金属模的防锈处理方法
【专利摘要】本发明提供一种金属模的防锈处理方法，其能够减少对金属模实施防锈处理时的时间以及成本。金属模（1）的防锈处理工序（S1）包括：氢氧化铁生成工序（S11），在金属模（1）的表面的预定部分上生成氢氧化铁；表面处理工序（S12），通过在缺氧气氛下对在氢氧化铁生成工序（S11）中生成了氢氧化铁的金属模（1）进行加热，从而形成覆盖金属模（1）的成形面的被膜，并且使在金属模（1）上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变。
【专利说明】金属模的防锈处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对金属模实施防锈处理的金属模的防锈处理方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，公知一种对在压铸等中所使用的金属模实施防止产生所谓的红锈(Fe2O3)的处理(防锈处理)的技术。
[0003]在专利文献I中，公开了一种以Zn-Al合金粉末以及水溶性铬化合物为主要成分的金属用的覆盖组合物。
[0004]专利文献I中所记载的覆盖组合物在被涂布在金属的表面上之后，通过以预定的温度及时间而被加热从而成为防锈被膜，由此防止在该金属上产生红锈的情况。
[0005]在将专利文献I中所记载的覆盖组合物的使用对象设为压铸等中所使用的金属模的情况下，由于在该金属模的成形面上形成用于实现降低脱模阻力等的被膜(例如，碳膜)，因此在该金属模的成形面以外的面(特别是，容易产生红锈的冷却水道的表面等)上形成所述防锈被膜。
[0006]在这种情况下，在如下这一点上较为不利，即，除在金属模的成形面上形成碳膜等的被膜的工序以外，还需要另外实施在该金属模的成形面以外的面上形成所述防锈被膜的工序。
[0007]此外，在为了对金属模的成形面上所形成的碳膜等被膜进行修补，而将金属模放入加热炉中时，存在形成所述防锈被膜的物质飞散，从而对金属模的成形面上的被膜的形成造成不良影响的可能。因此，在如下这一点上较为不利，即，在对金属模的成形面上所形成的碳膜等被膜进行修补时，需要去除所述防锈被膜。
[0008]如此,在现有的金属模的防锈处理方法中，产生了对金属模实施防锈处理时的时间以及成本增加的问题。
[0009]在先技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开平9-268265号公报
【发明内容】
[0012]发明所要解决的课题
[0013]本发明的课题在于，提供一种能够减少对金属模实施防锈处理时的时间以及成本的金属模的防锈处理方法。
[0014]用于解决课题的方法
[0015]本发明的金属模的防锈处理方法对具有成形面的金属模实施防锈处理，并包括:氢氧化铁生成工序，在金属模的表面的预定部分上生成氢氧化铁；表面处理工序，通过在缺氧气氛下对在所述氢氧化铁生成工序中生成了氢氧化铁的金属模进行加热，从而形成覆盖该金属模的成形面的被膜，并且使在该金属模上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变。[0016]在本发明的金属模的防锈处理方法中，优选为，在所述氧化铁生成工序中，将黑锈促进剂涂抹在所述金属模的表面的预定部分上，所述黑锈促进剂含有水、以及具有还原性的物质。
[0017]在本发明的金属模的防锈处理方法中，优选为，在所述金属模中，从该金属模的不同于成形面的面朝向内部而形成有至少一个冷却水道，所述冷却水道供冷却水流通，在所述氢氧化铁生成工序中，在所述冷却水道的整个表面上生成所述氢氧化铁。
[0018]在本发明的金属模的防锈处理方法中，优选为，所述氧化铁生成工序为，实施所述冷却水道的通水确认的工序。
[0019]在本发明的金属模的防锈处理方法中，优选为，覆盖所述金属模的成形面的被膜为碳月吴。
[0020]在本发明的金属模的防锈处理方法中的所述表面处理工序中，优选为，从所述金属模的成形面侧供给惰性气体。[0021]发明效果
[0022]根据本发明，能够减少对金属模实施防锈处理时的时间以及成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为表示本发明所涉及的金属模的图。
[0024]图2为表示本发明所涉及的金属模的防锈处理工序的图。
[0025]图3为表示表面处理工序中所使用的处理炉的图。
【具体实施方式】
[0026]【第一实施方式】
[0027]以下，参照图1~图3对作为本发明所涉及的金属模的防锈处理方法的第一实施方式的、金属模I的防锈处理工序SI进行说明。
[0028]防锈处理工序SI为，对金属模I实施防止产生所谓的红锈(Fe2O3)的处理(防锈处理)的工序。在防锈处理工序Si中，通过在金属模I的表面的预定部分上形成所谓的黑锈(Fe3O4)的被膜，从而防止在该部分上产生红锈的情况。
[0029]金属模I为，在压铸等中所使用的金属模，且由预定的钢材(例如，SKD61)构成。
[0030]如图1所示，金属模I在上表面(图1的上表面)上具有预定形状的成形面。在金属模I的与成形面为相反的一侧的表面(图1的下表面)上，朝向金属模I的内部而形成有多个冷却水道2、2…。
[0031]冷却水道2为，供用于对金属模I进行冷却的冷却水流通的通道，且在金属模I的内部被形成有多个。冷却水道2从金属模I的与成形面为相反的一侧的表面(不同于成形面的表面)朝向金属模I的内部而形成，且在金属模I的内部向各个方向延伸。
[0032]如图2所示，防锈处理工序SI包括:氧化铁生成工序Sll和表面处理工序S12。
[0033]氧化铁生成工序Sll为，在金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上生成氢氧化铁的工序。
[0034]此处，本发明中的“金属模的表面”包含在金属模的内部所形成的冷却水道的表面，且本实施方式中的多个冷却水道2、2…的整个表面为，“金属模的表面的预定部分”的一个实施方式。
[0035]在氧化铁生成工序Sll中，将黑锈促进剂涂抹在所有的冷却水道2、2…的整个表面上。
[0036]此处，本发明中的“黑锈促进剂”为，含有水、以及具有还原性的物质的液体。
[0037]作为黑锈促进剂，可以采用日本特开2007-118035号公报中所公开的脱模剂。该脱模剂为，含有具有还原性的有机酸或有机酸盐的水溶性的脱模剂。
[0038]在氢氧化铁生成工序Sll中，将在冷却水道2、2…的整个表面上涂抹有黑锈促进剂的金属模I在氧化气氛下(例如，在大气气氛下)放置预定的时间。
[0039]当黑锈促进剂被涂抹在金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上，并在氧化气氛下(例如，大气气氛下)经过预定的时间时，由于黑锈促进剂中所含有的水分，从而在冷却水道2、2...的整个表面上将生成氢氧化铁。
[0040]另外，本发明中的“氢氧化铁”包括氢氧化亚铁(II) (Fe (OH)2)以及氢氧化铁(III) (Fe (OH)3X
[0041]表面处理工序S12为如下工序，即，通过在缺氧气氛下对在氢氧化铁生成工序Sll中于冷却水道2、2...的整个表面上生成了氢氧化铁的金属模I进行加热，从而在金属模I的成形面上形成碳膜，并且使在金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变的工序。
[0042]此处，本发明中的“缺氧气氛”包括存在极少量的氧气的气氛、以及完全不存在氧气的气氛(非氧化气氛)，例如，氧气浓度在大气中为5%以下,或者在水中为Ippm以下的气氛。
[0043]此外，碳膜为，本发明的“覆盖金属模的成形面的被膜”的一个实施方式，且为用于实现降低脱模阻力、以及防止金属模的成形面的熔损等的被膜。
[0044]在表面处理工序S12中，通过处理炉10而在缺氧气氛下对在冷却水道2、2…的整个表面上生成了氢氧化铁的金属模I进行加热。
[0045]如图3所示，处理炉10被构成为，在内部形成有作为能够配置金属模I的密封空间的处理室11，且能够经由供给口 12而向处理室11供给预定的气体，并且能够使处理室11升温至所需的温度。
[0046]供给口 12为，用于向处理室11供给预定的气体的通道，且被配置于处理室11的上部(图3中的上侧)。另外，处理室11中所存在的气体能够通过泵而经由位于处理室11的与供给口 12相反的一侧(图3中的下侧)的排出口(未图示)被排出。
[0047]在通过处理炉10而对在冷却水道2、2…的整个表面上生成了氢氧化铁的金属模I进行加热之前，对金属模1的表面的预定的部分实施遮蔽。该遮蔽为，用于防止对金属模I的成形面的处理(碳膜的形成)波及到金属模I的成形面以外的表面的处理。
[0048]在本实施方式中，在通过适当的封闭部件而将金属模I的与成形面为相反的一侧的表面(图3中的下表面)上的冷却水道2、2…的开口部分堵塞之后，将防氮化剂等药剂涂抹在金属模I的成形面以外的表面上，从而对该表面实施遮蔽。
[0049]在对金属模1实施了上述 的遮蔽，并拆下了所述封闭部件后，将该金属模I放入处理炉10的处理室11内，并以成为金属模I的成形面朝向供给口 12侧(上方)的状态的方式，载置于未图示的网状的台等上。[0050]在将金属模I配置于处理室11内后，从供给口 12向处于大气气氛的处理室11缓慢地供给氮气(N2)等惰性气体，从而使处理室11内的氧气量逐渐减少。而且，在向处理室11内供给惰性气体，且经过了预定的时间之后，使处理室11逐渐升温。在使处理室11升温的过程中，以在达到开始生成黑锈的温度(约250°C)之前，使处理室11成为非氧化气氛、即完全不存在氧气的气氛的方式，对惰性气体的供给进行控制。
[0051]在处理室11达到了预定的温度(例如，500°C)之后，在保持该温度的状态下，对金属模I加热预定的时间(例如，三小时)。
[0052]在对金属模I进行了加热之后，从处理炉10中取出金属模1，并去除施加在金属模I上的遮蔽。
[0053]另外，在使处理室11升温而对金属模I进行加热的过程中，为了在金属模I的成形面上形成碳膜，而适当地向处理室11供给乙炔(C2H2)以及氨气(NH3)等反应气体。
[0054]如此，在 表面处理工序S12中，向处理室11缓慢地供给氮气等惰性气体，从而使处理室11成为缺氧气氛。
[0055]由于在缺氧气氛下，金属模I与反应气体一起被加热，因此在金属模I的成形面上形成了碳膜。
[0056]而且，由于金属模I在缺氧气氛下被加热，因此冷却水道2、2…的整个表面上所生成的氢氧化铁成为黑锈。
[0057]此时，通过利用黑锈促进剂中所含有的具有还原性的物质来对氢氧化铁进行还原，从而促进了黑锈的生成。
[0058]如此，以覆盖金属模I的冷却水道2、2…的整个表面的方式而形成了黑锈的被膜。
[0059]由于金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上所生成的黑锈为致密的结构的被膜，因此防止在铸造时流通于冷却水道2、2…中的冷却水对金属模I的腐蚀。即，通过以覆盖金属模I的冷却水道2、2…的整个表面的方式而形成的黑锈，从而对金属模I的冷却水道
2、2…的整个表面实施了防锈处理。
[0060]另外，由于黑锈在缺氧气氛下于大致250°C以上的温度下被生成，因此由处理炉10实施的对金属模I的加热在250°C以上的温度下被实施。
[0061]此外，虽然在本实施方式中，在使处理室11升温的过程中，以在达到开始生成黑锈的温度(约250°C)之前使处理室11成为非氧化气氛的方式，对惰性气体的供给进行控制，但是也可以在使处理室11成为非氧化气氛之后使处理室11升温。但是，由于黑锈容易在存在少许氧气的气氛下生成，因此优选为，如本实施方式这样，以在达到开始生成黑锈的温度(约250°C )之前使处理室11成为非氧化气氛的方式，对惰性气体的供给进行控制。
[0062]如上文所述，通过在缺氧气氛下对在冷却水道2、2…的整个表面上生成了氢氧化铁的金属模I进行加热，从而在金属模I的成形面上形成碳膜的同时，使在金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变。
[0063]如此，通过实施防锈处理工序SI，从而不需要在金属模I的成形面上形成碳膜的工序以外，另外实施对金属模I的冷却水道2、2…的整个表面实施防锈处理的工序。
[0064]因此，能够减少对金属模I实施防锈处理时的时间以及成本。
[0065]此外，在本实施方式中，金属模I以使其成形面朝向供给口 12侧(上方)的状态而被配置于处理炉10的处理室11内。[0066]因此，与处理室11内的与金属模I的成形面相反的一侧的空间(图3中的金属模I的下方的空间)相比，从供给口 12被供给的惰性气体更早地到达处理室11内的金属模I的成形面侧的空间。即，惰性气体从金属模I的成形面侧被供给，从而与处理室11内的与金属模I的成形面相反的一侧的空间相比，处理室11内的金属模I的成形面侧的空间更早地成为惰性气体较浓的气氛。
[0067]此处,虽然通过在缺氧气氛下对金属模I与反应气体一起进行加热，从而在金属模I的成形面上形成碳膜，但是优选为，在非氧化气氛、即完全不存在氧气的气氛下形成碳膜。
[0068] 另一方面，如上所述，由于黑锈容易在存在少许氧气的气氛下生成，因此优选为，在存在极其少量的氧气的气氛下生成黒锈。
[0069]由此，由于金属模I在如下的状态下被加热，因此能够高效地形成碳膜以及黑锈，所述状态为，在处理室11内的较早地成为惰性气体较浓的气氛的空间内，配置要形成碳膜的成形面，而在处理室11内的较迟地成为惰性气体较浓的气氛的空间内，配置要生成黑锈的冷却水道2、2…所开口的面(图3中的下表面)的状态。
[0070]另外，虽然在本实施方式中，使用了供给口 12被配置于处理室11内的上部(图3中的上侧)的处理炉10，但是也可以使用供给口 12被配置于其他的位置处的处理炉10。
[0071]例如，在使用了供给口 12被配置于处理室11内的下部(图3中的下侧)的处理炉10的情况下，只需以成为金属模I的成形面朝向下方的状态的方式，将金属模I配置于处理炉10的处理室11内即可。
[0072]在冷却水道2、2…的整个表面上生成了黑锈的金属模I能够在铸造时于冷却水流动于冷却水道2、2…中的过程中维持黑锈。
[0073]详细而言，通过向冷却水中添加黑锈促进剂，从而能够使该冷却水所接触的冷却水道2、2…的整个表面处于生成黑锈的环境下，由此能够在铸造时维持黑锈。
[0074]由此，即使在铸造时产生了因熔融金属的热量等使金属模I伸缩而引起的黑锈的裂纹的情况下，也不会因从黑锈的间隙到达至金属模I的新生表面上的冷却水而在金属模I上产生红锈，并能够对裂开了的黑锈进行修补。
[0075]因此，能够减少对金属模I的维护频率，从而减少铸造时的成本。
[0076]另外，虽然在本实施方式中，在金属模I的成形面上形成碳膜，但是在金属模的成形面上所形成的被膜的种类并没有限定。
[0077]因此，本发明通过根据被膜的种类来变更加热金属模的时间和温度、以及反应气体，从而能够应用于形成多种种类的被膜的情况。
[0078]【第二实施方式】
[0079]以下，参照图2对作为本发明所涉及的金属模的防锈处理方法的第二实施方式的、金属模I的防锈处理工序S2进行说明。
[0080]如图2所示，防锈处理工序S2包括:氢氧化铁生成工序S21和表面处理工序S22。
[0081]氢氧化铁生成工序S21为，在金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上生成氢氧化铁的工序。
[0082]在氢氧化铁生成工序S21中，使冷却水在所有的冷却水道2、2…中流动预定的时间后，将金属模I在氧化气氛下(例如，大气气氛下)放置预定的时间。[0083]如此，通过在冷却水道2、2…的整个表面上所附着的冷却水，从而在冷却水道2、2…的整个表面上生成有氢氧化铁。
[0084]在氢氧化铁生成工序S21中，能够同时实施使冷却水在冷却水道2、2…中流动的作业、和确认是否形成有冷却水道2、2…以便冷却水流动的作业(所谓的通水确认)。
[0085]由于通水确认为在将金属模I使用于铸造时必须实施的作业，因此通过实施冷却水道2、2…的通水确认以作为氢氧化铁生成工序S21，从而能够缩短使用金属模I的一系列的作业所需的时间。
[0086]表面处理工序S22为，通过在缺氧气氛下对在氢氧化铁生成工序S21中于冷却水道2、2…的整个表面上生成了氢氧化铁的金属模进行加热，从而在金属模I的成形面上形成碳膜，并且使金属模I的冷却水道2、2…的整个表面上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变的工序。
[0087]在表面处理工序S22中，与防锈处理工序SI的表面处理工序S12相同地，通过处理炉10而对在冷却水道2、2...的整个表面上生成有氢氧化铁的金属模I进行加热。
[0088]由于表面处理工序S22与表面处理工序S12大致相同，因此省略详细的说明。
[0089]【第三实施方式】
[0090]以下，参照图2对作为本发明所涉及的金属模的防锈处理方法的第三实施方式的、金属模I的防锈处理工序S3进行说明。
[0091]如图2所示，防锈处理工序S3包括:氢氧化铁生成工序S31和表面处理工序S32。
[0092]氢氧化铁生成工序S31为，在包括金属模I的冷却水道2、2…的表面在内的、金属模I的整个表面上生成氢氧化铁的工序。
[0093]此处，本实施方式中的金属模I的整个表面为，“金属模的表面上的预定部分”的一个实施方式。
[0094]在氢氧化铁生成工序S31中，在将雾状的水涂抹在金属模I的整个表面上之后，将金属模I在氧化气氛下(例如，大气气氛下)放置预定的时间。
[0095]如此，通过在金属模I的整个表面上所附着的水，从而在金属模I的整个表面上生成有氢氧化铁。
[0096]另外，也可以在涂抹于金属模I的整个表面上的水中添加黑锈促进剂，或者代替水而将黑锈促进剂涂抹在金属模I的整个表面上。
[0097]表面处理工序S32为，通过在缺氧气氛下对氢氧化铁生成工序S31中于整个表面上生成有氢氧化铁的金属模I进行加热，从而使在金属模I的整个表面上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变的工序。
[0098]在表面处理工序S32中，利用预定的加热炉，而对金属模I实施用于去除应力的回火处理。
[0099]对金属模I的回火处理为，通过在缺氧气氛下，以预定的温度(例如，500°C)对金属模I加热预定的时间(例如，四小时)，从而去除金属模I的残余应力的作业。
[0100]由于在回火处理时，金属模I在缺氧气氛下被加热，因此在金属模I的整个表面上所生成的氢氧化铁变成黑锈，从而以覆盖金属模I的整个表面的方式形成了黑锈的被膜。
[0101]如此，由于在表面处理工序S32中，在对金属模I实施回火处理的同时，在金属模I的整个表面上生成了黑锈，因此能够缩短使用金属模I的一系列的作业所需的时间。[0102]如上所述，经过防锈处理工序S3，从而以覆盖金属模I的整个表面的方式形成了黑锈的被膜。
[0103]由于在金属模I的整个表面上所形成的黑锈为致密的结构的被膜，因此金属模I的成形面上的黑锈与碳膜相同地，作为用于实现降低脱模阻力、以及防止金属模的成形面的熔损等的被膜而发挥功能。另一方面，冷却水道2、2…的表面上的黑锈防止冷却水对金属模I的腐蚀。
[0104]如此，通过实施防锈处理工序S3，从而无需在金属模I的成形面上形成用于实现降低脱模阻力等的被膜的工序以外，另外实施对金属模I的冷却水道2、2…的整个表面实施防锈处理的工序。
[0105]因此，能够减少对金属模I实施防锈处理时的时间以及成本。
[0106]工业上的可利用性
[0107]本发明能够利用于对如下的金属模的防锈处理方法中，所述金属膜在成形面上形成有用于实现降低脱模阻力等的被膜。
[0108]符号说明
[0109]I 金属模；
[0110]2 冷却水道；
[0111]10 处理炉；
[0112]11 处理室；
[0113]12 供给口。
【权利要求】
1.一种金属模的防锈处理方法，其对具有成形面的金属模实施防锈处理，所述金属模的防锈处理方法的特征在于，包括: 氢氧化铁生成工序，在金属模的表面的预定部分上生成氢氧化铁； 表面处理工序，通过在缺氧气氛下对在所述氢氧化铁生成工序中生成了氢氧化铁的金属模进行加热，从而形成覆盖该金属模的成形面的被膜，并且使在该金属模上所生成的氢氧化铁向黑锈发生转变。
2.如权利要求1所述的金属模的防锈处理方法，其特征在于， 在所述氢氧化铁生成工序中，将黑锈促进剂涂抹在所述金属模的表面的预定部分上，所述黑锈促进剂含有水、以及具有还原性的物质。
3.如权利要求1或权利要求2所述的金属模的防锈处理方法，其特征在于， 在所述金属模中，从该金属模的不同于成形面的面朝向内部而形成有至少一个冷却水道，所述冷却水道供冷却水流通， 在所述氢氧化铁生成工序中，在所述冷却水道的整个表面上生成所述氢氧化铁。
4.如权利要求3所述的金属模的防锈处理方法，其特征在于， 所述氢氧化铁生成工序为，实施所述冷却水道的通水确认的工序。
5.如权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的金属模的防锈处理方法，其特征在于， 覆盖所述金属模的成形面的被膜为碳膜。
6.如权利要求5所述的金属模的防锈处理方法，其特征在于， 在所述表面处理工序中，从所述金属模的成形面侧供给惰性气体。
【文档编号】B22D17/22GK103917313SQ201180074251
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2011年10月18日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】山内郁生, 古川雄一 申请人:丰田自动车株式会社