JP2016519714A - 表面粒子を伴う接種剤 - Google Patents

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Abstract

本発明は、液相熔融物処置用の粉体化接種剤であって、液状熔融物内可溶素材で形成された担持粒子と、黒鉛の核生成及び成長を触発する素材で形成されていて担持粒子の表面に不連続に存在及び分布している表面粒子と、を有し、表面粒子のｄ５０が担持粒子のｄ５０の１／１０以下になるようそれら表面粒子の粒径が分布するものに関する。

Description

本発明は、鋳鉄処置用の接種剤(inoculant)製品並びにその接種剤を製造する方法に関する。
鋳鉄は周知の鉄炭素合金であり、機械部品の製造に広く用いられている。鋳鉄は、液状の合金形成素材同士を１１３５℃〜１３５０℃の温度で混合させてからモールド（型）内に注入し、得られた合金を除熱することにより得られる。
その除熱の途上で炭素が獲得しうる物理化学構造は複数通りあり、いずれになるかは幾つかのパラメタにより左右される。
炭素が鉄と会合し炭化鉄（Ｆｅ3Ｃ、別称セメンタイト）を形成した場合に得られる鋳鉄は白鋳鉄と呼ばれる。白鋳鉄には硬くて脆いという特徴があり、用途によってはそのことが疎んじられる。
炭素が黒鉛の形態で発現した場合に得られる鋳鉄はねずみ鋳鉄と呼ばれる。ねずみ鋳鉄の方が軟らかく、具合よいことがある。
良好な機械特性を有する鋳鉄部品を得るためには、従って、できるだけ多くの炭素が黒鉛の形態を採る鋳鉄構造を得ること及び合金を硬く脆いものにする上掲の炭化鉄の形成をできるだけ抑えることが必要である。
ただ、然るべき処置を何も施さないと、炭素は鉄との会合で炭化鉄を形成しがちである。
従って、炭素の会合パラメタが修飾され所望の構造が得られるように液状鋳鉄を処置する必要がある。
こうした目的で、液状鋳鉄には接種(inoculation)処置が施される；接種処置とは、鋳鉄がモールド内で除熱されている最中に炭化鉄ではなく黒鉛の出現を促す黒鉛化コンパウンドを、鋳鉄内に導入するための処置である。
一般に、接種剤組成コンパウンドとなるのは、鋳鉄の固化中に黒鉛の形成を促す元素である。その例は炭素、珪素、カルシウム、アルミニウム等である。
無論、別種機能が充足されるよう接種剤を設計すること、またそれを狙い特定効果のある別種コンパウンドを接種剤に入れることもできる。
特に、所要特性によるが、形成される黒鉛は球状黒鉛、バーミキュラ黒鉛又は層状（ラメラ）黒鉛であることが望まれる。どの形態の黒鉛も、特定のコンパウンドを用い相応の処置を鋳鉄に施すことで好適に得ることができる。即ち、例えば球状黒鉛の形成は、ノジュラライザ処置と呼ばれる処置により促すことができる；ノジュラライザ処置の主たる狙いは、丸みを帯びた粒子（球状体）が生じ黒鉛が成長することができるよう、十分な量のマグネシウムを鋳鉄にもたらすことである。
例えば、そうしたノジュラライザコンパウンドを接種剤合金に入れることができる。
脱硫剤の添加も挙げうる；或いは、液状鋳鉄浴(bath)の初期組成に依存するある種の鋳鉄欠陥、例えば微小な引け巣(shrinkage cavity)のように除熱中に発生しがちなそれを、個別的に処置しうる品の添加も、挙げることができる。これは、具体的には、ランタン及び希土類元素で組成されうる。
これらの処置は１回でも複数回でも実行でき、また鋳鉄製造中の様々な時点で実行できる。特に、知られているのは、モールド内への鋳鉄の注入に先立ちレードル（杓）内に接種剤を添加すること（レードルイノキュレーション）、注入中に添加すること、更には注入ジェット内に添加すること（レートイノキュレーション）である。
大抵の接種剤は、従来から、ＦｅＳｉ65型又はＦｅＳｉ75型珪素鉄合金から製造されると共に、狙いとする接種剤組成に従った化学的調整を受けている。この調整は、総じて低効率ではあるがファーネス（炉）内又はレードル内で行うことができる；どちらで行うかは添加対象元素に左右される。また、幾つかの合金の混合物で組成してもよい。
注記すべきことに、鋳鉄部品の接種効力はその厚みにも依存する。
薄手部位即ち除熱が速い部分については、炭化物形成のリスクが高いことが特記されよう。
逆に、厚手部位では除熱が遅くて黒鉛の形成が促されるであろう。とはいえ、厚手の部品では除熱が遅すぎることがある；そうなると、その部品の中央近辺で、形成される黒鉛のノジュラリティが損なわれる可能性がある。
結局、その厚みが異なる部位がある部品はそれら部位毎に様々な物理化学構造を呈しうるのであり、それは望ましくないことである。
このように、黒鉛退歩(degeneration)及び炭化物形成のリスクを抑えることで様々な厚みの鋳鉄部品に接種可能とした接種剤であって、その部品の部位間で冶金学的構造の良好な均一性を確保できる接種剤を、求める向きがある。
更に、バッチ毎に異なりうる鋳鉄基本組成に対する感受性が非常に低い接種剤が望まれている（特に初期的な炭素、珪素及び硫黄レート等）。
加えて、いうまでもないが、在来品に比べ高い添加レートが必要とされず、且つ在来品と遜色ない良好な鋳鉄内溶解特性が引き続き得られ、しかも当該在来品に比べ顕著に多くのドロス及びスラグを発生させない接種剤が望まれている。
これを実現するため、本発明では、液相の鋳鉄を処置するための新規な接種剤製品であって、上記諸条件の全て又は一部を充足するものを提供することを、その目的としている。この目的に鑑み、一方では液状鋳鉄内可溶素材で形成された担持粒子(support particle)を、また他方では黒鉛の発芽(germination)及び成長を促す素材で形成された表面粒子(surface particle)を有し、表面粒子が担持粒子の表面に不連続形態で存在及び分布しており、表面粒子の直径（ｄ５０）が担持粒子の直径（ｄ５０）の１／１０以下になるよう表面粒子のグレイン径が分布する粉体化粒状接種剤を提案する。
こうして配置すると、表面粒子が不連続被覆を形成する一方、担持粒子が引き続き対鋳鉄接触部位を提供することとなる。
担持粒子に関し、接種剤が組み込まれたときの液状鋳鉄へのアクセスが保たれるならば、表面粒子は任意の好適な技術、例えばグラフティング、ボンディング、コーティングにより担持粒子の表面に付着させることができる。
上述の通り、表面粒子のグレイン径は担持粒子のそれより小径側に分布する。実際、そうした構成、即ち別の性質例えば異なるグレイン径分布を有する表面粒子で部分的に覆われた一組の担持粒子が、上述した問題への対策となる溶解及び接種プロファイルを呈することが、予想外だが観測された。担持粒子・表面粒子間の性質差は、更に、それぞれ、その粒子の組成素材でも表すことができる。
特に、そうした物理化学的構造が肉厚部品の中央における黒鉛の退歩を厳しく制限することが観測された。そうした構造によれば、更に、特にその厚みが異なる部分を呈する部品に関し、接種ホモジニアティを顕著に改善することができる。
更に、ファーネス内合金化を伴う従来型製造技術と違い、合金の化学組成の調整によってではなく表面に付着している担持粒子／粒子群によって接種剤効果がもたらされるため、添加元素の組み入れ効率が顕著に改善される。
第１実施形態によれば、担持粒子の接種剤特性は貧弱である。従って、本発明の効により、この手段でドーピング可能で貧弱又は中庸な接種剤製品を用いることができる。
第２実施形態によれば、担持粒子は、担持粒子及び表面粒子群が働くそれと異なる組成又は条件向けの接種特性を有する。
有益的には、担持粒子が珪素で形成される；その比率は可変的であり、担持粒子の質量に対し質量比で１００％まで高めうる。
これに加うる又は代わる形態では、担持粒子が炭素で形成されうる；その比率は可変的であり、担持粒子の質量に対する質量比で１００％まで高めうる。ふさわしくは炭素が黒鉛の形態を採る。珪素と会合すると、これは例えば炭化珪素の形態になり得る。
更に有益的には、担持粒子が、その担持粒子の質量に対し質量比が少なくとも４０％の珪素を含有する。
好ましくは、担持粒子を合金、特に鉄合金で形成する。
有益的には、担持粒子を、少なくとも一種類の添加元素例えばアルミニウム又はカルシウムを好ましくは合金化形態にて含むものとし、担持粒子の質量に対する各添加元素の質量比を好ましくは０．２〜５％とする。
更に有益的には、担持粒子を、少なくとも一種類の引け巣処置用元素を好ましくは合金化形態で含むものとし、担持粒子の質量に対するその元素の量を好ましくは質量比で０．５〜６％とする。
好ましくは、接種剤の質量に対する表面粒子の比率を質量比で１〜８％、できれば質量比で１〜５％とする。
有益的には、表面粒子を、特に粒子のバッチ内で、担持粒子の表面に対し実質的にホモジニアスな形態にて分布させる。
好ましくは、鋳鉄の導入まで、表面粒子が担持粒子の表面のうち８０〜９０％を占めるようにする。
有益的には、表面粒子を、金属元素例えばアルミニウム、ビスマス及びマンガン、珪化物特に珪化鉄、珪化希土類及び珪化カルシウム、酸化物例えば酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化珪素又は酸化バリウム、硫化金属例えば硫化鉄、硫化カルシウム及び硫化希土類、硫酸塩特に硫酸バリウム、並びにカーボンブラックのなかから、単独で又は混合物形態で選ぶ。
本発明は、更に、本発明の接種剤を製造する方法に関する。本方法の第１ステップでは、一方では、液状鋳鉄内可溶素材で形成されていてそのグレイン径が０．２〜７ｍｍの範囲内に分布する担持粒子を準備し、他方では、表面粒子の直径ｄ５０が担持粒子の直径ｄ５０の１／１０以下になるようそのグレイン径が分布する表面粒子を準備する；更に、第２ステップでは、担持粒子上に表面粒子を付着させる。このステップは、本件技術分野に熟練した者（いわゆる当業者）にとり周知の諸技術により実現することができる。
０．２〜７ｍｍに亘るグレイン径分布範囲には、鋳鉄接種剤の分野における従来型グレイン径分布範囲、即ち０．２〜０．５ｍｍ、０．４〜２ｍｍ及び２〜７ｍｍが包含される。
本発明のある変形例では、表面粒子の付着をちりばめ（インレイ）により機械式で実行する。これがため、不連続分布に従い担持粒子の表面に表面粒子がちりばめられそれにより付着物が得られるように、担持粒子及び表面粒子を高速、例えば１０００〜１５００ｒｐｍの範囲内の速度でドライミキシング（乾質混合）する。
本発明の他の変形例では、第１ステップにて更に溶媒に入ったバインダを準備した上で、第２ステップにて担持粒子、表面粒子及びバインダを互いに混合し、更にバインダから溶媒を例えば蒸散により除去する。後に詳述する通り、担持粒子、表面粒子及びバインダは、任意の順序で次々と又は同時に添加してかまわない。例えば、バインダ溶液内に前もって表面粒子を混合しておき、その後にその溶液に担持粒子を添加する、といったことが可能である。
ふさわしいバインダは、有益的には、有機バインダ及びポリマバインダのなかから、特にＰＶＡ（polyvinyl alcohol）、ＣＭＣ（carboxymethyl cellulose）、ＰＶＰ（polyvinylpyrrolidone）及びセメントのなかから選ぶ。
本発明の好適な方法では、アルミニウム及びカルシウムを含有するＦｅＳｉ素材で形成された担持粒子、及び／又は、アルミニウム、ビスマス、珪化物特に珪化鉄、珪化希土類及び珪化カルシウム、酸化物例えば酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化珪素又は酸化バリウム、硫化金属特に硫化鉄、硫化カルシウム及び硫化希土類、硫酸塩特に硫酸バリウム、並びにカーボンブラックのなかから選ばれた素材で形成された表面粒子を使用する。
本発明については、別紙図面を参照しつつ詳細な説明及びそれに続く実施例を読まれることでよりよく理解されよう。
本発明に係り、担持粒子（黒）及びその表面に固着している表面粒子（白）を有し、その表面粒子が粒子群全体に高い接種能力を授ける粒状接種剤のバッチを、走査型電子顕微鏡で捉えた全体図である。 本発明に係る接種粒子を対象にした図１のズーム図である。
本発明に係る接種剤は以下の要領で製造することができる。
アルミニウムを質量比で１％、カルシウムを質量比で１．５％含有していてそのグレイン径が０．４〜２ｍｍの範囲内に分布するＦｅＳｉ合金を約５００ｋｇ、流動床リアクタ内に導入する。ＦｅＳｉ合金は空気噴射で流動化させる。
流動化(fludization)の最低速度は従来の要領で決定し、更に空気流量をほぼ一定に且つ当該最低速度より高く保つ。
リアクタ内温度を約１００℃に上昇させる。この温度なら、爾後に注入される水を除去することができる。
この合金の粒子は、その表面にいずれ接種剤粒子が固着する担持粒子(support particle)を形成することとなる。
本例では、表面粒子(surface particle)を、そのグレイン径がいずれも４００μｍ未満の範囲内に分布する珪化カルシウム（ＣａＳｉ）粒子及び金属アルミニウム粒子で組成することとする。
これら表面粒子の使用量は質量比で５％、即ちＣａＳｉ粒子及びＡｌ粒子を含む上掲の混合物のうち約２５ｋｇとする。
担持粒子上への固着が生じうるようにするため、固着させるべき表面粒子を前もって水溶液中のバインダと混合しておき、それを１００℃の温度にて約３０分に亘りリアクタ内に注入する。
粒子及びバインダの混合物を注入し終えた後は、表面粒子、担持粒子及びバインダ群を流動化させ、含まれている水が完全に蒸散するまで加熱する。この水の蒸散はあらゆる常識的な手法、例えばリアクタ外に出てくる空気の湿度を計測することによりコントロールすることができる。
その後は、本発明の接種剤を回収し、コーティングの実効性を評価するためその特徴を調べる。具体的には、この特徴調べは、走査型電子顕微鏡で観察することにより実行することができる。
使用するバインダは有機型又はポリマ型のバインダ、例えばＰＶＡ（polyvinyl alcohol）型、ＣＭＣ（carboxymethyl cellulose）型及びＰＶＰ（polyvinylpyrrolidone）型等のバインダにするとよい。無論、このリストは限定列挙性のものではない。
無論、バインダ希釈に使用される水の量は、水に対するバインダの可溶性に依存するので、適宜調節すべきである。
また、ミネラルバインダ例えば珪酸ナトリウム型のそれを使用することに加え、セメント型又は石灰型のハイドローリックバインダを使用することも考慮に値する。
無論、使用するバインダの性質は、使用する担持及び接種剤素材に依存しうる。
バインダ使用量は、いずれ本発明に係る接種剤の最終性能を傷つけることとなりかねない多大な剰余無しで、表面粒子のほぼ完全な固着ができるだけ可能となるように算定する。
無論、こうしたバインダ使用量はその結合能力に依存しうるので、やはり適宜調節すべきである。特に、検査及び目視確認、例えば走査型電子顕微鏡の使用により進めるとよい。典型的には、バインダ使用量は、粒子（担持粒子及び表面粒子）の総質量に対するバインダの質量比で０．００１〜１％となりうる。
本発明に係る他の接種剤製造例では、Ａｌを質量比で１％、Ｃａを質量比で１．５％含有していてそのグレイン径が０．２〜０．５ｍｍの範囲内に分布するＦｅＳｉ70を約５００ｋｇ、流動床リアクタ内に導入する。このＦｅＳｉ合金は空気噴射により流動化させる。リアクタ内温度を１００℃に高める。これらの粒子は担持粒子をかたちづくる。懸濁液をＰＶＰ及び水で作成する。ビスマス（Ｂｉ）及びフェロシリコ希土類（ＦｅＳｉＲＥ）合金を含有していてそのグレイン径がいずれも２００μｍ未満の範囲内に分布する表面粒子を８％、その水＋ＰＶＰ溶液に添加して懸濁液内に置く。その後、その懸濁液を、質量比で１０％の量だけ、１００℃の温度にて約４０分に亘りリアクタ内に注入する。当該混合物を注入し終えたら、品が完全に乾燥するまで、リアクタ内温度を１００℃に保つ。
本発明に係る更に他の接種剤製造例では、Ａｌを質量比で１％、Ｃａを質量比で１．５％含有していてそのグレイン径が２〜７ｍｍの範囲内に分布するＦｅＳｉ70を約１０００ｋｇ、またそのグレイン径が３００μｍ未満の範囲内に分布するアルミニウム粉を約５０ｋｇ、流動床リアクタ内に導入する。それら粒子全てを乾燥空気の噴射により流体化させる。リアクタ内温度を１００℃に高める。懸濁液をＰＶＰ及び水で作成する。その後、その懸濁液を、質量比で１０％の量だけ、１００℃の温度にて約４０分に亘りリアクタ内に注入する。当該混合物を注入し終えたら、品が完全に乾燥するまで、リアクタ内温度を１００℃に保つ。
無論、上記手法の実行に当たり流動床リアクタの使用が必須なわけではなく、他のコーティング技術も使用することができる。特に言及した方がよいのは次の諸手法である。
第１に、高速ミキサ例えば１０００〜１５００ｒｐｍオーダのものを使用する手法である。
この混合速度であれば、ＦｅＳｉより大きな粒子（担持粒子）への微細な表面粒子の機械的ちりばめ（象嵌／インレイ）が生じうる。こうした機械的ちりばめは、バインダの使用を必要としないので、コールド且つドライなコーティングと呼ばれる。主にＦｅＳｉ2,4及びＳｉ相を含有しているＦｅＳｉ75型担持粒子には、表面粒子を直にちりばめることができる。
第２に、ハイシアミキサを使用する手法である。
この場合、バインダ（上に例示）の存在下、ミキサ・グラニュレータ型ミキサ内にて、比較的高速（例えば５０〜５００ｒｐｍ）で混合を実行する。混合後は、乾燥ステップを実行することによりバインダから水を取り除く。
ミキサに乾燥手段を装備させてもよい。具体的には、それらは、誘導によりミキサの外部を加熱するバーナマニホルド例えばガスバーナマニホルドや、例えばミキサの壁を取り巻く例えばシリカ製の加熱ベルトや、ミキサ内粉体の温度を８０〜１５０℃の温度まで上昇させ水を取り除くことが可能なその他のシステムにより構成することができる。
使用するドラム型やグラニュレータ型の混合システムは、上述したミキサ内の粉体を動かし、実効的攪拌と幾ばくかの結合均一性とをもたらすことができるものでなければならない。
そのためには、ミキサの壁上に攪拌フィンを装備するか、１又は２軸につき心が揃い又はずれている回動システムを伴うミキサ・グラニュレータをミキサに装備するとよい。
本発明の方法は、バッチにより不連続形態形態でも連続形態でも遜色なく実行することができる。
実行の最中に、担持粒子及び表面粒子を一緒に添加してもよいし別々に添加してもよい。
一緒に添加する場合は、結合確保用バインダの添加に先立ち担持粒子及び表面粒子を予混合するのが有益である。
別々に添加する場合は、まず担持粒子を表面粒子の添加に先立ち好ましくは連続形態で導入し、バインダも好ましくは連続形態で導入するのが望ましい。
これもまた注記すべきことに、ＦｅＳｉベース担持粒子を以て本発明を説明したが、無論、鋳造産業で広く用いられている他の素材、特にＳｉＣ型又は黒鉛型の担持粒子を使用することもできる。その場合にするべきことは、専ら、上掲の製造例をそれらの素材で以て読み替えることである。
本発明に係るこうした接種剤で得られた結果を、鋳鉄浴(cast-iron bath)上で検査した。
製造方法の場合と同じく、その例を、本発明に係りその担持粒子がＦｅＳｉ型である接種剤を使用する最も一般的な場合に関し示す。
これは、本発明に係り他種担持粒子例えば炭化珪素又は黒鉛を含んでいる接種剤の使用を妨げるものでは全くないが、そうした素材は鋳造産業にてあまり頻繁には使われない。
［例１：従来技術に係る接種剤（参考）］
球状黒鉛鋳鉄浴を、質量比で０．８％のアルミニウムと質量比で０．７％のカルシウムを含有するＦｅＳｉ75型の接種剤合金で、０．３％の重量レートにて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３２％である（簡略式Ｃｅｑ＝％Ｃ＋１／３（％Ｓｉ＋％Ｐ）により計算；但し％Ｃ、％Ｓｉ及び％Ｐは鋳鉄中の炭素、珪素及び燐成分）。
鋳鉄の残留マグネシウムは４００／１０００である。
その後、鋳鉄をＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造した。
６ｍｍ厚の場合、処置された鋳鉄は
・マトリクスの構造：５５％がパーライト、１５％がフェライト、３０％がセメンタイト
・ノジュール個数／ｍｍ2：２７０
・ＶＩ型黒鉛：５７％
・平均ノジュラリティ：８５％
・平均直径：１６．２μｍ
なる特性を呈する。
［例２：本発明に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、本発明に係り
・担持粒子の合金：ＦｅＳｉ75であり、アルミニウムを質量比で０．８％、カルシウムを質量比で０．７％含有
・表面粒子：５０μｍ未満の径を有するＣａＳｉ粒子が質量比で１．５％、並びに５０μｍ未満の径を有する金属アルミニウム粒子が質量比で１．５％
・バインダ：ＰＶＰ、水溶液中の質量比は１０％
・表面粒子の付着物の結合は１００℃での流動化により実行
なる組成を有する接種剤で、０．３％の質量レートにて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３２％である。
鋳鉄の残留マグネシウムは４００／１０００である。
その後、鋳鉄をＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造した。
６ｍｍ厚の場合、処置された鋳鉄は
・マトリクスの構造：４５％がパーライト、５０％がフェライト、５％がセメンタイト
・ノジュール個数／ｍｍ2：５４０
・ＶＩ型黒鉛：５９％
・平均ノジュラリティ：９２％
・平均直径：１８．７μｍ
なる特性を呈する。
［例３：本発明に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、
・担持合金：ＦｅＳｉ75であり、Ａｌ＝質量比０．８％且つＣａ＝質量比０．７％
・表面粒子：径＜１００μｍのビスマス（Ｂｉ）粒子が質量比で２．５％、並びに径＜１００μｍのフェロシリコ希土類（ＦｅＳｉＲＥ）合金粒子が質量比で２．５％
・バインダ：ＰＶＰ、水溶液中の質量比は１０％
・表面粒子の付着物の結合は１００℃での流動化により実行
で組成される品で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３２％である。残留マグネシウムは４２０／１０００である。
鋳鉄はＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造する。
６ｍｍ厚の場合、鋳鉄は
・マトリクスの構造：５０％がパーライト、５０％がフェライト、セメンタイトは０％
・ノジュール個数／ｍｍ2：５７０
・ＶＩ型黒鉛：６２％
・平均ノジュラリティ：９２％
・平均直径：１７．８μｍ
なる特性を呈する。
［例４：従来技術に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、従来手法で産生されていて質量比で１．２％のアルミニウム、質量比で１．５％のカルシウム及び質量比で１．５％のジルコニウムを含有しているＦｅＳｉ75型接種剤で、０．３％の質量レートにて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３２％である。
鋳鉄の残留マグネシウムは４００／１０００である。
その後、鋳鉄をＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造した。
６ｍｍ厚の場合、処置された鋳鉄は
・マトリクスの構造：４５％がパーライト、５０％がフェライト、５％がセメンタイト
・ノジュール個数／ｍｍ2：５０５
・ＶＩ型黒鉛：５９％
・平均ノジュラリティ：８７％
・平均直径：１８．９μｍ
なる特性を呈する。
従って、十分同等な結果を得るためには、本発明に係る構造を有する接種剤に比べ、接種成分の量を顕著に増大させること及びジルコニウムを導入することが必要となろう。
［例５：従来技術に係る接種剤］
層状黒鉛鋳鉄浴を、Ａｌ＝重量比１．０％及びＣａ＝重量比１．５％のＦｅＳｉ75ベース品で、重量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３％である。
鋳鉄はＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造する。
６ｍｍ厚の場合、鋳鉄は
・共晶セルの個数／ｍｍ2：０．２
・セメンタイト：４０％
なる特性を呈する。
［例６：本発明に係る接種剤］
層状黒鉛鋳鉄浴を、
・担持合金：ＦｅＳｉ75であり、Ａｌ＝質量比１．０％且つＣａ＝質量比１．５％
・表面粒子：径＜１００μｍの硫酸バリウム（ＢａＳＯ4）粒子であり質量比で５％
・バインダ：セメント、水溶液中の質量比は５％
・表面粒子の付着物の結合は１００℃での流動化により実行
により組成された品で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳造レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３％である。
鋳鉄はＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造する。
６ｍｍ厚の場合、鋳鉄は
・共晶セルの個数／ｍｍ2：２
・セメンタイト無し
なる特性を呈する。
［例７：従来技術に係る接種剤］
層状黒鉛鋳鉄浴を、Ａｌ＝質量比１．０％、Ｃａ＝質量比１．５％及びＺｒ＝質量比１．５％のＦｅＳｉ75ベース品で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填するのに先立ち鋳鉄レードル内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３％である。
鋳鉄はＢＣＩＲＡ型モールド内で鋳造する。
６ｍｍ厚の場合、鋳鉄は
・共晶セルの個数／ｍｍ2：１．５
・セメンタイト：５％
なる特性を呈する。
［例８：複数通りの厚みを有する部品−本発明に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、
・担持合金：ＦｅＳｉ75であり、Ａｌ＝質量比１．０％且つＣａ＝質量比１．０％
・表面粒子：５％の、アルミニウム粉（径＜７５μｍ）及びＣａＳｉ（径＜７５μｍ）の混合物
・バインダ：ＰＶＰ、水溶液中の質量比は２％
・表面粒子の付着物の結合は１００℃での流動化により実行
により組成された品で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填する際ジェット中に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３２％である。
その後、複数通りの厚み（４ｍｍ及び２５ｍｍ）を有する部品の製造向けに準備されたモールド内で鋳鉄を鋳造する。
鋳造部品上の４ｍｍ厚部分では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：５０２
・平均直径：１７μｍ
・ＶＩ型黒鉛：８５％
・ノジュラリティ：９８％
・セメンタイト：０％
・フェライト：４８％
・パーライト：５２％
なる特性を呈する。
鋳造部品上の２５ｍｍ厚部分では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：２５０
・平均直径：２３μｍ
・ＶＩ型黒鉛：８７％
・ノジュラリティ：９８．５％
・セメンタイト：０％
・フェライト：５０％
・パーライト：５０％
なる特性を呈する。
［例９：複数通りの厚みを有する部品−従来技術に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、従来手法で得られ１．０％のＡｌ、１．０％のＣａ及び質量比で１．５％のＺｒを含有しているＦｅＳｉ75合金で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填する際ジェット中に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３１％である。
その後、複数通りの厚み（４ｍｍ及び２５ｍｍ）を有する部品の製造向けに準備されたモールド内で鋳鉄を鋳造する。
鋳造部品上の４ｍｍ厚部分では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：３５０
・平均直径：１９μｍ
・ＶＩ型黒鉛：７０％
・ノジュラリティ：９５％
・セメンタイト：３０％
・フェライト：４０％
・パーライト：３０％
なる特性を呈する。
鋳造部品上の２５ｍｍ厚部分では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：１５０
・平均直径：２５μｍ
・ＶＩ型黒鉛：７３％
・ノジュラリティ：９５．５％
・セメンタイト：０％
・フェライト：５０％
・パーライト：５０％
なる特性を呈する。
従って、本発明に係る接種剤によれば、同じ部品上にありその厚みが異なる諸部分に効率的に接種することができる；これは、従来技術に従い製造された接種剤ではほとんど達成できないことである。
［例１０：肉厚部品−本発明に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、
・担持合金：ＦｅＳｉ75であり、Ａｌ＝質量比１．０％且つＣａ＝質量比１．０％
・表面粒子：５％の、アルミニウム粉（径＜７５μｍ）及びＣａＳｉ（径＜７５μｍ）の混合物
・バインダ：セメント、水溶液中の質量比は１０％
・表面粒子の付着物の結合は１００℃での流動化により実行
により組成された品で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填している最中に鋳造槽内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３３％である。
その後、肉厚部品（１７０ｍｍ）の製造向けに準備されたモールド内で鋳鉄を鋳造する。
１７０ｍｍ厚の鋳造部品のうち部品中央では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：１６０
・ＶＩ型黒鉛：６５％
・平均直径：２５μｍ
・ノジュラリティ：９９．２％
・セメンタイト：０％
・フェライト：５０％
・パーライト：５０％
なる特性を呈する。
［例１１：肉厚部品−従来技術に係る接種剤］
球状黒鉛鋳鉄浴を、従来手法によって得られＢｉを１．０％、希土類元素を０．６％含有しているＦｅＳｉ75合金で、質量比０．３％にて処置した。
処置は、モールドを充填している最中に鋳造槽内に接種剤を添加することにより実行する。
鋳鉄の等価炭素量（Ｃｅｑ）は４．３１％である。
その後、肉厚部品（１７０ｍｍ）の製造向けに準備されたモールド内で鋳鉄を鋳造する。
鋳造部品のうち１７０ｍｍ厚部品の中庸では、鋳鉄は
・ノジュール個数／ｍｍ2：１５５
・平均直径：２２μｍ
・ＶＩ型黒鉛：５０％
・ノジュラリティ：８５％
・セメンタイト：０％
・フェライト：５２％
・パーライト：４８％
なる特性を呈する。
従って、本発明に係る接種剤によれば、肉厚部品に効果的に接種でき、しかも黒鉛の良好なノジュラリティを確保することができる。
本発明について特定の実施形態を以て説明したが、いうまでもなく、本発明はそうした実施形態に限定されるものではなく、且つ、本発明の技術的範囲内にある限り本発明は上述した手段のあらゆる技術的均等物やその組合せを包含する。

Claims (17)

  1. 液状鋳鉄処置用の粉体化粒状接種剤であって、一方では液状鋳鉄内可溶素材で形成された担持粒子、また他方では黒鉛の発芽及び成長を促す素材で形成された表面粒子を有し、表面粒子が担持粒子の表面に不連続形態で存在及び分布しており、表面粒子の直径ｄ５０が担持粒子の直径ｄ５０の１／１０以下になるよう表面粒子のグレイン径が分布することを特徴とする接種剤。
  2. 請求項１記載の接種剤であって、担持粒子が、黒鉛の形態における炭素の鉄との会合を促進する素材で形成されていることを特徴とする接種剤。
  3. 請求項１又は２記載の接種剤であって、担持粒子が珪素及び／又は炭素ベース素材で形成されていることを特徴とする接種剤。
  4. 請求項３記載の接種剤であって、担持粒子が、当該粒子の質量に対し質量比で少なくとも４０％の珪素を含有することを特徴とする接種剤。
  5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の接種剤であって、担持粒子が鉄合金で形成されていることを特徴とする接種剤。
  6. 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の接種剤であって、担持粒子が、少なくとも一種類の添加元素例えばアルミニウム又はカルシウムを好ましくは合金化形態にて含み、担持粒子の質量に対し各添加元素の質量比が好ましくは０．２〜５％であることを特徴とする接種剤。
  7. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の接種剤であって、担持粒子が、少なくとも一種類の引け巣処置用元素を好ましくは合金化形態で含み、担持粒子の質量に対するその元素の量が質量比で好ましくは０．５〜６％であることを特徴とする接種剤。
  8. 請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の接種剤であって、接種剤の質量に対する表面粒子の比率が質量比で１〜８％であることを特徴とする接種剤。
  9. 請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の接種剤であって、鋳鉄の導入まで、表面粒子が担持粒子の表面のうち８０〜９０％を占めることを特徴とする接種剤。
  10. 請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の接種剤であって、表面粒子が、金属元素例えばアルミニウム、ビスマス及びマンガン、珪化物特に珪化鉄、珪化希土類及び珪化カルシウム、酸化物例えば酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化珪素又は酸化バリウム、硫化金属特に硫化鉄、硫化カルシウム及び硫化希土類、硫酸塩特に硫酸バリウム、並びにカーボンブラックのなかから、単独で又は混合物形態で選ばれていることを特徴とする接種剤。
  11. 請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の接種剤であって、表面粒子が、担持粒子の表面にちりばめられていることを特徴とする接種剤。
  12. 請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の接種剤であって、表面粒子が、バインダの働きで担持粒子の表面に結合していることを特徴とする接種剤。
  13. 請求項１乃至１２のうちいずれか一項に係る鋳鉄処置用接種剤を製造する方法であって、
    一方では、液状鋳鉄内可溶素材で形成されていてそのグレイン径が０．２〜７ｍｍの範囲内に分布する担持粒子を準備し、他方では、表面粒子の直径ｄ５０が担持粒子の直径ｄ５０の１／１０以下になるようそのグレイン径が分布する表面粒子を準備するステップと、
    不連続分布に従い担持粒子の表面に表面粒子がちりばめられそれにより付着物が得られるように、担持粒子及び表面粒子を高速、例えば１０００〜１５００ｒｐｍの範囲内の速度でドライミキシングするステップと、
    を含む諸ステップを有する方法。
  14. 請求項１乃至１２のうちいずれか一項に係る接種剤を製造する方法であって、
    そのグレイン径が０．２〜７ｍｍの範囲内に分布する担持粒子、表面粒子の直径ｄ５０が担持粒子の直径ｄ５０の１／１０以下になるようそのグレイン径が分布する表面粒子、並びに溶媒に入ったバインダを準備するステップと、
    担持粒子、表面粒子及びバインダを混合するステップと、
    バインダから溶媒を例えば蒸散により除去するステップと、
    を含む諸ステップを有する方法。
  15. 請求項１４記載の方法であって、バインダが、有機バインダ及びポリマバインダのなかから、特にＰＶＡ（polyvinyl alcohol）、ＣＭＣ（carboxymethyl cellulose）、ＰＶＰ（polyvinylpyrrolidone）及びセメントのなかから、選ばれていることを特徴とする方法。
  16. 請求項１３乃至１５のうちいずれか一項記載の方法であって、担持粒子が、アルミニウム及びカルシウムを含有するＦｅＳｉ素材で形成されていることを特徴とする方法。
  17. 請求項１３乃至１６のうちいずれか一項記載の方法であって、表面粒子が、アルミニウム、ビスマス、珪化物特に珪化鉄、珪化希土類及び珪化カルシウム、酸化物例えば酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化珪素又は酸化バリウム、硫化金属特に硫化鉄、硫化カルシウム及び硫化希土類、硫酸塩特に硫酸バリウム、並びにカーボンブラックのなかから選ばれた素材で形成されていることを特徴とする方法。
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