JPH02115377A - 平滑な表面を有する溶射膜を備えた鋳造物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、タイルなどの建材部品や装飾品などのように
物品の表面の、少くとも一面に金属、セラミックスまた
は、サーメットなどの平滑で、光沢性のある表面を有す
る物品の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来の装飾品などのような物品の表面の、少なくとも一
面が平滑で光沢性のある表面を有する必要のある物品の
製作方法は、先ず所望の砂型あるいは、金型等の鋳型を
作製し、その中に、母材となる金属などの溶湯を流し込
み、冷却、固化した後、鋳型から脱型する。その後、物
品を取り出し、表面の研削、研磨などの機械加工を行い
、平滑で光沢性のある表面を得るものであった。また、
輝きの色合いの観点から、または商品性の観点から、必
要に応じてさらにその上から、種々のメツキ、イオン・
ブレーティング、ＰＶＤ、ＣＶＤなとの特殊な処理を施
していた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の装飾品などのような物品の一部あるいは、少なく
とも一面が平滑で光沢性のある表面を有する必要のある
物品の製作方法は、砂型による場合は、直接的に、即ち
、脱型と同時に、物品の部あるいは、少なくとも一面に
平滑で光沢性のある表面を得ることは不可能であった。

これは、砂型の表面に凹凸がもとより大きいことに起因
しており、この方法に頼る以上は原理的に直接的に平滑
で光沢性がある表面を得ることは不可能であった。

従って工程が何段階にも多岐にわたり、製作工程的にも
長時間を要するものであった。即ち、砂型の作製、溶湯
注入、砂型壊し＝脱型、表面研削、続いて表面研磨など
の機械加工、最後にメツキなどの表面改質の作業が必要
であった。

この従来プロモスには、大きく、下記の問題点があった
。その一つは、表面光沢部分の膜厚に限界があるという
ことであった。即ち、イオン・ブレーティング、ＣＶＤ
、ＰＶＤ法における通常の技術では精々５ミクロンメー
タ程度の膜厚であり、湿式メツキ法では通常、２０〜３
０ミクロンメータ程度であった。これら従来法であるイ
オン・ブレーティング、ＣＶＤ、ＰＶＤ法等も長時問掛
ければ、２０〜３０ミクロンメータ程度まで可能である
が、コスト的にも大幅に高くなり、膜の品質的にも低下
が見られる。ところが、今日の種々の技術的要求の高度
化により、装飾部材によっては、その傷の入り難さなど
の観点から、　２００〜１０００ミクロンメータという
厚膜コーティングを要求されることもしばしばであるが
、上記のようなコーティング方法ではコスト、品質とも
に満足できるものではない。一方、プラズマ溶射による
厚膜コーティングは可能であるが、この場合は平滑で光
沢性のある表面を得ることは困難である。

第二番目の問題点は、上記従来法によるコーティングで
は、必ず機械的に磨く工程即ち、研磨、研削の作業が入
るため、形状の複雑な物には、適用できず、人手に頼ら
ねばならなかった。このことにより、コスト的にも非常
に高価なものとなるばかりでなく、生産能率が上がらず
大量生産には、向かないなど根本的な欠点がある。

また金型による場合は、金型の表面を高度に平滑に仕上
げねばならず経済的ではなく、更に表面のみを厚膜被覆
する場合は、砂型の場合と同様の問題がある。

本発明は、上記のような種々の問題点を解決し、容易な
プロセスで、かつ低コストで所望の厚さの膜厚を持ち、
平滑で光沢性のある表面を有する物品を効率的に製造す
る方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の鋳造物品の製造方法
は、鋳型の内表面にＳｉｎ、を主成分とするコーティン
グ材を塗布し、これを加熱溶融して平滑なコーティング
膜としたのち、該鋳型の内表面に溶射材料を溶射して溶
射膜を形成し、該鋳型に充填材料を充填して固化させた
のち離型することを特徴とする。

また、本発明においては、必要に応じて上記のコーティ
ング材がＮａ２ＯまたはＢ２Ｏ３のいずれか一方または
双方を合計で３０を未満、或はコーティング材がＫ２Ｏ
を３０を未満、もしくは−ティング材がＧ。

またはＮｉの一方または双方を含有させることが可能で
ある。

さらに、本発明では上記溶射材料が減圧溶射されて溶射
膜を形成することが好ましいし、又、溶射材料をＴｉと
することが望ましい。

［作用］ 以下本発明を図面を参照して説明する。第１図は、Ｓｉ
Ｏ□を主成分とするコーティング材を塗布した金型の断
面図、第２図は、溶射を施した後、流し込み、充填した
状態を示す断面図、第３図は、製品の断面図を示す。

第１図において１は金型であり、２はその内表面の塗布
された５ｊＯ２を主成分とするコーティング膜である。

このコーティング材としては、通常市販の５ｉ０２の泥
状懸濁液が使用できる。さらに金型１の耐熱性、耐酸化
性等に対する材質特性に応じて、５ｉ（Ｌ２の軟化点を
下げるために、例えば、Ｎａ２ＯやＢ２Ｏ３を２０〜３
０＊添加したり、溶融したＳｆＯ□コーティング膜表面
の艶や輝きを出すためにＫ２Ｏを２０〜３Ｈ加えたりす
るもの有効である。

すなわちＮａ、０やＢ２Ｏ３を添加することにより５ｊ
Ｏ□の融点を低下させることかできるので、ＳｉＯ２を
溶融させるために金型を高温に置くことが緩和される。

この添加量は、多すぎると融点が低下しすぎて溶射膜を
融着するおそれがあるので３０％未満とする。また、Ｋ
２Ｏは溶融したＳｉＯ２の表面張力を小さくする効果が
あり、Ｓｉｎ、が溶融した際に極めて平滑な５ｉ０２表
面を得ることができる。添加量は、多く添加すると流動
性が良くなりすぎて、流れたり、ＳｉＯ２コーティング
膜の膜厚が不均一になったりするので３０零未満とする
。これらの添加量は要求される平滑度、金型の材料等に
より選択する。

このコーティング材の塗布は、この金型」の内表面を脱
脂など−より、清浄にした後、このＳｉＯ２泥状懸濁液
を刷毛、ディッピング、またはスプレーなどの方法によ
り一様に行う。この後、自然乾燥または、強制乾燥によ
り溶媒（多くの場合、水）を除去し、加熱炉に入れて加
熱、昇温することにより、５ｉ０２か溶けて、滑らかな
表面３を有する鋳型が得られる。または、溶媒を除去し
た後、溶射に着手する前、溶射するパウダーを投入せず
、例えばプラズマのみで表面を加熱することによっても
塗布したＳｉＯ２を溶融させ、同様に平滑な表面を得る
ことができる。

なお、このＳｉＯ２を主成分とする泥状懸濁液の中に多
少のＣｏやＮｉなとの金属粉末を混入させることにより
、金型１の表面とコーティング膜２とのなじみを良くす
ることができ、減圧溶射中にコーティング膜２か剥離し
たりするトラブルを回避できる。これは、ＣｏやＮｉが
金型ｌと部分的に拡散接合をするからである。この濃度
は、製作しようとするものの大きさ、平坦度合または、
溶射膜４の種類、厚さ＝溶射による温度や、その上から
注入する溶湯の種類＝溶湯温度等により、２〜３回の事
前テストで容易に決定可能である。

鋳型の内表面にコーティングしたＳｉＯ□膜を溶融させ
て平滑な表面とした後、この表面上に被覆材料を溶射し
、溶射膜４を形成する。この溶射膜は、後述するように
、前記鋳型に充填材を充填し固化させたのち、鋳型を離
型した際に、得られた物品の表面となるものである。

したがって溶射膜の材料は、物品の表面として所要の材
料から選ばれ、例えばＴｉ、　Ｎｉ、　ＡＱ、　Ｃｏ。

サーメット等の金属材料、あるいはＡｌ２Ｏ２，ＺｒＯ
□。

ＳｉＣ等のセラミックス、サーメットなどがある。

溶射膜の材料は、公知の溶射方法で前記の平滑な表面を
有する鋳型に溶射される。

溶射方法は得られる膜質、膜厚の制御などの点から減圧
溶射が好ましく、さらに好ましくは減圧プラズマ溶射が
好ましく、気孔も極めて少なく、良好な表面を得ること
ができる。また、溶射回数は所要の溶射皮膜の厚さ等に
より決定する。

溶射膜４が形成された後、その上から充填材料５を充填
するが、物品に応じて銅、アルミニウム、青銅など所望
の金属溶湯あるいはプラスチックなどが注入される。ま
たブローチやイヤリングのように、この両面に装飾性が
必要とされる場合には、同様にして作製された金型１を
二つ、ＳｉＯ２を主成分とするコーティング膜２か内側
になるように組み立て、その内部に充填材料をスクイー
ズ・キャスティング（加圧注入）などにより、注入、充
填すれば良い。

注入固化後、鋳型を離型するが、溶射層４とＳｉＯ□コ
ーティング層２との間で離型することが可能であり、得
られた物品６は溶融したＳｉＯ２のもつ平滑で光沢性の
ある表面性状を有する。

このように本発明においては、ＳｉＯ□を主成分とする
膜は、鋳型表面にＳｉＯ２を主成分とするコーティング
材が塗布された後、溶融されており、一種のガラス状で
あるため表面は、平滑であり、またこの膜の上に溶射層
を設ける際７００〜８００℃前後の溶射時の熱にも耐え
ることができる。ごの溶射膜の形成後、その上から金属
の溶湯を注ぎ、冷却固化させた場合でも鋳型の表面部分
は、ＳｉＯ２の濃度の大きな腰すなわち一種のガラスで
あることから溶射膜あるいは溶湯と鋳型表面とは直接接
触せず反応、拡散接合などは生ぜず、また溶射膜とＳｉ
Ｏ□コーティング膜との反応接合も生じないので、鋳型
に成る程度の衝撃を与えたり、引張り力を与えたりする
ことにより、容易に溶射膜を備えた鋳造物品を脱型可能
である。脱型により得られる溶射膜を備えた鋳型物品の
表面は、溶射前の５ｉＱ２で被覆された平滑な鋳型表面
が転写し、全く同様に平滑である。

本発明で得られる物品は、例えば、駅での装飾タイルな
どで、表面にＴｉの輝きが要求され、また、利用客のカ
バンやバッグ等の金具などでこすられることへのキズ対
策として、約２００ミクロンの膜厚が要求されたりする
ような場合にも応用することができる。

［実施例コ 金型の内面を脱脂して清浄にし、ＳｉＯ２４８ＪＮａ、
、０３０！に、　Ｋ２Ｏ２０零、ＣｏおよびＮｉ金属粉
末を各々！ｔを添加したもめを懸濁液とし、これをスプ
レーにて金型の内面に一様に塗布し、自然乾燥させた後
、この金型を炉に入れ８００℃で加熱し、表面に塗布し
たＳｉＯ□を溶融させ、平滑な表面を得た。

溶融したＳｉＯ２膜で被覆され、平滑な表面となった金
型を次に減圧溶射室内、に入れ、金属チタン粉末を、こ
の膜の表面に減圧溶射した。減圧溶射は６回くり返して
行ない約２００μのチタン溶射膜を形成した。

次に、この金型に溶融アルミニウムを注入し、冷却固化
したのち、　５ｊ０２膜を有する金型を離型し、表面に
平滑で光沢性のあるチタン溶射膜を有するアルミニウム
タイルを得た。

この製品はそのまま使用すれば、チタン特有のシルバー
色であるが、これに通電し陽極酸化、窒化を生じせしめ
れば、その通電の仕方、雰囲気などの変化により、色調
を種々変えることができ、金属体の壁として、興味ある
ものが製作できた。

さらに、硬度の向上などの効果も得ることができた。

［発明の効果］ 上記の本発明に基づく方法により、従来不可能であった
厚い平滑で光沢性のある膜を持った製品の製作が初めて
可能となった。また、生産量に見合った数の金型な最初
に作れば、それが縁り返し使用可能であるため型費を安
く押さえることができる。

さらに、脱型後研削、研磨などの機械加工の必要性もな
く、複雑な形に適用可能であるばかりでなくこの大きな
割合を占めるコストの削減効果も得られた。

さらにまた、本発明によれば、チタンのみならず、その
他の金属に関しても適用できることは勿論である。さら
に、硬質であるセラミックスまたは、サーメットなどの
平滑で光沢性の表面も容易に得られ、その加工費が大幅
に削減できるなど、その効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、５ｉ０２を主成分とするコーティングを施し
た金型の断面図、第２図は、溶射を施した後、背後にア
ル邊溶湯を流し込み、充填した状態を示す断面図、第３
図は、製品であるメタリック・タイルの断面図を示す。 １・・・金型、２・・・コーティング膜、３・・・平滑
面、４・・・溶射膜、５・・・充填材、６・・・製品（
メタリック・タイル）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型の内表面にＳｉＯ＿２を主成分とするコーティ
   ング材を塗布し、これを加熱溶融して平滑なコーティン
   グ膜としたのち、該鋳型の内表面に溶射材料を溶射して
   溶射膜を形成し、該鋳型に充填材料を充填して固化させ
   たのち離型することを特徴とする平滑な表面を有する溶
   射膜を備えた鋳造物品の製造方法。 ２、コーティング材がＮａ＿２ＯまたはＢ＿２Ｏ＿３の
   いずれか一方または双方を合計で３０％未満含むことを
   特徴とする請求項１記載の製造方法。 ３、コーティング材がＫ＿２Ｏを３０％未満含むことを
   特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の製造方
   法。 ４、コーティング材がＣｏまたはＮｉの一方または双方
   を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か１項記載の製造方法。 ５、溶射材料が減圧溶射されて溶射膜を形成することを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の製造
   方法。 ６、溶射材料をＴｉとすることを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれか１項記載の製造方法。