JP2008246551A - ダイカストマシン用スリーブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 壁部の内側に溶損や磨耗に強い材料を用いて耐磨耗性や耐溶損性を向上させるとともに、溶損や磨耗に強い材料の壁部への接合強度を高くし、より一層の耐久性の向上を図る。
【解決手段】 筒状の壁部１０の後側に溶湯が供給される注湯口１１が形成され、注湯口１１から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャにより前側の開口１３から吐出させるもので、壁部１０の内側の全部若しくは一部に、粉粒状のサーメット材２１がベース金属２２に当該ベース金属２２の溶融により接着させられたプリフォーム２０を、このプリフォーム２０のサーメット材２１側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム，亜鉛等の非鉄金属やこれらの合金を鋳造するダイカストマシンに用いられるダイカストマシン用スリーブ及びその製造方法に関する。

一般に、ダイカストマシン用スリーブは、図１３に示すように、筒状の壁部１を備え、この壁部１の後側に溶湯が供給される注湯口２が形成され、注湯口２から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャ３により前側の開口４から吐出させるように構成されている。
このようなスリーブＳａにおいては、例えばダイス鋼で形成されたものでは、非鉄金属合金の溶湯と鉄とは反応しやすいという性質があるため、スリーブＳａの内側が溶損や磨耗により減少し、特にスリーブＳａの注湯口２に対向する所謂湯当たり部といわれる部位が著しく溶損し易いという問題があった。

そのため、図１３に示すダイカストマシン用スリーブＳａにおいては、耐溶損性及び耐磨耗性を向上させて長寿命にするために、鋼製の外筒５に、チタン又はチタン合金とセラミックスとの複合材料からなる前側と後側の内筒６，７を、焼嵌めにより嵌入するとともに、注入溶湯が当たる後側の内筒６において、セラミックス含有率を残部のセラミックス含有率に比して高くし、特に局所的な溶損を生じることを防止するようにしている（特許第３１２６４７１号公報）。
また、従来においては、例えば、鋼製の外筒に、例えばセラミックスやサーメット等の焼結金属からなる内筒を、焼嵌めや圧入などにより嵌入して形成したものも知られている（特開平８−２４３７１１号公報）。

特許第３１２６４７１号公報 特開平８−２４３７１１号公報

ところで、これらの従来のダイカストマシン用スリーブＳａにあっては、内筒６，７をチタン合金やセラミックスなどで形成して、耐磨耗性や耐溶損性の向上を図ってはいるが、内筒６，７を、焼嵌めや圧入により外筒に嵌入しているので、内筒６，７の接合強度が必ずしも高いとはいえず、それだけ、耐久性に劣るという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、壁部の内側に溶損や磨耗に強い材料を用いて耐磨耗性や耐溶損性を向上させるとともに、溶損や磨耗に強い材料の壁部への接合強度を高くし、より一層の耐久性の向上を図ったダイカストマシン用スリーブ及びその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の技術的手段は、筒状の壁部を備え該壁部の後側に溶湯が供給される注湯口が形成され、該注湯口から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャにより前側の開口から吐出させるダイカストマシン用スリーブにおいて、
上記壁部の内側の全部若しくは一部に、粉粒状のサーメット材がベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられたプリフォームを該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成した構成としている。

これにより、プリフォームのサーメット材が壁部の内側に露出するので、サーメット材は、溶損や磨耗に強い材料であることから、それだけ、スリーブの耐溶損性や耐磨耗性が向上させられる。また、プリフォームは鋳物金属で鋳ぐるまれているので、鋳物金属と一体化されているとともに、プリフォームにあるサーメット材はベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられているので、接着性が向上させらており、それだけ接合が強固になり、耐久性が大幅に向上させられる。また、鋳ぐるみによるので、製造も容易であり、コストダウンを図ることができる。

また、必要に応じ、上記プリフォームを、上記注湯口に対向する部位に、該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成した構成としている。所謂湯当たり部における耐溶損性や耐磨耗性を著しく向上させることができる。また、プリフォームは部分に設けられるが、プリフォームは鋳物金属で鋳ぐるまれているので、鋳物金属と一体化されて接合が強固になり、耐久性が大幅に向上させられる。また、プリフォームは部分に設けられるので、より一層、コストダウンを図ることができる。

更に、必要に応じ、上記プリフォームを、上記開口を構成する前側部位に、該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成した構成としている。スリーブの開口部も、溶損や磨耗し易い部位であり、この部位もプリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成されるので、耐溶損性や耐磨耗性を著しく向上させることができる。

また、上記の目的を達成するため、本発明のダイカストマシン用スリーブの製造方法は、筒状の壁部を備え該壁部の後側に溶湯が供給される注湯口が形成され、該注湯口から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャにより前側の開口から吐出させるダイカストマシン用スリーブを製造するダイカストマシン用スリーブの製造方法において、
粉粒状のサーメット材がベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられ該サーメット材側を露出させて上記壁部の内側の全部若しくは一部を構成するプリフォームを作成し、上記壁部を鋳物金属で鋳造により形成する鋳型を用い、該鋳型内に上記プリフォームを配置し、該鋳型に鋳物金属の溶湯を注湯し、上記プリフォームを鋳物金属で鋳ぐるんで壁部を一体形成する構成としている。

これにより、プリフォームのサーメット材が壁部の内側に、鋳ぐるみにより露出させることができるので、製造が容易に行なわれる。このようにして製造されたスリーブにおいては、上記もしたように、プリフォームのサーメット材が壁部の内側に露出するので、サーメット材は、溶損や磨耗に強い材料であることから、それだけ、スリーブの耐溶損性や耐磨耗性が向上させられる。また、プリフォームは鋳物金属で鋳ぐるまれているので、鋳物金属と一体化されているとともに、プリフォームにあるサーメット材はベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられているので、接着性が向上させらており、それだけ接合が強固になり、耐久性が大幅に向上させられる。

そして、必要に応じ、上記鋳物金属として、上記プリフォームのベース金属と同材質の金属を用いた構成としている。鋳物金属とベース金属とが同材質なので、合いが良く、鋳ぐるみが確実に行なわれ、鋳ぐるみ強度も向上させられ、より一層、接合が強固になり、耐久性が向上させられる。

また、必要に応じ、上記プリフォームを作成する際、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体とともに保持型内に保持し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して作成する構成としている。ベース金属としては、種々の材質のものを用いてよいが、サーメット材よりも液相出現温度Ｔｓの低い材質のものを用いるのが望ましい。液相出現温度Ｔｓとは、合金を加熱したときに、はじめて固相から液相が現れる温度をいう。液相出現温度Ｔｓは、合金組成によって、あるいは、保持型内の条件、例えば、保持型の材質の条件などによって、ベース金属の加熱溶融時に異なる。
この場合、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定するのが望ましい。液相出現温度Ｔｓに満たないと、サーメット材に溶着しにくくなり、Ｔｓ＋１００℃を超えると、サーメット材がベース金属内に浮遊分散してベース金属の表面に表出しにくくなる。
これにより、熱処理炉による加熱が行なわれると、ベース金属の成形体が徐々に溶融し、表面から液相になっていくとともに、ベース金属は、粉粒状のサーメット材の集合体にに接触しているので、サーメット材の集合体に染み込んでいき、サーメット材とベース金属とが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属にサーメット材が接着して露出したプリフォームが製造される。この場合、サーメット材は、粉粒状のままなので、溶融ベース金属が溶融しながらサーメット材と接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属の成形体を加圧しながら溶融するので、ベース金属とサーメット材との接触部に圧力がかかり、ベース金属がより一層サーメット材の集合体に染み込んでいくようになるので、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上される。

また、必要に応じ、上記プリフォームを作成する際、管状のベース金属の成形体をその軸線が垂直方向に沿うように保持型に保持するとともに、該成形体の内側に上記壁部の内径に対応した外径の中子を配置し、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体と上記中子との間に形成される空間に上から投入し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融し、離型後、上記壁部の内側の一部を構成する場合は、所要形状に切断して作成する構成としている。壁部の内径に対応した管状のプリフォームが作成されるので、壁部の内側の全部を形成する場合は、そのまま用い、壁部の内側の一部を構成する場合は、所要形状に切断して用いることができ、それだけ、製造が容易に行なわれる。

この場合、上記加圧力を、１×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上にした構成としている。望ましくは、上記加圧力を、２×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上にしたことが有効である。ベース金属の成形体を、このような加圧力により加圧するので、ベース金属がより確実にサーメット材に染み込んでいくようになり、サーメット材のベース金属に対する接着性を確実に向上させることができる。

また、必要に応じ、上記粉粒状のサーメット材に、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＦｅＢ，ＷＢ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，ＶＣのうちの少なくともいずれか１つの金属で構成された金属バインダを混合した構成としている。
これにより、加熱が行なわれると、ベース金属の成形体が徐々に溶融し、表面から液相になっていくとともに溶融したベース金属は、サーメット材と金属バインダとの混合物の集合体と接触し、混合物に染み込んでいき、サーメット材とベース金属とが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属にサーメット材が接着して露出したプリフォームが製造される。この場合、サーメット材と金属バインダとの混合物は、粉粒状のままなので、溶融ベース金属が金属バインダを良く溶融しながらサーメット材と接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属の成形体を加圧しながら溶融するので、ベース金属とサーメット材との接触部に圧力がかかり、ベース金属がより一層混合物に染み込んでいくようになるので、サーメット材のベース金属に対する接着性が向上させられる。更に、金属バインダは、触媒のような働きをするので、この点でも、サーメット材のベース金属に対する接着性がより一層向上させられる。
更に、必要に応じ、上記金属ベースとして、鋳鉄あるいは鋳鋼を用いる構成としている。鋳ぐるみ母材との接合性が良いものを、ベース金属として用いることが可能となる。

本発明によれば、プリフォームのサーメット材が壁部の内側に露出するので、サーメット材は、溶損や磨耗に強い材料であることから、それだけ、スリーブの耐溶損性や耐磨耗性を向上させることができる。また、プリフォームは鋳物金属で鋳ぐるまれているので、鋳物金属と一体化されているとともに、プリフォームにあるサーメット材はベース金属に溶融されて接着させられているので、接着性が向上させられており、それだけ接合が強固になり、耐久性を大幅に向上させることができる。また、鋳ぐるみによるので、製造も容易であり、コストダウンを図ることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブ及びその製造方法について詳細に説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブについて説明すると、図１に示すように、本スリーブＳは、筒状の壁部１０を備え、この壁部１０の後側に溶湯が供給される注湯口１１が形成され、注湯口１１から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャ（図示せず）により前側の開口１３から吐出させるものである。そして、壁部１０の内側の全部若しくは一部に、粉粒状のサーメット材２１がベース金属２２に当該ベース金属２２の溶融により接着させられたプリフォーム２０を、このプリフォーム２０のサーメット材２１側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成した構成としている。

実施の形態においては、プリフォーム２０は、壁部１０の内側の一部に設けられている。詳しくは、プリフォーム２０（Ａ）は、注湯口１１に対向する所謂湯当たり部といわれる部位に、プリフォーム２０のサーメット材２１側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成されている。また、プリフォーム２０（Ｂ）は、開口１３を構成する前側部位に、プリフォーム２０のサーメット材２１側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成されている。

次に、本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブＳの製造方法について説明する。本製造方法は、図２に示すプリフォーム２０を作成するプリフォーム作成工程（１）と、図３に示すプリフォーム２０を鋳ぐるむ鋳ぐるみ工程（２）とからなる。各工程について詳細に説明する。

（１）プリフォーム作成工程
ここでは、粉粒状のサーメット材２１がベース金属２２に溶融により接着させられ、サーメット材２１側を露出させて壁部１０の内側の一部を構成するプリフォーム２０を作成する。
サーメット材２１としては、例えば、金属切削用のバイトやカッターなどの工具に用いられた使用済みのものが用いられ、組成の主成分としてＴｉＣ，ＴｉＣＮ，Ｍｏ₂Ｃ，Ｎｉ等で構成される。
例えば、「ＴｉＣＮ−１９ｍａｓｓ％ Ｍｏ₂Ｃ−２４ｍａｓｓ％ Ｎｉ」等が挙げられる。
そして、このサーメット材２１は、予め、粒度ＤがＤ≦１ｍｍ、望ましくは、Ｄ≦０．１ｍｍになるよう粉粒状に粉砕されている。

ベース金属２２としては、鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金などが用いられる。例えば、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｖ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｆｅ等を適宜配合した耐摩耗性に優れた鋳鉄，鋳鋼製品が用いられる。また、例えば、高Ｃｒ白鋳鉄の他、炭素鋼鋳鋼品、低合金鋼鋳鋼品、耐熱性に優れる耐熱鋼鋳鋼品、耐食性に優れるステンレス鋼鋳鋼品、そしてねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金等が挙げられる。

また、本製造方法においては、予め、粉粒状のサーメット材２１と粉粒状の金属バインダ２３とを混合した混合物２４を作成する。
金属バインダ２３としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＦｅＢ，ＷＢ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，ＶＣのうちの少なくともいずれか１つの金属を用いる。粒度は、サーメット材２１と同様である。実施の形態では、混合物２４の体積比を、サーメット材：Ｎｉ＝１：１，サーメット材：Ｃｒ＝１：１あるいはまたはサーメット材：Ｎｉ：Ｃｒ＝５：４：１に混合している。混合については、ここで掲げたものに限定されない。ベース金属２２に、溶解し易く合金化を促進できる。

図２に示すように、本工程においては、粉粒状のサーメット材２１と粉粒状の金属バインダ２３との混合物２４を粉粒状のままベース金属２２の成形体２５とともに保持型３０内に保持し、この保持型３０を熱処理炉３５中に配置し、熱処理炉３５中でベース金属２２の成形体２５を加圧しながら加熱溶融して作成する。詳しくは、保持型３０としては、黒鉛型あるいはセラミック型が用いられ、スリーブＳの外径よりも小さい内径の容器状に形成され、中央に配置されスリーブＳの壁部１０の内径に対応した外径の中子３１を備えている。熱処理炉３５は真空加熱を行なう。
ベース金属２２は、鋳物金属と同材質の金属を用い、予め、スリーブＳの内径よりも大きい内径、かつ、スリーブＳの外径よりも小さい外径（保持型３０の内径に対応した外径）になるように、管状の成形体２５に形成しておく。

そして、管状のベース金属２２の成形体２５を、その軸線Ｐが垂直方向に沿うように、保持型３０中に保持する。この状態では、成形体２５の内側に中子３１が配置される。保持型３０及び中子３１には離型剤を塗布した。次に、上記の混合物２４を粉粒状のままベース金属２２の成形体２５の内側面と保持型３０の中子３１の外側面とで形成される空間に入れる。そして、ベース金属２２の成形体２５の上端に当接するリング状の当接体３３を突設した蓋３４を、保持型３０に被覆し、例えば、これに、重石を載せ、あるいは、周知の油圧プレス等の加圧機により蓋３４を介して成形体２５を加圧できるようにして、保持型３０を熱処理炉３５内に設置する。

この状態で、熱処理炉３５内を真空にするとともに、保持型３０を加熱し、加圧機の場合はこれを作動させてベース金属２２の成形体２５を加圧しながら加熱溶融していく。この際は、例えば、ベース金属２２の液相出現温度をＴｓとしたとき、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定される。液相出現温度Ｔｓは、合金組成によって、あるいは、保持型１０内の条件、例えば、保持型１０の材質の条件などによって、ベース金属２２の加熱溶融時に異なる。例えば、ねずみ鋳鉄の場合、１１４５℃≦Ｔ≦１２４５℃の範囲が良い。
また、加圧機等による加圧力は、１×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上、望ましくは、２×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上に設定される。実施の形態では、３×１０^-2Ｎ／ｍｍ²に設定した。

これにより、保持型３０の加熱が行なわれると、ベース金属２２の成形体２５が溶融し、溶融したベース金属２２は、サーメット材２１と金属バインダ２３との混合物２４の集合体と接触し、混合物２４に染み込んでいき、サーメット材２１とベース金属２２とが合金化していく。そして、脱型すると、ベース金属２２の内側面にサーメット材２１が接着して露出したプリフォーム２０が製造される。この場合、サーメット材２１と金属バインダ２３との混合物２４は、粉粒状のままなので、溶融ベース金属２２が金属バインダ２３を良く溶融しながらサーメット材２１と接触することになり、そのため、合金化が確実に行なわれ接着が確実に行なわれる。また、ベース金属２２の成形体２５を加圧しながら溶融すると、ベース金属２２の内側面に圧力がかかり、溶融ベース金属２２がより一層混合物２４に染み込んでいくようになるので、サーメット材２１のベース金属２２に対する接着性が向上される。更に、金属バインダ２３は、触媒のような働きをするので、この点でも、サーメット材２１のベース金属２２に対する接着性がより一層向上される。

次に、熱処理炉３５内での加圧，加熱処理が終わったならば、適時にプリフォーム２０を保持型３０から離型して取出す。そして、図３に示すように、このプリフォーム２０を所要高さの円弧状に切断して、スリーブＳの注湯口１１に対向する所謂湯当たり部といわれる部位に対応したプリフォーム２０（Ａ）を作成する。また、このプリフォーム２０を所要高さのリング状に切断して、スリーブＳの開口１３を構成する前側部位に対応したプリフォーム２０（Ｂ）を作成する。

（２）鋳ぐるみ工程
この工程では、図３に示すように、スリーブＳの壁部１０を鋳物金属で鋳造により形成する鋳型４０を用い、鋳型４０内にプリフォーム２０を配置し、鋳型４０に鋳物金属４１の溶湯を注湯し、プリフォーム２０を鋳物金属４１で鋳ぐるんで壁部１０を一体形成する。鋳型４０としては、砂型が用いられ、スリーブＳの外径に対応した容器状に形成され、中央に配置されスリーブＳの壁部１０の内径に対応した外径の中子４２を備えている。そして、中子４２に、スリーブＳの所謂湯当たり部といわれる部位に対応したプリフォーム２０（Ａ）と、スリーブＳの開口１３を構成する前側部位に対応したプリフォーム２０（Ｂ）を付設して、これらを鋳型４０内に設置する。それから、鋳型４０に鋳物金属４１の溶湯を注湯し、プリフォーム２０を鋳物金属４１で鋳ぐるんで壁部１０を一体形成する。この場合、ベース金属２２は、鋳物金属４１と同材質の金属を用いて形成されているので、互いに合いが良く、鋳ぐるみが確実に行なわれ、鋳ぐるみ強度も向上させられ、接合が強固になる。

このようにして製造されたダイカストマシン用スリーブＳにおいては、図１に示すように、プリフォーム２０のサーメット材２１が壁部１０の内側に露出するので、サーメット材２１は、溶損や磨耗に強い材料であることから、それだけ、スリーブＳの耐溶損性や耐磨耗性が向上させられる。また、プリフォーム２０は鋳物金属４１で鋳ぐるまれているので、鋳物金属４１と一体化されているとともに、プリフォーム２０にあるサーメット材２１はベース金属２２に当該ベース金属２２の溶融により接着させられているので、接着性が向上させられており、それだけ接合が強固になり、耐久性が大幅に向上させられる。特に、プリフォーム２０はスリーブＳの部分に設けられているので、鋳物金属４１との接合面積が大きくなり、そのため、より一層、鋳物金属４１と一体化されて接合が強固になり、耐久性が大幅に向上させられる。更に、鋳ぐるみ品は、プリフォーム２０が安価に製造できるので、安価に製造できる。

次に実験例について説明する。
［実験例１］
この実験は、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物２４を使用し、ベース金属２２として、ねずみ鋳鉄（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１１４５℃），ステンレス鋼（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１４２５℃），ダイス鋼ＳＫＤ６１（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：約１４００℃）を使用し、図４（ａ）に示すように、上記の混合物２４を粉粒状のまま黒鉛型からなる保持型３０に入れ、ベース金属２２の成形体２５（直径４６ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を混合物２４の上に配置し、熱処理炉３５の真空中で、無加圧において、ベース金属２２の成形体２５を加熱溶融して製造した。

また、ベース金属２２として、ねずみ鋳鉄（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１１４５℃），ステンレス鋼（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の一般的な液相出現温度：１４２５℃），ダイス鋼ＳＫＤ６１（黒鉛型の黒鉛の影響がない場合の液相出現温度：約１４００℃）を使用し、図４（ｂ）に示すように、ベース金属２２の成形体２５（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を黒鉛型からなる保持型３０中に配置し、上記の混合物２４を粉粒状のままベース金属２２の成形体２５の外側面と保持型３０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉３５の真空中で、無加圧において、ベース金属２２の成形体２５を加熱溶融して製造した。

そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す作成条件で、種々の加熱温度において、プリフォーム２０を作成し、各ベース金属２２とサーメットの混合物２４の接合状態を調べた。
図４（ａ）に示す作成条件でのプリフォームの接合状態の結果を図５に示し、図４（ｂ）に示す作成条件でのプリフォームの接合状態の結果を図６に示す。
実験において、ステンレス鋼やダイス鋼の場合は、一般的には、サーメット材より高い温度で溶解することから、ベース金属のみを溶かして含浸することは不能であり、そのため、この場合には、加熱により焼結したサーメットに溶けたステンレスやダイス鋼が覆い被さることになり、サーメット材は、ステンレス鋼などの中に溶け込んでいくと考えられる。しかしながら、本実験例では、１２５０℃の温度でもダイス鋼やステンレス鋼は溶けており、これは、黒鉛型を用いたため、ステンレス鋼やダイス鋼は加熱により黒鉛からの浸炭の影響を受け、液相出現温度が大幅に低下したと考えられる。また、サーメットもニッケルを添加したため、液相出現温度が１２７０℃以下になり、これ自身でも焼結したと考えられる。尚、ねずみ鋳鉄には、もともと黒鉛が含有されているので、黒鉛型の影響はほとんどないと考えられる。
この結果から、ベース金属として、サーメット材よりも液相出現温度Ｔｓの低い材質のものを用いるのが望ましいといえる。この場合、最適加熱温度Ｔは、Ｔｓ≦Ｔ≦Ｔｓ＋１００℃に設定するのが望ましい。液相出現温度Ｔｓに満たないと、サーメット材に溶着しにくくなり、Ｔｓ＋１００℃を超えると、サーメット材がベース金属内に浮遊分散してベース金属の表面に表出しにくくなる。

［実験例２］
この実験は、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物２４を使用し、ベース金属２２としてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、加圧力を変化させてプリフォーム２０を作成し、ベース金属２２とサーメットの混合物２４の境界部の組織の状態を調べた。プリフォーム２０は、図７に示すように、上記の混合物２４を粉粒状のまま保持型３０に入れ、ベース金属２２の成形体２５（直径４６ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を混合物２４の上に配置し、熱処理炉３５の真空中で、ベース金属２２の成形体２５を加圧しながら加熱溶融して製造した。加熱温度は１１５０℃とした。
加圧力は、（Ａ）０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²，（Ｂ）１．０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²，（Ｃ）２．０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²，（Ｄ）３．０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²の４態様とした。
各加圧力で作成されたプリフォーム２０において、ベース金属２２とサーメットの混合物２４の境界部の組織の状態を撮像した顕微鏡写真を、図８に示す。

この結果から、０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²の場合、複合化部に接合不良やポアが多く観察されたが、加圧力が大きくなるほどそれらは減少し、２．０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²の場合、接合不良はなくなり、ポアの数も減少し、３．０×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上の場合ではポアも全くなくなり、良好になるといえる。

［実験例３］
この実験は、ベース金属２２としてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、サーメット材２１に対する金属バインダ２３の量を変えた混合物２４毎にプリフォーム２０を作成し、ベース金属２２との境界部の組織の状態を調べた。混合物２４は、サーメット材２１にＮｉを添加したものであり、Ｎｉの０容積％，１０容積％，３０容積％，５０容積％の４態様とした。
プリフォーム２０は、図９に示すように、ベース金属２２の成形体２５（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を保持型３０中に配置し、上記の混合物２４を粉粒状のままベース金属２２の成形体２５の外側面と保持型３０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉３５の真空中で、ベース金属２２の成形体２５を加圧しながら加熱溶融して製造した。加熱温度は１１５０℃、加圧力は、３．８×１０^-2Ｎ／ｍｍ²とした。
各条件で形成されたプリフォーム２０において、ベース金属２２とサーメットの混合物２４の境界部の組織の状態を撮像した顕微鏡写真を、図１０に示す。

この結果から、いずれの場合も健全な複合化層が得られるが、ニッケル容積が少なくなるほど、試験片上部にサーメットが浮上しやすくなることが分かる。従って、均一な複合化層を得るためには、３０容積％以上のニッケル添加が必要になるということがいえる。

［実験例４］
この実験は、プリフォーム２０について、比較例とともに、アルミニウム合金溶湯における、耐溶損性の評価を行なった。プリフォーム２０としては、ベース金属２２としてねずみ鋳鉄（ＪＩＳ ＦＣ２５０）を使用し、これにサーメット材２１のみを被覆したもの、サーメット材：Ｎｉ＝１：１にした混合物２４を被覆したものの２種類を作成した。プリフォーム２０は、図９に示すように、ベース金属２２の成形体２５（直径２０ｍｍ×高さ８５ｍｍ）を保持型３０中に配置し、上記の混合物２４を粉粒状のままベース金属２２の成形体２５の外側面と保持型３０の内側面とで形成される空間（幅３ｍｍ）に入れ、熱処理炉３５の真空中で、ベース金属２２の成形体２５を加圧しながら加熱溶融して製造した。
比較例としては、上記のプリフォーム２０と同形状のもので、ＳＫＤ６１，窒化ケイ素系セラミックス，サーメットのみのものを用意した。

図１１に示すように、黒鉛るつぼにアルミニウム合金溶湯を入れ、各プリフォーム２０及び比較例の試験片を回転（３００ＲＰＭ）させながら、６０分間浸漬した。溶湯温度は、６５０℃から８５０℃にした。そして、各々の溶損率を調べた。結果を図１２に示す。

この結果から、ＳＫＤ６１材は、溶湯温度が高くなるほど溶損率が高くなり、８００℃では、約６０％以上になることが分かる。しかし、プリフォーム，窒化ケイ素系セラミックス，サーメットのみのものは、８００℃でも、ほとんどアルミ溶湯中に溶損することがなく、本プリフォームが優れていることが分かる。

尚、上記実施の形態では、プリフォーム２０を切断して用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、切断しなくても良いように、最初から部分の形状に合わせて形成するようにしても良い。更に、上記実施の形態では、プリフォーム２０として円筒状のベース金属２２の成形体２５の内側面にサーメット混合物２４を溶着させたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、上記実験例で示した図７及び図９に示す方法により作成し、これを切り出すなどして使用するようにしてよい。また、プリフォームとしては、鋳型中にサーメット混合物２４を入れ、このサーメット混合物２４の集合体に対して、ベース金属の溶湯を注湯し、鋳込んで形成するようにしてもよく、適宜変更して差支えない。

本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブの製造方法において、プリフォーム作成工程での作成状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るダイカストマシン用スリーブの製造方法において、鋳ぐるみ工程での作成状態を示す断面図である。 実験例１に係り、プリフォームの作成状態を示す断面図である。 実験例１に係り、プリフォームにおける加熱温度による影響を示す表図である。 実験例１に係り、別のプリフォームにおける加熱温度による影響を示す表図である。 実験例２に係り、プリフォームの作成状態を示す断面図である。 実験例２に係り、プリフォームにおけるベース金属とサーメットの混合物との境界部の組織の状態を示す顕微鏡写真である。 実験例３に係り、プリフォームの作成状態を示す断面図である。 実験例３に係り、プリフォームにおけるベース金属とサーメットの混合物との境界部の組織の状態を示す顕微鏡写真である。 実験例４に係り、試験片の試験状態を示す断面図である。 実験例４に係り、アルミニウム合金溶湯における耐溶損性の評価結果を示す図である。 従来のダイカストマシン用スリーブの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ｓ ダイカストマシン用スリーブ
１０ 壁部
１１ 注湯口
１３ 開口
２０ プリフォーム
２１ サーメット材
２２ ベース金属
２３ 金属バインダ
２４ 混合物
２５ 成形体
３０ 保持型
３１ 中子
３３ 当接体
３４ 蓋
３５ 熱処理炉
４０ 鋳型
４１ 鋳物金属
４２ 中子

Claims (11)

1. 筒状の壁部を備え該壁部の後側に溶湯が供給される注湯口が形成され、該注湯口から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャにより前側の開口から吐出させるダイカストマシン用スリーブにおいて、
   上記壁部の内側の全部若しくは一部に、粉粒状のサーメット材がベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられたプリフォームを該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成したことを特徴とするダイカストマシン用スリーブ。
2. 上記プリフォームを、上記注湯口に対向する部位に、該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成したことを特徴とする請求項１記載のダイカストマシン用スリーブ。
3. 上記プリフォームを、上記開口を構成する前側部位に、該プリフォームのサーメット材側を露出させて鋳ぐるみにより一体形成したことを特徴とする請求項２記載のダイカストマシン用スリーブ。
4. 筒状の壁部を備え該壁部の後側に溶湯が供給される注湯口が形成され、該注湯口から供給された溶湯を内部を摺動するプランジャにより前側の開口から吐出させるダイカストマシン用スリーブを製造するダイカストマシン用スリーブの製造方法において、
   粉粒状のサーメット材がベース金属に当該ベース金属の溶融により接着させられ該サーメット材側を露出させて上記壁部の内側の全部若しくは一部を構成するプリフォームを作成し、上記壁部を鋳物金属で鋳造により形成する鋳型を用い、該鋳型内に上記プリフォームを配置し、該鋳型に鋳物金属の溶湯を注湯し、上記プリフォームを鋳物金属で鋳ぐるんで壁部を一体形成することを特徴とするダイカストマシン用スリーブの製造方法。
5. 上記鋳物金属として、上記プリフォームのベース金属と同材質の金属を用いたことを特徴とする請求項４記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
6. 上記プリフォームを作成する際、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体とともに保持型内に保持し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融して作成することを特徴とする請求項４または５記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
7. 上記プリフォームを作成する際、管状のベース金属の成形体をその軸線が垂直方向に沿うように保持型に保持するとともに、該成形体の内側に上記壁部の内径に対応した外径の中子を配置し、粉粒状のサーメット材を粉粒状のまま上記ベース金属の成形体と上記中子との間に形成される空間に上から投入し、上記ベース金属の成形体を加圧しながら加熱溶融し、離型後、上記壁部の内側の一部を構成する場合は、所要形状に切断して作成することを特徴とする請求項４または５記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
8. 上記加圧力を、１×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上にしたことを特徴とする請求項６または７記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
9. 上記加圧力を、２×１０^-2Ｎ／ｍｍ²以上にしたことを特徴とする請求項８記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
10. 上記粉粒状のサーメット材に、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＦｅＢ，ＷＢ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，ＶＣのうちの少なくともいずれか１つの金属で構成された金属バインダを混合したことを特徴とする請求項６乃至９何れかに記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。
11. 上記金属ベースとして、鋳鉄あるいは鋳鋼を用いることを特徴とする請求項４乃至１０何れかに記載のダイカストマシン用スリーブの製造方法。