産業技術と生産プロセスの継続的な発展、および特にWTO加盟以降の世界的な市場競争の激化に伴い、機械製造業界とエンジニアリング業界では、鋳造品質、特に鋳物表面品質に対する要求がますます高まっています。鋳造コーティング鋳型キャビティまたはコアの表面に塗布されるコーティングは、表面の耐火性、化学的安定性、耐金属摩耗性、耐砂付着性などの特性を向上させるために使用されます。鋳物コーティングは鋳物の表面品質と密接に関連しています。Xindaは、鋳物コーティングの役割と性能の観点から、鋳物コーティングが鋳物の表面品質に与える影響について解説します。
I. コーティングの役割
1. 鋳造面への砂の機械的付着と化学的付着を低減
鋳型や中子には多くの気孔があります。鋳造および凝固の過程で、静圧と動圧を受ける溶融金属が気孔に浸透し、鋳物の表面に付着した洗浄しにくい金属砂の殻を形成します。これを機械的砂付着と呼びます。鋳造コーティングを施すことで、鋳型と中子の表層にある砂粒子間の気孔を密閉し、溶融金属の浸透経路を遮断し、鋳物の機械的砂付着を低減することができます。鋳造温度以下では、溶鋼表面に金属酸化物膜が継続的に生成され、珪砂と化学反応を起こし、鋳物の表面に化学的砂付着を引き起こします。鋳造コーティングを使用することで、溶融金属を鋳型または中子の表面から隔離し、それらの間の化学反応を抑制し、鋳物の表面に化学的砂付着を低減または除去することができます。
2. 鋳造面への砂の混入と砂の飛散を低減
鋳造工程において、高温の溶融金属は鋳型および中子表面に強い放熱効果をもたらします。加熱された鋳型および中子から発生する熱圧力と高温湿潤引張強度は、鋳物への砂かみ込みにつながります。鋳造コーティングは、鋳型または中子の放熱を緩やかにし、砂かみ込み欠陥の発生を低減または排除します。また、一定の結合力を持つコーティングは、鋳型および中子の表層部の砂粒子間に浸透し、鋳型または中子の表面強度と耐摩耗性を向上させ、鋳物の砂かみ込み欠陥を低減します。
3. 鋳物の表面性能と内部品質の向上
コーティングに断熱材や冷却材を添加することで、鋳型キャビティ内の温度分布を改善し、合金の凝固・結晶化プロセスを制御することで、鋳物表面における冷割れや熱割れの発生を低減します。また、コーティングに特定の接種剤や合金元素を添加することで、局所的な接種や表面合金化を実現し、鋳物の金属組織と性能を向上させることができます。
II. コーティングの性能
1. サスペンションの安定性
保管中または使用中は、コーティングの性能とコーティング品質の均一性を確保するために、コーティングの固体粒子は、層化、沈殿、凝集することなく、可能な限り懸濁している必要があります。
2. ブラシの使い心地
良好なブラシ性を備えたコーティングの使用性能は、ブラシをコーティングに完全に浸してブラシを塗ったときに、滑らかでべたつかず、砂粒を付着させないことです。ブラシ塗り後、コーティングはブラシ跡を残さず自動的に平坦化され、キャビティの垂直面でコーティングの損失が発生しません。
3. 透過性
高品質なコーティングは、鋳型と中子の適切な深さまで浸透する性能を備えている必要があります。一般的に、浸透深さは砂粒子の直径の2～3倍が必要です。コーティングが砂型の細孔に浸透することで、砂粒子間の親和性も高まります。
4. 表面強度
硬化後に外力による引っかき傷や擦れを受けても、塗膜に跡が残らず、粉落ちも起こさないことを塗膜の表面強度といいます。十分な表面強度があれば、金型のハンドリング、中子セット、型締め時の損傷を防ぐことができます。また、優れた塗膜は、砂付着耐性、耐クラック性、防腐性、そしてガス発生量が少ないことも重要です。
III. 鋳造表面品質に影響を与える鋳造コーティングの原理
1. 空気膜と炭素膜の分離
黒鉛粉末コーティングは、鋳鉄製品に使用した場合、良好な剥離性を示します。鋳造、凝固、冷却の過程で、黒鉛は一酸化炭素ガス膜と光沢のある炭素膜を生成し、溶融金属と鋳型または中子表面との相互作用を阻害し、砂の付着を防止します。廃エンジンオイルと黒鉛粉末を混合したコーティング剤を湿潤状態の鋳型キャビティ表面に噴霧すると、鋳造時の高温によって生成される還元ガス膜と炭素膜によって、非常に滑らかな表面を持つ薄肉鋳鉄製品が得られます。
2. スラグ分離
鋳造後、コーティング層と鋳物の界面にスラグ層が形成され、粘性が高く耐火骨材を接着し、溶融金属の浸透を遮断します。スラグ層は、溶融金属中のケイ酸塩と化学反応を起こさず、溶融金属に濡れないか、基本的に濡れない場合に最も効果を発揮します。冷却中、スラグシェル層の線収縮係数は鋳物金属の線収縮係数と大きく異なり、スラグシェル層と鋳物の界面で大きなせん断応力が発生し、コーティングシェルが自動的に剥離します。このスラグ層を利用して砂の付着を防ぐ理論は、スラグ分離理論と呼ばれています。反応性金属と金属酸化物で配合されたコーティングは、熱反応によって新しい耐火酸化物を生成し、溶融金属の浸透を防ぐことができます。
3. 酸化
鋳物が砂に付着するかどうかは、鋳物とコーティング層の間にある鉄酸化物層の臨界厚さ（約100μm）があるかどうかによって決まります。砂の化学的付着を防ぐには、酸化物層の厚さを厚くする必要があります。臨界厚さを超えると、コーティング層または鋳物砂と金属酸化物の焼結層が鋳物から剥離しやすくなります。石灰石砂型で鋼部品を鋳造すると、CaCO3＝CaO+CO2という反応が起こり、鋳型キャビティ内に強い酸化雰囲気が形成され、鋼鋳物の表面酸化が促進されるため、石灰石砂は優れた砂付着防止効果を発揮します。
長年にわたり鋳造コーティングの分野に深く携わってきたXinda Coatingsは、常に鋳造品質を重視し、各種鋳鋼品、鋳鉄品、非鉄金属鋳物に適した高品質のコーティング製品を生み出してきました。Xinda Coatingsは、専門的な研究開発チームを基盤として、配合設計を最適化し、高純度の耐火骨材を選定することで、優れた懸濁安定性、刷毛目性、通気性を実現しています。硬化後のコーティングは表面強度が高く、耐亀裂性も良好で、機械的な砂の付着、化学的な砂の付着、砂の巻き込みなどの一般的な欠陥を効果的に排除します。同時に、断熱、冷却、接種成分を科学的に添加することで、鋳物の表面仕上げと内部の金属組織性能の両方を考慮し、鋳物の洗浄コストとスクラップ率を大幅に削減します。樹脂砂やケイ酸ナトリウム砂といった様々な成形プロセス、あるいは大型工作機械の鋳物や精密薄肉鋳物といった様々な用途において、Xinda Coatingsはお客様に合わせたソリューションを提供できます。安定した製品品質と効率的な使用経験を活かし、企業の鋳造競争力の向上、生産コストの削減、そして専門性に基づいた各鋳物の品質確保を支援し、鋳造企業にとって信頼できるコーティングパートナーとなることを目指します。
