JP2002069561A

JP2002069561A - ダイカスト機用の鋳抜きピン

Info

Publication number: JP2002069561A
Application number: JP2000256088A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Tashiro; 代貴晴田; Yasushi Fukase; 瀬泰志深
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して長寿命を確保することができるダイ
カスト機用の鋳抜きピンを提供すること。【解決手段】鉄鋼材料からなる心材１と、心材１の表
面に被覆されたＮｉ基サーメット層４ａとにより鋳抜き
ピン５を構成する。Ｎｉ基サーメット層４ａは、重量％
で、Ｂ：０.６〜３.２％、Ｍｏ：１０〜３７％、Ｓｉ：
０.５〜８％、残部Ｎｉおよび不可避的不純物からなる
組成とし、Ｎｉ基サーメット層４ａの厚さは、０.０５
〜１.０ｍｍとする。心材１とＮｉ基サーメット層４ａ
とが金属結合される。心材１とＮｉ基サーメット層４ａ
との結合は、原料粉末を焼結してＮｉ基サーメット層を
形成する際に同時に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイカスト機用の金
型に用いられる鋳抜きピンに係り、とりわけアルミニウ
ム，マグネシウムおよびその合金をダイカストする際に
好適に用いることができる鋳抜きピンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ダイカスト機用の鋳抜きピン
は、主としてＪＩＳ鋼種ＳＫＤ６１にタフトライドなど
の窒化処理、あるいはＣＶＤやＰＶＤによりＴｉＣやＴ
ｉＮなどのＴｉ系のセラミックコーティングを施工した
ものが使用されている。

【０００３】しかし、上記の表面処理を施した鋳抜きピ
ンの耐久性は必ずしも十分なものではなく、焼き付き、
カジリ、腐食等の発生により比較的短時間で寿命がく
る。鋳抜きピンの交換作業は多大な工数を要するため、
頻繁に鋳抜きピンのトラブルが発生すると、生産性を低
下させるだけでなく、製品の品質も不安定となる。更
に、上記の鋳抜きピンは、寿命のバラツキが大きいため
定期交換等の管理が難しいという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するために成されたものであり、安定して長寿命を
確保することができるダイカスト機用の鋳抜きピンを提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、鉄鋼材料からなる心材と、前記心材の表
面に被覆されたＮｉ基サーメット層と、を備えたダイカ
スト用鋳抜きピンであって、前記Ｎｉ基サーメット層
は、重量％で、Ｂ：０.６〜３.２％、Ｍｏ：１０〜３７
％、Ｓｉ：０.５〜８％、残部Ｎｉおよび不可避的不純
物からなる組成を有しており、前記Ｎｉ基サーメット層
の厚さは０.０５〜１.０ｍｍであり、前記心材と前記Ｎ
ｉ基サーメット層とが金属結合されていることを特徴と
するダイカスト機用の鋳抜きピンを提供する。なお、以
下、本明細書において標記された組成比を示すパーセン
テージは、特に断り書きがない限り全て重量％を意味す
る。

【０００６】本発明の鋳抜きピンに用いられるＮｉ基サ
ーメット、すなわちＢ：０.６〜３.２％、Ｍｏ：１０〜
３７％、Ｓｉ：０.５〜８％、残部Ｎｉおよび不可避的
不純物からなる組成を有するＮｉ基サーメットは、耐摩
耗性、耐ヒートクラック性に優れしかも溶融Ａｌに対す
る耐食性にも優れるという、アルミニウムダイカスト用
鋳抜きピンのコーティング材として極めて有利な性質を
持ち合わせている。すなわち本Ｎｉ基サーメットは、Ａ
ｌとの間で固着が起こりにくいため、焼き付き、カジリ
を効果的に防止することができる。むろん、上記のＮｉ
基サーメットは、その優れた耐摩耗性及び耐ヒートラッ
ク性により、Ａｌ以外の金属、例えばＭｇやＺｎ等の金
属用金型の鋳抜きピンにも好適に用いることができる。

【０００７】しかしながら、Ｎｉ−Ｂ−Ｍｏ−Ｓｉ系合
金は鉄鋼材料と比較して靭性が劣るため鋳抜きピン全体
をＮｉ基サーメットにより製造することは好ましくな
い。そこで、本発明では、鋳抜きピンの心材として適度
な靭性を持つ鉄鋼材料を用いることとした。心材用の鉄
鋼材料としては、シャルピー衝撃値が１０Ｊ／ｃｍ^２以
上のもの例えば、Ｓ４８Ｃ、ＳＣＭ４４５、ＳＫＤ１
１、ＳＫＤ６１等を用いることが好適である。また、鋳
抜きピンには熱間強度も要求されるため、前述したシャ
ルピー衝撃値が１０Ｊ／ｃｍ^２以上の鉄鋼材料として
は、例えばＳＫＤ６１、ＳＫＤ１１等を用いることが特
に好適である。

【０００８】Ｎｉ基サーメット層の厚さは０.０５〜１.
０ｍｍとした理由は以下の通りである。まず、Ｎｉ基サ
ーメット層すなわちコーティング層の厚さが薄くてはＡ
ｌに対する耐食性が十分に確保できない。この耐食性効
果は、Ｎｉ基サーメット層の厚さが０．０５ｍｍ以上に
て現れるため、これをＮｉ基サーメット層の下限厚さと
した。一方、鋳造時の繰り返しの熱衝撃によりＮｉ基サ
ーメット層にクラックが生じた場合、Ｎｉ基サーメット
層は靭性が低いためクラックが進展しやすい。そして、
本発明の鋳抜きピンにおいては、鉄鋼材料からなる心材
とＮｉ基サーメット層とが金属結合されているため、Ｎ
ｉ基サーメットに大きくクラックが進展した後に、当該
クラックが心材に到達すると、心材の破損を招くおそれ
がある。従って、Ｎｉ基サーメット層を厚くしすぎるこ
とは好ましくない。すなわち、熱衝撃によりＮｉ基サー
メット層にクラックが生じた場合には、そのクラックが
大きくならないうちに心材に到達するようになっている
ことが好ましい。このようにすれば、クラックは心材に
到達した段階でその進行が停止するため、心材の破損を
防止できる。このことを考慮して、Ｎｉ基サーメット層
の厚さの上限は１．０ｍｍとした。

【０００９】Ｎｉ基サーメットと心材との結合は、Ｎｉ
基サーメットを焼結した後に、このＮｉ基サーメットの
焼結体と心材とを拡散接合することによっても可能であ
るが、Ｎｉ基サーメットの焼結時にＨＩＰ、ＨＰ、真空
焼結などの焼結接合法を適用して焼結と同時にＮｉ基サ
ーメットと心材とを結合するのが好適である。このよう
にすれば、Ｎｉ基サーメットと心材とがより強固に金属
結合した鋳抜きピンを得ることができる。

【００１０】本発明に係るＮｉ基サーメットの組成は、
基本的には、本件出願人による特開平８−１３４５６９
号公報に記載されたものと同じ考えに基づいて決定され
ており、組成を決定した理由は以下の通りである。

【００１１】まず、Ｂは、焼結温度を低下させると共
に、ＮｉおよびＭｏと硼化物を形成し、合金の耐摩耗性
を高める。Ｂ含有量は高くても低くても抗折力を低下さ
せるので、０．６〜３．２％とした。なお、Ｂ含有量
は、１．０〜３．１％とすることがより好ましい。次
に、Ｓｉは、Ｂと同様、焼結温度を低下させるので、鉄
鋼材との複合化を焼結と同時に行うことに効果がある。
焼結温度が低いと鋼材を劣化させずに焼結と複合化を同
時に行うことが出来るので経済的に有利である。Ｓｉ量
の増加と共に焼結温度は低下するが、８％を超えると急
激に抗折力が低下する。Ｓｉ量が少ない場合も抗折力の
低下と焼結温度の上昇をきたすので、下限を０．５％と
する。従って、Ｓｉ含有量は０．５〜８％とした。な
お、Ｓｉ含有量は２．５〜７％とすることがより好まし
い。次に、Ｍｏは、Ｂと硼化物を形成し、耐摩耗性を高
めると共にＮｉを主とする結合相の耐食性を改善する効
果がある。また、合金の結晶粒を微細化し、かつ強度、
抗折力を著しく高める効果を有する。このような効果は
Ｍｏが５％から生じ、４０％超では逆に抗折力が低下す
る。この抗折力の低下は、Ｍｏの増加により焼結温度が
高くなり、その結果高温焼結により結晶粒が粗大化する
ためと考えられる。なお、本発明においては、ダイカス
ト鋳抜きピンとして使用することを考慮し、より耐食性
および溶湯に対する耐久性を高める観点から、Ｍｏを１
０％以上含有させることとした。また、ＭｏはＢと硼化
物を形成するが、Ｍｏ量が少いと余剰のＢが発生するた
め、上記のＢ量に対してはＭｏを１０％以上含有させる
こととした。従って、Ｍｏの含有量は１０〜３７％とし
た。なお、Ｍｏ含有量は、１５〜３２％とすることがよ
り好ましい。なお、最も優れた耐食性、耐摩耗性および
強度並びに鉄鋼材料と複合化するのに好ましい焼結温度
を示すＢ、ＳｉおよびＭｏの含有量は、それぞれＢ１．
０〜２．８％、Ｓｉ３．５〜６．０％、Ｍｏ２０〜３０
％である。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００１３】ＳＫＤ６１（ＪＩＳ）を図１（ａ）のよう
に機械加工して心材１を、Ｓ４８Ｃ（ＪＩＳ）を図１
（ｂ）のように機械加工して成形用スリーブ２をそれぞ
れ作成した。

【００１４】次に、心材１と、スリーブ２と、Ｓ４８Ｃ
（ＪＩＳ）からなる板材３を図１（ｃ）に示すように配
置した。このとき、スリーブ２の内面すべてと、心材１
と板材３とが接触する部分と、スリーブ２と板材３とが
接触する部分にはあらかじめ離型材を塗布しておいた。

【００１５】次に、Ｓｉ：４．６％、Ｂ：３．１％、Ｍ
ｏ：２０％、残部Ｎｉの組成の材料を溶解し、その溶湯
をアトマイズして原料粉末４（粒径５０〜１５０μｍ）
を製作した。

【００１６】次に原料粉末４を図１（ｃ）に示すスリー
ブ２と心材１との間の隙間に充填した。

【００１７】次に、真空炉にて１０００℃に加熱し、原
料粉末４を焼結してＮｉ基サーメット層４ａを形成する
とともに、心材１とＮｉ基サーメット層４ａとを一体に
結合した。これにより図１（ｄ）のようにＮｉ基サーメ
ット層４ａがコーティングされた鋳抜きピン５が得られ
た。そして、この鋳抜きピン５を、機械加工により、図
１（ｅ）の形状に仕上げた。

【００１８】以上の方法で作成した鋳抜きピン５を切断
して、その切断面を観察したものが図２に示す写真であ
る。上記製造方法により、心材１とＮｉ基サーメット層
４ａとが完全に金属結合し、かつ厚いコーティング層を
有する鋳抜きピン６が得られることが確認された。

【００１９】上記製法により作成した鋳抜きピン（実施
例）をコールドチャンバ方式のダイカスト機に取り付け
て鋳造を行った。鋳造条件は、溶湯種類はＡＤＣ１２、
溶湯温度は７００℃、金型の離型材は水溶性タイプとし
た。なお、比較例として従来仕様の鋳抜きピン（ＳＫＤ
６１に窒化処理を行ったもの）を用いて実施例と同一条
件で鋳造を行った。

【００２０】２０００ショット後のピンを観察した結
果、比較例の鋳抜きピンには１０本中３本にカジリ傷が
発生していたが、実施例の鋳抜きピンには、１０本とも
特に問題は見られなかった。また、実施例の鋳抜きピン
は平均１２０００ショットの使用に耐えたが、比較例の
鋳抜きピンは平均８０００ショットであった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐久性に優れた鋳抜きピンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鋳抜きピンの製造工程を示す図。

【図２】本発明による鋳抜きピンの心材とＮｉ基サーメ
ット層との界面の顕微鏡写真を示す図。

【符号の説明】

１心材４ａＮｉ基サーメット層５鋳抜きピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄鋼材料からなる心材と、前記心材の表面
に被覆されたＮｉ基サーメット層と、を備えたダイカス
ト用鋳抜きピンであって、前記Ｎｉ基サーメット層は、重量％で、Ｂ：０.６〜３.
２％、Ｍｏ：１０〜３７％、Ｓｉ：０.５〜８％、残部
Ｎｉおよび不可避的不純物からなる組成を有しており、前記Ｎｉ基サーメット層の厚さは、０.０５〜１.０ｍｍ
であり、前記心材と前記Ｎｉ基サーメット層とが金属結合されて
いることを特徴とする、ダイカスト機用の鋳抜きピン。
【請求項２】前記Ｎｉ基サーメット層を焼結する際に、
前記心材と前記Ｎｉ基サーメット層とを金属結合させた
ことを特徴とする、請求項１に記載のダイカスト機用の
鋳抜きピン。