JP2003053514A - 還元鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー、労力を削減できてコストの低減
化が図れ、さらには成形型の寿命を長くできる還元鋳造
方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る還元鋳造方法では、金属ガ
スと反応性ガスとを反応させて生成した還元性化合物を
成形型１２のキャビティ１２ｂ内に導入して、該還元性
化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製品を
鋳造する還元鋳造方法であって、前記キャビティ１２ｂ
内に離型用塗型処理を行わず、かつ前記成形型１２を冷
却して、該成形型１２のキャビティ１２ｂ内に溶湯を充
填して鋳造を行うと共に、離型後、塗型焼結を含む塗型
のためのメンテナンスを行わないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は還元鋳造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムの鋳造方法には、重力鋳造
法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト
（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールド等があ
る。これらの鋳造方法は、いずれも成形型のキャビティ
内にアルミニウム溶湯を注湯して鋳造するものである。
ところで、一般に、アルミニウム又はその合金は、酸化
被膜をつくり易い性質があるため、アルミニウム鋳造過
程では、アルミニウムの溶湯表面に簡単に酸化被膜が生
成される。その結果、アルミニウム溶湯の表面張力が大
きくなって、アルミニウム溶湯の流動性が低下し、湯周
り不良による湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が生じる。
そのために、成形型の温度を３２０℃程度の高温に維持
すると共に、キャビティ内面に断熱性を有する塗型剤に
より塗型層を形成し、成形型側に急激に熱を奪われない
ようにして、溶湯の流動性を高めるようにしている。こ
のことは逆に溶湯の凝固速度が遅くなり、特にＧＤＣや
ＬＰＤＣの場合、指向性凝固、すなわち、断面積の大き
な所と小さな所とで大きな温度差が生じ、凝固速度が一
様でなくなるので、各所に引けを防止するための押し湯
を持たせるのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の鋳
造方法では、上記のような手段を講じても、アルミニウ
ムの溶湯表面の酸化被膜に起因して鋳物製品に発生する
湯ジワ、湯境、微少な未充填や引けを解消することは至
難のことであった。特に、ＧＤＣやＬＰＤＣの場合に
は、歩留まりが５０％以下となることも稀ではない。そ
のため、鋳造後、上記製品面に切削加工を施して、酸化
皮膜と共に、微小な凹凸を除去し、外観を改善している
ものが多い。しかし、このような表面加工はコストアッ
プの要因ともなり、また傷が深い場合には、表面加工を
しても欠陥が除去できないという課題がある。また、厚
い断熱層からなる塗型層がすぐにボロボロになるため、
この塗型層のメンテナンスが極めて厄介な作業であり、
成形型の寿命が短いだけでなく、多大の工数を要する。
すなわち、ある一定の回数鋳造が行われた場合、塗型層
がボロボロになるため（通常１日フル稼動すれば、１日
で塗型の修理が必要となる）、この塗型層をショットニ
ングやホーニングによって除去した後、成形型を２００
〜３００℃に昇温し、スプレーガン等によって塗型剤を
塗布し、焼結させるといったメンテナンスが必要とな
る。通常１日フル稼動すれば、１日で塗型の修理が必要
となる。ショットニングやホーニングといった負担を成
形型に加えることになるので、成形型の寿命が短くなる
だけでなく、多くの人員、労力を要し、また莫大なエネ
ルギーが消費されるという課題があるのである。そこ
で、本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的
とするところは、溶湯の流動性、成形型との濡れ性が向
上し、湯周り不良による湯ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥
が解消し、高品質の鋳物製品を歩留まりよく生産できる
と共に、成形型を高温にすることも、断熱性塗型層を設
けなくともよく、メンテナンスフリーとなって作業性が
大幅に向上し、エネルギー、労力を削減できてコストの
低減化が図れ、さらには成形型の寿命を長くできる還元
鋳造方法を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る還元鋳造方
法では、金属ガスと反応性ガスとを反応させて生成した
還元性化合物を成形型のキャビティ内に導入して、該還
元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元して鋳物製
品を鋳造する還元鋳造方法であって、前記キャビティ内
に離型用塗型処理を行わず、かつ前記成形型を冷却し
て、該成形型のキャビティ内に溶湯を充填して鋳造を行
うと共に、離型後、塗型焼結を含む塗型のためのメンテ
ナンスを行わないことを特徴とする。また本発明に係る
還元鋳造方法では、少なくとも溶湯の金属よりも還元性
の強い金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表面の酸
化皮膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造
方法であって、前記キャビティ内に離型用塗型処理を行
わず、かつ前記成形型を冷却して、該成形型のキャビテ
ィ内に溶湯を充填して鋳造を行うと共に、離型後、塗型
焼結を含む塗型のためのメンテナンスを行わないことを
特徴とする。前記成形型に押湯部を有する成形型を用
い、キャビティ内の溶湯と前記押湯部内の溶湯との間
で、キャビティ内の溶湯の方が早く凝固するように、キ
ャビティと押湯部との間に凝固速度落差を設けると好適
である。前記成形型は常温近傍の温度まで冷却して溶湯
をキャビティ内に注湯すると好適である。なお、本発明
において「アルミニウム」と言う場合は、純粋なアルミ
ニウムは勿論のこと、アルミニウムを基材に、例えば、
シリコン、マグネシウム、銅、ニッケル、錫等を含有す
るアルミニウム合金も含む。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明方法に用いる鋳造装置の一
例を図１に示す。図１に示す鋳造装置１０には、成形型
１２が設けられており、この成形型１２には、アルミニ
ウム又はその合金の溶湯が注湯される注湯口１２ａに接
続されたキャビティ１２ｂが形成されている。かかるキ
ャビティ１２ｂの内壁面は、金属製の下型１４ａと上型
１４ｂとを形成する金属の金属面が露出している。成形
型１２には、配管２２によって窒素ガスボンベ２０と接
続され、配管２２のバルブ２４を開放することにより、
窒素ガス導入口１２ｄからキャビティ１２ｂ内に窒素ガ
スを注入し、キャビティ１２ｂ内を窒素ガス雰囲気とし
て実質的に非酸素雰囲気とすることができる。

【０００６】また、アルゴンガスボンベ２５は、配管２
６によって金属ガスを発生する発生器としての加熱炉２
８に接続されており、配管２６に設けられたバルブ３０
を開放することによって加熱炉２８内にアルゴンガスを
注入できる。この加熱炉２８内は、ヒータ３２によって
加熱可能に形成されており、炉内温度は、後述する金属
ガスとしてマグネシウムガスを発生させるべく、マグネ
シウム粉末が昇華する８００℃以上とされている。この
配管２６のバルブ３０と加熱炉２８との間にも、アルゴ
ンガスの流量が所定流量となるように、バルブ３０によ
って加熱炉２８に注入されるアルゴンガス量を調整でき
る。

【０００７】かかるアルゴンガスボンベ２５は、バルブ
３３が介装された配管３４によって、マグネシウム粉末
が収容されているタンク３６に接続され、タンク３６は
配管３８によって、バルブ３０よりも下流側の配管２６
に接続されている。この配管３８にもバルブ４０が介装
されている。加熱炉２８は、配管４２を介して成形型１
２の金属ガス導入口１２ｃに接続されており、加熱炉２
８でガス化された金属ガスは金属ガス導入口１２ｃを介
してキャビティ１２ｂ内に導入される。この配管４２に
も、バルブ４５が介装されている。アルゴンガスボンベ
２５から加熱炉２８を経由してアルゴンガスを成形型１
２のキャビティ１２ｂに注入する際に、バルブ４５によ
ってキャビティ１２ｂに注入されるアルゴンガス量を調
整できる。

【０００８】図１に示す鋳造装置に用いられている成形
型１２は、図２Ａに示す様に、金属製の下型１４ａ、上
型１４ｂ、及び硫酸カルシウムを焼成して形成したアダ
プター１８とに分割できる分割型である。かかる下型１
４ａと上型１４ｂとによって、所望形状の成形品が鋳造
されるキャビティ１２ｂが形成される。このアダプター
１８に形成されたアルミニウム又はその合金の溶湯を注
湯する注湯口１２ａとキャビティ１２ｂとの間には、注
湯口１２ａに注湯された溶湯をキャビティ１２ｂに案内
する湯路２１と押湯部１６とが形成されている。押湯部
１６は、その横断面の面積が湯路２１の横断面の面積積
よりも大きく、押湯部１６の体積をキャビティ１２ｂの
体積に対して５〜２０％とすることが好ましい。かかる
湯路２１には、加熱炉２８にガス化された金属ガスが導
入される金属ガス導入口１２ｃからの金属ガス導入路２
３が繋ぎ込まれている。

【０００９】また、アダプター１８と上型１４ｂとに
は、キャビティ１２ｂ内の気体を排気する排気孔２５，
２５・・が形成され、下型１４ａには、窒素ガス導入口
１２ｄから導入された窒素ガスをキャビティ内に導入す
る導入路２７，２７・・が形成されている。かかる排気
孔２５又は導入路２７は、図２Ｂに示す様に、横断面形
状が円形の孔であって、孔内に横断面形状が四角形の柱
状挿入体３１が挿入され、蒲鉾形の通路２９，２９・・
を通じてキャビティ１２ｂ内に通じている。

【００１０】図１、図２Ａ及び図２Ｂ示す成形型１２で
は、硫酸カルシウムを焼成して形成したアダプター１８
に、注湯口１２ａ、湯路２１、金属ガス導入口１２ｃ、
金属ガス導入路２３、及び排気孔２５の一部を形成して
いる。かかる湯路２１等は、キャビティ１２ｂの形状や
成形品を押出す押出ピン（図示せず）等の配置に応じて
形成することを要するが、アダプター１８に成形予定の
成形品に適合する湯路２１等を形成することによって容
易に対応することができる。更に、かかるアダプター１
８を、下型１４ａ及び上型１４ｂと同様に、金属製とし
てもよいが、硫酸カルシウムを焼成して形成したアダプ
ター１８を用いることによって、湯路２１等の形成を容
易とすることができる。

【００１１】また、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す成形
型１２では、押湯部１６がキャビティ１２ｂよりも高断
熱性に形成されている。すなわち、押湯部１６の内壁面
には、断熱性塗型剤の塗布等の断熱処理が施されている
が、キャビティ１２ｂの内壁面は、金属製の下型１４ａ
と上型１４ｂとを形成する金属の金属面が露出している
状態である。ここで、断熱性塗型剤としては、塗型を形
成する際に、キャビティの内壁面等に塗布される塗型剤
であって、高断熱性の塗型剤、例えばセラミックが配合
された塗型剤を使用できる。

【００１２】成形型１２を用いてアルミニウム鋳造する
際には、キャビティ１２ｂの内壁面温度を、従来のアル
ミニウム鋳造のキャビティの内壁面温度である３２０℃
よりも低温である３００℃未満、好ましくは２３０℃以
下の温度、更に好ましくは２００℃以下の温度の低温に
保持して行うことが好ましい。特に２５℃前後の常温に
保持すると、凝固速度が速くなり、また取り扱い性や環
境の点からも好ましい。この様に、成形型１２のキャビ
ティ１２ｂの内壁面温度を低温にすることによって、溶
湯の凝固速度が極めて速くなり、各部の凝固速度差も少
なく、押湯量も大幅に低減できると共に、緻密で強度の
大きな鋳造品を得ることができ、更には、鋳造のサイク
ルタイムが短くなり、生産性が向上し、また成形型の寿
命も伸びるなど多くの利点がある。

【００１３】成形型１２を強制的に冷却する強制的冷却
手段としては、図３に示す冷却装置４７を採用できる。
この冷却装置４７は、成形型１２に設けたウォータージ
ャケット１２ｅに水、油等の冷却液を循環させるもので
ある。この冷却装置４７としては、成形型１２のキャビ
ティ１２ｂの内壁面温度は熱電対等の公知の温度検出手
段によって検出し、設定温度を超えた場合に冷却装置４
７を作動し、成形型１２の温度を所定温度範囲内となる
ように制御する。

【００１４】成形型１２を強制冷却する場合には、キャ
ビティ１２ｂの内壁面温度は、その下限は特に限定され
ず、常温程度の低温であってもよいが、冷却装置４７に
よる冷却コストが最も安価となる温度範囲に設定するの
が好ましい。図３に示す冷却装置４７でも、成形型１２
のキャビティ１２ｂの内壁面温度が上昇する場合には、
図４に示す様に、強制冷却機６４により冷却した冷却水
を成形型１２のウォータージャケット１２ｅに循環させ
るようにしてもよい。この図４に示す冷却装置４７で
は、冷却水を一旦水槽６０に貯留し、ポンプ６２でウォ
ータージャケット１２ｅに循環させるようにしている。
この水槽６０内の冷却水は、公知の強制冷却機６４によ
って冷却するようにしている。水槽６０内の冷却水は、
冷却機６４によって−２５℃程度まで冷却され得るた
め、冷却水としては、不凍液を用いる。

【００１５】図４に示す冷却装置４７を用いることによ
って、成形型１２のキャビティ１２ｂの内壁面温度を室
温以下程度の低温に保持でき、溶湯の凝固速度をより速
めることができる。このため、金属の結晶粒が微細とな
り、且つ急激に冷却することによって、微細な結晶粒に
よる組織が緻密となるため、強度的に優れる鋳造品を得
ることができる。

【００１６】鋳造装置１０を用いてアルミニウム鋳造す
る際には、先ず、バルブ２４を開放し、窒素ガスボンベ
２０から配管２２を経て成形型１２のキャビティ１２ｂ
内に窒素ガスを注入し、キャビティ１２ｂ内の空気を窒
素ガスによってパージする。キャビティ１２ｂ内の空気
は成形型１２の排気孔２５，２５・・から排出され、キ
ャビティ１２ｂ内を窒素ガス雰囲気とし、実質的に非酸
素雰囲気とすることができる。その後、バルブ２４を一
端閉じる。なお、成形型１２は冷却装置４７により冷却
しておく。

【００１７】成形型１２のキャビティ１２ｂ内の空気を
パージしている際に、バルブ３０を開放して加熱炉２８
内に、アルゴンガスボンベ２０からアルゴンガスを注入
し、加熱炉２８内を無酸素状態とする。次いで、バルブ
３０を閉じ、バルブ４０を開放し、アルゴンガス圧によ
りタンク３６内のマグネシウム粉末をアルゴンガスと共
に加熱炉２８内に送り込む。加熱炉２８は、ヒータ３２
によりマグネシウム粉末が昇華する８００℃以上の炉内
温度になるように加熱されている。このため、加熱炉２
８に送り込まれたマグネシウム粉末は昇華してマグネシ
ウムガスとなる。

【００１８】次に、バルブ４０を閉じてバルブ３０及び
バルブ４５を開放し、アルゴンガスの圧力、流量を調節
しつつ、配管４２、成形型１２の金属ガス導入口１２
ｃ、金属ガス導入路２３、湯路２１及び押湯部１６を経
てマグネシウムガスをキャビティ１２ｂ内に注入する。
キャビティ１２ｂ内にマグネシウムガスを注入した後、
バルブ４５を閉じ且つバルブ２４を開放し、窒素ガス導
入口１２ｄから導入路２７，２７・・を経由してキャビ
ティ１２ｂ内に窒素ガスを注入する。この様に、成形型
１２内に窒素ガスを注入することによって、マグネシウ
ムガスと窒素ガスとをキャビティ１２ｂ内で反応させて
マグネシウム窒素化合物（Ｍｇ₃Ｎ₂）を生成する。この
マグネシウム窒素化合物は、キャビティ１２ｂ内壁面に
粉体として析出する。

【００１９】窒素ガスをキャビティ１２ｂ内に注入する
際には、窒素ガスの圧力及び流量を適宜調節して行う。
窒素ガスとマグネシウムガスとが反応し易いように窒素
ガスを予熱して成形型１２の温度が低下しないようにし
て注入することも好ましい。反応時間は５秒〜９０秒程
度（好ましくは１５秒〜６０秒程度）でよい。キャビテ
ィ１２ｂの内壁面にマグネシウム窒素化合物が付着した
状態で、注湯口１２ａからアルミニウムの溶湯を注湯
し、湯路２１及び押湯部１６を経由してキャビティ１２
ｂ内に溶湯を注入する。溶湯の注入は、キャビティ１２
ｂ、押湯部１６及び注湯口１２ａが溶湯で充填されるま
で続行する。

【００２０】かかる溶湯の注入の際に、キャビティ１２
ｂ内に注湯された溶湯は、キャビティ１２ｂの内壁面に
付着しているマグネシウム窒素化合物と接触し、マグネ
シウム窒素化合物が溶湯表面の酸化被膜から酸素を奪う
ことによって、溶湯表面が純粋なアルミニウムに還元さ
れる。更に、キャビティ１２ｂ内に残存する酸素は、マ
グネシウム窒素化合物と反応し酸化マグネシウム又は水
酸化マグネシウムとなって溶湯中に取り込まれる。この
様にして生成される酸化マグネシウム等は少量であり、
且つ安定な化合物であるため、得られるアルミニウム鋳
造品の品質に悪影響は与えることはない。

【００２１】この様に、マグネシウム窒素化合物がアル
ミニウムの溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪いとって純
粋なアルミニウムを形成するため、溶湯表面に酸化皮膜
を形成することなく鋳造できる。このため、鋳造工程中
に溶湯の表面張力が酸化皮膜によって増大することを防
止でき、溶湯の濡れ性、流動性、湯周り性を良好にでき
る。その結果、キャビティ１２ｂの内壁面との決めの転
写性（平滑性）に優れ、且つ湯ジワ等が生じない良好な
鋳造品を得ることができる。

【００２２】ところで、押湯部１６の内壁面には、断熱
性塗型剤が塗布されて断熱処理が施されている。一方、
キャビティ１２ｂの内壁面は、金属製の下型１４ａと上
型１４ｂとを形成する金属の金属面が露出していると共
に、成形型１２は冷却装置４７によって強制的に冷却さ
れている。このため、キャビティ１２ｂに充填された溶
湯の冷却速度は、押湯部１６に充填された溶湯よりも速
い。従って、キャビティ１２ｂに充填された溶湯は、押
湯部１６に充填された溶湯よりも早く凝固される。

【００２３】かかるキャビティ１２ｂの溶湯が凝固する
際に、溶湯の凝固に伴なう収縮によってキャビティ１２
ｂの押湯部１６側に隙間が形成される。一方、キャビテ
ィ１２ｂよりも冷却速度の遅い押湯部１６には依然とし
て溶湯が残留しているため、押湯部１６の残留溶湯がキ
ャビティ１２ｂの押湯部１６側に隙間に流入し、ヒケ等
のない良好な成形品を鋳造することができる。更に、キ
ャビティ１２ｂの内壁面には、酸化皮膜が表面に形成さ
れた溶湯の流動性等を向上し得る塗型剤が塗布されてな
いため、表面が極めて平滑な成形品を得ることができ
る。

【００２４】この様に、その内壁面に断熱性塗型剤を塗
布すること、および／または、キャビティ１２ｂ内壁面
に断熱性塗型剤を塗布せず、また成形型を冷却装置４７
によって強制的に冷却することによって、押湯部１６の
放冷速度をキャビティ１２ｂの冷却速度よりも遅くで
き、押湯部１６とキャビティ１２ｂとに充填された溶湯
に充分な凝固時間差を付与できるため、押湯部１６の体
積の減少を図ることができる。このため、成形品から突
出して切り離される柱状部を可及的に小さくできる結
果、成形型１２に注湯した溶湯の歩留率を向上でき、作
業的及びエネルギー的な損失を可及的に少なくできる。

【００２５】そして、本発明では、キャビティ１２ｂ側
には断熱性塗型剤を塗布する塗型処理を行わない。鋳
造、離型後は、成形型１２（キャビティ１２ｂ内）のク
リーニング程度の作業が必要であるのみであって、従来
のような塗型剤の焼結を含む塗型のためのメンテナンス
は行わない。すなわち、従来のような、塗型層をショッ
トニングやホーニングによって除去した後、成形型を２
００〜３００℃に昇温し、スプレーガン等によって塗型
剤を塗布し、焼結させるといったメンテナンスが不必要
となる。したがって、ショットニングやホーニングとい
った負担を成形型に加えることがないので成形型の寿命
を長くでき、また多くの人員や労力を軽減でき、さらに
はエネルギー消費を大幅に削減できるというメリットは
多大である。

【００２６】図５は、溶湯の冷却曲線を示す。図５にお
いて、Ａ点は成形型１２に注湯する溶湯温度であり、Ｂ
点は溶湯が完全に凝固する温度である。従って、押湯部
１６に充填された溶湯が、キャビティ１２ｂに流入し有
功な押湯効果を奏し得る領域は、図５に示す斜線の領域
である。図５に示す様に、押湯部１６に充填された溶湯
とキャビティ１２ｂに充填された溶湯との凝固時間差を
充分に確保するには、キャビティ１２ｂに注湯された溶
湯の冷却速度を、５００℃／分以上（更に好ましくは７
００℃／分以上）とすると共に、押湯部１６に注湯され
た溶湯の冷却速度を、５００℃／分未満（更に好ましく
は３００℃／分以下）とすることによって達成できる。
特に、両者の冷却速度差を２００℃／分以上とするよう
に調整することが好ましい。

【００２７】ここで、溶湯として、アルミニウムの溶湯
を用い、キャビティ１２ｂに注湯された溶湯の冷却速度
及び押湯部１６に注湯された溶湯の冷却速度を種々変更
することによって、キャビティ１２ｂ及び押湯部１６に
充填されて凝固されたアルミニウムの一部分を採取し、
電子顕微鏡によって樹枝状結晶（デンドライト）の間隔
を測定した。その結果を図６に示す。図６は、横軸に冷
却速度を示し、縦軸に凝固されたアルミニウム又はその
合金の樹枝状結晶（デンドライト）の間隔を「ＤＡＳＩ
Ｉ値」として示した。

【００２８】図６から明らかな様に、冷却速度が５００
℃／分以上に調整されたキャビティ１２ｂに充填されて
凝固されたアルミニウムの樹枝状結晶（デンドライト）
の間隔は平均で２５μｍ未満となり、冷却速度が５００
℃／分未満に調整された押湯部１６に充填されて凝固さ
れたアルミニウムの樹枝状結晶（デンドライト）の間隔
は平均で２５μｍ未満となる。

【００２９】かかるアルミニウムの樹枝状結晶（デンド
ライト）の間隔が小さくなることは、アルミニウムの結
晶構造が緻密となり、得られたアルミニウム鋳物の機械
的強度等を向上でき有利である。このため、キャビティ
１２ｂに充填されて凝固されたアルミニウムの樹枝状結
晶（デンドライト）の間隔を２３μｍ以下、特に２０μ
ｍ以下とすることが好ましい。尚、押湯部１６に充填さ
れて凝固されたアルミニウムの部分は、その樹枝状結晶
（デンドライト）の間隔がキャビティ１２ｂに充填され
て凝固されたアルミニウムよりも大きく、機械的強度等
も劣るが、キャビティ１２ｂに充填されて凝固された製
品となる部分から切り離されるため、何等問題とならな
い。

【００３０】なお、上記実施の形態では、冷却装置４７
に水を冷却媒体に用いたがこれに限られないことはもち
ろんである。例えば、冷却媒体に液体窒素を用いること
ができる。そしてこの場合、冷却媒体として用いてガス
化した窒素を、反応性ガスとして用いるようにしてもよ
い。

【００３１】また上記実施の形態では、溶湯表面の酸化
皮膜を還元する物質として、金属ガスと反応性ガスとを
反応させて生成した還元性化合物を用い、キャビティ内
に導入したが、還元性物質として、溶湯の金属よりも還
元性の強い金属ガスをキャビティ内に導入してもよい。
このような金属ガスとしてはマグネシウムガスが好適で
あり、上記と同様にして発生させたマグネシウムガスを
アルゴンガス等の不活性ガスをキャリアガスとしてキャ
ビティ内に導入する。マグネシウムガスが還元性物質と
して作用し、アルミニウムの溶湯表面に形成された酸化
皮膜から酸素を奪い、アルミニウムの溶湯表面が純粋な
アルミニウムとなって鋳造される。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶湯の流
動性、成形型との濡れ性が向上し、湯周り不良による湯
ジワ、湯境等種々の鋳物欠陥が解消し、高品質の鋳物製
品を歩留まりよく、かつ生産性よく生産できる。また、
塗型のためのメンテナンスを行わないから、ショットニ
ングやホーニングといった負担を成形型に加えることが
ないので成形型の寿命を長くでき、また多くの人員や労
力を軽減でき、さらにはエネルギー消費を大幅に削減で
きるというメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳造装置の一例を示す概略図である。

【図２】図１に示す鋳造装置に用いられている成形型の
断面図および部分断面図である。

【図３】冷却装置の一例を示す模式図である。

【図４】冷却装置の他の例を示す説明図である。

【図５】押湯部およびキャビティに充填された溶湯の冷
却速度を示すグラフである。

【図６】アルミニウム溶湯の冷却速度と凝固されたアル
ミニウムの樹脂状結晶の間隔との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ 鋳造装置 １２ 成形型 １２ａ 注湯口 １２ｂ キャビティ １２ｃ 金属ガス導入口 １２ｄ 窒素ガス導入口 １２ｅ ウォータージャケット １６ 押湯部 １８ アダプター ２０ 窒素ガスボンベ ２１ 湯路 ２３ 金属ガス導入路 ２５ アルゴンガスボンベ ２８ 加熱炉 ３６ タンク ４７ 冷却装置 １００ 水槽 １０４ 冷却機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｂ 9/05 Ｃ２２Ｂ 9/05 (72)発明者 笹木 泰弘 長野県上田市大字国分840番地 日信工業 株式会社内 (72)発明者 春原 昭 長野県上田市大字国分840番地 日信工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K001 EA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ガスと反応性ガスとを反応させて生
   成した還元性化合物を成形型のキャビティ内に導入し
   て、該還元性化合物により溶湯表面の酸化皮膜を還元し
   て鋳物製品を鋳造する還元鋳造方法であって、 前記キャビティ内に離型用塗型処理を行わず、かつ前記
   成形型を冷却して、該成形型のキャビティ内に溶湯を充
   填して鋳造を行うと共に、離型後、塗型焼結を含む塗型
   のためのメンテナンスを行わないことを特徴とする還元
   鋳造方法。
2. 【請求項２】 少なくとも溶湯の金属よりも還元性の強
   い金属ガスをキャビティ内に導入し、溶湯表面の酸化皮
   膜を前記金属ガスにより還元して鋳造する還元鋳造方法
   であって、 前記キャビティ内に離型用塗型処理を行わず、かつ前記
   成形型を冷却して、該成形型のキャビティ内に溶湯を充
   填して鋳造を行うと共に、離型後、塗型焼結を含む塗型
   のためのメンテナンスを行わないことを特徴とする還元
   鋳造方法。
3. 【請求項３】 前記成形型に押湯部を有する成形型を用
   い、キャビティ内の溶湯と前記押湯部内の溶湯との間
   で、キャビティ内の溶湯の方が早く凝固するように、キ
   ャビティと押湯部との間に凝固速度落差を設けたことを
   特徴とする請求項１または２記載の還元鋳造方法。
4. 【請求項４】 前記成形型を常温近傍の温度まで冷却し
   て溶湯をキャビティ内に注湯することを特徴とする請求
   項１、２または３記載の還元鋳造方法。