JPH0947841A

JPH0947841A - 高圧鋳造用離型剤

Info

Publication number: JPH0947841A
Application number: JP20233295A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sato; 智佐藤; Mitsuru Adachi; 充安達; Masahiko Takashima; 雅彦高島
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の水溶性離型剤では、水と有機物を含
み、また、従来の粉体離型剤では、有機物を含有してい
るために、離型剤が溶湯と接触した際に蒸発、熱分解あ
るいは燃焼のために有害なガスが発生する。特に、粉体
離型剤では、結合剤として含まれる有機物の量が多いた
めに、前述した現象が顕著に起こる。発生したガスは溶
湯中に巻き込まれ鋳造欠陥を発生させる。また、発生し
たガスや塗布の際に飛散する離型剤は作業環境を汚染
し、作業能率を悪化させる。【解決手段】本発明では、粉末タルクを５０〜９０重
量％、無機結合剤としての硼酸を１０〜５０重量％含有
し、かつ、該両成分をそれぞれ粉末状態としたうえ回転
容器型混合機もしくは遠心流動粉砕装置を介して混合さ
れた高圧鋳造用離型剤とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムやマ
グネシウム等の合金をダイカスト、スクイズキャスト等
の高圧鋳造法により鋳造する際に用いられる高圧鋳造用
離型剤に係り、金型キャビティ内、射出スリーブ、プラ
ンジャチップ等の金属溶湯が接触する部分に塗布され
る、特にガス発生を低減することに留意した高圧鋳造用
離型剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイカスト、スクイズキャスト法等の高
圧鋳造法は、高品質の製品が高生産性のもとに製造でき
るため、自動車や電気機器などの様々な分野の部品の製
造に多く利用されている。このような高圧鋳造法におい
ては、金型キャビティ内には、溶湯の金型への焼き付き
を防止し、溶湯の保温性を向上し、製品と金型との分離
性を向上させるものとして、離型剤が使用される。ま
た、離型剤は、射出スリーブ内面に対して、溶湯の焼き
付き防止や保温性向上、スリーブとプランジャチップと
の潤滑の目的で塗布される。これらの離型剤としては、
水溶性離型剤と粉体離型剤が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の水溶性離型剤では、水と有機物を含み、ま
た、従来の粉体離型剤では、有機物を含有しているため
に、離型剤が溶湯と接触した際に蒸発、熱分解あるいは
燃焼のために有害なガスが発生する。特に、粉体離型剤
では、結合剤として含まれる有機物の量が多いために、
前述した現象が顕著に起こる。発生したガスは溶湯中に
巻き込まれ鋳造欠陥を発生させる。また、発生したガス
や塗布の際に飛散する離型剤は作業環境を汚染し、作業
能率を悪化させる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
して、良好な保温性や離型性を確保し、かつ、有害なガ
ス発生を極力少なくする離型剤を得るために、本発明で
は、第１の発明においては、粉末タルクを５０〜９０重
量％、無機結合剤としての硼酸を１０〜５０重量％含有
し、かつ、該両成分をそれぞれ粉末状態としたうえ回転
容器型混合機もしくは遠心流動粉砕装置を介して混合さ
れてなる高圧鋳造用離型剤とした。また、第２の発明で
は、第１の発明における離型剤の中の硼酸を、オルト硼
酸に構成した。さらに、第３の発明では、第１または第
２の発明における粉末タルクの混合前の粒度を、平均粒
径で０．５〜２０μｍとした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明においては、離型剤の主成
分として粉末状のタルクとこれに混ぜられる結合剤に硼
酸を採用することにより、すべて無機化合物として構成
し、かつ、該両成分をそれぞれ粉末状態としたうえ回転
容器型混合機もしくは遠心流動粉砕装置を介して十分に
混合・攪拌することによって、タルク表面に硼酸を付着
コーティングさせた状態にして、金型表面や射出スリー
ブ内面に塗布するようにした。このような離型剤では、
タルクは層状構造を持つ酸化物であり、熱伝導率が低い
ために溶湯の保温性が良く、鱗片状で滑り易い構造を合
わせ持つために潤滑性も優れており、高温に曝されても
酸化物であるからこれ以上酸化することはなく、燃焼ガ
スを発生しない。

【０００６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例の詳細
について説明する。図１〜図６は本発明の実施例に係
り、図１は離型剤の金属表面への付着量と凝固時間に関
する本発明例と比較例の比較説明図、図２は離型剤の凝
固率とスリーブ温度の相関に関する本発明例と比較例の
比較説明図、図３はボールミル型混合機の側面図、図４
は遠心流動粉砕装置の全体縦断面図、図５は双子円筒型
混合機の側面図、図６は二重円錐型混合機の側面図であ
る。

【０００７】本発明における粉体離型剤は、主成分が粉
末タルクを５０〜９０重量％であり、無機結合剤として
の硼酸を１０〜５０重量％含有しており、該両成分が十
分に混合され、粉末タルクの表面に均一に硼酸の微粒子
がコーティングされた状態が望ましい。粉末タルクと硼
酸の混合方法は、手や棒等で掻き混ぜるだけの単純混合
方法でなく、図３に示すボールミル型混合機等の回転円
筒型混合機もしくは図４に示す遠心流動粉砕装置等の機
械的混合機で十分に攪拌・混合されることが必要であ
る。図４の遠心流動粉砕装置は、本出願人が開発し企業
化した超微粉砕機であり、これを混合機として使用して
も、均一で混合効果の高い製品が得られる（遠心流動粉
砕装置の詳細は、たとえば、特公平２−３２０２０号〜
特公平２−３２０２４号公報、特公平２−３４６５８号
〜特公平２−３４６６０号公報に示されている）。粉末
タルクの微粒子同志を結合剤である硼酸が強く結合する
ためには、粉末タルクの平均粒径で０．５〜２０μｍと
することが望ましい。実験によれば、粉末タルクの平均
粒径で３０μｍを越えると硼酸の結合剤としての機能が
低下した。また、最も好ましい粉末タルクの平均粒径は
２〜５μｍであることがわかった。上記の平均粒径０．
５〜２０μｍの数値限定理由を述べると、上限の２０μ
ｍは、結合剤の機能低下を起こさない範囲であり、下限
の０．５μｍは、これ以上に細かく粉砕しても効果が同
じであるからである。一方、硼酸は、第１の発明の方法
において混合するだけで容易に粉砕され、結合剤として
の効果を発揮するので、混合前に平均粒径が１ｍｍ以下
であれば十分である。

【０００８】この硼酸は融点が低いため、高温の金型に
接すると軟化あるいは溶融し、タルクと金型表面あるい
はタルク同志の結合剤として機能する。硼酸は、３００
℃以上に加熱されると酸化硼素（融点４５０℃）になる
が、この過程で結晶水を放出するものの、それ以外は燃
焼等によるガスの放出はない。

【０００９】粉末タルクと硼酸の混合方法に使用される
回転容器型混合機は、大別すると前述したボールミル等
の水平円筒型混合機と、回転軸を傾斜させた傾斜円筒型
混合機と、図５に示すＶ字形に形状を持つ双子円筒型混
合機と、図６に示すドラムミキサ等の二重円錐型混合機
とに分けられ、十分に混合され混合後の状態が均一であ
れば、いずれの混合機を採用しても構わない。また、前
述の遠心流動粉砕装置においては、単に十分な混合がで
きるばかりでなく、上述した望ましい粒度になるよう粉
砕工程も同時に実施できるので好都合である。

【００１０】硼酸には、オルト硼酸とメタ硼酸とがあ
り、どちらも結合剤として十分な機能を有するが、融点
が低く付着性に優れ、価格が低廉であるオルト硼酸の方
がより好適である。

【００１１】表１は、本発明例と比較例について、離型
剤の構成成分と付着性、保温性、ガス発生量との関連を
定性的に纏めた結果を示したものである。

【００１２】

【表１】

【００１３】表１において、本発明例はすべて粉末タル
クと硼酸とで構成され、比較例１の水溶性離型剤は媒体
である水と主成分として黒鉛と少量の界面活性剤、結合
剤の有機物を含み、全体の固形分は２７％である。比較
例２の粉体離型剤は主成分としてタルクを９０％含み結
合剤として有機物を１０％含むものである。比較例３の
粉体離型剤は主成分としてタルク２５％と黒鉛２０％と
結合剤として有機物を５５％含む。比較例４は硼酸量が
本発明の硼酸量より少ない場合であり、比較例５は同じ
く本発明より多い場合を示す。比較例６はミルを用いず
にミル以外の混合機で単純に攪拌・混合したものであ
る。

【００１４】表１によれば、比較例１〜比較例４に比べ
て、本発明例の離型剤が付着性、保温性、ガス発生のす
べての点において優れていることがわかる。図１は、離
型剤の種類による金型への付着性と保温性を定量的に調
べた基礎実験の結果得られた、離型剤の金属表面への付
着量と凝固時間に関する本発明例と比較例の比較説明図
である。付着性試験は６００ｍｍ×６００ｍｍ×３０ｍ
ｍの大きさのヒータ内蔵試験平板金型を用いて、金型温
度を２５０℃、塗布ノズルと金型との距離を３００ｍｍ
に保ち、吐出圧力０．２ＭＰａ、吐出時間０．２秒×２
回の条件で角粉体離型剤を金型に塗布し、付着した離型
剤を擦り落としてその重量を測定した。

【００１５】一方、保温性試験はＪＩＳ舟形金型を用い
て、金型温度を２５０℃、溶湯（ＡＣ４ＣＨ）温度を７
２０℃とし、金型キャビティ内に設置した熱電対により
鋳物の温度変化を測定し凝固時間を求めた。凝固時間は
初晶晶出開始からＡｌ−Ｓｉ２元共晶反応終了までとし
た。

【００１６】本発明例１〜３の粉体離型剤は、いずれも
付着量が多く、保温性は無塗布の場合に比べて３倍以上
と良好な保温性を示した。本発明例４はメタ硼酸を用い
たものであり、オルト硼酸を用いた本発明例１〜３と比
較して付着量は約半分と少ないが、逆に保温性は約３倍
と良好であった。一方、比較例２は付着量が少なく保温
無塗布の約２倍であった。比較例３は付着量は非常に多
いが、保温性が悪く無塗布とほぼ同様であった。比較例
４と比較例６は付着量が非常に少なく、保温性は無塗布
の場合とほぼ同じであった。比較例５は付着量は多いが
保温に有効なタルクの量が少ないため保温性は悪かっ
た。

【００１７】図２は、実際の高圧鋳造に近い状態でガス
発生量と保温性を調べる簡便な方法として実施したもの
で、竪鋳込型スクイズキャストマシンのプランジャチッ
プと射出スリーブを用いたポアアウト試験の結果であ
る。ポアアウト試験とは、所定の温度（１５０〜３５０
℃）に加熱されたスリーブ内面に離型剤を塗布し、溶湯
を（ＡＣ４ＣＨ、７２０℃）を注いだときのガス発生量
を定性的に評価し、また、注湯から一定時間（たとえ
ば、１５秒）後に射出スリーブを反転して未凝固のアル
ミニウムを流出させ、残った凝固層の重量と注ぎ込んだ
溶湯重量の比を凝固率として保温性を評価するものであ
る。離型剤無塗布の場合でも、射出スリーブの温度が高
くなるにしたがって溶湯は冷え難くなるため、凝固率は
小さくなる。比較例１の水溶性離型剤では、射出スリー
ブ温度が３５０℃になると殆ど付着しなくなるため無塗
布の値に近くなる。ガス発生については、付着しなくな
る射出スリーブ温度が３５０℃の場合を除き、温度にか
かわらず少量のガスが発生するのが観察された。比較例
２の粉体離型剤も２５０℃以上では、水溶性離型剤と大
差なくなる。この離型剤の場合、溶湯を注いだ際に煙と
ともに多量のガスが発生した。比較例３の粉体離型剤は
高温でも保温効果が高いが、溶湯を注いだときに炎が出
現し、多量のガスが発生した。一方、本発明例３の粉体
離型剤は、射出スリーブ温度が低温から高温まで保温効
果が高く、ガス発生も認められなかった。

【００１８】以上述べたように、本発明の高圧鋳造用離
型剤は、ガス発生のない保温性の高いタルク粒子の表面
に、ガス発生のない低融点の硼酸、特にオルト硼酸を回
転容器型混合機や遠心流動粉砕装置で十分に混合・攪拌
させることにより、付着させたものであるから、高圧鋳
造に好適な離型剤が得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における高圧
鋳造用離型剤では、媒体としての水分および有機物を含
まないために、溶湯の熱を受けて加熱されたときのガス
発生量が非常に少なく、しかも断熱性の良好なタルクを
主成分としているため、保温性がよく溶湯の温度低下を
小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る離型剤の金属表面への付
着量と凝固時間に関する本発明例と比較例の比較説明図
である。

【図２】本発明の実施例に係る離型剤の凝固率とスリー
ブ温度の相関に関する本発明例と比較例の比較説明図で
ある。

【図３】本発明の実施例に係るボールミル型混合機の側
面図である。

【図４】本発明の実施例に係る遠心流動粉砕装置の全体
縦断面図である。

【図５】本発明の実施例に係る双子円筒型混合機の側面
図である。

【図６】本発明の実施例に係る二重円錐型混合機の側面
図である。

【符号の説明】

Ｔスリーブ温度Ｓ凝固率ｃ付着量ｔ凝固時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末タルクを５０〜９０重量％、無機結
合剤としての硼酸を１０〜５０重量％含有し、かつ、該
両成分をそれぞれ粉末状態としたうえ回転容器型混合機
もしくは遠心流動粉砕装置を介して混合されてなること
を特徴とする高圧鋳造用離型剤。
【請求項２】硼酸は、オルト硼酸であることを特徴と
する請求項１記載の高圧鋳造用離型剤。
【請求項３】粉末タルクの混合前の粒度を、平均粒径
で０．５〜２０μｍとした請求項１記載または請求項２
記載の高圧鋳造用離型剤。