(57)【要約】  金型に防錆処理を施す際の時間及びコストが低減可能な、金型の防錆処理方法を提供する。金型１の防錆処理工程Ｓ１であって、金型１の表面における所定部分に水酸化鉄を生成させる水酸化鉄生成工程Ｓ１１と、水酸化鉄生成工程Ｓ１１にて水酸化鉄が生成された金型１を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、金型１の成形面を被覆する皮膜を形成すると共に、金型１に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる表面処理工程Ｓ１２と、を具備する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形面を有する金型に防錆処理を施す、金型の防錆処理方法であって、
金型の表面における所定部分に水酸化鉄を生成させる水酸化鉄生成工程と、
前記水酸化鉄生成工程にて水酸化鉄が生成された金型を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、当該金型の成形面を被覆する皮膜を形成すると共に、当該金型に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる表面処理工程と、を具備する、
ことを特徴とする、金型の防錆処理方法。
【請求項２】
前記水酸化鉄生成工程において、
水、及び還元性を有する物質を含有する黒錆促進剤を前記金型の表面における所定部分に塗布する、
ことを特徴とする請求項１に記載の金型の防錆処理方法。
【請求項３】
前記金型には、当該金型における成形面とは異なる面から内部に向けて、冷却水が流動する冷却水路が少なくとも一つ形成され、
前記水酸化鉄生成工程において、前記冷却水路の表面全域に前記水酸化鉄を生成させる、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型の防錆処理方法。
【請求項４】
前記水酸化鉄生成工程は、前記冷却水路の通水確認を行う工程である、
ことを特徴とする請求項３に記載の金型の防錆処理方法。
【請求項５】
前記金型の成形面を被覆する皮膜は、炭素膜である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の金型の防錆処理方法。
【請求項６】
前記表面処理工程において、
不活性ガスを前記金型の成形面側から供給する、
ことを特徴とする請求項５に記載の金型の防錆処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に防錆処理を施す、金型の防錆処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイカスト鋳造等に用いられる金型に対して、いわゆる赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）の発生を防止する処理（防錆処理）を施す技術が公知となっている。【０００３】
特許文献１には、Ｚｎ−Ａｌ合金粉末及び水溶性クロム化合物を主要成分とした金属用の被覆組成物が開示されている。
特許文献１に記載の被覆組成物は、金属の表面に塗布された後、所定の温度及び時間で加熱されることで防錆皮膜となり、当該金属に赤錆が発生することを防止する。【０００４】
特許文献１に記載の被覆組成物の使用対象を、ダイカスト鋳造等に用いられる金型とした場合、当該金型の成形面には、離型抵抗の低減等を実現するための皮膜（例えば、炭素膜）を形成するため、当該金型における成形面以外の面（特に、赤錆の生じ易い冷却水路の表面等）に前記防錆皮膜を形成することとなる。【０００５】
この場合、金型の成形面に炭素膜等の皮膜を形成する工程に加えて、当該金型における成形面以外の面に前記防錆皮膜を形成する工程を別途行う必要がある点で不利である。
また、金型の成形面に形成された炭素膜等の皮膜を補修するために、金型を加熱炉に投入した場合には、前記防錆皮膜を成す物質が飛散し、金型の成形面における皮膜の形成に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、金型の成形面に形成された炭素膜等の皮膜を補修する際には、前記防錆皮膜を除去する必要がある点で不利である。
このように、従来における金型の防錆処理方法では、金型に防錆処理を施す際の時間及びコストが増加するという問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６８２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、金型に防錆処理を施す際の時間及びコストが低減可能な、金型の防錆処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の金型の防錆処理方法は、成形面を有する金型に防錆処理を施す、金型の防錆処理方法であって、金型の表面における所定部分に水酸化鉄を生成させる水酸化鉄生成工程と、前記水酸化鉄生成工程にて水酸化鉄が生成された金型を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、当該金型の成形面を被覆する皮膜を形成すると共に、当該金型に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる表面処理工程と、を具備する。【０００９】
本発明の金型の防錆処理方法における前記水酸化鉄生成工程において、水、及び還元性を有する物質を含有する黒錆促進剤を前記金型の表面における所定部分に塗布することが好ましい。【００１０】
本発明の金型の防錆処理方法において、前記金型には、当該金型における成形面とは異なる面から内部に向けて、冷却水が流動する冷却水路が少なくとも一つ形成され、前記水酸化鉄生成工程において、前記冷却水路の表面全域に前記水酸化鉄を生成させることが好ましい。【００１１】
本発明の金型の防錆処理方法において、前記水酸化鉄生成工程は、前記冷却水路の通水確認を行う工程であることが好ましい。【００１２】
本発明の金型の防錆処理方法において、前記金型の成形面を被覆する皮膜は、炭素膜であることが好ましい。【００１３】
本発明の金型の防錆処理方法における前記表面処理工程において、不活性ガスを前記金型の成形面側から供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金型に防錆処理を施す際の時間及びコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る金型を示す図。
【図２】本発明に係る金型の防錆処理工程を示す図。
【図３】表面処理工程で用いられる処理炉を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］
以下では、図１〜図３を参照して、本発明に係る金型の防錆処理方法の第一実施形態である、金型１の防錆処理工程Ｓ１について説明する。
防錆処理工程Ｓ１は、金型１に対して、いわゆる赤錆（Ｆｅ２Ｏ３）の発生を防止する処理（防錆処理）を施す工程である。防錆処理工程Ｓ１においては、金型１の表面における所定部分に、いわゆる黒錆（Ｆｅ３Ｏ４）の皮膜を形成させることで、当該部分に赤錆が発生することを防止する。
金型１は、ダイカスト鋳造等に用いられる金型であり、所定の鋼材（例えば、ＳＫＤ６１）からなる。
【００１７】
図１に示すように、金型１は、上面（図１における上面）に所定の形状の成形面を有する。金型１における成形面とは反対側の面（図１における下面）には、金型１の内部に向けて複数の冷却水路２・２・・・が形成されている。
冷却水路２は、金型１を冷却するための冷却水が流動する通路であり、金型１の内部に複数形成されている。冷却水路２は、金型１における成形面とは反対側の面（成形面とは異なる面）から金型１の内部に向けて形成され、金型１の内部において様々な方向に延出している。
【００１８】
図２に示すように、防錆処理工程Ｓ１は、水酸化鉄生成工程Ｓ１１と、表面処理工程Ｓ１２とを具備する。
【００１９】
水酸化鉄生成工程Ｓ１１は、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄を生成させる工程である。
ここで、本発明における「金型の表面」とは、金型の内部に形成された冷却水路の表面を含み、本実施形態における複数の冷却水路２・２・・・の表面全域は、「金型の表面における所定部分」の一実施形態である。
【００２０】
水酸化鉄生成工程Ｓ１１においては、黒錆促進剤を全ての冷却水路２・２・・・の表面全域に塗布する。
ここで、本発明における「黒錆促進剤」とは、水、及び還元性を有する物質を含有する液体である。
黒錆促進剤としては、特開２００７−１１８０３５号公報に開示された離型剤を採用することが可能である。当該離型剤は、還元性を有する有機酸又は有機酸塩を含有する水溶性の離型剤である。
【００２１】
水酸化鉄生成工程Ｓ１１においては、黒錆促進剤が冷却水路２・２・・・の表面全域に塗布された金型１を、酸化雰囲気下（例えば、大気雰囲気下）で所定の時間放置する。
黒錆促進剤が金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に塗布されて、酸化雰囲気下（例えば、大気雰囲気下）で所定の時間が経過すると、黒錆促進剤に含まれる水分によって、冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成される。
なお、本発明における「水酸化鉄」は、水酸化鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）２）、及び水酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＨ）３）を含む。
【００２２】
表面処理工程Ｓ１２は、水酸化鉄生成工程Ｓ１１にて冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を酸素欠乏雰囲気下で加熱することで、炭素膜を金型１の成形面に形成すると共に、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる工程である。
ここで、本発明における「酸素欠乏雰囲気」とは、極めて少量の酸素が存在する雰囲気、及び酸素が全く存在しない雰囲気（非酸化雰囲気）を含み、例えば、酸素濃度が大気中にて５％以下、若しくは水中にて１ｐｐｍ以下の雰囲気である。
また、炭素膜は、本発明における「金型の成形面を被覆する皮膜」の一実施形態であり、離型抵抗の低減、及び金型の成形面における溶損の防止等を実現するための皮膜である。
【００２３】
表面処理工程Ｓ１２においては、処理炉１０によって、酸素欠乏雰囲気下で冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を加熱する。
図３に示すように、処理炉１０は、金型１を配置可能な密閉空間である処理室１１が内部に形成されており、供給口１２を介して、所定のガスを処理室１１に供給可能、かつ、処理室１１を所望の温度まで昇温可能に構成されている。
供給口１２は、処理室１１に所定のガスを供給するための通路であり、処理室１１の上部（図３における上側）に配置されている。なお、処理室１１に存在するガスは、処理室１１における供給口１２とは反対側（図３における下側）に位置する排出口（不図示）を介して、ポンプによって排出可能となっている。
【００２４】
冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を処理炉１０によって加熱する前に、金型１の表面における所定の部分に対してマスキングを施す。当該マスキングは、金型１の成形面に対する処理（炭素膜の形成）が金型１における成形面以外の表面に及ぶことを防止するための処理である。
本実施形態においては、金型１における成形面とは反対側の面（図３における下面）における冷却水路２・２・・・の開口部分を適宜の閉塞部材によって塞いだ後、防窒化剤等の薬剤を金型１における成形面以外の表面に塗布することによって、当該表面にマスキングが施される。
【００２５】
上記のマスキングを金型１に施し、前記閉塞部材を取り外した後、当該金型１を処理炉１０の処理室１１に投入し、金型１の成形面が供給口１２側（上方）を向いた状態となるように、図示せぬ網状の台等に載置する。
【００２６】
処理室１１に金型１を配置した後、大気雰囲気である処理室１１に、窒素（Ｎ２）等の不活性ガスを供給口１２から処理室１１に徐々に供給し、処理室１１における酸素量を徐々に減少させていく。そして、不活性ガスを処理室１１に供給しつつ、所定の時間が経過した後、徐々に処理室１１を昇温させていく。処理室１１を昇温させる過程において、黒錆が生成され始める温度（約２５０℃）に達するまでに、処理室１１を非酸化雰囲気、つまり酸素が全く存在しない雰囲気となるように、不活性ガスの供給を制御する。
処理室１１が所定の温度（例えば、５００℃）に達した後は、当該温度を保持した状態で、金型１を所定の時間（例えば、３時間）加熱する。
金型１を加熱した後は、処理炉１０から金型１を取り出し、金型１に施されたマスキングを除去する。
なお、処理室１１を昇温させて、金型１を加熱する過程においては、金型１の成形面に炭素膜を形成させるために、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）及びアンモニア（ＮＨ３）等の反応ガスを処理室１１に適宜供給する。
【００２７】
このように、表面処理工程Ｓ１２においては、処理室１１に窒素等の不活性ガスが徐々に供給され、処理室１１が酸素欠乏雰囲気となる。
酸素欠乏雰囲気にて、金型１が反応ガスと共に加熱されることで、金型１の成形面に炭素膜が形成される。
【００２８】
更に、酸素欠乏雰囲気で金型１が加熱されることで、冷却水路２・２・・・の表面全域に生成された水酸化鉄が黒錆となる。
この時、黒錆促進剤に含まれる還元性を有する物質によって、水酸化鉄が還元されることで、黒錆の生成が促進される。
こうして、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域を覆うように黒錆の皮膜が形成される。
金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に生成された黒錆は、緻密な構造の皮膜であるため、鋳造時に冷却水路２・２・・・を流動する冷却水による金型１の腐食を防止する。つまり、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域を覆うように形成される黒錆によって、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に防錆処理が施されるのである。
なお、黒錆は、酸素欠乏雰囲気では概ね２５０℃以上で生成されるため、処理炉１０による金型１の加熱は２５０℃以上で行われる。
また、本実施形態においては、処理室１１を昇温させる過程において、黒錆が生成され始める温度（約２５０℃）に達するまでに、処理室１１が非酸化雰囲気となるように不活性ガスの供給を制御したが、処理室１１を非酸化雰囲気とした後に処理室１１を昇温させてもよい。しかしながら、黒錆は、酸素が若干存在する雰囲気下で生成され易いため、本実施形態の如く、黒錆が生成され始める温度（約２５０℃）に達するまでに、処理室１１が非酸化雰囲気となるように、不活性ガスの供給を制御することが好ましい。
【００２９】
以上のように、冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、炭素膜を金型１の成形面に形成すると同時に、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる。
このように、防錆処理工程Ｓ１を行うことにより、金型１の成形面に炭素膜を形成する工程に加えて、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に防錆処理を施す工程を別途行う必要がない。
したがって、金型１に防錆処理を施す際の時間及びコストを低減することができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、金型１がその成形面を供給口１２側（上方）に向けた状態で、処理炉１０の処理室１１に配置されている。
そのため、供給口１２から供給される不活性ガスが、処理室１１における金型１の成形面とは反対側の空間（図３における金型１の下方の空間）よりも、処理室１１における金型１の成形面側の空間に早く到達することとなる。つまり、不活性ガスが金型１の成形面側から供給され、処理室１１における金型１の成形面側の空間は、処理室１１における金型１の成形面とは反対側の空間よりも早く、不活性ガスが濃い雰囲気となる。
【００３１】
ここで、炭素膜は、金型１を反応ガスと共に酸素欠乏雰囲気で加熱することによって、金型１の成形面に形成されるが、非酸化雰囲気、つまり酸素が全く存在しない雰囲気で形成することが好ましい。
一方、黒錆は、前述のように、酸素が若干存在する雰囲気で生成され易いため、極めて少量の酸素が存在する雰囲気で生成することが好ましい。
【００３２】
これらのことから、処理室１１における比較的早く不活性ガスが濃い雰囲気となる空間に、炭素膜が形成される成形面が配置され、処理室１１における比較的遅く不活性ガスが濃い雰囲気となる空間に、黒錆が生成される冷却水路２・２・・・が開口した面（図３における下面）が配置された状態で、金型１が加熱されるため、炭素膜及び黒錆を効率よく形成することができる。
なお、本実施形態においては、供給口１２が処理室１１の上部（図３における上側）に配置された処理炉１０を用いたが、供給口１２が他の位置に配置された処理炉１０を用いることも可能である。
例えば、供給口１２が処理室１１の下部（図３における下側）に配置された処理炉１０を用いた場合には、金型１の成形面が下方を向いた状態となるように、金型１を処理炉１０の処理室１１に配置すればよい。
【００３３】
冷却水路２・２・・・の表面全域に黒錆が生成された金型１は、鋳造時に冷却水が冷却水路２・２・・・を流動する過程において、黒錆を維持することが可能である。
詳細には、黒錆促進剤を冷却水に添加することで、当該冷却水が接触する冷却水路２・２・・・の表面全域を黒錆が生成する環境下におくことができ、鋳造時に黒錆を維持することが可能となる。
これにより、鋳造時に溶湯の熱等によって金型１が伸縮することに起因する黒錆の割れが生じた場合においても、黒錆の隙間から金型１の新生面に到達した冷却水によって金型１に赤錆が発生することなく、割れた黒錆を補修することができる。
したがって、金型１のメンテナンスの頻度を低減し、鋳造時のコストを削減することができる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、金型１の成形面に炭素膜を形成したが、金型の成形面に形成する皮膜の種類は限定しない。
そのため、本発明は、金型を加熱する時間及び温度、並びに反応ガスを、皮膜の種類に応じて変更することで、様々な種類の皮膜を形成する場合に適用することができる。
【００３５】
［第二実施形態］
以下では、図２を参照して、本発明に係る金型の防錆処理方法の第二実施形態である、金型１の防錆処理工程Ｓ２について説明する。
【００３６】
図２に示すように、防錆処理工程Ｓ２は、水酸化鉄生成工程Ｓ２１と、表面処理工程Ｓ２２とを具備する。
【００３７】
水酸化鉄生成工程Ｓ２１は、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄を生成させる工程である。
水酸化鉄生成工程Ｓ２１においては、全ての冷却水路２・２・・・に冷却水を所定の時間流動させた後、金型１を酸化雰囲気下（例えば、大気雰囲気下）で所定の時間放置する。
こうして、冷却水路２・２・・・の表面全域に付着した冷却水によって、冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成される。
【００３８】
水酸化鉄生成工程Ｓ２１において、冷却水を冷却水路２・２・・・に流動させる作業は、冷却水が流動するように冷却水路２・２・・・が形成されているか否かを確認する作業（いわゆる、通水確認）に兼ねて行うことが可能である。
通水確認は、金型１を鋳造に使用するにあたって必ず行われる作業であるため、水酸化鉄生成工程Ｓ２１として冷却水路２・２・・・の通水確認を行うことによって、金型１を用いた一連の作業に要する時間を短縮することができる。
【００３９】
表面処理工程Ｓ２２は、水酸化鉄生成工程Ｓ２１にて冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、炭素膜を金型１の成形面に形成すると共に、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる工程である。
表面処理工程Ｓ２２においては、防錆処理工程Ｓ１の表面処理工程Ｓ１２と同様に、処理炉１０によって、冷却水路２・２・・・の表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を加熱する。
表面処理工程Ｓ２２は、表面処理工程Ｓ１２と略同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
［第三実施形態］
以下では、図２を参照して、本発明に係る金型の防錆処理方法の第三実施形態である、金型１の防錆処理工程Ｓ３について説明する。
【００４１】
図２に示すように、防錆処理工程Ｓ３は、水酸化鉄生成工程Ｓ３１と、表面処理工程Ｓ３２とを具備する。
【００４２】
水酸化鉄生成工程Ｓ３１は、金型１における冷却水路２・２・・・の表面を含む、金型１の表面全域に水酸化鉄を生成させる工程である。
ここで、本実施形態における金型１の表面全域は、「金型の表面における所定部分」の一実施形態である。
【００４３】
水酸化鉄生成工程Ｓ３１においては、霧状の水を金型１の表面全域に塗布した後、金型１を酸化雰囲気下（例えば、大気雰囲気下）で所定の時間放置する。
こうして、金型１の表面全域に付着した水によって、金型１の表面全域に水酸化鉄が生成される。
なお、金型１の表面全域に塗布する水に黒錆促進剤を添加すること、又は水に代えて黒錆促進剤を金型１の表面全域に塗布するも可能である。
【００４４】
表面処理工程Ｓ３２は、水酸化鉄生成工程Ｓ３１にて表面全域に水酸化鉄が生成された金型１を酸素欠乏雰囲気で加熱することで、金型１の表面全域に生成された水酸化鉄を黒錆へと変化させる工程である。
表面処理工程Ｓ３２においては、所定の加熱炉を用いて、金型１に応力除去のためのテンパー処理を施す。
金型１に対するテンパー処理は、酸素欠乏雰囲気にて、金型１を所定の温度（例えば、５００℃）で所定の時間（例えば、４時間）加熱することで、金型１の残留応力を除去する作業である。
テンパー処理時に、金型１が酸素欠乏雰囲気で加熱されるため、金型１の表面全域に生成された水酸化鉄が黒錆となり、金型１の表面全域を覆うように黒錆の皮膜が形成される。
このように、表面処理工程Ｓ３２においては、金型１にテンパー処理が施されると同時に、金型１の表面全域に黒錆が生成されるため、金型１を用いた一連の作業に要する時間を短縮することができる。
【００４５】
以上のように、防錆処理工程Ｓ３を経て、金型１の表面全域を覆うように黒錆の皮膜が形成される。
金型１の表面全域に形成された黒錆は、緻密な構造の皮膜であるため、金型１の成形面上の黒錆においては、炭素膜と同様に、離型抵抗の低減、及び金型の成形面における溶損の防止等を実現するための皮膜として機能する。一方、冷却水路２・２・・・の表面上の黒錆においては、冷却水による金型１の腐食を防止する。
このように、防錆処理工程Ｓ３を行うことによって、金型１の成形面に離型抵抗の低減等を実現するための皮膜を形成する工程に加えて、金型１における冷却水路２・２・・・の表面全域に防錆処理を施す工程を別途行う必要がない。
したがって、金型１に防錆処理を施す際の時間及びコストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、離型抵抗の低減等を実現するための皮膜が成形面に形成される金型に対する防錆処理方法に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１    金型
２    冷却水路
１０  処理炉
１１  処理室
１２  供給口
【図１】
2013057793.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013057793.tif 000005
【国際調査報告】
2013057793.tif 000006
2013057793.tif 000007
2013057793.tif 000008
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