JP6067386B2 - ボロン含有アルミニウム板材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボロン含有アルミニウム板材の製造方法に関するものである。以下、ボロンを「ホウ素」または「Ｂ」とも称す。

近年、原子力発電所内での使用済核燃料（以下、「ＳＦ」と称す）の中間貯蔵ニーズが高まっている。さらに、ＳＦの中間貯蔵にあたっては、湿式貯蔵（水中での貯蔵）から乾式貯蔵（空冷での貯蔵）へ移行する傾向がある。よって、ＳＦは従来よりも発熱量と中性子発生密度が高くなる。したがって、ＳＦ貯蔵容器であるキャスクやキャニスタを形成するためのボロン含有アルミニウム板材にも、これまで以上にボロン含有率が高いものが必要である。

ボロン含有アルミニウム合金を製造するには、溶解・鋳造法が従来から用いられている。この溶解・鋳造法としては、アルミニウム合金地金に粉末状のボロンを添加し、それを溶解・鋳造する方法（以下、「前者の溶解・鋳造方法」と称す）、あるいは、アルミニウム溶湯中にＫＢＦ_４等のホウ弗化物を触媒と共に添加して、アルミニウム−ボロン中間合金を生成後、ボロン濃度を調整して鋳造する方法（以下、「後者の溶解・鋳造方法」と称す）がある。このようにして鋳造されたインゴットは、圧延加工や押出加工などにより板材へ成形される。

上述した前者の溶解・鋳造方法では、アルミニウム−ボロン合金中に晶析出する多種のボロン化合物が形成され、加工性が悪くなってしまう。さらに、形成される多種のボロン化合物の比重差により、これらのボロン化合物は沈降（あるいは浮上）してボロンの分布が不均一（すなわち、偏析）となる。したがって、添加したボロン量よりも濃度の低い箇所が発生してしまい、鋳造品として、現実的に得られるボロン濃度は、１質量％程度が上限である。

また、上述した後者の溶解・鋳造方法では、熱中性子を吸収する質量数１０のボロン同位体（以下、「Ｂ−１０」と称す）の濃度を高めたボロン（濃縮ボロン）がどうしても必要である。しかし、この濃縮ボロンは非常に高価であり、コスト的に課題がある。

さらに、以下のような技術も提案されている。

０．５質量％以上５質量％以下のボロンを添加したアルミニウム合金粉末を製造し、この粉末を用いて成形体を作成し、この成形体を溶解・鋳造してアルミニウム合金材を製造する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術を用いると、粉末自体は小さいため、粉末内のボロンは確かに均一に分布している。

また、アルミニウムまたはアルミニウム合金のマトリックスとボロン化合物等の中性子吸収材を含有するセラミックス骨格体を備えたアルミニウム基複合材料およびそれを製造する技術が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示されたセラミックス骨格体は、セラミックスのホウ酸アルミニウムウィスカーもしくは短繊維とボロン化合物粒子を含有混合したスラリーを作成し、このスラリーを脱水・加圧後、焼結して多孔質プリフォームとした物である。また、前記アルミニウム基複合材料は、多孔質プリフォームされたセラミックス骨格体にアルミニウムまたはアルミニウム合金溶湯を高含浸させてマトリックス状に鋳造凝固させ製造したものである。

特許第３２０７８４０号公報 特開２００３−１２１５９０号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示された技術にも、以下のような問題点が存在する。

すなわち、特許文献１に記載の技術は、粉末自体は小さいため、粉末内のボロンは確かに均一に分布しているが、それを用いた成形体は溶解・鋳造されたものであるため、ボロン化合物の凝集・粗大化、沈降・浮上によって、やはり成形体中のボロンの分布が不均一になり、材料内でのボロン偏析が発生し十分な中性子吸収能が得られない虞がある。

また、特許文献２に記載の技術は、中性子吸収材としてボロン、窒化ホウ素、酸化ホウ素などのボロン化合物でも良いと記載されているものの、工業的に中性子吸収能の優れたボロンの含有量が高く、かつ高温まで安定である点を考慮すると、炭化ボロン（Ｂ_４Ｃ）を推奨している。しかし、このＢ_４Ｃを用いた場合には、高コストになってしまう。また、多孔質プリフォームされたセラミックス骨格体にアルミニウムを含浸させる方法として、非加圧鋳造でも良いと記載されているが、非加圧鋳造ではセラミックス骨格体が含有するボロン化合物間へのアルミニウム溶湯の浸透が不十分となって、鋳造後の成形体中に空孔などの欠陥が生じる虞がある。したがって、有用な鋳造後の成形体を得ようとするならば、どうしても高圧鋳造法を採用せざるを得ないというのが現実である。しかし、キャスクやキャスク内で使用するバスケットのような大型のアルミニウム基複合材料を高圧鋳造法で製造するためには、ボロン化合物間へアルミニウム溶湯を均一に浸透させるための大型の高圧プレスなどの大規模な設備がどうしても必要となるという問題点があった。

発明の目的は、安価な天然ボロン含有合金粒子（以下、単に「ボロン含有合金粒子」と称す）を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能なボロン含有アルミニウム板材の製造方法を提供することにある。

この目的を達成するために、第１の発明は、
容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下の溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金（以下、「Ａｌ溶湯」と称す）を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、
を有したことを特徴とするボロン含有アルミニウム板材の製造方法である。

第２の発明は、第１の発明において、
前記硼化物粒子は、Ａｌ−Ｂ化合物、Ｃａ−Ｂ化合物、Ｓｉ−Ｂ化合物、Ｆｅ−Ｂ化合物、Ｍｎ−Ｂ化合物およびＭｏ−Ｂ化合物よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記Ａｌ−Ｂ化合物は、ＡｌＢ₁₂およびＡｌＢ₂の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、
前記硼化物粒子は、ボロン含有量が６０質量％以上の第１の硼化物粒子とボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の第２の硼化物粒子とからなることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、
前記ボロン含有合金粒子は、ＡｌＢ₁₂、ＣａＢ₆およびＳｉＢ₆よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第１の硼化物粒子と、ＦｅＢ、ＭｎＢ₂、Ｆｅ₂ＢおよびＡｌＢ₂よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第２の硼化物粒子と、不可避的不純物粒子と、から成ることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、
前記ボロン含有合金粒子に占める前記第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることを特徴とする。

第７の発明は、第１〜６のいずれかの発明において、
前記ボロン含有合金粒子の粒径は、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）であることを特徴とする。

第８の発明は、第１〜７のいずれかの発明において、
前記溶融アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系およびＡｌ−Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金であることを特徴とする。

第９の発明は、第１〜８のいずれかの発明において、
前記切除工程後の鋳ぐるみ板の全厚さ（以下、「鋳ぐるみ板全厚さ」と称す）は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記底板の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／５〜１／３であり、かつ、前記ボロン含有合金粒子層の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／３〜３／５であることを特徴とする。

第１０の発明は、第１〜９のいずれかの発明において、
前記切除工程後に、面削または鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を有したことを特徴とする。

第１１の発明は、第１〜９のいずれかの発明において、前記切除工程後に、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする。

第１２の発明は、第１〜９のいずれかの発明において、
前記切除工程後に、所定形状の型材を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする。

第１３の発明は、第１〜９のいずれかの発明において、
前記切除工程後に、所定形状の鍛造材を得るためのプレス加工工程を有したことを特徴とする。

以上のように、本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法は、
容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、を有したことを特徴とする。

これにより、安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能である。

本発明の一実施形態のボロン含有アルミニウム板材の製造方法のプロセスを時系列的に説明するための模式図である。

以下、本発明について、実施形態を例示しつつ、詳細に説明する。

（本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法の構成）
本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法は、
容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、を有したことを特徴とする。

以上のような構成であるため、本発明は、安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能である。

以下に、上記構成に至った理由について述べる。

本発明者達は、如何にしたら安価なボロン含有合金粒子を用いながらも、中性子吸収能を有するボロン含有率が高く、かつ、均一性良好なボロン分布も低コストで実現可能であるのか鋭意研究を行った。

その結果、上述した敷詰工程、予熱工程、鋳造工程および切除工程（詳細は、後記図１参照）を有してさえいれば、目的を達成できることを見出した。

以下、本発明のボロン含有アルミニウム板材の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態のボロン含有アルミニウム板材の製造方法のプロセスを時系列的に説明するための模式図であって、（ａ）は容器１内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板２上に、５質量％以上のボロンを含有する金属化合物であるＦｅ−Ｂ化合物、Ｍｎ−Ｂ化合物およびＭｏ−Ｂ化合物並びにＡｌＢ₂およびＡｌＢ₁₂よりなる群から選択された少なくとも１種類以上のボロン含有合金粒子３を層状に敷き詰める敷詰工程を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す敷詰工程後の容器１を電気炉４（側壁にヒータ５が設置されている）内に設置し、容器１の上部に注湯量制御用のタンディッシュ６を載せ、さらに開閉扉７付きの蓋８で覆った後、容器１とタンディッシュ６を共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示す予熱工程で予熱されたタンディッシュ６に５８０℃以上９００℃以下のＡｌ溶湯１０を取鍋９から注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器１内のボロン含有合金粒子３の層をＡｌ溶湯１０で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板（後程、詳述する「鋳造・凝固（冷却）後に容器１から取出した図１（ｄ）の上段に示す形状の板」）１４を製造する鋳造工程を示す図、（ｄ）は（ｃ）に示す鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板１４の上部の押し湯部１２内に発生する引け巣１３を切除する切除工程を示す図である。

図１（ａ）において、ボロン含有合金粒子３には、濃縮作業が施されていない天然ボロンを含有する合金粒子が採用されている。したがって、この天然ボロンには、天然存在比で約２０％のＢ−１０を含有している。少なくとも従来の製造方法で作成されたボロン含有アルミニウム板材中に含まれるＢ−１０の濃度以上を目的とする点を考慮すると、このボロン含有合金粒子３としては、中性子吸収機能を有し、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有する必要がある。

具体的には、硼化物粒子として、Ａｌ−Ｂ化合物、Ｃａ−Ｂ化合物、Ｓｉ−Ｂ化合物、Ｆｅ−Ｂ化合物、Ｍｎ−Ｂ化合物およびＭｏ−Ｂ化合物よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有するのが好ましい。なお、Ａｌ−Ｂ化合物は、ＡｌＢ₁₂およびＡｌＢ₂の少なくともいずれか１つである。

また、硼化物粒子として、Ｂ−１０含有量の高い（すなわち、ボロン含有量が６０質量％以上の）第１の硼化物粒子と、第１の硼化物粒子よりもＢ−１０含有量の低い（すなわち、ボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の）第２の硼化物粒子とからなる構成も考えられる。

具体的には、第１の硼化物粒子として、ＡｌＢ_１２、ＣａＢ_６およびＳｉＢ_６よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の粒子を用いることも可能である。また、第２の硼化物粒子として、ＦｅＢ、ＭｎＢ_２、Ｆｅ_２ＢおよびＡｌＢ_２よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の粒子を用いることも可能である。また、第１の硼化物粒子と第２の硼化物粒子のそれぞれの選択如何によっては、種々の不可避的不純物粒子が生ずるが、その量を１０質量％以下に抑えるのが好ましい。この不可避的不純物粒子としては、Ｍｎ_２ＡｌＢ_２などの複合硼化物や、Ａｌ_２О_３、ＭｎО_２、ＦｅО、Ｂ_２О_３、ＣａО、ＳｉО_２などの酸化物のようなものが含まれる。

なお、ボロン含有アルミニウム材として注湯するアルミニウム合金との濡れ性に悪影響がない程度に、上記第１の硼化物粒子としてＢ_４Ｃ粒子が少量含まれていてもよい。

ボロン含有合金粒子３として、上述したような構成を採用することで、主として第２の硼化物粒子、従として第１の硼化物粒子により、ボロン含有アルミニウム材のＢ−１０含有量が改善される。上述したような構成を採用することで、主として第１の硼化物粒子、従として第２の硼化物粒子により、ボロン含有アルミニウム材の中性子吸収機能が付与される。また、ボロン含有アルミニウム材の中性子吸収機能の改善の観点からは、ボロン含有合金粒子３に占める第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることが好ましい。

また、ボロン含有合金粒子３として、第１の硼化物粒子と第２の硼化物粒子を適宜組合せることができるため、中性子吸収機能の程度を広範囲に調整することも可能になる。

ボロン含有合金粒子３が含有する硼化物粒子である上記Ｆｅ−Ｂ化合物としてのＦｅＢ、Ｆｅ₂Ｂ、Ｍｎ−Ｂ化合物としてのＭｎＢ₂、Ｍｏ−Ｂ化合物、Ａｌ−Ｂ化合物としてのＡｌＢ₁₂、ＡｌＢ₂、Ｃａ−Ｂ化合物としてのＣａＢ₆、Ｓｉ−Ｂ化合物としてのＳｉＢ₆、は、注湯するアルミニウム合金（後程、詳述する図１（ｃ）に示すＡｌ溶湯１０）よりも融点が高く、鋳造によりボロン含有合金粒子３が溶解しないため、望ましい。これらのボロン含有合金は、２元系合金だけでなく多元系合金でも良く、合金中のボロン濃度の下限は、少なくとも従来法によるＢ−１０の濃度以上を確保するために必要な５質量％Ｂであり、ボロン濃度の上限は、現実的に取得可能なボロン含有合金であることを考慮した７０質量％Ｂである。また、上記ボロン含有合金粒子３は、Ａｌ溶湯１０との濡れ性が比較的良好であり、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３間に浸透しやすい点から好ましい。また、上記ボロン含有合金は、合金鋼を製造するために既に市販されており、炭化ボロン（Ｂ₄Ｃ）程の高コストになることなく入手できる点から好適である。

ボロン含有合金粒子３の粒径としては、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）のものを用いることが可能である。なお、粒径は、レーザー回折散乱法により測定した。また、粒径が５ｍｍ未満（ただし、ゼロは含まない）のボロン含有合金粒子３の場合、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しにくく、さらにボロン含有合金粒子３が鋳込み流によって攪拌されやすいため、ボロン含有合金粒子３をバインダあるいは焼結により高充填の板状プリフォームに加工することにより、均一なボロン含有合金粒子３の層とするのがより好ましい。粒径が５ｍｍ以上１５ｍｍ以下のボロン含有合金粒子３の場合、ボロン含有合金粒子３をそのまま層状に配置するだけでもＡｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しやすく、かつ、ボロン含有合金粒子３の間の空隙の９５％以上をＡｌ溶湯１０で充填可能であるため、最も好適である。ただし、粒径が１５ｍｍ超のボロン含有合金粒子３を用いた場合、引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５（後程、詳述する図１（ｄ）の下段に示す）の厚さが厚くなりすぎてしまい、キャスクやキャニスタなどの材料としては不適である。

図１（ｂ）において、タンディッシュ６を用いる理由は、底板２上に層状に敷き詰めたボロン含有合金粒子３に対してＡｌ溶湯１０を均等に注湯することを可能にするためである。これにより、鋳造による不均一性が解消される。また、容器１とタンディッシュ６を共に３００℃以上５００℃以下で予熱するのが好ましい。何故ならば、３００℃未満の予熱温度では、Ａｌ溶湯１０を注湯後直ぐにＡｌ溶湯１０が凝固してしまい、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できないためである。また、３００℃以上の予熱温度であれば、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できるが、５００℃超の予熱温度にまでなると、大型の板材を作成時の操業性が悪化するためである。

図１（ｃ）において、Ａｌ溶湯１０は５８０℃以上９００℃以下とするのが好ましい。何故ならば、Ａｌ−Ｓｉ系合金で最も融点が低くなるのが５８０℃であるため、５８０℃未満では、注湯後すぐにＡｌ溶湯１０が凝固してしまい、Ａｌ溶湯１０がボロン含有合金粒子３の間に浸透しない場合があるからである。また、５８０℃以上であれば、Ａｌ溶湯１０をボロン含有合金粒子３の間に十分に浸透できるが、通常のアルミニウム合金鋳造の溶解設備を流用することを考えると、９００℃以下が現実的である。また、Ａｌ溶湯１０としての溶融アルミニウム合金には、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系およびＡｌ−Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金を用いることが可能である。このような鋳造用アルミニウム合金は、ボロン含有合金粒子３の間への浸透性に優れるため、薄肉の鋳造を行なう際には好適である。特に、Ａｌ−Ｓｉ系合金は、湯流れ性、流動性が高い合金であるため、薄肉の鋳造を行なう際には、より望ましい。

また、Ａｌ溶湯１０の凝固過程では、凝固収縮によって引け巣１３（図１（ｄ）の上段に示す）は必ず発生する。したがって、引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５（図１（ｄ）の下段に示す）の全厚さ（鋳ぐるみ板全厚さ）より１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度厚くなるような量のＡｌ溶湯１０を注湯する（押し湯する）ことで、ボロン含有合金粒子３の層をＡｌ溶湯１０で鋳ぐるみし、鋳造工程後には図１（ｄ）の上段に示すような所定の厚さの鋳ぐるみ板１４が得られるように製造する。

図１（ｄ）において、図１（ｃ）に示す鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板１４の上部の押し湯部１２内に発生する引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板１５の全厚さとしては、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が望ましい。何故ならば、５ｍｍ未満では材料強度が不足してしまい、５０ｍｍ超ではキャスクやキャニスタの設計上、厚すぎるためである。

また、ボロン含有合金粒子３の層の厚さは、鋳ぐるみ板１５の全厚さの１／３〜３／５であることが望ましい。何故ならば、１／３未満では、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度が低く、５質量％以上のボロン濃度を維持できなくなり、３／５超では、ボロン含有合金粒子３の層を包むアルミニウム合金部分（Ａｌ溶湯１０の凝固後の部分１１）が薄く、鋳ぐるみ板１５としての材料強度が不足してしまうためである。

また、底板２の厚さは、鋳ぐるみ板１５の全厚さの１／５〜１／３であることが望ましい。何故ならば、１／５未満では、鋳ぐるみ板１５としての材料強度が不足してしまい、１／３超では、鋳ぐるみ板１５の全厚さに対するボロン含有合金粒子３の層の厚さが薄くなり、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度が低くなってしまうためである。また、平滑な表面を有する底板２を採用することが可能であるため、Ａｌ溶湯１０が凝固した後の鋳ぐるみ板１４の全厚さの制御が容易になる。

また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、面削により板厚を調整するための板厚調整加工工程を設けることにより、鋳ぐるみ板１５の表面に残る凹凸を除去した所定厚さの最終製品を作成できる。また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を設けることにより、大型プレスなどの大規模な設備を必要とせずに大型の最終製品を製造することができる。

また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、圧延加工工程を設けることにより、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を製造したり、所定形状の型材（例えば、単純形状のアングル等の型材）を製造することができる。

また、図１（ｄ）に示す引け巣１３を切除する切除工程後に、プレス加工工程を設けることにより、所定形状の鍛造材を得ることが可能になる。

（実施例１）
図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した実施例について、以下に少しく詳述する。
＜製造条件＞
容器１ ： 奥行き１００ｍｍ×幅２００ｍｍ×高さ７０ｍｍ（いずれも
内寸）の黒鉛製容器
タンディッシュ６ ： 奥行き１２０×幅２２０×高さ７０ｍｍ
底板２ ： 厚さ３ｍｍの純アルミニウム板
ボロン含有合金粒子３ ： Ｆｅ−２０質量％Ｂ化合物を含有する
粒径１ｍｍのボロン含有合金粒子
ボロン含有合金粒子３の層 ： ボロン含有合金粒子３を無機系バインダ
で層状にプリフォームした厚さ４ｍｍの
板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率 ： ６５％
Ａｌ溶湯１０ ： ７５０℃のＡｌ−１３質量％Ｓｉ合金溶湯
容器１とタンディッシュ６の予熱温度 ： ５００℃
引け巣１３の切除 ： 面削

以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１０ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．２質量％であった。

（実施例２）
実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
＜製造条件＞
底板２ ： 厚さ４ｍｍの純アルミニウム板
ボロン含有合金粒子３ ： Ｆｅ−２０質量％Ｂ化合物を含有する
粒径４ｍｍのボロン含有合金粒子
ボロン含有合金粒子３の層 ： ボロン含有合金粒子３を無機系バインダ
で層状にプリフォームした厚さ１０ｍｍの
板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率 ： ５５％

以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１９ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．８質量％であった。

（実施例３）
実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
＜製造条件＞
底板２ ： 厚さ４ｍｍの純アルミニウム板
ボロン含有合金粒子３ ： Ｆｅ−２０質量％Ｂ化合物を含有する
粒径９ｍｍのボロン含有合金粒子
ボロン含有合金粒子３の層 ： 底板２の上にボロン含有合金粒子３を１
層分敷き詰める
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率 ： ５０％

以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１７ｍｍ、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は５．３質量％であった。

（実施例４）
実施例１と同様に、図１に示す本発明に係るボロン含有アルミニウム板材の製造方法を適用した。また、本実施例においては、実施例１で述べた製造条件と異なる条件のみ詳述する。
＜製造条件＞
ボロン含有合金粒子３ ： 粒径1ｍｍのボロン含有合金粒子（下記表１を
参照）
ボロン含有合金粒子３の層 ： ボロン含有合金粒子３を無機系バインダ で層状にプリフォームした厚さ４ｍｍの 板を底板２の上に載置する
ボロン含有合金粒子３の層の粒子充填率 ： ６５％

以上の製造条件に基づき作成された鋳ぐるみ板１５の全厚さは１０ｍｍ、下記表１に示すボロン含有合金粒子３のトータルのボロン濃度は６０質量％であることから、鋳ぐるみ板１５のトータルのボロン濃度は１０質量％であった。

１ 容器
２ 底板
３ ボロン含有合金粒子
４ 電気炉
５ ヒータ
６ タンディッシュ
７ 開閉扉
８ 蓋
９ 取鍋
１０ Ａｌ溶湯
１１ Ａｌ溶湯１０の凝固後の部分
１２ 押し湯部
１３ 引け巣
１４ 鋳造・凝固（冷却）後に容器１から取出した鋳ぐるみ板
１５ 引け巣１３を切除した後の鋳ぐるみ板

Claims (14)

1. 容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子を層状に敷き詰める敷詰工程と、
   この敷詰工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
   この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下の溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金（以下、「Ａｌ溶湯」と称す）を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
   この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、
   を有したことを特徴とするボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
2. 容器内に置かれたアルミニウムまたはアルミニウム合金の底板上に、ボロン含有量が５質量％以上の硼化物粒子を含有するボロン含有合金粒子をバインダまたは焼結により層状にプリフォームした板を載置する載置工程と、
   この載置工程後の容器の上部に注湯量制御用のタンディッシュを載せ、容器とタンディッシュを共に３００℃以上５００℃以下で予熱する予熱工程と、
   この予熱工程で予熱されたタンディッシュに５８０℃以上９００℃以下の溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金（以下、「Ａｌ溶湯」と称す）を注湯することにより、同じく前記予熱工程で予熱された容器内のボロン含有合金粒子層を前記Ａｌ溶湯で鋳ぐるみし、所定の厚さの鋳ぐるみ板を製造する鋳造工程と、
   この鋳造工程で製造された鋳ぐるみ板の上部の押し湯部内に発生する引け巣を切除する切除工程と、
   を有したことを特徴とするボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
3. 前記硼化物粒子は、Ａｌ−Ｂ化合物、Ｃａ−Ｂ化合物、Ｓｉ−Ｂ化合物、Ｆｅ−Ｂ化合物、Ｍｎ−Ｂ化合物およびＭｏ−Ｂ化合物よりなる群から選択された少なくとも１種類以上を有することを特徴とする請求項１または２に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
4. 前記Ａｌ−Ｂ化合物は、ＡｌＢ₁₂およびＡｌＢ₂の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項３に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
5. 前記硼化物粒子は、ボロン含有量が６０質量％以上の第１の硼化物粒子とボロン含有量が５質量％以上６０質量％未満の第２の硼化物粒子とからなることを特徴とする請求項１または２に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
6. 前記ボロン含有合金粒子は、ＡｌＢ₁₂、ＣａＢ₆およびＳｉＢ₆よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第１の硼化物粒子と、ＦｅＢ、ＭｎＢ₂、Ｆｅ₂ＢおよびＡｌＢ₂よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の第２の硼化物粒子と、不可避的不純物粒子と、から成ることを特徴とする請求項５に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
7. 前記ボロン含有合金粒子に占める前記第１の硼化物粒子の割合が５０質量％以上であることを特徴とする請求項６に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
8. 前記ボロン含有合金粒子の粒径は、１５ｍｍ以下（ただし、ゼロは含まない）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
9. 前記溶融アルミニウム合金は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系およびＡｌ−Ｍｇ系よりなる群から選択された少なくとも１種類以上の鋳造用アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
10. 前記切除工程後の鋳ぐるみ板の全厚さ（以下、「鋳ぐるみ板全厚さ」と称す）は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、前記底板の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／５〜１／３であり、かつ、前記ボロン含有合金粒子層の厚さは前記鋳ぐるみ板全厚さの１／３〜３／５であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
11. 前記切除工程後に、面削または鍛造により板厚を調整するための板厚調整加工工程を有したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
12. 前記切除工程後に、さらに薄い板厚の鋳ぐるみ板を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
13. 前記切除工程後に、所定形状の型材を得るための圧延加工工程を有したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。
14. 前記切除工程後に、所定形状の鍛造材を得るためのプレス加工工程を有したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のボロン含有アルミニウム板材の製造方法。

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