(57)【要約】【課題】表面仕上げ用鉄粉として適度な研磨力を持ちつつ、表面仕上げの処理むらを無くすために、見掛密度の高い還元鉄粉と、その製造方法を提供する。【解決手段】見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３以下である、金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉。酸化鉄粉末を還元処理することで海綿鉄ケーキを得る工程と、上記海綿鉄ケーキを破砕処理後に粉砕処理することで海綿状鉄粉の粉砕品を得る工程と、上記海綿状鉄粉の粉砕品を、見掛密度を３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３となるまで繰り返し粉砕する事で、海綿状鉄粉の見掛密度調整品を得る工程と、上記海綿状鉄粉の見掛密度調整品を分級処理する工程と、を有する金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上、かつ４０００ｋｇ／ｍ３以下である、金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉。
【請求項２】
酸化鉄粉末を還元処理することで海綿鉄ケーキを得る工程と、
上記海綿鉄ケーキを破砕処理後に粉砕処理することで海綿状鉄粉の粉砕品を得る工程と、
上記海綿状鉄粉の粉砕品を、見掛密度を３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３となるまで繰り返し粉砕する事で、海綿状鉄粉の見掛密度調整品を得る工程と、
上記海綿状鉄粉の見掛密度調整品を分級処理する工程
とを有する、金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラスト処理による表面仕上げ用の還元鉄粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属製品の表面仕上げのために還元鉄粉を使用したブラスト処理方法が知られている。鉄粉は、ガラスビーズやセラミックビーズに比べて高靭性であり破壊されにくい特徴を持っている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ショット材として高炭素鋼の球状鉄粉を使用することで、表面仕上げをした金属の表面粗さを低減させた、金属製品の表面仕上げ方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１３５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の表面仕上げ用の鉄粉としては、特許文献１のような硬度の高い高炭素鋼の鉄粉や、硬度の低い還元鉄粉が知られていた。しかし、硬度の高い高炭素鋼の鉄粉は、研磨力が強すぎるため製品の損耗が激しいという問題点があった。また、硬度の低い還元鉄粉を用いると、適度な研磨力は得られるが、表面仕上げの処理むらが生じてしまうという問題点があった。
【０００６】
表面仕上げの処理むらが生じる原因について、本発明者は表面仕上げ用に使用されていた還元鉄粉の見掛密度に注目した。すなわち、鉄粉の見掛密度が低いと、粒子内の空隙の割合が大きくなり、ブラスト処理時に製品表面での衝突応力の大きさにばらつきが生じ、処理むらが生じてしまうことに想到した。
【０００７】
本発明は、このような状況の下でなされたものであり、その解決しようとする課題は、表面仕上げ用鉄粉として適度な研磨力を持ちつつ、表面仕上げの処理むらを無くすために、見掛密度の高い還元鉄粉と、その製造方法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を達成するため、本発明者らが鋭意研究を行った結果、還元鉄粉に対してハンマーミルでの粉砕処理を繰り返し行い、その後に分級処理を行う事で、鉄粉の見掛密度を高めることが出来るという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
【０００９】
すなわち、上述の課題を達成するための第１の発明は、
見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３以下である、金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉である。
第２の発明は、
酸化鉄粉末を還元処理することで海綿鉄ケーキを得る工程と、
上記海綿鉄ケーキを破砕処理後に粉砕処理することで海綿状鉄粉の粉砕品を得る工程と、
上記海綿状鉄粉の粉砕品を、見掛密度を３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３となるまで繰り返し粉砕する事で、海綿状鉄粉の見掛密度調整品を得る工程と、
上記海綿状鉄粉の見掛密度調整品を分級処理する工程、
とを有する、金属製品の表面仕上げ用の還元鉄粉の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る表面仕上げ用の鉄粉を表面処理に用いる事で、製品の過度な損耗がなく、かつ表面仕上げの処理むら無く、表面仕上げをすることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《表面仕上げ用鉄粉》
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る表面仕上げ用の鉄粉は、要求される研磨力とするために、還元鉄粉すなわち海綿状鉄粉であることが望ましい。高炭素鋼などと比較して硬度が低い還元鉄粉とする事で、研磨力も低く抑えることが出来、製品を必要以上に損耗することを防止できる。
【００１２】
また、本発明に係る表面仕上げ用鉄粉は、見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３以下である事が望ましい。
見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３未満であると、ブラスト処理時に製品表面での衝突応力の大きさにばらつきが生じ、処理むらが生じる原因となる。
逆に見掛密度が４０００ｋｇ／ｍ３超であると、見掛密度を高めるために著しく表面仕上げ用鉄粉の生産性や歩留まりが悪化するため大量生産には適さない。
【００１３】
また、本発明に係る表面仕上げ用鉄粉は、仕上げにねらい表面粗さに応じて、鉄粉の粒度をふるいで調整することが出来る。
粒度の調整としては、たとえば１８０μm以上４２５μm以下、１５０μm以上３００μm以下、１２５μm以上２５０μm以下、１０６μm以上１８０μm以下、７５μm以上１５０μm以下などとすると良い。
【００１４】
《表面仕上げ用鉄粉の製造方法》
表面仕上げ用鉄粉の原料としては、不純物の少ない酸化鉄を使用することが望ましい。原料としては、製鉄所の熱間圧延工程で生じるミルスケールが好例である。
【００１５】
上記原料を、還元剤とともにトンネル炉などの焼成炉に導入し、還元処理する事で、海綿鉄ケーキを得る。還元処理の方法としては、特開昭６１−１８３４０２、特開２００５−２６４３０２、特開２００４−６００００など、公知の方法で実施すればよい。還元剤としては、コークス粉、石炭などの炭素材を利用可能である。
【００１６】
上記海綿鉄ケーキを破砕し、その後に粉砕する事で、粒度５００μm以下である海綿状鉄粉の微粉砕品を得る。破砕処理ならびに粉砕処理は、公知の装置ならびに方法にて実施すればよい。
【００１７】
上記海綿状鉄粉の微粉砕品を篩い分けし、１８０μm以下の粒度の鉄粉を除去することで、海綿状鉄粉の粒度調整品を得る。
【００１８】
上記海綿状鉄粉の粒度調整品に対して、ハンマーミルにて微粉砕処理を実施し、海綿状鉄粉の見掛密度調整品を得る。この微粉砕処理は、処理後にサンプリングした鉄粉の見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３となるまで、繰り返し実施する。
【００１９】
上記海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対して、篩い分け処理を実施し、たとえば１８０μm以上４２５μm以下、１５０μm以上３００μm以下、１２５μm以上２５０μm以下、１０６μm以上１８０μm以下、７５μm以上１５０μm以下などに粒度調整することで、見掛密度が３０００ｋｇ／ｍ３以上４０００ｋｇ／ｍ３である本発明に係る表面仕上げ用の還元鉄粉が得られる。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
原料として、製鉄所の熱間圧延工程で生じる酸化鉄である、ミルスケールを使用した。
【００２１】
上記のミルスケールを、ロータリードライヤーで120℃にて乾燥させた後に、還元剤として無煙炭を添加混合した。この無煙炭は、固定炭素 80〜90％、サイズ 4ｍｍ以下のものを用いた。このミルスケール・無煙炭混合物とは別に、固定炭素 50〜90％のコークス粉を準備した。
【００２２】
炭化ケイ素製の耐熱容器に、ミルスケール・無煙炭混合物を円筒状に、その中心と外側にコークス粉とを充填した。充填した耐熱容器をトンネルキルン炉にて１０５０〜１２５０℃の温度範囲で大気雰囲気中で熱処理し、海綿鉄ケーキを得た。
【００２３】
上記熱処理により得られた海綿鉄ケーキに対し、（１）ロールクラッシャーよる粒度約３０ｃｍ以下の粗破砕、（２）ハンマークラッシャーによる粒度約４ｃｍ以下までの微破砕、（３）ハンマーミルで粒度約４ｍｍ以下までの粗粉砕、（４）ハンマーミルの1種であるノボローターミルでの粒度５００μm以下までの微粉砕を、この順に実施し、海綿状鉄粉の微粉砕品を得た。
【００２４】
上記海綿状鉄粉の微粉砕品に対し、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、１８０μm以上の粒度に調整した海綿状鉄粉の粒度調整品を得た。
【００２５】
上記、海綿状鉄粉の粒度調整品を、再度ノボローターミルで微粉砕処理した。処理は、見掛密度が３３００〜３５００ｋｇ/ｍ３の範囲になるまで繰り返し実施し、海綿状鉄粉の見掛密度調整品を得た。
【００２６】
上記海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対し、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、４２５μm以上ならびに１８０μm以下の粒度成分を除去することで、本発明の実施例１に係る表面仕上げ用鉄粉を得た。その結果を表１に示す。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらは観察されなかった。
【００２７】
（粒度分布）
本発明に係る鉄粉の粒度分布は、ＪＩＳＺ２５１０−２００４に定められた方法を用いてふるい分けすることによって評価した。なお、本明細書中の粒度は、ふるい目開きにより定める。
【００２８】
（組成分析）
（金属鉄の分析）
本発明に係る鉄粉中の鉄濃度については、JIS M 8212:2005 鉄鉱石―全鉄定量方法の手順により分析を行った。
【００２９】
（Ｃの分析）
本発明に係る鉄粉中のＣ濃度については、JIS G 1211-3:2011  鉄及び鋼−炭素定量方法−第3部：燃焼−赤外線吸収法の手順により分析を行った。
【００３０】
（見掛密度の測定）
本発明に係る鉄粉の見掛密度については、JIS Z 2504  金属粉の見掛密度試験方法の手順により分析を行った。
【００３１】
（実施例２）
実施例１において、海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対して、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、３００μm以上ならびに１５０μm以下の粒度成分を除去した以外は、実施例１と同様とすることで、本発明の実施例２に係る表面仕上げ用鉄粉を得た。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらは観察されなかった。
【００３２】
（実施例３）
実施例１において、海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対して、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、２５０μm以上ならびに１２５μm以下の粒度成分を除去した以外は、実施例１と同様とすることで、本発明の実施例３に係る表面仕上げ用鉄粉を得た。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらは観察されなかった。
【００３３】
（実施例４）
実施例１において、海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対して、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、１８０μm以上ならびに１０６μm以下の粒度成分を除去した以外は、実施例１と同様とすることで、本発明の実施例４に係る表面仕上げ用鉄粉を得た。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらは観察されなかった。
【００３４】
（実施例５）
実施例１において、海綿状鉄粉の見掛密度調整品に対して、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、１５０μm以上ならびに７５μm以下の粒度成分を除去した以外は、実施例１と同様とすることで、本発明の実施例５に係る表面仕上げ用鉄粉を得た。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらは観察されなかった。
【００３５】
（比較例）
実施例１における海綿状鉄粉の微粉砕品に対し、ノボローターミルによる再度の微粉砕処理を実施せず、分級点１０μmのサイクロンにて分級処理を実施した後に、振動ふるいにかけ、１０６μm以下の粒度成分に調整することで、比較例に係る鉄粉を得た。得られた鉄粉で、金属製品の表面仕上げ処理を１ｍ３にわたり実施した後に、処理後の表面を目視観察したところ、処理むらが観察された。
【００３６】
表１に、本発明に係る実施例ならびに比較例の鉄粉の粒度分布、組成分析、見掛密度の測定結果をまとめた。
なお、実施例ならびに比較例に係る表面仕上げ用鉄粉の粒度分布の測定結果は以下の通りとなった。
実施例１は、４２５μm超：０．０質量％、２５０μm超４２５μm以下：７６．９質量％、１８０μm超２５０μm以下：２１．６質量％、１８０μm以下：１．５質量％であった。
実施例２は、３００μm超：０．０質量％、１８０μm超３００μm以下：８３．５質量％、１５０μm超１８０μm以下：１３．４質量％、１５０μm以下：３．１質量％であった。
実施例３は、２５０μm超：０．０質量％、１５０μm超２５０μm以下：７９．８質量％、１２５μm超１５０μm以下：１５．８質量％、１２５μm以下：４．４質量％であった。
実施例４は、１８０μm超：０．０質量％、１２５μm超１８０μm以下：６３．５質量％、１０６m超１２５μm以下：２５．０質量％、１０６μm以下：１１．５質量％であった。
実施例５は、１５０μm超：０．５質量％、１０６μm超１５０μm以下：５７．５質量％、７５μm超１０６μm以下：３９．４質量％、７５μm以下：２．６質量％であった。
比較例１は、２５０μm超：０．０質量％、１５０μm超２５０μm以下：０．０質量％、７５μm超１５０μm以下：１８．５質量％、７５μm以下：８１．５質量％であった。
【００３７】
実施例１〜５に係る鉄粉では見掛密度が３３００〜３５００ｋｇ／ｍ３であり、金属製品の表面仕上げ処理後の表面には処理むらが観察されなかったが、比較例に係る鉄粉では見掛密度が２５００ｋｇ／ｍ３と低い結果であり、金属製品の表面仕上げ処理後の表面には処理むらが観察された。
【００３８】
【表１】
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