JPH0822505B2

JPH0822505B2 - 亜鉛系ブラストシヨツト及びブラスト方法

Info

Publication number: JPH0822505B2
Application number: JP62143269A
Authority: JP
Inventors: 力冨永; 賢二久保田; 知明武市
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63312067A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、亜鉛または亜鉛合金粒から成るブラストシ
ヨツト及びそれを用いてブラスト（研掃）方法に関す
る。本発明は特にダイカスト製品のブラスト用途に適当
なブラストシヨツトを提供し、その表面の黒色化を防止
することを目的とする。

従来技術とその問題点金属表面の製造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
プラステイングは非常に重要なものとなつている。

一般に、ダイカスト製品、特にアルミニウムダイカス
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
イヤ等が用いられていたが、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。スレ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、アルミダイスカスト製品
表面を損いまた耐食性の点でも問題を呈した。

そこで、これらシヨツトに代え、亜鉛シヨツトが最近
脚光をあびつつある。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し、美観や耐
食性も損わない。

しかしながら、こうした亜鉛ブラストシヨツトにもま
だ問題点が存在する。その一つは、ダイカスト製品、特
にアルミダイカスト製品を亜鉛シヨツトを用いてブラス
トした場合、製品表面の黒色化が認められることであ
る。

黒色化防止対策として亜鉛に鉄等を少量含めることに
よりその硬度を高める等の提案もなされたが、硬度増加
は製品表面を傷つけやすくするので限度があった。

更に、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充分浸透させ、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
云うことができよう。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は所望され
ない。

本発明の目的は、亜鉛に鉄等を少量含めることにより
その硬度を高めたり、特開昭60−39072号に記載された
ような亜鉛投射材に水（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酸化処理することを
必要とせず、亜鉛ブラストショット実施時における黒色
化を防止する技術を確立することである。

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、薄く脆い酸化膜は剥離しそして粉化
すると共に、その下側に連接する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
物品に付着して、黒色化を呈するようになる。

更に、ブラスト設備において使用されているゴムライ
ニングも黒色化に影響していることが判明した。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
て、ショット表面に付着する。そのゴム粉化物が、メタ
リック亜鉛粉と共に被ブラスト物品に付着して黒色化を
呈すると共に、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メタリック亜鉛粉を保持してい
ることが判明した。

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、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。

こうした知見に基づいて、特開昭60−39072号の教示
とはあえて逆に、本発明は、１）亜鉛または亜鉛合金粒から成る亜鉛系ブラスシヨ
ツトにおいて、粒表面酸化膜を除去したことを特徴とす
る亜鉛系ブラストシヨツト、及び２）表面酸化膜を除去した亜鉛または亜鉛合金粒から
成る亜鉛系ブラストシヨツトを使用し、ブラストマシン
から該ブラストシヨツトを被処理物に投射するブラスト
方法において、シヨツトと接触するブラストマシン部位
のライニングにゴムシートを使用しないブラストマシン
を用いることを特徴とするブラスト方法を提供する。シヨツトとしては、H_v＝30〜45の硬度のも
のを用いることが好ましい。亜鉛または亜鉛合金中の鉄
品位は0.01重量％未満とすることが好ましい。表面酸化
膜の除去は、希釈酸洗浄或いは空投射によりもたらすこ
とができる。

発明の具体的説明亜鉛または亜鉛合金粒から成る亜鉛系ブラストシヨツ
トは、最純亜鉛と呼ばれる高純度の亜鉛またはFe、Pb、
Cu、Al、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
水槽上に設備し、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。

こうして生成されるショットは、水中から回収され、
そして乾燥されるが、従来酸化の問題を特別に問題視し
ていなかったため表面に薄い酸化膜が発生していた。ま
た、逆に、上記特開昭60−39072号におけるように、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った。

前者の薄い酸化膜は脆く、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、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
も微細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
に付着して、黒色化を呈することが判明した。

後者の場合には、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。

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微粉化を
生じず、実用的であり、本発明ではその防止には酸化膜
を除去することが一番便宜で根本的な解決策であると判
断したものである。

表面酸化膜の除去は、ショット製造時に低減若しくは
排除出来るし、また製造後的着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
−ジエ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
る微粉状亜鉛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
アーの噴出力によつ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。

いずれにせよ、こうしたブラストマシンは、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。この
ゴム粉化物が、メタリック亜鉛粉と共に被ブラスト物品
に付着して黒色化を呈すると共に、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メタリ
ック亜鉛粉を被ブラスト物品表面に付着させていること
が判明した。従来、これは問題視されることがなかつた
が、より高品質のブラスト製品が求められる現在になつ
て、新たに顕在化した。

ゴムライニングシートに替るライニングとしては、セ
ラミックコーテイング、硬質金属コーテイング、厚亜鉛
めつき等が使用できる。

シヨツトの硬度が高すぎるとまた投射速度が高すぎる
と、ブラスト製品に打こう（敲）跡の凹みが生じやす
い。この傾向は特にアルミダイカスト製品に対して強
い。従つて、アルミダイカスト製品に対しては、硬度H_v
＝30〜45、好ましくはH_v＝30〜39の軟質の亜鉛系シヨツ
トを用いて25〜34m/秒の遅い投射スピードの採用が好ま
しい。これはまた、ブラスト製品への酸化物その他の付
着物による黒色化防止にも効果があることが判明した。
硬質の亜鉛系シヨツトを高い投射スピードで投射する
と、シヨツトのブラスト製品への突き刺り、喰い込み等
がかえつて生じる。上記軟質シヨツト−低速投射でも充
分のブラスト作用は奏しうる。

亜鉛系ブラストの硬度調整は、含有Fe量を規制するこ
とに好適に行いうる。亜鉛或いは亜鉛合金のFe含有量を
0.01重量％とすることにより軟質のシヨツトが得られ
る。例えば20〜120ppmのFe含有量を有する亜鉛系シヨツ
トが好適である。現在では、３〜4ppm Fe含有量の最純
亜鉛（Pb:10〜20ppm、Cd:4〜17ppm）が得られるので、
それに適正量のFeその他の成分を添加することにより硬
度調整が為しうる。Fe量の規制は、シヨツト粉砕化に伴
うFeの発生が減少し、これもまた黒色化防止、腐食防止
に寄与する。

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ッカース硬度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
ニングシートを用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とした改良品を
も用意した。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。

これら亜鉛ショットを用いて、ゴムライニングを使用
する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、部品表面に先より高程度の黒色化が起こっ
た。このゴム粉化物が、メタリック亜鉛粉と共に被ブラ
スト物品に付着して黒色化を呈すると共に、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
てメタリック亜鉛粉を被ブラスト物品表面に付着させて
いることが判明した。

表面酸化膜を除去した亜鉛ショットの場合でも、部品
表面の黒い汚れがわずかに発生した。この黒い汚れの原
因はゴムによるものであった。

発明の効果きわめて容易に実施しうる方策でもつてブラスト製品
特にアルミダイカスト製品の黒色化を防止し、打こう跡
のない美観あるブラスト製品の製造技術を確立した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛または亜鉛合金粒から成る亜鉛系ブラ
ストシヨツトにおいて、粒表面酸化膜を除去したことを
特徴とする亜鉛系ブラストシヨツト。
【請求項２】硬度がH_v＝30〜45の範囲にある特許請求の
範囲第１項記載の亜鉛系ブラストシヨツト。
【請求項３】亜鉛または亜鉛合金中の鉄品位が0.01重量
％未満である特許請求の範囲第１或いは２項記載の亜鉛
系ブラストシヨツト。
【請求項４】表面酸化膜の除去が希釈酸洗浄によりもた
らされる特許請求の範囲第１項記載の亜鉛系ブラストシ
ヨツト。
【請求項５】洗浄後直ちに乾燥する特許請求の範囲第４
項記載の亜鉛系ブラストシヨツト。
【請求項６】乾燥が気流乾燥である特許請求の範囲第５
項記載の亜鉛系ブラストシヨツト。
【請求項７】表面酸化膜の除去が空投射によりもたらさ
れる特許請求の範囲第１項記載の亜鉛系ブラストシヨツ
ト。
【請求項８】表面酸化膜を除去した亜鉛または亜鉛合金
粒から成る亜鉛系ブラストシヨツトを使用し、ブラスト
マシンから該ブラストシヨツトを被処理物に投射するブ
ラスト方法において、シヨツトと接触するブラストマシ
ン部位のライニングにゴムシートを使用しないブラスト
マシンを用いることを特徴とするブラスト方法。
【請求項９】シヨツトの循環使用中、適時、空投射を行
い表面付着物を除去する特許請求の範囲第８項記載の方
法。
【請求項１０】被処理物がアルミダイカスト製品であ
り、H_v＝30〜45の硬度のシヨツトを用いて、25〜34m/秒
の投射スピードで投射を行う特許請求の範囲第８項記載
の方法。