JP2000301287A - ダイカスト用粉末離型剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 離型性の向上、金属溶湯の保
温性の向上、金型キャビティ面への付着性および金型摺
動部の潤滑性の向上を図ったダイカスト用粉末離型剤を
提供すること。 【解決手段】 超微粒子状の無機化合物を少
なくとも５重量％を含む粉状無機化合物からなる離型剤
基材と該離型剤基材に接着性を付与するバインダとを混
合してなるダイカスト用粉末離型剤とした。また、超微
粒子状の無機化合物の平均粒径を０．１μｍ以下とする
とともに、離型剤基材とバインダとの配合割合が重量％
で９５〜５０：５〜５０とした。更に、離型剤基材とし
て粉状の粘土系無機化合物を添加したダイカスト用粉末
離型剤とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムやマ
グネシウム等の合金をダイカスト、スクイズキャスト等
の高圧鋳造法により鋳造する際に用いられる粉末離型剤
に係り、金型キャビティ内面、射出スリーブ、プランジ
ャチップ等の合金溶湯が接触する部分に塗布される、特
に溶湯の保温性の向上を図ったダイカスト用粉末離型剤
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト、スクイズキャスト等の高圧
鋳造法は、高品質の製品を高生産性のもとに製造できる
ため、自動車や電気機器などの多分野の部品の製造に多
く利用されている。このような高圧鋳造法においては、
金型キャビティ内面への合金溶湯の焼付きを防止すると
ともに合金溶湯の保温性を向上して湯流れを良好に保つ
ために離型剤が使用されている。また、離型剤は、射出
スリーブ内面に対しても、溶湯の焼付き防止や保温性向
上と、射出スリーブとプランジャチップとの潤滑の目的
で塗布されている。これらの離型剤としては、水溶性離
型剤と粉体離型剤が知られている。

【０００３】水溶性離型剤は、水で希釈された離型剤を
塗布するため鋳造直後に高温となった金型が急冷される
ため大きな熱負荷を受けることになる。この熱負荷がサ
イクル毎に繰り返されるため、金型寿命が著しく短くな
るとともに金型温度の変動が大きく製品品質が安定しな
いという問題があった。一方、粉体離型剤については、
先行技術として特公昭７−５９３４３号「ダイカスト用
粉末離型剤」等があり、無機化合物からなる粉末状叉は
顆粒状の離型剤基材と、この離型剤基材に付着性を付与
する粉末状叉は顆粒状の有機化合物とを混合してなる粉
体離型剤が開示されている。離型剤基材を粉末状叉は顆
粒状の無機化合物とすることにより、金型内面と合金溶
湯との間を粉末叉は顆粒の粒子径だけ隔てることにより
離型性の向上を図るとともに、水を使用していないので
鋳造時のガスの発生を少なくできることを要旨としたも
のである。

【０００４】この先行技術においては粉体離型剤に使用
する無機化合物としては、窒化硼素、窒化珪素、雲母、
タルク等が開示されている。窒化硼素は熱伝導率が粘土
系（タルク、雲母等）より大きくて断熱性に劣る。粘土
系は熱伝導率が小さくて断熱性に優れているとともに安
価であるが、金型への付着性が悪いため付着性向上を目
的として無機系のバインダを添加すると金型堆積物のク
リーニングが困難となる。叉、有機系バインダを多くす
ると鋳造時の熱分解に起因するガスの発生量が多くな
り、製品の欠陥発生率が高くなる。又、窒化珪素は硬度
が高く硬いので、金型摺動部に付着するとカジリの発生
原因となる。更に、粘土系や窒化硼素を離型剤基材とし
た粉体離型剤の場合は潤滑性が悪いので、金型摺動部
（ガイドピン等）に付着すると金型にカジリが発生し鋳
造機の損傷を招くという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】熱サイクル疲労による
金型寿命の低下、金型温度の大きな変動に起因する製品
品質の低下および水質汚染の問題から、ダイカスト用離
型剤は水溶性から粉末タイプへと移行しつつある。しか
しながら、ダイカスト用粉末離型剤については離型性の
向上、金属溶湯の保温性の向上、金型キャビティ面への
付着性および金型摺動部の潤滑性の向上を図る必要があ
るが、以上の特性を兼ね備えたダイカスト用粉末離型剤
はなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
して、良好な溶湯の保温性、製品の離型性や離型剤の金
型面への付着性を確保するとともに鋳造時に発生する有
害なガス量を極力少なくし、且つ、金型摺動部への潤滑
性を付与するために、本発明では、第１の発明において
は、超微粒子状の無機化合物を少なくとも５重量％を含
む粉状無機化合物からなる離型剤基材と、該離型剤基材
に接着性を付与するバインダとを混合してなるダイカス
ト用粉末離型剤とした。第２の発明においては、第１の
発明における超微粒子状の無機化合物の平均粒径を０．
１μｍ以下とした。叉、第３の発明においては、第１ま
たは第２の発明における離型剤基材とバインダとの配合
割合が重量％で９５〜５０：５〜５０とした。更に、第
４の発明においては、第１〜第３の発明における離型剤
基材として粉状の粘土系無機化合物を添加することにし
た。

【０００７】

【作用】本発明では、離型剤基材に球状の超微粒子無機
化合物を含ませたので、微粒子間の強い凝集力で離型剤
基材中に粉体層を形成し、この粉体層は超微粒子の網目
状凝集層内に多くの空気を含んでいるので高い断熱効果
を持っている。叉、離型剤基材の中には球状の超微粒子
を含んでいるので粒子相互の滑りがよく、高い潤滑性を
持っている。更に、超微粒子無機化合物は微粒子間の強
い凝集力により離型剤基材を結合させるので、バインダ
の量も少なくできる。従って、鋳造時に高温の合金溶湯
に接した時に発生する有機系バインダの熱分解ガス量も
少なく、金型への堆積物のクリーニングも容易にでき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の最大の特徴は、離型剤基
材の中に超微粒子状の無機化合物を含ませたことにあ
る。超微粒子とは、平均粒径が０．１μｍ以下のものを
言うが、好ましくは平均粒径が０．００５〜０．０５μ
ｍの範囲のものが良い。又、超微粒子状の無機化合物の
形状としては球状のものが好ましい。離型剤基材中の超
微粒子状の無機化合物は少なくとも５重量％（以後は５
Ｗｔ％と記載する）以上とすることが必要である。混合
比率が５Ｗｔ％以下であると、球状超微粒子の持つ優れ
た効果が発揮できなくなる。又、離型剤基材を球状超微
粒子無機化合物のみで構成することも可能であり、その
効果も非常に優れたものとなるが離型剤のコストが高く
なるという欠点がある。従って、離型剤基材中の球状超
微粒子無機化合物の望ましい混合比率は５〜５０Ｗｔ％
であり、更に好ましい範囲は５〜２０Ｗｔ％である。従
って、離型剤基材の構成は超微粒子状の無機化合物単独
か、叉は超微粒子状の無機化合物と粉状の無機化合物と
の混合物である。球状超微粒子の無機化合物の具体的な
例としては、超微粒子無水シリカ、高純度マグネシア、
アルミナ、酸化チタン等がある。これらの超微粒子の無
機化合物を単独若しくは複数種類を混合して使用する。

【０００９】一方、粉状の無機化合物としてはタルク、
珪藻土、カオリンや雲母等の粘土系無機化合物を始めと
してアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、フェラ
イト等の金属酸化物や複合酸化物や、更に、窒化硼素、
窒化珪素等の窒化物がある。これらの粉状無機化合物は
離型剤用として平均粒径が０．５〜２０μｍのものが市
販されている。これら粉状の無機化合物の単独叉は複数
種類を離型剤基材中に混合することによって離型剤基材
を構成することができ、粉末離型剤としての機能を殆ど
低下させずに高価な球状超微粒子無機化合物の量を低減
させることができる。

【００１０】バインダは無機化合物の表面を濡らすため
に溶融状態になる必要があり、有機化合物が好ましい。
配合比率は付着性能と金型キャビティ面への堆積物のク
リーニング性および鋳造時の熱分解によるガスの発生を
考慮して決定する。一方、粉末離型剤は金型の冷却能力
がないため、水溶性離型剤を使用する場合に比べて、金
型自体の冷却能力を高くしておくことが必要となる。
又、粉末離型剤をスプレイする時の金型表面温度は水溶
性離型剤を使用する場合に比べて高いので高温用のバイ
ンダとすることが必要である。具体的には、有機系バイ
ンダとしてはポリエチレンワックス、カルバナワック
ス、パラフィンワックス等を単独または複数種類混合し
て使用する。

【００１１】次に、離型剤基材とバインダの混合比率に
ついて説明する。本発明は離型剤基材中に球状超微粒子
無機化合物を含ませているので、この球状超微粒子無機
化合物が平均粒径の大きな粉状の粘土系無機化合物間の
空隙部に侵入して粉体層を形成する。球状超微粒子無機
化合物は強い凝集力があるので、粘土系無機化合物同士
を結合させるとともに、空隙部には空気層を形成してい
るので断熱効果をも発揮できる。従って、粘土系無機化
合物に接着性を付与するバインダの量は少なくて良い。
具体的には離型剤基材に対して５〜５０Ｗｔ％、好まし
くは５〜２０Ｗｔ％である。なお、バインダの量が５Ｗ
ｔ％より少ないと金型キャビティ面への離型剤の付着が
不充分となる。又、逆にバインダの量が５０Ｗｔ％より
多いとバインダが有機系であるので、鋳造時に高温の合
金溶湯に起因するバインダの熱分解ガス量が多くなり、
このガスの巻込みによる製品欠陥が多発することにな
る。

【００１２】次に、本発明の優れた効果を確認するため
に以下の実験を行った。以下に記載している１０種類の
離型剤（試料Ａ〜試料Ｊ）について、竪鋳込型スクイズ
キャスティングマシンを使って成形テストを行った。各
条件の離型剤基材とバインダを所定量ボールミルに入れ
て、粉砕・混合した。この粉末離型剤の所定量を金型キ
ャビティ面に市販のエアガンで噴霧した。評価項目とし
ては表１に示すように、金型キャビティ面への付着性と
溶湯の保温性（離型剤の断熱性）および潤滑性とし、各
々について目視にて比較した。判定は、◎：は非常に良
い、：は良い、△：は少し悪い、×：は非常に悪いの４
ランクで評価した。

【００１３】以下に実験に使用した粉末離型剤の含有量
の多少について説明する。 実施例１（試料Ａ）：離型剤基材としては超微粒子無水
シリカで混合比率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は
０．００７μｍである。残りがバインダである。 実施例２（試料Ｂ）：離型剤基材としては超微粒子無水
シリカで混合比率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は
０．０３μｍである。残りがバインダである。 実施例３（試料Ｃ）：離型剤基材としてはマグニシアで
混合比率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は０．０１
μｍである。残りがバインダである。

【００１４】実施例４（試料Ｄ）：離型剤基材としては
平均粒径０．０１３μｍの酸化アルミで混合比率は４５
Ｗｔ％と平均粒径は０．０２μｍの酸化チタンで混合比
率は４５Ｗｔ％の混合物である。残りがバインダであ
る。 実施例５（試料Ｅ）：離型剤基材としては平均粒径５．
７μｍのタルクで混合比率は８０Ｗｔ％と平均粒径は
０．０１２μｍの超微粒子無水シリカで混合比率は１０
Ｗｔ％の混合物である。残りがバインダである。 実施例６（試料Ｆ）：離型剤基材としては平均粒径２．
４μｍのカリオンで混合比率は８０Ｗｔ％と平均粒径は
０．０１２μｍの超微粒子無水シリカで混合比率は１０
Ｗｔ％の混合物である。残りがバインダである。 実施例７（試料Ｇ）：離型剤基材としては平均粒径４．
７μｍの珪藻土で混合比率は８０Ｗｔ％と平均粒径は
０．０１２μｍの超微粒子無水シリカで混合比率は１０
Ｗｔ％の混合物である。残りがバインダである。

【００１５】比較例１（試料Ｈ）：離型剤基材としては
タルクで混合比率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は
５．７μｍである。残りがバインダである。 比較例２（試料Ｉ）：離型剤基材としてはカリオンで混
合比率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は２．４μｍ
である。残りがバインダである。 比較例３（試料Ｊ）：離型剤基材としては黒鉛で混合比
率は９０Ｗｔ％とし、粉体の平均粒径は２．３μｍであ
る。残りがバインダである。

【００１６】表１

【００１７】表１から明らかなように、離型剤基材が球
状超微粒子無機化合物のみで構成されている実施例１〜
実施例４は離型剤としての格別に優れた機能を発揮して
いる。又、離型剤基材中に粘土系無機粉体を添加した実
施例５〜実施例７においても実施例１〜実施例４に相当
する効果を発揮していることが判る。一方、比較例１〜
比較例３においては潤滑性や保温性が劣っている。特に
保温性に問題があることが判る。

【００１８】以上、本発明のに実施例について詳述して
きたが、これは文字通りの例示であって、本発明はかか
る具体例に限定して解釈されるものではない。例えば、
本発明におけるダイカスト法は、所定の金属溶湯を金型
に充填した後、加圧下で成形する成形法全般に適用でき
る。従って具体的には、高圧ダイカスト法、中圧ダイカ
スト法、スクイズキャスト、低圧鋳造法等、溶湯を金型
に流し込んで凝固させる鋳造法全般にも適用できるし、
更に、チクソキャスト、レオキャスト等の半溶融状態の
金属を金型に充填、加圧成形する半溶融法全般にも適用
できるものである。その他、一々列挙はしないが、本発
明は当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良
等を加えた態様において実施され得るものであり、また
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、何れも本発明の範囲内に含まれるものである
ことは、言うまでもないところである。

【００１９】

【発明の効果】粉体離型剤基材に球状の超微粒子無機化
合物を少なくとも５Ｗｔ％含ませたので、以下の効果が
ある。 離型剤基材中に含まれる球状の超微粒子無機化合物の
凝集力により、粉状の粘土系無機化合物同士の付着力が
大きくなるので有機系バインダの添加量を少なくするこ
とができる。従って、鋳造時に高温の合金溶湯に接した
時に発生する有機系バインダの熱分解ガス量も少なくな
り、ガスの巻込みによる製品欠陥の発生を抑制すること
ができる。 金型内面に塗布された粉末離型剤は、超微粒子の強い
凝集力により網目状凝集層内に多くの空気を含んでいる
ので断熱層を形成し、高い保温能力を有する。 安定した保温効果の高い断熱層が形成できるので、合
金溶湯の湯流れが良好となり従来よりも薄肉成形品を得
ることができる。 球状超微粒子は潤滑性に優れており、金型周りの摺動
部に付着してもカジリ等の発生はない。 少量の離型剤で必要な断熱性が得られるので、金型内
面への離型剤の堆積も少なくなり、定期的に行う金型内
面の離型剤堆積物の除去も容易である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超微粒子状の無機化合物を少なくとも５
   重量％を含む粉状無機化合物からなる離型剤基材と、該
   離型剤基材に接着性を付与するバインダとを混合してな
   るダイカスト用粉末離型剤。
2. 【請求項２】 超微粒子状の無機化合物の平均粒径が
   ０．１μｍ以下である請求項１記載のダイカスト用粉末
   離型剤。
3. 【請求項３】 離型剤基材とバインダとの配合割合が重
   量％で９５〜５０：５〜５０である請求項１記載および
   請求項２記載のダイカスト用粉末離型剤。
4. 【請求項４】 離型剤基材として粉状の粘土系無機化合
   物を添加した請求項１記載〜請求項３記載ダイカスト用
   粉末離型剤。