JPH0822506B2 - 亜鉛ブラストショットの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、亜鉛ブラストシヨツトの製造方法に関する
ものであり、特にはブラスト製品の黒色化の原因の一つ
であるシヨツト表面酸化膜を減少した亜鉛ブラストシヨ
ツトの製造方法に関する。本発明は、特にアルミダイカ
スト製品に代表されるダイカスト製品のブラスト用途に
適当な亜鉛ブラストシヨツトを製造する。

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。

ブラストシヨツトとしては、被処理製品に応じて様々
のものが用いられてきたが、ダイカスト製品に対しては
一般にアルミニウム、スチール、ステンレス鋼等が広く
採用されてきた。最近では、アルミニウムシヨツトに関
連する粉塵爆発、スチールシヨツトに伴う発錆及びステ
ンレス鋼シヨツトに伴う深削りその他の問題を回避する
為に、亜鉛シヨツトに大きな感心が寄せられている。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ョットにもま
だ問題点が存在する。その一つは、ダイカスト製品、特
にアルミニウムダイカスト製品を亜鉛ショットを用いて
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言
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、ブラスト時の黒色化を防止することのでき
る亜鉛ブラストショットを製造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。

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。

ブラストショットの製造方法には幾つかあるが、亜鉛
ショットの製造には水中に亜鉛溶湯を自然落下落下させ
る方法が特に好適な亜鉛ショットを生成する。ところ
が、水中自然落下方では不可避的にショット表面に酸化
物が発生する。

本発明は、こうした状況に鑑み、特開昭60−39072号
の教示とは逆にショットの表面酸化物を低減乃至排除す
るべく、亜鉛或いは亜鉛合金溶体を水中に滴下してブラ
ストショットを製造する方法において、水中の溶存酸素
を減少したことを特徴とする亜鉛或いは亜鉛合金ブラス
トショットを製造する方法を提供する。

更に、本発明は、亜鉛或いは亜鉛合金溶体を水中に滴
下してブラストショットを製造する方法において、水中
の溶存酸素を減少しそして回収したブラストショットを
酸洗浄し、直ちに乾燥することを特徴とする亜鉛或いは
亜鉛合金ブラストショットを製造する方法をも提供す
る。

発明の具体的説明 ブラストシヨツトの水中滴下法による製造は、特に亜
鉛及び亜鉛合金粒から成る亜鉛系ブラストシヨツトを対
象として広く普及してきた方法である。Zn−Fe、Zn−Fe
−Pb等の亜鉛合金シヨツトが製造されている。この方法
は、水槽上に設置した溶体溜めに所定の金属或いは合金
の溶体を保持し、溜めの底部に設けた細いノズルを通し
て水中に溶体を自然滴下させるものである。1000〜1400
μの粒寸範囲を有する鋭尖なエツジ部のない球状化シヨ
ツトを製造することが出来る。溶体温度、溜め内の溶体
深さ、ノズル材質、形状及び寸法、ノズル〜水面距離、
水温等を綿密にコントロールすることにより適正な粒形
及び粒度分布のシヨツトを製造することができる。

例えばFe−Zn合金ブラストシヨツトを例にとると、次
の条件範囲において適正な組合せを選定することにより
ブラスト用亜鉛合金シヨツトの安定した製造が可能とな
る： 亜鉛溶湯温度 550〜610℃ 亜鉛溶湯深さ 30〜60cm ノズル孔直径 0.3〜0.7mm ノズル下端〜水面距離 10mm以下 水 温 30〜50℃ 溜め容器内の溶湯温度は550〜610℃の温度に制御され
る。溶湯温度が550℃より低下すると、生成シヨツトが
球状化せず、線状になり易く、製造が安定化しない。他
方、610℃を越えると、亜鉛溶湯の蒸発が増えると共
に、生成シヨツトの球状化及び粒度分布も安定性を欠く
ようになる。

溶湯深さはノズルを通しての溶湯の滴下の推進力とし
ての静圧ヘツドを与え、30cmより少ないと生産速度が低
下すると同時に歩留りも悪化する。60cmを越える溶湯深
さは生成シヨツトの球状化及び粒度分布の安定性を悪く
する。

ノズル孔直径は、1.4〜0.7mmφを主体とするシヨツト
を得るには0.3〜0.7mm、好ましくは0.5mmφ前後とされ
る。この範囲よりノズル孔が小さいと目詰りが生じやす
くなり、逆に大きいと生成シヨツトが大きくなる。

ノズル孔下端〜水面距離は、10mm以下でなるだけ小さ
い方が好ましい。ノズル孔からの滴下溶湯はこの距離が
大きくなる程水面上で受ける衝撃が増大し、扁平化しや
すい。しかし、この距離をあまり小さくすると、水面の
揺れによつてノズル先端が水中に浸かり、操業の連続性
を阻害する。ノズルの割れも起こりやすくなる。３〜5m
m位の間隔が好ましい。

水温は30〜50℃、好ましくは45℃前後とされる。30℃
より低いと冷却作用が強すぎ、生成シヨツトが球状化し
難く、他方50℃を越えると粒度の大きいシヨツトが増
え、1.4〜0.7mmφシヨツトの歩留りが低下する。

近頃では、特にアルミダイカスト製品用ブラストシヨ
ツトとして硬度H_v＝30〜45、好ましくはH_v＝30〜39の軟
質の亜鉛系ブラストシヨツトが上記方法で好適に製造さ
れている。（Fe含有量20〜120ppm）。

液体溜めから直下の水面に放下された溶滴は水により
冷却・凝固されてショットとなり、水槽底に集積され、
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
鉛ショットとは異なり、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、酸化膜の生成していない亜鉛（合金）ショットを
製造することを意図したものである。

本発明に従えば、上記水槽中の水の溶存酸素が減少せ
しめられる。水温は40℃前後の温度にあり、溶滴落下時
の大気連行や水面揺動のために、平衡状態より多い溶存
酸素が存在しており、これがシヨツト表面の酸化の一因
となつている。そこで、本発明は、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のような還元剤或いは脱酸剤を
水中に添加することにより溶存酸素の減少を図る。水槽
中の水は循環されるが、循環路においてこれら試剤を添
加してもよい。水槽に窒素や還元性気体をバブリングし
てもよい。

溶存酸素は減少する程相応の効果を生ずるが、通常量
の1/2以下、好ましくは1/4以下に減少せしめる。回収シ
ヨツトの表面が金属光沢を有している状態を許容水準の
めやすとして、使用設備において溶存酸素の減少を図る
のがよい。

水槽底に集積するシヨツトの酸化を抑えるために水槽
底或いはそこからシヨツトを受取る回収容器のシヨツト
の包みこむよう不活性気体を放出することも酸化防止の
一対策である。

回収したブラストシヨツトは直ちに気流乾燥すること
が好ましい。

更に、回収ブラストシヨツトは、表面に付着する表面
酸化物を徹底除去するために希釈酸（硫酸、塩酸等）を
用いて洗浄することが推奨される。洗浄後、水洗しそし
て直ちに気流乾燥等による乾燥が行われる。

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。

本発明により製造されたシヨツトを用いて従来からの
ブラストマシンを用いてブラストが実施される。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。被処理
製品の材質等に応じて適切な投射速度が選定される。被
処理製品がアルミダイカスト製品の場合、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
射を行うと打敲跡のない且つ黒色化のないブラスト処理
が実施できる。

本発明により生成されたブラストシヨツトを用い、上
記のように被処理品に対して適正なブラスト条件でブラ
ストを行うことによりブラスト製品は黒色化を生ぜず、
美観のある製品となる。

発明の効果 ブラスト製品の黒色化の一因が亜鉛（合金）ブラスト
シヨツトの酸化膜にあることをつきとめ、表面酸化物の
ないシヨツトを製造する簡便な方法を確立した。

実施例１ 最純亜鉛に組成調製を行つて次の組成の亜鉛合金溶体
を調整した： この溶体を保持する溜めを水槽上に設置した設備を用
いて水中滴下法によりブラストシヨツトを製造した： 溶体温度 :600℃ 溶体深さ :50cm ノズル ：窒化ケイ素製 ノズル径 :0.6mm 水面〜ノズル間隔:3m 水温 :46±１℃ 水槽中には、Na₂SO₃を1g/添加した。金属光沢のあ
るシヨツトが回収できた。このシヨツトは平均ビツカー
ス硬度H_v＝36であつた。粒度分布は次のとおりであつ
た。

＋1680μ 4.2％ −1680〜＋1400 21.6％ −1400〜＋1000 62.9％ −1000〜＋710 11.0％ −710 0.3％ 更に、回収ブラストシヨツトの一部を希釈硫酸で洗浄
し、洗浄後気流乾燥した。

更に、別に、Na₂SO₃を添加せずにショットを製造し
た。回収した亜鉛ショットは表面に酸化膜を有してい
た。

これら表面酸化膜のない亜鉛ショット（水槽からの回
収亜鉛ショット及び更に稀釈硫酸で洗浄したショット）
と表面酸化膜の存在する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。投射速度は30m/秒とした。表面
酸化膜のない亜鉛ショットを用いた場合には、表面酸化
膜の存在する亜鉛ショットを用いた場合と比較して格段
に黒色化の程度は減少した。稀釈硫酸で洗浄した亜鉛シ
ョットの場合の方が水槽からの回収したままの亜鉛ショ
ットより部品全表面にわたり黒変防止効果に優れた。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】亜鉛或いは亜鉛合金溶体を水中に滴下して
   ブラストショットを製造する方法において、水中の溶存
   酸素を減少したことを特徴とする亜鉛或いは亜鉛合金ブ
   ラストショットを製造する方法。
2. 【請求項２】水中に還元剤或いは脱酸剤を添加する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】水中から回収したブラストショットを直ち
   に気流乾燥する特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. 【請求項４】亜鉛或いは亜鉛合金溶体を水中に滴下して
   ブラストショットを製造する方法において、水中の溶存
   酸素を減少しそして回収したブラストショットを酸洗浄
   し、直ちに乾燥することを特徴とする亜鉛或いは亜鉛合
   金ブラストショット製造方法。
5. 【請求項５】乾燥が気流乾燥により行われる特許請求の
   範囲第４項記載の方法。