JPH0822504B2 - アルミダイカスト製品のシヨツトブラスト方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミダイカスト製品のシヨツトブラスト
方法に関するものであり、特には低硬度で表面酸化物を
除去した亜鉛系ブラストシヨツトを用いて低投射速度で
ブラストを行うことを特徴とするシヨツトブラスト方法
に関する。本発明によつて、表面の凹みや黒色化のない
アルミダイカストブラスト製品が得られる。

従来技術とその問題点 金属表面の清浄化法の一つとしてブラスト法がよく知
られている。ブラスト法は、粒子を被処理物の表面に投
射することにより表面に付着するバリ、スケール等を除
去する方法である。自動車産業の進展に伴い、ダイカス
ト製品、特にアルミニウム合金ダイカスト製品（例えば
オルタネータフレーム）の製造量は増大しており、その
ブラステイングは非常に重要なものとなつている。

一般に、アルミダイスカスト製品のブラステイングに
おいては、アルミニウム系カツトワイヤ、スチールシヨ
ツト、ステンレス鋼カツトワイヤ、ガラスビーズ、アラ
ンダム、フエロアロイ、鉛等が使用されまた考慮されて
きた。更に、近時では、亜鉛シヨツトに対して多大の感
心が寄せられている。例えば、アルミニウム系カツトワ
イヤでは発生するアルミニウム粉の粉塵爆発の危険性が
高く、その安全対策に多大の費用を要した。スチールシ
ヨツトの場合には、粉化した鉄粉の付着により発錆が生
じやすい。ステンレス鋼カツトワイヤを使用した場合に
は、エツジ部で深削りとなり、アルミダイカスト製品表
面を損いまた耐食性の点でも問題を呈した。こうした中
で、亜鉛シヨツトは、爆発特性が低く、その適度の軟ら
かさその他の物性により被処理物を傷つけることなく良
好なブラスト作用を奏する点で、今後のブラストシヨツ
ト材として期待されている。

しかしながら、こうした亜鉛系ブラストシヨツトを使
用してのブラストにおいて、アルミダイカストブラスト
製品に打敲跡の凹みが生じたりまた製品表面の黒色化が
生じることが新たに問題視されてきた。これら問題は、
今まで重大視されなかつたが、一層高品質のアルミダイ
カスト製品が求められるようになつた今、顕在化してき
たものである。

発明の概要 本発明者等は、黒色化の原因について黒色部の分析を
通して究明を続けた結果、黒色化の主たる原因はメタリ
ックの亜鉛の付着によるものであることを確認した。亜
鉛ショットはその表面に製造及び保管中不可避的に生じ
た薄い酸化膜を有している。こうした薄い酸化膜は脆
く、更にそれに接しているメタリック亜鉛部分までも脆
弱化している。亜鉛ショットが投射されて被ブラスト物
品に衝突するとき、衝突エネルギーが高すぎると、酸化
膜は剥離しそして粉化すると共に、脆弱化したメタリッ
ク亜鉛部分も剥離し、メタリック亜鉛粉を生じる。亜鉛
酸化物も微粉となると黒色化を呈するようになる。この
メタリック亜鉛粉が粉化した亜鉛酸化物と共に被ブラス
ト物品に付着し、黒色化を呈するようになるのである。

黒色化防止対策として、特開昭60−39072号は、亜鉛
投射材の欠点としてブラスト加工仕上がり品の色調が従
来のアルミニウム投射材による仕上がりと比べてやや黒
っぽい点を挙げ、アルミ色の美麗な光沢に仕上がる亜鉛
投射材を開発することを目的として、亜鉛投射材に水
（または酸化剤もしくは酸化剤と負触媒としての鉱
酸）、を0.1〜１重量％添加し、ボールミルまたはポッ
トミル等にて一定時間熟成処理した白色亜鉛投射材を提
唱している。これは、亜鉛投射材の表面及び微細な孔に
水を十分浸透させ、これをポットミルまたはボールミル
等で所定時間回転させて自生熱により徐々に亜鉛投射材
の表面及び微細な孔を通じて内部まで酸化促進処理する
ものである。酸化亜鉛膜が内部まで比較的厚く密着し
た、もはや亜鉛ブラストショットではなく、見かけ上酸
化亜鉛ブラストショットと言うことができよう。

上記特開昭60−39072号は亜鉛投射材の表面及び微細
な孔を通じて内部深くまで酸化促進処理し、比較的厚く
密着した酸化亜鉛被覆を意図的に形成するものであり、
そのために亜鉛ショットが投射されて被ブラスト物品に
衝突し、酸化物被覆が部分的に剥離しても、通常の酸化
膜付き亜鉛ショットとはことなり、メタリック亜鉛が露
出せず、酸化物被覆が維持されており、それによりメタ
リック亜鉛粉の被ブラスト物品への付着による黒色化を
防止するものと考えられる。

しかし、ボールミルまたはポットミル等にての長時間
の付加的な酸化促進処理はコスト増加を招きまた面倒で
ある。従って、長時間付加的な酸化処理を意図的に行っ
た亜鉛ブラストショットの使用は所望されない。

本発明者らは、ボールミルまたはポットミル等にての
長時間の熟成処理の不利益を回避するためには、特開昭
60−39072号の教示とは逆に、表面に不可避的に生じた
酸化膜を除去するのが一番便宜であると判断した。メタ
リック亜鉛ショットのように、ショット目的に必要な硬
度を有する場合には、わざわざ酸化膜を生じさせずに、
そのままメタリックとして使用する方が実用的である。

従来、アルミニウムダイカスト製品に対して適正なブ
ラスト効果を得るためには、ある程度の高い硬度を有す
る亜鉛系ブラストショットを用いてある水準以上の投射
速度で実施するのが良いと考えられていた。特開昭57−
15671号は、アルミニウムダイカスト部品をビッカース
硬度40〜180の亜鉛系ショットを用いて37m/sec、48m/se
c及び73m/secの投射速度を使用して研磨を行った結果を
報告している。そこでは、バリの取れかた、表面粗さ及
び粉塵問題が主として評価されている。しかしながら、
凹みの発生や黒色化問題を考慮した場合には、ビッカー
ス硬度40以上のブラストショットを用いて37m/sec以上
の高い投射速度でのブラストは衝撃作用が高すぎること
が判明したのである。従来、これら水準より低いブラス
トショット硬度及び投射速度ではブラスト効果が十分に
得られないと広く信ぜられてきたが、予想外にも、低硬
度−低投射速度亜鉛系ブラストでも満足しうるブラスト
効果が得られることがここに初めて確認された。特に、
表面酸化物のない亜鉛系ブラストショットを使用するこ
とにより、黒色化が一層良好に防止され、凹みの発生や
黒色化問題を排除したアルミニウムダイカスト製品のシ
ョットブラストが可能となる。

このように、本発明は、特開昭60−39072号や特開昭5
7−15671号の教示とは逆の知見に基づいて、ビッカース
硬度H_v＝30〜39の硬度を有しそして表面酸化膜を有しな
い亜鉛系ブラストショットを用いて、ブラストマシンか
ら該ブラストショットを25〜34m/秒の投射速度において
アルミダイカスト製品に投射することを特徴とするアル
ミダイカスト製品のショットブラスト方法を提供する。

発明の具体的説明 本発明は、ビッカース硬度H_v＝30〜39の軟質のブラス
トショットを使用する。ビッカース硬度が30未満では、
軟質すぎ、所定の研掃効果が生ぜず、他方39を超えると
凹みの発生が生じやすくなり、また衝突に際しての衝撃
も大きくなり、ショット表面層が剥離しやすくなり、ア
ルミニウムダイカスト製品にメタリック亜鉛が付着し、
黒色化しやすくなる。

亜鉛または亜鉛合金粒から成る亜鉛系ブラストショッ
トは、例えば特開昭60−190539号に記載されるように、
最純亜鉛と呼ばれる高純度の亜鉛またはFe、Pb、Cu、A
l、Mg等の１種以上を添加した亜鉛合金を粒形態にシヨ
ツト化することにより生成される。シヨツト化は、噴霧
法、衝突法等種々あるが、中でも水中に溶湯を自然落下
させる方法が好適なシヨツトを生成する。亜鉛または亜
鉛合金溶湯を納めた底部ノズルを具備する溜めを水槽上
に設置し、ノズルを通して水中に溶湯を自然滴下するこ
とによりシヨツトが生成され、溶湯温度、溶湯溜め内の
溶湯深さ、ノズル形状及び寸法、ノズル〜水面距離、水
温等をコントロールすることにより適正な粒形（特に球
形）及び粒度分布のシヨツトが製造できる。

亜鉛系ブラストシヨツトの鉄品位は0.01重量％未満と
することが好ましい。鉄品位の増大はシヨツトを硬く
し、また発生するFe粉塵が発銹、黒色化等に有害であ
る。

ブラストマシンとしては、エアーブラスト型と遠心投
射型とが一般に知られている。エアーブラスト型は、エ
アーの噴出力においてシヨツトを連続的に噴射するもの
であり、他方遠心投射型はインペラーの回転による遠心
力を利用して投射を行うものである。投射速度は、いず
れの型式においても、エアーの噴出速度或いはインペラ
ーの回転速度の調節により容易にコントロールされう
る。

本発明に従えば、投射速度は25〜34m/秒の低水準に維
持される。上記ブラストシヨツトの硬度とこの投射速度
の組合せがアルミダイカスト製品に対して凹みの発生や
黒色化を生ずることなく充分の研掃効果を奏する。投射
速度が25m/秒未満では所要の研掃作用を奏せず、他方34
m/秒を越えると凹み形成や黒色化が生じやすくなる。対
象とアルミダイカスト製品、シヨツト硬度等に応じて最
適の投射速度を選択すべきである。

ブラストシヨツト表面の酸化物は最大限に除去すべき
である。水中滴下法で製造されたシヨツトは不可避的に
酸化膜を有していた。これまでこの酸化膜は問題視され
ていなかつたが、黒色化の原因となりうることがここに
判明した。

表面酸化膜の除去は、シヨツト製造時に低減若しくは
排除できるし、また製造後適宜の手段により除去するこ
とが出来る。

製造時に表面酸化を抑制するには、例えば水中落下法
の場合、水中に還元剤（脱酸剤）を添加して水中の溶存
酸素を極力排除することが好ましい。還元剤としては、
亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の無機塩や
ヒドラジン、カーボヒドラジド、エリソルビン酸、N,N
−ジメチルヒドロキシルアミン等の有機酸塩等が使用で
きる。また、水中に滴下して回収したシヨツトを直ちに
気流乾燥等により充分に乾燥することが好ましい。

シヨツト生成後、シヨツトに付着する表面酸化物は希
釈酸（硫酸、塩酸等）を用いて洗浄することにより除去
されうる。洗浄後、水洗しそして迅やかに乾燥すること
が必要である。

表面酸化物の除去方法として、空投射も有効な手段で
ある。空投射は、被処理製品の無い状態でブラストシヨ
ツトを投射するものである。空投射に際して、シヨツト
粒は粒同志擦過しあうので表面酸化膜を除去し、同時に
表面硬度を高めることができる。併せて、表面に存在す
る微粉を除去することができる。

空投射は、充分の酸化膜除去作用を奏するように複数
回行つてもよく、またシヨツトの循環使用の場合には適
宜の間隔で実施することも出来る。

ここで「表面酸化物を除去」するとは、なるたけ金属
光沢を有するようになるまで最大限に表面酸化物を除去
することを云う。表面酸化物の除去程度が高くなる程、
相応に黒色化防止効果が得られる。

ブラストマシンは、ホツパ、シヨツト収納室、循環ラ
イン等マシン内のシヨツトと接触する部位において、ゴ
ムライニングシートを使用することが多い。ゴムライニ
ングシートにシヨツトが衝突したり或いはそれを擦過す
るに際して、シヨツトはゴムライニングシートをえぐ
り、ゴム粉を発生せしめる。これらがシヨツトに付着し
たまま、シヨツトが投射されると、被処理製品にゴム粉
が転移粘着する。これが黒色化のまた別の一因となる恐
れがある。即ち、亜鉛ショットのブラスト設備内での流
動中、ショットがゴムライニングと衝突或いはそれを擦
過する際削り粉が発生し、ショット表面に付着する。そ
のゴム粉化物が被ブラスト物品に転移・付着して黒色化
を呈する。ゴム質の付着物は製品表面に粘着し、仲々除
去しえない。更に、メタリック亜鉛粉が存在する場合、
メタリック亜鉛粉と被ブラスト物品との間での接着剤的
な作用をして黒色化を増大させる。従つて、ブラストマ
シンにはゴムライニングシートを使用しないことが推奨
される。ゴムライニングの代りにセラメツク、メツキ等
の他の方策を考慮すべきである。

アルミダイカスト製品は、一般に機械用部品として用
いられているアルミニウム合金製品全般を包括する。Al
−Si、Al−Si−Cu、Al−Si−Mg合金等が代表的である。

実施例 次の組成の亜鉛ブラストシヨツトを水中落下法により
調製した。

このシヨツトは平均ビツカース硬度H_v＝36であつた。
粒度分布は次の通りであつた。

＋1680μ 4.2％ −1680〜＋1400 21.6％ −1400〜＋1000 62.9％ −1000〜＋710 11.0％ −710 0.3％ 回収した亜鉛ショットは表面に酸化膜を有していた。
この亜鉛ショットの一部を希硫酸で洗浄し、金属光沢の
ある亜鉛ショットを生成した。これら表面酸化膜を除去
した亜鉛ショットと表面酸化膜を除去しない亜鉛ショッ
トを用いて、遠心式ブラストショットマシンを用いてア
ルミニウムダイカスト部品をブラストした。遠心式ブラ
ストショットマシンは、そのショット循環路にゴムライ
ニングシートをもちいるものであったので、ゴムライニ
ングシートを剥し、内面を硬質金属メッキした改良品を
使用した。投射速度は30m/秒とした。

表面酸化膜を除去しない亜鉛ショットと表面酸化膜を
希硫酸で洗浄した亜鉛ショットをゴムライニングを使用
せず硬質金属メッキした改良ブラストショットマシンで
アルミニウムダイカスト部品をブラストした。表面酸化
膜を除去しない亜鉛ショットの場合、部品表面の黒色化
が起こった。表面酸化膜を除去した亜鉛ショットの場合
には、部品表面の黒色化が起こらなかった。

次の表は、ゴムライニングを使用しないブラストマシ
ンにおいて上記Fe含有量の調整により硬度を調節しそし
て表面酸化物を除去したショットを使用して、その投射
速度を変えた場合の凹み発生状況、黒色化防止効果並び
にブラスト効果についての目視結果を示すものである。
ビッカース硬度H_v＝30〜39の亜鉛系ブラストショットを
使用して25〜34m/秒の投射速度でブラストすると凹みの
ないかつ黒色化していない状態で製品をブラストできる
ことがわかる。

発明の効果 アルミニウムダイカスト製品に対して、表面酸化膜を
有しない亜鉛系ブラストショットを用いての、低ショッ
ト硬度−低投射速度方式の採用により凹みや黒色化の発
生のないブラスト技術を確立した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビッカース硬度H_v＝30〜39の硬度を有しそ
   して表面酸化膜を有しない亜鉛系ブラストショットを用
   いて、ブラストマシンから該ブラストショットを25〜34
   m/秒の投射速度においてアルミダイカスト製品に投射す
   ることを特徴とするアルミダイカスト製品のショットブ
   ラスト方法。