JP2003019551A - 鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこな
い、かつ窒素ガスの使用量を少なくできる鋳造金型によ
るアルミニウム鋳造方法を提供する。 【解決手段】 鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法
は、キャビティ２５内から空気を排出してアルゴンガス
を充填することで第１の圧力にする工程と、キャビティ
２５内に気体状のマグネシウムを導入してキャビティ２
５の表面にマグネシウムを析出させるとともに第２の圧
力にする工程と、キャビティ２５内に加熱した窒素ガス
を導入してキャビティ２５の表面に窒化マグネシウムを
生成させるとともに第３の圧力にする工程と、キャビテ
ィ２５内にアルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶
湯３９の表面を窒化マグネシウム５８ｂで還元させなが
らアルミニウムの鋳物を鋳造する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造金型のキャビ
ティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアル
ミニウム鋳物を鋳造する鋳造金型によるアルミニウム鋳
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムの鋳造において、金型のキ
ャビティにアルミニウム溶湯を供給する際に、アルミニ
ウム溶湯の表面に酸化膜が生成し、生成した酸化膜がア
ルミニウム溶湯の表面張力を増加させ、アルミニウム溶
湯の流動性を低下させることが起こり得る。このため、
アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成すると、アルミ
ニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことは難しい。

【０００３】そこで、アルミニウム鋳造の際に、アルミ
ニウム溶湯の湯廻り性を好適に維持する鋳造方法とし
て、例えば特願平１１−９１４４５号公報（特開２００
０−２８００６３）「アルミニウム鋳造方法」が提案さ
れている。以下、この技術について同公報の図を再掲し
て説明する。

【０００４】図１８は従来のアルミニウム鋳造方法を説
明する概略図である。アルミニウムを鋳造する際には、
先ず窒素ガスボンべ１５０から窒素ガス（Ｎ₂ガス）を
金型１５１のキャビティ１５２に充填する。次に、窒素
ガスを蓄留タンク１５３に送り、蓄留タンク１５３内の
マグネシウム粉末（Ｍｇ粉末）を窒素ガスと共に加熱炉
１５５内に送り込む。この加熱炉１５５内でマグネシウ
ム粉末を昇華させ、昇華したマグネシウムを窒素ガスと
反応させて気体状のマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ
₃Ｎ₂）を得る。

【０００５】このマグネシウム窒素化合物を配管１５６
を通して金型１５１のキャビティ１５２内に導入し、導
入したマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表
面に析出させる。次に、キャビティ１５２内にアルミニ
ウム溶湯１５７を供給する。供給したアルミニウム溶湯
１５７をマグネシウム窒素化合物と反応させて、アルミ
ニウム溶湯１５７の表面の酸化物から酸素を取り除く。

【０００６】これにより、アルミニウム溶湯１５７の表
面に酸化皮膜が発生することを防ぎ、アルミニウム溶湯
１５７の表面張力が増大することを抑えることができ
る。従って、アルミニウム溶湯１５７のキャビティ１５
２への湯廻り性を好適に保つことができ、アルミニウム
鋳造品の品質を高めることができる。

【０００７】ここで、上述したマグネシウム窒素化合物
の生成工程及びアルミニウム溶湯の注湯工程ついて詳し
く説明する。先ず、マグネシウム窒素化合物の生成工程
について説明する。加熱炉１５５の内部でマグネシウム
粉末を昇華させ、この昇華したマグネシウムを加熱炉１
５５の内部で窒素ガスと反応させる。昇華したマグネシ
ウムは加熱炉１５５の内部で浮遊しているために、マグ
ネシウムの表面全域に窒素ガスが付着し、表面全域にマ
グネシウム窒素化合物を生成することになる。

【０００８】次に、アルミニウム溶湯の注湯工程につい
て説明する。図１９は従来のアルミニウム鋳造方法の要
部説明図であり、キャビティ１５２の表面にマグネシウ
ム窒素化合物の層１５９（以下、「マグネシウム窒素化
合物層１５９」という）を析出させた後、キャビティ１
５２にアルミニウム溶湯１５７を供給した状態を示す。
キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給する
ことにより、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａ
が、マグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに
接触し、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生
した酸化物１５７ｂから酸素を取り除く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１９で説明したよう
に、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａをマグネシ
ウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触させるこ
とで、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生し
た酸化物１５７ｂから酸素を取り除くことができる。こ
のことから、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに
発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くためには、
アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが接触するマグ
ネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａのみを存在
させればよいことが判る。

【００１０】しかし、図１８で説明したように、マグネ
シウム窒素化合物の生成を、加熱炉１５５の内部にマグ
ネシウムを浮遊させた状態でおこなうので、マグネシウ
ムの表面全域に窒素ガスが付着する。このため、マグネ
シウムの表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成する
ことになる。このマグネシウム窒素化合物をキャビティ
１５２の表面に析出させるので、図１９に示すように膜
厚ｔのマグネシウム窒素化合物層１５９になる。

【００１１】このため、キャビティ１５２の表面に、過
剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を析出させること
になり、マグネシウム窒素化合物層１５９の生成に時間
がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。加え
て、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を生成する
ことになるので、窒素ガスの使用量も多くなり、そのこ
とがコストを下げる妨げになる。

【００１２】さらに、上記公報の鋳造方法では、マグネ
シウム窒素化合物層１５９をキャビティ１５２の表面に
生成する工程の前工程において、キャビティ１５２内に
空気を残したままの状態で、キャビティ１５２内に窒素
ガスを充填する方法を採用している。このため、キャビ
ティ１５２内から空気を円滑に逃がすことが難しく、キ
ャビティ１５２内を窒素ガスの雰囲気状態にするまでに
時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。

【００１３】そこで、本発明の目的は、マグネシウム窒
素化合物の生成を短い時間でおこなうことができ、かつ
窒素ガスの使用量を少なくすることができる鋳造金型に
よるアルミニウム鋳造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、型閉めした金型のキャビティ内
から空気を排出するとともにキャビティ内に不活性ガス
を充填して、キャビティ内を第１の圧力にする工程と、
このキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入してキ
ャビティ表面にマグネシウムを析出させるとともにキャ
ビティ内を第２の圧力にする工程と、このキャビティ内
に加熱した窒素ガスを導入してキャビティ表面に窒化マ
グネシウムを生成させるとともにキャビティ内を第３の
圧力にする工程と、このキャビティ内にアルミニウム溶
湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウ
ムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳
物を鋳造する工程とから鋳造金型によるアルミニウム鋳
造方法を構成する。

【００１５】キャビティ内に不活性ガスを充填する際
に、キャビティ内から空気を排出するようにした。この
ため、キャビティ内の空気を短い時間で不活性ガスの雰
囲気にすることができる。

【００１６】また、窒化マグネシウムを生成する際に、
先ずキャビティにマグネシウムを析出させてマグネシウ
ム層を形成し、次にキャビティに窒素ガスを導入してマ
グネシウム層の表面に窒化マグネシウムを生成する。こ
れにより、マグネシウム層の表面だけに窒化マグネシウ
ムを生成することができるので、窒化マグネシウムの生
成時間を短くすることができる。加えて、マグネシウム
層の表面だけに窒化マグネシウムを生成するだけでよい
ので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。

【００１７】さらに、窒化マグネシウムを生成する際
に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用するこ
とにした。このため、加熱した窒素ガスで窒化マグネシ
ウムを効率よく生成することができる。

【００１８】また、キャビティ内を不活性ガスの雰囲気
にする際に、キャビティ内を第１の圧力に調整した。こ
のように、キャビティ内の圧力を調整することで、大気
中の空気がキャビティ内に侵入することを効率よく防ぐ
ことが可能になり、キャビティ内を不活性ガスの雰囲気
に効率よく変えることができる。さらに、キャビティの
表面にマグネシウムを析出する際に、キャビティ内を第
２の圧力に調整した。このように、キャビティ内の圧力
を調整することで、キャビティ内をマグネシウムが析出
しやすい条件に設定することが可能になり、マグネシウ
ムを効率よく析出させることができる。

【００１９】そして、窒化マグネシウムを生成させる際
にキャビティ内を第３の圧力に調整するようにした。こ
のように、キャビティ内の圧力を調整することにより、
キャビティ内を窒化マグネシウムが生成しやすい条件に
設定することが可能になり、窒化マグネシウムを効率よ
く生成させることができる。加えて、キャビティ内を第
３の圧力に調整することで、キャビティ内にアルミニウ
ム溶湯を円滑に充填することができる。

【００２０】請求項２は、第１〜第３の圧力を大気圧以
下にしたことを特徴とする。ここで、キャビティの表面
にマグネシウムを析出させるためには、キャビティの表
面温度をマグネシウムが析出する所定温度まで下げてお
く必要がある。そこで、請求項２ではキャビティ内の第
２の圧力を大気圧以下にすることで、キャビティの表面
温度を所定温度に調整し易くした。このため、キャビテ
ィの表面にマグネシウムを比較的簡単に析出することが
できる。

【００２１】また、窒化マグネシウムを生成させるため
には、キャビティ内の第３の圧力とガス温度を所定の条
件に設定する必要がる。そこで、請求項２ではキャビテ
ィ内の第３の圧力を大気圧以下にすることで、キャビテ
ィのガス温度を窒化マグネシウムが生成する温度に調整
し易くすくした。このため、キャビティの表面に窒化マ
グネシウムを比較的簡単に生成させることができる。加
えて、第３の圧力を大気圧以下にすることで、アルミニ
ウム溶湯をキャビティ内に円滑に充填することができ
る。

【００２２】なお、第１の圧力を第２の圧力と同様に大
気圧以下にすることで、第１の圧力と第２の圧力との圧
力変化を小さく、又は圧力変化がないようにできるの
で、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推移するこ
とができる。このため、第１の圧力から第２の圧力に推
移する際のタイムラグを抑えることができる。

【００２３】請求項３は、第３の圧力をＰ、このときの
キャビティ内のガス温度をＴとするときに、Ｐ≦（Ｔ−
２７０）／１３０の関係を保つように、第３の圧力Ｐ及
びガス温度Ｔを設定することを特徴とする。

【００２４】Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に基づ
いて、第３の圧力Ｐやキャビティ内のガス温度Ｔを比較
的簡単に決めることができるので、アルミニウム鋳造工
程に応じて設備の調整を短い時間でおこなうことができ
る。なお、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、例
えばキャビティ内のガス温度Ｔが２８３℃の状態で窒化
マグネシウムを生成するためには、第３の圧力Ｐを０．
１気圧以下に設定すればよい。

【００２５】請求項４は、第１の圧力及び第２の圧力を
大気圧とし、第３の圧力を大気圧未満の負圧にしたこと
を特徴とする。

【００２６】第１の圧力を大気圧に設定することで、キ
ャビティ内の圧力を大気中と同じにすることができる。
キャビティ内を不活性ガスの雰囲気にする際に、大気中
の空気がキャビティ内に侵入することをさらに確実に防
ぐことができる。また、第２の圧力を大気圧に設定する
ことで、キャビティの表面にマグネシウムを析出させる
際に、大気中の空気がキャビティ内に侵入することをさ
らに確実に防ぐことができる。

【００２７】このように、第１の圧力及び第２の圧力を
大気圧に設定することで、キャビティ内に空気が侵入す
ることをさらに確実に防ぐことができるので、キャビテ
ィの表面に窒素マグネシウムをより効率よく生成するこ
とができる。

【００２８】さらに、キャビティ内に空気が侵入するこ
とを防ぐことで、キャビティ内にアルミニウム溶湯を供
給する際に、アルミニウム溶湯の表面に酸化物が発生す
ることを抑えることができる。加えて、第３の圧力を負
圧に設定することで、キャビティ内にアルミニウム溶湯
をより円滑に充填することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。図１は本発明に係る鋳造金型に
よるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）で鋳造した
ディスクロータの斜視図である。ディスクロータ１０
は、円筒形のハブ部１１と、ハブ部１１に一体に成形し
た円盤状のディスク部１８とからなアルミニウム製の部
材である。

【００３０】ハブ部１１は、周壁１２の外側端に蓋１３
を一体成形したもので、蓋１３の中央に開口１４を開
け、開口１４の周囲にボルト孔１５・・・（・・・は複数個を
示す。以下同様。）及びスタッド孔１６・・・を開けたも
のである。ボルト孔１５・・・から図示しないボルトを差
込み、これらのボルトでディスクロータ１０をドライブ
シャフト（図示しない）側に取り付ける。なお、スタッ
ド孔１６・・・は、ディスクロータ１０に車輪を取り付け
るために、図示しないスタッドを圧入する孔である。

【００３１】図２は本発明に係る鋳造金型によるアルミ
ニウム鋳造方法（第１実施形態）を実施するためのアル
ミニウム鋳造装置の全体概略図である。アルミニウム鋳
造装置２０は、鋳造金型２２を備えた鋳造装置本体２１
と、鋳造金型２２に備えたキャビティ２５内の空気を排
出する空気排出部４０と、空気を排出したキャビティ２
５内にアルゴン（Ａｒ）ガス（不活性ガス（希ガス））
を導入する不活性ガス導入部４５と、不活性ガスを導入
した後のキャビティ２５内に気体状のマグネシウム（Ｍ
ｇ）を導入するマグネシウム導入部５０と、気体状のマ
グネシウムを導入した後のキャビティ２５内に加熱した
窒素（Ｎ₂）ガスを導入する窒素ガス導入部６０と、キ
ャビティ２５内の圧力を検出する検知部６５と、この検
知部６５の検出情報に基づいてキャビティ２５内を所定
圧に調整する制御部７０とを備える。

【００３２】鋳造装置本体２１は、ベース３０に固定板
３１を取付け、この固定板３１に鋳造金型２２の固定型
２３を取付け、固定板３１にガイドロッド３２，３２を
取付け、ガイドロッド３２，３２で可動板３３を移動自
在に支え、可動板３３に鋳造金型２２の可動型２４を取
付け、固定型２３及びベース３０にキャビティ２５に開
口する湯路３４を形成し、湯路３４内に移動自在にプラ
ンジャ３５を備え、この湯路３４から鉛直に湯口３６を
形成し、湯口３６の上端をほぞ３７で塞ぎ、この湯口３
６に連通可能な注湯槽３８を湯口３６の上方に備える。
固定型２３及び可動型２４で鋳造金型２２を構成する。

【００３３】このアルミニウム鋳造装置２０によれば、
可動板３３を移動手段（図示しない）で矢印の方向に移
動することにより可動型２４を型締め位置（図に示す位
置）と型開き位置とに移動することができる。可動型２
４を型締め位置に静止させることで、固定型２３と可動
型２４とでキャビティ２５を形成することができる。こ
のキャビティ２５にアルミニウム溶湯３９を供給した
後、プランジャ３５でアルミニウム溶湯３９を加圧する
ことによりキャビティ２５内でアルミニウム鋳物を鋳造
することができる。

【００３４】空気排出部４０は、キャビティ２５に排出
流路４１を介して真空ポンプ４２を連通し、真空ポンプ
４２を制御部７０からの制御信号に基づいて駆動状態と
停止状態とに切換えるように構成したものである。真空
ポンプ４２を駆動状態に切換えることでキャビティ２５
内の空気を排出流路４１を介して大気中に排出すること
ができる。

【００３５】不活性ガス導入部４５は、キャビティ２５
に導入流路４６を介してアルゴンガスボンべ４７を連通
し、導入流路４６の途中にアルゴン用開閉弁４８を備
え、アルゴン用開閉弁４８を制御部７０からの制御信号
に基づいて開状態と閉状態とに切換えるように構成した
ものである。アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換える
ことでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンを導入流路
４６を介してキャビティ２５内に導入することができ
る。

【００３６】不活性ガス導入部４５の導入流路４６がキ
ャビティ２５に臨む部位２５ａと、空気排出部４０の排
出流路４１がキャビティ２５に臨む部位２５ｂとを、そ
れぞれキャビティ２５の表面のうちの対向する面２６
ａ，２６ｂに設けた。これにより、導入流路４６がキャ
ビティ２５に臨む部位２５ａと、排出流路４１がキャビ
ティ２５に臨む部位２５ｂとを互に対向させることがで
きる。従って、アルゴンガスの導入流路４６からキャビ
ティ２５内にアルゴンガスを導入した際に、アルゴンガ
スでキャビティ２５内の空気を排出流路４１側に寄せ
る。このため、キャビティ２５内の空気を排出流路４１
から効率よく排出することができる。

【００３７】マグネシウム導入部５０は、導入流路４６
の途中に第１マグネシウム導入流路５１及び第２マグネ
シウム導入流路５２を備え、第１、第２のマグネシウム
導入流路５１，５２に昇華部５３を連通し、第１マグネ
シウム導入流路５１の途中にマグネシウム用開閉弁５７
を備える。

【００３８】昇華部５３は、第１マグネシウム導入流路
５１の出口端５１ａに連通するとともに第２マグネシウ
ム導入流路５２の入口端５２ａに連通する収容ケース５
４を備え、この収容ケース５４の外側に昇華用ヒータ５
５を備える。この昇華部５３は、昇華用ヒータ５５を制
御部７０からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱態
とに切換えることで加熱温度を調整するように構成した
ものである。昇華用ヒータ５５を加熱することで、収容
ケース５４内を所定温度（一例として、４００℃）まで
加熱することにより、収容ケース５４内のマグネシウム
・インゴット（マグネシウム）５８を昇華させて気体状
にすることができる。

【００３９】マグネシウム用開閉弁５７は、制御部７０
からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換え可
能な弁である。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切
換えることでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガス
を第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５
４内に導入し、導入したアルゴンガスで気体状のマグネ
シウムを第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４
６を介してキャビティ２５内に導入することができる。

【００４０】窒素ガス導入部６０は、キャビティ２５に
窒素導入流路６１を介して窒素ガスボンべ６２を連通
し、窒素導入流路６１の途中に窒素用開閉弁６３及び加
熱部（ヒータ）６４を備える。窒素用開閉弁６３は、制
御部７０からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに
切換え可能な弁である。窒素用開閉弁６３を開状態に切
換えることで窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒素導
入流路６１を介してキャビティ２５内に導入することが
できる。

【００４１】この窒素ガス導入部６０は、加熱部６４を
制御部７０からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱
態とに切換えることで加熱温度を調整するように構成し
たものである。加熱部６４を加熱することで、窒素導入
流路６１を流れる窒素ガスを所定温度（一例として、４
００℃以上）まで加熱することができる。

【００４２】検知部６５は、キャビティ２５の上端にセ
ンサ６６を備え、このセンサ６６でキャビティ２５内の
圧力を検出し、検出した情報を制御部７０に伝えるもの
である。

【００４３】制御部７０は、検知部６５からの圧力検出
情報に基づいて、空気排出部４０、不活性ガス導入部４
５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を
それぞれ個別に制御可能に構成し、空気排出部４０、不
活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素
ガス導入部６０を制御することでキャビティ２５内をの
圧力を所定圧に調整するものである。

【００４４】この制御部７０によれば、真空ポンプ４２
を駆動・停止状態に切換える信号を真空ポンプ４２に伝
えることができ、アルゴン用開閉弁４８を開・閉状態に
切換える信号をアルゴン用開閉弁４８に伝えることがで
き、マグネシウム用開閉弁５７を開・閉状態に切換える
信号をマグネシウム用開閉弁５７に伝えることができ、
窒素用開閉弁６３を開・閉状態に切換える信号を窒素用
開閉弁６３に伝えることができる。また、この制御部７
０によれば、昇華部５３の昇華用ヒータ５５を加熱状態
と非加熱態とに切換える信号を昇華用ヒータ５５に伝え
ることができ、加熱部６４を加熱状態と非加熱態とに切
換える信号を加熱部に伝えることができる。

【００４５】以下、本発明に係る第１実施形態の鋳造方
法をアルミニウム鋳造装置２０で実施する例について説
明する。図３は本発明に係る第１実施形態のアルミニウ
ム鋳造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ
××はステップ番号を示す。 ＳＴ１０；型閉めした鋳造金型のキャビティ内から空気
を排出するとともにキャビティ内に不活性ガスを充填し
て、キャビティ内を第１の圧力にする。 ＳＴ１１；キャビティ内に気体状のマグネシウムを導入
してキャビティ表面にマグネシウムを析出させるととも
にキャビティ内を第２の圧力にする。

【００４６】ＳＴ１２；キャビティ内に加熱した窒素ガ
スを導入してキャビティ表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ
₃Ｎ₂）を生成させるとともにキャビティ内を第３の圧力
Ｐにする。 ＳＴ１３；キャビティ内にアルミニウム溶湯を供給して
アルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させ
ながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造す
る。 以下、本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方
法のＳＴ１０〜ＳＴ１３の工程を図４〜図１１で詳しく
説明する。

【００４７】図４は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ１０を示す。
制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空
ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ２５内の
空気を排出流路４１を介して大気に排出する。同時に、
制御部７０からアルゴン用開閉弁４８に開信号を伝えて
アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換える。アルゴン用
開閉弁４８を開状態に切換えることでアルゴンガスボン
べ４７内のアルゴンガス（「点々」で示す）を導入流路
４６を介してキャビティ２５内に導入する。

【００４８】キャビティ２５内の空気を排出した後、制
御部７０から真空ポンプ４２に停止信号を伝えて真空ポ
ンプ４２を停止する。検知部６５のセンサ６６で検知し
たキャビティ２５内の圧力が、予め設定した第１の圧力
が大気圧以下の０．５気圧になったとき、制御部７０か
らアルゴン用開閉弁４８に閉信号を伝えてアルゴン用開
閉弁４８を閉状態にする。

【００４９】これにより、キャビティ２５内をアルゴン
ガスの雰囲気状態にすることができる。キャビティ２５
内をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ２
５内から空気を排出するようにした。このため、キャビ
ティ２５内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に
変えることができる。加えて、キャビティ２５内を第１
の圧力に調整することにより、大気中の空気がキャビテ
ィ２５内に侵入することを防ぐことができる。このた
め、キャビティ２５内をアルゴンガスの雰囲気にさらに
効率よく変えることができる。

【００５０】図５は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第２説明図であり、不活性ガス導入部
４５の導入流路４６がキャビティ２５に臨む部位２５ａ
と、空気排出部４０の排出流路４１がキャビティ２５に
臨む部位２５ｂとを互に対向させて反対側に設けた状態
を示す。

【００５１】このように、アルゴンガスの導入流路４６
を空気の排出流路４１に対して対向する位置に設けたの
で、アルゴンガスの導入流路４６からキャビティ２５内
にアルゴンガス（「点々」で示す）を矢印の如く導入
した際に、アルゴンガスの領域４７ａが増すことにより
キャビティ２５内の空気の領域４１ａを排出流路４１側
に効率よく寄せることができる。このため、キャビティ
２５内の空気を排出流路４１から矢印の如く効率よく
排出することができる。従って、キャビティ２５内の空
気をさらに短い時間で排出して、アルゴンガスの雰囲気
に変えることができる。

【００５２】図６は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ１１を示す。
制御部７０からの信号で昇華部５３の昇華用ヒータ５５
を加熱状態とし、収容ケース５４内を所定温度（一例と
して、４００℃）まで加熱する。収容ケース５４内を加
熱することでマグネシウム・インゴット５８を昇華させ
て気体状にする。なお、収容ケース５４内の気体状のマ
グネシウムを「点々」で示す。

【００５３】制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７
に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を開状態に
切換える。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換え
ることで、アルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを
第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５４
内に導入する。導入したアルゴンガスで気体状のマグネ
シウム（「点々」で示す）を第２マグネシウム導入流路
５２及び導入流路４６を介してキャビティ２５内に導入
する。この際に、キャビティ２５内の第２の圧力（０．
５〜０．７気圧）を大気圧以下になるように調整する。

【００５４】ここで、図４で説明したように第１の圧力
（０．５気圧）を第２の圧力（０．５〜０．７気圧）と
同様に大気圧以下にすることで、第１の圧力と第２の圧
力との圧力差を小さく、又は圧力差がないようにできる
ので、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推移する
ことができる。このため、第１の圧力から第２の圧力に
推移する際のタイムラグを抑えることができる。第６に
戻って、気体状のマグネシウムをキャビティ２５に導入
する際に、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路
４６を加熱することで、第２マグネシウム導入流路５２
及び導入流路４６にマグネシウムが析出しないようにす
ることが好ましい。

【００５５】図７は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第４説明図である。キャビティ２５内
に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャビ
ティ２５の表面に触れて１５０〜２５０℃に温度が低下
する。気体状のマグネシウムの温度が１５０〜２５０℃
に下がることにより、気体状のマグネシウムがキャビテ
ィ２５の表面に析出する。この析出したマグネシウムを
マグネシウム層５８ａとする。

【００５６】ここで、キャビティ２５内の第２の圧力
（０．５〜０．７気圧）を大気圧以下に調整すること
で、キャビティ２５内をマグネシウムが析出しやすい条
件（すなわち、キャビティ２５の表面温度を１５０〜２
５０℃）に簡単に設定することができるので、マグネシ
ウムを効率よく析出させることができる。

【００５７】図６に戻って、検知部６５のセンサ６６で
検知したキャビティ２５内の圧力が、予め設定した第２
の圧力になったとき、制御部７０からマグネシウム用開
閉弁５７に閉信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を
閉状態にする。

【００５８】図８は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第５説明図であり、ＳＴ１２を示す。
制御部７０からの信号で窒素ガス導入部６０の加熱部６
４を加熱状態にする。この状態で、制御部７０から窒素
用開閉弁６３に開信号を伝えて窒素用開閉弁６３を開状
態に切換える。窒素用開閉弁６３を開状態に切換えるこ
とで、窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒素導入流路
６１に流し、窒素導入流路６１内の窒素ガスを加熱部６
４で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路６１を介
してキャビティ２５内に導入する。同時に、制御部７０
から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２
を駆動することにより、キャビティ２５内のガスを排出
流路４１を介して大気に排出する。これにより、キャビ
ティ２５内の圧力を第３の圧力Ｐを、一例として０．１
気圧と大気圧以下になるように調整する。

【００５９】このように、窒素ガスを加熱炉６４で単独
で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒
素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００℃以
上）まで加熱することができる。

【００６０】図９は本発明に係る第１実施形態のアルミ
ニウム鋳造方法の第６説明図である。ここで、キャビテ
ィ２５内の第３の圧力Ｐを、このときのキャビティ２５
内の窒素ガス（「点々」で示す）の温度をＴとするとき
に、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係を保つように、
第３の圧力Ｐ及び窒素ガスのガス温度Ｔを設定する。こ
の条件をみたすことで、キャビティ２５の表面に析出し
たマグネシウム層５８ａと窒素ガスとが反応して、マグ
ネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ
₃Ｎ₂）５８ｂを生成させることができる。

【００６１】具体的には、例えば検知部６５のセンサ６
６で検知したキャビティ２５内の第３の圧力Ｐが０．１
気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係か
ら、キャビティ２５内の窒素ガスの温度Ｔを２８３℃に
なるように調整することで、マグネシウム層５８ａの表
面に窒化マグネシウム５８ｂを生成させることができ
る。また、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐが１気圧の
ときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キ
ャビティ２５内の窒素ガスの温度Ｔを４００℃になるよ
うに調整することで、マグネシウム層５８ａの表面に窒
化マグネシウム５８ｂを生成させることができる。この
ように、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に基づい
て、第３の圧力Ｐやキャビティ２５内の窒素ガスのガス
温度Ｔを比較的簡単に決めることができるので、設備の
調整を短い時間でおこなうことができる。

【００６２】さらに、窒化マグネシウム５８ｂを生成す
る際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用す
ることにした。このため、窒化マグネシウム５８ｂを生
成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるの
で、窒化マグネシウム５８ｂを効率よく生成することが
できる。

【００６３】ここで、キャビティ２５内を第３の圧力Ｐ
に調整することで、キャビティ２５内を窒化マグネシウ
ム５８ｂが析出しやすい条件（すなわち、第３の圧力Ｐ
を０．１気圧、キャビティ２５内のガス温度を２８３℃
に設定すること）に設定することができるので、窒化マ
グネシウム５８ｂを効率よく生成させることができる。
また、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐを大気圧以下に
することで、キャビティ２５の窒素ガスのガス温度を窒
化マグネシウム５８ｂを生成しやすい温度に調整するこ
とができる。

【００６４】図７及び図９で説明したように、窒化マグ
ネシウム５８ｂを生成する際に、先ずキャビティ２５の
表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層５８ａ
を形成し、次にキャビティ２５に窒素ガスを導入してマ
グネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム５８ｂを
生成する。これにより、マグネシウム層５８ａの表面だ
けに窒化マグネシウム５８ｂを生成することができるの
で、窒化マグネシウム５８ｂの生成時間を短くすること
ができる。加えて、マグネシウム層５８ａの表面だけに
窒化マグネシウム５８ｂを生成するだけでよいので、窒
素ガスの使用量を少なくすることができる。

【００６５】図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１
実施形態のアルミニウム鋳造方法の第７説明図であり、
ＳＴ１３の前半を示す。（ａ）において、鋳造装置本体
２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることに
より、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及
び湯路３４を通してキャビティ２５に矢印の如く供給す
る。

【００６６】（ｂ）において、キャビティ２５内に供給
したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネ
シウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３
９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性
があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化
物３９ｂが窒化マグネシウム５８ｂと反応して酸化物３
９ｂから酸素を取り除くことができる。

【００６７】これにより、アルミニウム溶湯３９の表面
３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウ
ム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることがで
きる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティ２５
への湯廻り性を好適に保つことができる。

【００６８】図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１
実施形態のアルミニウム鋳造方法の第８説明図であり、
ＳＴ１３の後半を示す。（ａ）において、注湯槽３８か
らアルミニウム溶湯３９をキャビティ２５側に所定量供
給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、
プランジャ３５をキャビティ２５に向けて押出すことに
より、アルミニウム溶湯３９をキャビティ２５内に充填
する。ここで、図９においてキャビティ２５内の第３の
圧力Ｐを大気圧以下（一例として、０．１気圧）に調整
してあるので、キャビティ２５内にアルミニウム溶湯３
９を円滑に充填することができる。

【００６９】（ｂ）において、鋳造金型２２を型開きす
ることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）
が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。
アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好
適に保つことができるので、品質をより優れたものとす
ることができる。このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工
して図１に示すディスクロータ１０を得る。

【００７０】次に、第２実施形態について説明する。第
２実施形態のアルミニウム鋳造装置は、図２に示すアル
ミニウム鋳造装置２０と同じ装置であり装置の説明は省
略する。第２実施形態は、キャビティ２５内の第１、第
２の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、キャビティ２５内
の第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定したことを特
徴とする。なお、第１実施形態では第１、第２の圧力及
び第３の圧力Ｐをそれぞれ大気圧以下に設定している。

【００７１】第１の圧力を大気圧に設定することで、キ
ャビティ２５内の圧力を大気中と同じにすることができ
るので、キャビティ２５内をアルゴンガスの雰囲気に変
える際に、大気中の空気がキャビティ２５内に侵入する
ことをさらに確実に防ぐことができる。

【００７２】また、キャビティ２５内の第２の圧力を大
気圧に設定した。キャビティ２５の表面にマグネシウム
を析出させる条件は、第１実施形態で説明したようにキ
ャビティ２５の表面温度を１５０〜２５０℃程度に下げ
ておくことであるが、１５０〜２５０℃程度であればキ
ャビティ２５内の第２の圧力を大気圧以下に下げなくて
も比較的簡単に温度調整が可能である。なお、キャビテ
ィ２５内の第２の圧力を大気圧に設定した場合には、マ
グネシウムの析出温度は３００℃である。このため、例
えばキャビティ２５の表面温度を１５０〜２５０℃程度
に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させること
ができる。

【００７３】さらに、第２の圧力を大気圧に設定するこ
とで、キャビティ２５内の圧力を大気中と同じにするこ
とができる。このため、キャビティ２５の表面にマグネ
シウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ２
５内に侵入することを継続的に効率よく防ぐことができ
る。

【００７４】このように、第１の圧力及び第２の圧力を
大気圧に設定することで、キャビティ２５内に空気が侵
入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャ
ビティ２５の表面に窒素マグネシウム５８ｂをより効率
よく生成することができる。さらに、キャビティ２５内
にアルミニウム溶湯３９を供給する際に、アルミニウム
溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生することを
抑えることができる。

【００７５】また、第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に
設定することで、注湯の際にキャビティ２５内にアルミ
ニウム溶湯３９をより円滑に充填することができる。こ
こで、第２の圧力（大気圧）から第３の圧力Ｐ（大気圧
未満）にキャビティ２５内の圧力を調整する際には、第
１実施形態と同様に、制御部７０から真空ポンプ４２に
駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することによ
り、キャビティ２５内のガスを排出流路４１を介して大
気に排出する。

【００７６】このように、第２実施形態によれば、第１
の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定し、かつ第３の圧
力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウ
ム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性
をより高めることができる。

【００７７】次に、第３実施形態を図１２〜図１７に基
づいて説明する。なお、第３実施形態において第１実施
形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略
する。図１２は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウ
ム鋳造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニ
ウム鋳造装置の全体概略図である。アルミニウム鋳造装
置８０は、鋳造金型８２を備えた鋳造装置本体８１と、
鋳造金型８２に備えたキャビティ８７内の空気を排出す
る空気排出部４０と、空気を排出したキャビティ８７内
にアルゴン（Ａｒ）ガス（不活性ガス（希ガス））を導
入する不活性ガス導入部４５と、不活性ガスを導入した
後のキャビティ８７内に気体状のマグネシウム（Ｍｇ）
を導入するマグネシウム導入部５０と、気体状のマグネ
シウムを導入した後のキャビティ８７内に加熱した窒素
（Ｎ₂）ガスを導入する窒素ガス導入部６０と、キャビ
ティ８７内の圧力を検出する検知部６５と、この検知部
６５の検出情報に基づいてキャビティ８７内を所定圧に
調整する制御部７０とを備える。

【００７８】鋳造装置本体８１は、ベース９０に固定板
９１を取付け、この固定板９１に固定型８３を取付け、
ベース９０に可動板９２を移動自在に取付け、可動板９
２に可動型８４を取付け、可動板９２を移動する移動手
段９３をベース９０に設け、ベース９０に鋳造金型８２
の中子８５を昇降手段９４で昇降自在に取付け、キャビ
ティ８７に開口する湯路９５を可動型８４に形成し、湯
路９５に対して鉛直に湯口９６を形成し、アルミニウム
溶湯３９を蓄える注湯槽９７を湯口９６の上方に備え、
鋳造金型８２の上端にガス抜きや押湯用の開口９８を備
える。固定型８３、可動型８４及び中子８５で鋳造金型
８２を構成する。

【００７９】なお、図１２においては、鋳造装置本体８
１の理解を容易にするために湯口９６及び開口９８をキ
ャビティ８７に対して大きく図示して説明するが、現実
の湯口９６及び開口９８はキャビティ８７に対して十分
に小さく、鋳造金型８２を型締めするとキャビティ８７
は殆ど密閉状態を維持することができる。

【００８０】このアルミニウム鋳造装置８０によれば、
可動板９２を移動手段９３で矢印の方向に移動すること
により可動型８４を型締め位置（図に示す位置）と型開
き位置とに移動することができる。また、昇降手段９４
で中子８５を矢印の方向に移動することにより中子８５
を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動す
ることができる。

【００８１】可動型８４及び中子８５を型締め位置に静
止させることで、固定型８３、可動型８４及び中子８５
でキャビティ８７を形成することができる。このキャビ
ティ８７にアルミニウム溶湯３９を供給してキャビティ
８７内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。鋳
造装置本体８１は、大気圧下で自重を利用してアルミニ
ウム溶湯３９をキャビティ８７内に流込む構成にしたも
ので、この点で第１実施形態の鋳造装置本体２１と異な
る。

【００８２】次に、本発明に係る第３実施形態の鋳造方
法をアルミニウム鋳造装置８０で実施する例について図
３及び図１２〜図１７に基づいて説明する。先ず、図３
のＳＴ１０の工程を説明する。図１２に示す制御部７０
から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２
を駆動することにより、キャビティ８７内の空気を排出
流路４１を介して大気に排出する。

【００８３】同時に、制御部７０からアルゴン用開閉弁
４８に開信号を伝えてアルゴン用開閉弁４８を開状態に
切換える。アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換えるこ
とでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを導入流
路４６を介してキャビティ８７内に導入する。

【００８４】キャビティ８７内の空気を排出した後、制
御部７０から真空ポンプ４２に停止信号を伝えて真空ポ
ンプ４２を停止する。検知部６５のセンサ６６で検知し
たキャビティ８７内の圧力が、予め設定した第１の圧力
が大気圧以下の０．５気圧になったとき、制御部７０か
らアルゴン用開閉弁４８に閉信号を伝えてアルゴン用開
閉弁４８を閉状態にする。

【００８５】これにより、キャビティ８７内をアルゴン
ガスの雰囲気に変えることができる。キャビティ８７内
をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ８７
内から空気を排出するようにした。このため、キャビテ
ィ８７内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に変
えることができる。加えて、キャビティ８７内を第１の
圧力に調整した。このため、大気中の空気がキャビティ
８７内に侵入することを防ぐことができるので、キャビ
ティ内をさらに効率よくアルゴンガスの雰囲気に変える
ことができる。

【００８６】図１３は本発明に係る第３実施形態のアル
ミニウム鋳造方法の第１説明図であり、不活性ガス導入
部４５（図１２も参照）の導入流路４６がキャビティ８
７に臨む部位８７ａを、空気排出部４０（図１２も参
照）の排出流路４１がキャビティ８７に臨む部位８７ｂ
から離した位置に設けた状態を示す。

【００８７】このように、アルゴンガスの導入流路４６
を空気の排出流路４１から離した位置に設けたので、ア
ルゴンガスの導入流路４６からキャビティ８７内にアル
ゴンガス（「点々」で示す）を矢印の如く導入した際
に、アルゴンガスの領域１００が増すことによりキャビ
ティ８７内の空気の領域１０１を排出流路４１側に効率
よく寄せることができる。このため、キャビティ８７内
の空気を排出流路４１から矢印の如く効率よく排出す
ることができる。従って、キャビティ８７内の空気をさ
らに短い時間で排出させて、アルゴンガスの雰囲気に変
えることができる。

【００８８】次に、図３のＳＴ１１の工程を説明する。
図１２に戻って、制御部７０からの信号で昇華部５３の
昇華用ヒータ５５を加熱状態とし、収容ケース５４内を
所定温度（一例として、４００℃）まで加熱する。収容
ケース５４内を加熱することでマグネシウム・インゴッ
ト５８を昇華させて気体状にする。

【００８９】制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７
に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を開状態に
切換える。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換え
ることで、アルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを
第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５４
内に導入する。導入したアルゴンガスで気体状のマグネ
シウムを第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４
６を介してキャビティ８７内に導入する。この際に、キ
ャビティ８７内の第２の圧力（０．５〜０．７気圧）を
大気圧以下になるように調整する。

【００９０】ここで、キャビティ８７内をアルゴンガス
の雰囲気に変える際の第１の圧力（０．５気圧）を、第
２の圧力（０．５〜０．７気圧）と同様に大気圧以下に
することで、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推
移することができる。このため、第１の圧力から第２の
圧力に推移する際のタイムラグを抑えることができる。
なお、気体状のマグネシウムをキャビティ８７に導入す
る際に、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４
６を加熱することで、第２マグネシウム導入流路５２及
び導入流路４６にマグネシウムが析出しないようにする
ことが好ましい。

【００９１】図１４は本発明に係る第３実施形態のアル
ミニウム鋳造方法の第２説明図である。キャビティ８７
内に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャ
ビティ８７の表面に触れて１５０〜２５０℃に温度が低
下する。気体状のマグネシウムの温度が１５０〜２５０
℃に下がることで、気体状のマグネシウムがキャビティ
８７の表面に析出する。以下、析出したマグネシウムを
マグネシウム層１０２として説明する。

【００９２】ここで、キャビティ８７内の第２の圧力を
大気圧以下に調整することで、キャビティ８７内をマグ
ネシウムが析出しやすい条件（すなわち、キャビティ８
７の表面温度を１５０〜２５０℃）に簡単に設定するこ
とができるので、マグネシウムを効率よく析出させるこ
とができる。

【００９３】図１２に戻って、検知部６５のセンサ６６
で検知したキャビティ８７内の圧力が、予め設定した第
２の圧力（０．５〜０．７気圧）になったとき、制御部
７０からマグネシウム用開閉弁５７に閉信号を伝えてマ
グネシウム用開閉弁５７を閉状態にする。

【００９４】次いで、図３のＳＴ１２の工程を説明す
る。図１２に示す制御部７０からの信号で窒素ガス導入
部６０の加熱部６４を加熱する。この状態で、制御部７
０から窒素用開閉弁６３に開信号を伝えて窒素用開閉弁
６３を開状態に切換える。窒素用開閉弁６３を開状態に
切換えることで、窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒
素導入流路６１に流し、窒素導入流路６１内の窒素ガス
を加熱部６４で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流
路６１を介してキャビティ８７内に導入する。同時に、
制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空
ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ８７内の
ガスを排出流路４１を介して大気に排出する。これによ
り、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを、一例として
０．７〜０．８気圧と大気圧以下になるように調整す
る。

【００９５】このように、窒素ガスを加熱炉６４で単独
で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒
素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００℃以
上）まで加熱することができる。

【００９６】図１５は本発明に係る第３実施形態のアル
ミニウム鋳造方法の第３説明図である。ここで、キャビ
ティ８７内の第３の圧力をＰ、このときのキャビティ８
７内の窒素ガス（「点々」で示す）の温度をＴとすると
きに、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係を保つよう
に、第３の圧力Ｐ及び窒素ガスの温度Ｔを設定する。こ
の条件をみたすことで、キャビティ８７の表面に析出し
たマグネシウム層１０２と窒素ガスとが反応して、マグ
ネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を生
成させることができる。

【００９７】具体的には、例えば検知部６５のセンサ６
６で検知したキャビティ８７内の第３の圧力Ｐが０．７
気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係か
ら、キャビティ８７内の窒素ガスの温度Ｔを３６１℃に
なるように調整することで、マグネシウム層１０２の表
面に窒化マグネシウム１０３を生成させることができ
る。また、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐが１気圧の
ときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キ
ャビティ８７内の窒素ガスの温度Ｔを４００℃になるよ
うに調整することで、マグネシウム層１０２の表面に窒
化マグネシウム１０３を生成させることができる。この
ように、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に基づい
て、第３の圧力Ｐやキャビティ８７内の窒素ガスのガス
温度Ｔを比較的簡単に決めることができるので、設備の
設定を短い時間でおこなうことができる。

【００９８】さらに、窒化マグネシウム１０３を生成す
る際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用す
ることにした。このため、窒化マグネシウム１０３を生
成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるの
で、窒化マグネシウム１０３を効率よく生成することが
できる。

【００９９】ここで、キャビティ８７内を第３の圧力Ｐ
に調整することで、キャビティ８７内を窒化マグネシウ
ム１０３が析出しやすい条件（一例として、第３の圧力
Ｐを０．７気圧、キャビティ８７内のガス温度を３６１
℃に設定すること）に設定することができるので、窒化
マグネシウム１０３を効率よく生成させることができ
る。また、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを大気圧以
下にすることで、キャビティ８７の窒素ガスのガス温度
を窒化マグネシウム１０３を生成しやすい温度に調整す
ることができる。

【０１００】図１４及び図１５に示すように、窒化マグ
ネシウム１０３を生成する際に、先ずキャビティ８７の
表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層１０２
を形成し、次にキャビティ８７に窒素ガスを導入してマ
グネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を
生成する。これにより、マグネシウム層１０２の表面だ
けに窒化マグネシウム１０３を生成することができるの
で、窒化マグネシウム１０３の生成時間を短くすること
ができる。加えて、マグネシウム層１０２の表面だけに
窒化マグネシウム１０３を生成するだけでよいので、窒
素ガスの使用量を少なくすることができる。

【０１０１】次に、図３のＳＴ１３の工程を説明する。
図１６（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３実施形態のア
ルミニウム鋳造方法の第４説明図である。（ａ）におい
て、鋳造装置本体８１の注湯槽９７を傾けることによ
り、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び
湯路９５を通してキャビティ８７に矢印の如く供給す
る。ここで、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを大気圧
以下に調整してあるので、キャビティ８７内にアルミニ
ウム溶湯３９を円滑に充填することができる。

【０１０２】（ｂ）において、キャビティ８７内に供給
したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネ
シウム１０３に接触する。ここで、アルミニウム溶湯３
９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性
があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化
物３９ｂが窒化マグネシウム１０３と反応して酸化物３
９ｂから酸素を取り除くことができる。

【０１０３】これにより、アルミニウム溶湯３９の表面
３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウ
ム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることがで
きる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティ８７
への湯廻り性を好適に保つことができる。

【０１０４】図１７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３
実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図である。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９
をキャビティ８７に所定量供給した後、注湯槽９７を水
平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手
段９４で中子８５を矢印の如く下げ、移動手段９３で
可動型８４を矢印の如く移動することにより、鋳造金
型８２を型開きする。

【０１０５】（ｂ）において、鋳造金型８２を型開きす
ることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）
が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。
アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好
適に保つことができるので、品質をより優れたものとす
ることができる。このアルミニウム鋳造品１０５から非
製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製
品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。

【０１０６】次に、第４実施形態について説明する。第
４実施形態のアルミニウム鋳造装置は、図１２に示すア
ルミニウム鋳造装置８０と同じ装置であり装置の説明は
省略する。第４実施形態は、キャビティ８７内の第１、
第２の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、第３の圧力Ｐを
大気圧未満の負圧に設定したことを特徴とする。なお、
第３実施形態では第１、第２の圧力及び第３の圧力Ｐを
それぞれ大気圧以下に設定している。

【０１０７】第１の圧力を大気圧に設定することで、キ
ャビティ８７内の圧力を大気中と同じにすることができ
るので、キャビティ８７内をアルゴンガスの雰囲気に変
える際に、大気中の空気がキャビティ８７内に侵入する
ことをさらに確実に防ぐことができる。

【０１０８】また、キャビティ８７内の第２の圧力を大
気圧に設定した。キャビティ８７の表面にマグネシウム
を析出させる条件は、第３実施形態で説明したように、
キャビティ８７の表面温度を１５０〜２５０℃程度に下
げておくことであるが、１５０〜２５０℃程度であれば
キャビティ８７内の第２の圧力を大気圧以下に下げなく
ても比較的簡単に温度調整が可能である。なお、キャビ
ティ２５内の第２の圧力を大気圧に設定した場合には、
マグネシウムの析出温度は３００℃である。このため、
例えばキャビティ８７の表面温度を１５０〜２５０℃程
度に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させるこ
とができる。

【０１０９】さらに、第２の圧力を大気圧に設定するこ
とで、キャビティ８７内の圧力を大気中と同じにするこ
とができる。このため、キャビティ８７の表面にマグネ
シウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ８
７内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。

【０１１０】このように、第１の圧力及び第２の圧力を
大気圧に設定することで、キャビティ８７内に空気が侵
入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャ
ビティ８７の表面に窒素マグネシウム１０３をより効率
よく生成することができる。さらに、キャビティ８７内
にアルミニウム溶湯３９を供給する際に、アルミニウム
溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生することを
抑えることができる。

【０１１１】また、第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に
設定することで、キャビティ８７内にアルミニウム溶湯
３９をより円滑に充填することができる。ここで、第２
の圧力（大気圧）から第３の圧力Ｐ（大気圧未満）にキ
ャビティ８７内の圧力を調整する際には、第３実施形態
と同様に、制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を
伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビテ
ィ８７内のガスを排出流路４１を介して大気に排出す
る。

【０１１２】このように、第４実施形態によれば、第１
の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定し、かつ第３の圧
力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウ
ム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性
をより高めることができる。

【０１１３】なお、前記実施形態では、鋳造金型のキャ
ビティ内のアルゴンガスの雰囲気に変えた例に例につい
て説明したが、アルゴンガスに変えてヘリウム等の不活
性ガスを使用することも可能である。さらに、アルゴン
ガスなどの不活性ガスに代えて、空気と比較して化学的
に不活発な窒素ガスを使用することも可能である。

【０１１４】また、前記実施形態では、純粋なアルミニ
ウムの鋳造方法について説明したが、これに限らない
で、アルミニウムにシリコン、ニッケルや銅を含んだア
ルミニウム合金の鋳造に適用することもできる。さら
に、前記実施形態で説明した第１、第２、第３の圧力の
各々の値は一例を示したものであり、第１、第２、第３
の圧力はこれに限るものではない。

【０１１５】さらに、前記実施形態では、キャビティ２
５、８７内の圧力を検知部６５のセンサ６６で検知し、
この検知圧力情報に基づいてキャビティ２５、８７内を
所望の圧力に調整する例について説明したが、これに限
らないで、検知部６５を使用しないでキャビティ２５、
８７内を所望の圧力に調整することも可能である。一例
として、検知部６５を使用しない場合には、予めティー
チングした条件に基づいて制御部７０をコントロールす
ることでキャビティ２５、８７内を所望の圧力に調整す
ることが可能である。

【０１１６】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、キャビティ内に不活性ガスを充填す
る際に、キャビティ内から空気を排出するようにした。
このため、キャビティ内の空気を短い時間で不活性ガス
の雰囲気に変えることができ、生産性を高めることがで
きる。

【０１１７】また、窒化マグネシウムを生成する際に、
先ずキャビティにマグネシウムを析出させてマグネシウ
ム層を形成し、次にキャビティに窒素ガスを導入してマ
グネシウム層の表面に窒化マグネシウムを生成する。こ
れにより、マグネシウム層の表面だけに窒化マグネシウ
ムを生成することができるので、窒化マグネシウムの生
成時間を短くして、生産性を高めることができる。加え
て、マグネシウム層の表面だけに窒化マグネシウムを生
成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくする
ことができ、コストを抑えることができる。

【０１１８】さらに、窒化マグネシウムを生成する際
に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用するこ
とにした。このため、加熱した窒素ガスで窒化マグネシ
ウムを効率よく生成することができ、生産性を高めるこ
とができる。

【０１１９】また、キャビティ内を不活性ガスの雰囲気
に変える際に、キャビティ内を第１の圧力に調整した。
このように、キャビティ内の圧力を調整することで、大
気中の空気がキャビティ内に侵入することを効率よく防
ぐことが可能になり、キャビティ内を不活性ガスの雰囲
気に効率よく変えることができる。さらに、キャビティ
の表面にマグネシウムを析出する際に、キャビティ内を
第２の圧力に調整した。このように、キャビティ内の圧
力を調整することで、キャビティ内をマグネシウムが析
出しやすい条件に設定することが可能になり、マグネシ
ウムを効率よく析出させることができる。

【０１２０】そして、キャビティの表面に窒化マグネシ
ウムを生成させる際に、キャビティ内を第３の圧力に調
整した。このように、キャビティ内の圧力を調整するこ
とにより、キャビティ内を窒化マグネシウムが生成しや
すい条件に設定することが可能になり、生成工程を効率
よくおこなうことができる。

【０１２１】加えて、キャビティ内を第３の圧力に調整
することで、キャビティ内にアルミニウム溶湯を円滑に
充填することができる。このように、キャビティ内の圧
力をそれぞれの工程に応じて、第１の圧力、第２の圧力
及び第３の圧力Ｐに調整することで、アルミニウム鋳造
処理を効率よくおこなうことができ、生産性を高めるこ
とができる。

【０１２２】請求項２は、キャビティ内の第２の圧力を
大気圧以下にすることで、キャビティの表面温度をマグ
ネシウムが析出する所定温度に調整し易くした。このた
め、キャビティの表面にマグネシウムを比較的簡単に析
出させることができる。また、キャビティ内の第３の圧
力を大気圧以下にすることで、キャビティのガス温度を
窒化マグネシウムが生成する温度に調整し易くした。こ
のため、キャビティの表面に窒化マグネシウムを比較的
簡単に生成させることができる。加えて、第３の圧力を
大気圧以下にすることで、アルミニウム溶湯をキャビテ
ィ内に円滑に充填することができ、生産性を高めること
ができる。

【０１２３】なお、第１の圧力を第２の圧力と同様に大
気圧以下にすることで、第１の圧力と第２の圧力との圧
力変化を小さく、又は圧力変化がないようにできるの
で、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推移するこ
とができる。このため、第１の圧力から第２の圧力に推
移する際のタイムラグを抑えて生産性を高めることがで
きる。

【０１２４】請求項３は、第３の圧力Ｐやキャビティ内
のガス温度Ｔを、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に
基づいて比較的簡単に決めることができる。従って、ア
ルミニウム鋳造工程に応じて設備の調整を短い時間でお
こなうことができ、生産性を高めることができる。

【０１２５】請求項４は、第１の圧力を大気圧に設定す
ることで、キャビティ内の圧力を大気中と同じにするこ
とができる。このため、キャビティ内を不活性ガスの雰
囲気に変える際に、大気中の空気がキャビティ内に侵入
することをさらに確実に防ぐことができる。また、第２
の圧力を大気圧に設定することで、キャビティの表面に
マグネシウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビ
ティ内に侵入することをさらに確実に防ぐことができ
る。

【０１２６】このように、第１、第２の圧力を大気圧に
設定することで、キャビティ内に空気が侵入することを
さらに確実に防ぐことができるので、キャビティの表面
に窒素マグネシウムをより効率よく生成することができ
る。さらに、キャビティ内に空気が侵入することを防ぐ
ことで、キャビティ内にアルミニウム溶湯を供給する際
に、アルミニウム溶湯の表面に酸化物が発生することを
抑えることができる。

【０１２７】加えて、第３の圧力を負圧に設定すること
で、キャビティ内にアルミニウム溶湯をより円滑に充填
することができる。このように、第１の圧力及び第２の
圧力を大気圧に設定し、かつ第３の圧力を大気圧未満の
負圧に設定することで、アルミニウム鋳造処理を効率よ
くおこなうことができ、生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造
方法（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視
図

【図２】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造
方法（第１実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳
造装置の全体概略図

【図３】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法を説明するフローチャート

【図４】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第１説明図

【図５】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第２説明図

【図６】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第３説明図

【図７】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第４説明図

【図８】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第５説明図

【図９】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造
方法の第６説明図

【図１０】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第７説明図

【図１１】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第８説明図

【図１２】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳
造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニウム
鋳造装置の全体概略図

【図１３】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第１説明図

【図１４】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第２説明図

【図１５】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第３説明図

【図１６】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第４説明図

【図１７】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳
造方法の第５説明図

【図１８】従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略
図

【図１９】従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図

【符号の説明】

２０，８０…アルミニウム鋳造装置、２２，８２…鋳造
金型（金型）、２５，８７…キャビティ、３９…アルミ
ニウム溶湯、３９ａ…アルミニウム溶湯の表面、５８
ａ，１０２…マグネシウム層、５８ｂ，１０６…窒化マ
グネシウム、３９ｃ，１０５…アルミニウム鋳造品、Ｐ
…第３の圧力、Ｔ…キャビティ内のガス温度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅谷 有利 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加藤 崇 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 越後 隆治 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 松浦 聡司 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型閉めした金型のキャビティ内から空気
   を排出するとともにキャビティ内に不活性ガスを充填し
   て、キャビティ内を第１の圧力にする工程と、 このキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入してキ
   ャビティ表面にマグネシウムを析出させるとともにキャ
   ビティ内を第２の圧力にする工程と、 このキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入してキャビ
   ティ表面に窒化マグネシウムを生成させるとともにキャ
   ビティ内を第３の圧力にする工程と、 このキャビティ内にアルミニウム溶湯を供給してアルミ
   ニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながら
   キャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する工程
   と、からなる鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法。
2. 【請求項２】 前記第１〜第３の圧力を大気圧以下にし
   たことを特徴とする請求項１記載の鋳造金型によるアル
   ミニウム鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記第３の圧力をＰ、このときのキャビ
   ティ内のガス温度をＴとするときに、Ｐ≦（Ｔ−２７
   ０）／１３０の関係を保つように、第３の圧力Ｐ及びガ
   ス温度Ｔを設定することを特徴とする請求項２記載の鋳
   造金型によるアルミニウム鋳造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の圧力及び第２の圧力を大気圧
   とし、第３の圧力を大気圧未満の負圧にしたことを特徴
   とする請求項１記載の鋳造金型によるアルミニウム鋳造
   方法。