專利名稱：打火機(jī)用引火合金的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在火石中使用的打火機(jī)用引火合金的制造方法，尤其是關(guān)于耐風(fēng)化性等優(yōu)良的打火機(jī)用引火合金的制造方法。
打火機(jī)用引火合金，最初，是采用將原料金屬熔化而形成的金屬熔液澆入鑄型中，得到棒狀的鑄造物，將該棒狀鑄造物切斷成所希望的長度的方法(鑄造法)來制造。但是，用該制造方法制造時工序多，合格率低。因此，作為合理的方法，正在進(jìn)行下述的方法(擠壓法)的開發(fā)，該方法是將用金屬熔液鑄造的合金坯通過擠壓成形加工成棒狀，然后將其切斷成所希望的長度。
該擠壓法，必須以高溫、高壓進(jìn)行擠壓成形，因此過去進(jìn)行過改善擠壓成形時的加工性，或者由高溫、高壓處理而引起的點(diǎn)火性差等的嘗試。例如，在日本特開昭55-79851中提出，為了提高成形加工性，在合金組成中添加硅的方法。在日本特開昭52-15773中提出，為了改善打火機(jī)用引火合金的點(diǎn)火性，控制合金熔液凝固時的溫度并改善擠壓成形后的熱處理的方法，另外，在日本特開昭55-152106中提出，從粉末原料利用擠壓成形制造打火機(jī)用引火合金的方法。
上述的擠壓法，在擠壓成形時需要將含有很多活性稀土金屬的合金加熱到350～800℃，在上述的以往技術(shù)中，為了防止被擠壓的金屬氧化，使擠壓時的氛圍達(dá)到真空或者形成稀有氣體等的惰性氣氛。像這樣的氛圍的控制，在達(dá)到真空的場合，必須使全部擠壓工序形成大致密閉狀態(tài)，裝置變得十分龐大，導(dǎo)致設(shè)備造價增加。另一方面，在形成稀有氣體氣氛的場合，大量地使用高價的稀有氣體，因而制造成本變高。此外，在惰性氣氛中制造的打火機(jī)用引火合金，擠壓成形后的合金表面是潔凈的，因此若在大氣中放置，就與大氣中的氧和水分等反應(yīng)而發(fā)生氧化腐蝕。這種氧化隨時間的延長從合金表面向合金內(nèi)部進(jìn)行。因此在作為火石組裝在打火機(jī)內(nèi)的狀態(tài)長期保存的情況下，進(jìn)行氧化腐蝕，發(fā)生不能點(diǎn)火等問題。為了解決該問題，在擠壓后用高價的防蝕用涂料等被覆合金表面，或在真空或者惰性氣氛中保存等的抑制氧化的對策是必要的，因而導(dǎo)致成本增加。
本發(fā)明的目的在于，以低成本且簡便的方法，提供耐風(fēng)化性等的耐候性和保存性優(yōu)良的火石用引火合金的制造方法。
按照本發(fā)明，提供打火機(jī)用引火合金的制造方法，其特征在于，包括以下的工序熔化打火機(jī)用引火合金的原料金屬組合物，形成金屬熔液的工序(a)；將上述合金熔液澆注到鑄型中，形成合金坯的工序(b)；將上述合金坯擠壓成形，形成棒狀合金的工序(c)；以及將上述棒狀合金切斷成規(guī)定的長度的工序(d)；在上述工序(c)中，使擠壓棒狀合金時的氣氛形成含有除去氧氣的氧化性氣體的弱氧化性氣氛，將該弱氧化性氣氛至少維持到被擠壓的棒狀合金的表面溫度降溫至250℃以下。
另外，按照本發(fā)明，提供上述弱氧化性氣氛實(shí)質(zhì)上由二氧化碳?xì)夂?或水蒸汽組成的氧化性氣體10～80容量％和惰性氣體20～90容量％組成的打火機(jī)用引火合金的制造方法。
對附圖的簡要說明

圖1是表示以實(shí)施例和比較例進(jìn)行的火石的風(fēng)化試驗結(jié)果的曲線圖。
以下更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
本發(fā)明的制造方法，首先，進(jìn)行熔化打火機(jī)用引火合金的原料金屬組合物，形成合金熔液的工序(a)。
上述原料金屬組合物，只要是能作為打火機(jī)用引火合金的原料金屬使用的組合物就行，沒有特別地限定，但是，從所得到的引火合金的成形性、點(diǎn)火性、耐候性等特性考慮，可舉出在日本特開昭55-79851等中公開的組成等，最好是必須含有稀土金屬、鐵、鎂、鋁和硅的組成。特別最好是以混合稀土金屬71.0～83.5重量％、鐵15.0～25.0重量％、鎂0.5～4.0重量％、鋁0.1～0.2重量％和硅0.1～0.4重量％的范圍含有的組成。在鐵不到15.0重量％時，存在制品的點(diǎn)火性惡化的傾向，而超過25.0重量％時，所得到的引火合金的硬度增加，有成形性惡化的危險，因而是不令人滿意的。在鎂不到0.5重量％時，有制品的點(diǎn)火性惡化的危險，而在超過4.0重量％時，有擠壓成形時的成形性惡化的危險，因而是不令人滿意的。硅在0.1～0.4重量％的范圍以外時，擠壓成形時的成形性惡化，因而是不令人滿意的。
再者，在本發(fā)明中，所謂混合稀土金屬是指2種以上的稀土金屬的合金。
對于熔化上述原料金屬組合物、形成合金熔液來說，只要是能夠在原料金屬的混合物熔融溫度下將其熔化的方法即可，沒有特別地限制，可以用公知的方法進(jìn)行。
在本發(fā)明的制造方法中，接著進(jìn)行將上述合金熔液澆注到鑄型中，形成合金坯的工序(b)。
將合金熔液鑄造的鑄型，可以使用按照擠壓法制造打火機(jī)用引火合金時通常使用的鑄型。在將合金熔液澆注到鑄型中時，該鑄型通常預(yù)先進(jìn)行加熱。此時的加熱溫度，只要是通常用擠壓法制造打火機(jī)用引火合金時的范圍即可，沒有特別地限制，但從所制造的引火合金的成形性、點(diǎn)火性等特性考慮，鑄型的溫度最好加熱到400～800℃，特別是500～700℃的范圍。鑄型的溫度不到400℃時，所得到的引火合金的晶粒直徑小，點(diǎn)火性降低，另一方面，鑄型的溫度超過800℃時，除了鑄型的壽命降低外，所得到的引火合金的晶粒直徑大，在后述進(jìn)行的工序(c)中的擠壓成形變得困難。即使能夠擠壓成形，以所得到的引火合金作為火石組裝在打火機(jī)上時，點(diǎn)火時火石與銼輪的摩擦變大，打火機(jī)有發(fā)生故障的危險，因而是不令人滿意的。
為了將合金熔液澆注到鑄型中，形成合金坯，使用預(yù)先形成圓柱形等所希望形狀的鑄型，除了將合金熔液澆注到該鑄型中成形成所希望的形狀之外，也可以將合金熔液澆注到鑄型中后，成形成所希望的形狀。
在本發(fā)明的制造方法中，接著進(jìn)行將上述合金坯擠壓成形，形成棒狀合金的工序(c)。在該工序(c)中，擠壓棒狀合金時的氣氛為含有除去氧氣的氧化性氣體的弱氧化性氣氛，必須使該弱氧化性氣氛至少維持到被擠壓的棒狀合金的表面溫度降溫至250℃以下。
為了將上述合金坯擠壓成形，例如可以使用具備下述部件的擠壓成形機(jī)進(jìn)行具有用于將合金坯成形成棒狀的1個或數(shù)個通路的擠壓模；在該擠壓模上保持載置合金坯的空間、包圍其周圍的擠壓成形模模體；為了使合金坯通過上述通路、進(jìn)行擠壓，用于對合金坯進(jìn)行加壓的凸模。擠壓時的壓力條件等，可以根據(jù)通路的直徑、長度、合金坯的溫度、組成等適當(dāng)選擇。擠壓成形時的合金坯溫度最好是400～700℃。
進(jìn)行擠壓成形時包圍上述擠壓模上部的合金坯的空間氣氛，只要是與合金坯不反應(yīng)的氣氛，或者即使反應(yīng)，也僅在合金坯表層部分反應(yīng)，不涉及內(nèi)部的氣氛就可以適用，沒有特別地限制。最佳的氣氛可舉出氬氣等稀有氣體、二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽等弱氧化性氣體、氮?dú)?、或者它們的混合氣體等。
從上述擠壓模通路擠壓棒狀合金的擠壓模下部的氣氛，即，擠壓棒狀合金的氣氛，如上所述，必須形成含有除去氧氣的氧化性氣體的弱氧化性氣氛。用于形成該弱氧化性氣氛的氧化性氣體是不含氧氣的氧化性氣體，最佳的可舉出二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽等。弱氧化性氣氛希望實(shí)質(zhì)上較好由二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽組成的氧化性氣體10～80容量％、最好40～70容量％，氬氣等惰性氣體20～90容量％、最好30～60容量％組成的弱氧化性氣氛。在弱氧化性氣氛中，不含氧氣的氧化性氣體的混合量低于10容量％時，在已擠壓的棒狀合金表面不能充分地形成氧化膜，所得到的引火合金的耐風(fēng)化性和保存性低下，另外，棒狀合金的表面平滑，在以后的工序中需要在表面涂布裝飾用涂料的場合，涂布變得困難，因此是不令人滿意的。另一方面，在不含氧氣的氧化性氣體的混合量超過80容量％時，被擠壓的棒狀合金表面的氧化膜變得過厚，產(chǎn)生膜的粉化，所得到的引火合金的耐風(fēng)化性低下，并且，棒狀合金的表面發(fā)生皴裂，所得到的引火合金的點(diǎn)火性惡化，因而是不令人滿意的。
將從上述擠壓模中擠壓出的棒狀合金保持在上述弱氧化性氣氛下，直至棒狀合金的表面溫度至少降溫至250℃以下、最好降溫至100℃以下。另外，希望在被擠壓出的棒狀合金在與大氣接觸時，至少成為降溫至與大氣中的氧不反應(yīng)的溫度狀態(tài)的弱氧化性氣氛下保持。在棒狀合金的表面溫度高于250℃的溫度狀態(tài)下開放弱氧化性氣氛，棒狀合金一曝露在大氣中，棒狀合金的表面過分氧化，在表面形成的氧化膜發(fā)生粉化，所得到的引火合金的耐風(fēng)化性惡化，并且，棒狀合金的表面發(fā)生皴裂，所得到的引火合金的點(diǎn)火性惡化。
從上述擠壓模等的通路剛擠壓出的棒狀合金的表面溫度，考慮與上述弱氧化性氣氛中的除去氧氣的氧化性氣體的反應(yīng)性等，應(yīng)當(dāng)是300～700℃，特別是500～700℃的范圍。在剛擠壓出的棒狀合金的表面溫度不到300℃時，與上述氧化性氣體充分進(jìn)行反應(yīng)變得困難，不能形成適當(dāng)厚度的氧化膜，所得到的引火合金有耐風(fēng)化性等低下的危險，因而是不令人滿意的。另一方面，在剛擠壓出的棒狀合金的表面溫度超過700℃時，在擠壓后的上述弱氧化性氣氛中，棒狀合金的表面形成的氧化膜過厚，發(fā)生氧化膜的粉化，所得到的引火合金的耐風(fēng)化性等低下，并且，棒狀合金的表面發(fā)生皴裂，所得到的引火合金的點(diǎn)火性低下，因而是不令人滿意的。
在上述弱氧化性氣氛中棒狀合金表面形成的氧化膜的生成反應(yīng)，在使用二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽作為氧化性氣體時，是按照以下的反應(yīng)式(1)、(2)進(jìn)行。
即，被擠壓的上述棒狀合金中含有的稀土金屬(R)，與弱氧化性氣氛中的二氧化碳?xì)怏w/或水反應(yīng)，通過以式(1)和/或式(2)表示的反應(yīng)，進(jìn)行還原，在棒狀合金的表面生成氧化膜。
(1)(2)一般，作為在合金表面形成氧化膜的方法可以用式(3)表示，式(3)表示與氧的反應(yīng)。
(3)這里，作為稀土金屬(R)，以鑭為例，所產(chǎn)生的反應(yīng)熱(式中的ΔH1～ΔH3)是，ΔH1=945kJ/mol,ΔH2=936kJ/mol,ΔH3=1794kJ/mol。
因此，作為氧化性氣體，在含有氧時，發(fā)生式(3)的反應(yīng)，在此情況下，由合金的氧化而產(chǎn)生的發(fā)熱大，所以進(jìn)行劇烈的反應(yīng)，氧化已波及合金內(nèi)部。與此相反，像本發(fā)明那樣，作為不含氧的氧化性氣體，在使用二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽時，發(fā)生式(1)和(2)的反應(yīng)，在此情況下，由于合金氧化而引起的發(fā)熱和由二氧化碳?xì)怏w和/或水的還原而引起的吸熱，發(fā)熱被抑制，因此反應(yīng)不劇烈地進(jìn)行，能夠形成氧化膜。于是認(rèn)為，通過以像式(1)和/或式(2)所示的反應(yīng)在棒狀合金的表面形成的氧化膜薄而均勻，并且是致密的，因此若開放上述弱氧化性氣氛，在棒狀合金曝露于大氣中時，也能防止由大氣中的氧和水分引起的氧化波及至棒狀合金的內(nèi)部，對所得到的引火合金賦予優(yōu)良的耐風(fēng)化性和保存性等。
在本發(fā)明的制造方法中，接著進(jìn)行將所得到的棒狀合金切斷成規(guī)定的長度的工序(d)，由此得到打火機(jī)用引火合金?？梢赃m當(dāng)選擇切斷成規(guī)定的長度，不作特別地限定。
在本發(fā)明的制造方法中，除上述工序(a)～(d)外，根據(jù)需要，在不損害本發(fā)明的目的的限度內(nèi)，可以追加在通常的打火機(jī)用引火合金的制造中進(jìn)行的其他工序。在所得到的打火機(jī)用引火合金的表面，根據(jù)需要可以涂布裝飾用涂料、防腐蝕用涂料等。
本發(fā)明的打火機(jī)用引火合金的制造方法，當(dāng)將合金坯進(jìn)行擠壓成形、形成棒狀合金時，因為采用特定的弱氧化性氣氛，可以賦予所得到的引火合金優(yōu)良的耐風(fēng)化性和保存性等，并且能夠以低成本制造這樣的引火合金。
下面，通過實(shí)施例和比較例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1按照混合稀土金屬77重量％、鐵20重量％、鎂2.6重量％、鋁0.15重量％和硅0.25重量％的組成混合原料金屬，以NaCl作為造渣劑進(jìn)行大氣熔化，形成合金熔液。使該合金熔液達(dá)到600℃，澆注到圓柱形的鑄型中，得到直徑45mm的圓柱形合金坯。將該合金坯放置在具備有擠壓模的擠壓成形機(jī)中，使放置合金坯的擠壓模上部形成氬氣氣氛。并且，在將合金坯擠壓成形成棒狀合金的擠壓模的下部流過由二氧化碳?xì)怏w70容量％和氬氣30容量％組成的混合氧化性氣體10分鐘，形成弱氧化性氣氛后，進(jìn)行擠壓成形。從擠壓模下部剛擠壓出的棒狀合金的表面溫度是600℃，從弱氧化性氣氛區(qū)來到大氣中時的棒狀合金的表面溫度是80℃。
接著將得到的棒狀合金切斷成6mm的長度，制成打火機(jī)用引火合金。以得到的引火合金作為火石，將15000個裝入瓷盤中，然后放入溫度40℃、濕度85％的恒溫加濕器中，進(jìn)行50天的風(fēng)化試驗。每10天進(jìn)行點(diǎn)火試驗，求出由于風(fēng)化而不能使用的發(fā)生率。結(jié)果示于圖1中。
實(shí)施例2將實(shí)施例1中擠壓模下部的混合氧化性氣體換成由水蒸汽70容量％和氬氣30容量％組成的混合氧化性氣體，除此之外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行擠壓成形，制成打火機(jī)用引火合金，進(jìn)行風(fēng)化試驗。結(jié)果示于圖1中。
實(shí)施例3
將實(shí)施例1中擠壓模下部的混合氧化性氣體換成由二氧化碳?xì)怏w15容量％和氬氣85容量％組成的混合氧化性氣體，除此以外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行擠壓成形，制成打火機(jī)用引火合金，進(jìn)行風(fēng)化試驗。結(jié)果示于圖1中。
比較例1將實(shí)施例1中擠壓模下部的混合氧化性氣體換成氬氣，除此以外，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行擠壓成形，制成打火機(jī)用引火合金，進(jìn)行風(fēng)化試驗。結(jié)果示于圖1中。
權(quán)利要求
1．打火機(jī)用引火合金的制造方法，其特征在于，包括以下的工序熔化打火機(jī)用引火合金的原料金屬組合物，形成金屬熔液的工序(a)，將上述合金熔液澆注到鑄型中，形成合金坯的工序(b)，將上述合金坯擠壓成形，形成棒狀合金的工序(c)，以及將上述棒狀合金切斷成規(guī)定的長度的工序(d)，在上述工序(c)中，擠壓棒狀合金的氣氛為含有除去氧氣的氧化性氣體的弱氧化性氣氛，將該弱氧化性氣氛至少維持到被擠壓的棒狀合金的表面溫度降溫至250℃以下。
2．權(quán)利要求1所述的打火機(jī)用引火合金的制造方法，其特征在于，在上述工序(c)中，擠壓合金坯時，使合金坯的溫度達(dá)到400～700℃。
3．權(quán)利要求1所述的打火機(jī)用引火合金的制造方法，其特征在于，上述弱氧化性氣氛實(shí)質(zhì)上由二氧化碳?xì)怏w和/或水蒸汽組成的氧化性氣體10～80容量％和惰性氣體20～90容量％組成。
全文摘要
打火機(jī)用引火合金的制造方法,它包括以下的工序:熔化打火機(jī)用引火合金的原料金屬組成物,形成金屬熔液的工序(a);將上述合金熔液澆注到鑄型中,形成合金坯的工序(b);將上述合金坯擠壓成形,形成棒狀合金的工序(c);以及將上述棒狀合金切斷成規(guī)定的長度的工序(d);在上述工序(c)中,擠壓棒狀合金的氣氛為含有除去氧氣的氧化性氣體的弱氧化性氣氛,將該弱氧化性氣氛至少維持到被擠壓的棒狀合金的表面溫度降溫至250℃以下。用該方法得到的引火合金可以用于耐風(fēng)化性等耐候性和保存性優(yōu)良的火石。
文檔編號B21C23/08GK1233538SQ9810779
公開日1999年11月3日 申請日期1998年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月29日
發(fā)明者芝本弘勝, 入江年雄 申請人:三德金屬工業(yè)株式會社