JP2003048055A - アルミニウム鋳造装置 - 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アルミニウム
鋳造装置を提供する。 【解決手段】 アルミニウム鋳造装置２０は、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２５内に不活性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内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガ
ス導入部６０と、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
それぞれ制御することでキャビティ２５内を所定圧に調
整する制御部７０とを備える。

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
造装置に関する。

【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装置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、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
を鋳造するアルミニウム鋳造装置において、このアルミ
ニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排出する空気
排出部と、空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを
導入する不活性ガス導入部と、不活性ガスを導入した後
のキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入するマグ
ネシウム導入部と、気体状のマグネシウムを導入した後
のキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガス
導入部と、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウ
ム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することで
キャビティ内を所定圧に調整する制御部とを備えること
を特徴とする。

【００１５】アルミニウム鋳造装置に、空気排出部、不
活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入
部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャビティ
内を所定圧に調整するように構成した。このように、キ
ャビティ内を制御部で所定圧に調整することにより、キ
ャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出させるこ
とができ、析出したマグネシウム層の表面に効率よく窒
素マグネシウムを生成させることができる。従って、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
ができる。

【００１６】加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素
マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内
部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことがで
きる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることが
できる。

【００１７】請求項２は、空気排出部がキャビティに臨
む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位と
を互に対向させて設けたことを特徴とする。

【００１８】空気排出部がキャビティに臨む部位と、不
活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向さ
せて設けることで、キャビティ内に供給した不活性ガス
でキャビティ内の空気を空気排出部側に効率よく寄せる
ことができる。このため、キャビティ内の空気を排出流
路から効率よく排出することができるので、キャビティ
内を短い時間で不活性ガスの雰囲気に変えることができ
る。

【００１９】請求項３において、制御部は、空気排出
部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガ
ス導入部をそれぞれ個別に制御可能としたことを特徴と
する。

【００２０】空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシ
ウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部でそれぞれ個別
に制御することで、キャビティ内の環境を、マグネシウ
ム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件に合せて
簡単に調整することができる。マグネシウム層の析出条
件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単に設定すること
が、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成
を短い時間でおこなうことができる。

【００２１】請求項４は、マグネシウム導入部に、マグ
ネシウムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇
華部を設けるとともに、窒素ガス導入部に窒素ガスを加
熱する加熱部を設け、昇華部及び加熱部を前記制御部で
制御することにより、それぞれの温度を調整することが
できるようにしたことを特徴とする。

【００２２】昇華部及び加熱部をそれぞれ制御部で制御
することで、昇華部でマグネシウムを効率よく好適に昇
華することができ、かつ加熱部で窒素ガスを効率よく好
適に加熱することができる。これにより、マグネシウム
層を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシ
ウムを効率よく生成することができる。加えて、マグネ
シウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間
でおこなうことができる。

【００２３】

【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は本発明に係るアルミニウ
ム鋳造装置（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。

【００２４】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。

【００２５】図２は本発明に係るアルミニウム鋳造装置
（第１実施形態）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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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℃以上）
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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】以下、本発明に係るアルミニウム鋳造装置
２０（第１実施形態）の作用について説明する。図３は
本発明に係る第１実施形態の作用を説明するフローチャ
ートであり、アルミニウム鋳造方法を示す。なお、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。

【００４０】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、本発明に係るアルミニウム鋳造の作用、すな
わちアルミニウム鋳造方法（ＳＴ１０〜ＳＴ１３）の工
程を図４〜図１１で詳しく説明する。

【００４１】図４は本発明に係る第１実施形態の第１作
用説明図であり、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４
８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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】図５は本発明に係る第１実施形態の第２作
用説明図であり、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。

【００４５】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。

【００４６】図６は本発明に係る第１実施形態の第３作
用説明図であり、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℃以
上）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。

【００４７】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。

【００４８】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。図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。

【００４９】図７は本発明に係る第１実施形態の第４作
用説明図である。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５
８ａとする。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】図８は本発明に係る第１実施形態の第５作
用説明図であり、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６４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２
５内に導入する。同時に、制御部７０から真空ポンプ４
２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。

【００５３】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。

【００５４】図９は本発明に係る第１実施形態の第６作
用説明図である。ここで、キャビティ２５内の第３の圧
力Ｐ（気圧）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（Ｍｇ₃Ｎ₂）５
８ｂを生成させることができる。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１
実施形態の第７作用説明図であり、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。

【００６０】（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。

【００６１】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。

【００６２】図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１
実施形態の第８作用説明図であり、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３９を円滑に充填する
ことができる。

【００６３】（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。

【００６４】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、アルミニウム鋳造装置２０に、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を備え、これらの各部４０，４５，５
０，６０を制御部７０で制御してキャビティ２５内を所
定圧に調整するように構成した。

【００６５】このように、キャビティ２５内を制御部７
０で所定圧に調整することにより、キャビティ２５の表
面にマグネシウム層５８ａを効率よく析出させることが
でき、析出したマグネシウム層５８ａの表面に効率よく
窒素マグネシウム５８ｂを生成させることができる。従
って、窒素マグネシウム５８ｂの生成を短い時間でおこ
なうことができる。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。

【００６６】さらに、第１実施形態によれば、空気排出
部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５
０及び窒素ガス導入部６０を制御部７０でそれぞれ個別
に制御することを可能にした。このため、キャビティ２
５内の環境を、マグネシウム層５８ａの析出条件や窒化
マグネシウム５８ｂの生成条件に合せて簡単に調整する
ことができる。マグネシウム層５８ａの析出条件や窒化
マグネシウム５８ｂの生成条件を簡単に設定すること
が、マグネシウム層５８ａの析出や、窒化マグネシウム
５８ｂの生成を短い時間でおこなうことができる。

【００６７】また、第１実施形態によれば、昇華部５３
及び加熱部６４をそれぞれ制御部７０で制御すること
で、昇華部５３でマグネシウムを効率よく且つ好適に気
体状に昇華することができ、かつ加熱部６４で窒素ガス
を効率よく好適に加熱することができる。これにより、
マグネシウム層５８ａを効率よく析出させることがで
き、かつ窒化マグネシウム５８ｂを効率よく生成するこ
とができる。加えて、マグネシウム層５８ａの析出や、
窒化マグネシウム５８ｂの生成を短い時間でおこなうこ
とができる。

【００６８】次に、図２に示すアルミニウム鋳造装置２
０でディスクロータ１０（図１参照）を鋳造する変形例
について説明する。この変形例は、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、図３〜図１１のアルミニウム
鋳造方法では第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。

【００６９】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。

【００７０】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さげなく
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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】このように、第１実施形態の変形例によれ
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。

【００７５】次に、第２実施形態を図１２〜図１７に基
づいて説明する。なお、第２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は本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第
２実施形態）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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】次に、本発明に係るアルミニウム鋳造装置
８０（第２実施形態）の作用、すなわち、アルミニウム
鋳造方法について図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１
２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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】図１３は本発明に係る第２実施形態の第１
作用説明図であり、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８７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。

【００８５】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。

【００８６】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℃以上）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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】図１４は本発明に係る第２実施形態の第２
作用説明図である。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１０
２として説明する。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】図１５は本発明に係る第２実施形態の第３
作用説明図である。ここで、キャビティ８７内の第３の
圧力をＰ（気圧）、このときのキャビティ８７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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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２実施形態の第
４作用説明図である。（ａ）において、鋳造装置本体８
１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。

【０１００】（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。

【０１０１】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。

【０１０２】図１７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２
実施形態の第５作用説明図である。（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。

【０１０３】（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。

【０１０４】以上説明したように、第２実施形態によれ
ば、アルミニウム鋳造装置８０に、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を備え、これらの各部４０，４５，５
０，６０を制御部７０で制御してキャビティ８７内を所
定圧に調整するように構成した。

【０１０５】このように、キャビティ８７内を制御部７
０で所定圧に調整することにより、キャビティ８７の表
面にマグネシウム層１０２を効率よく析出させることが
でき、析出したマグネシウム層１０２の表面に効率よく
窒素マグネシウム１０３を生成させることができる。従
って、窒素マグネシウム１０３の生成を短い時間でおこ
なうことができる。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。

【０１０６】さらに、第２実施形態によれば、空気排出
部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５
０及び窒素ガス導入部６０を制御部７０でそれぞれ個別
に制御することを可能にした。このため、キャビティ８
７内の環境を、マグネシウム層１０２の析出条件や窒化
マグネシウム１０３の生成条件に合せて簡単に調整する
ことができる。マグネシウム層１０２の析出条件や窒化
マグネシウム１０３の生成条件を簡単に設定すること
が、マグネシウム層１０２の析出や、窒化マグネシウム
１０３の生成を短い時間でおこなうことができる。

【０１０７】また、第２実施形態によれば、昇華部５３
及び加熱部６４をそれぞれ制御部７０で制御すること
で、昇華部５３でマグネシウムを効率よく且つ好適に気
体状に昇華することができ、かつ加熱部６４で窒素ガス
を効率よく好適に加熱することができる。これにより、
マグネシウム層１０２を効率よく析出させることがで
き、かつ窒化マグネシウム１０３を効率よく生成するこ
とができる。加えて、マグネシウム層１０２の析出や、
窒化マグネシウム１０３の生成を短い時間でおこなうこ
とができる。

【０１０８】次に、図１２に示すアルミニウム鋳造装置
８０でシリンダブロックを鋳造する変形例について説明
する。この変形例は、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、図１３
〜図１７のアルミニウム鋳造方法では第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。

【０１０９】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。

【０１１０】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２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さげなく
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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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２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。

【０１１４】このように、第２実施形態の変形例によれ
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。

【０１１５】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。

【０１１６】また、前記実施形態のアルミニウムの鋳造
装置は、一例としてシリコン、ニッケルや銅を含んだア
ルミニウム合金や純粋なアルミニウムに適用することが
可能である。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。

【０１１７】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。

【０１１８】

【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、アルミニウム鋳造装置に、空気排出
部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガ
ス導入部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャ
ビティ内を所定圧に調整するように構成した。このよう
に、キャビティ内を制御部で所定圧に調整することによ
り、キャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出さ
せることができ、析出したマグネシウム層の表面に効率
よく窒素マグネシウムを生成させることができる。従っ
て、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこな
うことができるので、生産性を高めることができる。

【０１１９】加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素
マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内
部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことがで
きる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることが
できるので、コストを抑えることができる。

【０１２０】請求項２は、空気排出部がキャビティに臨
む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位と
を互に対向させて設けることで、キャビティ内に供給し
た不活性ガスでキャビティ内の空気を空気排出部側に効
率よく寄せることができる。このため、キャビティ内の
空気を排出流路から効率よく排出することができるの
で、キャビティ内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。

【０１２１】請求項３は、空気排出部、不活性ガス導入
部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部で
それぞれ個別に制御することで、キャビティ内の環境
を、マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生
成条件に合せて簡単に調整することができる。マグネシ
ウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単
に設定することが、マグネシウム層の析出や、窒化マグ
ネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。従
って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができ
る。

【０１２２】請求項４は、昇華部及び加熱部をそれぞれ
制御部で制御することで、昇華部でマグネシウムを効率
よく好適に昇華することができ、かつ加熱部で窒素ガス
を効率よく好適に加熱することができる。これにより、
マグネシウム層を効率よく析出させることができ、かつ
窒化マグネシウムを効率よく生成することができる。加
えて、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生
成を短い時間でおこなうことができるので、アルミニウ
ム鋳造品の生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施
形態）で鋳造したディスクロータの斜視図

【図２】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施
形態）の全体概略図

【図３】本発明に係る第１実施形態の作用を説明するフ
ローチャート

【図４】本発明に係る第１実施形態の第１作用説明図

【図５】本発明に係る第１実施形態の第２作用説明図

【図６】本発明に係る第１実施形態の第３作用説明図

【図７】本発明に係る第１実施形態の第４作用説明図

【図８】本発明に係る第１実施形態の第５作用説明図

【図９】本発明に係る第１実施形態の第６作用説明図

【図１０】本発明に係る第１実施形態の第７作用説明図

【図１１】本発明に係る第１実施形態の第８作用説明図

【図１２】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第２実
施形態）の全体概略図

【図１３】本発明に係る第２実施形態の第１作用説明図

【図１４】本発明に係る第２実施形態の第２作用説明図

【図１５】本発明に係る第２実施形態の第３作用説明図

【図１６】本発明に係る第２実施形態の第４作用説明図

【図１７】本発明に係る第２実施形態の第５作用説明図

【図１８】従来のアルミニウム鋳造装置を説明する概略
図

【図１９】従来のアルミニウム鋳造装置の要部説明図

【符号の説明】

２０，８０…アルミニウム鋳造装置、２２，８２…鋳造
金型、２５，８７…キャビティ、２５ａ…不活性ガス導
入部がキャビティに臨む部位、２５ｂ…空気排出部がキ
ャビティに臨む部位、３９…アルミニウム溶湯、３９ａ
…アルミニウム溶湯の表面、３９ｃ，１０５…アルミニ
ウム鋳造品、４０…空気排出部、４５…不活性ガス導入
部、５０…マグネシウム導入部、５３…昇華部、６０…
窒素ガス導入部、６４…加熱部、７０…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── 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】 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
   るアルミニウム鋳造装置において、 このアルミニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排
   出する空気排出部と、 空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを導入する不
   活性ガス導入部と、 不活性ガスを導入した後のキャビティ内に気体状のマグ
   ネシウムを導入するマグネシウム導入部と、 気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ内に加
   熱した窒素ガスを導入する窒素ガス導入部と、 前記空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入
   部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することでキャビ
   ティ内を所定圧に調整する制御部と、を備えることを特
   徴とするアルミニウム鋳造装置。
2. 【請求項２】 前記空気排出部がキャビティに臨む部位
   と、前記不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを
   互に対向させて設けたことを特徴とする請求項１記載の
   アルミニウム鋳造装置。
3. 【請求項３】 前記制御部は、前記空気排出部、不活性
   ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を
   それぞれ個別に制御可能としたことを特徴とする請求項
   １記載のアルミニウム鋳造装置。
4. 【請求項４】 前記マグネシウム導入部に、マグネシウ
   ムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇華部を
   設けるとともに、前記窒素ガス導入部に窒素ガスを加熱
   する加熱部を設け、 前記昇華部及び加熱部を前記制御部で制御することによ
   り、それぞれの温度を調整することができるようにした
   ことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム鋳造装
   置。