JPS6160133B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ブラスト用鉄含有亜鉛合金シヨツト
に関するものである。

金属表面の清浄化法の一つとしてブラスト法が
よく知られている。ブラスト法は、粒子を被処理
物品の表面に投射することにより表面に付着する
スケール等を除去する方法であり、投射粒子とし
てはスチールシヨツト、ステンレスカツトワイ
ヤ、アルミカツトワイヤ、アルミナ粒その他種々
のものが用いられている。一般にダイカスト製品
のシヨツトブラストを行う場合、ブラスト対象素
材に応じてブラストシヨツト材を変えることが望
ましく。通常はブラスト対象物と同種の金属シヨ
ツトが用いられている。しかし、アルミダイカス
トや小物ダイカストをブラストする場合、アルミ
カツトワイヤ（アルミニウムの場合シヨツト化で
きないため線を切断したもの）では粉化したアル
ミニウムの爆発の危険性が高く、このためスチー
ルシヨツトやステンレスカツトワイヤが用いられ
ている。しかしながら、スチールシヨツトを使用
した場合には粉化した鉄粉の付着により錆が発生
しまたステンレスカツトワイヤを使用した場合に
はエツジ部で深削りとなり素材を傷つける等の問
題がなる。そこで、これらに代えて、亜鉛シヨツ
トが最近重要視されている。亜鉛シヨツトは、そ
の適度の軟らかさその他の物性の故に素材を傷つ
けることなく良好なブラスト作用（研掃作用）を
奏し、製品の美観や耐食性を損うこともない単価
も比較的安い。

一般に、ブラスト用亜鉛シヨツトは、最純亜鉛
と呼ばれる高純度の亜鉛をシヨツト化することに
より製造されている。シヨツト化法の好ましい方
法として、水槽上に設置した溶湯溜めから細孔径
のノズルを通して水中に溶湯を自然落下させる方
法が堤唱され、好結果を得ている。1000〜1400μ
の粒寸範囲を主体とする鋭つたエツジ部のない球
状化シヨツトが生成しうる。

こうした亜鉛シヨツトを使用して特にアルミダ
イカスト製品をプラストした場合、ダイカスト表
面の黒色化が生じうることが認められた。シヨツ
トブラスト製品の仕上り状態は、被処理製品の材
質、シヨツトの材質及び形態並びにブラスト条件
（シヨツト吐出速度、吐出粒子数等）によつて定
まり、黒色化の原因には様々の因子が交錯してい
るものと思われる。多くの検討の結果、黒色化防
止対策の一つとして亜鉛シヨツトの硬度を従来よ
り少し高めることが有効であることが判明した。

亜鉛シヨツトの硬度改善法として、合金化元素
を添加することが考慮しうるが、添される元素は
硬度改善を実現しうると共に、結晶粒界、延性、
靭性等のシヨツトの特性に有害な影響を与えるも
のであつてはならない。また、前述した水中自然
落下法によつてシヨツトを製造する場合溶湯の粘
性が生成シヨツトの形状その他の特性に大きな影
響を及ぼすので、合金化元素が溶湯の粘性を増大
するものであつてはならない。こうした要求を満
す添化元素として鉄が効果的であることが見出さ
れた。鉄を0.01〜1.0％添加することによりビツ
カース硬さが40〜60の適度の硬さを有するブラス
ト用亜鉛合金シヨツトが生成しうる。好ましく
は、この鉄含有亜鉛合金シヨツトは水中自然落下
法によつて製造される。

斯くして、本発明は、0.01〜1.0重量％鉄を含
有する亜鉛合金粒から成るブラスト用亜鉛合金シ
ヨツトを提供する。。更に、本発明は、0.01〜1.0
重量％鉄を含有する亜鉛合金溶湯を底壁にノズル
を具備する溜め容器に保持し、そして該ノズルを
通して水中に自然滴下することにより0.01〜1.0
重量％鉄を含有する亜鉛合金粒から成るブラスト
用亜鉛合金シヨツトを製造する方法をも提供す
る。

以下、本発明について具体的に説明する。

本発明に従うブラスト用亜鉛合金シヨツトには
鉄が0.01〜1.0重量％添加される。鉄含量が0.01％
より少ないと所要の硬度改善効果が出ず、他方
1.0％より多いと、硬度が高くなるすぎる。亜鉛
合金シヨツト中には、製造時に使用される亜鉛中
に不可避的に含まれる不純物が混入するが、好ま
しくは最純亜鉛水準の不純物量、悪くとも蒸留亜
鉛或いはランノフ亜鉛の不純物水準を維持すべき
である。亜鉛中にはカドミウムが連行されやすい
が、シヨツトブラスト現場での環境衛生上カドミ
ウムは最小限に低減すべきである。

亜鉛合金シヨツトは、最純亜鉛に指定範囲量の
鉄を添加した溶湯を幾つかの方法でシヨツト化す
ることにより製造される。また、蒸留亜鉛やラン
ノフ亜鉛には既に指定量の鉄が含まれているの
で、それらの溶湯をそのまま或いは鉄分を所定量
まで追加して溶湯を調製してもよい。更には、蒸
留亜鉛やランノフ亜鉛には不純物がまだ相当含ま
れているのでそれらを精留塔に一回通すことによ
り不純物を除去したものを使用するのも有利な方
法である。例えば蒸留亜鉛を精路塔に一回通すこ
とにより、0.03％前後の鉄を含有しそして実質カ
ドミウムを含まず、また高価なインジウム含量の
少ない亜鉛合金溶湯が得られる。

シヨツト化は、噴霧法、円板上に溶湯を流下さ
せ分散化を計る衝突法等の斯界で知られる多くの
粒状化法を使用してもたらしうるが、中でも好ま
しい方法は、水中自然下法である。この方法は、
既述したように、水槽上に設けた溶湯溜めからノ
ズルを通して水中に溶湯滴を静かに自然落下させ
るものであり、溶湯温度、溶湯溜め内の溶湯深
さ、ノズル形状及び寸法、ノズル−水面距離、水
温等を綿密にコントロールすることにより適正な
粒形状及び粒度分布のシヨツトを製造することが
できる。

第１図は上記溶湯自然落下法を実施する設備の
一例を示す。この設備は、水槽１と溶湯溜め容器
１０から構成される。水槽１は溶湯滴下部２と生
成シヨツト抜出し部３とから構成される。溶湯滴
下部２は傾斜底壁４を具備しそして生成シヨツト
抜出し部３は溶湯滴下部２において生成されそし
て傾斜底壁４に沿つて放出される生成シヨツトを
受取る為の、例えばステンレス製金網カゴのよう
な回収容器５を下端に収納している。溶湯滴下部
２の直上に溶湯溜め容器１０が適宜の支持構造体
１１によつて設置されている。溶湯溜め容器１０
は、注湯室１２と溜め室１３とに区画され、溜め
室の底壁にはノズル１５が装備されている。溜め
室１３内には溶湯温度測定用熱電対１６及び溶湯
深さａを測定する為のフロート１７が配備されて
いる。ノズル１５の下端と水面Ｌとの距離がｂと
して表示されている。水槽１には注水管６を通し
て水が供給される一方、オーバフロー部７を経て
水は放出される。更に、適宜のポンプを組込んだ
循環水管路８が配設されている。水温測定用温度
計９及び水温制御用ヒータ２０が水槽滴下部２に
設けられそして投込みヒータ２１がシヨツト抜出
し部３に設けられている。これらヒータ２０及び
２１はサーミスタに接続されている。

溶湯溜め容器１０に於て所定の深さにそして所
定の温度に溜められた亜鉛溶湯は、ノズル１５を
通してその直下の水面に放出され、水槽１におけ
る所定温度の水によつて冷却・凝固されてシヨツ
トとなり、回収容器に集積する。

好ましくは、ノズル１５は、例えばアルミナ、
窒化珪素、炭化珪素等のようなセラミツク製とさ
れる。生成シヨツトはノズル径のみならずノズル
材質に非常に大きな影響を受け、本発明の対象と
する亜鉛シヨツト粒に対しては金属よりセラミツ
ク製とする方がよいことを知見した。これは、亜
鉛溶湯とノズル表面との濡れ性の問題と関係する
ものと思われ、亜鉛溶湯滴がノズルから放離され
る際ノズルからの亜鉛溶湯滴の切れが良好な程生
成シヨツトは球状化しやすくまた安定化しやす
い。ノズル１５の一例が第２及び３図に示してあ
り、ここでは五穴形式のものである。溜め容器に
おいて用いられるノズルの数及び各ノズルにおけ
るノズル孔の数及び配置模様は、生産速度等と関
連して適宜決定されうる。ノズル１５は溜め容器
１０の底壁に形成された穴にそこから下端をやや
突出するよう嵌着される。ノズル１５に形成され
たノズル孔は第３図に示されるような輪郭を持
ち、真直な受入区画２３、遷移区画２４及びノズ
ル孔区画２５から構成され、ノズル孔区画２５に
おける直径が生成シヨツト粒寸に大きく影響し、
本明細書で云うノズル孔直径を定義する。

次の条件範囲において適正な組合せを選定する
ことによりブラスト用亜鉛合金シヨツトの安定し
た製造が可能となる： 亜鉛溶湯温度 550〜610℃ 亜鉛溶湯深さ 30〜60cm ノズル孔直径 0.3〜0.7mm ノズル下端〜水面距離 10mm以下 水 温 30〜50℃ 溜め容器内の溶湯温度は550〜610℃の温度に制
御される。溶湯温度が550℃より低下すると、生
成シヨツトが球状化せず、線状になり易く、製造
が安定化しない。他方、610℃を越えると、亜鉛
溶湯の蒸発が増えると共に、生成シヨツトの球状
化及び粒度分布も安定性を欠くようになる。

溶湯深さはノズルを通しての溶湯の滴下の推進
力としての静圧ヘツドを与え、30cmより少ないと
生産速度が低下すると同時に歩留りも悪化する。
60cmを越える溶湯深さは生成シヨツトの球状化及
び粒度分布の安定性を悪くする。

ノズル孔直径は、1.4〜0.7mmφを主体とするシ
ヨツトを得るには0.3〜0.7mm、好ましくは0.5mmφ
前後とされる。この範囲よりノズル孔が少さいと
目詰りが生じやすくなり、逆に大きいと生成シヨ
ツトが大きくなる。

ノズル孔下端〜水面距離は、10mm以下でなるだ
け小さい方が好ましい。ノズル孔からの滴下溶湯
はこの距離が大きくなる程水面上で受ける衝撃が
増大し、扁平化しやすい。しかし、この距離をあ
まり小さくすると、水面の揺れによつてノズル先
端が水中に浸かり、操業の連続性を阻害する。ノ
ズルの割れも起こりやすくなる。３〜５mm位の間
隔が好ましい。

水温は30〜50℃、好ましくは45℃前後とされ
る。30℃より低いと冷却作用が強すぎ、生成シヨ
ツトが球状化し難く、他方50℃を越えると粒度の
大きいシヨツトが増え、1.4〜0.7mmφシヨツトの
歩留りが低下する。

本発明において使用される亜鉛合金シヨツトは
500〜2000μ、特に1000〜1400μの粒度のものを
主体とする球状シヨツトである。ビツカース硬さ
は40〜60の範囲をとり、各種ダイカスト製品、特
にアルミダイカスト製品のブラスト用に適する。

実施例 図示のような設備を使用してて亜鉛合金シヨツ
トを製造した。亜鉛引鉄線を最純亜鉛に添加して
0.05％Fe−Zn及び0.10％Fe−Zn合金溶湯を調製
した。試験条件は次の通りとした： 溶湯温度 ：600℃ 溶湯深さ ：50cm ノズル ：窒化珪素製 ノズル径 ：0.6mm 水面〜ノズル間隔 ：３mm 水 温 ：40〜47℃ 産出シヨツトの粒度分布は次の通りであつた： ＋1680μ 43％ −1680〜＋1400 21.6％ −1400〜＋1000 62.9％ −1000〜＋710 11.0％ −710μ 0.3％ 産出シヨツトのビツカース硬度（試験荷重100
ｇ）を最純亜鉛を使用したシヨツトのそれと併せ
て以下に示す。

ビツカース硬さ 最純亜鉛 36.1 0.05％Fe−Zn 43.3 0.10％Fe−Zn 48.9 鉄の添加によつてシヨツトの硬さを増大させう
ることが判る。このシヨツトを使用してアルミダ
イカスト品をブラストしたところ、きれいな外観
が得られた。

以上、本発明は、ダイカスト製品のシヨツトブ
ラスト用に殊に適切な、改善された硬度その他の
特性を有する亜鉛合金シヨツトの関発に成功した
ものであり、きわめて優れた仕上り外観を与える
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はシヨツト製造設備の一例を部分断面に
て示す正面図、第２図はノズルの上面図、第３図
は第２図のＸ−Ｘ線に沿うノズル断面図である。 １：水槽、２：溶湯滴下部、３：シヨツト抜出
し部、５：回収容器、１０：溶湯溜め容器、１
５：ノズル、Ｌ：水面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 0.01〜1.0重量％鉄を含有する亜鉛合金粒か
   ら成るブラスト用亜鉛合金シヨツト。 ２ 0.01〜1.0重量％鉄を含有する亜鉛合金溶湯
   を底壁にノズルを具備する溜め容器に保持し、そ
   して該ノズルを通して水中に自然滴下することに
   より0.01〜1.0重量％鉄を含有する亜鉛合金粒か
   ら成るブラスト用亜鉛合金シヨツトを製造する方
   法。