JP3897240B2

JP3897240B2 - 軽合金射出成形機用部材

Info

Publication number: JP3897240B2
Application number: JP2002063438A
Authority: JP
Inventors: 茂平川; 健一郎清水; 正則天野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003260556A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウムなどの軽合金を射出成形する射出成形機に用いられるスクリュ、プランジャなどの部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金の成形加工は、ダイキャスト法が幅広く用いられているが、作業環境の改善や成形加工効率を高めるため、射出成形法の適用が普及しつつある。このマグネシウムなどの軽合金を射出するスクリュ部材として、例えば特許第２８６２７９９号公報には、母材をニッケル基または鉄基の耐熱性材料で構成し、スクリュフライト山部の表面にコバルト基耐熱性材料をライニングし、谷部表面には硬質金属被膜を形成したものが開示されている。また、特開平５−２８６０００号公報には、コバルト基合金またはニッケル基合金からなるライニング層の内表面に１μｍ以上の深さまで浸硫層あるいは浸硫窒化層を形成したことを特徴とするプラスチック樹脂成形機用複合シリンダが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特許第２８６２７９９号公報のスクリュ部材は耐摩耗性および耐食性に優れるが、スクリュフライト山部にコバルト基耐熱性材料をライニングし、谷部に硬質金属被膜を形成するため、スクリュの製造工程が煩雑となり製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００４】
また、特開平５−２８６０００号公報のプラスチック樹脂成形機用シリンダは、浸硫窒化層などの硬化被膜が形成される基材として、コバルト基またはニッケル基合金が用いられている。これらの合金はシリンダのライニング層には適するが、本発明の対象とするスクリュ部材またはプランジャの母材としては靭性が低く適用できない。したがって、スクリュ部材やプランジャの母材として、靭性の高い材料を用いる必要がある。さらに、硬化被膜を形成させた場合、プラスチック樹脂に比べて格段に温度の高い軽合金に対して、耐用できるかは未だ確認されていない。
【０００５】
本発明の目的は、これらの事情を鑑みて、耐摩耗性、耐かじり性、耐溶損性および耐熱性に優れるとともに、製造コストの安価な軽合金射出成形機用部材を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融した軽合金を射出成形する射出成形機に用いられる軽合金射出成形機用部材であって、母材が鉄基合金鋼からなり、母材の溶融金属と接触する部分に、窒化処理を施して窒化層を形成し、さらに前記窒化層の表面に、クロムを含む５００〜６００℃の塩浴中に浸漬する窒化クロム処理を施して窒化クロム層を形成したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
スクリュ、プランジャなどの軽合金射出成形機用部材の母材として、コバルト基合金やニッケル基合金に比べ安価であり、靭性および耐溶損性に優れる鉄基合金鋼が好ましい。なかでも、高温強度および耐熱性に優れる鉄基耐熱鋼は、軽合金の射出成形時の使用温度約６５０℃においても、金属組織が安定しているため好適な材料である。
【０００８】
鉄基合金鋼母材のマグネシム合金などの溶融金属と接触する表面に硬化被膜を形成することにより、表面の硬さがＨｖ９００〜１２００に増大するので、耐摩耗性、耐かじり性が向上する。また、マグネシム合金などの溶融金属に対する耐溶損性が向上する。
【０００９】
硬化被膜を形成する硬化処理として窒化処理、浸硫窒化処理、窒化クロム処理などが挙げられるが、なかでも浸硫窒化処理が好ましい。浸硫窒化処理は、ＮａＣＮなどの窒素含有アルカリ基剤７０〜９０重量部とＮａ₂Ｓ₂Ｏ₃、Ｎａ₂ＳＯ₄などの硫化剤３０〜１０重量部とを、５００〜６００℃で溶解してなる高温塩浴中にスクリュなどの本発明部材を１〜２０時間浸漬することが好適である。
【００１０】
また、その他の好ましい硬化処理として、まず窒化処理を施して窒化層を形成し、さらにこれに窒化クロム処理を施し窒化クロム層を形成する、すなわち下地となる窒化層の表面に窒化クロム層を形成することが良い。これは前処理にて窒化処理を行い、その後、クロムを含む５００〜６００℃の塩浴中に本発明部材を１〜２０時間浸漬することが好適である。本発明における「窒化層」とは浸硫窒化処理および窒化クロム処理以外の窒化処理を施して形成された層である。また、「浸硫窒化層」とはＮａＣＮなどの窒素含有アルカリ基剤７０〜９０重量部とＮａ ₂ Ｓ ₂ Ｏ ₃ 、Ｎａ ₂ ＳＯ ₄ などの硫化剤３０〜１０重量部とを、溶解してなる高温塩浴中に浸漬する浸硫窒化処理を施して形成された層である。また、「窒化クロム層」とはクロムを含む高温塩浴中に浸漬する窒化クロム処理を施して形成された層である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）まず、鉄基合金鋼として熱間ダイス鋼（ＳＫＤ６１）を準備した。この鉄基合金鋼に焼入れ、焼戻しの熱処理を施すことにより、硬さを５０ＨＲＣに上げた。そして、これを加工しフライト山の外径５０ｍｍ、長さ９００ｍｍのスクリュ母材を製作した。その後、このスクリュ母材をＮａＣＮ：８５重量部、Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₃：１０重量部、Ｎａ₂ＳＯ₄：５重量部からなる約５６０℃の高温浴中に３時間浸漬することにより浸硫窒化処理を施した。浸硫窒化処理後、スクリュ母材を浴中より取り出し空冷した。その後、温水で洗浄、乾燥した。これにより鉄基合金鋼製母材の表面に厚さ約１００μｍの浸硫窒化層を有する参考例のスクリュ部材を得た。実施例１は、本発明の特許請求の範囲外である。
【００１２】
（実施例２）
スクリュ母材として前記実施例１と同じ鉄基合金鋼を準備した。まず、このスクリュ母材に窒化処理を施し、母材表面に厚さ約８０μｍの窒化層を形成した。次いで、このスクリュ母材をクロムを含む５００〜６００℃の塩浴中に１０時間浸漬した。その後、スクリュ母材を浴中より取り出し空冷した。ついで、温水で洗浄、乾燥した。これにより窒化層の表面に厚さ約１０μｍの窒化クロム層を形成させた本発明のスクリュ部材を得た。
【００１３】
図1は実施例２で得た本発明のスクリュ部材の模式的な概略断面図を示す。図１において、本発明のスクリュ部材は、鉄基合金鋼からなるスクリュ母材１の表面側に窒化層２が形成され、さらに窒化層２の表面側に窒化クロム層３が形成された二層構造のスクリュ部材である。
【００１４】
また、図２に実施例１及び実施例２のスクリュ部材の表面からの硬さ分布（Ｈｖ）を示す。それぞれスクリュ部材の表面にＨｖ９００〜１２００の硬さの硬化被膜が形成されている。
【００１５】
本発明のスクリュ部材を用いて、約６５０℃でのマグネシウム合金の射出成形を実機試験したところ、長期間使用において摩耗、かじりおよび溶損の発生は認められず、耐久性に優れることを確認できた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、マグネシウムなどの溶融金属の射出成形機用部材として、母材は十分な靭性、高温強度、耐熱性を具備するとともに、母材表面の硬化被膜により耐摩耗性、耐かじり、耐溶損性を向上させることができるので、射出成形機用部材の寿命が大幅に伸びる。また、煩雑な製造工程を伴わないため、製造コストが安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリュ部材の模式的な概略断面図を示す。
【図２】本発明実施例のスクリュ部材の表面からの硬さ分布を示す。
【符号の説明】
１スクリュ母材、２窒化層、３窒化クロム層

Claims

溶融した軽合金を射出成形する射出成形機に用いられる部材であって、母材が鉄基合金鋼からなり、母材の溶融金属と接触する部分に、窒化処理を施して窒化層を形成し、さらに前記窒化層の表面に、クロムを含む５００〜６００℃の塩浴中に浸漬する窒化クロム処理を施して窒化クロム層を形成したことを特徴とする軽合金射出成形機用部材。
請求項１に記載の軽合金射出成形機用部材が、スクリュまたはプランジャであることを特徴とする軽合金射出成形機用部材。