JP2787797B2 - 溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方法とその製造装置およびその溶融アルミニウム用耐蝕部材 - Google Patents

溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方法とその製造装置およびその溶融アルミニウム用耐蝕部材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムの重力鋳造
または低圧鋳造に用いられる溶融アルミニウム用耐蝕部
材の製造方法とその製造装置および溶融アルミニウム用
耐蝕部材に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムの重力鋳造または低圧鋳造
に用いられる溶融アルミニウム用耐蝕部材は耐熱性、衝
撃性、耐酸化性などの特性を備えることが要求される。
【0003】特に、金型と炉の間にあって、電磁誘導ポ
ンプを介して炉内の溶融アルミニウムまたは溶融アルミ
ニウム合金を移送する移送管あるいは低圧鋳造機におけ
るスト−クスのような溶融アルミニウム用耐蝕部材に
は、耐熱塗料を塗布した鋳鉄管、セラミックス、黒鉛等
が用いられていた。
【0004】低圧鋳造機においては、図3に示すように
炉51上に金型53を設置し、金型53に導通するスト
−クス55とよばれる耐蝕部材の管路を取付部58を介
して蓋57に固定している。溶湯を金型53に注入する
には、外部に設置したボンベ54から炉51内に不活性
ガスを導入し、溶湯を金型53に注入するように構成し
ている。そして、ガス圧により、炉51内の溶融アルミ
ニウムまたは溶融アルミニウム合金を、スト−クス55
を介して金型53に充填し、所望の製品を得ていた。
【0005】
【解決しようとする課題】従来技術によれば以下に述べ
る技術的課題があった。
【0006】鋳鉄管は熱膨張差により塗料が剥離して脱
落しやすく、セラミックスは高価であり、かつ衝撃に弱
く、黒鉛は耐熱性はあるが酸化しやすく、寿命が短いと
いう問題がある。また、電磁ポンプを利用したダイカス
トマシンの耐蝕部材においても、前述と同様の問題があ
った。さらに、鋳鉄管の塗料が剥離して脱落すると鋳鉄
と溶湯が反応し、管が溶損することがあった。またその
時、溶損したFeが溶湯内に溶け、鋳造品にハードスポ
ットが発生し、不良品の元となっていた。
【0007】また、低圧鋳造において、セラミックス製
のスト−クスは図3に示すようにスト−クスと湯面との
境界部の内外面にはスラグ56が付着し、湯道が細くな
るために、定期的にスラグ56を叩きながら剥離をしな
ければならなかった。このため、スラグの剥離時にセラ
ミックスが破損するなどのトラブルがあった。
【0008】本発明の目的は溶融アルミニウムまたはア
ルミニウム合金にも浸蝕されず、かつ、鋳造時にも圧力
により破壊されることがない耐蝕部材の製造方法とその
製造装置およびその溶融アルミニウム用耐蝕部材を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方法と
その製造装置およびその溶融アルミ用耐蝕部材は下記の
手段を有する。
【0010】溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方法は
気孔率が5〜50%の円筒形の黒鉛を基本材料とし、同
黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包みした移送管の一端
部を加工して開口部を形成し、同開口部より移送管の中
空部に溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金を
給湯し、加圧と減圧を繰返して黒鉛内の空気を脱気しな
がら、浸透処理し、浸透処理後、酸化雰囲気中でアルミ
ニウムを酸化せしめ、前記移送管の黒鉛表面に酸化アル
ミニウムの被膜を形成するようにした。
【0011】溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造装置は
溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金を給湯す
る給湯部と、黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包みした
移送管の一端部の開口面を前記給湯部と連通可能に装着
し、前記耐蝕部材を装着部に押付ける押付装置と、給湯
部から給湯された溶湯を移送管の中空部に溶融アルミニ
ウムまたは溶融アルミニウム合金を給湯した後、加圧、
減圧して黒鉛の粒子間にアルミニウム浸透層を形成して
浸透処理する加圧、減圧装置とから構成した。
【0012】溶融アルミニウム用耐蝕部材は黒鉛の外周
面を鋳物を溶融して鋳包みした移送管の黒鉛の粒子間に
アルミニウム浸透層を形成し、かつ前記黒鉛表面に酸化
アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金の被膜を形成
した。
【0013】
【作用】気孔率が5〜50%の円筒形の黒鉛を基本材料
とし、黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包み、同移送管
の一端部を加工して開口面を形成し、同開口面より移送
管の中空部に溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム
合金を給湯し、加圧と減圧を繰返して黒鉛内の空気を脱
気しながら、浸透処理し、浸透処理後、酸化雰囲気中で
アルミニウムを酸化せしめ、前記移送管の黒鉛表面に酸
化アルミニウムの被膜を形成するようにした。
【0014】
【実施例】以下、溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方
法の一実施例について説明する。
【0015】本発明の溶融アルミニウム用耐蝕部材の製
造装置は図1に示すように大きく分けて、溶融アルミニ
ウムまたは溶融アルミニウム合金を給湯する給湯部10
と、円筒形の黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包みした
移送管Wの一端部の開口面4を給湯部10と連通可能に
装着し、溶融アルミニウム用耐蝕部材としての移送管W
の開口面4を装着部38に押付ける押付装置40と、給
湯部から給湯された溶湯を移送管の中空部に溶融アルミ
ニウムまたは溶融アルミニウム合金(以下溶湯という)
を給湯した後、加圧、減圧して黒鉛の粒子間にアルミニ
ウム浸透層を形成して浸透処理する加圧、減圧装置30
とからなる。
【0016】溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム
合金を給湯する給湯部10と、溶融アルミニウム用耐蝕
部材としての移送管Wの開口面4と装着部38を押圧
し、給湯部10から注入された溶湯を加圧して、黒鉛の
外周面を鋳物5を溶融して鋳包みした移送管Wの黒鉛に
溶湯を浸透処理する加圧、減圧装置30からなる。この
装着部38は4箇所設けられており、同時に複数の移送
管Wを取付けることもできる。
【0017】基台20には下フレーム23を固定し、下
フレーム23と上フレーム24を四隅に設けたタイバ2
5で支持し、それぞれボルト26で固定されている。加
圧、減圧装置30は上フレーム23の上端部に油圧シリ
ンダ21を設け、シリンダ21のロッド22の延長上に
は加圧ピストン34を固定し、ケ−シング本体32に形
成したシリンダ33に嵌合している。ケ−シング本体3
2は溶湯の熱的影響を受け伸縮するので、タイバ25と
の相対的移動を吸収するためスプリング27を介して支
持されている。シリンダ33の下端部は移送管Wの開口
面4と接合する装着部38を設け、移送管Wの後部より
加圧シリンダ41で移送管Wを押圧または解除する押圧
装置40を設けている。給湯部10は給湯口11、給湯
管12および給湯装置16からなり、給湯管12をケ−
シング本体32側にシリンダ14を介して押圧して固定
する押圧装置15を設けている。給湯口11から給湯路
12に通じる湯路13はシリンダ33に導通し、シリン
ダ33には溶湯を移送管Wへ給湯するピストン34が嵌
合している。シリンダ33の内側には段部35が設けら
れ、この段部35には加圧ピストンの下方に連通される
通路36を設け、通路36は加圧室37に連通してい
る。加圧室37は複数の装着部38を介して複数の移送
管Wの開口面4にそれぞれ連通し、同時に複数の移送管
Wを製作することを可能にしている。なお、溶湯の流動
性を良くするために、移送管Wの周囲に分割型のヒータ
を覆って加熱するようにしてもよい。
【0018】次ぎに、溶融アルミ用移送管の製造装置の
動作について説明する。
【0019】まず、移送管Wは図2に示すよう気孔率が
5〜50%の黒鉛1を円筒形の形状に成形した後、黒鉛
1の外周面を鋳物5を溶融して鋳包みし、一端部を黒鉛
1が露出するように開口面4を加工する。次ぎに、移送
管Wの開口面4をケ−シング本体32の装着部38に位
置合わせし、加圧シリンダ41で移送管Wを押圧して支
持する。
【0020】次に、給湯口11から温度600度〜80
0度の溶湯を溶湯装置16で給湯し、給湯管12、加圧
室37を経て移送管Wに給湯する。次に、ピストン34
が下降して溶湯を圧力10〜200kgf/cm2 の加圧と減
圧を繰返すと、加圧室37と黒鉛1の粒子間内の空気は
交互に圧力差を生じ、黒鉛1の粒子間内の空気が脱気と
浸透を繰返すことにより、移送管Wの黒鉛1に溶湯を浸
透せしめる。なお、ピストン34の上昇により、ピスト
ン34下端側が負圧になるため、通路36より溶湯が加
圧室37へ流入する。浸透処理後、押付装置40を解放
して、移送管Wを取外し、溶湯を外部に排出し、酸素を
強制的に供給するか、アルミニウム被膜を大気中で酸化
せしめ、黒鉛1表面に酸化アルミニウム被膜3を形成し
た移送管Wを得る。
【0021】この結果、黒鉛1の粒子間にアルミニウム
浸透層2を形成し、黒鉛1表面に酸化アルミニウム3ま
たは酸化アルミニウム合金3の被膜を形成した溶融アル
ミ用移送管Wが得られる。
【0022】この後、移送管Wをスト−クスとして使用
する際には、金型53側の取付部58(図3参照)を加
工した後、他の鋳物5を機械加工して取除き、溶湯が浸
透した黒鉛を剥き出して使用することができる。また、
移送管Wの両端面を再度加工して開口し、移送管として
使用することもできる。
【0023】黒鉛1の気孔率を5〜50%の範囲にした
のは気孔率が50%を越えると、10kgf/cm2 の圧力で
も溶湯は黒鉛1の粒子の間に浸透するが、浸透した溶湯
が垂れ落ち易くなり、垂れ落ちた溶湯の後の空間に空気
が入り込み、給湯中に酸化が起こり、黒鉛1の劣化が促
進されるためである。
【0024】また、溶湯の温度は800度以上になる
と、酸化が激しくなりスラグの巻き込みがあるので、溶
融温度は800度以下が好ましい。
【0025】この様に形成した移送管を低圧鋳造装置に
使用すると、酸化アルミニウム被膜により黒鉛は酸化さ
れることなく、長時間の使用に耐えることができ、かつ
移送管と湯面との境界部は溶湯に浸漬している部分と大
気に晒されている部分との温度差により発生する熱応力
にも耐えることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明の溶融アルミニウム用耐蝕部材の
製造方法によれば、移送管の黒鉛内の空気を脱気しなが
ら、確実に溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合
金を浸透処理し、表面に酸化アルミニウム被膜を形成し
た溶融アルミニウム用耐蝕部材を得ることができる。
【0027】本発明の製造装置によれば、複数の溶融ア
ルミニウム用耐蝕部材を同時に製造することができる。
【0028】本発明の溶融アルミ用耐蝕部材によれば、
低圧鋳造において、溶融アルミニウム合金の被膜は溶融
アルミニウムまたはアルミニウム合金にも浸蝕されず、
かつ、鋳造時にも熱圧力による破壊されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造装置の縦断
面図を示す。
【図2】溶融アルミニウム用耐蝕部材の部分断面図を示
す。
【図3】低圧鋳造機の縦断面図を示す。
【符号の説明】
1 黒鉛 2 酸化アルミニウム浸透層 3 酸化アルミニウム被膜 W 移送管 10 給湯部 20 耐蝕部材装着部 30 加圧、減圧装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 19/00 B22D 19/08 B22D 35/00 C04B 41/87 C04B 41/88

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気孔率が5〜50%の円筒形の黒鉛を基
    本材料とし、黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包みした
    移送管の一端部を加工して開口部を形成し、同開口部よ
    り移送管の中空部に溶融アルミニウムまたは溶融アルミ
    ニウム合金を給湯し、加圧と減圧を繰返して黒鉛内の空
    気を脱気しながら、浸透処理し、浸透処理後、酸化雰囲
    気中でアルミニウムを酸化せしめ、前記移送管の黒鉛表
    面に酸化アルミニウムの被膜を形成することを特徴とす
    る溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造方法。
  2. 【請求項2】 溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウ
    ム合金を給湯する給湯部と、黒鉛の外周面を鋳物を溶融
    して鋳包みした移送管の一端部の開口面を前記給湯部と
    連通可能に装着し、前記耐蝕部材を装着部に押付ける押
    付装置と、給湯部から給湯された溶湯を移送管の中空部
    に溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金を給湯
    した後、加圧、減圧して黒鉛の粒子間にアルミニウム浸
    透層を形成して浸透処理する加圧、減圧装置と、から構
    成し、酸化雰囲気中でアルミニウムを酸化せしめ、前記
    移送管の黒鉛表面に酸化アルミニウムの被膜を形成する
    たことを特徴とする溶融アルミニウム用耐蝕部材の製造
    装置。
  3. 【請求項3】 黒鉛の外周面を鋳物を溶融して鋳包みし
    た移送管の黒鉛の粒子間にアルミニウム浸透層を形成
    し、かつ前記黒鉛表面に酸化アルミニウムまたは溶融ア
    ルミニウム合金の被膜を形成したことを特徴とする溶融
    アルミニウム用耐蝕部材。
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