JP2002096154A - 粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法 - Google Patents
粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正確な粒子含有率が不明な各所発生のリター
ン材を使用して鋳造するに当たり、所望の粒子含有率を
維持できるように炉前で簡単迅速に調整するようにした
粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法を提供することであ
る。 【解決手段】 粒子含有率不明の分散粒子を含むリター
ン材を溶解し、撹拌して分散粒子を均等拡散した後にそ
の比重を測定し、予め作成した該粒子分散型Ａｌ合金特
有の比重と粒子含有率の回帰式に当てはめて現在の粒子
含有率および目標粒子含有率との乖離を検知し、前記溶
湯を保温したまま静置して分散粒子を母材のＡｌ合金溶
湯から分離沈降させた後、上層のＡｌ合金溶湯から算出
した所望量だけ汲み出して除去するか、新たにＡｌ合金
材を所望量加えて分散粒子の目標粒子含有率と一致する
よう調整し、再度、前記溶湯を撹拌して前記粒子を均等
に分散させた後、鋳型へ注湯する。
ン材を使用して鋳造するに当たり、所望の粒子含有率を
維持できるように炉前で簡単迅速に調整するようにした
粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法を提供することであ
る。 【解決手段】 粒子含有率不明の分散粒子を含むリター
ン材を溶解し、撹拌して分散粒子を均等拡散した後にそ
の比重を測定し、予め作成した該粒子分散型Ａｌ合金特
有の比重と粒子含有率の回帰式に当てはめて現在の粒子
含有率および目標粒子含有率との乖離を検知し、前記溶
湯を保温したまま静置して分散粒子を母材のＡｌ合金溶
湯から分離沈降させた後、上層のＡｌ合金溶湯から算出
した所望量だけ汲み出して除去するか、新たにＡｌ合金
材を所望量加えて分散粒子の目標粒子含有率と一致する
よう調整し、再度、前記溶湯を撹拌して前記粒子を均等
に分散させた後、鋳型へ注湯する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は粒子分散型のＡｌ合
金鋳物の製造方法、特に含有率の不明な分散粒子を含む
リターン材を使用した溶湯の分散粒子含有率の調整技術
に係る。
金鋳物の製造方法、特に含有率の不明な分散粒子を含む
リターン材を使用した溶湯の分散粒子含有率の調整技術
に係る。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ合金鋳物は鉄、鋼鋳物に比べて同形
状、同一サイズでも格段に軽く、自動車用、産業車両、
鉄道用をはじめ電気、通信機器、日用品など広く用いら
れている。近来はたとえばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ
系、Ａｌ−Ｓｉ系などを基本とするＡｌ合金に、さらに
セラミックスなどを配合した複合材として特定の性質を
一層強化して、特定の目的に供する開発も進んでいる。
状、同一サイズでも格段に軽く、自動車用、産業車両、
鉄道用をはじめ電気、通信機器、日用品など広く用いら
れている。近来はたとえばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ
系、Ａｌ−Ｓｉ系などを基本とするＡｌ合金に、さらに
セラミックスなどを配合した複合材として特定の性質を
一層強化して、特定の目的に供する開発も進んでいる。
【０００３】複合Ａｌ合金鋳物には、セラミックスなど
の成形体（一般にはプリフォームと呼ばれる）をＡｌ合
金溶湯に含浸させた繊維強化型Ａｌ合金鋳物や、セラミ
ックスなどの粒子をＡｌ合金溶湯内に均一に分散して強
化した粒子分散型Ａｌ合金鋳物がある。通常、繊維強化
型Ａｌ合金鋳物は、個別に用意されたプリフォーム及び
Ａｌによって、あらかじめその複合化率は決定されて鋳
造される。また、粒子分散型Ａｌ合金鋳物は、予めＡｌ
合金中に一定量の粒子（例えば、セラミックス粒子な
ど）が調整された原料を溶湯化して粒子を均一分散させ
て鋳造するか、若しくは個別に用意されたＡｌ合金溶湯
に一定量の粒子を添加して製造する。粒子分散型Ａｌ合
金鋳物の製造方法としては、２種のセラミックス粒子を
均一分散させる方法を開示した特開平４-２９７５３５
号や粒子を最適分散させる装置及び方法を開示した特開
平７-９０４２３号などがあるが、これらの方法はＡｌ
合金に一定の複合材を混入・分散させ、目的物たる完成
品を製造することを主たる目的としたものである。
の成形体（一般にはプリフォームと呼ばれる）をＡｌ合
金溶湯に含浸させた繊維強化型Ａｌ合金鋳物や、セラミ
ックスなどの粒子をＡｌ合金溶湯内に均一に分散して強
化した粒子分散型Ａｌ合金鋳物がある。通常、繊維強化
型Ａｌ合金鋳物は、個別に用意されたプリフォーム及び
Ａｌによって、あらかじめその複合化率は決定されて鋳
造される。また、粒子分散型Ａｌ合金鋳物は、予めＡｌ
合金中に一定量の粒子（例えば、セラミックス粒子な
ど）が調整された原料を溶湯化して粒子を均一分散させ
て鋳造するか、若しくは個別に用意されたＡｌ合金溶湯
に一定量の粒子を添加して製造する。粒子分散型Ａｌ合
金鋳物の製造方法としては、２種のセラミックス粒子を
均一分散させる方法を開示した特開平４-２９７５３５
号や粒子を最適分散させる装置及び方法を開示した特開
平７-９０４２３号などがあるが、これらの方法はＡｌ
合金に一定の複合材を混入・分散させ、目的物たる完成
品を製造することを主たる目的としたものである。
【０００４】粒子分散型Ａｌ合金鋳物の一例として自動
車や鉄道車両のブレーキディスクへの適用がある。従来
の鋳鉄材に代わり高速化が一段と進むＪＲ新幹線用の車
両などは、摩擦特性のさらなる向上と車両の軽量化とい
う命題に応えるべくＡｌ合金鋳物への材質転換が指向さ
れ、摩擦特性の一段の強化を目指してＡｌベースの母合
金にセラミックスを均等に分散強化する開発が進められ
ている。特開平３-４７９４５号のようにＡｌ−Ｍｇ合
金にＡｌ2Ｏ3粒子またはＳｉＣ粒子を分散した、また特
開平５-２７９７７０号のようにＡｌ−Ｓｉ合金にＳｉ
Ｃ粒子を５〜３０％均等に分散したブレーキディスクを
提起するなど、特定の部材に要求される特性を強化する
有効な手段としては注目を集める分野となっている。
車や鉄道車両のブレーキディスクへの適用がある。従来
の鋳鉄材に代わり高速化が一段と進むＪＲ新幹線用の車
両などは、摩擦特性のさらなる向上と車両の軽量化とい
う命題に応えるべくＡｌ合金鋳物への材質転換が指向さ
れ、摩擦特性の一段の強化を目指してＡｌベースの母合
金にセラミックスを均等に分散強化する開発が進められ
ている。特開平３-４７９４５号のようにＡｌ−Ｍｇ合
金にＡｌ2Ｏ3粒子またはＳｉＣ粒子を分散した、また特
開平５-２７９７７０号のようにＡｌ−Ｓｉ合金にＳｉ
Ｃ粒子を５〜３０％均等に分散したブレーキディスクを
提起するなど、特定の部材に要求される特性を強化する
有効な手段としては注目を集める分野となっている。
【０００５】ところでＡｌ合金溶湯中へ特定の分散粒子
を添加する工程は、双方の溶融点の差、比重差、イオン
化傾向、濡れ性など複雑な反応要素が絡み合って物理
的、化学的に特有の技術的困難性を伴ない、分散粒子自
体の事前の製造と、これに適合したＡｌ合金成分、その
添加手法と特定の装置など一貫した管理体制の下に関連
付けて進めることが望ましく、現在ではＡｌ合金原料メ
ーカーが特殊な技法を駆使してＡｌ母合金に一定含有率
のＳｉＣ粒子をあらかじめ分散した粒子分散型Ａｌ合金
のインゴットを製造し、これを鋳物メーカに提供すると
いう分業体制を敷くことが経済的にも品質上にも最も合
理的な方法であるとされている。
を添加する工程は、双方の溶融点の差、比重差、イオン
化傾向、濡れ性など複雑な反応要素が絡み合って物理
的、化学的に特有の技術的困難性を伴ない、分散粒子自
体の事前の製造と、これに適合したＡｌ合金成分、その
添加手法と特定の装置など一貫した管理体制の下に関連
付けて進めることが望ましく、現在ではＡｌ合金原料メ
ーカーが特殊な技法を駆使してＡｌ母合金に一定含有率
のＳｉＣ粒子をあらかじめ分散した粒子分散型Ａｌ合金
のインゴットを製造し、これを鋳物メーカに提供すると
いう分業体制を敷くことが経済的にも品質上にも最も合
理的な方法であるとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】鋳物メーカが鋳造品を
製作する場合には、溶解原料として新規購入の粒子分散
型Ａｌ合金インゴットの他、耐用限度を使い切った製品
の戻り、不良品、鋳造時の湯口、湯道、押湯などがリタ
ーン材として循環再使用される点は材質を問わず共通す
る。しかしながら粒子分散型Ａｌ合金鋳物について言え
ば、鋳造工程においては溶解中にＡｌの酸化減耗があ
り、不良品の中にも粒子含有率の過不足が不良原因とな
った場合もあって、さまざまの粒子含有率の異なるリタ
ーン材を一つの炉にまとめて再溶解するのであるから、
果たして所望の含有率で粒子が分散した鋳物を鋳造でき
るのか甚だ疑問である。
製作する場合には、溶解原料として新規購入の粒子分散
型Ａｌ合金インゴットの他、耐用限度を使い切った製品
の戻り、不良品、鋳造時の湯口、湯道、押湯などがリタ
ーン材として循環再使用される点は材質を問わず共通す
る。しかしながら粒子分散型Ａｌ合金鋳物について言え
ば、鋳造工程においては溶解中にＡｌの酸化減耗があ
り、不良品の中にも粒子含有率の過不足が不良原因とな
った場合もあって、さまざまの粒子含有率の異なるリタ
ーン材を一つの炉にまとめて再溶解するのであるから、
果たして所望の含有率で粒子が分散した鋳物を鋳造でき
るのか甚だ疑問である。
【０００７】粒子分散型Ａｌ合金鋳物製のブレーキディ
スクを高速車両に適用するためには、摩擦係数の定常化
という分散粒子による強化作用が重要な前提であり、か
つ、その品質管理上の数値的基準としては当然分散粒子
の含有率が主体となる。従ってＡｌと粒子の定率関係が
前記のように事前に確定することが不可能なリターン材
を使用すれば、現実の粒子含有率が不明な溶湯をそのま
ま鋳造せざるを得ず、品質の保証上、到底許されないこ
とである。しかも一方では、リターン材のリサイクル
は、資源の確保や経済性の点からも絶対避けては通れな
い社会的要請でもある。
スクを高速車両に適用するためには、摩擦係数の定常化
という分散粒子による強化作用が重要な前提であり、か
つ、その品質管理上の数値的基準としては当然分散粒子
の含有率が主体となる。従ってＡｌと粒子の定率関係が
前記のように事前に確定することが不可能なリターン材
を使用すれば、現実の粒子含有率が不明な溶湯をそのま
ま鋳造せざるを得ず、品質の保証上、到底許されないこ
とである。しかも一方では、リターン材のリサイクル
は、資源の確保や経済性の点からも絶対避けては通れな
い社会的要請でもある。
【０００８】本発明は以上の課題を解決するため、正確
な粒子含有率が不明な各所発生のリターン材を使用して
鋳造するに当たり、所望の粒子含有率を維持できるよう
に炉前で簡単迅速に調整するようにした粒子分散型Ａｌ
合金鋳物の製造方法を提供することが目的である。
な粒子含有率が不明な各所発生のリターン材を使用して
鋳造するに当たり、所望の粒子含有率を維持できるよう
に炉前で簡単迅速に調整するようにした粒子分散型Ａｌ
合金鋳物の製造方法を提供することが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る粒子分散型
Ａｌ合金鋳物の製造方法は、溶解原料のすべて、または
少なくとも一部に粒子含有率不明の分散粒子を含むリタ
ーン材を使用して溶解し、溶解した溶湯を撹拌して分散
粒子を均等に拡散した後にその比重を測定し、あらかじ
め作成した該粒子分散型Ａｌ合金特有の比重と粒子含有
率の回帰式に当てはめて現在の粒子含有率、および目標
粒子含有率との乖離を検知し、前記溶湯を保温したまま
静置して比重差によって分散粒子を母材のＡｌ合金溶湯
から分離沈降させた後、上層のＡｌ合金溶湯から算出し
た所望量だけ汲み出して除去するか、新たにＡｌ合金材
を所望量加えて分散粒子の目標粒子含有率と一致するよ
う調整し、再度、前記溶湯を前記粒子が均等に分散する
ように撹拌した後、鋳型へ注湯する手順によって前記の
課題を解決した。
Ａｌ合金鋳物の製造方法は、溶解原料のすべて、または
少なくとも一部に粒子含有率不明の分散粒子を含むリタ
ーン材を使用して溶解し、溶解した溶湯を撹拌して分散
粒子を均等に拡散した後にその比重を測定し、あらかじ
め作成した該粒子分散型Ａｌ合金特有の比重と粒子含有
率の回帰式に当てはめて現在の粒子含有率、および目標
粒子含有率との乖離を検知し、前記溶湯を保温したまま
静置して比重差によって分散粒子を母材のＡｌ合金溶湯
から分離沈降させた後、上層のＡｌ合金溶湯から算出し
た所望量だけ汲み出して除去するか、新たにＡｌ合金材
を所望量加えて分散粒子の目標粒子含有率と一致するよ
う調整し、再度、前記溶湯を前記粒子が均等に分散する
ように撹拌した後、鋳型へ注湯する手順によって前記の
課題を解決した。
【００１０】また、より具体的には前記製造方法におい
て、比重の測定はアルキメデス法により、また粒子含有
率の測定は試料のミクロ組織をコンピューターによる画
像解析法に基づいて前記回帰式を作成することが好まし
い実施形態であり、さらにＡｌ合金がＡｌ−Ｓｉ系合金
であり、分散粒子がＳｉＣであることが望ましい。な
お、この場合においては、比重と粒子含有率の回帰式
は、 ＳｉC＝｛（１．７３±α）×比重−（４．６０±
β）｝×１００ で示される。但し、α及びβはＡｌ合金の比重、及び分
散粒子の比重によって決まる定数。
て、比重の測定はアルキメデス法により、また粒子含有
率の測定は試料のミクロ組織をコンピューターによる画
像解析法に基づいて前記回帰式を作成することが好まし
い実施形態であり、さらにＡｌ合金がＡｌ−Ｓｉ系合金
であり、分散粒子がＳｉＣであることが望ましい。な
お、この場合においては、比重と粒子含有率の回帰式
は、 ＳｉC＝｛（１．７３±α）×比重−（４．６０±
β）｝×１００ で示される。但し、α及びβはＡｌ合金の比重、及び分
散粒子の比重によって決まる定数。
【００１１】
【発明の実施の形態】実操業に入る前に種々の粒子含有
率と比重との関係を組み合わせて当該Ａｌ合金と分散粒
子に適合できる回帰式を作成する手順を先行する。即
ち、さまざまな含有率の分散粒子を含むリターン材１０
０％の溶解原料を溶落ち後、該溶湯を十分に撹拌して含
有する粒子を完全に均等に分散させた後、該溶湯の一部
を試料として採取して比重とミクロ組織を検査する。
率と比重との関係を組み合わせて当該Ａｌ合金と分散粒
子に適合できる回帰式を作成する手順を先行する。即
ち、さまざまな含有率の分散粒子を含むリターン材１０
０％の溶解原料を溶落ち後、該溶湯を十分に撹拌して含
有する粒子を完全に均等に分散させた後、該溶湯の一部
を試料として採取して比重とミクロ組織を検査する。
【００１２】具体的には、比重Ｓはアルキメデス法に従
い、試料の大気中の重量Ｗ1、ヒモ重量Ｗ2、水中の重量
（ヒモ付き）Ｗ3、を測定して次式で計算する。 Ｓ＝Ｗ1／｛Ｗ1−（Ｗ3−Ｗ2）｝ ミクロ組織は顕微鏡下の視野でＡｌが白い領域として、
ＳｉＣが黒い斑点として顕れるから、全領域に占める黒
色部分の面積％をコンピュータによる画像処理によって
ＳｉＣの含有率として特定する。
い、試料の大気中の重量Ｗ1、ヒモ重量Ｗ2、水中の重量
（ヒモ付き）Ｗ3、を測定して次式で計算する。 Ｓ＝Ｗ1／｛Ｗ1−（Ｗ3−Ｗ2）｝ ミクロ組織は顕微鏡下の視野でＡｌが白い領域として、
ＳｉＣが黒い斑点として顕れるから、全領域に占める黒
色部分の面積％をコンピュータによる画像処理によって
ＳｉＣの含有率として特定する。
【００１３】引き続いて前記溶湯に分散粒子を含まない
Ａｌ合金材、または近似的には純Ａｌを添加して分散粒
子を希釈し、撹拌、均等化の後に再び試料を採取して同
様に比重とＳｉＣ含有率との相関データを採る。この作
業を繰り返してその都度、比重〜ＳｉＣ含有率を検知す
る。図２、図３はこの検定手順の一例を示した画像であ
り、白地がＡｌ、黒部がＳｉＣの存在を表わし、図２は
比重が２．７６の試料の組織がＳｉＣ：１６．３０％、
図３は比重が２.７９の試料の組織がＳｉＣ：２３．１
０％と画像処理によって算定された例である。図１はこ
のように比重とＳｉＣ含有率のデータをプロットし、さ
らにこの相関を最小二乗法による近似線で代表した線図
とし、この近似線を中心として実験上のバラツキを吸収
した一次関数の回帰式で示すと、 ＳｉC＝｛（１．７３±α）×比重−（４．６０±β）｝×１００ （数式１） で示される。但し、α及びβはＡｌ−Ｓｉ合金の比重、
及び分散粒子の比重によって決まる定数であり、中心の
近似線においてはα、βが共に０である。この実施例の
場合には前記の線図のバラツキを吸収する数式として経
験的には、 ＳｉC＝｛（１．７３±０．５）×比重−（４．６０±１．５）｝×１００ （数式２） で特定される。（図１の斜線範囲）
Ａｌ合金材、または近似的には純Ａｌを添加して分散粒
子を希釈し、撹拌、均等化の後に再び試料を採取して同
様に比重とＳｉＣ含有率との相関データを採る。この作
業を繰り返してその都度、比重〜ＳｉＣ含有率を検知す
る。図２、図３はこの検定手順の一例を示した画像であ
り、白地がＡｌ、黒部がＳｉＣの存在を表わし、図２は
比重が２．７６の試料の組織がＳｉＣ：１６．３０％、
図３は比重が２.７９の試料の組織がＳｉＣ：２３．１
０％と画像処理によって算定された例である。図１はこ
のように比重とＳｉＣ含有率のデータをプロットし、さ
らにこの相関を最小二乗法による近似線で代表した線図
とし、この近似線を中心として実験上のバラツキを吸収
した一次関数の回帰式で示すと、 ＳｉC＝｛（１．７３±α）×比重−（４．６０±β）｝×１００ （数式１） で示される。但し、α及びβはＡｌ−Ｓｉ合金の比重、
及び分散粒子の比重によって決まる定数であり、中心の
近似線においてはα、βが共に０である。この実施例の
場合には前記の線図のバラツキを吸収する数式として経
験的には、 ＳｉC＝｛（１．７３±０．５）×比重−（４．６０±１．５）｝×１００ （数式２） で特定される。（図１の斜線範囲）
【００１４】前記回帰式および近似式が作成された後、
実操業に入る。少なくとも一部にリターン材を使用した
未知の含有率の分散粒子を含む溶解材料は、溶落ち後、
撹拌して含有する分散粒子を均等に分散した上で試料を
採取する。試料の比重を測定すれば前記図１の線図、ま
たは数式化した回帰式（たとえば前記数式２）に当ては
めて現在の粒子含有率を検知して調整のベース値とす
る。
実操業に入る。少なくとも一部にリターン材を使用した
未知の含有率の分散粒子を含む溶解材料は、溶落ち後、
撹拌して含有する分散粒子を均等に分散した上で試料を
採取する。試料の比重を測定すれば前記図１の線図、ま
たは数式化した回帰式（たとえば前記数式２）に当ては
めて現在の粒子含有率を検知して調整のベース値とす
る。
【００１５】粒子含有率の調整としては、このベース値
から計算して粒子含有率の不足するときは粒子を追加
し、粒子含有率が過大であるときはＡｌ合金材または純
Ａｌ材を追加して稀釈する方法もあるが、先に述べたよ
うに粒子の新たな添加は原料メーカの特殊な技術に依存
せざるを得ず、鋳物メーカの溶解作業中に組込むことは
品質上、必ずしも適当ではないから、Ａｌ合金材または
純Ａｌ材の新たな追加による稀釈、または溶融Ａｌ合金
のみを除去して濃縮することにより、粒子含有率を調整
する方法が最も合理的である。溶融Ａｌ合金のみを除去
するためには、撹拌によって一旦、均等に分散した分散
粒子を比重差によって下方へ沈降分離するように温度を
保持したまま一定時間鎮静する必要がある。一定時間は
母合金の性質、分散粒子の含有率や材質によって経験的
に知得する。鎮静した上方のＡｌ合金溶湯から必要量だ
け汲み出して分散粒子含有率を目標値まで上げる。な
お、図４は鎮静状態を確認するために採取した試験片の
ミクロ組織であり、黒部で表れるＳｉＣ粒子がほとんど
存在せず、ほぼ完全なＡｌ合金単体の状態に分離してい
ることを示している。
から計算して粒子含有率の不足するときは粒子を追加
し、粒子含有率が過大であるときはＡｌ合金材または純
Ａｌ材を追加して稀釈する方法もあるが、先に述べたよ
うに粒子の新たな添加は原料メーカの特殊な技術に依存
せざるを得ず、鋳物メーカの溶解作業中に組込むことは
品質上、必ずしも適当ではないから、Ａｌ合金材または
純Ａｌ材の新たな追加による稀釈、または溶融Ａｌ合金
のみを除去して濃縮することにより、粒子含有率を調整
する方法が最も合理的である。溶融Ａｌ合金のみを除去
するためには、撹拌によって一旦、均等に分散した分散
粒子を比重差によって下方へ沈降分離するように温度を
保持したまま一定時間鎮静する必要がある。一定時間は
母合金の性質、分散粒子の含有率や材質によって経験的
に知得する。鎮静した上方のＡｌ合金溶湯から必要量だ
け汲み出して分散粒子含有率を目標値まで上げる。な
お、図４は鎮静状態を確認するために採取した試験片の
ミクロ組織であり、黒部で表れるＳｉＣ粒子がほとんど
存在せず、ほぼ完全なＡｌ合金単体の状態に分離してい
ることを示している。
【００１６】本発明の実施形態として、リターン材１０
０％を再溶解した溶解Ａと、インゴットとリターン材を
組み合わせて配合し溶解した溶解Ｂのケースを表１に基
づいて説明する。なお、前記インゴット（母合金）はＡ
ｌ−Ｓｉ系合金、分散粒子としてはＳｉＣを適用し、基
準粒子含有率は２０％、比重は２．７７の粒子分散型Ａ
ｌ合金インゴットを使用した。
０％を再溶解した溶解Ａと、インゴットとリターン材を
組み合わせて配合し溶解した溶解Ｂのケースを表１に基
づいて説明する。なお、前記インゴット（母合金）はＡ
ｌ−Ｓｉ系合金、分散粒子としてはＳｉＣを適用し、基
準粒子含有率は２０％、比重は２．７７の粒子分散型Ａ
ｌ合金インゴットを使用した。
【００１７】
【表１】表１
【００１８】表１において、両溶解Ａ、Ｂともこれらの
原料を溶解し、溶落ち後試料ＴＰ１を採取する。この試
料ＴＰ１は参考値程度であり、図示しない公知の撹拌装
置にて直ちに溶湯を十分撹拌して含有する粒子が均等に
溶湯内に分散した後、該溶湯から試料ＴＰ２を採取し、
溶湯全体の比重とミクロ組織とを検査する。この撹拌の
際に付加的に、Ａｒガスを吹き込んでバブリングし、溶
湯中に含まれる酸化物、ごみなどの不純物を除去する。
この均等分散状態の比重測定値を数式２に当てはめてＳ
ｉＣ含有率を検知し、目標粒子含有率に達するためのＡ
ｌ合金溶湯の汲み出し量または追加量を算出する。
原料を溶解し、溶落ち後試料ＴＰ１を採取する。この試
料ＴＰ１は参考値程度であり、図示しない公知の撹拌装
置にて直ちに溶湯を十分撹拌して含有する粒子が均等に
溶湯内に分散した後、該溶湯から試料ＴＰ２を採取し、
溶湯全体の比重とミクロ組織とを検査する。この撹拌の
際に付加的に、Ａｒガスを吹き込んでバブリングし、溶
湯中に含まれる酸化物、ごみなどの不純物を除去する。
この均等分散状態の比重測定値を数式２に当てはめてＳ
ｉＣ含有率を検知し、目標粒子含有率に達するためのＡ
ｌ合金溶湯の汲み出し量または追加量を算出する。
【００１９】汲み出すＡｌ合金溶湯は粒子を含まない純
粋な母合金に近いほど正確さが保てるから、試料ＴＰ２
を採取後、比重差によってＳｉＣ粒子が沈降するまで静
置する時間が必要で、経験的に決定する。ＳｉＣ粒子が
十分沈降分離した後、上層のＡｌ合金から所望量の上澄
み液を汲み出して粒子濃度を濃縮し、または粒子を含ま
ないＡｌ合金材（インゴット）若しくは近似的に純Ａｌ
材を追加して粒子濃度を稀釈し、調整が終われば再び溶
湯を撹拌しＳｉＣ粒子を全体に均等分散させ、確認用に
試料ＴＰ３を採取すると共に鋳造を開始する。表１の右
欄には各手順毎に採取した試料ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３
の比重と、数式から算出されたＳｉＣ含有率の変遷をま
とめたものであり、測定誤差などを考慮に入れると両ケ
ースとも目標であるＳｉＣ含有率２０％をほぼ満足する
範囲に調整されている。
粋な母合金に近いほど正確さが保てるから、試料ＴＰ２
を採取後、比重差によってＳｉＣ粒子が沈降するまで静
置する時間が必要で、経験的に決定する。ＳｉＣ粒子が
十分沈降分離した後、上層のＡｌ合金から所望量の上澄
み液を汲み出して粒子濃度を濃縮し、または粒子を含ま
ないＡｌ合金材（インゴット）若しくは近似的に純Ａｌ
材を追加して粒子濃度を稀釈し、調整が終われば再び溶
湯を撹拌しＳｉＣ粒子を全体に均等分散させ、確認用に
試料ＴＰ３を採取すると共に鋳造を開始する。表１の右
欄には各手順毎に採取した試料ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３
の比重と、数式から算出されたＳｉＣ含有率の変遷をま
とめたものであり、測定誤差などを考慮に入れると両ケ
ースとも目標であるＳｉＣ含有率２０％をほぼ満足する
範囲に調整されている。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上に述べた通り、粒子分散に
よって特定の性質を強化したＡｌ合金鋳物を製造するに
当って、鋳造上、不可避となるリターン材のリサイクル
を、品質を完全に保証した上で容易に実施する現実的な
方法を提供したから、鋳造技術上の難点を解消し、目的
とする粒子分散作用を確実に具現化する効果がある。今
後、高速運動を担持する部材の軽量化は世界的な趨勢で
あり、粒子分散型Ａｌ合金鋳物はますます広い分野で多
くの種類に適用されることが必須の傾向であるから、そ
の分野の発展をバックアップする素材技術の一環として
貴重な役割を果す効果が予見される。
よって特定の性質を強化したＡｌ合金鋳物を製造するに
当って、鋳造上、不可避となるリターン材のリサイクル
を、品質を完全に保証した上で容易に実施する現実的な
方法を提供したから、鋳造技術上の難点を解消し、目的
とする粒子分散作用を確実に具現化する効果がある。今
後、高速運動を担持する部材の軽量化は世界的な趨勢で
あり、粒子分散型Ａｌ合金鋳物はますます広い分野で多
くの種類に適用されることが必須の傾向であるから、そ
の分野の発展をバックアップする素材技術の一環として
貴重な役割を果す効果が予見される。
【図１】本発明の実施形態を示す比重〜ＳｉＣ含有率の
相関図である。
相関図である。
【図２】同じ相関図のベースとなる試料の顕微鏡組織を
画像処理した解析図（Ａ）とその拡大図（Ｂ）である。
画像処理した解析図（Ａ）とその拡大図（Ｂ）である。
【図３】同じ相関図のベースとなる別の粒子含有率の試
料における顕微鏡組織を画像処理した解析図（Ａ）とそ
の拡大図（Ｂ）である。
料における顕微鏡組織を画像処理した解析図（Ａ）とそ
の拡大図（Ｂ）である。
【図４】本発明の実施形態において鎮静、粒子分離後の
Ａｌ合金試料の顕微鏡組織を画像処理した解析図（Ａ）
とその拡大図（Ｂ）である。
Ａｌ合金試料の顕微鏡組織を画像処理した解析図（Ａ）
とその拡大図（Ｂ）である。
Claims (4)
- 【請求項１】 分散粒子を均等に分散して特性を強化し
たＡｌ合金鋳物の製造方法において、溶解原料のすべ
て、または少なくとも一部に粒子含有率不明の分散粒子
を含むリターン材を使用して溶解し、溶解した溶湯を撹
拌して分散粒子を均等に拡散した後にその比重を測定
し、あらかじめ作成した該粒子分散型Ａｌ合金特有の比
重と粒子含有率の回帰式に当てはめて現在の粒子含有
率、および目標粒子含有率との乖離を検知し、前記溶湯
を保温したまま静置して比重差によって分散粒子を母材
のＡｌ合金溶湯から分離沈降させた後、上層のＡｌ合金
溶湯から算出した所望量だけ汲み出して除去するか、新
たにＡｌ合金材を所望量加えて分散粒子の目標粒子含有
率と一致するよう調整し、再度、前記溶湯を撹拌して前
記粒子を均等に分散させた後、鋳型へ注湯することを特
徴とする粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、比重の測定はアルキ
メデス法により、また粒子含有率の測定は試料のミクロ
組織をコンピューターによる画像解析法に基づいて前記
回帰式を作成することを特徴とする粒子分散型Ａｌ合金
鋳物の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、Ａｌ合金が
Ａｌ−Ｓｉ系合金であり、分散粒子がＳｉＣであること
を特徴とする粒子分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３において比重と粒子含有率の回
帰式は ＳｉC＝｛（１．７３±α）×比重−（４．６０±
β）｝×１００ 但し、α及びβはＡｌ−Ｓｉ合金の比重、及び分散粒子
の比重によって決まる定数であることを特徴とする粒子
分散型Ａｌ合金鋳物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284797A JP3966680B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 粒子含有率不明のリターン材を使用した粒子分散型Ａｌ合金鋳物の粒子含有率調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284797A JP3966680B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 粒子含有率不明のリターン材を使用した粒子分散型Ａｌ合金鋳物の粒子含有率調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002096154A true JP2002096154A (ja) | 2002-04-02 |
| JP3966680B2 JP3966680B2 (ja) | 2007-08-29 |
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ID=18768958
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000284797A Expired - Fee Related JP3966680B2 (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 粒子含有率不明のリターン材を使用した粒子分散型Ａｌ合金鋳物の粒子含有率調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3966680B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007030701A2 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | M Cubed Technologies, Inc. | Metal matrix composite bodies, and methods for making same |
| JP2011231374A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Nissei Plastics Ind Co | Ａｌ複合金属材料の製造方法及びＡｌ複合金属製品の製造方法 |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000284797A patent/JP3966680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007030701A2 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-15 | M Cubed Technologies, Inc. | Metal matrix composite bodies, and methods for making same |
| WO2007030701A3 (en) * | 2005-09-07 | 2007-05-18 | Cubd Technologies Inc M | Metal matrix composite bodies, and methods for making same |
| JP2009507137A (ja) * | 2005-09-07 | 2009-02-19 | エム キューブド テクノロジーズ， インコーポレイテッド | 金属マトリックス複合体本体、及びこれを作製するための方法 |
| JP2011231374A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Nissei Plastics Ind Co | Ａｌ複合金属材料の製造方法及びＡｌ複合金属製品の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3966680B2 (ja) | 2007-08-29 |
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