(57)【要約】【課題】溶湯金属合金を鋳造した際、鋳造熱が鋳造に必要となる部品内部に熱移動、外部に熱が逃げてしまうことで、部品表面熱の温度低下が発生する。結果として、充填不足、鋳肌の劣化の鋳造不良が発生し、鋳造製品の品質低下と鋳造用金属部材の寿命を低下させてしまうため、鋳造製品及び鋳造用部材のレベルアップが必要になっている。【解決手段】部品表面の温度低下を防ぐため、鋳造金型及び鋳造金属部材の表面に多重構造で、水蒸気酸化被膜処理と大気酸化被膜処理を複合結合させ、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）混合量割合５０％以上を含ませた上で、１０μ以下の総被膜厚さで、部品表面層に絶縁性による断熱効果を維持させることで鋳造熱の移動を抑止制御が可能で、鋳造製品の品質向上と鋳造に必要となる鋳造用金属部材の高寿命化を改善できる絶縁性鋳造用金属部材被膜。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材の表面被膜であって、該被膜は、成分の異なる層を備えた多重構造であることを特徴とする絶縁性鋳造用金属部材被膜。
【請求項２】
前記多重構造が母体金属に接する最下層となる第１層被膜としての窒化層と、その上の中間層である第２層水蒸気酸化被膜と最上層である第３層大気酸化被膜であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁性鋳造用金属部材被膜。
【請求項３】
前記、第２層水蒸気酸化被膜がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）のみであり第３層大気酸化被膜がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物であり、前記マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物の総量に対して、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の割合が５０重量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁性鋳造用金属部材被膜。
【請求項４】
前記多重構造被膜の第１層〜第３層までの総厚さが１０μ以下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絶縁性鋳造用金属部材被膜。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁性鋳造用金属部材被膜を製造する際に下記工程、
（１）第１層に耐摩耗、耐衝撃圧用として、用途別分けした金属部材に化合物厚さが異なる窒化被膜を形成させる第１工程と、
（２）第２層に第３層のバインダー効果として、水蒸気酸化処理によるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）の酸化被膜を形成させる第２工程と、
（３）第３層に大気酸化処理によるヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を形成させ、第２層と反応結合させた第３工程によって製造することを特徴とする絶縁性鋳造用金属部材被膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に鋳造金型及び鋳造消耗部品、（鋳造用金属部材）表面で、鋳造時に溶湯金属合金温度の熱移動で発生する鋳造用金属部材の表面温度低下を防ぐため、鋳造用金属部材表面に絶縁性となる被膜を維持させ、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材を高寿命化させる、絶縁性鋳造用金属部材被膜及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳造とは、金属を溶かし、鋳型に注ぎ込んで、目的形状を得ることを目的とするが、鋳造方法の１つとして、ダイカスト鋳造がある。ダイカスト鋳造は、鋳造金型と鋳造消耗部品、（鋳造用金属部材）を使用して、目的形状を大量に生産することを目的として、主に、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、８５０℃以下の溶湯金属合金、（以下、溶湯金属合金）比較的低融点合金に分類される溶湯金属合金を約０．０２秒内の超高速で、溶湯金属合金を鋳造金型内に充填させ、鋳造金型と溶湯金属合金の温度差を利用して、急激に溶湯金属合金を鋳造金型内で凝固させて、目的形状を得る方法である。鋳造金型及び鋳造消耗部品、（鋳造用金属部材）を要して、１ショット（１個生産）溶湯鋳込み生産を行うための鋳造時間は、大物製品で１個生産あたり２〜３分、小物製品で１個生産あたり３〜４秒と、他の鋳造方法とは比べものにならないくらい、短時間で大量生産を行うことを可能にするのがダイカスト鋳造である。
【０００３】
鋳造金型を使用する鋳造生産の中で、重要素の１つに上げられる鋳造金型は、寿命はもちろんであるが、溶湯金属合金を鋳造金型内に、超高速で充填凝固させる必要性があるが故に、鋳造金型表面の温度低下が発生すると、目的形状を得る前に、鋳造金型内で溶湯金属合金の凝固が先に始まり、溶湯金属合金側に鋳造金型内を流れようとする溶湯金属合金の温度に抑止力が働くことから、目的形状への溶湯金属合金の充填不足と鋳肌の美化を損なう。この、鋳造金型表面の温度低下が発生している状態で、鋳造製品の充填不足と鋳肌の美化を改善しようとすると、温度的な改善が見込めないことから、更なる超々高速で鋳造金型内に溶湯金属合金を鋳込もうとする時間的な改善行う。時間的な改善、溶湯金属合金の流れを速度で改善しようとすると、鋳造金型内のエアーガスが目的形状製品内に大量に巻き込まれるため、鋳巣の発生が増え、更に鋳造製品の品質を低下させることになる。
【０００４】
また、鋳造生産に必要とされる鋳造消耗部品も同様で、溶湯金属合金を鋳造金型まで運搬する機能を果たしているため、重要鋳造用金属部材になる。鋳造金型と同様に、鋳造消耗部品表面の温度低下が起きている状態で、温度的な改善が見込めなく時間的な改善、溶湯金属合金の流れを速度で改善しようとすると、溶湯金属合金と鋳造消耗部品間で合金反応性が高くなり、耐摩耗性が低下することから、鋳造消耗部品の寿命を低下させることになる。
【０００５】
この改善策として、鋳造金型に熱した油を鋳造金型側面から内部に流し込み、油を温度調節する設備と鋳造金型間で熱循環させ、金型全体を暖める金型温度調節器（以下、金型温調器）となるものが存在するが、熱した油で鋳造金型を保温させても、熱移動構造的には、常時鋳造金型表面から熱が逃げていることになる。また、金型内部にヒーターを埋め込み、鋳造金型全体を暖めても鋳造金型表面から熱が逃げているのは同じであるため、鋳造製品の充填不足と鋳肌の美化改善に大きな効果は見込めない。同時に最大の欠点は、数アイテムの鋳造製品、数台の鋳造機（ダイカストマシン）を使用して生産することに対して、１台の金型温調器、または、鋳造金型内部にヒーターを埋め込み、温度調節をするには能力的な限界と安全性及びコスト的に問題であると同時に、鋳造消耗部品に金型温調器は適さない。
【０００６】
更なる改善策として、断熱効果が期待できる酸化皮膜処理などの改善策がとられたが、どれも鋳造金型に対しての高寿命化の処理が多く、鋳造用金属部材の表面から鋳造時の溶湯熱を奪う方向性にあり、鋳造製品の充填不足と鋳肌の美化には繋がっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
主にダイカスト鋳造に於ける、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、８５０℃以下の溶湯金属合金、（以下、溶湯金属合金）、比較的低融点合金に分類される溶湯金属合金でダイカスト鋳造を行った際、溶湯金属合金の鋳造時の鋳造熱が、鋳造金型及び鋳造消耗部品、（鋳造用金属部材）の表面から鋳造用金属部材内部へ鋳造熱が移動してしまうことで、鋳造用金属部材表面の温度低下が発生し、鋳造用金属部材表面から鋳造熱が逃げてしまう傾向がある。その結果、鋳造製品に対して溶湯金属合金の充填不足及び鋳造製品の鋳肌の劣化から、鋳造製品の品質低下と鋳造用金属部材の寿命を低下させてしまう課題がある。この課題に対して、従来技術表面処理等は、鋳造金型に対しての高寿命化が主流で、鋳造製品を改善する表面処理等の技術は少ない。
【０００９】
また、鋳造製品の品質レベルが上がらず、ここ数年、東南アジア・海外勢の対等から同製法・同製品レベルの生産では、川下産業が価格競争から鋳造製品の生産購入拠点を海外へシフトチェンジ化が進んでいる課題も起きているため、鋳造時の鋳造用金属部材に対して、表面温度低下防止策を施した、絶縁性鋳造用金属部材被膜とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、鋳造金型及び鋳造消耗部品、（鋳造用金属部材）の表面被膜であって、成分の異なる層を備えた多重構造で、最下層となる第１層に、金属部材の使用用途別に分けた、窒化化合物の厚さが異なる窒化層を定着させて、溶融金属合金鋳造時の摩耗、衝撃に耐えさせる。その上の中間層である第２層水蒸気酸化被膜マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）と最上層である、第３層大気酸化被膜ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、２種類の成分の異なる酸化皮膜処理を施し混合させることで、鋳造用金属部材の最表面に絶縁性効果が現れ、鋳造時の溶湯金属合金の鋳造熱が、鋳造用金属部材内部への熱移動を抑止制御が可能になることで、鋳造製品の品質向上と鋳造に必要となる鋳造用金属部材の高寿命化を改善できる絶縁性鋳造用金属部材用被膜である。
【００１１】
また、前記の成分の異なる酸化皮膜の製造方法として、第２層水蒸気酸化被膜マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）はバインダー効果と使用して、最上層である、第３層大気酸化被膜ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を更なる酸化被膜を施し混合結合反応させることにより、最上層にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物の総量に対してヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の割合が５０重量％以上で、第１層〜第３層までの層厚さが、１０μ以下を特徴として、鋳造用金属部材の最表面に絶縁性効果をもたらす、絶縁性鋳造用金属部材被膜の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は最下層となる第１層に、用途別分けした鋳造用金属部材に窒化化合物の厚さが異なる窒化層、中間層である第２層水蒸気酸化皮膜処理、最上層である、第３層大気酸化被膜処理で構成され、２種類の成分の異なる酸化皮膜処理を施すことで、第２層と第３層内で相乗効果が生まれ、水蒸気酸化膜が大気酸化皮膜に混ざり込み、総３層構造で鋳造金型及び鋳造部材（鋳造用金属部材）の表面に、ムラのない絶縁性被膜が維持されることで、鋳造用金属部材表面の鋳造熱の移動を抑止制御が可能になることで、鋳造製品の充填充足、鋳肌の美化、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材の高寿命化の改善が可能になる。
【００１３】
本発明は最表面に５０重量％以上混合されるヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を主体とした混合酸化被膜になるため、鋳造金型及び鋳造部材（鋳造用金属部材）の表面に、絶縁性被膜が維持され、鋳造用金属部材表面の鋳造熱の移動を抑止制御が可能になることで、鋳造製品の充填充足、鋳肌の美化、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材の高寿命化の改善が可能になる。
【００１４】
本発明は鋳造時に発生する、溶湯金属合金の流速による表面摩耗及び鋳巣を低減させるために、鋳造製品に対して鋳造圧力を加えるが、鋳造金型及び鋳造部材（鋳造用金属部材）の表面の強度を維持するため、第１層に種類別の窒化処理を施し、第２層、第３層に種類の違う酸化被膜処理を施すことが特徴で、最大で絶縁性鋳造用金属部材被膜の総膜厚が１０μ以下の膜厚であっても、効能として混合物の総量に対して５０％重量以上のヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が存在していれば、絶縁性被膜の維持が失われることがないため、鋳造用金属部材表面の鋳造熱の移動を抑止制御が可能になることで、鋳造製品の充填充足、鋳肌の美化、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材の高寿命化の改善が可能になる。
【００１５】
この、絶縁性鋳造用金属部材被膜で鋳造金型及び鋳造部材（鋳造用金属部材）表面の鋳造熱の移動を抑止制御が可能で、鋳造製品の充填充足、鋳肌の美化、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材の高寿命化の改善が可能になり、絶縁性鋳造用金属部材被膜とその製造方法を提供することで、国内での鋳造品レベルの底上げを可能にし、川下産業の海外への生産購入拠点シフトチェンジ化に歯止めをかけることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、選択図、実施の形態に係る鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表層部の多重構造からなる、絶縁性金属部品用被膜の厚さを示した断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図２】図２は、実施の形態に係る本発明で効果を生む鋳造金型（ダイカスト金型）の配置を示した説明図であり、実施例２に係る実鋳造試験を実施した際の鋳造金型（ダイカスト金型）の配置図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るダイカスト鋳造方式、コールドチャンバーダイカストマシン射出機構図で、本発明の効果を生む鋳造消耗部品を示した説明図であり、実施例３に係る実鋳造試験に使用した鋳造消耗部品を示す射出構造図である。
【図４】図４は、実施の形態に係るダイカスト鋳造方式ホットチャンバーダイカストマシン射出機構図で、本発明の効果を生む鋳造消耗部品を示した説明図であり、実施例２に係る実鋳造試験を実施した際、使用したダイカストマシンの射出機構である。実施例３に係る実鋳造試験に使用した鋳造消耗部品を示す射出構造図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）、ダイカスト鋳造部品金型熱移動を示した説明図（ａ）、（ｂ）である。
【図６】図６は、実施の形態係る本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜ビッカ−ス硬さ（Ｈｖ）と深さを示したグラフである。
【図７】図７は、実施の形態に係るマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、の混合比率を示したグラフである。
【図８】図８は、実施例１に係る各種被膜の絶縁性を計測するために使用した計測方法を示した説明図である。
【図９】図９は、実施例２に係る実際の鋳造試験で、本発明被膜金型鋳造によるダイカスト製品と従来金型被膜無し鋳造によるダイカスト製品の実鋳造による、鋳造製品の結果と比較を示した写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に於ける鋳造製品の品質向上と鋳造に必要となる鋳造用金属部材の高寿命化を改善できる絶縁性鋳造用金属部材用被膜を、ダイカスト鋳造を代表例として詳細に説明する。
図５を参照して、ダイカストの鋳造は主に低融点合金と称されるアルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、８５０℃以下の溶湯金属合金、（以下、溶湯金属合金）を高速で鋳造金型へ鋳込む鋳造方法になる。溶湯を流した後の鋳造金型や鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）は金属で出来ていることから、鋳造用金属部材内部へ熱移動が発生しやすくなる。理由としては、金属は熱しやすく冷めやすい性質があり、金属は電気を容易に通す。図５（ａ）ダイカスト鋳造部品金型熱移動モデルから１１３、溶湯金属合金、図５（ａ）１０４、１０５、鋳造金型（鋳造用金属部材）、図５（ａ）、１０７、１０８、鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）は溶湯金属合金を鋳込んだ際、急激に溶湯熱を奪い、瞬間的に製品形状が凝固維持されるが、鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）表面の熱を金属肉厚内部の冷えている部分に、熱移動が発生するため、鋳造用金属部材表面熱の温度維持は難しくなる。よって、鋳造金型及び鋳造部材（鋳造用金属部材）の表面に絶縁性を保持させ、熱の温度維持を可能にすることで、絶縁体＝熱移動の抑止＝断熱の効果が生まれ、鋳造用金属部材内部へ熱の移動発生が少なくなることから、鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表面熱温度の維持が可能になる。鋳造用金属部材表面に断熱効果の維持が生まれることは、図５（ａ）に示す外側へ向かって熱移動する矢印が、図５（ｂ）に示す１１３、溶湯金属合金が鋳込まれた際、溶湯熱移動を示す矢印が、内側に集まり鋳造用金属部材の表面で熱を維持することになるので、鋳造製品の品質向上と鋳造用金属部材の高寿命化が可能になる。
【００１８】
８５０℃以下の鋳造温度範囲で溶湯金属合金との反応を少なく抑え、絶縁性質を保ち、断熱効果を発揮し、鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表面温度維持に期待出来そうな物質は、酸化物、酸化被膜になる。先行技術として水蒸気酸化被膜処理のマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）１層被膜処理、特殊大気酸化被膜処理でマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜＋ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）２層被膜処理などが存在するが、水蒸気酸化被膜、特殊大気酸化被膜は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）が主体の被膜で密着性には優れるが、表面処理を施したマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）主体被膜に於いては、容易に電気を通し絶縁性がないことを発明者は発見した。また、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）＋ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）特殊大気酸化被膜処理に関しては、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が脆い性質を理由に、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を除去して、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）量を減らしてしまう行為は、絶縁性が低減され、絶縁性のムラが発生してしまう。よって、従来の酸化被膜処理に於いては、鋳造用金属部材（鋳造金型）の寿命を延ばす効果が優先され、鋳造用金属部材の表面温度低下防止策には至っていなく、課題である鋳造製品の充填不足と鋳肌の美化の改善には繋がらない。また、同様に、鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）は、溶湯金属合金が鋳造用金属部材（鋳造金型）に達する前工程の鋳造消耗部品であるため、溶湯金属合金の熱が鋳造金型へ達する前工程で、鋳造消耗部品内部に鋳造熱が奪われてしまっては、鋳造製品への真の解決には至らない。
【００１９】
本発明は最表面がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物の総量に対して、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の割合が５０重量％以上であることを特徴とした総３層構造の被膜処理からなり、最表面に絶縁性を維持させることが可能で、図５（ｂ）鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の熱移動を内側に集める形態を維持させる。最良なダイカスト鋳造を行うためには、ダイカスト鋳造は、鋳造時に溶湯流速による表面摩耗及び鋳巣を低減させるための鋳造圧力が毎鋳造時に発生するため、焼き入れ、焼き戻しをした鋳造用金属部材に、さらに窒化処理行い、表面を硬くしておくことが好ましく、図６本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜のビッカ−ス硬さ（Ｈｖ）と深さを示したグラフであり、この硬さを鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表面に維持させ、鋳造用途及び必要な条件で鋳造用金属部材を選定して、窒化処理を施す。その際、窒化化合物厚さを選定することが好ましく、鋳造製品の寸法精度も必要になるダイカスト鋳造に於いては、鋳造用金属部材表面に溶湯から伝わる流速、圧力の衝撃が強い部品には、図２、１０４、１０５、図３、１０７、１０８、図４、１１１、１１２、部品には、図１（ａ）Ｍ、母体金属の上層に、図１（ａ）、１０３、薄い窒化化合物の処理で、窒化化合物厚さ１〜３μを施し、流速、圧力の衝撃が弱い部品には、図１（ｂ）Ｍ、母体金属の上層に、図３、１０６、図４、１０９、１１０、部品に、図１（ｂ）、１０３、標準的な窒化処理で、化合物厚さ１〜７μの厚い化合物を施す。理由としては、総膜厚が厚い方が被膜としての効果は大きく発揮するが、膜厚が厚くなりすぎると鋳造時の衝撃及び圧力で被膜割れを起こしやすいからである。窒化処理による２種類の化合物厚さの違いと、図１（ａ）、（ｂ）、１０２、第２層の水蒸気酸化被膜処理マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）１．２μ、図１（ａ）、（ｂ）、１０１、第３層大気酸化被膜処理ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）１．５μ、総被膜厚を種類別に分け、図１（ａ）薄膜タイプ総膜厚５．７μ、図１（ｂ）厚膜タイプ総膜厚９．７μと称す。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）、１０２、を参照に、図１、（ａ）（ｂ）、Ｍ、母体金属上層に図１、（ａ）（ｂ）、１０３、第１層窒化化合物の上には、第２層に水蒸気酸化被膜処理マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜をバインダーとして形態させるが、第２層の酸化被膜は高温の水蒸気を利用した、ホモ処理法による被膜を重ねる。この水蒸気を利用したホモ処理のベースはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜になるが、従来の技術で考えるならば、酸化被膜であるため表面が絶縁対になるはずであるが、デジタルテスターで導通試験を行うと、電気的に導通してしまう。被膜が導通してしまう行為は、断熱効果の意味をなさないので、鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表面は、図５（ａ）、１１３、溶湯金属合金の熱が外に逃げて行く方向になるため、鋳造用金属部材の高寿命化と鋳造製品の品質向上は望めない。しかし、大気中酸化被膜処理ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）被膜の方は、水蒸気酸化被膜処理マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）より耐溶損性は優れるが、非常に脆く、被膜と図１（ａ）（ｂ）、Ｍ、母体合金との密着性が非常に悪いため、機構部品用被膜としては、使い物にならない。しかし、大気中酸化被膜処理ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）被膜で導通試験を行うと、電気的導通は起こらず、絶縁体になっているため図５（ｂ）、１１３、溶湯金属合金の熱の移動が内側に示し、鋳造金型及び鋳造消耗部品（鋳造用金属部材）の表面が絶縁性になるため、断熱効果が発生し、鋳造部材の高寿命化と鋳造製品の品質向上の解決が可能になる。よって、大気中酸化被膜処理ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の密着性と脆さの改善をさせるには、第２層に水蒸気酸化処理マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜をバインダー的存在で形態させ、大気中酸化被膜処理ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を第３層として、第２層のマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜を、図１、（ａ）（ｂ）を参照に、窒化化合物とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）でサンドウィッチ状態の形態構造にしている。
【００２１】
最表面第３層は、図１（ａ）、（ｂ）、１０１、を参照に、大気中の酸素を利用した酸化処理、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）が主体になるが、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の脆さ、密着性の悪さを克服するため、第２層の水蒸気酸化マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）被膜処理を施しておくことで、最表層の大気中酸化ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を処理した時点で、相乗効果が現れ、図７に示す混合率を示したグラフを参照に、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）とヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合物の総量に対してヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の割合が５０重量％以上のヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）酸化物を残した状態で、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）と絡みつき、アンカー効果での密着性と表面の絶縁性をヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）主体で最表面に維持することができたことにより、絶縁性鋳造用金属部材被膜が実現する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の最大の特徴は、絶縁性被膜で鋳造用金属部材の表面の熱移動を抑止し、鋳造用金属部材の表面に、絶縁性による断熱効果を生ませることになるが、実際に本発明で実現した絶縁性鋳造用金属部材被膜が絶縁体になっているのか、立証するために、他の被膜との比較試験を実施した。試験方法は、簡易的であるが図８、１１４、に示す、デジタルテスターを使用して、図８、１１５、テストピース資料が導通すればピー音、導通しなければ無音で、標準的な視聴能力がある人物がデジタルテスター音を聞き分け、絶縁性評価を実施した。試験を行う際、ゴム砥石でテストピース表面の汚れ及び自然再生した酸化被膜を除去し、尚且つ判定と同時に抵抗値を測定した。
資料被膜として、Ａ被膜：図１（ａ）、（ｂ）本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜、Ｂ被膜：ＰＶＤ処理ＴｉＮ膜、Ｃ被膜：水蒸気酸化皮膜マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）Ｄ被膜：大気酸化被膜マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）主体＋微量ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）。
判定として、○導通無し、△導通にムラあり、×導通有り、と称し、表１に結果比較表を示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１の結果より、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を含む形態のものは絶縁性に適することが解るが、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）の混合割合によって、絶縁性が変化する方向性が確認できたため、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜は、絶縁性である。
【実施例２】
【００２５】
図２、１０４、１０５、ダイカスト金型（鋳造用金属部材）の表面に、本発明の図１（ａ）、薄膜タイプ総膜厚５．７μの絶縁性鋳造用金属部材被膜を施し、ダイカスト金型表面に絶縁性を維持させ、図５（ｂ）、１１３、溶湯金属合金の熱を金型表面内側に集めた形態をとり、図４、ホットチャンバー法のダイカストマシンの鋳造方法を使用して、ダイカスト用アルミニウム合金、ＡＤＣ１２材を溶解し、溶湯化したＡＤＣ１２材を金型に鋳込むダイカスト実鋳造試験を実施した。
【００２６】
本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜、図１（ａ）、薄膜タイプを採用した理由としては、ダイカスト鋳造時に溶湯金属合金の流速衝撃と鋳造圧力が図２、１０４、１０５のダイカスト金型に伝わり、絶縁性鋳造用金属部材被膜、図１（ｂ）、厚膜タイプ総膜厚９．７μでは被膜割れの予測ができ、ダイカスト製品の品質は、寸法精度も重要視されることから、図１（ａ）、薄膜タイプを採用し、２０００ショット実鋳造を行い、被膜の割れ、剥がれのチェックを行いつつ、課題である鋳造時の鋳造製品の充填不足、鋳肌の劣化改善に重点を置き、従来金型被膜無しで２０００ショット鋳造、本発明の絶縁性金属部品被膜を施した金型で２０００ショット鋳造を行い、ダイカスト製品の品質を比較評価し図９写真図に結果を示す。
【００２７】
図９に示す比較写真は、左側に従来金型被膜無し、による鋳造５ショット時のＡＤＣ１２材の溶湯充填及び鋳肌の写真になる。右側に本発明の絶縁性金属部品被膜を施した、鋳造５ショット時のＡＤＣ１２材の溶湯充填及び鋳肌の写真になる。明らかな差で、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜は、絶縁性効果で金型表面に鋳造熱が維持できるため、鋳造５ショットから、最良品のダイカスト製品品質が得られ、２０００ショット鋳造間、同じ品質を保つが、従来の被膜無しによるダイカスト製品は同じ鋳造５ショット時、溶湯の充填不足及び鋳肌の悪さが明確で、鋳造時間・鋳造ショット数を重ねて本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜の溶湯充填、鋳肌の美化に近づき、その間は不良品としてダイカスト製品を捨てることになる。よって、金型表面に絶縁性を維持させ、溶湯金属合金の鋳造熱を逃がさないことは、鋳造製品に対して有利である。また、鋳造２０００ショット間、被膜の割れ、剥がれは発生しなかった。
【実施例３】
【００２８】
図３、１０６、１０７、１０８、はコールドチャンバーダイカストマシンの射出消耗部品（鋳造消耗部品）であり、図４、１０９、１１０、１１１、１１２、もホットチャンバーダイカストマシンの射出消耗部品（鋳造消耗部品）である。この２種類のダイカストマシンのすべての射出消耗部品（鋳造消耗部品）は、最良のダイカスト鋳造製品の品質に係る部品で、ダイカスト金型（鋳造金型）まで溶湯金属合金を送り込む機構部品になる。この機構部品に溶湯金属合金の溶湯熱が部品に奪われてしまっては、最良のダイカスト製品が得られず、機構部品に溶湯熱が奪われる行為は機構部品内部まで熱が伝わるため部品の寿命に関わる。よって、ダイカストマシンの射出機構部品（鋳造消耗部品）の寿命を実際の鋳造で繰り返し試験を実施し、射出機構消耗部品（鋳造消耗部品）の消耗度合いの検証を行った。
【００２９】
検証方法としては、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜、図１、（ａ）薄膜タイプ総膜厚５．７μは、実施例２で効果を確認していたため、図３、１０６、給湯ラドル部品、図４、１０９、射出ノズル部品を対象に、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜、図１（ｂ）、厚膜タイプ総膜厚９．７μ被膜を部品に施し寿命検証を行った。図３、１０６、給湯ラドル部品には、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜の上に塗型剤と称される酸化物の塗り液を塗布し、ダイカスト用アルミニウム合金、ＡＤＣ１２材、金型締め付け力２０００トンクラスの大型の図３に示す、コールドチャンバーダイカストマシンで、図３、１０６、給湯ラドル部品の消耗の検証を行い、図４、１０９、射出ノズル部品は、ダイカスト用亜鉛合金、ＺＤＣ２材、金型締め付け力１０トン以下クラスの小型の図４に示す、ホットチャンバーダイカストマシンで、図４、１０９、射出ノズル部品の消耗検証を行い、結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２を参照に、図３、１０６、給湯ラドル部品は、従来品被膜無し、より５倍の寿命が延び、図４、１０９、射出ノズル部品は、先端で溶湯金属合金を噴射する際、約２５ｍ／ｓeｃ流速と２５ＭＰａ鋳造圧力の衝撃と圧力が伝わるが、従来の被膜無しよりも、３倍の寿命が延びた結果を得たことから、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜は、ダイカストマシン消耗部品（鋳造消耗部品）にも効果を発揮し、鋳造消耗部品の高寿命化が実現できた。
【００３２】
特に図４、１０９、射出ノズル部品（以下、射出ノズル）に於いては、図４、小型ホットチャンバーダイカストマシンでの鋳造時、溶湯金属合金を鋳造金型に送り込む際、ダイカスト鋳造品が小物製品になると、射出ノズル先端がφ４ｍｍ以下の小径部品となり、射出ノズルを図２、１０４、ダイカスト固定金型（鋳造金型）にタッチさせた状態での鋳造になるため、射出ノズルの熱は、ダイカスト金型（鋳造金型）側に熱が奪われる。よって、射出ノズルの先端はダイカスト金型（鋳造金型）に熱が奪われることにより、射出ノズルの先端温度が低下し、溶湯金属合金が射出ノズル先端で詰まりぎみになる。射出ノズルの先端が詰まりぎみになることから、テーパーリーマーを使用して、射出ノズル孔に挿入し１万ショット程度で毎回メンテナンスを行う作業が発生するが、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜を射出ノズルに施しておくと、絶縁性効果が発揮し、射出ノズル先端は、ダイカスト金型（鋳造金型）に熱が奪われ難くなるため、鋳造３００万ショット、ノーメンテナンスが実現できた。この結果を受け、その他の図３、１０７コールドチャンバー用射出プランジャー、１０８コールドチャンバー用射出スリーブ、コールドチャンバーダイカストマシン消耗部品（鋳造消耗部品）、図４、１１０グースネック、１１１ホットチャンバー用射出プランジャー、１１２ホットチャンバー用射出スリーブ、ホットチャンバーダイカストマシン消耗部品（鋳造消耗部品）にも、本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜は有効であり、ダイカスト鋳造以外の、その他鋳造部品にも効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の絶縁性鋳造用金属部材被膜で熱移動抑止を制御できるため、熱を扱う産業用途すべてに適用が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  大気酸化被膜ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）
１０２  水蒸気酸化被膜マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）
Ｍ  母体金属
１０３  窒化化合物
１０４  ダイカスト用固定金型
１０５  ダイカスト用可動金型
１０６  給湯ラドル
１０７  コールドチャンバー用射出プランジャー
１０８  コールドチャンバー用射出スリーブ
１０９  射出ノズル
１１０  グースネック
１１１  ホットチャンバー用射出プランジャー
１１２  ホットチャンバー用射出スリーブ
１１３  溶湯金属合金
１１４  デジタルテスター
１１５  テストピース資料
【図１】
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【図２】
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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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