JPH0544010A - クロムを含む鉄系合金のダイカスト用素材及びその調製方法ならびにその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 表面酸化物被覆層を形成させたクロムを10wt
％以上含む鉄系合金のダイカスト用素材、及び、大気中
で 700℃〜1200℃の温度範囲で10分間以上の加熱、又
は、大気中で 700℃から射出温度まで10分間以上かける
加熱による表面酸化処理を施す上記ダイカスト用素材の
調製方法、さらに、表面酸化物被覆層は固相状態に保持
されるが、内質は少なくとも固液共存状態となる温度ま
で加熱し、この加熱に引き続いて射出成形する上記ダイ
カスト用素材の使用方法。 【効果】 加熱した素材を固体状で移送でき、かつ、液
体と同様の容易さで射出成形ができ、品質の良好な製品
が得られるとともに、歩止り、生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クロムを10wt％以上
含む鉄系合金のダイカストを行うにあたって、有利に適
合するダイカスト用素材、及びその調製方法、ならびに
その使用方法を提案するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまでのダイカスト法としては、一般
に広く用いられているものとして、素材を溶融し、その
溶湯をひしゃく等でスリーブに注入してモールド中へ射
出する方法がある。また、素材を加熱してその一部を溶
融させ、固液共存状態にすることにより、加熱及び移送
時には全体として固体と同様の挙動を示すが、変形させ
ると全体として液体と同様の挙動を示すようにし、金型
ゲート部までは固体状で移送し、射出時には液体と同様
の流動性にしてモールド中へ射出する方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のダイカ
スト法において、溶湯をひしゃく等でスリーブに注入し
射出する方法、すなわち、射出ごとに溶解炉から一回の
射出に必要とする量の溶湯をひしゃく等でくみ出してス
リーブに注入し、プランジャーで金型まで移動させて射
出する方法では、 ・溶解炉中の溶湯表面のスカム、ひしゃく表面の被覆材
等の異物の混入、スリーブ中の溶湯の流動によるガスの
巻き込みなどがあり、製品の特性を劣化させる。 ・正確な量の溶湯をくみ出すことは困難で、溶湯量の不
足を防ぐため、射出成形に必要とする量より多い量の溶
湯をくみ出すため、歩止りが低下する。 ・ひしゃくに入った溶湯を溶解炉からスリーブまで移送
する際、溶湯をこぼさないようにするため高速で運べな
い。 などの問題がある。

【０００４】一方、素材の一部を溶融させ固液共存状態
にして射出する方法では、 ・加熱及び移送中においては、固相が網状に連結し全体
としては固体と同様の挙動を示し、射出時においては、
変形により網状に連結していた固相が破壊して固相の粒
が液体中に浮遊し全体として液体と同様の挙動を示すよ
うにするためには、液相量の好適範囲（50〜70wt％) が
あり、これを制御することが難かしい。すなわち、上記
の好適な液相量を確保するためには、その素材の状態図
から液相量が好適範囲内になる温度範囲を読み取り、そ
の温度範囲内に加熱すればよいわけであるが、クロムを
含む鉄系合金すなわち多元系合金の状態図は必ずしも整
備されていなく、また、状態図がある場合でも液相量が
上記好適範囲になる温度範囲は狭く、その狭い温度範囲
を制御することは困難である。という問題がある。

【０００５】なお、液相量が好適範囲を外れて多い場合
には、加熱中に液体として挙動し、加熱中に変形、溶解
などの現象があらわれ、金型までの移送ができなくな
り、逆に少ない場合には、射出成形時に固体として挙動
し、変形抵抗が大きくなり、素材が破壊するなどして射
出成形がてきなくなる。

【０００６】したがって、この発明は、上記した問題点
を有利に解決し、ダイカストを支障なく行うことができ
る新しい考えに基づく、クロムを10wt％以上含む鉄系合
金のダイカスト用素材、及びその調製方法、ならびにそ
の使用方法を提案することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、素材の表面
を融点の高い表面酸化物被覆層で覆うことにより、内質
が溶融状態になっても、あたかも液状の素材が表面の酸
化物層の容器内に入ったような状態にすることにより、
移送及び射出を支障なく実施できるようにしようとする
ものである。

【０００８】すなわち、この発明の要旨は、塊状であっ
て、そのまわりに表面酸化物被覆層を形成させて成るク
ロムを10wt％以上含む鉄系合金のダイカスト用素材（第
１発明）であり、

【０００９】また、クロムを10wt％以上含む鉄系合金
に、大気中で 700℃以上、1200℃以下の温度範囲の加熱
のもとに、10分間以上の表面酸化処理を施すか、又は、
大気中で 700℃から射出温度まで、10分間以上かけて加
熱する表面酸化処理を施すクロムを10wt％以上含む鉄系
合金のダイカスト用素材の調製方法 (第２，第３発明）
であり、

【００１０】さらに、クロムを10wt％以上含む鉄系合金
のダイカスト用素材を、その表面酸化物被覆層が固相状
態に保持されるが、内質で少なくとも固液共存状態とな
る温度まで加熱し、この加熱に引き続いてモールド中へ
射出成形することを特徴とする上記ダイカスト用素材の
使用方法 (第４発明）である。

【００１１】

【作用】この発明をさらに詳しく以下に述べる。この発
明では、塊状の素材の表面に融点の高い表面酸化物被覆
層を形成させ、内質が溶融状態になっても、液状の素材
が表面酸化物被覆層の容器に入った状態になるようにす
ることを最大の特徴とするものである。

【００１２】かくすることにより、表面酸化物被覆層は
溶融した素材の容器として機能し、加熱装置から金型の
ゲート部まで固体と同様に移送でき、かつ、内質を酸
化、ガスの巻き込み、異物による汚染から保護する。そ
して、この表面酸化物被覆層は射出時には、金型のゲー
ト部で射出力により粉砕されるため、液体と同様の流動
性となり射出成型を容易にする。

【００１３】なお、表面酸化物被覆層は射出時にゲート
部で粉砕され、その一部はビスケット部に残留し、他の
一部は製品に混入することになるが、微細な粒子として
製品に均一に分散するため材質に対する影響は少ない。

【００１４】つぎに、上記表面酸化物被覆層を形成する
ための調製方法について述べる。室温で、射出１回に必
要な量の大きさに切断した丸棒などを用いて、大気中で
加熱し、表面酸化物被覆層を形成させる。

【００１５】加熱温度が 700℃未満では十分な厚さの表
面酸化物被覆層が生成しなく、1200℃超えでは表面酸化
物被覆層が過大となって、射出及び製品の材質に悪影響
をおよぼし適当でない。また保持時間が10分未満では十
分な厚さの表面酸化物被覆層が生成しない。したがっ
て、好適な表面酸化物被覆層を形成させるための加熱条
件は、大気中で加熱し、その温度を 700℃以上、1200℃
以下とし、その保持時間を10分間以上とする。

【００１６】また、上記の表面酸化物被覆層を形成させ
るための加熱と射出のための加熱を連続させて行っても
同様の効果が得られる。すなわち、この場合は700℃か
ら射出温度まで10分間以上かけて加熱することでよい。

【００１７】つぎに、クロムの限定理由について述べ
る。クロムの含有量が10wt％未満の鉄合金では大気中で
高温(700〜1200℃) 加熱した場合、生成する酸化物は脆
弱で素材に密着した安定な層とならないためたこの発明
方法は適用できなくなる。したがってクロムの含有量は
１０wt％以上とする。

【００１８】以上、クロムを含む鉄系合金を、これまで
の固液共存状態で射出成形する場合、前記したように、
その液相量を好適範囲内に制御することは困難であった
が、この発明においては、上記したように表面酸化物被
覆層を形成させることにより、液相量の好適範囲の上限
の規制が不要となるため、その制御が容易となり好適な
射出成形を行うことができる。

【００１９】

【実施例】この発明の適合例及び比較例について、ダイ
カストを試みた結果を以下に列記する。

【００２０】なお、上記に用いたダイカスト成形機の主
要諸元は以下の通りである。 型 締 力 ： 425t ダイストローク： 560mm 射 出 力 ：３〜53t プランジャーストローク：595mm 射 出 速 度： 0.01 〜5.00m/sec 高周波加熱装置：２〜３kHz, 60kw

【００２１】 適合例１ Ｃ： 0.02 wt％、Si : 0.5 wt％、Mn : 1.0 wt％、Cr
: 18 wt％ 及びNi : 8.5wt％を含有する SUS 304の丸
棒（長さ：70mm、直径: 60mm ) を、大気中で、1000℃
の温度で30分間の加熱後室温まで冷却して、表面酸化物
被覆層を形成させた。ついで、上記処理を施した素材を
高周波で室温から1410℃まで10分間で加熱し、火ばしで
つかんでスリーブに装入し、プランジャーで金型ゲート
部まで押し込みモールド中へ射出成形を試みた。この結
果、素材は火ばしでつかむことができ、正常な射出がで
きた。

【００２２】 適合例２ 適合例１と同様の丸棒を用い、これをセラミックス製の
スリーブに装入し、大気中で高周波により室温から1420
℃まで30分間で加熱し (700 ℃から1420℃までの加熱時
間 20 分間) 、表面酸化物被覆層を形成さるとともにプ
ランジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射
出成形を試みた。この結果、正常な射出ができた。

【００２３】 適合例３ 適合例１と同様の丸棒を用い、これを大気中で、700 ℃
の温度で10分間の加熱後室温まで冷却して、表面酸化物
被覆層を形成させた。ついで、上記処理を施した素材を
高周波で室温から1420℃まで 10 分間で加熱し、火ばし
でつかんでスリーブに装入し、プランジャーで金型ゲー
ト部まで押し込みモールド中へ射出成形を試みた。この
結果、素材は火ばしでつかむことができ、正常な射出が
できた。

【００２４】 適合例４ 適合例１と同様の丸棒を用い、これを大気中で、1200℃
の温度で60分間の加熱後室温まで冷却して、表面酸化物
被覆層を形成させた。ついで、上記処理を施した素材を
高周波で室温から1420℃まで 10 分間で加熱し、火ばし
でつかんでスリーブに装入し、プランジャーで金型ゲー
ト部まで押し込みモールド中へ射出成形を試みた。この
結果、素材は火ばしでつかむことができ、正常な射出が
できた。

【００２５】 適合例５ 適合例１と同様の丸棒を用い、これをセラミックス製の
スリーブに装入し、大気中で高周波により室温から 141
0 ℃まで20分間で加熱し（700 ℃から1410℃までの加熱
時間10分間) 、表面に酸化物層を形成させるとともにプ
ランジャーで金型ゲート部まで押し込みモールド中へ射
出成形を試みた。この結果正常な射出ができた。

【００２６】 適合例６ Ｃ： 0.4 wt％、Si : 2.0 wt％、Mn :0.5 wt％、及
びCr : 10.5 wt％、Mo： 0.8wt％を含有する丸棒（長
さ：70mm、直径 : 60mm ) を、大気中で、1000℃の温度
で30分間の加熱後室温まで冷却して、表面酸化物被覆層
を形成させた。ついで、上記処理を施した素材を高周波
で室温から1490℃まで15分間で加熱し、火ばしでつかん
でスリーブに装入し、プランジャーで金型ゲート部まで
押し込みモールド中へ射出成形を試みた。この結果、素
材は火ばしでつかむことができ、正常な射出ができた。

【００２７】 比較例１ 適合例１と同様の丸棒を用い、これを高周波で室温から
1410℃まで10分間で加熱し（700 ℃から1410℃までの加
熱時間５分間) 、火ばしでつかみスリーブに装入して射
出しようとした。しかし、素材は液体と同様の挙動を示
し火ばしでつかむことができなかった。

【００２８】以上、表面酸化物被覆層を形成させたこの
発明の適合例は、金型ゲート部までの移送及び正常な射
出ができることを示している。

【００２９】

【発明の効果】この発明は、表面に酸化物被覆層を形成
させることにより、ダイカストに好適な固液共存状態の
制御が困難なクロムを含む鉄径合金であっても、加熱し
た素材を固体状で移送し、液体と同様の容易さで射出成
形ができるようにするもので、この発明により、ガスの
巻き込み、異物の混入のない品質の良好な製品が得られ
るとともに、歩止り、生産性が向上する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塊状であって、そのまわりに表面酸化物
   被覆層を形成させて成るクロムを10wt％以上含む鉄系合
   金のダイカスト用素材。
2. 【請求項２】 クロムを10wt％以上含む鉄系合金に、大
   気中で 700℃以上、1200℃以下の温度範囲の加熱のもと
   に、10分間以上の表面酸化処理を施すことを特徴とする
   クロムを10wt％以上含む鉄系合金のダイカスト用素材の
   調製方法。
3. 【請求項３】 クロムを10wt％以上含む鉄系合金に、大
   気中で 700℃から射出温度まで、10分間以上かけて加熱
   する表面酸化処理を施すことを特徴とするクロムを10wt
   ％以上含む鉄系合金のダイカスト用素材の使用方法。
4. 【請求項４】 クロムを10wt％以上含む鉄系合金のダイ
   カスト用素材を、その表面酸化物被覆層が固相状態に保
   持されるが、内質で少なくとも固液共存状態となる温度
   まで加熱し、この加熱に引き続いてモールド中へ射出形
   成することを特徴とするクロムを10wt％以上含む鉄系合
   金のダイカスト用素材の使用方法。