JP2002224962A - ショット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉塵爆発の危険がなくて研掃効果が高いうえ
に、ブラスト処理後の被処理品の表面肌の色を完全な銀
白色とすることのできるショットを提供する。 【解決手段】 亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％含有さ
せた亜鉛基合金より形成され、硬さがビッカース表示で
Ｈｖ６０超〜１５０で平均粒径が０．１〜３．５ｍｍで
あるショット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてダイカス
ト等の軽合金製品のバリ、カエリ等の除去、スケールや
砂落とし、鋳肌の改良、コーキングなどの表面処理など
に投射材として使用されるショットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車部品等に使用される
アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金製のダ
イカスト等の軽合金製品のバリ、カエリ等の除去、スケ
ールや砂落とし、鋳肌の改良、コーキングなどの表面処
理に対しては、被処理品にショットを高速で投射するシ
ョットブラスト法が広く採用されている。このショット
ブラストに使用される投射材として、アルミニウム、ス
チール、ステンレス鋼等のショットが使用されている
が、アルミニウムショットは軟質で研掃効果が小さいう
えに磨耗により発生した粉塵が爆発を起こす危険性があ
り、スチールショット、ステンレス鋼ショットにおいて
は、ショットの硬さが硬すぎるために被処理品の表面を
荒らしてしまううえにやはり発生した粉塵が爆発を起こ
す危険性があるという問題があった。

【０００３】アルミニウム、スチール、ステンレス鋼な
どのショットに比べて亜鉛製のショットは爆発感度が低
く粉塵爆発の危険性が極めて低いのでショットとして好
適であるが、ショットブラストを施した時に被処理品の
表面の色が損なわれて全体的に灰色状に黒ずんだ色とな
ってしまい、この黒ずみは洗浄などで除去することがで
きず商品価値を下落させてしまうものであった。また、
硬さがビッカース表示でＨｖ４０〜５０であって柔らか
く、研掃効果が小さいために処理時間が長くなって生産
性が劣るという問題があった。

【０００４】上記した従来の亜鉛製ショットの問題点を
解決するために、発明者らは、特開平９−７０７５８号
公報に開示されているごとく、亜鉛に銅を０．０５〜
２．００％含有させて硬さをＨｖ５０〜６０とした平均
粒径０．４〜２．０ｍｍの亜鉛合金製ショットを先に発
明した。しかしながら、このような亜鉛合金製ショット
においてはショットブラスト処理後の被処理品の表面の
灰色状の黒ずみは薄くなってかなり改善されてはいるも
のの、完全な銀白色とは言いがたく、なお不満の残るも
のであった。また、硬さをＨｖ５０〜６０と高くしたに
も係わらず研掃効果がなお十分でなく、ショットブラス
ト処理に時間を要するという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、粉塵爆発の危険がなくて研掃効果が
高いうえに、ショットブラスト処理後の被処理品の表面
肌の色を完全な銀白色とすることのできるショットを提
供するためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、亜鉛中に銅を１．８〜１３．０
％含有させた亜鉛基合金より形成され、硬さがＨｖ６０
超〜１５０で平均粒径が０．１〜３．５ｍｍであること
を特徴とするショットを請求項１に係る発明とし、亜鉛
中に銅を１．８〜１３．０％含有させた亜鉛基合金より
形成され、硬さがＨｖ６０超〜１５０で平均粒径が０．
６〜１．２ｍｍであることを特徴とするショットを請求
項２に係る発明とし、亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％
含有させた亜鉛基合金より形成され、硬さがＨｖ６０超
〜１５０で平均粒径が０．１〜１．２ｍｍ未満であるこ
とを特徴とするショットを請求項３に係る発明とし、亜
鉛中に銅を１．８〜１３．０％含有させた亜鉛基合金よ
り形成され、硬さがＨｖ６０超〜１５０で平均粒径が
１．２超〜３．５ｍｍであることを特徴とするショット
を請求項４に係る発明とする。

【０００７】本発明のショットは銅が添加された亜鉛合
金溶湯が冷却される際に起こる包晶反応を利用して、軟
質なη固溶体相の周囲を硬質なε相で包囲して、硬質な
ε相により研掃効果を高めるとともに、軟質なη固溶体
相がクッションの役目を果して被処理品の表面を荒らす
ことなく表面の色を完全な銀白色とすることを可能とし
たものであって、以下に本発明を詳細に説明する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のショットは銅を含有する
亜鉛合金である。図１は金属亜鉛の寿命を１００％とし
て、寿命に及ぼす合金元素の影響を示したものである
が、Ｍｎ、Ｎｉなどの合金元素を亜鉛に添加した場合に
は銅よりも割れやすく硬さの増加とともに寿命が短くな
る。これに対して亜鉛に銅を添加した場合には硬さの増
加とともに寿命は長くなることが判る。なお、亜鉛およ
び銅の純度は一般の工業用材料として流通しているもの
でよいが、亜鉛中の銅の含有量は１．８〜１３．０％と
する。亜鉛−銅二元合金の亜鉛側の平衡状態図の一部を
図２に示すが、図に示した濃度域において亜鉛と銅は約
４２４℃で包晶反応を起こす。従って、例えば３００℃
において２％弱のＣｕまではη相を形成し、１３％まで
はη＋εの包晶組織、それ以上ではε単相の組織とな
る。包晶組織の一例を図３に示すが、この組織は比較的
硬質なε相を軟質なη相が包み込んだ組織となってい
る。従って、組織をこのような包晶組織とすることによ
り、硬質なε相がバリ取りなどに際して研掃効果を発揮
し、一方、軟質なη相がショットブラストに際してクッ
ションの作用を果たすために被処理品の表面を荒らすこ
とがないという利点がある。

【０００９】しかしながら、亜鉛中の銅の含有量が１．
８％未満では金属組織中のη相の割合が多くε相が少な
くて硬さが不足して十分な研掃効果を発揮することがで
きない。一方、亜鉛中の銅の含有量が１３．０％を超え
ると組織がε相主体となってショットが硬くなりすぎ靱
性が不足してショットが割れたりして寿命が短くなる。
また、表面の肌荒れを起こしたりする。従って、亜鉛中
の銅の含有量は１．８〜１３．０％、特に好ましくは
２．０〜１３．０％とする。

【００１０】また、ショットの硬さをＨｖ６０超〜１５
０とする理由は、硬さがＨｖ６０以下では研掃効果が劣
るとともに被処理品の表面肌が黒ずんで完全な銀白色と
することができないからであり、硬さがＨｖ１５０を超
えるとショットが割れたりして寿命の低下を招いたり表
面の肌荒れを起こしたりするからである。なお、ショッ
トの硬さをＨｖ６０超〜１２５とするのが望ましい。シ
ョットの硬さをＨｖ６０超〜１２５とすることにより良
好な研掃効果と長寿命が得られ、且つ、処理後の表面肌
を銀白色の美麗なものとすることができる。

【００１１】また、ショットの平均粒径は０．１〜３．
５ｍｍとする。ショットの平均粒径が０．１ｍｍ未満で
は衝突力が小さく大きな研掃効果を得ることができない
からであり、３．５ｍｍを超えると逆に衝突力が大きく
なって表面の肌荒れが大きくなるからである。なお、シ
ョットの平均粒径を０．１〜０．６ｍｍ未満とした場合
には、若干研掃効果は低下するが肌荒れの少ない美麗な
表面肌を得ることができ、このような平均粒径の小さい
ショットは小物の部品の処理に適する。ショットの平均
粒径を１．２超〜３．５ｍｍとした場合には、若干表面
性状は劣るものの高い研掃効果を発揮して短時間に被処
理品にバリ取り等の表面処理を行うことができ、このよ
うな平均粒径の大きいショットは塗装ハンガー等の塗装
落としに適する。そして、ショットの平均粒径を０．６
〜１．２ｍｍとすることにより高い研掃効果と良好な表
面性状の両立したブラスト加工を行うことができる。即
ち、高い研掃効果により短時間で被処理品に処理を施す
ことができて、且つ、被処理品の表面の肌荒れを引き起
こすことなく銀白色の美麗な肌を被処理品に形成するこ
とができる。

【００１２】ショットの製造に当たっては、先ず亜鉛中
に銅を所定量配合して得られる溶湯を非酸化性雰囲気の
下にて分散流下させて冷却、凝固して粒状体とする。こ
の粒状体を回収して篩分け等により分級、形選して粒度
別に区分することによって、所定の銅含有量で粒径の揃
ったショットを得ることができる。また、溶湯を凝固さ
せて合金塊としこれを熱間、冷間などで圧延して金属線
としたのち所定の長さに切断することによってもショッ
トを製造することができる。

【００１３】

【実施例】以下に実施例に従い本発明をさらに詳細に説
明する。表１に示すような種々の組成、硬さ、粒径の亜
鉛合金製ショットを製造した。製造方法は上記した溶湯
を非酸化性雰囲気の下にて分散流下させて冷却、凝固さ
せる方法とした。製造したショット７５ｋｇを５ＨＰの
遠心投射機により投射速度６０ｍ／ｓｅｃでアルミニウ
ム合金製ダイカストに投射してショットの性能を試験調
査した。その結果を表１に示す。

【００１４】表１において、ブラスト時間が３０秒でバ
リ取りを行うことができて結果が極めて良好なものをブ
ラスト時間◎、バリ取り効率◎、６０秒でバリ取りを行
うことができ良好なものをブラスト時間○、バリ取り効
率○、９０秒でバリ取りを行うことができやや不良なも
のをブラスト時間△、バリ取り効率△、９０秒ブラスト
してもバリを取ることができず不良なものをブラスト時
間×、バリ取り効率×と判定した。また１５時間ショッ
トをブラストして微粉となって消耗される量の極めて少
なかったものを◎、少なかったものを○、やや多かった
ものを△、多かったものを×とした。また、処理後の表
面肌が黒ずんでいたものを×、少し黒ずんでいたものを
○、銀白色に輝いていたものを◎とし、以上のブラスト
時間、バリ取り効率、ショットの寿命、表面肌の色調を
総合的に加味して判定し、総合評価が極めて良好なもの
を◎、良好なものを○、やや不良なものを△、不良であ
るものを×として判定した。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１において、Ｎｏ．１のショットは銅が
添加されいない亜鉛製ショットであって、そのため硬さ
が低くブラスト時間を長くしてもバリを効果的に除去す
ることができなかったばかりか、ショットの磨耗も大き
くその寿命が短いものであった。また、処理後の表面肌
の色調も光沢のない黒ずんだものとなってしまい、総合
評価も不良であった。また、Ｎｏ．２、４、５のショッ
トは何れも銅の含有量が本発明の範囲より低く、硬さも
本発明の範囲より低い比較例である。このためブラスト
時間、バリ取り効率、ショットの寿命、表面肌の色調の
何れにおいても結果は○ないし△であって、従って、総
合評価も○ないし△に留まってしまった。以上の比較例
に対し、Ｎｏ．３および６〜１０の本発明の実施例であ
るショットは銅の濃度、硬さ何れも本発明の範囲内であ
ってすべての項目に渡って極めて良好で総合的にも極め
て良好なショットであった。

【００１７】さらに、表１に示したショットのバリ取り
性能を詳細に試験調査した。表２、はショットの投射速
度が４５ｍ／ｓｅｃの場合のアルミニウムダイカストの
バリ厚みとバリ取り時間との関係を調査した試験結果、
表３はショットの投射速度が６０ｍ／ｓｅｃの場合のバ
リ厚みとバリ取り時間との関係を調査した試験結果であ
って、ブラスト時間３０秒でバリ取りを行うことができ
ものを◎、６０秒でバリ取りを行うことができたものを
○、９０秒でバリ取りを行うことができたものを△、９
０秒ブラストしてもバリを取ることができなかったもの
を×と判定した。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】表２、表３より本発明の実施例であるＮ
ｏ．３および６〜１０のショットは比較例であるＮｏ．
１、２、４、５のショットよりバリ取り効果が格段に優
れていることが判る。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のショッ
トは、亜鉛−銅合金溶湯が凝固する際に起こる包晶反応
を利用して、金属組織を硬質なε相の周囲を軟質なη相
が包囲したものとすることによって、硬質なε相により
研掃効果を高めて従来よりも短時間でバリを除去するこ
とができるうえショットの消耗による寿命の低下を防止
して寿命を延長することができる。また、軟質なη相が
クッションの役目を果して被処理品の表面を荒らすこと
がなく、表面肌の色調を完全な銀白色のものとすること
ができる。従って、本発明のショットは、粉塵爆発の危
険がなくて研掃効果が高く寿命が長いうえに、処理後の
表面肌の色調を完全な銀白色とすることのできるものと
して工業的価値大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ショットの硬さと寿命比との関係図である。

【図２】 亜鉛−銅二元系平衡状態図の一部を示す説明
図である。

【図３】 包晶組織の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ε相 ２ η相

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％（質量
   ％、以下同じ）含有させた亜鉛基合金より形成され、硬
   さがＨｖ６０超〜１５０で平均粒径が０．１〜３．５ｍ
   ｍであることを特徴とするショット。
2. 【請求項２】 亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％含有さ
   せた亜鉛基合金より形成され、硬さがＨｖ６０超〜１５
   ０で平均粒径が０．６〜１．２ｍｍであることを特徴と
   するショット。
3. 【請求項３】 亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％含有さ
   せた亜鉛基合金より形成され、硬さがＨｖ６０超〜１５
   ０で平均粒径が０．１〜０．６ｍｍ未満であることを特
   徴とするショット。
4. 【請求項４】 亜鉛中に銅を１．８〜１３．０％含有さ
   せた亜鉛基合金より形成され、硬さがＨｖ６０超〜１５
   ０で平均粒径が１．２超〜３．５ｍｍであることを特徴
   とするショット。