JP3524684B2

JP3524684B2 - 鋳造用型部品及び鋳造装置

Info

Publication number: JP3524684B2
Application number: JP16946196A
Authority: JP
Inventors: 辻彦安田; 章祥阪納; 民郎伊藤; 典正安田; 美秀斉竹; 勝広斉藤; 清治大森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JPH105930A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムや亜
鉛等の軽金属溶湯に対し優れた耐食性を有する鋳造用型
部品及び鋳造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム、亜鉛、マグネシウ
ム等の比較的低融点の金属の鋳造には、ダイカスト法、
重力鋳造法、低圧鋳造法等が利用されている。

【０００３】特に、低圧鋳造法は、図５に示すような装
置が使用され、内部欠陥の少ない大型の鋳物を製造する
のに適している。図５に示す鋳造装置１は、自動車用エ
ンジンのシリンダヘッド等のアルミニウム部品を鋳造す
るためのものである。低圧鋳造法による鋳造装置１で
は、吸気口２を利用してエアー等を送り、保持炉４内の
圧力を金型３内の圧力より高く保持し、保持炉４内の溶
湯Ｙをストークス５を通して上昇させ、鋳造用型部品
（スリーブ）６を経て溶湯を層流とし、層流充填によっ
て金型３内に充満させる。金型３内を充填し切ると余分
な溶湯はスリーブ６を逆流し、再び保持炉４へと戻され
る。スリーブ６はヒータ７により加熱されており、スリ
ーブ６内では溶湯は凝固しない。

【０００４】このように鋳造サイクル毎にスリーブ６内
が高温な溶湯Ｙ（アルミ溶湯の場合で７００℃以上）に
繰り返し洗われることになるため、これを長期間使用す
るとその内面表層部が軽石状態（虫くい）となるまでに
侵食を受けることとなる。スリーブ６の寿命は、溶湯温
度が高いほど短くなる傾向にある。

【０００５】近年、より精密な鋳造製品を製造しようと
する低圧鋳造法が自動車メーカをはじめとする各種メー
カに取り入れられ始め、溶湯温度も次第に高温化の傾向
にある。スリーブ６など鋳造用型部品として合金工具鋼
（例えばＳＫＤ６１等）が広く使用されている。鋳造用
型部品の寿命は溶湯温度に著しく影響され、例えば温度
が数℃上昇するだけでその侵食度が著しく変化して寿命
が大幅に低下することになる。

【０００６】そのため、鋳造用型部品をメンテナンスす
る型保全作業を定期的に行うなどして、その寿命が少し
でも延びるように工夫していた。しかし、１回の型保全
作業を行うためには、鋳造用型部品の補修（溶湯通路の
清掃等のメンテナンス）、また溶損があれば溶接補修な
どの手順を踏まなければならないため、その作業に約１
０日程度の日数が費やされ、これが鋳造装置の稼働率を
低くする原因となっていた。また、鋳造用型部品の交換
時に新しい部品がその取付部に入った歪みのため取付け
られなくなる場合もあった。そのため、高温溶湯に対し
ても優れた耐食性を有し、型保全作業や部品交換が不要
で済むノーメンテナンスを実現できる鋳造用型部品が待
ち望まれていた。なお、セラミック製の鋳造用型部品が
知られているが、所望するほどの寿命が得られていな
い。

【０００７】この問題を解決すべくホウ化物サーメット
の鋳造用型部品が近年実用化された。このホウ化物サー
メットはセラミックス（ホウ化物）と金属の複合焼結材
料であり、アルミ溶湯に対して従来の合金工具鋼やセラ
ミックス部品に比べ二十倍以上の平均耐久寿命をもつ。
従って、このホウ化物サーメットの鋳造用型部品を使用
すれば、型保全作業や部品交換を不要（ノーメンテナン
ス）とすることができ、生産性の大幅な向上を図ること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ホウ化
物サーメットの鋳造用型部品は非常に高価なものであっ
た。これは、この鋳造用型部品が、ホウ化物サーメット
の原料粉末から得られたグリーン成形体を焼結して製造
されることに起因する。すなわち、その成形体を焼成前
に加工するグリーン加工時と仮焼成後の加工時にかなり
の量の原料が無駄に棄てられることと、本焼成後の焼結
体が非常に硬度があることから、その加工に放電加工や
ワイヤカットを利用しなければならなかったためであ
る。そして、このホウ化物サーメット製の鋳造用型部品
の価格は、従来一般に使用されている合金工具鋼製のも
のの約１０倍以上に達していた。

【０００９】非常に高価であっても、その寿命が非常に
長いことから採算は十分とれるはずであるが、生産数の
少ない製品の鋳造には、この鋳造用型部品の価格が大き
く製品コストにはね返り、その鋳造製品の製造コストを
押し上げることになる。従って、ノーメンテナスで済む
程度に長寿命で、しかも製造コストがかからず低価格で
提供される鋳造用型部品が待ち望まれていた。

【００１０】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、ノーメンテナスで済む程度に
長寿命で、しかも製造コストがかからず低価格で提供で
きる鋳造用型部品及び鋳造装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め請求項１に記載の発明では、鋳造装置において炉内で
溶融した溶湯を金型へ送る湯道に設けられる鋳造用型部
品であって、金属基材の湯道となる少なくとも通路内面
に、溶湯温度で安定な金属硼化物を主成分とする溶射被
覆層が形成され、前記溶射被覆層を構成する金属硼化物
は硼化モリブデンである。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の鋳造用型部品において、前記溶射被覆層は金属硼化
物と添加金属との硼化物サーメットである。請求項３に
記載の発明では、鋳造装置において炉内で溶融した溶湯
を金型へ送る湯道に設けられる鋳造用型部品であって、
金属基材の湯道となる少なくとも通路内面に、溶湯温度
で安定な金属硼化物を主成分とする溶射被覆層が形成さ
れ、前記溶射被覆層は金属硼化物と添加金属との硼化物
サーメットであり、前記硼化物サーメットは、硼化モリ
ブデンとニッケルを主成分とする。

【００１３】請求項４に記載の発明では、鋳造装置にお
いて炉内で溶融した溶湯を金型へ送る湯道に設けられる
鋳造用型部品であって、金属基材の湯道となる少なくと
も通路内面に、溶湯温度で安定な金属硼化物を主成分と
する溶射被覆層が形成され、前記溶射被覆層は金属硼化
物と添加金属との硼化物サーメットであり、前記溶射被
覆層の表面がセラミック層で被覆されている。

【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の鋳造用型部品において、
前記溶射被覆層の表面をセラミック層で被覆した。請求
項６に記載の発明では、鋳造装置には、請求項１〜請求
項５のいずれか一項に記載の前記鋳造用型部品が、炉か
ら金型へ溶湯が流れる湯道に設けられている。

【００１５】（作用）従って、請求項１に記載の発明によれば、鋳造装置にお
いて炉内で溶融した溶湯は、導入部となる鋳造用型部品
の通路内を通って金型へ送られる。鋳造用型部品を構成
する金属基材の少なくとも溶湯の通り道となる通路内面
が金属硼化物を主成分とする溶射被覆層で被覆されてい
る。金属硼化物は、金属溶湯に対する極めて良好な耐侵
食性を有するため、鋳造用型部品の通路内面が鋳造サイ
クル毎に高温な溶湯に繰り返し洗われても、その表面の
侵食速度は大幅に低減する。そのため、鋳造用型部品の
寿命が長くなる。また、金属基材の表面を金属硼化物を
主成分とする材料からなる溶射被覆層で被覆しただけな
ので、鋳造用型部品を安価に製造することが可能とな
る。さらに、溶射被覆層を構成する金属硼化物を硼化モ
リブデンとしているので、アルミニウムや亜鉛などの軽
金属溶湯に対して優れた耐食性を備える。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、溶射被覆
層が金属硼化物と添加金属との硼化物サーメットである
ため、添加金属を結合相とする硼化物サーメットとする
ことで、金属硼化物だけのときによりその材質に粘りが
でて緻密でしかも密着性の高い溶射被覆層が形成され
る。溶射被覆層が緻密でないと、欠陥部分から侵食が進
み長寿命化を図り難くなり、一方、密着性が低いと溶射
被覆層が剥離してしまう恐れがある。しかし、緻密性と
密着性が共に確保されることから、その溶射被覆層によ
り長寿命化を図ることが可能となる。

【００１７】

【００１８】請求項３に記載の発明によれば、溶射被覆
層を構成する硼化物サーメットは、硼化モリブデンとニ
ッケルを主成分としているので、アルミニウムや亜鉛な
どの軽金属からなる溶湯に対して優れた耐食性を備えた
緻密な溶射被覆層を形成することが可能となる。

【００１９】請求項４又は請求項５に記載の発明によれ
ば、溶射被覆層の表面にはセラミック層が被覆されてい
るので、硼化物サーメット中の金属相と金属溶湯との接
触開始時期（反応開始時期）がセラミック層により遅ら
せられるので、鋳造用型部品を一層長寿命化させること
が可能となる。

【００２０】請求項６に記載の発明によれば、鋳造装置
の炉から金型へ溶湯が流れる湯道に請求項１〜請求項５
のいずれか一項に記載の鋳造用型部品が設けられている
ので、請求項１〜請求項５のいずれか一項と同様の作用
が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１に示すよう
に、鋳造用型部品（スリーブ）６は、湯口部品１１と、
蓋部品１２とから構成される。湯口部品１１は空洞部Ｓ
を有する略円筒形状をなし、ストークス５（図５参照）
側の取付部（図示せず）に嵌め込んで取り付けられる。

【００２２】一方、蓋部品１２は略四角板状を有し、湯
口部品１１の上部に湯口１１ａを閉塞する状態に固定さ
れる。図１，図２に示すように、蓋部品１２には４本の
通路１２ａ，１２ｂが、その下面から上面へ向かって２
本ずつが図１，図２の左右方向へそれぞれ斜めに貫通し
て形成されている。４本の通路１２ａ，１２ｂを通って
それぞれ左右に分かれた溶湯Ｙは、図５に示すようにそ
の両側に一対配置された金型３のそれぞれに供給される
ようになっている。

【００２３】この湯口部品１１と蓋部品１２は、それぞ
れの部品形状に形成された合金工具鋼（本実施形態では
ＳＫＤ６１）からなる金属基材１３，１４で構成されて
いる。そして、金属基材１３，１４の溶湯Ｙに洗われる
ことになる表面（空洞部Ｓ、通路１２ａ，１２ｂ等の内
周面等）には、その表面全体にプラズマ溶射による溶射
皮膜１５が形成されている。

【００２４】図３は溶射皮膜１５の断面を示す。溶射皮
膜１５は、合金工具鋼からなる基体２１上に第１〜第３
溶射層２２，２３，２４が順次積層状に溶射されてな
る。第１溶射層２２は基体２１と近似の熱膨張係数を有
する耐熱合金で形成される。この耐熱合金としては、ニ
ッケルクロムアルミニウム（ＮｉＣｒＡｌ）、ニクラリ
ー（ＮｉＣｒＡｌＹ）、コクラリー（ＣｏＣｒＡｌ
Ｙ）、ステライト等が挙げられる。

【００２５】特に、ニクラリー、コクラリーは、表面に
Ｃｒ2 Ｏ3 やＡｌ2 Ｏ3 等の酸化皮膜が形成されて優れ
た耐酸化作用を示し、しかもＹ2 Ｏ3 が硼化モリブデン
系複合溶射材料からなる第２溶射層に対して楔効果を奏
し、第２溶射層に対して良好な密着性を有する。この第
１溶射層２２の厚みは２０〜２００μｍである。

【００２６】溶射被覆層としての第２溶射層２３は硼化
モリブデン系複合材料（硼化物サーメット）で形成され
る。硼化モリブデン系複合材料は、硼化モリブデン（Ｍ
ｏＢ）３０〜７０wt％、ニッケル（Ｎｉ）２０〜４０wt
％、クロム（Ｃｒ）５〜２０wt％、Ｃｒ，Ｗ，Ｚｒ，Ｎ
ｉ及びＮｂのうちから選択される少なくとも１種の金属
硼化物５〜１０wt％からなることを基本的構成とする。
溶射材料粉末は上記成分の混合粉末を焼結後、解砕分級
して得た５〜１２５μｍの粒径のものを用いた。

【００２７】第２溶射層２３の構成成分のうちＭｏＢ
は、溶射層の硬質層を形成し、高温安定性に優れて溶融
軽金属に対する耐食性を向上させる。３０wt％未満では
耐食性に劣り、７０wt％を越えると脆化する。

【００２８】Ｎｉは展性・延性を有し、結合相として作
用する。Ｎｉが結合相として働くことにより密着性が良
好で空隙等の欠陥がほとんどない緻密な第２溶射相２３
が形成される。２０wt％未満では皮膜が脆くなって高い
密着性及び緻密性が得られ難くなり、４０wt％を越える
と皮膜が軟らかくなり溶湯に対する高い耐食性が得られ
難くなる。

【００２９】ＣｒはＮｉに耐酸化性を与える作用を有す
る。Ｃｒ，Ｗ，Ｚｒ，Ｎｉ及びＮｂのいずれから選択さ
れる金属硼化物は、硼化モリブデン（骨材相）とＮｉＣ
ｒ（結合相）との結合性を高める作用を有する。特にＣ
ｒＢ2 が効果的である。

【００３０】第２溶射層２３の厚みは、２０〜２００μ
ｍ、望ましくは５０〜１５０μｍとする。厚みがこの範
囲より薄いと耐熱性および耐食性が十分得られ難く、ま
たこの範囲を越えてもそれ以上の効果が期待できず却っ
て経済性が低下する。

【００３１】セラミック層としての第３溶射層２４は、
アルミナ−ジルコニア（Ａｌ2 Ｏ3とＺｒＯ2 の複合材
料）からなるセラミックからなり、第２溶射層２３中の
結合相である金属成分が溶融軽金属に侵されないように
第２溶射層２３と溶融軽金属との接触を遮断する作用を
有するとともに、溶融軽金属に対して非濡れ性を有す
る。この第３溶射層２４の厚みは２０〜２００μｍであ
る。なお、第１〜第３溶射層２２，２３，２４の形成
は、プラズマ溶射により大気中または減圧雰囲気中で行
う。

【００３２】第３溶射層２４には含浸強化処理が施され
ており、その表層部に含浸強化層２５が形成されてい
る。この含浸強化処理にはポリメタロカルボシランやジ
フェニルシリコーンなどの耐熱性有機ケイ素材料が使用
される。含浸強化層２５は、スプレー塗布や含浸塗布等
により有機ケイ素材料溶解液を表面に含浸させた後、２
００〜５００℃で１０分以上焼き付けて形成している。

【００３３】次に、この鋳造用型部品６の作用を説明す
る。鋳造用型部品６は、図５に示すように保持炉４内に
溶融した溶湯Ｙを金型３に送る湯道の導入部に取り付け
られる。溶湯Ｙは例えばアルミ溶湯とする。アルミ溶湯
は７００℃以上（炉内設定温度）に達する。

【００３４】鋳造用型部品６は鋳造サイクル毎に７００
℃（設定温度）以上のアルミ溶湯によりその内面が繰り
返し洗われる。アルミ溶湯はアルミナ−ジルコニアから
なる第３溶射層２４に接触し、硼化モリブデン系複合材
料からなる第２溶射層２３とは初期段階では接触しな
い。そのため、初期段階ではまず第３溶射層２４の侵食
が進行する。この段階では、非濡れ性のアルミナ−ジル
コニアの表面にアルミが付着することになるため、仮に
型保全作業をする場合でも鋳造用型部品６の内部に凝固
したアルミは簡単に剥離される。

【００３５】そして、アルミナ−ジルコニア層が侵食さ
れてしまうと、次に硼化モリブデン系複合材料がアルミ
溶湯に触れることになる。硼化モリブデン系複合材料中
の金属相、特にＮｉ成分はアルミ溶湯と比較的反応し易
いが、アルミ溶湯に対して優れた耐食性を有する硼化モ
リブデンが骨材相としてあるため、第２溶射層２３の侵
食は非常にゆっくりとした速度で進行する。また、第２
溶射層２３の結合相であるＮｉＣｒの表面に極く薄く形
成される酸化膜もこの侵食速度の低下に寄与する。この
侵食速度は従来の合金工具鋼のものに比較して非常に遅
い速度である。

【００３６】一方、溶射皮膜１５は、合金工具鋼（ＳＫ
Ｄ６１）からなる金属基材１３，１４の溶湯Ｙに触れる
表面にプラズマ溶射により形成されているだけなので、
この溶射皮膜２１を形成のために使用される溶射原料粉
末が少量で済む。そのため、硼化モリブデン等を含む溶
射粉末原料が高価であっても、鋳造用型部品６の製造コ
ストは、従来の合金工具鋼のものに比較して少し割高に
なる程度である。

【００３７】（評価試験）次に、溶射皮膜２１の効果を
確認するために行った実験結果を示す。保護管（材質：２７Ｃｒ鋼，熱膨張係数：６．０×１０
^-6／℃，寸法：２１．３mmφ×２．６５mmt ×２５０m
m）に４種類の材料で皮膜を形成したものを試料（テス
トピース）とした。各試料（Ａ〜Ｄ）の皮膜条件は以下
の通りである。

【００３８】Ａ…第１層：コクラリー(Cr 23％，Al 13
％，Y 0.6 ％，Co残) 100μｍ第２層：硼化モリブデン系複合材料（Co 30 ％，Cr 15
％，CrB₂ 5％，MoB 残） 100μｍ第３層：アルミナ−ジルコニア（Al₂O₃70％，ZrO₂ 30
％） 100μｍ含浸強化処理：有機ケイ素樹脂含浸乾燥（300 ℃×120
分）Ｂ…第１，第３，第４層が試料Ａと同条件で、第２層
（100 μｍ）の硼化モリブデン系複合材料組成だけが異
なる。その組成は、Ni 30 ％，Cr 8％，CrB₂ 10 ％，Mo
B 残である。

【００３９】Ｃ…Ｂ／Ｎガラスを厚さ３００μｍに混合
塗布後焼成して調製。Ｄ…安定化ジルコニアを厚さ３５０μｍにプラズマ溶射
して調製。なお、試料Ａ，Ｂの第１〜第３層はプラズマ溶射により
て調製した。また、試料Ｃ，Ｄは比較例のための試料で
ある。

【００４０】試験方法はアルミ溶湯浸漬熱サイクル試験
とした。アルミ溶湯はＡＣ−２ＣＡｌ−Ｓｉ合金（Ａｌ
以外の成分：Si 5〜7 ％，Cu 2〜4 ％，Fe ＜0.5 ％，
Mn 0.2〜0.4 ％，Mg 0.2〜0.4 ％，Zn ＜0.5 ％，Ti
＜0.2 ％）を使用した。各２本のテストピースを、アル
ミ溶湯（熱電対温度：７００℃（設定値約７５０℃）を
充填したアルミ溶湯浸漬試験機に同時に取り付け７分間
溶湯浸漬した後、引き上げて１分間大気放冷し、これを
繰り返す試験を行った。５００サイクル毎に外径寸法を
測定し、皮膜の損傷を調べた。外径寸法は先端から２０
mm，４０mm，６０mmの３箇所で測定した。なお、寸法測
定の度にテストピースに付着したアルミニウム合金をバ
ーナー加熱により溶解除去した。

【００４１】試験結果を図４のグラフに示す。試料Ｃ，
Ｄについては約１０００サイクルから外径減少が激しく
なり、それぞれ２０００サイクル及び２５００サイクル
で皮膜の大部分が剥離状態となるとともに保護管の所々
に欠損が認められた。

【００４２】これに対し、試料Ａ，Ｂは外径減少が非常
に緩やかに進行し、このグラフから４０００サイクル以
上に達しても皮膜がほとんど侵食されていないことが分
かる。試料Ａについては、４０００サイクルでテストピ
ースの最先端に欠損が認められたため、この時点で測定
を中止した。一方、試料Ｂは５０００サイクル以上でも
外径減少率が非常に小さかった。試料Ｂは５４４４サイ
クルでテストピースの最先端が欠損した。最先端での欠
損はテストピースの形状（曲率等）に起因するものと考
えられる。このように硼化モリブデン系複合材料（硼化
物サーメット）の皮膜は、従来の方法に比較して、約３
倍以上の耐久性能を有することが確認された。

【００４３】また、鋳造装置（低圧鋳造法）に鋳造用型
部品６を取り付けた実機試験（自動車用エンジンのシリ
ンダヘッドのアルミ鋳造）も行った。その結果、従来の
合金工具鋼（ＳＫＤ６１）の鋳造用型部品では２５００
ショットで溶接補修が必要であったものが、本実施形態
の鋳造用型部品６を使用することにより約３００００シ
ョット使用しても問題ないことが確認された。

【００４４】以上詳述したように本実施形態によれば、
以下に示す効果を得る。（ａ）鋳造用型部品６の湯道となる内周面を、硼化モリ
ブデン系複合材料の溶射皮膜２１で被覆したため、アル
ミ等の軽金属溶湯に対する耐久性（寿命）を、従来一般
に使用されている合金工具鋼製の鋳造用型部品に比べて
約１０倍以上（実機評価において）に延ばすことができ
る。

【００４５】（ｂ）金属基材１３，１４の一部表面に硼
化物サーメットからなる溶射皮膜１５をプラズマ溶射に
より形成しただけなので、従来の合金工具鋼製のものに
比べてその製造コストが少し割高になる程度で済む。そ
の結果、製造コストが非常にかかる硼化物サーメットの
成形品に比較して非常に安価（約１０分の１程度）に鋳
造用型部品６を製造することができる。よって、この鋳
造用型部品６を採用することにより、鋳造製品の低コス
トに貢献する。

【００４６】（ｃ）軽金属溶湯に対する寿命が大幅に延
びることから、鋳造用型部品６をノーメンテナンスで使
用することができる。そのため、型保全作業のため鋳造
装置を何日（例えば１０日）間も停止することが回避さ
れ、鋳造装置の稼働率を大幅に向上させることができ
る。この稼働率の向上の点からも、鋳造製品の低コスト
に寄与できる。

【００４７】（ｄ）硼化モリブデン系複合材料からなる
溶射層２３の上にさらにアルミナ−ジルコニアの溶射層
２４を被覆し、硼化モリブデン系複合材料中の金属相
（例えばＮｉ成分）が軽金属溶湯に侵され始める開始時
期を遅らせるようにしたので、鋳造用型部品６を一層長
寿命化することができる。

【００４８】（ｅ）軽金属溶湯に対して非濡れ性の高い
アルミナ−ジルコニアを最表面層（但し、含浸強化処理
を除く）に形成したので、このセラミック溶射層が侵食
されるまでの段階は、鋳造用型部品６の内面に凝固した
アルミを簡単に剥離することができる。従って、仮に型
保全作業をする場合でも、その作業を簡単にすることが
できる。

【００４９】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに変更することができる。（１）金属硼化物は、硼化モリブデンに限定されない。
例えば硼化チタン（ＴｉＢ₂）、硼化タングステンを採
用してもよい。これらの金属硼化物も軽金属溶湯に対し
て優れた耐食性を有するので、金属基材の湯道表面に溶
射被覆することにより、長寿命と低価格の両面を満たす
鋳造用型部品を提供することができる。特に硼化チタン
は、硼化モリブデン系の溶射皮膜よりもアルミ溶湯に対
してより優れた耐久性を有するので、適当な金属とサー
メット化を図るなどして密着性のある緻密な溶射皮膜を
形成すれば、一層長寿命化を図ることができる。

【００５０】（２）金属硼化物の溶射被覆層とし、ニッ
ケル等の添加金属を混ぜる必要は必ずしもない。金属硼
化物だけで緻密な溶射皮膜が形成されれば、型部品の長
寿命化は十分確保される。

【００５１】（３）硼化物サーメットを構成する結合相
のために添加金属は、Ｎｉに限定されず、使用する金属
硼化物と結合性の良好な結合相を形成可能な適宜な金属
を採用することができる。例えばコバルト（Ｃｏ）でも
よい。前記実施形態における実験結果に示したように、
硼化モリブデンとＣｏとをサーメットとした溶射被覆層
によっても十分な耐食性を得ることができた。

【００５２】（４）溶射被覆層の上に被覆するセラミッ
ク層はアルミナ−ジルコニアに限定されない。例えば、
部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 （Ｙ），ＺｒＯ2 （Ｃ
ａＯ））など溶湯金属に対して安定なその他のセラミッ
ク材料を使用できる。

【００５３】（５）セラミック層（例えばアルミナ−ジ
ルコニア）を形成しない構成としてもよい。セラミック
層が無くても金属硼化物もしくはそのサーメットからな
る溶射被覆層によりノーメンテナンスで済む程度の耐食
性は得られる。

【００５４】（６）溶射被覆層を形成する金属硼化物の
種類は１種類に限定されない。例えば硼化モリブデン
（ＭｏＢ）と硼化チタン（ＴｉＢ）との複合材料として
もよいし、３種以上の金属硼化物を混合してもよい。さ
らにそれらに添加金属を結合相として加えてサーメット
化してもよい。

【００５５】（７）本発明でいう鋳造用型部品は、スリ
ーブに限定されるものではない。金型に送られる溶湯の
湯道となる部品に適宜本発明を採用することができる。（８）溶射被覆層を形成する方法はプラズマ溶射に限定
されることなく、適宜の方法を採用することができる。
例えば溶射方法をガス式，爆裂式等の火炎溶射としても
よい。

【００５６】（９）本発明が適用される鋳造装置は、低
圧鋳造法による鋳造装置に限定されない。例えば、シリ
ンダブロックの鋳造に用いられる吸引鋳造法を採用した
鋳造装置に本発明を適用することもできる。また、その
他の鋳造法（重力鋳造法（インテークマニホールドの鋳
造））に本発明を適用することもできる。

【００５７】（１０）鋳造用型部品６の金属基材の材質
はＳＫＤ６１やＺＨＤ等の合金工具鋼に限定されない。
耐熱性及び剛性を有するとともに比較的製造コストが安
く済むその他の金属材料を用いることもできる。

【００５８】（１１）本発明を適用する鋳造装置で扱う
溶湯金属の種類はアルミ系軽金属に限定されない。亜鉛
などその他の鋳造用金属を扱う鋳造装置及び鋳造用型部
品に本発明を適用してよい。

【００５９】前記実施例から把握され、特許請求の範囲
に記載されていない発明を、その効果とともに以下に記
載する。

【００６０】（イ）請求項１〜請求項５のいずれか一項
において、前記鋳造用型部品は、炉内の溶湯が金型へ送
られる湯道の導入部に設けられる部品である。この構成
によれば、湯道のうちでも相対的に高温な溶湯に洗われ
て侵食の激しい導入部の部品の長寿命化を図ることがで
き、ノーメンテナンス化に大きく寄与できる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、金属基材の溶湯の通り道となる少なくとも
通路内面を、金属溶湯に対する耐食性に優れた金属硼化
物を主成分とする溶射被覆層で被覆したので、鋳造用型
部品を長寿命化できるうえ安価に提供することができ
る。さらに、溶射被覆層を構成する金属硼化物を硼化モ
リブデンとしたので、アルミニウムや亜鉛などの軽金属
の溶湯に対して優れた耐食性を発現することができる。

【００６２】請求項２に記載の発明によれば、溶射被覆
層を金属硼化物と添加金属との硼化物サーメットとした
ので、添加金属が金属硼化物の結合相として作用して緻
密で密着性の高い溶射被覆層を形成することができる。

【００６３】

【００６４】請求項３に記載の発明によれば、溶射被覆
層を構成する硼化物サーメットを、硼化モリブデンとニ
ッケルを主成分として構成したので、アルミニウムや亜
鉛などの軽金属溶湯に対して優れた耐食性を備えた緻密
で密着性の高い溶射被覆層を形成することができる。

【００６５】請求項４又は請求項５に記載の発明によれ
ば、溶射被覆層の表面にセラミック層を被覆したので、
硼化物サーメット中の金属相が溶湯金属に侵食される開
始時期を遅らせることにより、鋳造用型部品を一層長寿
命化させることができる。

【００６６】請求項６に記載の発明によれば、鋳造装置
には、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の前記
鋳造用型部品が炉から溶湯を金型へ送る湯道に設けたの
で、請求項１〜請求項５のいずれか一項と同様の効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態における鋳造用型部品の側断面図。

【図２】鋳造用型部品の平面図。

【図３】溶射皮膜の模式断面図。

【図４】アルミ溶湯浸漬サイクル試験のデータ結果を示
すグラフ。

【図５】鋳造装置の断面図。

【符号の説明】

１…鋳造装置、３…金型、４…炉として保持炉、６…鋳
造用型部品、１２ａ，１２ｂ…通路、１３，１４…金属
基材、２３…溶射被覆層としての第２溶射層、２４…セ
ラミック層としての第３溶射層、Ｓ…通路としての空洞
部、Ｙ…溶湯。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ２３Ｃ 4/10 Ｃ２３Ｃ 4/10 (72)発明者伊藤民郎愛知県名古屋市中村区沖田町230番地中部助川興業株式会社内 (72)発明者安田典正愛知県名古屋市中村区沖田町230番地中部助川興業株式会社内 (72)発明者斉竹美秀愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者斉藤勝広愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者大森清治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開平２−236266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 9/08 B22D 17/20 B22D 17/30 B22D 18/04 C22C 29/14 C23C 4/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造装置において炉内で溶融した溶湯を
金型へ送る湯道に設けられる鋳造用型部品であって、金属基材の湯道となる少なくとも通路内面に、溶湯温度
で安定な金属硼化物を主成分とする溶射被覆層が形成さ
れ、前記溶射被覆層を構成する金属硼化物は硼化モリブデン
であることを特徴とする鋳造用金型部品。
【請求項２】前記溶射被覆層は金属硼化物と添加金属
との硼化物サーメットであることを特徴とする請求項１
に記載の鋳造用型部品。
【請求項３】鋳造装置において炉内で溶融した溶湯を
金型へ送る湯道に設けられる鋳造用型部品であって、金属基材の湯道となる少なくとも通路内面に、溶湯温度
で安定な金属硼化物を主成分とする溶射被覆層が形成さ
れ、前記溶射被覆層は金属硼化物と添加金属との硼化物サー
メットであり、前記硼化物サーメットは、硼化モリブデンとニッケルを
主成分とすることを特徴とする鋳造用型部品。
【請求項４】鋳造装置において炉内で溶融した溶湯を
金型へ送る湯道に設けられる鋳造用型部品であって、金属基材の湯道となる少なくとも通路内面に、溶湯温度
で安定な金属硼化物を主成分とする溶射被覆層が形成さ
れ、前記溶射被覆層は金属硼化物と添加金属との硼化物サー
メットであり、前記溶射被覆層の表面がセラミック層で被覆されている
ことを特徴とする鋳造用型部品。
【請求項５】前記溶射被覆層の表面がセラミック層で
被覆されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の
いずれか一項に記載の鋳造用型部品。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか一項に記
載の前記鋳造用型部品が、炉から金型へ溶湯が流れる湯
道に設けられている鋳造装置。