JP4721185B2 - 金型補修用ペースト剤 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト金型などのクラック箇所を補修する金型補修用ペースト剤に関する。

ダイカスト金型にクラックが発生した際の一般的な補修方法は、図４に示すように、切削工具によって金型のクラック発生箇所の周囲を大きく除去し、この除去した部分に肉盛溶接を行い、その後、表面仕上げを行うようにしている。

特許文献１には上記一般的な補修方法の改良として、金型補修用の粉末をプラズマアークにより溶解しつつ肉盛溶接することが記載されている。この特許文献１にあっては、前記金型補修用の粉末として、ＮｂＣ、ＶＣ、およびＷＣの少なくとも１種以上からなり総計で１０wt％以下の炭化物と残部がＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系耐熱合金とからなる合金粉末などが提案されている。

また、特許文献２には拡散させる金属粉を溶媒に分散させた塗布剤を母材に塗布し、加熱することによって金属を母材に拡散させることが開示され、具体的には、母材がＺｎ合金である場合、拡散させる元素としてＣｕまたはＭｎの少なくともいずれか１種を選定し、母材がＦｅ合金である場合にはＣｒを選定し、母材がＴｉ合金である場合にはＡｌ、Ｃｒ、ＮｉまたはＮの少なくともいずれか１種を選定し、母材がＣｕ合金である場合にはＮｉを選定することが提案されている。

特開２００５−９７７４３号公報 特開２００４−６８０４７号公報

特許文献１に開示される方法では、従来と同様にクラックの補修をする場合、クラックの部分を含めて金型を削り取り、その箇所に肉盛溶接を行うようにしている。肉盛溶接を行った場合、溶接の際の熱影響によって、肉盛溶接した箇所よりも若干外側になる箇所において、再びクラックが生じる所謂２番割れが生じやすい。

また、従来方法ではクラックの発生箇所によっては切削治具を使用できない場合もあり、補修に手間と時間がかかってしまう。

一方、特許文献２に開示される内容は、母材表面の諸特性を改善することはできるが、塗布剤自体が熱処理によって合金になるわけではないので、金型のクラック補修には応用することはできない。

本発明は、金型のクラックに直接塗布した後に加熱することで金型内部に拡散するとともに合金化してクラックを埋める金型補修用ペースト剤を提供することを目的とする。

即ち、本発明に係る金型補修用ペースト剤の固形成分は以下の割合（質量％）である。
Ｍｎ（マンガン） ：１５％以上２０％以下
Ｗ（タングステン） ：８％以上１５％以下
Ｆｅ（鉄） ：２％以上１２％以下
Ｃｏ（コバルト） ：３．４％以上７％以下
Ｃｒ（クロム） ：５％以上７％以下
Ｓｉ（シリコン） ：５％以上７％以下
Ｃ（炭素） ：１．４％以上２％以下
Ｂ（ホウ素） ：１．４％以上２％以下
Ｎｉ（ニッケル） ：残部

各成分を上記の割合としたのは、以下の理由による。
Ｍｎ（マンガン）の一般的な特性は、焼入れ性、耐磨耗性及び強度向上のために添加する。また脱酸剤としての効果も発揮し、Ｓ（硫黄）による脆化を防止する。しかしながら、多量に加えると、焼き割れを起こしたり、残留オーステナイトを生じ脆化する。本発明にあっては、生成合金の耐磨耗性向上を主目的として上記の割合を添加する。

Ｗ（タングステン）の一般的な特性は、（構造）炭化物をつくり、硬さを上昇させ、焼き戻し抵抗性を増大させるために添加する。特にＣｒの存在によって焼き戻し抵抗性が更に増大し、二次硬化を起こし、耐磨耗性が増大する。しかしながら、多量に加えると脆くなる。本発明にあっては、生成合金の焼き戻し抵抗性向上を主目的として上記の割合を添加する。

Ｆｅ（鉄）は合金形成上の準基幹成分であり、少なすぎても多すぎても合金としての特性を発揮できなくなるため、上記の割合とする。

Ｃｏ（コバルト）の一般的な特性は、マルテンサイト地を強化し、耐磨耗性と高温での硬度を増し、熱間強度の保持性向上のために添加する。本発明にあっては、生成合金の熱間強度保持を主目的として上記の割合を添加する。

Ｃｒ（クロム）の一般的な特性は、安定した炭化物をつくり耐蝕性と耐磨耗性を増し、炭化物は結晶粒の成長を抑え、浸炭を促進し、焼入れ性を向上し、耐酸化性を増し、靭性を改善する。またＶ、Ｍｏ、Ｗなどと複合炭化物をつくり焼き戻し抵抗が増大する。本発明にあっては、生成合金の耐磨耗性向上を主目的として上記の割合を添加する。

Ｓｉ（シリコン）の一般的な特性は、脱酸効果が高く、低温の焼き戻し抵抗性を増大させる。多量に加えるとセメンタイトを黒鉛化して脆化したり、可鍛性を害する。また少量の添加で硬さと強度が増し、耐酸化性が増し、加熱による結晶粒の成長を抑制する。本発明にあっては、生成合金の耐酸化性向上を主目的として上記の割合を添加する。

Ｃ（炭素）の一般的な特性は、マルテンサイトのひずみ率を上昇させて焼入れ硬さを増す。Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどと炭化物をつくり強度を増す。引張強度を増す。炭化物量が多くなると耐磨耗性が増す。本発明にあっては、生成合金の耐引張強度向上を主目的として上記の割合を添加する。

Ｂ（ホウ素）の一般的な特性は、微量の添加で焼入れ性が著しく増する一方、過剰に加えるとＦｅ_２Ｂを生じ赤熱脆性を起こす。少量添加であれば切削耐久性を増す。また、共晶炭化物を小さくする。本発明にあっては、生成合金の共晶炭化物の微細化を主目的として上記の割合を添加する。

Ｎｉ（ニッケル）はＦｅと同様に、合金形成上の基幹成分であり、少量添加することで焼入れ性と靭性を増大させるが、過剰に加えるとオーステナイトを生じ、脆化するため、上記の割合とする。

本発明に係る金型補修用ペースト剤によれば、簡単な作業でクラックを補修することができ、更に補修後に、２番割れなどの不具合が発生することもない。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の（表１）は本発明に係る金型補修用ペースト剤の配合例を示すものである。

次に、上記の金型補修用ペースト剤を用いた金型の補修方法を図１に基づいて説明する。
先ず、金型に生じたクラックの部分を中心にして上記の金型補修用ペースト剤を塗布する。
次いで、前記金型補修用ペースト剤の表面に脱炭防止剤を噴霧し、金型補修用ペースト剤の上に酸化抑制処理を目的として塩（Ｎａｃｌ）を盛り付ける。

この後、塩の表面を焼き固め、更に金型補修用ペースト剤の部分を避け、母材表面が白熱（約１１００℃）するまで加熱する。

この後、塩を加熱して液状化させ、液状化した塩で金型補修用ペースト剤の表面をコーティングし、更に、金型補修用ペースト剤を加熱する。これまでの加熱によって金型補修用ペースト剤は溶融し、クラック内に浸透するとともに合金化している。

金型補修用ペースト剤の溶融が確認できたら、最後に溶融した金型補修用ペースト剤の輪郭を撫でるように加熱して仕上げる。

図２は補修後の金型の断面顕微鏡写真、図３は図２の拡大写真である。これらの写真から、金型補修用ペースト剤は溶融してクラック内に浸透し、冷却後は合金となっていること、また金型との境界部では一部が拡散していることが分かる。

因みに、合金はクラックの幅が０．１ｍｍの部分まで形成されており、金型表面に形成された合金層の厚みは０．１５ｍｍで、表面の合金部分の硬度はＨＶ３５６（３６ＨＲＣ）、クラック内の合金部分の硬度はＨＶ３２４（３３ＨＲＣ）、母材の硬度はＨＶ６３７（５７ＨＲＣ）であった。

以上は実施の一例であり、補修方法としてバーナを用いた加熱処理方法を説明したが、加熱手段としては、高周波を利用した局所加熱、テンパー炉を用いた全体加熱或いは真空炉を用いた全体加熱なども適用可能である。

また、実施例では複数の金属粉をバインダ（溶媒）中に分散させてペースト状にしたものを用いたが、２種以上の金属粉を合金化したものを粉末とし、これをバインダ中に分散させたものでもよい。

本発明に係る金型補修用ペースト剤を用いた金型補修方法の一例を説明した図 補修後の金型の断面顕微鏡写真 図２の拡大写真 従来の金型補修の手順を説明した図

Claims (1)

1. 金型に発生したクラック内に充填した後、加熱処理することで合金となる金型補修用ペースト剤であって、この金型補修用ペースト剤の固形成分は以下の割合（質量％）であることを特徴とする金型補修用ペースト剤。
   Ｍｎ（マンガン） ：１５％以上２０％以下
   Ｗ（タングステン） ：８％以上１５％以下
   Ｆｅ（鉄） ：２％以上１２％以下
   Ｃｏ（コバルト） ：３．４％以上７％以下
   Ｃｒ（クロム） ：５％以上７％以下
   Ｓｉ（シリコン） ：５％以上７％以下
   Ｃ（炭素） ：１．４％以上２％以下
   Ｂ（ホウ素） ：１．４％以上２％以下
   Ｎｉ（ニッケル） ：残部