JP3049055B1

JP3049055B1 - 鋳造製品の製造方法

Info

Publication number: JP3049055B1
Application number: JP11120328A
Authority: JP
Inventors: 浩之池; 善行勝負澤; 明茨島; 貫仁高川
Original assignee: Iwate Prefectural Government
Current assignee: Iwate Prefectural Government
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2000271726A

Abstract

【要約】【課題】鋳造用金属を用いてその一部に鋳造に適さな
い金属を部分的に表出できるように鋳造できるように
し、製造上は鋳造製品の良いところを生かし、製品とし
ては鋳造に適さない金属の良いところを生かすことがで
きるようにする。【解決手段】鋳造用金属Ｍ１としての非磁性金属のオ
ーステナイト系ステンレス鋳鋼の表面に、粉末状の第２
物質Ｍ２としての非磁性金属タングステンカーバイドを
鋳包みにより溶着させた。この鋳造製品の製造方法は、
先ず、予め鋳型に粉末状の第２物質Ｍ２を充填する。こ
の際、第２物質Ｍ２を真空状態で仮焼結させる。更に、
この仮焼結させた第２物質Ｍ２をニッケル箔等の金属箔
で被覆して鋳型に充填する。そして、溶融した鋳造用金
属Ｍ１を鋳型に入れて鋳造用金属Ｍ１を鋳込み、鋳造用
金属Ｍ１の表面に第２物質Ｍ２を鋳包みにより溶着させ
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、鋳造用金属を溶融
し、鋳型に入れて成形する鋳造製品の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋳造製品としては、例えば、鋳
造用金属としてオーステナイト系ステンレス鋼を溶融
し、砂型等の鋳型に入れて成形したものが知られてい
る。オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性に優れ、
非磁性でありかつ比較的安価な材料であるため、建設
用、産業機械用、電気機械用そして家庭用など幅広く利
用されている。しかしながら、硬度が低いため、耐摩耗
性が必要とされる金型用等の材料としては使用されてい
ないという実情がある。そのため、耐摩耗性が必要とさ
れる金型等を作製する場合には、耐摩耗用材料として、
例えば、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金等、非磁性で耐食性に優
れ、高硬度である材料が広く利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＷＣ−Ｎｉ
系超硬合金は、原料が高価であるとともに、上記の鋳造
用金属のように鋳造に適さないことから、焼結加工等に
よっており、そのため、粉末の成形、成形体の加工、焼
結、焼結後の加工など製品の加工工程が複雑であるた
め、金型を作製するまでに時間と費用がかかり過ぎると
いう問題があった。また、金型等において、高硬度が要
求されるところは、型表面部分等の一部であり、全部に
おいて高硬度が要求されることがないという実情もあ
る。本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、鋳
造用金属を用いてその一部に鋳造に適さない金属を部分
的に表出させた鋳造製品を提供することを目的とする。
また、鋳造用金属を用いてその一部に鋳造に適さない金
属を部分的に表出できるように鋳造できるようにし、製
造上は鋳造製品の良いところを生かし、製品としては鋳
造に適さない金属の良いところを生かすことのできる鋳
造製品の製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の鋳造製品の製造方法は、鋳造用金属の
表面に、金属もしくは金属間化合物からなるとともに非
磁性材料で構成された粉末状の第２物質を鋳包みにより
溶着させた構成の鋳造製品を製造するものである。ここ
で、鋳包みによる溶着とは、同質または他の材料のもの
を鋳物中に溶着させることである。これにより、鋳造に
適さない金属を第２物質として鋳造用金属の表面に部分
的に表出させることができるようになる。

【０００５】また、上記の目的を達成するため、本発明
の鋳造製品の製造方法は、鋳造用金属を溶融し、鋳型に
入れて成形する鋳造製品の製造方法において、予め鋳型
に金属もしくは金属間化合物からなるとともに非磁性材
料で構成された粉末状の第２物質を充填し、その後、溶
融した鋳造用金属を鋳型に鋳込み、鋳造用金属の表面に
上記第２物質を鋳包みにより溶着させる構成としてい
る。これにより、鋳造に適さない金属を第２物質として
鋳造用金属の表面に部分的に表出させることができるよ
うになる。そして、上記第２物質を、仮焼結させた後、
鋳型に充填する構成としている。粉末をそのまま鋳包ん
だ場合には、粉末の表面に付着した水分が溶湯と接触し
た瞬間にガスとなって残留することにより生じると考え
られるポロシティの発生が見られるが、仮焼結させるこ
とにより、ポロシティの発生が抑制される。この場合、
仮焼結を真空状態で行なったことが有効である。より一
層ポロシティの発生が抑制される。また、上記第２物質
を、上記溶融した鋳造用金属によって溶融する金属箔で
被覆して上記鋳型に充填する構成としている。粉末が溶
湯によって流される事態が防止され、所要形状に保持さ
せて溶着させることができる。

【０００６】上記非磁性金属の第２物質としては、超硬
合金としたことが有効である。鋳造製品の一部を、超硬
合金により構成できるので、非磁性で耐食性に優れ、高
硬度である耐摩耗性用材料とすることができる。また、
第２物質を、タングステンカーバイドとしたことが有効
である。非磁性で耐食性に優れ、高硬度である耐摩耗性
用材料とすることができる。そしてまた、必要に応じ、
鋳造用金属を、非磁性金属としている。非磁性金属の鋳
造用金属を、オーステナイト系ステンレス鋳鋼としたこ
とが有効である。耐食性に優れ、比較的安価に作製でき
る。また、鋳造用金属を、オーステナイト鋳鉄としたこ
とが有効である。耐食性に優れ、比較的安価に作製でき
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下添付図面に基づいて本発明の
実施の形態に係る鋳造製品の製造方法について説明す
る。実施の形態に係る鋳造製品の製造方法によって製造
される鋳造製品は、図１に示すように、鋳造用金属Ｍ1
の表面に粉末状の第２物質Ｍ2 を鋳包みにより溶着させ
たものである。実施の形態では、第２物質Ｍ2 を、非磁
性材料であって、タングステンカーバイド（以下「Ｗ
Ｃ」という）としている。また、鋳造用金属Ｍ1 を、非
磁性金属であって、オーステナイト系ステンレス鋳鋼と
している。

【０００８】この実施の形態に係る鋳造製品の製造方法
は、先ず、予め鋳型に粉末状の第２物質Ｍ２を充填す
る。この際、第２物質Ｍ２を真空状態で仮焼結させる。
更に、この仮焼結させた第２物質Ｍ２を溶融した鋳造用
金属Ｍ１によって溶融する金属箔で被覆して、鋳型に充
填する。金属箔としては、例えば、ニッケル箔を用い
る。そして、溶融した鋳造用金属Ｍ１を鋳型に入れて鋳
造用金属Ｍ１を鋳込み、鋳造用金属Ｍ１の表面に第２物
質Ｍ２を鋳包みにより溶着させる。

【０００９】このようにして製造された実施の形態に係
る鋳造製品は、母材であるオーステナイト系ステンレス
鋳鋼の持つ非磁性で耐食性に優れるという特徴と、タン
グステンカーバイドの部分的に高硬度で耐摩耗性にも優
れるという機能と特徴を有する。即ち、鋳造によってＷ
Ｃ粉末などを鋳包むため超硬合金単独のものに比べて製
造工程が簡単であるほか、耐摩耗性を必要とする箇所の
みに高価なＷＣ粉末を使用し、その他は、比較的安価な
オーステナイト系ステンレス鋳鋼を使用することで、生
産コスト及び原材料費を低く抑えることができ、そのた
め、超硬合金単独のものに比べて安価な耐摩耗性の鋳造
製品が得られた。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
比較例とともに説明する。実施例の作製にあっては、比
較試験のための試験片として使用できるように、図２に
示すように、ピンオンディスク摩耗試験片用鋳型１を用
いた。本発明の鋳造製品の製造方法は、第２物質Ｍ２で
ある硬質のＷＣ粉末や超硬合金粉砕粉を鋳造用金属Ｍ１
であるオーステナイト鋳鉄やオーステナイト系ステンレ
ス鋳鋼で鋳包むものであるが、粉末を鋳包む際、まず第
一に検討しなければならない事項として、鋳鉄や鋳鋼の
溶湯が鋳型内に流入したときに、粉末が溶湯の流速によ
り押し流されないようにすることがある。また、耐摩耗
試験（後述のピンオンディスク摩耗試験やサンドエロー
ジョン摩耗試験）のために、鋳包んだ位置を固定してお
くことが必要となる。この鋳型は、約＃１００のセラビ
ーズに水ガラス（珪酸ナトリウム溶液）を加え、ＣＯ_２
ガスで固めて作成されたもので、１つの鋳型から２個の
試験片を得ることができる。試験片の中心部に相当する
鋳型の部位には直径３０ｍｍの凹部２を設けた。この凹
部２に厚み０．１ｍｍのＮｉ箔で作製したリング状の遮
蔽板３を設置し、この中に鋳包む粉末を添加した。図３
はＮｉの遮蔽板３の中にＷＣ粉末を添加する様子、図４
は鋳造品の外観を示す。鋳型１内に直径３０ｍｍの凹部
２を設けたことと遮蔽板３を用いたことにより、粉末は
溶湯に流されず、目的とする試験片の略中心部位に固定
される。

【００１１】実施例においては、被鋳包み材料となる第
２物質Ｍ２として、日本新金属株式会社製ＷＣ１５（粒
度１．５μｍ）粉末（実施例１），市販の非磁性ＷＣ−
Ｎｉ系超硬合金をスタンプミルにて粒度＃２０〜＃６０
に粉砕した粉砕粉（実施例２），市販の非磁性ＷＣ−Ｎ
ｉ系超硬合金をスタンプミルにて粒度＃６０以下に粉砕
した粉砕粉（実施例３）を用いた。鋳造用金属Ｍ１に
は、オーステナイト鋳鉄（ＪＩＳＦＣＡＮｉ−Ｃｒ２
０／２）を用いた。鋳造用金属の溶解条件は図５に示
す。また、比較例として、オーステナイト鋳鉄（ＪＩＳ
ＦＣＡＮｉ−Ｃｒ２０／２）のみのもの（比較例
１）、上記の鋳造用金属にφ３０×２のＷＣ−Ｎｉ系超
硬合金チップをそのまま用いたもの（比較例２）を作製
した。

【００１２】図６はそれぞれの材料を鋳包んだ試験片の
外周部分を旋盤加工した後、鋳包み面を平面研削盤によ
り約２ｍｍ研削した状態の外観を示す。実施例１，２，
３において、ＷＣ粉末や超硬合金粉砕粉を鋳包んだ場合
はいずれも粗大なポロシティが発生した。これは、粉末
の表面に付着した水分が、鋳鉄の溶湯と接触した瞬間に
気化し、ガスとなって合金内に残留したためと考えられ
た。尚、鋳包みを行なわない場合（比較例１）や超硬合
金チップを鋳包んだ場合（比較例２）は、ほとんどポロ
シティなどは見られない。そこで、ＷＣ１５粉末を１０
００℃の真空中で仮焼結した後鋳型内に充填して作製し
た（実施例４）。この実施例４の状態を図７に示す。こ
れにより仮焼結を行なうことでポロシティは少なくな
り、超硬合金粉砕粉についても真空中で仮焼結を行なっ
て、表面に付着した水分などを除去し、真空中から取り
出してすぐに鋳包むと、ポロシティはほとんど発生しな
くなる。

【００１３】次に、粉末の粒度がその組織と硬さに及ぼ
す影響について検討するため、まずＷＣ粉末の粒度によ
るミクロ組織の違いについて検討した。ＷＣ粉末は日本
新金属株式会社製のＷＣ１５（粒度１．５μｍ）粉末
（実施例５），ＷＣ６０（粒度１．５μｍ）粉末（実施
例６）及びＷＣ−Ｓ（粒度７５〜１５０μｍ）粉末（実
施例７）を用いた。粉末の添加量は１０ｇ一定とした。
ここでの鋳造用金属は、オーステナイト鋳鉄（ＪＩＳ
ＦＣＡＮｉ−Ｃｒ２０／２）を用いた。図８には、それ
ぞれの粉末を鋳包んだ部分の光学顕微鏡組織を示した。
当然のことながら使用するＷＣ粒度が細かいほど、鋳包
まれた状態のＷＣ粒度は細かくなっていることが分か
る。また、図８には同時にＷＣ−Ｎｉ系超硬合金の組織
も示した（比較例３）。これより、超硬合金のＷＣの粒
度は、１．５μｍのＷＣ１５粉末を用いた場合とほとん
ど変わらない。しかし、超硬合金の場合はＷＣが緻密で
あるが、ＷＣ粉末を鋳包んだ場合は、ＷＣがまばらに分
散している。

【００１４】図９には、図８に対応してそれぞれのロッ
クウェル硬さ（ＨＲＣ）の測定結果を示した。鋳包み品
の場合、鋳包むＷＣ粒度が細かくなっても硬さはそれほ
ど大きく変化していない。通常、超硬合金の硬さは、Ｗ
Ｃ粒度が細かくなるほど、結合相量（この場合はＮｉ）
が少なくなるほど、ＷＣとＷＣの距離（平均自由行路Ｍ
ｅａｎＦｒｅｅＰａｓｓ）が短くなり、つまりＷＣ
をつないでいる結合相の厚みが小さくなり硬さは上昇す
ることが知られている。しかし、鋳包み材のＷＣの粒度
が極端に異なっても、硬さが変化しなかったのは、ＷＣ
粒度が変化しても結合相の厚み（この場合はオーステナ
イト鋳鉄）がほとんど変化しなかったためと考えられ
た。そこで鋳包み部分のＷＣを緻密にするために粉末を
１〜２ｔ／ｃｍ^２で加圧し、φ３０×２の成形体として
オーステナイト鋳鉄で鋳包んだ。そして、鋳包み部分の
組織観察と硬さ測定を行なった結果は略すが、ＷＣの分
散状態は、図８と比較してほとんど変化しておらず、硬
度も変化しなかった。

【００１５】次に、鋳包み鋳造用金属の磁性と硬度につ
いての関係を示す。鋳包み鋳造用金属として用いるオー
ステナイト鋳鉄は、ＦＣＡＮｉ−Ｃｒ２０／２で、その
組成はオーステナイト鋳鉄の中では比較的透磁率が低
く、ある程度の硬さを有するものを選定した。しかし、
高硬度非磁性が必要とされる場合、鋳包み鋳造用金属と
して用いる材料も、出来る限り透磁率が低い高硬度材料
である方が有利であると考えられる。鋳造用金属の組成
が透磁率および硬さに及ぼす影響について検討した。こ
こでは、ＦＣＡＮｉ−Ｃｒ２０／２を標準組成とし、Ｍ
ｎ量、Ｃｒ量、Ｃｕ量などを変化させ透磁率を測定し
た。測定結果を図１０に、ロックウェル硬さ（ＨＲＢ）
測定結果を図１１に示した。ここで、透磁率の測定には
愛知製鋼株式会社製μメーターを用いた。

【００１６】まず透磁率から見ていくと、Ｍｎ、Ｃｕ量
が変化してもほとんど透磁率は変わらないが、Ｃｒ量が
増えると透磁率は極端に高くなることが分かった。これ
はＭｎ、Ｃｕ、Ｃｒはオーステナイト安定化元素である
が、炭素量の多い鋳鉄で、Ｃｒは特に強い炭化物生成元
素であるため、強磁性の炭化物が晶出し、磁性を帯びて
きたものと考えられた。このことは硬さの測定結果から
も分かる。また、Ｃｕ量が多くなると透磁率は低下する
ものの、硬さも同時に低下してしまうことが分かった。
これらの結果より、オーステナイト鋳鉄を鋳造用金属に
用いる場合はＭｎ量を２％程度にした方が、透磁率が若
干低下し、ある程度の硬さを維持することが分かった。

【００１７】次に、鋳造用金属にオーステナイト系ステ
ンレス鋳鋼を用いた実施例について、特にその鋳包み部
分の組織について詳細に示す。ここで第２物質（被鋳包
み材）としては、ＷＣ−Ｓを用いたもの（実施例８）お
よび超硬合金粉砕粉（粒度＃２０〜＃６０）を用いたも
の（実施例９）を示した。オーステナイト系ステンレス
鋳鋼は図１２に示す条件にて溶解、注湯した。また、同
時にオーステナイト鋳鉄を鋳造用金属として鋳包んだ結
果も比較のために比較例として示す。比較例は、オース
テナイト鋳鉄において、第２物質としてＷＣ−Ｓを用い
たもの（比較例４）と、超硬合金粉砕粉（粒度＃２０〜
＃６０）を用いたもの（比較例５）である。

【００１８】図１３には光学顕微鏡による組織観察結果
を示した。図から分かるように、オーステナイト系ステ
ンレス鋳鋼を鋳造用金属に用いた場合には、鋳包んだ部
分に反応相が生じている。これに反しオーステナイト鋳
鉄を鋳造用金属に用いた場合には反応相が全く見られな
いことが分かった。これはオーステナイト系ステンレス
鋳鋼の合金炭素量が、０．０１８％以下とオーステナイ
ト鋳鉄の３．０％と比較してかなり低いために、脱炭相
が生じやすいためと考えられた。また、オーステナイト
系ステンレス鋳鋼を鋳造用金属に用いた場合（実施例
９）、図１４に示すように、鋳造用金属との界面に生じ
る反応相は、１相のみでなく２相から３相にもなってい
ることが電子顕微鏡組織写真（反射電子像）から分かっ
た。

【００１９】次に、オーステナイト系ステンレス鋳鋼お
よびオーステナイト鋳鉄を鋳造用金属に用いた鋳包み部
分の硬さおよび透磁率測定結果を図１５に示した。硬さ
の測定は主に鋳造用金属と鋳包み部分について行なっ
た。透磁率の測定は図１６に示すように、Ａ．鋳造用金
属、Ｂ．界面、Ｃ．鋳包み面の３カ所について行なっ
た。まず硬さの結果についてであるが、図１５に示すよ
うに、いずれの場合も鋳造用金属の硬さより、鋳包み面
の硬度は高くなっている。そしてオーステナイト鋳鉄よ
りオーステナイト系ステンレス鋳鋼を鋳造用金属に用い
た方が、鋳包み面の硬度は、高くなっているのが特徴で
ある。また、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の場合、
被鋳包み材にＷＣを用いた方が高硬度となった。また、
ここでは値を省略したが、ＷＣ粒度を変化させてもその
値はほとんど変化しなかった。この結果を組織観察結果
と合わせて考えると、オーステナイト系ステンレス鋳鋼
の場合、硬さが上昇するのは、ＷＣとオーステナイト系
ステンレス鋳鋼が反応して生じた反応相によると考えら
れた。一方オーステナイト鋳鉄の場合は、組織観察結果
より反応相が生じておらず、ＷＣの状態で残っているこ
とからＷＣが分散しているため、鋳包み部分全体の硬さ
が上昇したと考えられた。

【００２０】次に透磁率の測定結果であるが、図１６に
示すように、オーステナイト鋳鉄よりオーステナイト系
ステンレス鋳鋼を鋳造用金属に用いた方が透磁率は低く
なることが分かった。そしてオーステナイト系ステンレ
ス鋳鋼の鋳造用金属と鋳包み部分では、ほとんど透磁率
は変化しない。以上の結果より、オーステナイト系ステ
ンレス鋳鋼を鋳造用金属に用い、被鋳包み材としてＷＣ
粉末を用いると（実施例８）、硬度ＨＲＣ５５、透磁率
μ＝１．０３以下の高硬度非磁性材料が得られることが
分かった。

【００２１】次に、本願発明により製造されたＷＣ粉末
をオーステナイト系ステンレス鋳鋼で鋳包んだ高硬度非
磁性複合鋳造による鋳造製品（実施例８相当で、以下
「開発した複合材料」という）の耐摩耗性を調べるた
め、専用に作製したピンオンディスク摩耗試験装置とサ
ンドエロージョン摩耗試験装置を用いてオーステナイト
鋳鉄との比較による摩耗試験を行なった。

【００２２】ピンオンディスク摩耗試験装置を用いた耐
摩耗性の試験では、オーステナイト鋳鉄と開発した複合
材料との摩耗量の比較を行なった。摩耗試験条件を図１
７に示す。また摩耗試験後の試料外観を図１８に示し、
各試料の摩耗量測定結果を図１９に示す。尚、摩耗量の
測定は接触式の表面粗さ計（フォーム・タリサーフ）に
より行なった。オーステナイト鋳鉄のみの試料は摩耗量
が激しく、本条件では摩耗量オーバーにより途中でテス
トを停止した。しかし、同一条件でも、開発した複合材
料はほとんど摩耗しておらず、接触式の表面粗さ計では
摩耗量を測定できなかった。そこで干渉縞を利用した表
面形状測定を行なった。測定結果は図示しないが、開発
した複合材料の摩耗量は０．３μｍ未満であり、オース
テナイト鋳鉄の摩耗量約３００μｍと比較して、１００
０倍以上の耐摩耗性があることが示された。

【００２３】サンドエロージョン摩耗試験装置による摩
耗試験では、同様に開発した高硬度非磁性複合鋳造材料
とオーステナイト鋳鉄の摩耗試験を行なった。摩耗試験
条件を図２０に示す。また、摩耗試験後の試料表面状態
を図２１に示した。図２１の結果より、オーステナイト
鋳鉄は、結晶粒界から摩耗し、表面研削（＃４００砥
石）状態が分からなくなっている。それに対し、開発し
た複合材料は、摩耗試験後も表面研削状態のままで、ほ
とんど摩耗していない。

【００２４】

【応用例】本願発明を製品に応用した例を示す。この製
品は顔料粉砕用のディスクである。無機系顔料粉末は、
粉末をスラリー化し、ボールミルやその他の粉砕機など
により粉砕する。図２２は、プリンターやコピー機など
に使用されるトナーの粉砕装置のイメージ図である。レ
ンコン状の穴のあいた薄い円盤状ディスクが数枚並んで
おり、ディスクの中心部分にシャフトを通し、このシャ
フトを回転させて、スラリーと一緒にディスク内に添加
するビーズとディスクにより粉末を粉砕する装置であ
る。特に摩耗が激しい箇所は、レンコン状の穴の部分で
ある。本製品の場合、スラリー中で用いるため耐食性と
耐摩耗性が必要であるほか、粉砕することにより磁気を
帯びてくる粉末が、ディスクに付着しないようにするた
め、非磁性のディスクが必要となる。

【００２５】このディスクの製造方法は、パイプ状にＷ
Ｃ粉末を加圧して成型し、仮焼結を行なったＷＣの仮焼
結体を用意し、このパイプ状の仮焼結体の中には、鋳型
と同じ材料の砂を詰め、仮焼結体の割れなどを防止し、
その後、このパイプ状の仮焼結体を複数放射状に配置し
て鋳型に充填し、オーステナイト系ステンレス鋳鋼を鋳
型内に注湯する。溶解条件、注湯条件などは上述した実
施例とほぼ同一条件である。図２３には、ディスクの実
物例を示す。この例では、レンコン状の穴部分にＷＣ仮
焼結体がきれいに鋳包まれていることが分かる。

【００２６】尚、本発明において、鋳造用金属及び第２
物質の種類は、上記実施の形態及び実施例で示した金属
に限定されるものではなく、他の金属を用いても差支え
ない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の鋳造製品の
製造方法によれば、鋳造に適さない金属を第２物質とし
て鋳造用金属の表面に部分的に表出させることができる
ようになる。第２物質である非磁性物質として超硬合金
とした場合には、鋳造製品の一部を、超硬合金により構
成できるので、非磁性で耐食性に優れ、高硬度である耐
摩耗性用材料とすることができる。また、第２物質を、
タングステンカーバイドとした場合には、非磁性で耐食
性に優れ、高硬度である耐摩耗性用材料とすることがで
きる。更に、鋳造用金属を、非磁性金属とし、非磁性金
属としてオーステナイト系ステンレス鋳鋼とした場合に
は、耐食性に優れた材料とすることができ、比較的安価
に作製できる。また、鋳造用金属を、オーステナイト鋳
鉄とした場合にも、優れた材料とすることができ、比較
的安価に作製できる。

【００２８】即ち、製造工程が簡単で生産コスト及び原
材料費を低く抑えることが出来るとともに、高硬度で耐
摩耗性、耐食性に優れ、非磁性という特徴を有した鋳造
製品を提供できる。特に、オーステナイト系ステンレス
鋳鋼を鋳造用金属に用い、第２物質（被鋳包み材）とし
てＷＣ粉末を用いると、硬度ＨＲＣ５５、透磁率μ＝
１．０３以下の高硬度非磁性材料を得ることができる。
これは、耐摩耗性がオーステナイト鋳鉄の１０００倍以
上という画期的な高硬度非磁性鋳造材料であり、また耐
食性についても、オーステナイト鋳鉄と比較してきわめ
て優れた材料を提供できた。その結果、これまでの鋳造
材料では作製できなかった新しい金型部品への道が開け
る等、幅広い応用が期待できる。

【００２９】また、本発明の鋳造製品の製造方法におい
て、第２物質を、仮焼結させた後、鋳型に充填するの
で、粉末をそのまま鋳包んだ場合には、粉末の表面に付
着した水分が溶湯と接触した瞬間にガスとなって残留す
ることにより生じると考えられるポロシティの発生が見
られるが、仮焼結させることにより、ポロシティの発生
を抑制することができる。この場合、仮焼結を真空状態
で行なえば、より一層ポロシティの発生を抑制すること
ができる。また、第２物質を、溶融した鋳造用金属によ
って溶融する金属箔で被覆して鋳型に充填するので、粉
末が溶湯によって流される事態を防止することができ、
所要形状に保持させて溶着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鋳造製品の製造方法
によって製造される鋳造製品を示す図である。

【図２】本発明の実施例に係る鋳造製品の製造方法を示
す断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る鋳造製品の製造方法にお
いて、用いる鋳型及び遮蔽板を介して第２物質を鋳型に
充填する状態を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係る鋳造製品の製造方法によ
って製造される鋳造製品を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例１，２，３に用いた鋳造用金属
としてのオーステナイト鋳鉄の溶解条件を示す表図であ
る。

【図６】本発明の実施例１，２，３及び比較例１，２の
鋳包み面の状態を示す図面代用写真である。

【図７】本発明の実施例４の鋳包み面の状態を示す図面
代用写真である。

【図８】本発明の実施例５，６，７及び比較例３の鋳包
み部分の状態を示す図面代用光学顕微鏡写真である。

【図９】本発明の実施例５，６，７及び比較例３のロッ
クウェル硬さ（ＨＲＣ）の測定結果を示す表図である。

【図１０】本発明の実施例で用いた鋳造用金属としての
オーステナイト鋳鉄において、鋳造用金属の組成と透磁
率との関係を示すグラフ図である。

【図１１】本発明の実施例で用いた鋳造用金属としての
オーステナイト鋳鉄において、鋳造用金属の組成とロッ
クウェル硬さとの関係を示すグラフ図である。

【図１２】本発明の実施例８，９に用いた鋳造用金属と
してのオーステナイト系ステンレス鋳鋼の溶解条件を示
す表図である。

【図１３】本発明の実施例８，９及び比較例４，５の鋳
包み面の境界部の状態を示す図面代用光学顕微鏡写真で
ある。

【図１４】本発明の実施例９の鋳包み面の境界部の状態
を示す図面代用光学顕微鏡写真である。

【図１５】本発明の実施例８，９及び比較例４，５の鋳
包み面の硬さの測定結果を示す表図である。

【図１６】本発明の実施例８，９及び比較例４，５の鋳
造用金属（Ａ），界面（Ｂ）及び鋳包み面（Ｃ）の透磁
率の測定結果を示す表図である。

【図１７】本発明の実施例に係る鋳造製品のピンオンデ
ィスク摩耗試験装置による摩耗試験条件を示す表図であ
る。

【図１８】本発明の実施例に係る鋳造製品及びオーステ
ナイト鋳鉄のピンオンディスク摩耗試験装置による摩耗
試験後の試料外観を示す図面代用写真である。

【図１９】本発明の実施例に係る鋳造製品及びオーステ
ナイト鋳鉄のピンオンディスク摩耗試験装置による摩耗
試験後の試料外観において、各試料の摩耗量測定結果を
示すグラフ図である。

【図２０】本発明の実施例に係る鋳造製品のサンドエロ
ージョン摩耗試験装置による摩耗試験条件を示す表図で
ある。

【図２１】本発明の実施例に係る鋳造製品及びオーステ
ナイト鋳鉄のサンドエロージョン摩耗試験装置による摩
耗試験後の試料外観を示す図面代用写真である。

【図２２】本願発明が応用されるディスクを用いた粉砕
装置の原理を示す図である。

【図２３】本願発明を応用した粉砕装置のディスクの実
物例を示す図面代用写真である。

【符号の説明】

Ｍ1 鋳造用金属Ｍ2 第２物質１鋳型２凹部３遮蔽板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高川貫仁岩手県盛岡市飯岡新田３地割35番２岩手県工業技術センター内 (56)参考文献特開昭62−9763（ＪＰ，Ａ) 特開平１−104458（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−31539（ＪＰ，Ａ) 特開平４−319059（ＪＰ，Ａ) 特開平11−33699（ＪＰ，Ａ) 日本鋳物協会編「図解鋳物用語辞典−第２版−」初版第１刷（平２−10− ５）日刊工業新聞社ｐ．34 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 19/00 B22D 19/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造用金属を溶融し、鋳型に入れて成形
する鋳造製品の製造方法において、予め鋳型に金属もし
くは金属間化合物からなるとともに非磁性材料で構成さ
れた粉末状の第２物質を仮焼結させた後充填し、その
後、溶融した鋳造用金属を鋳型に鋳込み、鋳造用金属の
表面に上記第２物質を鋳包みにより溶着させることを特
徴とする鋳造製品の製造方法。
【請求項２】上記仮焼結を真空状態で行なうことを特
徴とする請求項１記載の鋳造製品の製造方法。
【請求項３】鋳造用金属を溶融し、鋳型に入れて成形
する鋳造製品の製造方法において、予め鋳型に金属もし
くは金属間化合物からなるとともに非磁性材料で構成さ
れた粉末状の第２物質を上記溶融した鋳造用金属によっ
て溶融する金属箔で被覆して充填し、その後、溶融した
鋳造用金属を鋳型に鋳込み、鋳造用金属の表面に上記第
２物質を鋳包みにより溶着させることを特徴とする鋳造
製品の製造方法。
【請求項４】上記第２物質を、超硬合金としたことを
特徴とする請求項１，２または３記載の鋳造製品の製造
方法。
【請求項５】上記第２物質を、タングステンカーバイ
ドとしたことを特徴とする請求項１，２または３記載の
鋳造製品の製造方法。
【請求項６】上記鋳造用金属を、非磁性金属としたこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の鋳
造製品の製造方法。
【請求項７】上記鋳造用金属を、オーステナイト系ス
テンレス鋳鋼としたことを特徴とする請求項６記載の鋳
造製品の製造方法。
【請求項８】上記鋳造用金属を、オーステナイト鋳鉄
としたことを特徴とする請求項６記載の鋳造製品の製造
方法。