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1. (WO2018235903) 亜鉛基合金ショット及びその製造方法
Document

明 細 書

発明の名称 亜鉛基合金ショット及びその製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051  

実施例

0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068  

産業上の利用可能性

0069  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2  

明 細 書

発明の名称 : 亜鉛基合金ショット及びその製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、ブラスト加工に用いる亜鉛基合金ショット及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 ショットと呼ばれる粒子を被加工物に衝突させてワークの表面処理(バリ除去、丸み付け(R付け)、面粗度調整、梨地加工、など)を行うブラスト加工は古くから知られている。ショットの材質は、ワークの材質や加工目的に合わせて選択される。例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金や亜鉛合金で構成されるダイカスト製品に対するブラスト加工の場合、研掃能力と耐粉塵爆発性を考慮して、亜鉛ショットが選択されている。
[0003]
 特許文献1は亜鉛からなるショットが開示されている。このショットはビッカース硬度が40~50HV(JIS Z2244にて規定)であるので、研掃能力が低い。
[0004]
 その為、亜鉛合金からなるショットが開発されている。例えば、特許文献2ではZn-Mnからなる亜鉛基合金ショットが開示されている。しかし、MnはPRTR制度の対象であり、安全性や環境保全の観点から好ましくない。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開昭63-312067号公報
特許文献2 : 特開2001-162538号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 以上を鑑み、本発明は研掃能力が高く、且つ寿命が長く、さらにワークの性状や研掃目的に合わせて研掃能力を調整可能な新しい亜鉛基合金ショットとその製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明により、以下の亜鉛基合金ショット及びその製造方法を提供する。
〔1〕亜鉛基合金ショットであって、
 前記亜鉛基合金ショットは、AlとMgと残部がZn及び不可避不純物からなり、
 前記亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.05~0.20質量%且つMgの含有量が0.001~0.20質量%であり、
 前記亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~150HVであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
〔2〕前記亜鉛基合金ショットは、更に微量添加元素としてCuが添加されており、
 前記微量添加元素の添加量は前記亜鉛基合金ショットに対して0.0002~0.01質量%であることを特徴とする前記7項に記載の亜鉛基合金ショット。
〔3〕 前記亜鉛基合金ショットは、0.2~2.0mmの径を有する粒状体であるか、又は(1:0.8)≦(径:長さ)≦(1:1.3)の比率を有する円柱であり、
 前記亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~150HVであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
〔4〕前記亜鉛基合金ショットは粒状体であって、投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.3の範囲内にある、前記1又は2項記載の亜鉛基合金ショット。
〔5〕前記1~4のいずれか1項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法であって、
 原料金属であるZn、Al、Mg、及び必要に応じてCuを秤量する工程と、
 前記原料金属を加熱して溶湯とする工程と、
 前記溶湯を、底部にノズルが配置された溶湯保持容器に移送する工程と、
 前記ノズルを介して、液体の冷却媒体中に前記溶湯を滴下する工程と、
 前記冷却媒体中で前記溶湯を凝固させて粒状体を得る工程と、
 前記凝固された粒状体を所定のサイズに分級する工程と、
 前記分級した粒状体の硬さを調整する工程と、
を含み、
 前記分級する工程では、前記凝固された溶湯金属の径を0.2~2.0mmに分級することを特徴する亜鉛基合金ショットの製造方法。
〔6〕前記1~3のいずれか1項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法であって、
 原料金属であるZn、Al、及び必要に応じてCuの合金組成を有する塊状物を得る工程と、
 前記塊状物より所定の径のワイヤを得る工程と、
 前記ワイヤを所定の長さに切断する工程と、
を含み、
 前記ワイヤを得る工程では、塊状物を圧延すると共に応力を付与する工程を含むことを特徴とする亜鉛基合金ショットの製造方法。
〔7〕前記ワイヤを切断する工程では、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.3)となるようにワイヤを切断する、前記6項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法。
〔8〕前記ワイヤを得る工程では、ワイヤの径がφ0.4~2.0mmとなるように塊状物を加工する前記5項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法。

発明の効果

[0008]
 本発明により、研掃能力が高く、且つ寿命が長く、さらにワークの性状や研掃目的に合わせて研掃能力を調整可能な亜鉛基合金ショットを提供することができる。所定量のCuを含ませることにより、ワークの黒ずみの発生が抑制されるだけでなく、研掃能力、寿命及び引っ張り強度が向上した亜鉛基合金ショットを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 本発明の亜鉛基合金ショットの製造方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
[図2] 本発明の亜鉛基合金ショットの製造方法の別の一実施形態を説明するためのフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0010]
 本発明の一側面は、亜鉛基合金ショットである。亜鉛基合金ショットは、Alと残部がZn及び不可避不純物からなる。そして、亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量は0.05~0.20質量%、Mgの含有量は0.001~0.20質量%である。そして、亜鉛基合金ショットのビッカース硬さは80~150HVである。
[0011]
 本発明の一側面の亜鉛基合金ショットはAlが添加されているので、亜鉛に比べて硬度が高く、研掃能力が高い。また耐衝撃性(靱性)が向上しているので、寿命が長い。そして、Alは比較的安価であるので、研掃能力が高く寿命が長い亜鉛基合金ショットを安価に製造することができる。
 また、Mgが添加されているので、ワークの物性や研掃目的に合わせて亜鉛基合金ショットの研掃能力を調整することができる。
[0012]
 本発明の一実施形態は、亜鉛基合金ショットに更に微量添加元素としてCuが添加されていてもよい。そして、微量添加元素の添加量を亜鉛基合金ショットに対して0.0002~0.01質量%としてもよい。Cuを微量に添加することで、ブラスト加工を行った際に黒ずみが発生するのを抑制することができる。
[0013]
 本発明の別の実施形態は、亜鉛基合金ショットであって、
 前記亜鉛基合金ショットは、Alと、Mgと、微量添加元素としてのCuと、残部としてのZn及び不可避不純物とからなり、
 前記亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.05~0.20質量%であり、
 前記亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.20質量%であり、
 前記亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0~0.05質量%であり、
 前記亜鉛基合金ショットが、0.2~2.0mmの径を有する粒状体であるか、又は(1:0.8)≦(径:長さ)≦(1:1.3)の比率を有する円柱であり、
 前記亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~150HVであることを特徴とする亜鉛基合金ショットである。
[0014]
 本発明の一実施形態は、亜鉛基合金ショットの製造方法である。この製造方法は、以下の(1)~(7)の工程を含んでもよい。
 (1)原料金属であるZn、Al、Mg及び必要に応じてCuを秤量する工程。
 (2)前記原料金属を加熱して溶湯とする工程。
 (3)溶湯を、底部にノズルが配置された溶湯保持容器に移送する工程。
 (4)ノズルを介して、液体の冷却媒体中に前記溶湯を滴下する工程。
 (5)冷却媒体中で前記溶湯を凝固させて粒状体を得る工程。
 (6)粒状体を所定のサイズに分級する工程。
 (7)分級した粒状体の硬さを調整する工程
 そして、(6)の工程では、粒状体の径を0.2~2.0mmとなるように分級してもよい。なお、本明細書において、「径」は、直径を意味する。
[0015]
 Alを含有していることで、溶湯の流動性が向上する。その為、ノズルが溶湯で閉塞することなく、良好に滴下することができる。また、粒状体の径が0.2~2.0mmであれば、形状が比較的揃っている粒状体が得られる。
[0016]
 本発明の一実施形態は、亜鉛基合金ショットの製造方法である。この製造方法は、以下の(11)~(13)の工程を含んでもよい。
 (11)原料金属であるZn、Al、及び必要に応じてCuの合金組成を有する塊状物を得る工程。
 (12)塊状物より所定の径のワイヤを得る工程。
 (13)ワイヤを所定の長さに切断する工程。
 そして、ワイヤを得る工程では、塊状物を圧延すると共に応力を付与する工程を含んでもよい。
[0017]
 Alを含有していることで、合金の靱性が向上する。その結果、塊状物を圧延してワイヤ状に加工する際、加工途中で破断されることがない。更に、塊状物を圧延する際にワイヤに応力を付与することで、機械的性質が向上する。
[0018]
 本発明の一実施形態は、ワイヤを得る工程では、ワイヤの径がφ0.4~2.0mmとなるように塊状物を加工し、ワイヤを切断する工程では、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.3)となるように、又は、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.2)となるようにワイヤを切断してもよい。ワイヤの径がφ0.4mm以上であれば、ブラスト加工に必要な機械的強度を有するワイヤを得ることができる。また、φ2.0mm以下であれば例えばアルミダイカスト製品など比較的柔らかいワークに対してブラスト加工を行った場合でも、ワークを必要以上に傷つけることがない。そして、切断後のワイヤの径と長さとの比をこの範囲となるようにワイヤを切断することで、仕上がり品質にばらつきが少ないブラスト加工を行うことができる。
[0019]
 本発明の亜鉛基合金ショット及びその製造方法の一実施形態を、図を参照して説明する。なお、本発明は一実施形態に限定するものではなく、均等の範囲において適宜変更することができる。また、以下の説明において、合金組成を示す「%」は、特に断りのない限り「質量%」を示す。
[0020]
 一実施形態の亜鉛基合金ショットには、Alが含有している。AlはZnとの相乗効果により亜鉛基合金のビッカース硬さや耐衝撃性(靱性)が向上している。Alの含有量が少なすぎると、添加した効果が得られない。多すぎると、Alの物性の影響が強くなりすぎて亜鉛基合金の耐衝撃性が低下する傾向を示す。一実施形態では、Alの含有量(全体量100%基準:以下同じ)は0.05~0.20%であり、0.06~0.19%としてもよく、0.09~0.14%としてもよく、又は0.10~0.13%としてもよい。
[0021]
 一実施形態の亜鉛基合金ショットには、Mgがさらに含有されている。Mgを添加することで、応力を加えることで再結晶化が促進される。即ち、製造工程において応力を付与することで亜鉛基合金ショットの硬さを調整することができるので、ブラスト加工の目的に合わせた研掃能力を有する亜鉛基合金ショットを得ることができる。ただし、Mgを過剰に添加すると、亜鉛基合金ショットの耐衝撃性が低下したり、製造上の不具合が生じたりするので、Mgの含有量は0.001~0.20%であり、0.001~0.120%としてもよく、又は0.002~0.010%としてもよい。
[0022]
 Cuは、亜鉛基合金ショットの耐食性を向上させる為に添加される元素である。耐食性が向上した結果、この亜鉛基合金ショットを用いてブラスト加工を行う際に、ワークの表面に黒ずみが発生するのを抑制することができる。ただし、Cuを過剰に添加すると亜鉛基合金ショットの耐衝撃性が低下するので、添加量は微量であることが好ましい。一実施形態では、Cuの添加量(全体量100%基準:以下同じ)は0~0.05%であり、0.0001~0.01%としてもよく、又は0.0002~0.01としてもよく、0.0002~0.005%としてもよい。
[0023]
 Cuは、亜鉛基合金ショットのビッカース硬さや耐衝撃性を向上させる効果もある。Cuを微量に添加することは、前述のワークへの黒ずみの発生を抑制する効果の付与だけでなく、亜鉛基合金ショットの研掃能力及び寿命のさらなる向上の効果がある。
[0024]
 亜鉛基合金ショットは、アルミニウム合金やマグネシウム合金や亜鉛合金で構成されるダイカスト製品など、比較的硬度の低いワークに対しても使用される。亜鉛基合金ショットの硬さが低すぎるとワークに対する研掃能力が不足し、硬すぎるとワークの表面の意匠性に影響がでる。ワークの物性及び研掃目的を考慮して、亜鉛基合金ショットのビッカース硬さは80~150HVであり、80~100HVとしてもよい。そして、その硬度となるようにAlの含有量またはCuの添加量を調整してもよい。
[0025]
 一実施形態の亜鉛基合金ショットは、ZnとAlとMg、またはZnとAlとMgと微量のCu、で構成されるが、その他不可避不純物が含まれていてもよい。ただし、不可避不純物の含有量が高くなると耐衝撃性が低くなり、寿命の低下につながる。その為、不可避不純物の合計含有量は、可及的に少ない方が望ましい。
[0026]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.06~0.19%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.120%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0001~0.01%であり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットが特に好ましい。
[0027]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.09~0.14又は0.10~0.13%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.002~0.010%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0002~0.005%であり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットが更に特に好ましい。
[0028]
 次に、一実施形態の亜鉛基合金ショットの製造方法について図1を参照することにより以下に説明する。
[0029]
S01:原料を秤量する工程
 原料となる金属を秤量する。例えば、Alの原料(地金)としては、JISH2102のアルミニウム地金特1種(99.90%以上)やJISH2111(またはICS77.120.10)の精製アルミニウム地金特殊(99.995%以上)・1種(99.990%以上)・2種(99.95%以上)を、Cuの原料(地金)としては、JISH2121の電気銅地金(99.96%以上)を、それぞれ挙げることができる。
[0030]
 なお、基元素であるZnの原料(地金)としては、特に限定されず、JISH2107(またはISO725:1981)に規定されている各グレードのものを使用できる。ショットの品質安定性を考慮して、JISH2107の普通亜鉛地金(99.97%以上)、最純亜鉛地金(99.995%以上)、特種亜鉛地金(99.99%以上)等、高純度の亜鉛地金を使用してもよい。
[0031]
S02:溶解工程
 秤量した金属を坩堝に投入後、坩堝を加熱する(例えば、約600℃)。加熱によって金属が溶解し、Zn-AlもしくはZn-Al-Cuの組成を有する溶湯となる。
[0032]
S03:溶湯移動工程
 溶湯を溶湯保持容器に投入する。溶湯保持容器には加熱手段が備えられており、亜鉛基合金ショット製造時に、溶湯が必要以上に冷却されないように保持することができる。このときの溶湯保持温度は合金組成や生産規模により異なるが、500~600℃の範囲で適宜設定してもよい。
[0033]
 溶湯保持容器の底部には溶湯滴下用のノズルが設けられており、該ノズルの下方には、冷却媒体が投入された冷却槽が配置されている。なお、冷却媒体は液体であり、水や油等であってもよい。
[0034]
S04:造粒工程
 溶湯保持容器内の溶湯は、ノズルから滴下される。ノズルから冷却媒体に到達するまでの間に、表面張力の影響を受け球状化する。冷却媒体に到達し、接触した溶湯は急激に冷却されて球形状のまま固化される。
[0035]
 なお、冷却媒体は滴下した溶湯が接触することにより温度が上昇し、該溶湯の急冷が妨げられる原因となる。このため、冷却手段により、冷却媒体を設定温度に保持する。この設定冷却温度は、例えば、水の場合、通常、60℃以下としてもよく、30~40℃としてもよい。
[0036]
S05:分級工程
 冷却媒体の底部には、亜鉛合金の粒状体が堆積される。これを回収して、乾燥機で乾燥後、分級機で分級して亜鉛基合金の球状粒子を得る。なお、分級は亜鉛基合金ショットの使用目的に合わせて所定の粒径になるように行なう。
[0037]
 ここで、溶湯がノズルから滴下されるとき、溶湯の液滴の形状は完全な球ではなく、落下方向に引き伸ばされて歪んだ球ないし楕円状となる。このため、得られる粒状体、すなわちショットの粒子の形状は、やや歪んだ球状、回転楕円体状、あるいは角が丸い円柱状になる。このようなショットの投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.3の範囲内にあることが好ましく、1.0~1.2の範囲内にあることもまた好ましい。このようなショットは真球に近く、形状のバラツキが小さいので、より均一な研掃効果が得られる。粒状体の径が0.2~2.0mmでは、後述の硬さ調整工程S06を経て得られる亜鉛基合金ショットのa/bの値が1.0~1.3又は1.0~1.2のショットの割合が多くなるので、粒子径がこの範囲となるように分級を行ってもよい。
[0038]
S06:硬さ調整工程
 分級後の球状粒子を、ショットブラスト機を用いて所定条件下(所定速度(例えば、40~80m/s)、所定距離(例えば、100~1200mm)等)で、所定回数または所定時間(例えば、1~200時間)繰り返してターゲット材(例えば、高Mn鋼材)に向けて投射する。球状粒子はターゲット材に激しく衝突することで、塑性変形して転位密度が上昇するので、硬さが硬くなる。球状粒子の硬さは投射回数または投射時間に依存するため、これを制御することで所定の硬さを有する亜鉛基合金ショットを得る。当業者であれば、上記条件を適宜調整することにより、所望の硬さの亜鉛基合金ショットを得ることができる。
[0039]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.06~0.19%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.120%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0001~0.01質量%であり、
 亜鉛基合金ショットが、0.2~2.0mmの径を有する粒状体であり、
 投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.3の範囲内にあり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットが特に好ましい。
[0040]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.09~0.14又は0.10~0.13%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.120%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0002~0.005%であり、
 亜鉛基合金ショットが、0.2~2.0mmの径を有する粒状体であり、
 投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.2の範囲内にあり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットがさらに特に好ましい。
[0041]
 亜鉛基合金ショットの製造方法は、上記の方法に限らない。別の形態の製造方法の例を、図2を参照することにより以下に説明する。
[0042]
S11:塊状物製造工程
 原料となる金属より、Zn-AlもしくはZn-Al-Cuの組成を有する塊状物を生成する。例えば、原料となる金属より製錬によりビレットと呼ばれる円柱形状の塊状物を生成してもよい。
[0043]
S12:ワイヤ製造工程
 本実施形態では、ビレットよりワイヤを製造する。複数個のダイスにビレットを挿入し、このビレットを引き抜くことでビレットを塑性変形により小径化して所望の径までワイヤを製造する。本実施形態のビレットはAlを含有しているので、ダイスとのすべり性が良好である。その為、ワイヤを製造する際に、その途中でワイヤが切断もしくはマイクロクラックが発生するのを防ぐことができる。
[0044]
 また、微量添加元素としてCuが添加されていることで、亜鉛基合金の引っ張り強度が向上する。その結果、更にワイヤ製造の際に、その途中でワイヤが切断もしくはマイクロクラックが発生することを防ぐことができる。
[0045]
 Al及びCuの添加により亜鉛基合金からなるビレットが良好にダイスを通過することができるので、亜鉛基合金は塑性変形及びダイスとの摩擦により応力を付与することができる。その結果、ショットに求められる機械的性質(例えば、靱性)を向上させることができる。そして、この亜鉛基合金にはMgが含まれるので、この応力の付与によりビッカース硬さを増大させることができる。例えば、ビレットの引っ張り速度やダイスの径と個数を変更することにより、機械的性質及びビッカース硬さを調整することができる。
[0046]
 ワイヤの径を細くすることで、亜鉛基合金は応力が付与されて機械的性質が向上するが、必要以上に細くするとこの加工によるダメージを受ける。また、径が太すぎると応力が十分に付与されない、若しくは比較的硬度の低いワークに対してブラスト加工を行った場合、ワークの表面がダメージを受ける。以上を踏まえ、ワイヤの径をφ0.4mm~2.0mmとしてもよい。
[0047]
S13:切断工程
 得られたワイヤを所定の長さとなるように直列的に切断し、粒状物を得る。この粒状物の長さは径との差が大きいと、ブラスト加工後のワークの仕上がり品質にばらつきが生じる。これを考慮し、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.3)となるようにワイヤを切断してもよく、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.2)となるようにワイヤを切断してもよい。
[0048]
S14:丸め工程
 得られた粒状物は円柱形状であるので、角部を有する。ブラスト加工時この角部によってワークが受傷する場合、予めこの粒状物を壁等に向けて投射することで角が丸めておいてもよい。なお、この工程はワークの物性やブラスト加工の目的に応じて省略してもよい。
[0049]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.06~0.19%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.120%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0001~0.01質量%であり、
 亜鉛基合金ショットが、(1:0.83)≦(径:長さ)≦(1:1.25)の比率を有する円柱であり、
 投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.3の範囲内にあり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットが特に好ましい。
[0050]
 亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.09~0.14又は0.10~0.13%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するMgの含有量が0.001~0.120%であり、
 亜鉛基合金ショットに対するCuの含有量が0.0002~0.005%であり、
 亜鉛基合金ショットが、(1:0.83)≦(径:長さ)≦(1:1.25)の比率を有する円柱であり、
 投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.2の範囲内にあり、
 亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~100HVである亜鉛基合金ショットが特に好ましい。
[0051]
 次に、一実施形態の亜鉛基合金ショットを評価した結果について説明する。
実施例
[0052]
 後述の表1に示す割合になるように秤量したAl、Mg及びCuと、Zn地金とから、前述した工程S01~S06(Aタイプ)又は工程S11~S14(Bタイプ)によって、亜鉛基合金ショットを製造した。
  Aタイプ:上述の製造方法における工程S01~S06によって製造し、平均粒子径が0.8mm且つ前述のa/bが1.0~1.3となるように分級した亜鉛基合金。
  Bタイプ:工程S11~S14によって製造し、ワイヤの径を0.8mmとした亜鉛基合金ショット。
[0053]
 これらの亜鉛基合金ショットについて、以下の評価試験を行った。
[0054]
 亜鉛基合金ショット100kgをショットブラスト機(DZB型:新東工業株式会社製)に投入し、ワークとしてアルミニウム合金製ダイカスト部品(表面硬さ:100HV)に対してブラスト加工を行い、性能の評価を行なった。なお、亜鉛基合金ショットの投射速度は53m/sとした。
[0055]
 評価項目は、「消耗量」、「バリ取り能力」および「仕上がり品質」について、下記の通り行なった。
[0056]
 <消耗量>
 寿命ないし靭性(耐衝撃性)に対応する評価である。亜鉛基合金ショットを用いて8時間、ショットブラストすることにより微粉となって損耗した量を「ショット消耗量」として下記基準で評価した。
   ◎:0.06kg/(h・HP)以下
   ○:0.06kg/(h・HP)~0.08kg/(h・HP)
   △:0.08kg/(h・HP)~0.10kg/(h・HP)
   ×:0.10kg/(h・HP)以上
[0057]
 <バリ取り能力>
 研掃能力ないしブラスト能力に対応する評価である。バリが完全に除去できるまでに要するブラスト加工時間を測定し、以下の基準で評価した。なお、バリの除去は目視評価とした。
   ◎:30秒のブラスト加工時間でバリが除去される。
   ○:60秒のブラスト加工時間でバリが除去される。
   △:90秒のブラスト加工時間でバリが除去される。
   ×:90秒のブラスト加工時間でもバリが除去されない。
[0058]
 <仕上がり品質>
 ブラスト加工後のワーク表面を観察し、以下の基準で評価した(目視での評価)。
   ◎:銀白色に輝いている。
   ○:少し黒ずんでいる。
   △:黒ずんでいる。
[0059]
 それらの評価結果を表1に示す。なお、表中「径-長さ比」とは、Bタイプの亜鉛基合金ショットにおいて、切断後のワイヤの「ワイヤの径:ワイヤの長さ」を示す。
[表1]


[0060]
 実施例8は実施例7と同じ組成であるが、前述の硬さ調整工程S06における投射時間を変更した結果である。タイプAの亜鉛基合金ショットは、硬さ調整工程S06により硬さを調整できることが示された。
[0061]
<消耗量の評価>
 いずれのタイプの亜鉛基合金ショットにおいても、Alの添加量が0.05~2.0%、且つMgの添加量が0.001~0.20%の範囲である実施例1~16は、いずれの条件においても△以上の評価であった。さらに、Cuを0.0002~0.01%の範囲で微量に添加した場合であっても、いずれの条件においても△以上の評価であった。ここで、△評価は○評価より劣るものの実用上問題のない結果であり、投射条件(投射速度や粒子径等)を最適化することで○評価以上となりえることが示唆される。従って、実施例1~14においては、消耗量の評価は良好であることがわかる。
[0062]
 Alの添加量が過剰である比較例3、Mgの添加量が過剰である比較例5、及びCuの添加量が過剰である比較例6は、いずれも×評価であった。いずれの場合もAl、Mg、Cuを過剰に添加することで、耐衝撃性が悪化したと考えられる。
[0063]
<バリ取り能力>
 いずれのタイプの亜鉛基合金ショットにおいても、Alの添加量が0.05~2.0%、且つMgの添加量が0.01~0.20%の範囲である実施例1~16は、Al及びMgの添加量が多くなると評価が低下する傾向が見られるが、いずれの条件においても△以上の評価であった。さらに、Cuを0.0002~0.01%の範囲で微量に添加した場合であっても、いずれの条件においても△以上の評価であった。ここで、△評価は○評価より劣るものの実用上問題のない結果であり、投射条件(投射速度や粒子径等)を最適化することで○評価以上となりえることが示唆される。従って、実施例1~14においては、消耗量の評価は良好であることがわかる。
[0064]
 Alが添加されていない比較例1及び添加量が過小な比較例2は、×評価となった。これは、ビッカース硬度がワークに対して低いことに起因すると考えられる。
[0065]
 Mgの添加されていない比較例4は、×評価となった。これは、製造工程における亜鉛基合金ショットの硬さの向上効果が不十分であったことにより、ビッカース硬度がワークに対して低いことに起因すると考えられる。
[0066]
 径-長さ比が過小または過大の比較例7、8は、いずれも×評価となった。ワークに対して亜鉛基合金ショットの衝突にばらつきが生じるので、結果としてバリ取り能力が低下したと考えられる。
[0067]
<仕上がり品質>
 いずれのタイプの亜鉛基合金ショットにおいても、Cuを0.0002~0.01%の範囲で微量に添加した実施例5~8及び13~16は、いずれの条件においても◎評価であり、Cuを微量に添加することで仕上がり品質が向上することが示された。
[0068]
 また、Cuが添加されていない実施例1~4及び9~12においては、△評価または○評価となり、比較例1の結果を加味すると、Alの添加によっても仕上がり品質の改善がみられた。これは、バリ取り能力が向上したことでブラスト加工が完了するまでの時間が短縮されたので、ワークが亜鉛基合金ショットの投射流にさらされる機会が減少したことに起因すると考えられる。

産業上の利用可能性

[0069]
 一実施形態の亜鉛基合金ショットは、アルミニウムダイカスト製品やアルミニウム鋳物製品などを例とする非鉄金属部品のバリおよびカエリの除去、鋳造品の砂落とし、塗型や離型剤の焼き付き除去、酸化膜や湯じわの除去、封孔処理、等を目的としたショットブラストに対して好適に用いることができる。

請求の範囲

[請求項1]
 亜鉛基合金ショットであって、
 前記亜鉛基合金ショットは、AlとMgと残部がZn及び不可避不純物からなり、
 前記亜鉛基合金ショットに対するAlの含有量が0.05~0.20質量%且つMgの含有量が0.001~0.20質量%であり、
 前記亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~150HVである、亜鉛基合金ショット。
[請求項2]
 前記亜鉛基合金ショットは、更に微量添加元素としてCuが添加されており、
 前記微量添加元素の添加量は前記亜鉛基合金ショットに対して0.0002~0.01質量%である、請求項1に記載の亜鉛基合金ショット。
[請求項3]
 前記亜鉛基合金ショットは、0.2~2.0mmの径を有する粒状体であるか、又は(1:0.8)≦(径:長さ)≦(1:1.3)の比率を有する円柱であり、
 前記亜鉛基合金ショットのビッカース硬さが80~150HVである、請求項1または2に記載の亜鉛基合金ショット。
[請求項4]
 前記亜鉛基合金ショットが粒状体であって、投影図から求めたショットの長手方向の長さをa、長手方向に直交する方向における最大径をbとした場合に、60%以上のショットのa/bが1.0~1.3の範囲内にある、請求項1又は2記載の亜鉛基合金ショット。
[請求項5]
 請求項1~4のいずれか1項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法であって、
 原料金属であるZn、Al、Mg、及び必要に応じてCuを秤量する工程と、
 前記原料金属を加熱して溶湯とする工程と、
 前記溶湯を、底部にノズルが配置された溶湯保持容器に移送する工程と、
 前記ノズルを介して、液体の冷却媒体中に前記溶湯を滴下する工程と、
 前記冷却媒体中で前記溶湯を凝固させて粒状体を得る工程と、
 前記凝固された粒状体を所定のサイズに分級する工程と、
 前記分級した粒状体の硬さを調整する工程と、
を含み、
 前記分級する工程では、前記凝固された溶湯金属の径を0.2~2.0mmに分級する、亜鉛基合金ショットの製造方法。
[請求項6]
 請求項1~3のいずれか1項に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法であって、
 原料金属であるZn、Al、及び必要に応じてCuの合金組成を有する塊状物を得る工程と、
 前記塊状物より所定の径のワイヤを得る工程と、
 前記ワイヤを所定の長さに切断する工程と、
を含み、
 前記ワイヤを得る工程では、塊状物を圧延すると共に応力を付与する工程を含む、亜鉛基合金ショットの製造方法。
[請求項7]
 前記ワイヤを切断する工程では、(1:0.8)≦(ワイヤの径:ワイヤの長さ)≦(1:1.3)となるようにワイヤを切断する、請求項6に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法。
[請求項8]
 前記ワイヤを得る工程では、ワイヤの径がφ0.4~2.0mmとなるように塊状物を加工する、請求項6または7に記載の亜鉛基合金ショットの製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]