KR20140050740A

KR20140050740A - 주조용 부재 및 주조 방법, 그리고, 그것에 사용하는 윤활제의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140050740A
Application number: KR1020147007374A
Authority: KR
Inventors: 슈지 소토자키; 유이치 후루카와
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2014-04-29
Also published as: EP2762250A4; WO2013046370A1; JP5704247B2; CN103826779A; JPWO2013046370A1; US20140239549A1; EP2762250A1

Abstract

본 발명은 주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본류에 의해 구성되는 나노카본층을 형성하고, 상기 나노카본층 상에 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로 하는 윤활제를 도포하는 것이다. 상기 나노카본층을 형성할 때, 당해 나노카본층과 상기 주조용 부재의 용탕 접촉면 사이에 질화층이 형성됨과 함께, 상기 나노카본층에 도포되는 윤활제는, BN 분체를 주성분으로 하는 것인 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면, 주조 횟수를 거듭해도 주조용 부재의 이형성 및 용탕 유동성을 유지할 수 있고, 또한, 주조용 부재의 용탕 접촉면의 표면 처리 공정에 드는 비용을 저감시킬 수 있다.

Description

주조용 부재 및 주조 방법, 그리고, 그것에 사용하는 윤활제의 제조 방법{MEMBER FOR CASTING, CASTING METHOD, AND METHOD FOR PRODUCING LUBRICANT USED THEREFOR}

본 발명은 주조용 부재 및 주조 방법, 그리고, 그것에 사용하는 윤활제의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 다이캐스트 주조 등에 있어서, 이형 저항을 저감시키기 위해, 금형의 성형면 (용탕 접촉면) 에 소정의 피막을 형성하는 기술이 공지되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 에는, 금형의 모재 표면에 카본나노튜브 등의 나노카본류를 함유하는 나노카본막을 피복하고, 그 위에 플러렌류를 도포함으로써, 금형의 성형면에 피막을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 여기서는, 플러렌류에 의해 나노카본막의 간극을 메워, 나노카본막의 표면의 요철을 완화시킴으로써 이형 저항을 저감시키고 있다.

일본 공개특허공보 2010-36194호

한편, 나노카본막 및 플러렌막이 형성된 주조용 금형을 사용하여 주조 공정을 진행시킨 경우, 플러렌류가 모재 표면에 스며든다는 지견을 얻었다. 이와 같이 플러렌류가 모재 표면에 스며드는 것에 의해, 피막이 강화되어 금형 수명의 향상에 기여하지만, 용탕 유동성이 저하된다는 지견도 얻었다.

또, 일반적으로 플러렌류를 도포하는 공정은 고비용이 되는 것이 알려져 있다.

본 발명은 주조의 횟수를 거듭해도 이형성 및 용탕 유동성을 유지하는 주조용 부재를 제공하는 것을 과제로 한다. 또, 본 발명은 예를 들어, 주조용 금형의 캐비티면에 대해 주조 공정마다 이형제를 도포하는 공정을 생략하거나, 또는 주조용 부재의 용탕 접촉면에 있어서의 용탕의 온도 저하, 압력 저항 등의 주조 조건을 완화시키는 것 등을 목적으로 하여, 주조용 부재의 용탕 접촉면에 윤활제를 도포하여 표면 처리를 실시하는 공정을 저비용으로 실현할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 주조용 부재는, 주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본류에 의해 구성되는 나노카본층이 형성되고, 상기 나노카본층 상에 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로 하는 윤활제가 도포되는 것이다.

본 발명에 있어서의 주조용 부재란, 다이캐스트, 감압 주조 등의 주조에 사용되는 부재로, 예를 들어 금형, 플런저 슬리브, 플런저 칩 등, 주조용 장치에 포함되는 부재를 가리킨다.

상기 나노카본층을 형성할 때, 당해 나노카본층과 상기 캐비티면 사이에 질화층이 형성됨과 함께, 상기 나노카본층에 도포되는 윤활제는, BN 분체를 주성분으로 하는 것인 것이 바람직하다.

상기 나노카본층의 표면에는, 10 ㎛ 이하의 요철이 형성됨과 함께, 상기 윤활제에 함유되는 분체의 분경 (粉徑) 은, 상기 나노카본층의 요철의 크기보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 주조 방법은, 주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본류에 의해 구성되는 나노카본층을 형성하고, 상기 나노카본층 상에 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로 하는 윤활제를 도포함으로써 상기 주조용 부재의 용탕 접촉면의 표면 처리를 실시하는 공정을 포함하는 것이다.

상기 주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본층을 형성하는 공정에 있어서, 당해 나노카본층과 상기 주조용 부재의 용탕 접촉면 사이에 질화층이 형성됨과 함께, 상기 나노카본층에 도포되는 윤활제는, BN 을 주성분으로 하는 것인 것이 바람직하다.

상기 나노카본층의 표면에는, 10 ㎛ 이하의 요철이 형성됨과 함께, 상기 윤활제에 함유되는 분체의 분경은, 상기 나노카본층의 요철의 크기보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 윤활제의 제조 방법은, 상기 윤활제에 함유되는 분체와 지방산 왁스를 혼합하고, 그 혼합물을 가열하여, 상기 지방산 왁스를 용융시킴으로써 액화시키고, 상기 액화된 혼합물을 교반하여 균일화하고, 임의 형상의 형 내에서 응고시킴으로써 고형의 윤활제를 제조하는 것이다.

본 발명에 의하면, 주조 횟수를 거듭해도 주조용 부재의 이형성 및 용탕 유동성을 유지할 수 있고, 또한, 주조용 부재의 용탕 접촉면의 표면 처리 공정에 드는 비용을 저감할 수 있다.

도 1 은 주조용 금형을 나타내는 도면이다.
도 2 는 캐비티면의 표면 처리를 나타내는 도면이다.
도 3 은 BN 평가 시험에 사용한 주조물의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4 는 BN 평가 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 5 는 피막의 단열성 시험에 사용한 시험 장치를 나타내는 도면이다.
도 6 은 피막의 단열성 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 고형의 윤활제를 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.

［주조용 금형］

도 1 에 나타내는 바와 같이, 주조용 금형 (1) 은, 주조용 부재로서의 고정형 (10) 및 가동형 (20) 을 구비한다. 고정형 (10) 및 가동형 (20) 은, SKD61 등의 합금 공구강 강재 (JIS G4404) 로 이루어진다. 고정형 (10) 및 가동형 (20) 은 각각 지지 장치 및 이동 장치에 고정된다.

주조용 금형 (1) 의 형조임 상태에서, 고정형 (10) 과 가동형 (20) 사이에 캐비티 (30) 가 형성된다. 캐비티 (30) 내에 공급되는 용융 알루미늄 합금 등의 용탕 (2) 을 형 내에서 응고시킴으로써, 캐비티 (30) 의 형상에 따른 주조물이 얻어진다. 캐비티 (30) 는, 고정형 (10) 및 가동형 (20) 의 캐비티면 (31·31) 에 의해 획정되어 있다. 캐비티면 (31·31) 은, 용탕 (2) 에 접촉되는 면으로, 주조용 금형 (1) 의 성형면이다.

고정형 (10) 에는, 용탕 (2) 을 캐비티 (30) 내에 사출할 때, 용탕 (2) 을 일시적으로 저류하는 플런저 슬리브 (41) 가 고정되고, 또한, 플런저 슬리브 (41) 내의 용탕 (2) 을 캐비티 (30) 내에 사출하기 위한 플런저 칩 (42) 이 플런저 슬리브 (41) 에 대해 축 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 이들 플런저 슬리브 (41) 및 플런저 칩 (42) 은, 주조용 부재로서 주조용 금형 (1) 에 형성되고, 플런저 슬리브 (41) 의 내측면 및 플런저 칩 (42) 의 선단면은 용탕 (2) 과 접촉된다.

［표면 처리 공정］

도 2 에 나타내는 바와 같이, 표면 처리 공정 S10 에 의해, 용탕 (2) 과의 접촉면인 캐비티면 (31) 에 표면 처리가 실시되어, 피막 (32) 이 형성되어 있다. 이 표면 처리 공정 S10 에 의해, 캐비티면 (31) 의 이형성 및 용탕 유동성을 향상시켜, 이형제의 도포 공정을 필요로 하지 않는다.

표면 처리 공정 S10 은, 캐비티면 (31) 에 나노카본층 (33) 을 형성하는 공정 S11 과, 나노카본층 (33) 위에, 윤활제 (34) 를 도포하는 공정 S12 를 포함한다.

요컨대, 캐비티면 (31) 에 형성되는 피막 (32) 은, 나노카본층 (33) 과 윤활제 (34) 를 함유하여 구성된다.

나노카본층 (33) 은, 카본나노코일, 카본나노튜브, 카본나노필라멘트 등의 나노카본류에 의해 구성되어 있고, 캐비티면 (31) 에 석출되어, 그 표면에 적어도 10 ㎛ 이하의 요철, 바람직하게는 나노오더 (예를 들어, 100 ㎚ 이하) 의 요철을 형성하는 것이다. 이와 같이, 나노카본층 (33) 은 표면에 요철 형상을 가짐으로써, 윤활제 (34) 의 포집 효율을 향상시키고 있다.

나노카본층 형성 공정 S11 에 있어서, 캐비티면 (31) 에 나노카본층 (33) 을 형성하는 처리는, 공지 기술을 이용하여 실시된다.

예를 들어, 주조 부재 (고정형 (10) 또는 가동형 (20)) 를 분위기로에 넣고, 감압 상태에서 공기를 퍼지한 후에 질소 가스를 유통시켜 질소 분위기로 하고, 반응 가스 (황화수소 가스, 아세틸렌 가스, 암모니아 가스) 를 유통시키면서 승온시킨다. 이로써, 캐비티면 (31) 의 표면이 나노카본층 (33) 에 피복됨과 함께, 캐비티면 (31) 과 나노카본층 (33) 사이에 질화층 및 침황층이 형성된다.

윤활제 (34) 는, BN (질화붕소), 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로서 함유하고, 분체, 고체 또는 액체로서 사용되는 것이다. 이들 분체로는, 층상 결정 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또, 그 분경은, 나노카본층 (33) 의 표면에 나타나는 요철의 크기보다 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도포 작업의 작업성을 고려하면, 윤활제 (34) 의 형태는 고체상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 분체를 지방산 왁스와 혼합하여 응고시키는 것에 의해, 윤활제 (34) 를 고형의 것으로 함으로써, 도포 작업을 간단하게 할 수 있다.

게다가, 도포 작업의 작업성, 작업 비용 등을 고려하면, 윤활제 (34) 의 형태는 액체상인 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, 상기 분체를 용제 내에 분산시켜, 윤활제 (34) 를 스프레이 가능하게 구성함으로써, 도포 작업을 간단하게 할 수 있고, 또 작업에 드는 비용도 저감시킬 수 있다.

윤활제 도포 공정 S12 에 있어서, 캐비티면 (31) 에 형성되는 나노카본층 (33) 위에 윤활제 (34) 가 도포된다. 나노카본층 (33) 에 형성되는 나노 스케일의 요철 내에 윤활제 (34) 에 함유되는 분체가 들어간다. 이로써, 나노카본층 (33) 의 표면이 매끄러워져, 캐비티면 (31) 의 이형 저항을 저감시킬 수 있다. 또, 윤활제 (34) 가 나노카본층 (33) 의 요철에 들어감으로써, 윤활제 (34) 의 포집율이 높아져 있기 때문에, 윤활제 도포 공정 S12 에 있어서의 양호한 작업성을 실현하고 있다.

윤활제 (34) 를 분말상으로 한 경우에는, 윤활제 (34) 를 나노카본층 (33) 위에 뿌리는 작업에 의해 윤활제 도포 공정 S12 가 실시된다. 또, 윤활제 (34) 를 고체상으로 한 경우에는, 윤활제 (34) 를 나노카본층 (33) 에 바르는 작업에 의해 실시되고, 액체상으로 한 경우에는, 윤활제 (34) 를 스프레이 등을 하는 작업에 의해 실시된다.

윤활제 도포 공정 S12 는, 나노카본층 (33) 의 표층에 존재하는 분체의 밀도, 즉 윤활제 (34) 의 기능을 보유하기 위해, 소정 횟수의 주조 쇼트 후에 반복하여 실시된다.

또한, 윤활제 (34) 를 도포하는 빈도는, 주조용 금형 (1) 의 캐비티 형상에 따라 부위마다 설정할 수 있고, 용탕 (2) 의 흐름, 주조용 금형 (1) 내의 열의 흐름 등을 고려하여 설정할 수 있다.

이상과 같이, 표면 처리 공정 S10 을 거친 금형의 캐비티면 (31) 에는, 금형 모재 위에 나노카본층 (33) 이 형성되고, 나노카본층 (33) 을 피복하는 윤활제 (34) 가 도포된다. 이로써, 나노카본층 (33) 표면의 요철 형상에 윤활제 (34) 가 포집됨으로써 나노카본층 (33) 의 표면이 매끄럽게 되어 있다. 요컨대, 캐비티면 (31) 에 형성되는 피막 (32) 의 표면을 매끄럽게 하고 있다.

이와 같이 하여, 캐비티면 (31) 위에 윤활제 (34) 를 포집하여 매끄러운 표면을 갖는 나노카본층 (33) 을 형성함으로써, 주조용 금형 (1) 의 이형 저항을 저감시키고, 이형성을 향상시켜, 이형제의 사용을 필요로 하지 않고 있다. 또, 윤활제 (34) 에 함유되는 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카는, 금형 모재에 들어가는 경우가 없기 때문에, 나노카본층 (33) 에 보유된 상태가 유지된다. 이 때문에, 캐비티면 (31) 의 용탕 유동성이 유지된다.

［피막의 잔존 평가 시험］

하기의 (a) 내지 (c) 의 3 개 상태의 금형을 준비하고, 각각 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카 중 1 종을 윤활제 (34) 의 주성분으로서 사용하여 표면 처리를 실시한 후, 이형제를 사용하지 않고 주조 공정을 실시했을 때 피막 (32) 이 잔존하는 한계 횟수에 대한 평가 시험을 실시하였다.

(a) 모재의 표면에 나노카본층 (33) 을 형성하고, 윤활제 (34) 를 도포한 주조용 금형 (1) (본 실시형태)

(b) 모재의 표면에 쇼트 가공을 실시하고, 그 위에 윤활제 (34) 를 도포한 제 1 비교용 금형

(c) 모재의 표면에 윤활제 (34) 를 도포한 제 2 비교용 금형

잔존 평가 시험의 결과를 표 1 에 나타낸다.

본 실시형태인 (a) 의 주조용 금형 (1) 과, 쇼트 가공을 실시한 (b) 의 제 1 비교용 금형을 비교하면, 쇼트 가공을 실시한 경우의 잔존 횟수가 적다. 이것은 모재 표면에 형성되는 요철의 크기에서 기인하는 것으로 생각되며, 쇼트 가공에 의한 요철에서는 윤활제 (34) 의 포집 능력이 낮아, 주조시에 윤활제 (34) 의 소모 (박리 등) 가 커지는 것으로 추찰된다.

즉, 모재에 나노카본층 (33) 을 형성하고, 그 위에 윤활제 (34) 를 도포하는 실시형태가 바람직한 것을 알 수 있다.

또, BN 을 윤활제 (34) 로서 사용한 주조용 금형 (1) 의 잔존 횟수가 70 회가 되어, 가장 효과가 있는 것을 알 수 있다. 이것은 나노카본층 형성 공정 S11 에 있어서, 나노카본층 (33) 과 모재 사이에 질화층이 존재하고 있는 것에서 기인하는 것으로 생각된다.

즉, 나노카본층 (33) 에 BN 을 주성분으로 하는 윤활제 (34) 를 도포하는 실시형태의 효과가 가장 커, 가장 바람직한 실시형태인 것을 알 수 있다.

［BN 평가 시험］

다음으로, (a) 캐비티면 (31) 에 나노카본층 (33) 을 형성하고, 나노카본층 (33) 에 BN 을 주성분으로 하는 윤활제 (34) 를 도포한 주조용 금형 (1) 과, (b) 캐비티면에 주조마다 종래의 이형제를 도포하는 비교용 금형의 2 개의 주조용 금형을 사용하여 1000 회 주조를 실시한 후에, 모재 표면에 형성된 피막의 단면의 모습을 관찰한 평가 시험에 대하여 설명한다.

본 시험에 있어서의 주조용 금형 (1) 및 비교용 금형은, 동일한 캐비티 형상을 갖는 것으로, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 크랙상으로 복수 회 접어 구부린 형상의 주조물을 주조 가능한 것을 사용하였다. 또, (a) 주조용 금형 (1) 에 대하여, BN 을 주성분으로 하는 윤활제 (34) 를, 주조를 50 회 실시할 때마다 도포하고, (b) 비교용 금형에 대하여, 이형제를 주조마다 도포하고, 주조를 반복하였다.

도 4 는, 각각의 조건으로 1000 회 주조를 반복한 후에, (a) 및 (b) 의 주조용 금형을 절단하고, 모재 표면에 형성된 피막의 단면을 촬영한 화상을 모식화한 도면이다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 (a) 의 주조용 금형 (1) 의 모재 표면에는, (b) 의 비교용 금형의 모재 표면에 형성되는 이형제막과 비교해도 충분한 두께의 피막 (32) 이 잔존하고 있는 것을 알 수 있다. 이로써, 나노카본층 (33) 에 BN 을 주성분으로 하는 윤활제 (34) 를 도포하는 실시형태가 피막 형성 및 피막 유지가 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 주조 횟수를 거듭한 후에도 충분한 피막 (32) 을 유지할 수 있고, 그 이형성 및 용탕 유동성을 담보할 수 있다.

［피막의 단열성 시험］

다음으로, 피막의 단열성을 측정하는 시험을 실시한 결과에 대하여 기재한다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 이 시험에 사용한 시험 장치 (100) 는, 강재에 의해 구성되고, 사다리꼴 단면의 오목부를 갖는 형틀 (110) 의 측면에 단열재 (120) 를 배치하고, 저면에 테스트 피스 (130) 를 배치하여 그 표면에 각종 피막을 형성한 것이다. 테스트 피스 (130) 는, SKD61 을 재료로 하고, 직경 20 ㎜, 두께 7 ㎜ 의 것을 사용하였다. 피막은 (a) 본 실시형태에 관련된 피막 (32), 및 (b) 나노카본층을 형성하고, 그 위에 플러렌류를 윤활제로서 도포하여 이루어지는 비교용 피막 2 종류를 사용하였다.

형틀 (110) 을 80 ℃ 로 조정하고, 700 ℃ 의 용탕 (150) 을 부어 넣고, 테스트 피스 (130) 의 온도를 5 초 간격으로 측정하여, 그 온도 상승 정도를 비교함으로써 피막의 단열성 시험을 실시하였다. 이 측정 결과를 도 6 에 나타낸다. 도 6 의 가로축은 용탕 (150) 을 주입하고 나서의 경과 시간을 나타내고, 세로축은 테스트 피스 (130) 의 온도를 나타낸다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, (a) 나노카본층 (33) 에 BN 을 주성분으로 하는 윤활제 (34) 를 도포하여 이루어지는 피막 (32) 의 온도 상승 정도는, (b) 나노카본층에 플러렌류를 도포한 비교용 피막의 온도 상승 정도와 비교하여 완만하다. 요컨대, 피막 (32) 의 단열성이 비교용 피막의 단열성에 비해 우수한 것을 나타내고 있다.

피막의 단열성은, 용탕 유동성과 상관이 있는 것이 일반적으로 알려져 있으며, 단열성이 우수한 피막의 용탕 유동성이 높다는 것이 알려져 있다. 즉, 본 실시형태에 관련된 피막 (32) 의 용탕 유동성은, 나노카본층에 플러렌류를 도포한 비교용 피막의 용탕 유동성에 비해 우수한 것이 나타났다.

［고형 윤활제의 제조 방법］

이하, 도 7 을 참조하여, 윤활제 (34) 로서 고형인 것을 적용하는 경우의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 고형 윤활제의 제조 공정은, 정량의 윤활제 (34) 의 주성분 분말과 지방산 왁스를 혼합하는 공정과, 건조기를 사용하여 혼합물을 가열하여 지방산 왁스를 용융시키는 공정과, 가열되어 액화된 혼합물을 교반하여 균일하게 하는 공정과, 임의 형상의 형 내에 부어 응고시키는 공정을 포함한다. 이 일련의 공정에 의해, 임의 형상으로 성형된 고형의 윤활제 (34) 가 얻어진다.

고형의 윤활제 (34) 에 함유되는 지방산 왁스는, 상기 가열·용융 공정에 있어서 충분히 용융 가능한 융점을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어, 융점이 100 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

윤활제 (34) 의 주성분 분말과 지방산 왁스의 질량비는, 가열·용융 공정에 있어서의 분산성, 주성분 분말의 성분 특성 등에 따라 선택하면 되지만, 예를 들어, 흑연을 주성분으로 하는 고형의 윤활제 (34) 를 제조하는 경우에는, 주성분 분말 (흑연) 과 지방산 왁스의 배합 비율을 주성분 분말 (흑연) : 지방산 왁스 = 3 : 7 정도로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 하여 제조되는 고형의 윤활제 (34) 를 사용한 표면 처리 공정 S10 (윤활제 도포 공정 S12) 에서는, 윤활제 (34) 가 비산되는 경우가 없음과 함께, 윤활제 (34) 를 손에 들고 도포 가능함에 따라, 도포 작업의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또, 지방산 왁스를 함유한 윤활제 (34) 를 도포하여 주조 공정을 실시할 때, 지방산 왁스가 탄화되어 나노카본층 (33) 과의 친화성이 높아져, 윤활제 (34) 의 보유력이 향상된다는 효과가 예상된다.

이상, 주조용 금형 (1) 에 포함되는 주조용 부재인 고정형 (10) 및 가동형 (20) 에 있어서 용탕 (2) 과 접촉되는 면인 캐비티면 (31·31) 에 표면 처리를 실시하여, 각각 피막 (32) 을 형성하는 실시형태에 대하여 설명하고 있다. 그러나, 표면 처리를 실시하여 피막 (32) 을 형성하는 면은, 상기의 것에 한정되지 않고, 플런저 슬리브 (41) 의 내측면 및 플런저 칩 (42) 의 선단면에 대해서도 동일한 표면 처리 공정 S10 을 거쳐 피막 (32) 을 형성해도 된다.

이 경우, 피막 (32) 에 의한 단열성의 향상에 의해, 용탕 (2) 을 일시적으로 저류하는 플런저 슬리브 (41) 내에서의 용탕 (2) 의 온도 저하를 억제할 수 있음과 함께, 용탕 유동성의 향상에 의해 용탕 (2) 과 플런저 슬리브 (41) 의 저항을 저감시킬 수 있어, 압력 손실을 저감시킬 수 있다. 또, 플런저 칩 (42) 의 선단에서의 발열을 저감시킬 수 있다.

이상과 같이, 용탕 (2) 과 접촉되는 표면적이 크고, 또한, 사출압에 영향이 큰 플런저 슬리브 (41) 및 플런저 칩 (42) 에 있어서의 용탕 (2) 과의 접촉면에 표면 처리를 실시하여 피막 (32) 을 형성함으로써, 주조용 금형 (1) 을 사용한 주조 공정에서의 주조 조건을 완화할 수 있고, 품질 향상에 기여할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은 주조용 부재의 용탕 접촉면을 표면 처리하여, 이형 저항을 저감시킴과 함께, 용탕 유동성을 향상시키는 기술에 적용할 수 있다.

1 : 주조용 금형, 2 : 용탕, 10 : 고정형 (주조용 부재), 20 : 가동형 (주조용 부재), 30 : 캐비티, 31 : 캐비티면 (용탕 접촉면), 32 : 피막, 33 : 나노카본층, 34 : 윤활제, 41 : 플런저 슬리브 (주조용 부재), 42 : 플런저 칩 (주조용 부재)

Claims

주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본류에 의해 구성되는 나노카본층이 형성되고,
상기 나노카본층 상에 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로 하는 윤활제가 도포되는 것을 특징으로 하는 주조용 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 나노카본층을 형성할 때, 당해 나노카본층과 상기 캐비티면 사이에 질화층이 형성됨과 함께, 상기 나노카본층에 도포되는 윤활제는, BN 분체를 주성분으로 하는 것인 주조용 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 나노카본층의 표면에는, 10 ㎛ 이하의 요철이 형성됨과 함께, 상기 윤활제에 함유되는 분체의 분경은, 상기 나노카본층의 요철의 크기보다 작은 주조용 부재.
주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본류에 의해 구성되는 나노카본층을 형성하고,
상기 나노카본층 상에 BN, 흑연, 탤크, 또는 실리카에 의해 구성된 분체를 주성분으로 하는 윤활제를 도포함으로써 상기 주조용 부재의 용탕 접촉면의 표면 처리를 실시하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 주조용 부재의 용탕 접촉면에 나노카본층을 형성하는 공정에 있어서, 당해 나노카본층과 상기 주조용 부재의 용탕 접촉면 사이에 질화층이 형성됨과 함께,
상기 나노카본층에 도포되는 윤활제는, BN 을 주성분으로 하는 것인 주조 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 나노카본층의 표면에는, 10 ㎛ 이하의 요철이 형성됨과 함께, 상기 윤활제에 함유되는 분체의 분경은, 상기 나노카본층의 요철의 크기보다 작은 주조 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 주조 방법에 사용하는 윤활제를 제조하는 방법으로서,
상기 윤활제에 함유되는 분체와 지방산 왁스를 혼합하고,
그 혼합물을 가열하여, 상기 지방산 왁스를 용융시킴으로써 액화시키고,
상기 액화된 혼합물을 교반하여 균일화하고,
임의 형상의 형 내에서 응고시킴으로써 고형의 윤활제를 제조하는 방법.