(57)【要約】【課題】耐溶損性に優れるとともに、耐熱衝撃性に優れ損傷を防止できる、またノズル部材の再生に有利な軽合金射出成形機用ノズル部材を提供する。【解決手段】軽合金を射出成形する射出成形機に用いられるノズル部材であって、ノズル部材の本体を構成する外筒をニッケル基合金材料または鉄基合金材料で形成し、該外筒の溶融金属と接触する少なくとも内周面をセラミックス焼結体で形成したことを特徴とする。また、セラミックス焼結体が窒化ケイ素を主成分とする焼結体であることを特徴とする。また、セラミックス焼結体は、常温における４点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽合金を射出成形する射出成形機に用いられるノズル部材であって、ノズル部材の本体を構成する外筒をニッケル基合金材料または鉄基合金材料で形成し、該外筒の溶融金属と接触する少なくとも内周面をセラミックス焼結体で形成したことを特徴とする軽合金射出成形機用ノズル部材。
【請求項２】
前記セラミックス焼結体が、窒化ケイ素を主成分とする焼結体であることを特徴とする請求項１に記載の軽合金射出成形機用ノズル部材。
【請求項３】
前記セラミックス焼結体は、常温における４点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の軽合金射出成形機用ノズル部材。
【請求項４】
前記セラミックス焼結体は、常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軽合金射出成形機用ノズル部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛などの軽合金を射出成形する射出成形機に用いられるシリンダの先端に設けられたノズル部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウムなどの軽合金を射出成形する射出成形機においては、シリンダ内に粒状の軽合金チップを投入し、シリンダの外周面に配設した加熱ヒータによりシリンダを加熱し、シリンダ内部の軽合金チップを溶融させる。溶融された軽合金は、シリンダ内を前後進するスクリュによってシリンダの前方に押し出され、シリンダの先端に設けたノズル部材のノズル孔を通って金型に射出されて、所定の製品形状に成形される。
【０００３】
マグネシウムなどの軽合金は、溶融した状態では粘度が極めて低いため流動性が高い。このため金型や金型に組み込まれたスプルーブッシュなどに形成された球面を呈するノズル受け部と、シリンダの先端に設けたノズル部材との間で芯位置がずれたままノズル部材を接触させて射出すると、溶融した軽合金が芯ずれの隙間より漏れて成形が不能となる。
【０００４】
このようにノズル部材は、軽合金射出成形機にとって重要な部材であり諸々の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、金型のノズルタッチ部に接合するノズル本体のノズル先端部として、従来のＳＫＤ工具鋼に代わり、熱伝導度が２０ｋｃａｌ／ｍ．ｈｒ．℃以下のＳＵＳなどの材料を用いることが記載されている。これは、ノズル本体と鉄系材料からなる金型が接合された時に、ノズル本体から金型への熱の流出を防止し、ノズル先端部の温度無制御域の温度低下を防止することによって、ノズル先端部の温度無制御域の溶融金属からなる成形材料の凝固を防いで、金属の射出成形を確実に行うことができるものである。
【０００６】
また、特許文献２には、射出成形装置における樹脂材またはマグネシウムなどの溶融材料からなる成形材料を注入するノズルであって、先端に射出孔を有する筒状体を電気絶縁性の窒化ケイ素質セラミックス焼結体で形成し、加熱手段として無機導電材の焼結体からなる発熱抵抗体を埋設したセラミックヒーターを別体で作製し、セラミックヒーターを筒状体の外周部に形成した凹部に接合したものが記載されている。これは、繰り返し成形においてノズル内壁の摩耗のない、安定した温度制御ができるものである。
【０００７】
この筒状体を形成する窒化ケイ素質セラミックスは、荷重５００ｇでのビッカース硬度が１０ＧＰａ以上、ＪＩＳに規定する３点曲げ強度が３００ＭＰａ以上、圧痕法で測定した靭性値Ｋ１ｃが４ＭＰａ・ｍ１／２以上が望ましいものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１０９０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１８６７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図２は従来のノズル部材を用いた射出構造の概略断面図を示す。図２において、シリンダ（図示せず）の先端に設けたノズル部材１はＳＫＤ工具鋼などの鉄系材料からなり、その内部には溶融金属が押し出されて通る中空のノズル孔２が形成される。金型７は固定側金型７ａ及び可動側金型７ｂから構成され、各々鉄系材料からなり、金型７には球面状を呈したノズル受け部８、キャビティ部９、キャビティ部９への導入孔１０が形成される。
【００１０】
このような射出構造により、ノズル部材１の先端部５を、金型７のノズル受け部８に溶融金属の漏れを防止するように押付けて高精度に位置決め連結し、射出成形を行う。
【００１１】
しかしながら、従来の鉄系材料からなるノズル部材は、射出成形材料である溶融金属に対して溶損しやすく耐用寿命が短いという問題があった。
【００１２】
また、従来のセラミックスからなるノズル部材は、鉄系材料に比べて耐溶損性は向上するが、射出成形を繰返すたびに、激しい射出衝撃により損傷が著しくなったときはノズル部材全体を新品に取り替えざるを得ないため経済的に不利という問題があった。また、耐熱衝撃性が十分といえず、亀裂や割れなどの損傷をしやすいという問題があった。
【００１３】
したがって、本発明は前記の課題に鑑みて、耐溶損性に優れるとともに、耐熱衝撃性に優れ損傷を防止できる、またノズル部材の再生に有利な軽合金射出成形機用ノズル部材を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の軽合金を射出成形する射出成形機に用いられるノズル部材は、ノズル部材の本体を構成する外筒をニッケル基合金材料または鉄基合金材料で形成し、該外筒の溶融金属と接触する少なくとも内周面をセラミックス焼結体で形成したことを特徴とする。
【００１５】
前記本発明において、セラミックス焼結体が窒化ケイ素を主成分とする焼結体であることを特徴とする。
【００１６】
また、セラミックス焼結体は、常温における４点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする。さらに、セラミックス焼結体は常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明における軽合金射出成形機用ノズル部材は、耐熱性を有するニッケル基合金材料または鉄基合金材料でノズル部材の本体となる外筒を作製し、成形材料であるマグネシウム合金などの溶融金属と溶融金属と接触する外筒の少なくとも内周面をセラミックス焼結体で形成するため、激しい射出衝撃により損傷が著しくなったときに、外筒の内周面に形成したセラミックス焼結体部分を再生すればよいので製造コストを安価に抑えることができる。
【００１８】
ノズル部材の本体を構成する外筒の内面をセラミックス焼結体で形成する方法として、外筒を耐熱性に優れるニッケル基合金材料や鉄基合金材料で別途製作し、この外筒の内面にセラミックス焼結体を、ＨＩＰ法などにより被覆させたり、焼嵌めや圧入などにより嵌着して設ければよい。
【００１９】
セラミックス焼結体は耐溶損性に優れる面から窒化ケイ素を主成分とする焼結体が好ましい。また、繰返し付与される射出時の激しい衝撃に十分耐えられる強度を確保するために、セラミックス焼結体は、常温における４点曲げ強度が５００ＭＰａ以上であることが好ましく、さらに好ましくは６００ＭＰａ以上である。
【００２０】
また、セラミックス焼結体は、常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のセラミックスを用いることにより、射出成形を行う際、繰返し付与される急昇温、急冷却による熱がノズル部材の内表面を経て内部まで速く到達して耐熱衝撃性が高まり、亀裂や割れなどの損傷を防止できる。セラミックス焼結体の常温における熱伝導率は６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上がより好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の実施例のノズル部材の概略断面図を示す。図１において、ノズル部材１の本体３はＳＫＤ工具鋼からなり、本体３のノズル孔２の内面に厚さ５ｍｍの窒化ケイ素系セラミックス焼結体からなる被覆層４を形成した。ノズル部材１の本体３の外径は７０ｍｍ、ノズル孔２の内径は１０ｍｍである。
【００２２】
このノズル部材１は、ノズル部材１の本体３のノズル孔２内面に、窒化ケイ素系セラミックスの原料粉末を充填、配置した状態で、ＨＩＰ法で焼結することによりノズル孔２内面に被覆層４を形成した。
【００２３】
窒化ケイ素系セラミックスの原料粉末として、平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合したものを用いた。
【００２４】
得られたノズル部材の窒化ケイ素系焼結体部分から、直径１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの熱伝導率および密度測定用の試験片、縦３ｍｍ×横４ｍｍ×長さ４０ｍｍの４点曲げ試験片を採取した。密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に基づいてアルキメデス法から求めた。相対密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に準拠したアルキメデス法により実測密度を求めこれを計算により算出した理論密度で除した値とした。熱伝導率はレーザーフラッシュ法ＪＩＳ  Ｒ１６１１に準拠して常温での比熱および熱拡散率を測定し熱伝導率を算出した。４点曲げ強度は常温にてＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定を行った。
【００２５】
本発明の窒化ケイ素系焼結体は、相対密度が９９．２％、常温における熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、常温における４点曲げ強度が９００ＭＰａであった。
【００２６】
本発明実施例のノズル部材を軽合金射出成形機に組み込み長期間の射出成形を行ったところ、ノズル部材は耐溶損性が良好であるとともに、熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるためノズル部材の表面に亀裂など損傷は見られず耐熱衝撃性に優れることを確認できた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の軽合金射出成形機用ノズル部材によれば、損傷が著しくなったときに、外筒の内周面に形成したセラミックス焼結体部分を再生すればよいので製造コストを安価に抑えることができる。また耐溶損性に優れるとともに、耐熱衝撃性に優れており亀裂や割れなどの損傷を防止できる。このため、射出成形を長期間安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のノズル部材の概略断面図である。
【図２】従来のノズル部材を用いた射出構造の概略断面図である。
【符号の説明】
１  ノズル部材、２  ノズル孔、３  ノズル部材の本体、  ４  被覆層、  ５  先端部、
７  金型、７ａ  固定側金型、７ｂ  可動側金型、８  ノズル受け部、９  キャビティ部、１０  導入孔
【図１】
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【図２】
2004160527.tif 000004