部２０には、原料供給穴１３が形成された領域が存在しない。

【0020】

なお、この成形金型１において、必要に応じて、原料供給穴１３とスリット２３の境界が第１板状部１０と第２板状部２０との境界と一致するような構造を採用することもできる。

【0021】

第２板状部２０は、第１板状部１０の第１金属材料の硬度を上回る第２金属材料からなる。一例として、本実施形態では、第１金属材料が炭素鋼またはステンレス鋼であり、第２金属材料が炭化タングステンを含有する超硬金属材料である。

【0022】

金属材料の硬度の指標として、例えばビッカース硬度を採用することができる。ビッカース硬度は、押込み硬さを示す既知の指標であり、概して、剛体を被試験体に押し込、そのときに被試験体に形成されるくぼみの面積を用いて算出される。このビッカース硬度に基づいて、被試験体が硬いか柔らかいかが判断される。また、硬度の指標としてはビッカース硬度のほか、ロックウェル硬度などの指標を用いることができる。

【0023】

第１金属材料である炭素鋼またはステンレス鋼は、加工し易い加工性能に優れた材料である。このような第１金属材料を使用することによって、加工精度が高く、且つ、加工に要するコストが抑えられた成形金型１を実現することができる。

【0024】

第２金属材料である、炭化タングステンを含有する超硬金属材料は、硬度が高く耐摩耗性に優れた材料である。このような第２金属材料を使用することによって、スリット２３の金属摩耗が抑制された成形金型１を実現することができる。なお、この超硬金属材料に、バインダ金属として、コバルトやニッケルが含有されていてもよい。また、炭化タングステンに代えて、耐摩耗性および耐食性に優れたステライト、コルモノイ等の材料を使用してもよい。

【0025】

図３に示されるように、ハニカム構造体Ｈは、例えば、円柱状で、円筒外皮内をハニカム状のセル壁Ｈ１にて多数のセルＣに区画して構成されている。セルＣの形状や大きさは、任意に選択することができる。本形態では、一例として、セルＣの形状を正方形とし、全領域で同一の大きさに設定している。必要に応じて、セルＣの形状を、三角形以上の多角形又は複数の形状の組み合わせとしたり、セルＣの大きさを、周方向に分割した複数の領域ごとに変更して、例えば、内周側と外周側とで異なるセル密度としたりすることもできる。

【0026】

第２板状部２０のスリット２３は、ハニカム構造体Ｈの正方形のセルＣに対応した四角格子状である。このスリット２３の形状は、原料押出方向Ｄについて一定であり、ハニカム構造体Ｈの最終形状を決定する。例えば、スリット３１の格子間隔やスリット幅は、セルＣのピッチやセル壁Ｈ１の厚みに応じて設定される。スリット３１の高さは、特に制限されず、例えば、スリット２３の格子間隔と同等程度に設定することができる。

【0027】

図４に示されるように、成形金型１を用いてハニカム構造体Ｈを押出成形する際、押出成形機Ａから第１板状部１０の原料供給面１２に向けて粘土状の成形原料Ｍａを押し出す。これにより、成形原料Ｍａが複数の原料供給穴１３に導入されて成形金型１の内部を原料押出方向Ｄである一方向に連続的に流動する。そして、スリット２３を通過した成形原料Ｍａが押出面２２からハニカム構造体Ｈとして押し出される。

【0028】

なお、成形原料Ｍａは特に限定されないが、一例として、焼成後にコージェライト、ＳｉＣ等を生成するセラミックス原料を採用することができる。

【0029】

ここで、成形原料Ｍａは、押出成形機Ａから押し出されるときに、即ち、複数の原料供給穴１３に導入される直前の段階では、成形機Ａの壁面の影響や、押出に用いられるスクリューの影響により、中央部の方が外周部よりも流速Ｖａが速くなるような流速分布を形成することが想定される。そして、この流速分布の影響により、複数の原料供給穴１３の中で成形原料Ｍａの導入速度が相対的に大きい第１供給穴１３Ａと、複数の原料供給穴１３の中で成形原料Ｍａの導入速度が相対的に小さい（第１供給穴１３Ａよりも導入速度が小さい）第２供給穴１３Ｂと、が形成される。このため、第２板状部２０は、第１供給穴１３Ａの原料押出方向Ｄの下流側に位置する高流速部２４と、第２供給穴１３Ｂの原料押出方向Ｄの下流側に位置する低流速部２５と、を有する（図２及び図４を参照）。高流速部２４は、第１供給穴１３Ａに連通するスリット２３を有し、低流速部２５は、第２供給穴１３Ｂに連通するスリット２３を有する。

【0030】

成形原料Ｍａが上記のような流速分布を形成する場合、第２板状部２０の第３方向Ｚの厚みを均一にすると、中央部の第１供給穴１３Ａの方が外周部の第２供給穴１３Ｂよりも摩耗が進行し易くなり、第２供給穴１３Ｂに比べて成形原料Ｍａの流動抵抗が下がる。このため、第１供給穴１３Ａの方に成形原料Ｍａが流れ易くなり、スリット２３から押し出される成形体Ｍｂも、中央部の方が外周部よりも流速が速くなるような流速分布を形成する。このとき、成形体Ｍｂがその中央部が外周部に対して原料押出方向Ｄに盛り上がるように押し出されると、ハニカム構造体Ｈの品質の安定化を図るのが難しい。

【0031】

そこで、本実施形態では、第２板状部２０は、原料押出方向Ｄの厚みについて高流速部２４が低流速部２５を上回るように構成されている。すなわち、複数の原料供給穴１３に導入前の成形原料Ｍａの流速分布に応じて、第２板状部２０を原料押出方向Ｄから見たときの中央部が高流速部２４とされ、中央部の外側を環状に囲む外周部が低流速部２５とされており、外周部から中央部に向かうにつれて原料押出方向Ｄの厚みが厚くなるように、即ち、中央部から外周部に向かうにつれて原料押出方向Ｄの厚みが薄くなるように構成されている。

【0032】

本構成の作用効果について、図５を参照しながら説明する。

【0033】

図５に示されるように、スリット２３のうち第１板状部１０に形成されている領域は、各原料供給穴１３は導入された成形原料Ｍａによって摩耗する。このとき、第２板状部２０の第２金属材料が第１板状部１０の第１金属材料に比べて硬質であるため、各原料供給穴１３の絞り部１３ａ（各原料供給穴１３のうち原料押出方向Ｄの下流側の部位）は、初期状態に比べると第２板状部２０との境界である第２接合面２１に到達するまで原料押出方向Ｄの下流側へと拡張される。これにより、各原料供給穴１３は、図５中の二点鎖線で示される初期状態から実線で示される摩耗状態へと変化する。

【0034】

ここで、本実施形態では、第２板状部２０は、低流速部２５の方が高流速部２４よりも第３方向Ｚの厚みが薄くなるように構成されている。このため、第１板状部１０の中央部の摩耗を外周部の摩耗に比べて抑制することができ、中央部の偏摩耗を防ぐことが可能になる。

【0035】

第２供給穴１３Ｂは原料押出方向Ｄの穴長が第１供給穴１３Ａよりも長くなり、且つこの第２供給穴１３Ｂに連通するスリット２３は原料押出方向Ｄのスリット深さが第１供給穴１３Ａに連通するスリット２３よりも短くなる。一方で、第１供給穴１３Ａは原料押出方向Ｄの穴長が第２供給穴１３Ｂよりも短くなり、且つこの第１供給穴１３Ａに連通するスリット２３は原料押出方向Ｄのスリット深さが第２供給穴１３Ｂに連通するスリット２３よりも長くなる。

【0036】

このとき、第２供給穴１３Ｂよりも第１供給穴１３Ａの方が成形原料Ｍａの流動抵抗が大きいことから、第２供給穴１３Ｂに比べて第１供給穴１３Ａに成形原料Ｍａが流れにくい。一方で、第１供給穴１３Ａよりも第２供給穴１３Ｂの方が成形原料Ｍａの流動抵抗が小さいことから、第１供給穴１３Ａに比べて第２供給穴１３Ｂに成形原料Ｍａが流れ易い。これにより、成形体Ｍｂの流速Ｖｂが中央部と外周部で概ね一定となるような速度分布を形成させることができる。スリット２３から押し出される成形体Ｍｂ（ハニカム構造体Ｈ）の速度分布を均一に制御することによって、ハニカム構造体Ｈの品質の安定化させることが可能になる。

【0037】

次に、上記構成の成形金型１の製造方法について図６～図１２を参照しながら説明する。

【0038】

図６に示されるように、実施形態１の製造方法は、第１ステップＳ１０１から第３ステップＳ１０３までを順次実行する方法である。なお、必要に応じて、少なくとも１つのステップを複数に分割してもよいし、別の１または複数のステップを追加してもよい。

【0039】

第１ステップＳ１０１は、第１板状部１０に第２板状部２０を接合する接合工程である。第２ステップＳ１０２は、第１ステップＳ１０１で接合された第１板状部１０の原料供給面１２に複数の原料供給穴１３を加工する穴加工工程である。第３ステップＳ１０３は、第１ステップＳ１０１で接合された第２板状部２０の押出面２２にスリット２３を加工するスリット加工工程である。

【0040】

（接合工程）
図７に示されるように、第１ステップＳ１０１の接合工程では、「金属積層造形法」と称される工法を利用する。板状部材である第１板状部１０の第１接合面１１に、金属積層造形法により第２金属材料の粉末を溶融凝固させて第２板状部２０を形成させる。

【0041】

図８に示されるように、より詳しくは、この接合工程において、第１処理（Ｐ１）と第２処理（Ｐ２）を交互に繰り返し実行する。

【0042】

第１処理（Ｐ１）は、台座３００の上面に第１板状部１０を第１接合面１１が上面となるようにセットし、第１板状部１０の全体を覆うように第２金属材料の粉末３０１を充填する処理である。第２処理（Ｐ２）は、レーザ照射装置３０２を用いて、粉末３０１の所望の部位にレーザ光を走査し、粉末３０１を溶融凝固させる処理である。

【0043】

第２処理（Ｐ２）によれば、第１板状部１０を第１接合面１１に第２金属材料からなる金属層が形成される。このとき、レーザ照射装置３０２の１回のレーザ照射により形成される金属層の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ程度であり、金属層の厚みを増やすために、
粉末３０１の溶融凝固後に第１処理（Ｐ１）を再び行う。

【0044】

そして、金属層が所望の厚みになるまで、第１処理（Ｐ１）と第２処理（Ｐ２）を交互に繰り返す。これにより、第１板状部１０に第２板状部２０が接合されてなるワークＷが形成される。このワークＷは、原料供給穴１３及びスリット２３が形成される前のハニカム構造体Ｈである。

【0045】

なお、第１ステップＳ１０１の接合工程では、板状部材である第１板状部１０の上に金属積層造形法によって第２板状部２０の層を形成する工法に代えて、板状部材である第２板状部２０の上に金属積層造形法によって第１板状部１０の層を形成する別工法や、いずれも板状部材である第１板状部１０と第２板状部２０を溶着などによって互いに接合する別工法などを採用してもよい。

【0046】

（穴加工工程）
図９に示されるように、第２ステップＳ１０２の穴加工工程では、例えば、穴加工用の切削工具であるドリル３０３を使用するのが好ましい。ドリル３０３を回転状態で第１板状部１０の原料供給面１２に押し当てて押し込む。この加工を、必要な原料供給穴１３の数だけ実行する。これにより、第１板状部１０に予定数の複数の原料供給穴１３を形成させることができる。

【0047】

本実施形態では、図１０に示されるように、各原料供給穴１３においてドリル３０３の先端が第２板状部２０の第２接合面２１に達する手前の位置で穴加工を終了する。

【0048】

なお、第２ステップＳ１０２の穴加工工程では、ドリル３０３を使用して各原料供給穴１３を形成する工法に代えて、既知の放電加工や電解加工などを利用した別の工法で各原料供給穴１３を形成するようにしてもよい。

【0049】

（スリット加工工程）
図１１に示されるように、第３ステップＳ１０３のスリット加工工程では、一例として、「型彫り放電加工」と称される工法を使用する。絶縁性のある加工液の中で、ワークＷの第２板状部２０の押出面２２に電極３０４を向かい合わせて、電極３０４の放電フィン３０６から第２板状部２０に微小な放電を何度も発生させる放電加工を行う。放電フィン３０６は、スリット２３の形状に対応した形状をなしている。この放電加工により、図１２に示されるようなスリット２３を形成させ、且つ、このスリット２３を複数の原料供給穴１３に連通させる。

【0050】

なお、第３ステップＳ１０３のスリット加工工程では、型彫り放電加工に代えて、切削加工刃でスリット２３を形成する切削加工を使用してもよい。

【0051】

特に図示しないものの、電極材にワイヤ放電加工を施すことによって電極３０４を製作することが可能である。先ず、電極材にドリル３０３により放電ワイヤを通すための貫通穴を加工する。その後、貫通穴に放電ワイヤを通してその放電熱を利用して貫通穴を矩形断面の加工穴３０５に拡張させて放電フィン３０６を形成させる（図１１を参照）。このワイヤ放電加工に代えて、既知の放電加工や電解加工などを使用して電極３０４を製作してもよい。

【0052】

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

【0053】

上述の態様の成形金型１は、セラミック質のハニカム構造体Ｈの押出成形に用いられるものであり、成形原料Ｍａが供給される側に第１板状部１０を備え、ハニカム構造体Ｈが押し出される側に第２板状部２０を備える。この成形金型１は、第１板状部１０の第１接合面１１と第２板状部２０の第２接合面２１とが互いに接合されることにより一体化されている。ハニカム構造体Ｈとなる成形原料Ｍａは、第１板状部１０の原料供給面１２から原料押出方向Ｄに延びる複数の原料供給穴１３を通じて成形金型１の内部に導入される。この成形原料Ｍａは、複数の原料供給穴１３に連通する格子状のスリット２３を経て、第２板状部２０の押出面２２からハニカム構造体Ｈとして押し出される。

【0054】

第２板状部２０の高流速部２４は、第１供給穴１３Ａに連通するスリット２３を有する部位あり、第２板状部２０の低流速部２５は、第２供給穴１３Ｂに連通するスリット２３を有する部位である。導入された成形原料Ｍａによる摩耗によって、スリットの幅が拡がったスリット摩耗部が、第１金属材料よりも硬質である第２金属材料からなる第２板状部２０に到達するまで延びる。

【0055】

ここで、第２板状部２０は、高流速部２４の原料押出方向Ｄの厚みが低流速部２５の原料押出方向Ｄの厚みよりも厚くなるように構成されている。本構成によれば、各スリット２３の摩耗の結果、第２供給穴１３Ｂに接続するスリット２３は、原料押出方向Ｄのスリット摩耗部長が第１供給穴１３Ａに接続するスリット２３よりも長くなり、第１供給穴１３Ａに接続するスリット２３は、原料押出方向Ｄのスリット摩耗部長が第２供給穴１３Ｂに接続するスリット２３よりも短くなる。したがって、第１供給穴１３Ａにおける成形原料Ｍａの流動抵抗を高くして第１供給穴１３Ａに成形原料Ｍａを流れにくくすることができる一方で、第２供給穴１３Ｂにおける成形原料Ｍａの流動抵抗を低くして第２供給穴１３Ｂに成形原料Ｍａを流れ易くすることができる。その結果、スリット２３から押し出されるハニカム構造体Ｈの速度分布を均一に制御することが可能になる。

【0056】

したがって、上述の実施形態１によれば、セラミック質のハニカム構造体Ｈの品質安定化を図るのに有効な押出成形技術を提供することが可能になる。

【0057】

以下、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、上述の実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

【0058】

（実施形態２）
実施形態２は、第２板状部２０の第２金属材料について実施形態１のもの相違している。この実施形態２において、第２金属材料は、クロム、鉄、ニッケル、コバルトを主成分とするハイエントロピー合金材料である。第１金属材料は、実施形態１の場合と同様に、炭素鋼またはステンレス鋼である。

【0059】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0060】

実施形態２で使用する第１金属材料と第２金属材料は、ともに加工性能に優れた材料である。このため、実施形態１の場合に比べて、加工精度が高く、且つ、加工に要するコストが抑えられた成形金型１を実現することができる。

【0061】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0062】

（実施形態３）
実施形態３は、第２板状部２０の第２金属材料について実施形態２のものと相違している。この実施形態３において、第２金属材料は、コバルトまたはニッケルを主成分とする合金材料である。第１金属材料は、実施形態１の場合と同様に、炭素鋼またはステンレス鋼である。

【0063】

その他の構成は、実施形態２と同様である。

【0064】

実施形態３で使用する第２金属材料は、実施形態２の場合よりも更に加工性能に優れた材料である。このため、実施形態２の場合に比べて、加工精度が高く、且つ、加工に要するコストが抑えられた成形金型１を実現することができる。

【0065】

その他、実施形態２と同様の作用効果を奏する。

【0066】

（実施形態４）
図１３に示されるように、実施形態４の成形金型１０１は、スリット２３の内壁面の全体に耐摩耗性被膜２６が設けられている点で、実施形態１の成形金型１と相違している。耐摩耗性被膜２６は、スリット２３の内壁面に成膜されている。

【0067】

その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0068】

実施形態４によれば、耐摩耗性被膜２６の無い構造に比べて、スリット２３の耐摩耗性を向上させることができる。耐摩耗性被膜２６の種類は特に限定されないが、一例として、Ｔi－Ｃ－Ｎ組成からなるＴiＣＮ膜（炭窒化チタンコーティング）を採用することができる。このＴiＣＮ膜は、高硬度で低摩擦という特性をもち、しかも強い密着力をもつセラミックコーティング膜であるため、スリット２３の被膜として使用するのに適している。

【0069】

その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0070】

（実施形態５）
図１４に示されるように、実施形態５の成形金型２０１は、スリット２３の内壁面の全体に耐摩耗性被膜２６が設けられているのに加えて、各原料供給穴１３の内壁面の全体に耐摩耗性被膜１５が設けられている点で、実施形態４の成形金型１０１と相違している。耐摩耗性被膜１５は、各原料供給穴１３の内壁面に成膜されている。

【0071】

その他の構成は、実施形態４と同様である。

【0072】

実施形態５によれば、耐摩耗性被膜１５の無い構造に比べて、各原料供給穴１３の耐摩耗性を向上させることができる。耐摩耗性被膜１５の種類は特に限定されないが、成膜の材料に要するコストや成膜工程に要するコストを低く抑えるためには、耐摩耗性被膜２６と同様のＴiＣＮ膜を採用するのが好ましい。

【0073】

その他、実施形態４と同様の作用効果を奏する。

【0074】

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

【0075】

上述の実施形態では、第２板状部２０の中央部を高流速部２４とし、第２板状部２０の外周部を低流速部２５とする場合について例示したが、第２板状部２０における高流速部２４と低流速部２５の配置は、複数の原料供給穴１３に導入前の成形原料Ｍａの流速分布に応じて適宜に変更することができる。

【0076】

上述の実施形態では、ハニカム構造体Ｈを円柱状とした場合を示したが、ハニカム構造体Ｈの外形は、円形以外の形状、例えば、楕円形、レーストラック形状等とすることもできる。

【0077】

上記の成形金型１，１０１，２０１を用いて製造されたハニカム構造体Ｈは、例えば、自動車用の排ガス浄化触媒等において、触媒を担持させる担体として好適に用いることができる。また、成形金型１，１０１，２０１とその製造方法は、上述の各実施形態により限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0078】

１，１０１，２０１…成形金型、１０…第１板状部、１１…第１接合面、１２…原料供給面、１３…原料供給穴、１３Ａ…第１供給穴、１３Ｂ…第２供給穴、２０…第２板状部、２１…第２接合面、２２…押出面、２３…スリット、２４…高流速部、２５…低流速部、２６…耐摩耗性被膜、Ｄ…原料押出方向、Ｈ…ハニカム構造体、Ｍａ…成形原料、Ｓ１０１…第１ステップ（接合工程）、Ｓ１０２…第２ステップ（穴加工工程）、Ｓ１０３…第３ステップ（スリット加工工程）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】