WO2012081276A1 - 亜鉛基合金ショット - Google Patents

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    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/02—Alloys based on zinc with copper as the next major constituent

Definitions

  • Vickers hardness means that measured under the conditions of a test force of 0.4093 N and a retention time of the test force of 10 to 15 s in "JIS Z 2244". Although “ ⁇ HV 0.05” is displayed, it is abbreviated as “ ⁇ HV” in the text.
  • alloy composition means "mass%", unless it refuses.
  • the “average particle size” of a shot means “median diameter: 50% value of cumulative distribution” unless otherwise specified.
  • Zinc shot consisting only of zinc has lower explosion sensitivity of dust cloud resulting from shot crushing and higher explosion lower limit concentration compared to aluminum base alloy shot and stainless steel shot.
  • Patent Document 1 paragraph 0004 zinc shot is likely to cause darkening in the product to be treated, and is 40 to 50 HV in Vickers hardness display, so it is soft and the surface treatment effect is insufficient and blasting time is required (Patent Document 1 paragraph 0004) ).
  • Patent Documents 1 to 6 zinc-based alloys to which various alloying elements are added have been proposed for the purpose of suppressing the occurrence of darkening and improving the hardness of zinc shots.
  • Patent Documents 1 and 2 Ni in Patent Document 3, Mn in Patent Document 4, Cu and Mn in Patent Document 5, and Mg in Patent Document 6 to solve these problems. It has been proposed to do.
  • the present invention is a Cu-added zinc-based alloy shot which can be easily prepared to have a relatively high hardness, and the shot itself is less corroded (rust generation), and further, the shot is refined by use. It is an object of the present invention to provide a zinc-based alloy shot of a novel constitution in which the wear and tear do not increase so much and a method of manufacturing the same.
  • the inventors of the present invention have the following constitution, and it is easy to prepare a conventional Cu-containing zinc-based alloy having relatively high hardness, and The inventors of the present invention have found that the shot itself can be inhibited from corrosion (rust generation), and the present invention has the following constitution.
  • the present invention is a zinc-based alloy shot, which contains a main additive element Cu for the purpose of increasing the Vickers hardness etc. and a sub-additive element Fe for the purpose of the increase of the Vickers hardness and corrosion inhibition.
  • the zinc-based alloy shot according to the present invention is characterized in that it has a hardness of 40 to 150 HV.
  • the zinc-based alloy shot of the present invention further increases Vickers hardness by adding a small amount of Fe as a sub-additive element together with Cu which is a main additive element to the zinc-based alloy shot, and corrosion of the shot itself (discoloration over time) Is suppressed (see the corrosion test results described later). As a result, the product value (mainly appearance) of the shot is increased.
  • Patent Document 3 See Comparative Examples 2 and 3 in Tables 1 and 2).
  • the zinc-based alloy shot according to the present invention does not contain Ni or Mn, which is a target of the PRTR system, as in Patent Documents 3 to 5, and is desirable also from the viewpoint of environmental protection and work safety.
  • the zinc-based alloy shot of the present invention can relatively reduce the Cu content. For this reason, generation
  • shot blasting the shot with little wear loss is again shot onto the work after being shot onto the work, that is, it is used after being circulated, but the occurrence of the wear is suppressed, so the life of the zinc based alloy shot is long Become.
  • FIG. 1 schematically shows the composition range (black portion) of the present invention in the phase diagram of the ternary alloy composition of the zinc-based alloy shot.
  • the zinc-based alloy shot of the present invention contains Fe as a sub-additive element together with Cu as a main additive element for the purpose of increasing the hardness.
  • the above-described Cu acts to increase the mechanical strength and hardness (Vickers hardness) of the zinc alloy, and if the content of Cu is too low, it is difficult to obtain such an action.
  • the Cu content is high, although mechanical strength and Vickers hardness are improved, toughness (impact resistance) tends to decrease.
  • the above-mentioned Fe is a small amount added (containing) and cooperates with Cu to act to increase the hardness (Vickers hardness) and also to act to suppress corrosion (discoloration reduction). If the Fe content is too low, it is difficult to obtain those effects. However, when the Fe content is high, as in the case where the Cu content is high, although mechanical strength and Vickers hardness are improved, toughness (impact resistance) tends to decrease.
  • the chemical component composition is appropriately selected from the balance of Vickers hardness and toughness.
  • the deburring ability and the cleaning ability are not sufficient, and if it exceeds 150 HV, cracking and wear of the zinc-based alloy shot progress in deburring and cleaning. This makes it easy to do so and increases the consumption of shots. This is due to the low toughness of the zinc based alloy shot.
  • the surface of the alloy product may be damaged, or it may be processed into a satin-like shape more than necessary to maintain a predetermined surface roughness.
  • the Cu content 1.5 to 10.0% and the Cu content of Patent Document 2 Relatively lower than 1.8 to 13.0% is considered to be because the hardness of the shot is significantly increased by the Fe content.
  • the Cu content can be greatly reduced to obtain a shot of the same hardness, and the shot It is possible to suppress the reduction of the toughness of (see the section of Vickers hardness of the blast evaluation test of the example).
  • the total content of the elements (unavoidable impurities) other than the three components (Zn, Cu, Fe) contained in the zinc-based alloy shot is as small as possible.
  • the toughness is likely to be low (cracks are likely to occur), leading to a reduction in life.
  • the Fe can be used as all or part of the sub-additive element of the present invention.
  • the amount of Fe contained as an impurity in Zn and Cu is approximately the same as the amount of Fe required for a zinc-based alloy shot, it is not necessary to add Fe again, and is required for a zinc-based alloy shot If the amount is smaller than the amount of Fe, a shortfall may be added.
  • raw materials (base metals) of Zn which is a base element common zinc base metal (99.97% or more) of JISH 2107, most pure zinc base metal (99.995% or more), special type zinc base metal (99.99%) And the like.
  • the Fe content of ordinary zinc metal is 0.005% or less.
  • the electric copper metal (99.96% or more) of JISH2121 etc. can be mentioned.
  • regulated by JISG 0203 can be used suitably.
  • the average particle size (median diameter) of the zinc-based alloy shot in the present invention varies depending on the strength of the article to be treated and the treatment purpose, but is usually in the range of 0.1 to 3.5 mm, from the viewpoint of productivity and demand. , 0.3 to 2.3 mm, and more preferably 0.3 to 1.2 mm. If the average particle size is too small, it is difficult to obtain sufficient deburring ability, cleaning ability and peening effect (for example, application of compressive residual stress). Conversely, if the average particle diameter is too large, the object to be treated may be damaged by surface treatment (deburring, cleaning, shot peening treatment, etc.), or it may be processed into a satin-like shape more than necessary to obtain a predetermined surface roughness. The degree can not be maintained.
  • the corrosion of the shot is suppressed by the addition of Fe (sub-additive element) as described above. It is not transferred to the surface of the workpiece (workpiece). Therefore, when applied to the surface treatment of a light alloy product made of an aluminum alloy, a zinc alloy or a magnesium alloy, it can be expected to suppress the generation of darkening of the object to be treated (work).
  • the zinc-based alloy shot of the present invention includes, for example, dropping molten molten metal into a cooling medium such as water, solidifying and depositing in the cooling medium, and drying the solidified solid. It is desirable to classify and manufacture a granular body. Since the molten metal is rapidly cooled by dropping the molten metal melt into the cooling medium, it has a finer and more uniform structure than a general casting material. When used as shot blasting or shot peening, the zinc-based alloy shot is loaded with a very large external force, so that a fine and uniform structure improves mechanical properties such as impact resistance and tensile strength. Can be suitably used as a zinc-based alloy shot. The case of manufacturing using the aforementioned manufacturing method will be specifically described below (see FIG. 2).
  • an ingot (raw material) 12 of a base element (Zn) and an additive element (Cu and Fe) is weighed and introduced into the crucible 14 so as to have a set alloy composition ratio.
  • the crucible 14 is heated by a heating means (resistance heating) 15 to melt the ingot (base metal) mixture charged to obtain a molten metal 16.
  • the melting and heating temperature at this time varies depending on the alloy composition and production scale, but is usually set appropriately in the range of 550 to 700.degree.
  • the melting point of each element is as follows. Zn: 419.6 ° C., Cu: 1083.4 ° C., Fe: 1535 ° C.
  • the molten metal 16 is introduced into the molten metal holding vessel 18.
  • the molten metal holding vessel 18 is provided with a heating means (resistance heating) 20, and can hold the molten metal 16 so as not to be cooled more than necessary when the zinc-based alloy shot is manufactured.
  • the molten metal holding temperature at this time varies depending on the alloy composition and production scale, but is usually set appropriately in the range of 450 to 650.degree.
  • a dropping nozzle 22 for dropping the molten metal is provided at the bottom of the molten metal holding vessel 18, and a cooling medium 24 such as water is introduced at the lower part of the nozzle 22, and a cooling means (cooling tower) 26 is attached.
  • a tank 28 is arranged.
  • the cooling medium 24 may be oil or the like.
  • the molten metal 16 in the molten metal holding container 18 is dropped from the dropping nozzle 22 to be in contact with air when passing through the dropping nozzle 22 and reaching the cooling medium 24, and further to be in contact with the cooling medium 24. Spheroidizes under the influence of surface tension as it cools.
  • the temperature of the cooling medium 24 is raised by contact with the molten metal, which causes the rapid cooling of the molten metal to be prevented. Therefore, the cooling medium 24 is maintained at the set temperature by the cooling means (cooler) 26.
  • the set cooling temperature is usually 60 ° C. or less. When the temperature exceeds 60 ° C., the water in contact with the dropped molten metal (droplet) is boiled to cause the interface to be vaporized, which makes it difficult to exhibit the rapid cooling action.
  • particles of zinc alloy 30 are deposited. This is collected, dried by a drier (rotary drier) 32, and then classified by a classifier (vibrating sieve) 34 to obtain a zinc-based alloy shot. Classification is performed so as to obtain a predetermined particle size in accordance with the intended use of the zinc-based alloy shot.
  • the manufacturing method of a zinc base alloy shot is not limited to the said drop granulation method.
  • known methods such as a gas atomizing method, a centrifugal atomizing method, and a water atomizing method can be appropriately selected according to the shape, particle size, and the like of the target zinc-based alloy shot.
  • each zinc-based alloy shot was carried out with the alloy composition shown in Table 1 in the method (droplet granulation method) shown in FIG. 2 described above.
  • Each shot thus manufactured was classified to prepare a shot for projection of each sample having an average particle diameter (median diameter) of 1.0 mm. And about the shot of each sample, the test of each following item was performed and evaluation was performed.
  • Shot blast evaluation test 100 kg of the shot (average particle diameter of 1.0 mm) of each sample prepared above was treated with "The Ervin Test Machine (manufactured by Ervin)" at a projection speed of 60 m / s using steel (Rockwell hard With the target of 65 HRC (JIS G0202, defined in JIS Z2245), 5000 shots (shots) were made.
  • Corrosion rate (%) 100 ⁇ total corrosion area (mm 2) / total sample surface area (mm 2) From FIG. 5 showing the result of the corrosion test, the corrosion rate is remarkable only by slightly containing Fe (0.0025 to 0.25%) It can be seen that
  • the zinc-based alloy shot of the present invention containing the sub-additive element Fe together with the main additive element Cu easily secures the Vickers hardness and the shot life (toughness) is practically sufficient. Furthermore, it has been proved that the corrosion resistance is also excellent.

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Abstract

【課題】Ｃｕ添加亜鉛基合金ショットであって、相対的に高硬度のものを調製しやすく、かつ、変色も少ない新規な構成の亜鉛基合金ショット及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】亜鉛基合金ショットにおいて、ビッカース硬さの増大等を目的とする主添加元素Ｃｕとともに、ビッカース硬さ増大および腐蝕抑制を目的とする副添加元素Ｆｅを含有して、ビッカース硬さ４０～１５０ＨＶを示すものである。化学成分組成は、通常、Ｃｕ：０．１～１３．０％、Ｆｅ：０．００２５～０．２５質量％、Ｚｎ：残部であり、かつ、１≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１０００とする。

Description

亜鉛基合金ショット
　本発明は、非鉄金属製品のバリおよびカエリの除去（以下「バリ取り」と記載）、並びに、鋳造品の砂落とし、塗型剤や離型剤の焼き付き除去、又は、酸化膜や湯じわの除去（以下、「研掃」と記載）を目的としたショットブラストに主として使用される亜鉛基合金ショットに関する。特に、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金からなる軽合金製品の表面処理に好適な亜鉛基合金ショットに係る。
　本明細書及び特許請求の範囲における各技術用語の意味は、下記の通りである。
　・「ビッカース硬さ」は、「ＪＩＳ　Ｚ　２２４４」において、試験力0.4093Ｎ、試験力の保持時間：10～15ｓの条件で測定したものを意味する。なお、「○○○ＨＶ0.05」と表示されるものであるが、本文において、「○○○ＨＶ」と略記する。
　・合金組成を示す「％」は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
　・ショットの「平均粒径」は、特に断らない限り、「メディアン径：累積分布の５０％値」を意味する。
　亜鉛のみからなる亜鉛ショットは、アルミニウム基合金ショットやステンレスショットと比較して、ショット破砕に起因する粉塵雲の爆発感度が低くしかも爆発下限濃度も高い。
　しかし、亜鉛ショットは、被処理品に黒ずみが発生し易く、また、ビッカース硬さ表示では４０～５０ＨＶであるため、柔らかくて表面処理効果が不十分でブラスト加工時間がかかる（特許文献１段落０００４）。
　このため、黒ずみの発生を抑制したり、亜鉛ショットの硬度を向上させたりすることを目的として、各種合金元素を添加した亜鉛基合金が提案されている（特許文献１～６）。
　例えば、特許文献１・２ではＣｕを、特許文献３ではＮｉを、特許文献４ではＭｎを、特許文献５ではＣｕとＭｎを、特許文献６ではＭｇを添加して、これらの問題点を解決することが提案されている。
特開平９－０７０７５８号公報(要約等) 特開２００２－２２４９６２号公報（要約等） 特開平１１－３２０４１６号公報 特開２００１－１６２５３８号公報 特開２００７－８４８６９号公報 特開２００９－２２６５３５号公報
　本発明は、Ｃｕ添加した亜鉛基合金ショットであって、相対的に高硬度のものを調製しやすく、かつ、ショット自体の腐食（錆発生）も少なく、さらには、使用によるショットの微細化・損耗も余り増大しない新規な構成の亜鉛基合金ショット及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題（目的）を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記構成とすれば、従来のＣｕ添加亜鉛基合金において、相対的に高硬度のものを調製し易く、かつ、ショット自体の腐食（錆発生）を抑制できることを知見して、下記構成の本発明に想到した。
　本発明は亜鉛基合金ショットであって、ビッカース硬さの増大等を目的とする主添加元素Ｃｕとともに、ビッカース硬さの増大および腐蝕抑制を目的とする副添加元素Ｆｅを含有して、ビッカース硬さ４０～１５０ＨＶを示すものであることを特徴とする亜鉛基合金ショットに係る。
　本発明の亜鉛基合金ショットは、亜鉛基合金において、主添加元素であるＣｕとともにＦｅを副添加元素として微量添加することにより、ビッカース硬さがさらに増大するとともに、ショット自体の腐食（経時変色）が抑制される（後述の腐食試験結果参照）。その結果、ショットの製品価値（主として外観上の）が増大する。ショットブラスト等において被処理品（ワーク）の黒ずみの一因として、亜鉛基合金ショットが被処理品に衝突する際、該ショットの表層部に存在する腐蝕部が該被処理品の表面に転写されることが考えられるが、Ｆｅを副添加元素として微量添加することにより、該ショット自体の腐蝕が低減されるため、ショットブラストによって被処理品が黒ずむことを減少させることが期待できる（特許文献３表１・２の比較例２・３参照）。
　また、本発明の亜鉛基合金ショットは、特許文献３ないし５の如く、ＰＲＴＲ制度の対象となるＮｉやＭｎなどが含まれておらず、環境保全および作業安全性の見地からも望ましい。
　さらに、本発明の亜鉛基合金ショットは、同一硬度のショットを調製する場合において、Ｃｕ含有率を相対的に低下させることができる。このため、ショットの靭性の低下を抑制できることで、摩損（破砕）の発生が抑制される。ショットブラストでは、被加工物に投射した後に摩損の少ないショットは再度該被加工物に投射、すなわち循環して使用するが前記摩損の発生が抑制されることで、亜鉛基合金ショットの寿命が長くなる。
本発明の合金組成範囲を示す三成分系状態図である。 本発明の亜鉛基合金ショットの製造方法の一例を示す流れ図である。 寿命試験の結果（投射回数毎の篩上残留率）を示すグラフ図である。 図３から求めた、鉄含有量と寿命の関係を示すグラフ図である。 腐食試験の結果を示すグラフ図である。
　以下、本発明の亜鉛基合金ショットについて、詳細に説明する。図１に亜鉛基合金ショットの三成分系合金組成の状態図における本発明の組成範囲（黒塗り部）を概略的に示す。本発明の亜鉛基合金ショットは、硬度増大を目的として、主添加元素であるＣｕとともにＦｅを副添加元素として含有するものである。
　上記Ｃｕは、亜鉛合金の機械的強度や硬度（ビッカース硬さ）を増大させる作用があり、Ｃｕの含有率が低すぎるとそれらの作用を得がたい。しかし、Ｃｕ含有率が高いと、機械的強度やビッカース硬さは向上するものの靭性（耐衝撃性）が低下傾向を示す。
　上記Ｆｅは、微量添加（含有）で、Ｃｕと協働して、硬度（ビッカース硬さ）を増大させる作用があるとともに、腐食抑制（変色低減）作用がある。Ｆｅの含有率が低すぎるとそれらの作用を得がたい。しかし、Ｆｅの含有率が高いとＣｕの含有率が高い場合と同様、機械的強度やビッカース硬さは向上するものの靭性（耐衝撃性）が低下傾向を示す。
　ここで、化学成分組成は、ビッカース硬さと靭性のバランスから、適宜選定する。
　例えば、ビッカース硬さ：４０～１５０ＨＶの亜鉛基合金ショットを得ようとする場合、Ｃｕ：０．１～１３．０質量％、Ｆｅ：０．００２５～０．２５質量％、Ｚｎ：残部、１≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１０００を満たすものとする。
　また、ビッカース硬さ：６０～１５０ＨＶの亜鉛基合金ショットを得ようとする場合、Ｃｕ：１．５～１０．０質量％、Ｆｅ：０．００２５～０．２５質量％、Ｚｎ：残部、２０≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１０００を満たすものとする。
　また、ビッカース硬さ：７０～１２５ＨＶの亜鉛基合金ショットを得ようとする場合、
Ｃｕ：２．０～５．０質量％、Ｆｅ：０．０３～０．１質量％、Ｚｎ：残部、２０≦Ｃｕ
／Ｆｅ（質量比）≦１００を満たすものとする。
　なお、亜鉛基合金ショットにおいて、ビッカース硬さ４０ＨＶを下回るとバリ取り能力や研掃能力が十分ではなく、１５０ＨＶを超えると、バリ取り時や研掃時において亜鉛基合金ショットの割れや損耗が進行しやすくなり、ショットの消耗量が増大する。これは亜鉛基合金ショットの靱性が低いことに起因する。また、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金からなる軽合金製品の表面処理（バリ取り、研掃、ショットピーニング処理等）にビッカース硬さが１５０ＨＶを越える前記亜鉛基合金ショットを使用した場合、前記軽合金製品の表面に傷がつく、もしくは必要以上に梨地状に加工されて所定の面粗度が維持できない場合がある。
　また、特許文献２と同様なビッカース硬さ：約６０～１５０ＨＶを得るのに、本発明では、前述の如く、Ｃｕ含有率：１．５～１０．０％と、特許文献２のＣｕ含有率：１．８～１３．０％より相対的に低いのは、ショットの硬度がＦｅ含有により顕著に増大するためと考えられる。
　上記の如く、Ｃｕとともに、Ｃｕ（1.5～10.0％）に比してＦｅを微量（0.0025～0.25％）含有させることにより、同じ硬度のショットを得るのにＣｕ含有率を大幅に低減でき、ショットの靭性の低下を抑制できる（実施例のブラスト評価試験のビッカース硬さの項参照）。
　上記構成の本発明において、亜鉛基合金ショットに含まれる三成分（Ｚｎ、Ｃｕ、Ｆｅ）以外の元素（不可避不純物）の合計含有量は、可及的に少ないほうが望ましい。
　不可避不純物の含有率が高くなると、靭性が低くなり易く（クラックが入り易い。）、寿命低下につながる。なお、Ｚｎ、Ｃｕ等の原料（地金）に、Ｆｅを不純物として含有する場合は、そのＦｅを本発明の副添加元素の全部又は一部として利用できる。例えば、ＺｎおよびＣｕに不純物として含有されるＦｅの量が亜鉛基合金ショットに要求されるＦｅの量とほぼ同量の場合は改めてＦｅを追加する必要がなく、また亜鉛基合金ショットに要求されるＦｅの量より少ない場合は不足分を追加すればよい。
　基元素であるＺｎの原料（地金）としては、ＪＩＳＨ２１０７の普通亜鉛地金（９９．９７％以上）、最純亜鉛地金（９９．９９５％以上）、特種亜鉛地金（９９．９９％以上）等を挙げることができる。ちなみに、普通亜鉛地金のＦｅ含有率は、０．００５％以下である。
　Ｃｕの原料（地金）としては、ＪＩＳＨ２１２１の電気銅地金（９９．９６％以上）等を、挙げることができる。
　また、Ｆｅの原料（地金）としては、ＪＩＳ　Ｇ　０２０３にて規定される各種鋼塊、鋼片、鋼材を適宜用いることができる。
　本発明における亜鉛基合金ショットの平均粒径（メディアン径）は、被処理品の強度および処理目的によっても異なるが、通常、０．１～３.５ｍｍの範囲とし、生産性および需要の観点から、０．３～２．３ｍｍ、さらには、０．３～１．２ｍｍとすることが望ましい。平均粒径が過小であると十分なバリ取り能力や研掃能力やピーニング効果（例えば、圧縮残留応力付与）を得がたい。逆に、平均粒径が過大であると、表面処理（バリ取り、研掃、ショットピーニング処理等）で被処理物に傷がついたり、もしくは必要以上に梨地状に加工されて所定の面粗度が維持できなかったりする。
　本発明の亜鉛基合金ショットは、前述の如くＦｅ（副添加元素）の添加により該ショットの腐蝕が抑制されていることから、被加工物（ワーク）に衝突した際に該腐蝕物が該被加工物（ワーク）の表面に転写されない。そのためアルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金からなる軽合金製品の表面処理に適用すると、被処理物（ワーク）の黒ずみ発生の抑制も期待できる。
　本発明の亜鉛基合金ショットは、例えば、溶解した金属溶湯を水等の冷却媒体中へ滴下させる工程、この冷却媒体中で、凝固・堆積させる工程、該凝固・堆積物を乾燥させる工程を経た粒状体を分級して、製造することが望ましい。溶解した金属溶湯を冷却媒体中に滴下することにより前記金属溶湯は急激に冷却されるため、一般の鋳造材料に比べて微細で均一な組織となる。ショットブラスト又はショットピーニングとして用いた場合、亜鉛基合金ショットには非常に大きな外力が負荷されるため、微細で均一な組織とすることで、耐衝撃性や引っ張り強度などの機械的性質が向上し、亜鉛基合金ショットとして好適に用いることができる。前述の製造方法を用いて製造する場合について、以下に具体的に説明する（図２参照）。
　まず、基元素（Ｚｎ）および添加元素（ＣｕおよびＦｅ）のインゴット（原料）１２を計量して、設定合金組成比となるように坩堝１４に投入する。次に、坩堝１４を加熱手段（抵抗加熱）１５で加熱することで、投入したインゴット（地金）混合物を溶解し、溶湯１６を得る。このときの溶解加熱温度は、合金組成や生産規模により異なるが、通常５５０～７００℃の範囲で適宜設定する。なお、各元素の融点は、下記の通りである。
　　Ｚｎ：419.6℃、Ｃｕ：1083.4℃、Ｆｅ：1535℃
　次に、溶湯１６を溶湯保持容器１８に投入する。溶湯保持容器１８には加熱手段（抵抗加熱）２０が備えられており、亜鉛基合金ショット製造時に、溶湯１６が必要以上に冷却されないように保持することができる。このときの溶湯保持温度は、合金組成や生産規模により異なるが、通常４５０～６５０℃の範囲で適宜設定する。
　溶湯保持容器１８の底部には溶湯滴下用の滴下ノズル２２が設けられており、該ノズル２２の下部には水等の冷却媒体２４が投入されて、冷却手段（クーリングタワー）２６が付設された冷却槽２８が配されている。なお、冷却媒体２４は油等であってもよい。溶湯保持容器１８中の溶湯１６は、滴下ノズル２２から滴下されることにより、滴下ノズル２２を経て冷却媒体２４に至るまでの空気中通過時に空気と接触し、さらには、冷却媒体２４との接触による冷却に伴い、表面張力の影響を受け球状化する。
　なお、冷却媒体２４は滴下溶湯が接触することにより温度が上昇し、滴下溶湯の急冷が妨げられる原因となるので、冷却手段（冷却機）２６により、冷却媒体２４を設定温度に保持する。この設定冷却温度は、例えば、水の場合、通常、６０℃以下とする。６０℃を超えると、滴下溶湯（液滴）と接触した水が沸騰して界面が気化状態となり、急冷作用を
発揮し難くなる。
　冷却媒体２４の底部には、亜鉛合金の粒状体３０が堆積される。これを回収して、乾燥機（回転乾燥機）３２で乾燥後、分級機（振動篩）３４で分級して亜鉛基合金ショットを得る。なお、分級は亜鉛基合金ショットの使用目的に合わせて所定の粒径になるように行なう。
　なお、亜鉛基合金ショットの製造方法は、上記滴下造粒法に限定されない。例えば、ガスアトマイズ法、遠心アトマイズ法、水アトマイズ法等公知の方法を、それぞれ目的とする亜鉛基合金ショットの形状、粒度等に応じて適宜選択することができる。
　以下、本発明の効果を確認するために行なった評価試験について説明する。
　各亜鉛基合金ショットの製造は、前述の図２に示した方法（滴下造粒法）において、合金組成を表1に示すものとして行なった。こうして製造した各ショットを分級して、平均粒径（メディアン径）１．０ｍｍの各試料の投射用ショットを調製した。そして、各試料のショットについて、下記各項目の試験を行なって評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（１）ショットブラスト評価試験
　前記で準備した各試料のショット（平均粒径１．０ｍｍ）１００ｋｇを、「The Ervin Test Machine（Ervin社製）」により投射速度６０ｍ／ｓで、鋼材（ロックウェル硬さ６５ＨＲＣ（ＪＩＳ　Ｇ０２０２、ＪＩＳ　Ｚ２２４５にて規定））をターゲットとして、５０００回投射（ショット）した。
　１）ビッカース硬さ
　各試料（１ｍｍφショット）について、ショット１０個ずつを樹脂に埋め込んで固定後、ショットを半分に切断して試験片を調製した。そして、各試験片について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に基づき、使用（ショット）前についてビッカース硬さを測定した。測定結果（ｎ＝１０）の算術平均を採って表１に示す。表１からＣｕ含有率が２．５％と少なくても、Ｆｅを微量含有させることにより、高硬度のショットを得やすいことがわかる。これはＣｕ含有率において近似する本発明の試料Ｎｏ．２）と特許文献２のショットＮｏ．３（段落００１５表１）との対比から支持される。本発明（試料Ｎｏ．２）では、Ｃｕ含有率：２．５％、Ｆｅ含有率：０．０５％、Ｃｕ／Ｆｅ合計含有率：２．５５％で、ビッカース硬さ：100.1ＨＶである。これに対して、特許文献２（前記ショットＮｏ．３）では、Ｃｕ含有率：３．１２％、Ｆｅ含有率：０．０２％、Ｃｕ／Ｆｅ合計含有率：３．１４％で、ビッカース硬さ：９５.６ＨＶである。表１に示す結果から、Ｆｅ含有率が増大するに従って、ビッカース硬さが増大することがわかる。
　２）ショット寿命
　各試料について、投射回数毎にショットを篩（目開き０．８５ｍｍ）で分級し、篩上に残った量（残留率）を計測した。それらの結果を、図３に示す。図３において、残留率が約３０％となる投射回数をショット寿命とし、その結果を図４に示す。Ｆｅ含有率が増大するに従って寿命が低下傾向にあることがわかる。しかし、その低下率は、Ｆｅ含有率：０．００５％（試料Ｎｏ．１）の場合を１００％としたとき、Ｆｅ含有率：０．２％（試料Ｎｏ．３）で約９０％以上を確保でき、さらに、Ｆｅ含有率：０．０５％（資料Ｎｏ．２）で約９５％以上、それぞれ確保でき、実用上問題がないことが確認できた。
（２）腐食試験
　各試料と同一組成の合金から成形した円柱状試料（φ２×１０ｍｍ）について、１０個ずつ樹脂に水平に埋め込んで固定後、半分に軸方向で切断して試験片を調製した。そして、各試験片について、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に準じて中性塩水噴霧試験を行なった。そして、合金露出面の腐食率（白色錆：ＺｎＯ）を、精密物差し（ノギス）を用いて、目視で計測して、下記式で求めた。錆の色は白色であった。
　腐食率（％）＝１００×腐食面積合計（mm２）／サンプル表面積合計（mm２）　腐食試験の結果を示す図５から、Ｆｅを僅かに含有（0.0025～0.25％）させるだけで、顕著に腐食率が低下していることが分かる。
　以上、ショットブラスト評価試験および腐食試験より、主添加元素Ｃｕとともに副添加元素Ｆｅを含有する本発明の亜鉛基合金ショットは、ビッカース硬さを確保し易くショット寿命（靭性）も実用上充分であり、更には、耐腐食性にも優れていることが実証された。
　この出願は、日本国で２０１０年１２月１６日に出願された特願２０１０－２８０８０７号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
　また、本発明は本明細書の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
　出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
　本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
　　１２・・・インゴット（地金）
　　１４・・・坩堝
　　１６・・・溶湯
　　１８・・・溶湯保持容器
　　２２・・・滴下ノズル
　　２４・・・冷却媒体(水)
　　３２・・・乾燥機
　　３４・・・分級機

Claims (9)

  1. 　亜鉛基合金ショットであって、ビッカース硬さの増大等を目的とする主添加元素Ｃｕとともに、ビッカース硬さの増大および腐蝕抑制を目的とする副添加元素Ｆｅを含有して、ビッカース硬さ４０～１５０ＨＶを示すものであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
  2. 　亜鉛基合金ショットであって、化学成分組成が、Ｃｕ：０．１～１３．０質量％、Ｆｅ：０．００２５～０．２５質量％、Ｚｎ：残部、１≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１０００の要件を満たして、ビッカース硬さ４０～１５０ＨＶを示すものであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
  3. 　亜鉛基合金ショットであって、化学成分組成が、Ｃｕ：１．５～１０．０質量％、Ｆｅ：０．００２５～０．２５質量％、Ｚｎ：残部、２０≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１０００の要件を満たして、ビッカース硬さ６０～１５０ＨＶを示すものであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
  4. 　亜鉛基合金ショットであって、化学成分組成が、Ｃｕ：２．０～５．０質量％、Ｆｅ：０．０３～０．１質量％、Ｚｎ：残部、２０≦Ｃｕ／Ｆｅ（質量比）≦１００を満たし、かつ、ビッカース硬さ７０～１２５ＨＶを示すものであることを特徴とする亜鉛基合金ショット。
  5. 　前記ショットの平均粒径が０.１～３.５ｍｍであることを特徴とする請求項１～４いずれか一記載の亜鉛基合金ショット。
  6. 　前記ショットの平均粒径が０.３～２．３ｍｍであることを特徴とする請求項１～４いずれか一記載の亜鉛基合金ショット。
  7. 　前記ショットの平均粒径が０.３～１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１～４いずれか一記載の亜鉛基合金ショット。
  8. 　アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金からなる軽合金製品の表面処理に用いられることを特徴とする請求項１～７いずれか一記載の亜鉛基合金ショット。
  9. 　請求項１～７のいずれか一記載の亜鉛基合金ショットの製造方法であって、溶解した金属溶湯を水等の冷却媒体中へ滴下させる工程、この冷却媒体中で、凝固・堆積させる工程、該凝固・堆積物を乾燥させる工程を経た粒状体を分級して製造することを特
    徴とする亜鉛基合金ショットの製造方法。
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