ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法
【課題】Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法を提供すること。
【解決手段】
ダイカスト金型は、質量％で、Ｃを０．１から０．４２％、Ｓｉを０．２から２．５％、Ｍｎを０．３から２．０％、Ｃｒを５．０から１５．０％、Ｍｏを０．８から３．０％、Ｖを０．５から１．５％、及び、Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、金型意匠面を機械加工し、金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とする。
【解決手段】
ダイカスト金型は、質量％で、Ｃを０．１から０．４２％、Ｓｉを０．２から２．５％、Ｍｎを０．３から２．０％、Ｃｒを５．０から１５．０％、Ｍｏを０．８から３．０％、Ｖを０．５から１．５％、及び、Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、金型意匠面を機械加工し、金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト鋳造成形品との間のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法に関し、特に、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造成形品は、Ａｌ合金などの溶湯をダイカスト金型のキャビティ内に圧入し凝固させこれを取り出して得られる。この成形品の取り出しの際、キャビティ面に成形品が焼き付いてしまうと離型を困難にさせてしまう。すなわち、この「焼き付き」は、鋳造製品の寸法精度を劣化させ、生産性を低下させてしまう原因となることから、ダイカスト鋳造における大きな問題となっている。
【０００３】
ダイカスト鋳造成形品との間のダイカスト金型の焼付きを抑制させる方法として、金型設計や鋳造条件を変更して、鋳込み時の金型温度を低減させる方法が知られている。しかしながら、金型の構成や生産性からの制約も多く、実際にダイカスト鋳造の全ての場合に適用することは難しい。そこで窒化処理やＰＶＤなどの表面処理をダイカスト金型に与える方法や、離型剤を塗布して金型表面に一時的に表面被膜を与える方法などが広く用いられている。更に、これらの方法に併せて、焼付きに対する耐性をより良好に与え得るよう、金型の材質を変更することも行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、窒化処理を与えて供されるダイカスト金型において、金型材として一般的に使用されているＪＩＳ−ＳＫＤ６１に代表される５Ｃｒ系熱間工具鋼と比較してＣｒを多めに含有した鋼からなるダイカスト金型材を開示している。かかるダイカスト金型材では、窒化処理によって与えられる窒化層の硬さをより高めることが出来て、金型の耐焼付き性を向上させ得る、と述べている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２では、ＪＩＳ−ＳＫＤ６１と比較して所定量のＭｏを添加した鋼からなるダイカスト金型を開示している。かかる金型は、ダイカスト鋳造を行いながら溶湯から受ける熱によって時効硬化され、焼き付きの原因となるヒートチェックを抑制できる、と述べている。つまり、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながらダイカスト金型の焼付きに対する耐性を自己形成させて耐焼付き性を向上させている。
【０００６】
同様に、特許文献３では、還元性を有する有機酸又は有機酸塩と配位子とを配合して得られる離型剤を用いて、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト鋳造の方法が開示されている。かかる離型剤を金型表面に塗布すると、ダイカスト成型時の溶湯の熱により離型剤中の還元性を有する有機酸又は有機酸塩により金型表面のＦｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４（マグネタイト）へ還元され、金型表面をきめ細かい被膜で覆うのである。かかる被膜によって、溶湯がキャビティ面に食い込んで凝固し焼き付くことを抑制し、ダイカスト金型の耐焼付き性を向上させるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０１−１１１８４６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６２６３号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｆｅ３Ｏ４の如き、酸化物からなる被膜をダイカスト金型の表面に形成することで、ダイカスト金型の耐焼付き性を向上させ得る。更に、このような単一の酸化物だけでなく、複合酸化物からなる被膜をダイカスト金型の表面に形成できれば、ダイカスト金型の耐焼付き性をより向上させることが期待された。
【０００９】
また、特許文献３に開示の方法のように、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であれば、窒化処理やＰＶＤなどの特別な装置を必要とする金型の製造工程を省略できて、金型の製造コストを大幅に低減し得る。
【００１０】
本発明は上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複合酸化物を表面に形成させた耐焼付き性に優れるダイカスト金型において、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、ＳＫＤ６１などの鋼からなるダイカスト金型の表面にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅなどからなる複合酸化被膜が形成されていると、良好な耐焼き付き性を得られることを経験的に得ていた。これについて、金型意匠面を機械加工した後に、(Ｃｒ１−ｍ−ｎＦｅｍＭｏｎ)ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を主成分とした表面被膜が形成されていると、これがダイカスト鋳造時に雰囲気中の水分と反応して複合酸化物が形成されることを見いだした。これについて、複合酸化物を構成するＣｒ，Ａｌ及びＳｉについて、溶湯や金型から与えられるのではないかと考え、特に金型材の成分組成の変更を鋭意検討する中で本発明による耐焼付き性向上方法に至った。
【００１２】
つまり、本発明による耐焼付き性向上方法は、ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であって、前記ダイカスト金型は、質量％で、Ｃを０．１から０．４２％、Ｓｉを０．２から２．５％、Ｍｎを０．３から２．０％、Ｃｒを５．０から１５．０％、Ｍｏを０．８から３．０％、Ｖを０．５から１．５％、及び、Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、金型意匠面を機械加工し、前記金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、特にＳｉは金型材のみならず外部からも供給され、ダイカスト金型としての機械強度を劣化させず、且つ、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込みながら良好な耐焼付き性を与えるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を金型表面に形成させ得るのである。ここでは、窒化処理やＰＶＤなどの特別な装置を必要とする金型の製造工程を経ないため、金型の製造コストを低減しつつその耐焼き付き性を高め得るのである。
【００１４】
上記した発明において、前記Ｓｉ元素は離型剤から外部供給されることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、特別な工程を必要とせず、良好な耐焼き付き性を持つＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を金型表面に形成させ得るのである。つまり、金型の製造コストを低減しつつその耐焼き付き性を高め得るのである。
【００１５】
上記した発明において、前記Ｓｉ元素は繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的に量を減じられながら外部供給されることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、より確実かつ簡便に耐焼き付き性に優れるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成させ得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による方法の評価に用いた試験ピンを示す斜視図である。
【図２】本発明による方法の評価に用いた試験装置を示す図である。
【図３】試験ピンの外観を示す図である。
【図４】試験ピンの断面ミクロ組織を示す図である。
【図５】本発明による方法の評価に用いた試験ピンの組成及び鋳造条件を示す図である。
【図６】本発明による方法の評価における離型抵抗の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ダイカスト金型の耐焼付き性を評価するための鋳造試験について、図１乃至図４を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、鋳造試験に用いる試験ピン１は、所定の成分組成の母合金１５０ｋｇを真空誘導炉で溶製し、得られたインゴットを熱間鍛造して金属角棒とし、その先端部を段付き丸棒に切削加工して得られる。すなわち、台座部１ｃの先端に中心軸を同一にする中間部１ｂ、さらにその先端にやはり中心軸を同一にした直径１６ｍｍ、長さ１０ｍｍの先端部１ａが形成される。
【００１９】
図２に示すように、試験装置９は、固定型２と、可動型３と、押出しピン４と、スリーブ６と、プランジャ７とを含む。なお、試験装置９は一般的なダイカスト鋳造装置と同様であって公知であるから、その全体の説明及び図示を省略する。
【００２０】
固定型２及び可動型３は、一方の面に金型意匠面２ａ及び３ａを切削加工され、互いに組み合わせられてその間にキャビティ１０を形成する略板状の割り金型である。固定型２及び可動型３は互いの金型意匠面２ａ及び３ａを対向させるようにして配置され、固定型２に対して可動型３が離間するように移動可能である。鋳造品８は、このキャビティ１０に金属溶湯８’を圧入し凝固させて得られ、その表面には金型意匠面２ａ及び３ａの形状が転写される。
【００２１】
可動型３にはその盤面を貫くようにして貫通孔３ｂが設けられている。貫通孔３ｂに可動型３の背面から試験ピン１を挿入すると、その先端部１ａが可動型３の金型意匠面３ａからキャビティ１０内に突出する。この状態で試験ピン１は可動型３に固定される。なお、この固定状態で、試験ピン１の先端部１ａは、キャビティ１０内の略中央にあって、金属溶湯８’をキャビティ１０内に導くための湯口の略正面に位置している。つまり、先端部１ａは、固定型２及び可動型３を用いてダイカスト鋳造する際に溶湯からの熱を受けやすく、焼付きを生じやすい位置にあって、試験ピン１の材料の耐焼付き性を加速試験的に評価できる。
【００２２】
押し出しピン４は、鋳造品８を可動型３から押し出すように、可動型３の盤面を貫通する貫通穴に挿通されている。また、押し出しピン４の可動型３への挿入端部と反対側の端部にはロードセル５が取り付けられ、鋳造品８を可動型３から押し出す際に押し出しピン４にかかる荷重を測定できるようになっている。
【００２３】
スリーブ６は、ダイカスト鋳造の際に金属溶湯を一時的に貯留するための略円筒形状の容器であり、固定型２に取り付けられて、その内部はキャビティ１０に連通している。
【００２４】
プランジャ７は、スリーブ６内を湯口に向けて移動可能なピストン体であるプランジャチップ７’を備え、これをスリーブ６に沿って移動させ得る。プランジャ７によってスリーブ６内に貯留された金属溶湯８’がキャビティ１０内に圧入される。
【００２５】
次に、上記した試験装置９でダイカスト金型の耐焼付き性を評価するための手順を説明する。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、固定型２及び可動型３を互いに近接せしめ互いの金型意匠面２ａ及び３ａを対向させてキャビティ１０を形成させる。また、耐焼付き性を評価するダイカスト金型材からなる試験ピン１を上記したように可動型３に固定する。これに併せ、スリーブ６内に開口部６’から７００℃に加熱したＡｌ系合金であるＡＤＣ１２を６００±１５ｇだけ給湯し貯留させる。
【００２７】
続いて、図２（ｂ）に示すように、プランジャ７によって溶湯８’をスリーブ６からキャビティ１０内に圧入し、これを凝固させると鋳造品８が得られる。プランジャ７による射出速度は低速を０．２ｍ／ｓｅｃ、高速を１．６ｍ／ｓｅｃとし、射出の圧力を６５ＭＰａとした。
【００２８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、可動型３を固定型２から離間させると、可動型３とともに鋳造品８が固定型２から離間する。続いて、図２（ｄ）に示すように鋳造品８を押し出しピン４によって可動型３から押し出して離型させる。このとき押し出しピン４にかかる荷重をロードセル５で測定し、鋳造品８に対する試験ピン１の耐焼付き性を評価する。なお、かかる荷重を以下において「離型抵抗」と称する。離型抵抗は、所定数のショットを行って、その最後から５ショットで測定された値の平均値を採用した。
【００２９】
なお、１ショットのサイクルタイムは３０〜３６ｓｅｃとし、ショット毎にＳｉ元素を含む離型剤、シリコーンエマルジョンオイルなどを金型意匠面２ａ及び３ａにスプレーした。
【００３０】
［実施例］
本発明者は、材質の同じ試験ピン１であっても、焼き付きのし易さ、すなわち離型抵抗にバラツキがあることに気づいた。参考として、図３（ａ）に焼付きの少ない（離型抵抗の小さい）試験ピン１の外観を示した。このような試験ピン１の離型抵抗は上記した試験法においていずれも１２０Ｎ以下であった。一方、図３（ｂ）に焼付きの激しい（離型抵抗の大きい）試験ピン１の外観を示した。このような試験ピン１の離型抵抗は上記した試験法においていずれも１６０Ｎ以上であった。
【００３１】
この離型抵抗に表れる大きな差のより詳細な原因を調査するため、試験ピン１の表面近傍の断面を観察した。図４（ａ）に示すように、焼付きの少ない試験ピン１の母相Ｐの表面近傍には酸化皮膜１２が観察され、これはＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物であることをエネルギー分散型Ｘ線分析法により確認した。一方、図４（ｂ）に示すように、焼付きの激しい試験ピン１の表面近傍には、溶湯の焼付いた凝固物１３と、溶湯と反応した反応層１４が観察され、前記したような酸化皮膜１２は観察されなかった。つまり、概ね離型抵抗が１５０Ｎを境に、これよりも低い離型抵抗を示すときは複合酸化物である酸化皮膜１２が形成され、これよりも高い離型抵抗を示すときは複合酸化物である酸化皮膜１２が形成されていないものと推測された。
【００３２】
上記したようにＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物からなる酸化皮膜１２を形成し焼き付きが少ない試験ピン１について、特にＡｌやＳｉを比較的多く含む試験ピン１では焼き付きが少ない傾向にあることを経験的に知った。更に、かかる複合酸化物は、（Ｃｒ１−ｍ−ｎ，Ｆｅｍ，Ｍｏｎ）ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を主成分としてＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む化合物が変化して得られると予測された。そこで耐焼付き性に優れる金型材を得るにあたって、ＪＩＳ−ＳＫＤ６１の成分組成をベースに上記した化合物を表面に形成する成分組成について、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉの成分組成を特に変化させた試験ピン１を作製して、各々の耐焼付き性を離型抵抗により評価した。
【００３３】
後述するが、Ｓｉについては、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与は比較的小さい上、ダイカスト金型としての機械的強度の劣化を防止すべく金型材に所定量以上を添加できない。そこで、これを外部供給することに想到し、特に、離型剤により供給する実施例について述べる。
【００３４】
詳細には、図５に示す各成分組成（実測値）を有する鋼からなる試験ピン１をそれぞれ作製した。ここで各組成元素の含有率は質量％であり、以下単に％と表記する。この試験ピン１を試験装置９にセットし、上記した鋳造試験を行った。離型剤のスプレー時間は、ショット（Ｓ）数に対応して、０から２００ショットまでを８秒、２０１から３００ショットまでを６秒、３０１ショットから４００ショットまでを４秒、４０１ショットから５００ショットまでを２秒と変化させた。すなわち、繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的にＳｉ元素の量を減じながら外部供給する方法を採用した。
【００３５】
上記した離型剤のスプレー時間に関して、これが長いと金型意匠面２ａ及び３ａの温度が下がってしまう。このとき離型剤は含まれる水分により金型意匠面２ａ及び３ａから流れ落ちて、Ｓｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給できない。一方、金型意匠面２ａ及び３ａの温度が高すぎると、離型剤が急激に蒸発して、やはりＳｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給できない。よって、離型剤の水分を適度に蒸発させながら金型意匠面２ａ及び３ａを冷却させ、Ｓｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給するには、金型の温度及びスプレー時間を制御すべきである。ここでは、金型の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに、上記したスプレー時間とした。
【００３６】
まず、比較例８乃至１０に示すように、複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与について、一般的なＳＫＤ６１よりもＳｉ量を１．５から２．２％と高くした金型材における鋳造試験を行った。１００ショットでの離型抵抗は３７０Ｎ以上と高く、しかも焼き付きが生じて１００ショット以上の鋳造試験は出来なかった。試験ピン１について詳細を調べたところ、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物は形成されていなかった。つまり、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与は比較的小さく、ダイカスト金型としての機械的強度の劣化を防止すべく金型材に比較例８乃至１０以上の量のＳｉを添加することは好ましくない。なお、比較例８乃至１０では、Ｃｒ及びＡｌについても成分組成を変えたが、これについての複合酸化物の形成への影響はほとんど無かった。
【００３７】
これに対して、実施例６乃至８に示すように、Ｓｉを外部供給することとし、Ｓｉ元素を含む離型剤を多く与えた。これによれば１００ショットでの焼き付きはほとんど生じず、５００ショットの鋳造試験を行うことが出来るようになった。この５００ショット後の離型抵抗であっても、８２〜１０４Ｎと非常に良好であった。なお、このような試験ピン１については、予測されたようにＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物が形成されていた。
【００３８】
以上のことから、比較例１乃至４に示すように、金型材中のＳｉ量を逆に低減するとともに、Ｓｉを離型剤により外部供給することとし、Ｃｒ及びＡｌ等の成分組成を変化させて鋳造試験を行った。ここでも５００ショットの鋳造試験を行うことが出来たが、５００ショット後の離型抵抗は複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりもはるかに大きい１８７Ｎ以上となった。
【００３９】
これに対して、実施例２乃至５に示すように、Ｓｉ量をＳＫＤ６１と同等程度とするとともに、Ｓｉ元素を含む離型剤を多く与えることで、５００ショット後の離型抵抗を複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度以下にすることができた。
【００４０】
ここで比較例３と比べて、比較例１及び２に示すように、Ｃｒ量が少ないと離型抵抗が大幅に上昇する傾向にあった。そこで、比較例６及び７に示すように、Ｃｒ量をわずかに増やすと、離型抵抗が低下する傾向にあるが、複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりも大きくなった。なお、比較例７では、Ａｌ量が少なかったため、所望とする複合被膜が完全に出来なかったものと推測する。
【００４１】
加えて、Ｃ量を低減したときの傾向を把握すべく鋳造試験を行ったところ、実施例１に示すように、離型抵抗を複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりも小さくすることが出来た。なお、比較例５に示すように、Ａｌ量が少ないと離型抵抗は大幅に上昇する傾向にあった。
【００４２】
なお、本実施例では、離型剤によってＳｉ元素を金型の外部から供給したが、それ以外の方法によりＳｉ元素を外部供給してもよい。例えば、Ｓｉ元素を満たした雰囲気中にダイカスト金型を設置して鋳造を行う方法、Ｓｉ元素を含む冷却水をダイカスト金型にスプレー塗布する方法などが考えられる。
【００４３】
上記した実施例及び比較例を考慮した上で、ダイカスト金型として必要な機械的性質を損なわない範囲において、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる酸化皮膜１２を形成し得るよう、Ａｌ、Ｃｒ及びＳｉの添加量の範囲は次のように定められる。
【００４４】
Ａｌは、酸化皮膜１２の形成の核となる表面被膜のうちのＡｌ２Ｏ３を生成させるために必要である。しかし、過剰なＡｌの添加は、ダイカスト金型として必要とされる靭性を失わせる。故に、質量％で、Ａｌは０．０２５〜３．０％の範囲内、好ましくは１．０〜２．２％の範囲内である。
【００４５】
Ｃｒは、酸化被膜１２の形成の核となる表面被膜のうちの(Ｃｒ１−ｍ−ｎ，Ｆｅｍ，Ｍｏｎ)ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を生成させるために必要である。また、焼入れ性及び破壊靭性を高める。しかし、過剰なＣｒの添加は、ダイカスト金型として必要とされる高温強度および熱伝導率を損なわせる。故に、質量％で、Ｃｒは５．０〜１５．０％の範囲内、好ましくは８．０〜１３．０％の範囲内である。
【００４６】
Ｓｉは、酸化被膜１２の形成の核となる表面被膜のうちのＳｉＯ２を生成させるために必要である。また、Ｓｉは、脱酸元素としても必要である。しかし、過剰なＳｉの添加はダイカスト金型として必要とさせる強度及び靭性を失わせ、熱伝導率を低下させる。故に、質量％で、Ｓｉは０．２〜２．５％の範囲内、好ましくは１．０〜２．２％の範囲内である。
【００４７】
また、上記したＡｌ、Ｃｒ及びＳｉの添加量の範囲において、ダイカスト金型として必要な機械的性質を損なわない範囲において、他の元素の添加量の範囲を以下の如き指針で求めた。
【００４８】
Ｃは、焼入れによりマルテンサイト組織を与えるとともに、合金炭化物を析出させて、ダイカスト金型として必要とされる強度及び硬さを与える。但し、過剰なＣの添加はマルテンサイトを必要以上に硬化させ、ダイカスト金型として必要とされる靭性を失わせ、また、熱伝導率を低下させる。故に、質量％で、Ｃは０．１〜０．４２％の範囲内、好ましくは０．３２〜０．４０％の範囲内である。
【００４９】
Ｍｎは、焼入れ性を高める。しかし、過剰なＭｎの添加はダイカスト金型として必要とされる軟化抵抗を失わせ、熱伝導率を低下させる。さらに、球状化焼鈍し処理に要する時間を増加させ、生産性を低下させる。故に、質量％で、Ｍｎは０．３〜２．０％の範囲内、好ましくは０．３２〜０．７０％の範囲内である。
【００５０】
Ｍｏは、高温強度を高める。しかし、過剰なＭｏの添加はダイカスト金型として必要とされる破壊靭性を失わせる。故に、質量％で、Ｍｏは０．８〜３．０％の範囲内、好ましくは０．９〜１．３５％の範囲内である。
【００５１】
Ｖは、焼入れ時の結晶粒粗大化を抑制し、靭性を高める。しかし、過剰なＶの添加は、ソーキングによっても溶解しきれない粗大な炭化物を晶出させ、ダイカスト金型として必要とされる疲労強度、耐衝撃性を失わせる。故に、質量％で、Ｖは０．５〜１．５％の範囲内、好ましくは、０．６〜０．９％の範囲内である。
【００５２】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００５３】
１ 試験ピン
２ 固定型
３ 可動型
４ 押出しピン
５ ロードセル
６ スリーブ
７ プランジャ
８ 鋳造品
９ 試験装置
１２ 酸化皮膜
１３ 凝固物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト鋳造成形品との間のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法に関し、特に、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト鋳造成形品は、Ａｌ合金などの溶湯をダイカスト金型のキャビティ内に圧入し凝固させこれを取り出して得られる。この成形品の取り出しの際、キャビティ面に成形品が焼き付いてしまうと離型を困難にさせてしまう。すなわち、この「焼き付き」は、鋳造製品の寸法精度を劣化させ、生産性を低下させてしまう原因となることから、ダイカスト鋳造における大きな問題となっている。
【０００３】
ダイカスト鋳造成形品との間のダイカスト金型の焼付きを抑制させる方法として、金型設計や鋳造条件を変更して、鋳込み時の金型温度を低減させる方法が知られている。しかしながら、金型の構成や生産性からの制約も多く、実際にダイカスト鋳造の全ての場合に適用することは難しい。そこで窒化処理やＰＶＤなどの表面処理をダイカスト金型に与える方法や、離型剤を塗布して金型表面に一時的に表面被膜を与える方法などが広く用いられている。更に、これらの方法に併せて、焼付きに対する耐性をより良好に与え得るよう、金型の材質を変更することも行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、窒化処理を与えて供されるダイカスト金型において、金型材として一般的に使用されているＪＩＳ−ＳＫＤ６１に代表される５Ｃｒ系熱間工具鋼と比較してＣｒを多めに含有した鋼からなるダイカスト金型材を開示している。かかるダイカスト金型材では、窒化処理によって与えられる窒化層の硬さをより高めることが出来て、金型の耐焼付き性を向上させ得る、と述べている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２では、ＪＩＳ−ＳＫＤ６１と比較して所定量のＭｏを添加した鋼からなるダイカスト金型を開示している。かかる金型は、ダイカスト鋳造を行いながら溶湯から受ける熱によって時効硬化され、焼き付きの原因となるヒートチェックを抑制できる、と述べている。つまり、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながらダイカスト金型の焼付きに対する耐性を自己形成させて耐焼付き性を向上させている。
【０００６】
同様に、特許文献３では、還元性を有する有機酸又は有機酸塩と配位子とを配合して得られる離型剤を用いて、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト鋳造の方法が開示されている。かかる離型剤を金型表面に塗布すると、ダイカスト成型時の溶湯の熱により離型剤中の還元性を有する有機酸又は有機酸塩により金型表面のＦｅ２Ｏ３がＦｅ３Ｏ４（マグネタイト）へ還元され、金型表面をきめ細かい被膜で覆うのである。かかる被膜によって、溶湯がキャビティ面に食い込んで凝固し焼き付くことを抑制し、ダイカスト金型の耐焼付き性を向上させるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０１−１１１８４６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６２６３号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｆｅ３Ｏ４の如き、酸化物からなる被膜をダイカスト金型の表面に形成することで、ダイカスト金型の耐焼付き性を向上させ得る。更に、このような単一の酸化物だけでなく、複合酸化物からなる被膜をダイカスト金型の表面に形成できれば、ダイカスト金型の耐焼付き性をより向上させることが期待された。
【０００９】
また、特許文献３に開示の方法のように、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であれば、窒化処理やＰＶＤなどの特別な装置を必要とする金型の製造工程を省略できて、金型の製造コストを大幅に低減し得る。
【００１０】
本発明は上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複合酸化物を表面に形成させた耐焼付き性に優れるダイカスト金型において、Ａｌ合金溶湯を鋳込みながら焼付きに対する耐性を自己形成させるダイカスト金型の耐焼付き性向上方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、ＳＫＤ６１などの鋼からなるダイカスト金型の表面にＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅなどからなる複合酸化被膜が形成されていると、良好な耐焼き付き性を得られることを経験的に得ていた。これについて、金型意匠面を機械加工した後に、(Ｃｒ１−ｍ−ｎＦｅｍＭｏｎ)ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を主成分とした表面被膜が形成されていると、これがダイカスト鋳造時に雰囲気中の水分と反応して複合酸化物が形成されることを見いだした。これについて、複合酸化物を構成するＣｒ，Ａｌ及びＳｉについて、溶湯や金型から与えられるのではないかと考え、特に金型材の成分組成の変更を鋭意検討する中で本発明による耐焼付き性向上方法に至った。
【００１２】
つまり、本発明による耐焼付き性向上方法は、ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であって、前記ダイカスト金型は、質量％で、Ｃを０．１から０．４２％、Ｓｉを０．２から２．５％、Ｍｎを０．３から２．０％、Ｃｒを５．０から１５．０％、Ｍｏを０．８から３．０％、Ｖを０．５から１．５％、及び、Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、金型意匠面を機械加工し、前記金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、特にＳｉは金型材のみならず外部からも供給され、ダイカスト金型としての機械強度を劣化させず、且つ、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込みながら良好な耐焼付き性を与えるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を金型表面に形成させ得るのである。ここでは、窒化処理やＰＶＤなどの特別な装置を必要とする金型の製造工程を経ないため、金型の製造コストを低減しつつその耐焼き付き性を高め得るのである。
【００１４】
上記した発明において、前記Ｓｉ元素は離型剤から外部供給されることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、特別な工程を必要とせず、良好な耐焼き付き性を持つＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を金型表面に形成させ得るのである。つまり、金型の製造コストを低減しつつその耐焼き付き性を高め得るのである。
【００１５】
上記した発明において、前記Ｓｉ元素は繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的に量を減じられながら外部供給されることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、より確実かつ簡便に耐焼き付き性に優れるＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成させ得るのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による方法の評価に用いた試験ピンを示す斜視図である。
【図２】本発明による方法の評価に用いた試験装置を示す図である。
【図３】試験ピンの外観を示す図である。
【図４】試験ピンの断面ミクロ組織を示す図である。
【図５】本発明による方法の評価に用いた試験ピンの組成及び鋳造条件を示す図である。
【図６】本発明による方法の評価における離型抵抗の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ダイカスト金型の耐焼付き性を評価するための鋳造試験について、図１乃至図４を用いて説明する。
【００１８】
図１に示すように、鋳造試験に用いる試験ピン１は、所定の成分組成の母合金１５０ｋｇを真空誘導炉で溶製し、得られたインゴットを熱間鍛造して金属角棒とし、その先端部を段付き丸棒に切削加工して得られる。すなわち、台座部１ｃの先端に中心軸を同一にする中間部１ｂ、さらにその先端にやはり中心軸を同一にした直径１６ｍｍ、長さ１０ｍｍの先端部１ａが形成される。
【００１９】
図２に示すように、試験装置９は、固定型２と、可動型３と、押出しピン４と、スリーブ６と、プランジャ７とを含む。なお、試験装置９は一般的なダイカスト鋳造装置と同様であって公知であるから、その全体の説明及び図示を省略する。
【００２０】
固定型２及び可動型３は、一方の面に金型意匠面２ａ及び３ａを切削加工され、互いに組み合わせられてその間にキャビティ１０を形成する略板状の割り金型である。固定型２及び可動型３は互いの金型意匠面２ａ及び３ａを対向させるようにして配置され、固定型２に対して可動型３が離間するように移動可能である。鋳造品８は、このキャビティ１０に金属溶湯８’を圧入し凝固させて得られ、その表面には金型意匠面２ａ及び３ａの形状が転写される。
【００２１】
可動型３にはその盤面を貫くようにして貫通孔３ｂが設けられている。貫通孔３ｂに可動型３の背面から試験ピン１を挿入すると、その先端部１ａが可動型３の金型意匠面３ａからキャビティ１０内に突出する。この状態で試験ピン１は可動型３に固定される。なお、この固定状態で、試験ピン１の先端部１ａは、キャビティ１０内の略中央にあって、金属溶湯８’をキャビティ１０内に導くための湯口の略正面に位置している。つまり、先端部１ａは、固定型２及び可動型３を用いてダイカスト鋳造する際に溶湯からの熱を受けやすく、焼付きを生じやすい位置にあって、試験ピン１の材料の耐焼付き性を加速試験的に評価できる。
【００２２】
押し出しピン４は、鋳造品８を可動型３から押し出すように、可動型３の盤面を貫通する貫通穴に挿通されている。また、押し出しピン４の可動型３への挿入端部と反対側の端部にはロードセル５が取り付けられ、鋳造品８を可動型３から押し出す際に押し出しピン４にかかる荷重を測定できるようになっている。
【００２３】
スリーブ６は、ダイカスト鋳造の際に金属溶湯を一時的に貯留するための略円筒形状の容器であり、固定型２に取り付けられて、その内部はキャビティ１０に連通している。
【００２４】
プランジャ７は、スリーブ６内を湯口に向けて移動可能なピストン体であるプランジャチップ７’を備え、これをスリーブ６に沿って移動させ得る。プランジャ７によってスリーブ６内に貯留された金属溶湯８’がキャビティ１０内に圧入される。
【００２５】
次に、上記した試験装置９でダイカスト金型の耐焼付き性を評価するための手順を説明する。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、固定型２及び可動型３を互いに近接せしめ互いの金型意匠面２ａ及び３ａを対向させてキャビティ１０を形成させる。また、耐焼付き性を評価するダイカスト金型材からなる試験ピン１を上記したように可動型３に固定する。これに併せ、スリーブ６内に開口部６’から７００℃に加熱したＡｌ系合金であるＡＤＣ１２を６００±１５ｇだけ給湯し貯留させる。
【００２７】
続いて、図２（ｂ）に示すように、プランジャ７によって溶湯８’をスリーブ６からキャビティ１０内に圧入し、これを凝固させると鋳造品８が得られる。プランジャ７による射出速度は低速を０．２ｍ／ｓｅｃ、高速を１．６ｍ／ｓｅｃとし、射出の圧力を６５ＭＰａとした。
【００２８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、可動型３を固定型２から離間させると、可動型３とともに鋳造品８が固定型２から離間する。続いて、図２（ｄ）に示すように鋳造品８を押し出しピン４によって可動型３から押し出して離型させる。このとき押し出しピン４にかかる荷重をロードセル５で測定し、鋳造品８に対する試験ピン１の耐焼付き性を評価する。なお、かかる荷重を以下において「離型抵抗」と称する。離型抵抗は、所定数のショットを行って、その最後から５ショットで測定された値の平均値を採用した。
【００２９】
なお、１ショットのサイクルタイムは３０〜３６ｓｅｃとし、ショット毎にＳｉ元素を含む離型剤、シリコーンエマルジョンオイルなどを金型意匠面２ａ及び３ａにスプレーした。
【００３０】
［実施例］
本発明者は、材質の同じ試験ピン１であっても、焼き付きのし易さ、すなわち離型抵抗にバラツキがあることに気づいた。参考として、図３（ａ）に焼付きの少ない（離型抵抗の小さい）試験ピン１の外観を示した。このような試験ピン１の離型抵抗は上記した試験法においていずれも１２０Ｎ以下であった。一方、図３（ｂ）に焼付きの激しい（離型抵抗の大きい）試験ピン１の外観を示した。このような試験ピン１の離型抵抗は上記した試験法においていずれも１６０Ｎ以上であった。
【００３１】
この離型抵抗に表れる大きな差のより詳細な原因を調査するため、試験ピン１の表面近傍の断面を観察した。図４（ａ）に示すように、焼付きの少ない試験ピン１の母相Ｐの表面近傍には酸化皮膜１２が観察され、これはＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物であることをエネルギー分散型Ｘ線分析法により確認した。一方、図４（ｂ）に示すように、焼付きの激しい試験ピン１の表面近傍には、溶湯の焼付いた凝固物１３と、溶湯と反応した反応層１４が観察され、前記したような酸化皮膜１２は観察されなかった。つまり、概ね離型抵抗が１５０Ｎを境に、これよりも低い離型抵抗を示すときは複合酸化物である酸化皮膜１２が形成され、これよりも高い離型抵抗を示すときは複合酸化物である酸化皮膜１２が形成されていないものと推測された。
【００３２】
上記したようにＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物からなる酸化皮膜１２を形成し焼き付きが少ない試験ピン１について、特にＡｌやＳｉを比較的多く含む試験ピン１では焼き付きが少ない傾向にあることを経験的に知った。更に、かかる複合酸化物は、（Ｃｒ１−ｍ−ｎ，Ｆｅｍ，Ｍｏｎ）ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を主成分としてＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含む化合物が変化して得られると予測された。そこで耐焼付き性に優れる金型材を得るにあたって、ＪＩＳ−ＳＫＤ６１の成分組成をベースに上記した化合物を表面に形成する成分組成について、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉの成分組成を特に変化させた試験ピン１を作製して、各々の耐焼付き性を離型抵抗により評価した。
【００３３】
後述するが、Ｓｉについては、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与は比較的小さい上、ダイカスト金型としての機械的強度の劣化を防止すべく金型材に所定量以上を添加できない。そこで、これを外部供給することに想到し、特に、離型剤により供給する実施例について述べる。
【００３４】
詳細には、図５に示す各成分組成（実測値）を有する鋼からなる試験ピン１をそれぞれ作製した。ここで各組成元素の含有率は質量％であり、以下単に％と表記する。この試験ピン１を試験装置９にセットし、上記した鋳造試験を行った。離型剤のスプレー時間は、ショット（Ｓ）数に対応して、０から２００ショットまでを８秒、２０１から３００ショットまでを６秒、３０１ショットから４００ショットまでを４秒、４０１ショットから５００ショットまでを２秒と変化させた。すなわち、繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的にＳｉ元素の量を減じながら外部供給する方法を採用した。
【００３５】
上記した離型剤のスプレー時間に関して、これが長いと金型意匠面２ａ及び３ａの温度が下がってしまう。このとき離型剤は含まれる水分により金型意匠面２ａ及び３ａから流れ落ちて、Ｓｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給できない。一方、金型意匠面２ａ及び３ａの温度が高すぎると、離型剤が急激に蒸発して、やはりＳｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給できない。よって、離型剤の水分を適度に蒸発させながら金型意匠面２ａ及び３ａを冷却させ、Ｓｉを金型意匠面２ａ及び３ａに効率よく外部供給するには、金型の温度及びスプレー時間を制御すべきである。ここでは、金型の温度を１００℃以上３００℃以下に制御するとともに、上記したスプレー時間とした。
【００３６】
まず、比較例８乃至１０に示すように、複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与について、一般的なＳＫＤ６１よりもＳｉ量を１．５から２．２％と高くした金型材における鋳造試験を行った。１００ショットでの離型抵抗は３７０Ｎ以上と高く、しかも焼き付きが生じて１００ショット以上の鋳造試験は出来なかった。試験ピン１について詳細を調べたところ、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物は形成されていなかった。つまり、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物の形成に対する金型材中のＳｉ量の寄与は比較的小さく、ダイカスト金型としての機械的強度の劣化を防止すべく金型材に比較例８乃至１０以上の量のＳｉを添加することは好ましくない。なお、比較例８乃至１０では、Ｃｒ及びＡｌについても成分組成を変えたが、これについての複合酸化物の形成への影響はほとんど無かった。
【００３７】
これに対して、実施例６乃至８に示すように、Ｓｉを外部供給することとし、Ｓｉ元素を含む離型剤を多く与えた。これによれば１００ショットでの焼き付きはほとんど生じず、５００ショットの鋳造試験を行うことが出来るようになった。この５００ショット後の離型抵抗であっても、８２〜１０４Ｎと非常に良好であった。なお、このような試験ピン１については、予測されたようにＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化物が形成されていた。
【００３８】
以上のことから、比較例１乃至４に示すように、金型材中のＳｉ量を逆に低減するとともに、Ｓｉを離型剤により外部供給することとし、Ｃｒ及びＡｌ等の成分組成を変化させて鋳造試験を行った。ここでも５００ショットの鋳造試験を行うことが出来たが、５００ショット後の離型抵抗は複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりもはるかに大きい１８７Ｎ以上となった。
【００３９】
これに対して、実施例２乃至５に示すように、Ｓｉ量をＳＫＤ６１と同等程度とするとともに、Ｓｉ元素を含む離型剤を多く与えることで、５００ショット後の離型抵抗を複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度以下にすることができた。
【００４０】
ここで比較例３と比べて、比較例１及び２に示すように、Ｃｒ量が少ないと離型抵抗が大幅に上昇する傾向にあった。そこで、比較例６及び７に示すように、Ｃｒ量をわずかに増やすと、離型抵抗が低下する傾向にあるが、複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりも大きくなった。なお、比較例７では、Ａｌ量が少なかったため、所望とする複合被膜が完全に出来なかったものと推測する。
【００４１】
加えて、Ｃ量を低減したときの傾向を把握すべく鋳造試験を行ったところ、実施例１に示すように、離型抵抗を複合酸化物被膜の形成の目安である１２０Ｎ程度よりも小さくすることが出来た。なお、比較例５に示すように、Ａｌ量が少ないと離型抵抗は大幅に上昇する傾向にあった。
【００４２】
なお、本実施例では、離型剤によってＳｉ元素を金型の外部から供給したが、それ以外の方法によりＳｉ元素を外部供給してもよい。例えば、Ｓｉ元素を満たした雰囲気中にダイカスト金型を設置して鋳造を行う方法、Ｓｉ元素を含む冷却水をダイカスト金型にスプレー塗布する方法などが考えられる。
【００４３】
上記した実施例及び比較例を考慮した上で、ダイカスト金型として必要な機械的性質を損なわない範囲において、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる酸化皮膜１２を形成し得るよう、Ａｌ、Ｃｒ及びＳｉの添加量の範囲は次のように定められる。
【００４４】
Ａｌは、酸化皮膜１２の形成の核となる表面被膜のうちのＡｌ２Ｏ３を生成させるために必要である。しかし、過剰なＡｌの添加は、ダイカスト金型として必要とされる靭性を失わせる。故に、質量％で、Ａｌは０．０２５〜３．０％の範囲内、好ましくは１．０〜２．２％の範囲内である。
【００４５】
Ｃｒは、酸化被膜１２の形成の核となる表面被膜のうちの(Ｃｒ１−ｍ−ｎ，Ｆｅｍ，Ｍｏｎ)ＯＯＨ（０＜ｍ、ｎ＜１）を生成させるために必要である。また、焼入れ性及び破壊靭性を高める。しかし、過剰なＣｒの添加は、ダイカスト金型として必要とされる高温強度および熱伝導率を損なわせる。故に、質量％で、Ｃｒは５．０〜１５．０％の範囲内、好ましくは８．０〜１３．０％の範囲内である。
【００４６】
Ｓｉは、酸化被膜１２の形成の核となる表面被膜のうちのＳｉＯ２を生成させるために必要である。また、Ｓｉは、脱酸元素としても必要である。しかし、過剰なＳｉの添加はダイカスト金型として必要とさせる強度及び靭性を失わせ、熱伝導率を低下させる。故に、質量％で、Ｓｉは０．２〜２．５％の範囲内、好ましくは１．０〜２．２％の範囲内である。
【００４７】
また、上記したＡｌ、Ｃｒ及びＳｉの添加量の範囲において、ダイカスト金型として必要な機械的性質を損なわない範囲において、他の元素の添加量の範囲を以下の如き指針で求めた。
【００４８】
Ｃは、焼入れによりマルテンサイト組織を与えるとともに、合金炭化物を析出させて、ダイカスト金型として必要とされる強度及び硬さを与える。但し、過剰なＣの添加はマルテンサイトを必要以上に硬化させ、ダイカスト金型として必要とされる靭性を失わせ、また、熱伝導率を低下させる。故に、質量％で、Ｃは０．１〜０．４２％の範囲内、好ましくは０．３２〜０．４０％の範囲内である。
【００４９】
Ｍｎは、焼入れ性を高める。しかし、過剰なＭｎの添加はダイカスト金型として必要とされる軟化抵抗を失わせ、熱伝導率を低下させる。さらに、球状化焼鈍し処理に要する時間を増加させ、生産性を低下させる。故に、質量％で、Ｍｎは０．３〜２．０％の範囲内、好ましくは０．３２〜０．７０％の範囲内である。
【００５０】
Ｍｏは、高温強度を高める。しかし、過剰なＭｏの添加はダイカスト金型として必要とされる破壊靭性を失わせる。故に、質量％で、Ｍｏは０．８〜３．０％の範囲内、好ましくは０．９〜１．３５％の範囲内である。
【００５１】
Ｖは、焼入れ時の結晶粒粗大化を抑制し、靭性を高める。しかし、過剰なＶの添加は、ソーキングによっても溶解しきれない粗大な炭化物を晶出させ、ダイカスト金型として必要とされる疲労強度、耐衝撃性を失わせる。故に、質量％で、Ｖは０．５〜１．５％の範囲内、好ましくは、０．６〜０．９％の範囲内である。
【００５２】
ここまで本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００５３】
１ 試験ピン
２ 固定型
３ 可動型
４ 押出しピン
５ ロードセル
６ スリーブ
７ プランジャ
８ 鋳造品
９ 試験装置
１２ 酸化皮膜
１３ 凝固物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であって、
前記ダイカスト金型は、質量％で、
Ｃを０．１から０．４２％、
Ｓｉを０．２から２．５％、
Ｍｎを０．３から２．０％、
Ｃｒを５．０から１５．０％、
Ｍｏを０．８から３．０％、
Ｖを０．５から１．５％、及び、
Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、
金型意匠面を機械加工し、前記金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とするダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ元素は離型剤から外部供給されることを特徴とする請求項１記載のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【請求項３】
前記Ｓｉ元素は繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的に量を減じられながら外部供給されることを特徴とする請求項２記載のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【請求項１】
ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法であって、
前記ダイカスト金型は、質量％で、
Ｃを０．１から０．４２％、
Ｓｉを０．２から２．５％、
Ｍｎを０．３から２．０％、
Ｃｒを５．０から１５．０％、
Ｍｏを０．８から３．０％、
Ｖを０．５から１．５％、及び、
Ａｌを０．０２５から３．０％の範囲内で少なくとも含み残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼からなり、
金型意匠面を機械加工し、前記金型意匠面に少なくともＳｉ元素を外部供給しながら、Ａｌ合金溶湯を繰り返し鋳込み、Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅからなる複合酸化皮膜を形成せしめることを特徴とするダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ元素は離型剤から外部供給されることを特徴とする請求項１記載のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【請求項３】
前記Ｓｉ元素は繰り返し鋳込みの回数に応じて段階的に量を減じられながら外部供給されることを特徴とする請求項２記載のダイカスト金型の耐焼付き性向上方法。
【図１】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２５５４１１（Ｐ２０１１−２５５４１１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３４２３（Ｐ２０１０−１３３４２３）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【Ｆターム（参考）】
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