(57)【要約】【課題】  簡単な作業でクラックを補修することができる金型補修方法を提供する。【解決手段】  金型のクラックに合金となる成分を含有する補修用ペースト剤をクラックの部分を覆うように金型表面に直接塗布し、この後、該補修用ペースト剤の表面を酸化抑制材でコーティングし、更に加熱することで、補修用ペースト剤をクラック内部に浸透せしめるとともに合金化してクラックを埋める。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金となる成分を含有した金型補修用ペースト剤を金型に発生したクラックを覆うように金型表面に盛り付け、次いで金型補修用ペースト剤の表面にガスを透過させない耐火性被膜を形成する溶液として、酸化ケイ素、アルミナ及び黒鉛をアルコールに添加した溶液を塗布し、乾燥させて耐火性被膜を形成し、次いでこの耐火性被膜を覆うように塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末を盛り付け、この塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末の表面をバ―ナで焼き固め、この後前記ペースト剤部分を避けてペースト剤が含浸したクラック周縁部をバ―ナで加熱し、この周縁部が高温になった後に前記塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末が液状化するまで上面から加熱し、バーナから噴出する火炎によって液状化した塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムを除去することを特徴とする金型補修方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金型補修方法において、前記金型補修用ペースト剤の固形成分は以下の割合（質量％）であることを特徴とする金型補修方法。
Ｍｎ（マンガン）    ：１５％以上２０％以下
Ｗ（タングステン）  ：８％以上１５％以下
Ｆｅ（鉄）          ：２％以上１２％以下
Ｃｏ（コバルト）    ：７％以下
Ｃｒ（クロム）      ：７％以下
Ｓｉ（シリコン）    ：７％以下
Ｃ（炭素）          ：２％以下
Ｂ（ホウ素）        ：２％以下
Ｎｉ（ニッケル）    ：残部
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイカスト金型などのクラック箇所を補修する金型補修用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト金型にクラックが発生した際の一般的な補修方法は、図１０に示すように、切削工具によって金型のクラック発生箇所の周囲を大きく除去し、この除去した部分に肉盛溶接を行い、その後、表面仕上げを行うようにしている。
【０００３】
特許文献１には上記一般的な補修方法の改良として、金型補修用の粉末をプラズマアークにより溶解しつつ肉盛溶接することが記載されている。この特許文献１にあっては、前記金型補修用の粉末として、ＮｂＣ、ＶＣ、およびＷＣの少なくとも１種以上からなり総計で１０wt％以下の炭化物と残部がＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系耐熱合金とからなる合金粉末などが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には拡散させる金属粉を溶媒に分散させた塗布剤を母材に塗布し、加熱することによって金属を母材に拡散させることが開示され、具体的には、母材がＺｎ合金である場合、拡散させる元素としてＣｕまたはＭｎの少なくともいずれか１種を選定し、母材がＦｅ合金である場合にはＣｒを選定し、母材がＴｉ合金である場合にはＡｌ、Ｃｒ、ＮｉまたはＮの少なくともいずれか１種を選定し、母材がＣｕ合金である場合にはＮｉを選定することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には図２に示すように、金型のクラックに合金となる成分を含有する補修用ペースト剤をクラックの部分を覆うように金型表面に直接塗布し、その表面に脱炭防止剤を噴霧し、その上に塩（Ｎａｃl）を盛り付け、塩の表面を焼き固め、塩を加熱液状化させることで、前記ペースト剤を溶融合金化する方法が開示されている。
【０００６】
図３は補修前の金型を示し、図４は図３の四角で囲った部分を拡大したものである。これらの写真から、金型の表面の文字（Ｐを反転させた文字）にかかるようにクラックが発生していることが分かる。
【０００７】
図５は図３の四角で囲った部分を切り出して、特許文献３に係る方法でクラックの一部を補修した状態を示す写真であり、この写真から補修を施した部分ではクラックが表面状は消失していることが分かる。
【０００８】
図６は前記補修した部分にかかるように金型を切断した写真、図７は当該切断面を示す写真であり、図８は図６の拡大写真である。これらの写真から、金型補修用ペースト剤は溶融してクラック内に浸透し、冷却後は合金となっていること、また金型との境界部では一部が拡散していることが分かる。
【０００９】
因みに、合金はクラックの幅が０．１ｍｍの部分まで形成されており、金型表面に形成された合金層の厚みは０．１５ｍｍで、表面の合金部分の硬度はＨＶ３５６（３６ＨＲＣ）、クラック内の合金部分の硬度はＨＶ３２４（３３ＨＲＣ）、母材の硬度はＨＶ６３７（５７ＨＲＣ）であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−９７７４３号公報
【特許文献２】特開２００４−６８０４７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００７／０６９４０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示される方法では、従来と同様にクラックの補修をする場合、クラックの部分を含めて金型を削り取り、その箇所に肉盛溶接を行うようにしている。肉盛溶接を行った場合、溶接の際の熱影響によって、肉盛溶接した箇所よりも若干外側になる箇所において、再びクラックが生じる所謂２番割れが生じやすい。
【００１２】
また、従来方法ではクラックの発生箇所によっては切削治具を使用できない場合もあり、補修に手間と時間がかかってしまう。
【００１３】
特許文献２に開示される内容は、母材表面の諸特性を改善することはできるが、塗布剤自体が熱処理によって合金になるわけではないので、金型のクラック補修には応用することはできない。
【００１４】
一方、特許文献３に開示される方法は、他の先行技術に比べ優れた金型補修方法であるが、脱炭防止剤が十分でないため、塩コーティングが剥がれるとペーストが酸化し、図９に示すように合金化に失敗する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る金型補修用方法は、合金となる成分を含有した金型補修用ペースト剤を金型に発生したクラックを覆うように金型表面に盛り付け、次いで金型補修用ペースト剤の表面にガスを透過させない耐火性被膜を形成する溶液として、酸化ケイ素、アルミナ及び黒鉛をアルコールに添加した溶液を塗布し、乾燥させて耐火性被膜を形成し、次いでこの耐火性被膜を覆うように塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末を盛り付け、この塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末の表面をバ―ナで焼き固め、この後前記ペースト剤部分を避けてペースト剤が含浸したクラック周縁部をバ―ナで加熱し、この周縁部が高温になった後に前記塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムの粉末が液状化するまで上面から加熱し、バーナから噴出する火炎によって液状化した塩化マグネシウムまたは塩化ナトリウムを除去する。
【００１６】
耐火性被膜を形成する材料として、酸化ケイ素及びアルミナは耐火性に優れ且つ還元剤としても機能する。また黒鉛は潤滑性が向上する。酸化ケイ素及びアルミナを含む材料としてはゼオライト、バイデナイト、サポナイト、スメクタイト等が挙げられ、これらの割合としては、酸化ケイ素：アルミナ：黒鉛＝７０：１５〜２０：残部が好ましい。
【００１７】
尚、金型補修用ペースト剤中に含有せしめる合金成分としては、Ｎｉ（ニッケル）を主成分とし、これに少なくともＭｎ（マンガン）、Ｗ（タングステン）及び  Ｆｅ（鉄）を添加したものとする。また、複数の金属粉をバインダ（溶媒）中に分散させてペースト状にしたものの他に、２種以上の金属粉を合金化したものを粉末とし、これをバインダ中に分散させたものでもよい。
【００１８】
一例を挙げると以下の通りである。尚、割合は質量％である。
Ｍｎ（マンガン）    ：１５％以上２０％以下
Ｗ（タングステン）  ：８％以上１５％以下
Ｆｅ（鉄）          ：２％以上１２％以下
Ｃｏ（コバルト）    ：７％以下
Ｃｒ（クロム）      ：７％以下
Ｓｉ（シリコン）    ：７％以下
Ｃ（炭素）          ：２％以下
Ｂ（ホウ素）        ：２％以下
Ｎｉ（ニッケル）    ：残部
【００１９】
各成分を上記の割合としたのは、以下の理由による。
Ｍｎ（マンガン）の一般的な特性は、焼入れ性、耐磨耗性及び強度向上のために添加する。また脱酸剤としての効果も発揮し、Ｓ（硫黄）による脆化を防止する。しかしながら、多量に加えると、焼き割れを起こしたり、残留オーステナイトを生じ脆化する。本発明にあっては、生成合金の耐磨耗性向上を主目的として上記の割合を添加する。
【００２０】
Ｗ（タングステン）の一般的な特性は、（構造）炭化物をつくり、硬さを上昇させ、焼き戻し抵抗性を増大させるために添加する。特にＣｒの存在によって焼き戻し抵抗性が更に増大し、二次硬化を起こし、耐磨耗性が増大する。しかしながら、多量に加えると脆くなる。本発明にあっては、生成合金の焼き戻し抵抗性向上を主目的として上記の割合を添加する。
【００２１】
Ｆｅ（鉄）は合金形成上の準基幹成分であり、少なすぎても多すぎても合金としての特性を発揮できなくなるため、上記の割合とする。
【００２２】
Ｃｏ（コバルト）の一般的な特性は、マルテンサイト地を強化し、耐磨耗性と高温での硬度を増し、熱間強度の保持性向上のために添加する。本発明にあっては、生成合金の熱間強度保持を主目的として上記の割合を添加する。
【００２３】
Ｃｒ（クロム）の一般的な特性は、安定した炭化物をつくり耐蝕性と耐磨耗性を増し、炭化物は結晶粒の成長を抑え、浸炭を促進し、焼入れ性を向上し、耐酸化性を増し、靭性を改善する。またＶ、Ｍｏ、Ｗなどと複合炭化物をつくり焼き戻し抵抗が増大する。本発明にあっては、生成合金の耐磨耗性向上を主目的として上記の割合を添加する。
【００２４】
Ｓｉ（シリコン）の一般的な特性は、脱酸効果が高く、低温の焼き戻し抵抗性を増大させる。多量に加えるとセメンタイトを黒鉛化して脆化したり、可鍛性を害する。また少量の添加で硬さと強度が増し、耐酸化性が増し、加熱による結晶粒の成長を抑制する。本発明にあっては、生成合金の耐酸化性向上を主目的として上記の割合を添加する。
【００２５】
Ｃ（炭素）の一般的な特性は、マルテンサイトのひずみ率を上昇させて焼入れ硬さを増す。Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖなどと炭化物をつくり強度を増す。引張強度を増す。炭化物量が多くなると耐磨耗性が増す。本発明にあっては、生成合金の耐引張強度向上を主目的として上記の割合を添加する。
【００２６】
Ｂ（ホウ素）の一般的な特性は、微量の添加で焼入れ性が著しく増加する一方、過剰に加えるとＦｅ２Ｂを生じ赤熱脆性を起こす。少量添加であれば切削耐久性を増す。また、共晶炭化物を小さくする。本発明にあっては、生成合金の共晶炭化物の微細化を主目的として上記の割合を添加する。
【００２７】
Ｎｉ（ニッケル）はＦｅと同様に、合金形成上の基幹成分であり、少量添加することで焼入れ性と靭性を増大させるが、過剰に加えるとオーステナイトを生じ、脆化するため、上記の割合とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る金型補修方法によれば、簡単な作業でクラックを補修することができ、更に補修後に、２番割れなどの不具合が発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る金型補修方法の一例を説明した図
【図２】特許文献３の金型補修方法を説明した図
【図３】補修前の金型の金属組織を示す写真
【図４】図３の拡大写真
【図５】図３の四角で囲った部分を切り出して、本発明に係る方法でクラックの一部を補修した状態を示す写真
【図６】補修した部分にかかるように金型を切断した写真
【図７】切断面の金属組織を示す写真
【図８】図７の拡大図
【図９】特許文献３の改良すべき内容を説明した写真
【図１０】従来の金型補修の手順を説明した図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、金型１に生じたクラック２の部分を中心にして刷毛３で上記の金型補修用ペースト剤４を塗布する。金型補修用ペースト剤の配合例を（表１）に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
次いで、図１（ｂ）に示すように、前記金型補修用ペースト剤４の表面にガスを透過させない耐火性被膜５を形成する溶液をスプレイする。溶液としては、酸化ケイ素、アルミナ及び黒鉛をアルコールに添加したものを用いる。更にこれらに耐火性を高めるためセラミック繊維を加えることも可能である。
【００３３】
そして、図１（ｃ）に示すように、上記溶液を乾燥させて得た耐火性被膜５の上に塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの粉体６を盛り付ける。尚、塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの粉体６は酸化抑制剤として機能するものであり、融点の低い（７１４℃）塩化マグネシウムの方が塩化ナトリウム（８００℃）よりも好ましい。
【００３４】
塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの粉体６を盛り付ける際には、外側部分に粘土からなる堰７を形成しておき、後の工程で塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの粉体６が溶融した際に外側に流れないようにするのが好ましい。
【００３５】
この後、図１（ｄ）に示すように、塩化マグネシウム又は塩化ナトリウム６の表面をバ―ナ８で焼き固めて粉体が飛散しないようにする。
【００３６】
この後、図１（ｅ）に示すように、金型補修用ペースト剤４が侵入したクラック２の部分を避け、金型表面が白熱（約１１００℃）するまで加熱する。これは、後にペースト剤４を合金化する際に周囲から奪われる熱を補充し合金化できるようにするためである。
【００３７】
この後、図１（ｆ）に示すように、塩化マグネシウム又は塩化ナトリウム６を加熱して液状化させ、金型補修用ペースト剤４の表面をコーティングし、更に、金型補修用ペースト剤４を加熱する。
【００３８】
この後、母材から脱熱しないように全体を加熱し、更に図１（ｇ）に示すように、バ―ナ８の火炎を絞ると共に円を描くようにバ―ナ８を動かすことで不純物を飛ばしながら加熱し、最後に図１（ｇ）に示すように、仕上げ加熱することで作業は終了する。これまでの加熱によって金型補修用ペースト剤は溶融し、クラック内に浸透するとともに合金化する。
【図１】
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【図２】
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【図１０】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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