JP2019500221A - 金属処理のための窒化ホウ素コーティングおよびその使用方法 - Google Patents

金属処理のための窒化ホウ素コーティングおよびその使用方法 Download PDF

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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Abstract

本願発明は、離型剤および離型剤を使用する方法に関する。特に、本発明は窒化ホウ素およびフュームド金属酸化物を含む離型剤に関し、これは例えば金属処理用途における使用が見出され得る。【選択図】なし

Description

関連出願との相互参照
本出願は「金属処理のための窒化ホウ素コーティングおよびその使用方法」と題する２０１５年１２月２９日に出願された米国仮出願第６２／２７２，３０７号に対する優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
発明の分野
本発明は、離型剤および離型剤の使用方法に関する。特に本発明は、窒化ホウ素およびヒュームド金属酸化物を含む離型剤に関し、これは例えば金属処理用途に使用され得る。
発明の背景
アルミニウムは、自動車産業や建設産業を含む多くの産業で顕著な材料として使用されてきている。伝統的な金属アルミニウム合金は、新しい自動車規格で要求されるような、すべての目的のために所望の機械的特性を満たすことができない。結果として、より良好な機械的特性（例えば、延性、強度など）を達成するために、新しい低鉄アルミニウム合金が開発されている。しかしながらこれらの低鉄アルミニウム合金を用いた成形物品の製造は困難であり、なぜならこれらの合金は、そのような物品の製造に最も一般的に使用されるスティールダイカスト装置のような金属処理装置を損なうからである。低鉄アルミニウム合金は、スティールダイカスト装置に付く（固く結びつく）傾向があり、より高い離型力を必要とする。低鉄アルミニウム合金の付着を最小限に抑えるためには、ダイ表面にかなりの量の潤滑剤を適用しなければならない。過剰な潤滑剤の使用は、特に表面が高い鋳造温度で溶融合金によって繰り返し加熱される場合に、ダイ表面の疲労を引き起こす可能性がある。この疲労は、ダイカスト上に対応する隆起した筋を生成する微細な亀裂をもたらす。
鍛造、成形、および押出のような鉄系材料および非鉄系材料の金属処理プロセスは、それらの作業において同様の課題に直面する。
既存の離型剤（例えば、潤滑剤）は、一般にグラファイトまたは油系であり、６００℃より上ではうまく機能しない。これらの既存の離型剤に必要とされている離型力は重要である。したがって、低鉄アルミニウム合金用の有効な離型剤が依然として必要とされている。
本発明は離型剤を提供する。当該離型剤は、従来の潤滑剤と比較して物品をダイから取り出すのに必要な引張力を著しく減少させる。
一態様では、本発明は、（ａ）窒化ホウ素および（ｂ）ヒュームド金属酸化物を含む離型剤を提供する。
別の態様では、本発明は、表面を画定する基材であって、表面の少なくとも一部に配置された離型剤のコーティングを含む基材を提供する。
さらに別の態様では、本発明は、成形金属物品を形成する方法であって、成形物品を形成するためのモールドキャビティを画定する装置を提供すること、ここでモールドキャビティの表面は離型剤のコーティングを含み、モールドキャビティに金属を供給すること、成形物品を形成すること、および、キャビティから物品を取り出すことを含む方法を提供する。
さらに別の態様において、本発明は、金属処理作業における離型剤の使用を提供する。
前述の態様またはその実施形態のいずれも、以下の特徴またはその２つ以上の任意の組み合わせを含み得る：
・ヒュームド金属酸化物は、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニア、ヒュームドセリア、ヒュームドネオジムオキシド、またはそれらの2つ以上の組み合わせから選択される。
・ヒュームド金属酸化物は、約１０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ；１０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇ；１０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約１０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；約１０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇ；約５０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約５０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；または約５０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇの表面積を有する。
・ヒュームド金属酸化物は、離型剤の約２０重量％、約１０重量％、約５重量％、約１重量％、約０．５重量％、または約０．０１重量％の量で存在する。
・離型剤は、離型剤の約０．０１重量％〜約２０重量％；約０．０１重量％〜約１５重量％；約０．０１重量％〜約１０重量％；約０．１重量％〜約２０重量％；約０．１重量％〜約１５重量％、または約０．１重量％〜約１０重量％の量のヒュームド金属酸化物を含む。
・ヒュームド金属酸化物粒子は、約５０〜約４００ｍ２／ｇの表面積を有し、そして窒化ホウ素の量は、約１０重量％、約８重量％、約６重量％、約５重量％、さらには約１重量％と低くてもよい。
・窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素、小板窒化ホウ素、窒化ホウ素の凝集体、またはそれらの2つ以上の組み合わせから選択される。
・窒化ホウ素は、約１０μｍ〜約５００μｍ；３０μｍ〜約１２５μｍ；または約１０μｍ〜約４０μｍの平均凝集体サイズ分布を有する窒化ホウ素の凝集体を含む。
・窒化ホウ素は、約５〜約１０００のアスペクト比を有する六方晶窒化ホウ素小板を含む。
・窒化ホウ素は、約０．１μｍ〜約２０．０μｍ、約０．１μｍ〜約１５μｍ、約０．１μｍ〜約１０μｍ、約０．５μｍ〜約１５μｍ、約０．５μｍ〜約１０μｍ、約１．０μｍ〜約２０．０μｍ、約１．０μｍ〜約１５μｍ、または約１．０μｍ〜約１０μｍの粒子サイズを有する六方晶窒化ホウ素を含む。
・窒化ホウ素は、約０．０５μｍ〜約５００μｍ、約０．５μｍ〜約２５０μｍ、約１μｍ〜約１５０μｍ、約５μｍ〜約１００μｍ、さらに約１０μｍ〜約３０μｍの平均粒子サイズを有する。
・離型剤中の窒化ホウ素の充填は、離型剤の総重量の約０．１重量％〜約５０重量％、５重量％〜約４５重量％、１０重量％〜約４０重量％、または１５重量％〜約３５重量％である。一実施形態では、窒化ホウ素の充填は、離型剤の総重量の約０．１〜約３０重量％、１〜２０重量％、さらに５〜１５重量％である。
・離型剤は、タルク、グラファイト、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、水溶性ホスフェート、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、水溶性リン酸塩（例えば、水溶性リン酸マグネシウム）、シリケート（例えば、ケイ酸カリウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム）および／またはモリブデンジスルフィド、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、マイカ、またはこれらの２以上の組み合わせから選択される充填剤をさらに含む。
・離型剤はさらに湿潤剤を含む。
・離型剤はシラン系湿潤剤を含む。
・離型剤は、水性キャリアを含む。
・離型剤は、ルチル、スピネル、ヘマタイト、またはホスフェート顔料から選択される顔料をさらに含む。任意にて、顔料は、例えば、３価クロム、６価クロム、またはそれらの組み合わせを含むクロム化合物を実質的に含まない。
以下の説明は、様々な例示的な態様を開示する。いくつかの改善および新規な態様は明示的に特定されることがありえ、一方で他のものは説明および図面から明らかであり得る。
ここで、例示的な実施形態を参照し、その例を添付図面に示す。他の実施形態を利用することができ、構造的および機能的変更を行うことができることを理解されたい。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせたり変更したりすることができる。このように、以下の説明は、説明のためだけに提示され、例示された実施形態になされ得る様々な代替および変更を決して限定するものではない。この開示では、多数の特定の詳細が主題の開示の十分な理解を提供する。本開示の態様は、必ずしも本明細書に記載された全ての態様を含むとは限らない他の実施形態で実施されてもよいことを理解されたい。
本明細書で使用される場合、「例」および「例示的」という語は、例または実例を意味する。「例」または「例示的」という単語は、要点または好ましい態様または実施形態を示すものではない。文脈上他に示唆されない限り、「または」という語は排他的ではなく包括的であることを意図している。例として、句「ＡはＢまたはＣを使用する」は、包含的変形（例えば、ＡはＢを使用する、ＡはＣを使用する、またはＡはＢおよびＣの両方を使用する）を含む。別の事項として、冠詞「ａ」および「ａｎ」は、文脈が他に示唆しない限り、一般に「単数または複数」を意味することを意図している。
本発明は、窒化ホウ素粉末とヒュームド金属酸化物との混合物を含む離型剤を提供する。一実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニア、ヒュームドセリア、ヒュームドネオジム、ヒュームドチタニア−シリコン混合酸化物、またはそれらの２つ以上の組み合わせから選択される。
離型剤は、金属処理装置（例えば、ダイカスト装置）に適用してコーティングを提供することができる。
金属処理は、個々の部品、組み立て、または大規模構造を作製するために金属を処理するプロセスであり、鍛造、押出、および鋳造が含まれる。窒化ホウ素は、鉄系および非鉄系の合金の金属処理作業に使用することができる。
一実施形態では、離型剤は、窒化ホウ素粉末とヒュームドシリカとの水系溶媒における混合物を含む。一実施形態では、離型剤は、窒化ホウ素粉末とヒュームドアルミナの水系溶媒における混合物を含む。これらの配合物は、実験室での単純な混合技術によって達成することができ、混合のための特別な装置を必要としない。
一実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子は、比較的高い表面積を有する。一実施形態では、該粒子は、約１０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ；１０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇ；１０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約１０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；約１０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約４００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；約２０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇ；約５０ｍ２／ｇ〜約３００ｍ２／ｇ；約５０ｍ２／ｇ〜約２００ｍ２／ｇ；または約５０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇの表面積を有する。一実施形態では、該粒子は、約５０ｍ２／ｇ、約７５ｍ２／ｇ、約１００ｍ２／ｇ、約１５０ｍ２／ｇ、約２００ｍ２／ｇ、約３００ｍ２／ｇ、約４００ｍ２／ｇ、さらには約５００ｍ２／ｇの表面積を有する。ここで、明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新規または非開示の範囲を形成することができる。
ヒュームド金属酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、酸化ネオジム、およびそれらの２つ以上の組み合わせから選択され得る。一実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、１０ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇのＢＥＴ値および２５ミクロン未満の粒径を有する。ヒュームド金属酸化物は、当該技術分野で知られているプロセス、一例では、水素と酸素の火炎における適切な供給原料蒸気（ヒュームドシリカのための四塩化ケイ素など）の加水分解を用いて製造される。
ヒュームド金属酸化物の表面積は、S.Brunauer、P.H EmmetおよびI.Teller、J.Am. Chemical Society、第６０巻、３０９頁（１９３８年）の窒素吸着法により測定することができ、一般にＢＥＴと呼ばれている。一実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、２０ｍ２／ｇ〜約１００ｍ２／ｇのＢＥＴを有する。別の実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、１５μｍ以下の平均粒径を有する。別の実施形態では、ヒュームド金属酸化物は１．０μｍ未満の平均粒径を有する。別の実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、ＢＥＴ値が１０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇである、０．１〜０．５μｍの平均粒径を有する。
一実施形態では、ヒュームド金属酸化物は、約２０重量％、約１０重量％、約５重量％、約１重量％、約０．５重量％、または約０．０１重量％の量で存在する。一実施形態では、組成物は、約０．０１重量％〜約２０重量％；０．０１重量％〜約１５重量％；約０．０１重量％〜約１０重量％；約０．１重量％〜約２０重量％；約０．１重量％〜約１５重量％、または約０．１重量％〜約１０重量％で含む。別の実施形態において、ヒュームド金属酸化物は、約０．５重量％〜約２０重量％、約０．５重量％〜約１５重量％、または約０．５重量％〜約１０重量％の量で存在する。
離型剤組成物に用いられる窒化ホウ素としては、特に制限はなく、目的に応じて選択することができる。特に、窒化ホウ素の様々な種類または形態を使用することができる。一実施形態では、窒化ホウ素粉末は、六方晶窒化ホウ素、小板窒化ホウ素、窒化ホウ素の凝集体、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む。
窒化ホウ素粉末は、当該技術分野で公知の方法によって製造された結晶性または部分的に結晶性の窒化ホウ素粒子を含むことができる。これらには、限定されるものではないが、米国特許第６，６５２，８２２号に開示されているようなプラズマガスを利用するプロセスで製造されたミクロンサイズの範囲の球状窒化ホウ素粒子；球状の窒化ホウ素の凝集体を含むｈＢＮ粉末、これは米国特許公開第２００１／００２１７４０号に記載されるように、バインダーによって共に結合され続いて噴霧乾燥された不規則な非球状窒化ホウ素粒子から形成され；米国特許第５，８９８，００９号および第６，０４８，５１１号に開示されているようなプレスプロセスから製造された窒化ホウ素粉末；米国特許出願公開第２００５／００４１３７３号に開示されているような窒化ホウ素凝集粉末；米国特許公開第２００４／０２０８８１２Ａ１号に開示されているような高い熱拡散率を有する窒化ホウ素粉末；および米国特許第６，９５１，５８３号に開示されているような高度に層状分離した窒化ホウ素粉末が含まれる。これらには、小板形態の窒化ホウ素粒子も含まれる。
別の実施形態において、窒化ホウ素粉末は、ｈＢＮ小板の球状凝集体の形態である。球状窒化ホウ素粉末の一実施形態では、凝集体は約１０μｍ〜約５００μｍの平均凝集体サイズ分布（ＡＳＤ）または直径を有する。別の実施形態では、窒化ホウ素粉末は、約３０μｍ〜約１２５μｍの範囲のＡＳＤを有する球状凝集体の形態である。一実施形態では、ＡＳＤは約７４〜約１００ミクロンである。別の実施形態では、約１０μｍ〜約４０μｍである。
一実施形態では、窒化ホウ素粉末は、ｂ軸に沿った平均長さが少なくとも約０．１ミクロン、典型的には約０．１μｍ〜１００μｍ、厚さが約５ミクロン以下の小板の形態である。別の実施形態において、粉末は、約５〜約１０００の平均アスペクト比を有する小板の形態である。
一実施形態では、窒化ホウ素粒子は、約５〜約１０００のアスペクト比を有するｈＢＮ小板を含む。別の実施形態では、窒化ホウ素粒子は、０．２〜１０重量％の酸素含有量を有する。別の実施形態において、ｈＢＮ粒子は、２５未満の黒鉛化指数を有する。一実施形態では、窒化ホウ素は、規定された黒鉛化指数のない乱層状窒化ホウ素であり得る。
一実施形態では、窒化ホウ素粒子は、約０．１μｍ〜約２０．０μｍ、約０．１μｍ〜約１５μｍ、約０．１μｍ〜約１０μｍ、約０．５μｍ〜約１５μｍ、約０．５μｍ〜約１０μｍ、約１．０μｍ〜約２０．０μｍ、約１．０μｍ〜約１５μｍ、約１．０μｍ〜約１０μｍの平均一次粒子（結晶子）サイズを有する六方晶窒化ホウ素粉末を含む。
一実施形態では、離型剤中の窒化ホウ素充填は、離型剤の総量の約０．１重量％〜約５０重量％、５重量％〜約４５重量％、１０重量％〜約４０重量％、または１５重量％〜約３５重量％の量で存在する。一実施形態では、窒化ホウ素充填は、離型剤の総量の約０．１〜約３０重量％、１〜２０重量％、さらに５〜約１５重量％である。ここでは、本明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新たな非開示範囲を形成することができる。
組成物中の表面積が比較的大きいシリカおよび／またはアルミナ粒子は、より良好な分散安定性をもたらす。加えて、より高い表面積のヒュームド金属酸化物粒子の使用により、窒化ホウ素の充填を著しく減少させることができることも見出されている。例えば、一実施形態では、ヒュームド金属酸化物粒子は、約５０〜約４００ｍ２／ｇの表面積を有し、そして窒化ホウ素の量は、約１０重量％、約８重量％、約６重量％、約５重量％、さらには約１重量％と低くてもよい。
一実施形態では、窒化ホウ素粉末の表面を処理してもよい。窒化ホウ素粉末の表面処理に適した材料の例には、これらに限定されないが、シラン、シロキサン、有機金属化合物、例えば、チタネートおよびジルコネート（例えば、KenrichによるKen-react）、アルミネート、高分散剤（例えば、LubrizolによるSolsperse）、マレエート化オリゴマー、例えばマレエート化ポリブタジエン樹脂またはスチレン無水マレイン酸コポリマー（Cray Valley）、脂肪酸またはワックスおよびそれらの誘導体、例えばエステルおよびアミド、ならびにイオン性または非イオン性界面活性剤が挙げられる。適切なシランの例には、これらに限定されないが、アルクアクリルオキシオキシシラン（alkacryloxy silane）、ビニルシラン、クロロシラン、メルカプトシラン、ブロック化メルカプトシラン、またはそれらの２つ以上の組み合わせが挙げられる。適切なシロキサン流体の例は、Silsoft（登録商標）876（シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー）、Silsoft（登録商標）880（ポリジメチルシロキサンとポリエチレングリコールとのコポリマー）、Silsoft（登録商標）spreaderMAX （非イオン性有機変性カルボシランコポリマー）、Silquest A-187（登録商標）（ガンマ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-1871（ガンマ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）Wetlink 78、Silquest（登録商標）A1160（ガンマ-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン（メタノール中50％）、Silquest（登録商標）A1524（ガンマ-ウレイドプロピルトリメトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-Link25 （ガンマ-イソシアナトプロピル-トリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-Link35（ガンマ-イソシアナトプロピルトリメトキシシラン）, A-1630、ASilquest（登録商標）A1102（ガンマ-アミノプロピルトリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）A1106（ガンマ-アミノプロピル-シルセスキオキサン）、Silquest（登録商標）A1110（ガンマ-アミノプロピル-トリメトキシシラン、Siliquest（商標）A1120（N-ベータ-（アミノエチル）-ガンマ-アミノプロピル-トリメトキシシラン）、またはβ（3,4-エポキシシクロヘキシル）エチル-トリエトキシシラン (CoatOSil（登録商標）1770)である。一実施形態では、離型剤は、シランまたはシロキサン流体の、約１〜約５重量％；約１．５〜約４重量％；さらにはシランまたはシロキサン流体の、約２．７〜約３．７重量％である。
一実施形態では、窒化ホウ素粉末は、約０．０５μｍ〜約５００μｍ；約０．５μｍ〜約２５０μｍ；約１μｍ〜約１５０μｍ；約５μｍ〜約１００μｍ；さらに約１０μｍ〜約３０μｍの平均粒径を有する。一実施形態では、窒化ホウ素粉末は、少なくとも５０μｍの平均粒径を有する。一実施形態では、窒化ホウ素粉末は、１０μｍを超える平均粒径を有するｈＢＮ小板の不規則な形状の凝集体を含む。ここでは、本明細書および特許請求の範囲の他の部分と同様に、数値を組み合わせて新たな非開示の範囲を形成することができる。
一実施形態では、離型剤は、窒化ホウ素粉末をヒュームド金属酸化物（例えば、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、またはそれらの組み合わせ）と混合し、混合物を水中に分散させることによって形成される。混合物は、任意の適切な混合方法を用いて混合することができる。一実施形態では、混合物を電気ミキサー、例えばSpeedmixer（商標）（FlackTek, Inc.）を用いて混合する。
一実施形態では、離型剤は充填剤をさらに含む。適切な充填剤には、限定されるものではないが、タルク、グラファイト、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、水溶性ホスフェート、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、水溶性リン酸塩（例えば、水溶性リン酸マグネシウム）、シリケート（例えば、ケイ酸カリウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム）および／またはモリブデンジスルフィド、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＣｅＯ、ＴｉＯ２、マイカ、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む。
別の実施形態では、離型剤は、約０．１重量％〜約３０．０重量％、約０．５重量％〜約２０．０重量％、または約１．０重量％〜約１０．０重量％の量の湿潤剤／レオロジー改質剤をさらに含む。一実施形態では、湿潤剤／レオロジー改質剤は、約３０．０重量％未満、約２０．０重量％未満、約１０．０重量％未満、約９．０重量％未満、約８．０重量％未満、約７．０重量％未満、約６．０重量％未満、約５．０重量％未満、またはさらには約２．０重量％未満の量で存在する。
湿潤剤／レオロジー改質剤は、天然のモンモリロナイト系粘土鉱物を精製し、そして精製された粘土鉱物と有機化合物とを反応させて得られる粘土系沈降防止剤であってもよい。一実施形態では、湿潤剤／レオロジー改質剤は、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、またはベントナイトから選択することができる。
一実施形態では、湿潤剤はシラン系湿潤剤である。シラン系湿潤剤は、約０．１重量％〜約５重量％、約０．５重量％〜約４．５重量％、または約１．０重量％〜約４．０重量％の量で存在し得る。一実施形態では、シラン系湿潤剤は、約５重量％、４重量％、３重量％、２重量％、またさらに１重量％の量で存在し得る。適切なシロキサン流体の例は、Silsoft（登録商標）876（シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー）、Silsoft（登録商標）880（ポリジメチルシロキサンとポリエチレングリコールとのコポリマー）、Silsoft（登録商標）spreaderMAX（非イオン性有機変性カルボシランコポリマー）、Silquest A-187（登録商標）（ガンマ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-1871（ガンマ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）Wetlink 78、Silquest（登録商標）A1160（ガンマ-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン（メタノール中５０％）、Silquest（登録商標）A1524（ガンマ-ウレイドプロピルトリメトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-Link 25（ガンマ-イソシアナトプロピル-トリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）A-Link 35（ガンマ-イソシアナトプロピルトリメトキシシラン）、A-1630A、Silquest（登録商標）A1102（ガンマ-アミノプロピルトリエトキシシラン）、Silquest（登録商標）A1106（ガンマ-アミノプロピル-シルセスキオキサン）、Silquest（登録商標）A1110（ガンマ-アミノプロピル-トリメトキシシラン、Siliquest（商標）A1120（N-ベータ-（アミノエチル）-ガンマ-アミノプロピル-トリメトキシシラン）、またはβ（3,4-エポキシシクロヘキシル）エチル-トリエトキシシラン(CoatOSil（登録商標）1770)である。一実施形態では、離型剤は、シランまたはシロキサン流体の約１〜約５重量％；約１．５〜約４重量％；さらにはシランまたはシロキサン流体の約２．７〜約３．７重量％を含む。
離型剤は、離型剤に色を付与するための顔料を任意にて含むことができる。顔料は、離型剤に所望の色を付与するために所望されるように選択することができる。一実施形態では、離型剤は、ルチル、スピネル、ヘマタイト、またはホスフェート顔料から選択される無機顔料から選択される。実施形態では、顔料は、例えば、３価クロム、６価クロムまたはそれらの組み合わせを含むクロム化合物を実質的に含まない。
目的の基材への離型剤の適用は、モールド表面、ショットスリーブ、トランジションプレート、シンブル、ラドル、ロンダージョイント、サイドウォールダム、ダミーブロック、ビレット、インゴット、ダイベアリング、シアーブレード、ピアシングマンドレル、ダイ表面、ノズル、脱気チューブおよび装置、および熱電対保護コーティングを含むがこれらに限定されない金属処理装置に、離型剤を、浸漬、噴霧、ブラッシング、またはローリングを含むがこれに限定されない任意の適切な方法によってなされることができる。一実施形態では、離型剤はダイカスト装置に適用される。標準的な圧縮空気噴霧器およびエアレスシステムによる噴霧は、コーティングを適用するのに特に適している。
離型剤のコーティング厚さは、所望に応じて選択することができる。本離型剤は、比較的薄いコーティングの使用を可能にしながら、優れた離型特性（例えば、低い引張力）を提供する。所望の厚さは、離型剤が使用されることになる特定の金属処理用途に依存し得る。一実施形態では、コーティングは約２ミル〜約２０ミル（約５０ミクロン〜約５００ミクロン）の厚さを有する。一実施形態では、コーティングは、約２ミル〜約８ミル（約５０〜約２００ミクロン）の厚さを有する。離型剤は、完全な強度（不希釈）で使用することも、最大２部の水と１部のコーティングへと水で希釈することもできる。希釈する場合、蒸留水または精製水を使用するのが好ましい。
一実施形態では、離型剤の複数のコーティング層を適用することができる。第１のコーティング層は、プライマーまたは初期コーティングを含む。このコーティング層は、比較的薄く（例えば、約０．０１ミル〜約１ミル）てもよく、均等に適用される。この第１のコーティング層が完全に乾燥した後（典型的には空気乾燥の場合は６〜８時間、８０℃の熱風乾燥の場合は２０分）、１つ以上の追加のコーティング層を適用して、所望の厚さのコーティングを提供することができる。離型剤を適用する前に、コーティングされる装置の部分が清浄であり、錆、油および他の混入物質がないことが推奨される。
一実施形態では、コーティングは必要に応じて希釈することができる。
一実施形態では、コーティングが繰り返し使用によって損なわれた場合、少なくとも１つの追加のコーティング層を適用することができる。必要に応じて、コーティングの状態に基づいて追加のコーティング層を適用することができる。
離型剤は、多くの金属処理用途に使用することができる。例えば、離型剤は、鋳造、押出、鍛造および成形、および冶金を含むプロセスに有用であり得る。離型剤は、限定するものではないが、ショットスリーブ、トランジションプレート、シンブル、ラドル、ロンダージョイント、サイドウォールアーム、ダミーブロック、ビレット、ダイベアリング、シアーブレード、ピアシングマンドレル、ダイ表面、ワークピースコーティング、ノズル、脱気チューブおよび装置を含む金属処理装置のコーティング、または一部コーティングに、熱電対保護コーティングおよびスリップ剤に使用することができる。
１０重量％の六方晶ＢＮ、１重量％のヒュームドシリカおよび水を含む離型剤コーティングを調製し、その引張力を測定した。スチールピン（ロッド）は、約１〜４０％のグラファイトを含む水および油性配合物からなる既知のダイ潤滑剤または上述の離型剤コーティングのいずれかでコーティングされた。コーティングは、浸漬および噴霧法を用いて適用された。
引張力を測定するために、るつぼを引張り試験機内の固定具に保持した。るつぼ内の所望のレベルにロッドを配置した。引き抜き実験では、最初にロッドを上部ラムでるつぼ内に下降させ、端部をるつぼの底部から２．５４ｍｍ（０．１インチ）のところに配置した。次いで、７３２．２＋／−１５℃（１３５０°Ｆ＋／−５°Ｆ）で溶融した低鉄Ａ３５６．１合金をるつぼに注ぎ、熱電対で測定して３９８．９℃（７５０°Ｆ）に冷却し、その時点で引張り試験機を作動させ、荷重を記録しながらロッドを凝固したアルミニウムから引き抜いた。引張り強度試験機は、最大２２６．８ｋｇ（５００ポンド）の引張力を測定することができた。
既知の潤滑剤でコーティングされたロッドを凝固したアルミニウムから引き出すのに必要な引張力は２２６．８ｋｇ（５００ポンド）より大きかった。引張り強度試験機は２２６．８ｋｇ（５００ポンド）を超える引張力を測定しないので、正確な引張力を測定することはできなかった。新しい離型剤でコーティングされたロッドを引っ張るのに必要な引張力は約０．９０７ｋｇ（約２ポンド）であった。表１を参照のこと。
本発明を様々な例示的な実施形態を参照して説明してきたが、当業者には改変が可能であり、本願は本発明の精神に含まれるようなそのような改変および発明を包含することが意図されていることが理解されよう。

Claims (21)

  1. 金属処理装置用の離型剤であって、
    （ａ）窒化ホウ素；および
    （ｂ）ヒュームド金属酸化物
    を含む離型剤。
  2. 前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素、小板窒化ホウ素、窒化ホウ素の凝集体、またはそれらの２つ以上の組み合わせから選択される、請求項１に記載の離型剤。
  3. 前記離型剤は約０．１〜約５０重量％の窒化ホウ素を含む、請求項１または２に記載の離型剤。
  4. 前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素、小板窒化ホウ素、窒化ホウ素凝集体、またはそれらの２つ以上の組み合わせから選ばれる、請求項１から３のいずれか一項に記載の離型剤。
  5. 前記ヒュームド金属酸化物は、ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナ、ヒュームドチタニア、ヒュームドチタニア−シリコン混合酸化物、またはそれらの２つ以上の組合せから選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の離型剤。
  6. 前記離型剤は、約０．０１重量％〜約２０重量％の量の前記ヒュームド金属酸化物を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の離型剤。
  7. 前記離型剤は、約０．１重量％〜約１０重量％の量の前記ヒュームド金属酸化物を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の離型剤。
  8. 前記離型剤は、タルク、グラファイト、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、水溶性ホスフェート、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、水溶性リン酸塩、シリケートおよび／またはモリブデンジスルフィド、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＣｅＯ、ＴｉＯ２、マイカ、またはそれらの２つ以上の組み合わせから選択される充填剤をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の離型剤。
  9. 前記離型剤は水性キャリアに分散されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の離型剤。
  10. 色を付与するための顔料をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の離型剤。
  11. 前記顔料は、ルチル、スピネル、ヘマタイト、またはホスフェート顔料から選択される無機顔料である、請求項１０に記載の離型剤。
  12. 前記顔料は実質的にクロム化合物を含まない、請求項１１に記載の離型剤。
  13. 表面を画定する基材であって、前記表面の少なくとも一部に配置された請求項１から１２のいずれか一項に記載の離型剤のコーティングを含む基材。
  14. 前記コーティングは、約５０ミクロン〜約５００ミクロンの厚さを有する、請求項１３に記載の基材。
  15. 前記離型剤の前記コーティングは、複数のコーティング層を含む、請求項１３に記載の基材。
  16. コーティングは、前記離型剤の第１のコーティング層、および前記離型剤の第２のコーティング層を含む、請求項１３に記載の基材。
  17. 前記第１のコーティング層は、約０．２５〜約２５ミクロンの厚さを有する、請求項１６に記載の基材。
  18. 成形金属物品を形成する方法であって、
    成形物品を形成するためのモールドキャビティを画定する装置を提供すること、ここで前記モールドキャビティの表面は請求項１から１２のいずれか一項に記載の離型剤のコーティングを含み、
    前記モールドキャビティに金属を供給すること、
    成形物品を形成すること、および
    前記キャビティから前記物品を取り出すこと
    を含む方法。
  19. 前記金属は、アルミニウム、鉄、鉄アルミニウム合金、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 金属処理用途における請求項１から１２のいずれか一項に記載の離型剤の使用。
  21. 前記離型剤は、モールド、ショットスリーブ、トランジションプレート、シンブル、ラドル、ロンダージョイント、サイドウォールアーム、ダミーブロック、ビレット、ダイベアリング、シアーブレード、ピアシングマンドレル、ダイ表面、ワークピースコーティング、ノズル、または脱気チューブにおけるコーティングとして適用される、請求項２０に記載の離型剤の使用。
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