【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、ブラストシヨツト用亜鉛合金の製造
法に関するものであり、特にはダイカスト製品の
ブラスト用に適した硬度その他の特性を有する亜
鉛合金シヨツトを製造する為の出発原料としての
亜鉛合金を簡易に製造する方法に関するものであ
る。本発明は、溶湯を水中に自然落下させること
によりシヨツトを製造する方法と組合せて使用す
るのに殊に適合する。
金属表面の清浄化法の一つとしてブラスト法が
よく知られている。ブラスト法は、粒子を被処理
物品の表面に投射することにより表面に付着する
スケール等を除去する方法であり、投射粒子とし
てはスケールシヨツト、ステンレスカツトワイ
ヤ、アルミカツトワイヤ、アルミナ粒その他様々
のものが用いられている。一般にダイカスト製品
のシヨツトブラストを行う場合、ブラスト対象素
材に応じてブラストシヨツト材を変えることが望
ましく、通常はブラスト対象物と同種の金属シヨ
ツトが用いられている。しかし、アルミダイカス
トや小物ダイカストをブラストする場合、アルミ
カツトワイヤ（アルミニウムの場合シヨツト化で
きないため線を切断したもの）では粉化したアル
ミニウムの爆発の危険性が高く、このためスチー
ルシヨツトやステンレスカツトワイヤが用いられ
ている。しかしながら、スチールシヨツトを使用
した場合には粉化した鉄粉の付着により錆が発生
しまたステンレスカツトワイヤを使用した場合に
はエツジ部で深削りとなり素材を傷つける等の問
題がある。そこで、これらに代えて、亜鉛シヨツ
トが最近重要視されている。亜鉛シヨツトは、そ
の適度の軟らかさその他の物性の故に素材を傷け
ることなく良好なブラスト作用（研掃作用）を奏
し、製品の美観や耐食性を損うこともない。単価
も比較的安い。
一般に、ブラスト用亜鉛シヨツトは、最純亜鉛
と呼ばれる高純度の亜鉛をシヨツト化することに
より製造されている。シヨツト化法の好ましい方
法として、水槽上に設置した溶湯溜めから細孔径
のノズルを通して水中に溶湯を自然落下させる方
法が提唱され、好結果を得ている。1000〜1400μ
の粒寸範囲を主体とする鋭つたエツジ部のない球
状化シヨツトが生成しうる。
こうした亜鉛シヨツトを使用して特にアルミダ
イカスト製品をブラストした場合、ダイカスト表
面の黒色化が生じうることが認められた。シヨツ
トブラスト製品の仕上り状態は、被処理製品の材
質、シヨツトの材質及び形態並びにブラスト条件
（シヨツト吐出速度、吐出粒子数等）によつて定
まり、黒色化の原因には様々の因子が交錯してい
るものと思われる。多くの検討の結果、黒色化防
止対策の一つとして亜鉛シヨツトの硬度を従来よ
り少し高めることが有効であることが判明した。
亜鉛シヨツトの硬度改善法として、合金化元素
を添加することが考慮しうるが、添加される元素
は硬度改善を実現しうると共に、結晶粒界、延
性、靭性等のシヨツトの特性に有害な影響を与え
るものであつてはならない。また、前述した水中
自然落下法によつてシヨツトを製造する場合溶湯
の粘性が生成シヨツトの形状その他の特性に大き
な影響を及ぼすので、合金化元素が溶湯の粘性を
増大するものであつてはならない。こうした要求
を満す添化元素として鉄が効果的であることが見
出された。鉄を0.01％以上添加することによりビ
ツカース硬度Hv＝40以上の適度の硬さを有する
ブラスト用亜鉛合金シヨツトが生成されうる。
鉄含有亜鉛合金シヨツトの製造の為には、どの
ようなシヨツト化法が採用されるにせよ、所定の
鉄含量を有する亜鉛合金溶湯を調製することが必
要である。シヨツト化は、噴霧法、円板上に溶湯
を流下させ分散化を計る衝突法等の斯界で知られ
る多くの粒状化法を使用してもたらしうるが、中
でも好ましい方法は、水中自然落下法である。こ
の方法は、既述したように、水槽上に設けて溶湯
溜めからノズルを通して水中に溶湯滴を静かに自
然落下させるものであり、溶湯温度、溶湯溜め内
の溶湯深さ、ノズル形状及び寸法、ノズル−水面
距離、水温等の綿密にコントロールすることによ
り適正な粒形状及び粒度分布のシヨツトを製造す
ることができる。亜鉛合金溶湯の調整の為には、
最純亜鉛に鉄を添加する方法がもつとも普通には
考えられるが、こうした鉄を添加しそして均一混
合する設備を上記シヨツト化設備に併設すること
は非常に面倒である。
ところで、亜鉛の乾式製錬においては、電熱蒸
留法、ISP法、堅型レトルト法といつた幾つかの
方法で98.5〜99.5％純度の亜鉛が製造され、これ
は蒸留亜鉛と呼ばれている。この蒸留亜鉛が用途
に応じて溶離法や精留法により更に精製されてい
る。精留塔においては、未蒸発のまま塔内を流下
してボイラーサンプに入るランノフ亜鉛も産出す
る。最純亜鉛は、こうした蒸留亜鉛或いはランノ
フ亜鉛を複数の精留塔に通すことにより亜鉛品位
を99.99％前後まで高めたものである。蒸留亜鉛
或いはランノフ亜鉛には、Fe、Pb、Cd、Cu、
Bi、Sn、In、Mg等の不純物が混入している。一
例を示すと、次のような組成を持つ（単位重量
％）。
The present invention relates to a method for producing a zinc alloy for blasting shots, and in particular, a method for producing a zinc alloy as a starting material for producing a zinc alloy shot having hardness and other properties suitable for blasting die-cast products. The present invention relates to a method for manufacturing the same. The present invention is particularly suited for use in conjunction with a method of producing shot by gravity dropping molten metal into water. Blasting is a well-known method for cleaning metal surfaces. The blasting method is a method of removing scale, etc. that adheres to the surface of the object to be treated by projecting particles onto the surface of the object.The projecting particles include scale shot, stainless steel cut wire, aluminum cut wire, alumina particles, and various other particles. something is being used. Generally, when shot blasting a die-cast product, it is desirable to change the blasting shot material depending on the material to be blasted, and usually the same type of metal shot as the material to be blasted is used. However, when blasting aluminum die castings or small die castings, there is a high risk of explosion of the powdered aluminum when using aluminum cut wire (aluminum cannot be made into shots, so the wire is cut), so steel shot or stainless steel cut wire is used. wire is used. However, when a steel shot is used, rust occurs due to adhesion of powdered iron powder, and when a stainless steel cut wire is used, there are problems such as deep cuts at the edges and damage to the material. Therefore, instead of these, zinc shots have recently become important. Due to its moderate softness and other physical properties, zinc shot exhibits good blasting action (abrasive action) without damaging the material, and does not impair the beauty or corrosion resistance of the product. The unit price is also relatively low. In general, zinc shots for blasting are manufactured by shooting high-purity zinc, which is called the purest zinc. As a preferred shotting method, a method has been proposed in which the molten metal is allowed to fall naturally into water from a molten metal reservoir placed on a water tank through a nozzle with a fine pore size, and good results have been obtained. 1000~1400μ
Spheroidized shots without sharp edges can be produced, mainly in the particle size range of . It has been observed that when such zinc shots are used to blast aluminum die-cast products in particular, blackening of the die-cast surface can occur. The finished state of shot blasted products is determined by the material of the product to be treated, the material and form of the shot, and the blasting conditions (shot discharge speed, number of discharged particles, etc.), and the cause of blackening is a mixture of various factors. It seems that there is. As a result of many studies, it has been found that it is effective to increase the hardness of the zinc shots a little more than before as one measure to prevent blackening. Adding alloying elements can be considered as a way to improve the hardness of zinc shots, but while the added elements can improve hardness, they also have a detrimental effect on shot properties such as grain boundaries, ductility, and toughness. It should not be something that gives Furthermore, when producing shots by the above-mentioned underwater gravity drop method, the viscosity of the molten metal has a large effect on the shape and other properties of the formed shot, so the alloying elements must not increase the viscosity of the molten metal. . It has been discovered that iron is effective as an additive element that satisfies these requirements. By adding 0.01% or more of iron, a zinc alloy shot for blasting having a suitable hardness of Vickers hardness Hv=40 or more can be produced. In order to produce iron-containing zinc alloy shots, whatever shotting method is employed, it is necessary to prepare a molten zinc alloy having a predetermined iron content. Shotting can be effected using a number of granulation methods known in the art, such as spraying, impingement, in which the molten metal is poured onto a disc for dispersion, but the preferred method is the underwater gravity drop method. be. As mentioned above, this method is installed on a water tank and allows droplets of molten metal to fall gently and naturally into water from a molten metal reservoir through a nozzle. By carefully controlling the nozzle-water surface distance, water temperature, etc., shots with appropriate particle shape and particle size distribution can be produced. To adjust the molten zinc alloy,
Although it is generally thought that there is a method of adding iron to the purest zinc, it is extremely troublesome to install equipment for adding and uniformly mixing iron to the above-mentioned shot forming equipment. By the way, in the pyrometallurgy of zinc, zinc with a purity of 98.5 to 99.5% is produced by several methods such as the electrothermal distillation method, the ISP method, and the vertical retort method, and this is called distilled zinc. This distilled zinc is further purified by an elution method or a rectification method depending on the purpose. In the rectification column, runoff zinc is also produced which flows down the column unvaporized and enters the boiler sump. The purest zinc is produced by passing distilled zinc or Ranoff zinc through multiple rectification columns to increase the zinc quality to around 99.99%. Distilled zinc or Rannoff zinc contains Fe, Pb, Cd, Cu,
Impurities such as Bi, Sn, In, and Mg are mixed in. As an example, it has the following composition (unit: weight %).
【表】
蒸留亜鉛及びランノフ亜鉛には鉄が0.01％以上
含まれている。本発明者は、この事実に着目し、
最純亜鉛に鉄を添加する方法の代案として、蒸留
亜鉛或いはランノフ亜鉛を活用することを検討し
た。
ブラスト用シヨツトにおいて考慮すべき事項と
して、その不純物中Cd及びInがなるたけ低いこ
とが望まれる。Cdは、シヨツトブラストの現場
での環境衛生上実質零にまで低減する必要があ
る。Inは非常に高価な元素であり、シヨツト中に
無駄に含ませるべきでない。こうした考慮事項の
下で、蒸留亜鉛及びランノフ亜鉛の組成を検討し
た結果、蒸留亜鉛を精留塔に通し気化しなかつた
もの、即ち精留塔に少くとも１回通したものがブ
ラストシヨツト用亜鉛合金として非常に適切であ
ることが認められた。蒸留亜鉛を精留塔に１回の
み通して得られる亜鉛合金は次のような特徴を持
つ：
(1) Fe含量は0.03％前後である。
(2) Cd含量は実質零である。
(3) In含量は許容限以下の少量である。
(4) その他の不純物もブラストシヨツトの特性に
悪影響を与えない。
斯くして、本発明は、亜鉛の乾式製錬において
産出された蒸留亜鉛を精留塔に通し気化しなかつ
た亜鉛を用いてシヨツト化することを特徴とする
ブラストシヨツト用亜鉛合金の製造法を提供す
る。
本発明において蒸留亜鉛は、各種の亜鉛乾式製
錬において産出されるものを包括する。日本で
は、現在、円筒形の炉の上下に炭素電極を装着
し、装入された鉱石及びコークスを直接抵抗加熱
する電熱蒸留法、堅型レトルトと呼ばれる反応器
を用いて、石炭と原料を団鉱としたものを外部加
熱する堅型レトルト法、溶鉱炉で亜鉛と鉛を同時
に製錬するISP法が実施されている。これら方法
において産出する蒸留亜鉛は、主にPb含量にお
いて若干の差異はあるが、先に示したような組成
を有している。Fe含量はブラストシヨツト用に
は低すぎる。Cdもまだかなり含まれている。In
含量は少なく、許容水準以下である。また、Pb
が電熱蒸留法では１％前後、ISP法では0.6％前後
そして堅型レトルト法では0.3％前後含まれる。
この他、Cu、Bi、Sn等が微量存在している。
この蒸留亜鉛は精留塔に１回通すことにより、
Fe含量は２倍近く濃縮され、Cd含量は実質零に
除去されそしてIn含量も２倍近くに増えるがいま
だ許容水準以下である。Pb含量は溶離炉を通す
ため実質変化しない。本発明はこうした不純物含
量の変化の様相をうまく利用して、先に説明した
亜鉛合金の製造に成功したものである。
本発明により製造された亜鉛合金は、溶湯水中
自然滴下によるシヨツト化法と組合せて、ブラス
トシヨツトを安価にそして連続的に大量生産する
のに特に適合する。溶湯水中自然滴下法は、既述
したように、水槽上に溶湯溜めを設置し、そこに
保持された溶湯を底壁のノズルを通して水中に静
かに自然落下させるものであり、溶湯温度、溶湯
溜め内の溶湯深さ、ノズル材質、形状及び寸法、
ノズル−水面間隔、水温等を綿密にコントロール
することにより適正な粒形状及び粒度分布のシヨ
ツトの製造を可能ならしめる。本発明により製造
された亜鉛合金をそのまま溶湯溜め内に装入し、
次のような条件範囲においてブラスト用亜鉛シヨ
ツトが安定して製造される。
亜鉛溶湯温度 550〜610℃
〃 深さ 30〜60cm
ノズル孔直径 0.3〜0.7mm
ノズル下端〜水面距離 10mm以下
水 温 30〜50℃
ノズル セラミツク製
こうして生成される亜鉛合金シヨツトは、500
〜2000μ、特に1000〜1400μの粒度のものを主体
とする球状シヨツトである。ビツカース硬さは40
〜60の範囲をとり、各種ダイカスト製品、特にア
ルミダイカスト製品のブラスト用に適する。
実施例
電熱蒸留法によつて製造した蒸留亜鉛を亜鉛工
場既設の精留塔に１回通すことによつて次の組成
の亜鉛合金を製造した：[Table] Distilled zinc and Ranoff zinc contain 0.01% or more of iron. The inventor focused on this fact, and
As an alternative to adding iron to pure zinc, we considered using distilled zinc or runoff zinc. As a matter to be considered in blasting shots, it is desirable that the impurities of Cd and In be as low as possible. Cd must be reduced to virtually zero for environmental health reasons at shot blasting sites. In is a very expensive element and should not be included unnecessarily in shot. With these considerations in mind, we examined the composition of distilled zinc and runoff zinc, and found that distilled zinc that was passed through a rectification column and did not vaporize, that is, that which had been passed through the rectification column at least once, was suitable for blast shot use. It was found to be very suitable as a zinc alloy. The zinc alloy obtained by passing distilled zinc through a rectification column only once has the following characteristics: (1) Fe content is around 0.03%. (2) Cd content is virtually zero. (3) The In content is a small amount below the permissible limit. (4) Other impurities do not adversely affect the properties of the blast shot. Thus, the present invention provides a method for producing a zinc alloy for blast shot, characterized in that distilled zinc produced in zinc pyrometallurgy is passed through a rectification column and shot using zinc that has not vaporized. I will provide a. In the present invention, distilled zinc includes those produced in various zinc pyrometallurgical processes. Currently, in Japan, coal and raw materials are combined using an electrothermal distillation method in which carbon electrodes are attached to the top and bottom of a cylindrical furnace and the charged ore and coke are directly resistance heated, and a reactor called a vertical retort is used. The vertical retort method, in which ore is heated externally, and the ISP method, in which zinc and lead are simultaneously smelted in a blast furnace, are being implemented. The distilled zinc produced by these methods has the composition shown above, although there are some differences mainly in the Pb content. Fe content is too low for blast shot use. There are still quite a few CDs included. In
The content is low and below acceptable levels. Also, Pb
However, it is around 1% in the electrothermal distillation method, around 0.6% in the ISP method, and around 0.3% in the vertical retort method.
In addition, trace amounts of Cu, Bi, Sn, etc. are present. By passing this distilled zinc once through a rectification column,
The Fe content is nearly doubled, the Cd content is removed to virtually zero, and the In content is nearly doubled, but still below acceptable levels. The Pb content does not substantially change as it passes through the elution furnace. The present invention makes good use of such changes in impurity content and successfully produces the zinc alloy described above. The zinc alloys produced according to the invention are particularly suitable for the inexpensive and continuous mass production of blast shot in combination with the molten water drop shot process. As mentioned above, the molten metal natural dripping method is a method in which a molten metal reservoir is installed above a water tank, and the molten metal held there is gently allowed to naturally fall into the water through a nozzle on the bottom wall. molten metal depth, nozzle material, shape and dimensions,
By carefully controlling the nozzle-water surface distance, water temperature, etc., it is possible to manufacture shots with appropriate particle shape and particle size distribution. The zinc alloy produced according to the present invention is charged into a molten metal reservoir as it is,
Zinc shot for blasting can be stably produced under the following conditions. Zinc molten metal temperature 550-610℃ 〃 Depth 30-60cm Nozzle hole diameter 0.3-0.7mm Distance between lower end of nozzle and water surface 10mm or less Water temperature 30-50℃ Nozzle Made of ceramic The zinc alloy shot thus produced is 500
They are mainly spherical shots with a particle size of ~2000μ, especially 1000-1400μ. Bitskers hardness is 40
~60 and is suitable for blasting various die-casting products, especially aluminum die-casting products. Example A zinc alloy having the following composition was produced by passing distilled zinc produced by electrothermal distillation once through a rectification column installed in a zinc factory:
【表】
参考例
実施例の亜鉛合金を使用して先に説明した溶湯
水中自然落下法により亜鉛合金シヨツトを製造し
た。水槽上にノズル付き溶湯溜め容器を設置し、
下記の条件を採用した：
溶湯温度 ：600℃
溶湯深さ ：50cm
ノズル ：窒化ケイ素製
ノズル径 ：0.6mm
水面〜ノズル間隔 ：３mm
水 温 ：40〜47℃
産出シヨツトの粒度分布は次の通りであつた：
＋1680μ 4.3％
−1680〜＋1400 21.5％
−1400〜＋1000 62.9％
−1000〜＋710 11.0％
−710μ 0.3％
産出シヨツトのビツカース硬度（試験荷重100
ｇ）は42であつた。こうして40以上の硬度を持つ
ブラスト用シヨツトが得られた。このシヨツトを
使用してアルミダイカスト品をブラストしたとこ
ろ、きれいな外観が得られた。
以上説明した通り、本発明は、ダイカスト製品
のシヨツトブラスト用に殊に適切な、改善された
硬度特性を有する亜鉛合金シヨツト製造の基礎と
なる亜鉛合金の簡易な製造方法を確立したもので
あり、(1)合金化元素の添加及び混合の為の設備を
必要としないこと、(2)最純亜鉛を使用するより原
料単価を低減しうること、(3)水中自然滴下法と組
合せて大量のシヨツトを連続生産するのに適合す
ることの点で工業的に有意義である。[Table] Reference Example A zinc alloy shot was manufactured using the zinc alloy of the example by the molten water gravity drop method described above. Install a molten metal storage container with a nozzle on the water tank,
The following conditions were adopted: Molten metal temperature: 600℃ Molten metal depth: 50cm Nozzle: Made of silicon nitride Nozzle diameter: 0.6mm Water surface to nozzle distance: 3mm Water temperature: 40 to 47℃ The particle size distribution of the produced shot is as follows. Hot: +1680μ 4.3% −1680~+1400 21.5% −1400~+1000 62.9% −1000~+710 11.0% −710μ 0.3% Bitkers hardness of production shot (test load 100
g) was 42. In this way, a blasting shot with a hardness of over 40 was obtained. When this shot was used to blast an aluminum die-cast product, a clean appearance was obtained. As explained above, the present invention establishes a simple manufacturing method for zinc alloy, which serves as the basis for manufacturing zinc alloy shot having improved hardness characteristics, which is particularly suitable for shot blasting of die-cast products. (1) No equipment is required for adding and mixing alloying elements, (2) The unit cost of raw materials can be reduced compared to using the purest zinc, (3) Large quantities can be produced by combining with the natural dripping method in water. It is industrially significant in that it is suitable for continuous production of shots.