JPH0575505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明はアルミニウム溶湯の取扱いに用いる
耐侵蝕性成形品に関し、さらに詳しくは、例え
ば、アルミニウムの精錬に用いる溶解炉およびア
ルミニウムダイカストの鋳造に際して、アルミニ
ウム溶湯の受容器となる取鍋などの搬送容器と
か、アルミニウム溶湯に浸漬するなどのように、
同溶湯に直接々触して使用する各種金型、機器、
治具類などのための耐侵蝕性成形品に係るもので
ある。 、従来の技術とその問題点〕 従来から、この種のアルミニウム溶湯の取扱い
に用いる耐侵蝕性成形品を得るための主要な金属
材料としては、一般に鋳鉄材料いわゆるFC材料
が適用されており、かつまた、その耐侵蝕性を一
層向上させるために、成形品の表面に保護コーテ
イング被膜を形成させるようにしている。 しかしながら、このようにアルミニウム溶湯の
取扱いのための耐侵蝕性成形品として、FC材料
を用いる場合には、たとえ、その成形品の表面に
防蝕や溶湯の付着を防止するための保護コーテイ
ング被膜、通常は亜鉛華のような保護材をマシン
油などの有機溶剤で練り上げたものを塗布コーテ
イングして被膜を形成させ、同表面への溶油の付
着、いわゆる濡れ性および侵食防止を図つている
が、このような手段を講じても、同成形品により
アルミニウム溶湯を継続して受容し、もしくは同
成形品をアルミニウム溶湯中に継続して浸漬させ
ると、極めて短時間のうちに表面の侵食、溶損が
始まつて使用不能になると云う不利があり、繰り
返し使用するのには、その度毎にコーテイングし
直す必要がある。 こゝで、アルミニウム溶湯の異種金属材料に対
する侵蝕性は極めて高く想像に絶するもので、こ
れはアルミニウム自体が異種金属と頗る合金化し
易いと云う性質を有している上に、高温に保持さ
れたアルミニウム溶湯が極めて活性であつて、そ
の合金化をより一層助長しているためであり、従
つて、このアルミニウム溶湯を取扱うための成形
品の材料として、普通鋼（SS）はもとよりのこ
と、熱間工具鋼（SKD）、合金工具鋼（SKS）な
どの硬度の高い金型材料についても、その耐用寿
命の点で全く期待できず、さらには、一般的な耐
侵蝕性金属材料として知られる純ニツケル、ニツ
ケル基合金とか、ステンレス鋼などであつてさえ
も、その高価な割には十分な信頼性に欠け、ま
た、ダイカスト、重力鋳造、低圧鋳造などのアル
ミニウム鋳物の金型にも、熱間工具鋼（SKD）、
鋳鉄（FC）などが用いられているが、このよう
な金型材料でも、繰り返し使用した場合には、常
時、アルミニウム溶湯が強く当る部分にヒートク
ラツクを生じて使用不能になるなどの欠点があつ
た。 そこで、最近に至つて、前記した金属材料に代
えて、炭化ケイ素、窒化ケイ素に代表される各種
のセラミツクス材料を、この種の形成品材料に使
用することが図られており、これらの各種セラミ
ツクス材料の場合、アルミニウム溶湯に対する耐
侵蝕性については、従来の金属材料に比較する
と、極めて優れているが、セラミツクス材料の通
有性として、耐衝撃性とか熱衝撃性に弱く、取扱
いを慎重になさないと破損し易いものであり、ま
た一方、セラミツクス材料は、本質的に多孔性で
あることから、アルミニウム溶湯の受容条件と
か、あるいはアルミニウム溶湯中への浸漬条件の
如何によつては、同溶湯が外部に漏れたり、内部
に含浸されて好ましくはなく、さらに、機械的加
工性が悪いために形状的な制約が大きくて使用範
囲が限定され、かつまた、コスト面でも高価につ
くなどの多くの問題点がある。 この発明は従来のこのような問題点を解消する
ためになされたものであつて、その目的とすると
ころは、アルミニウム溶湯に対して良好な耐侵蝕
性を有するこの種のアルミニウム溶湯の取扱いの
ための耐侵蝕性成形品を提供することである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、前記した従来技術の問題点を改
善すべく種々の素材を用いて試験、研究を重ねた
結果、この発明を完成するに至つた。 すなわち、この発明は、チタン基合金素材によ
つて形成された素製品を、大気中において、500
〜950℃の温度範囲内で２時間以上加熱処理し、
同素製品の表面に厚さ10〜100μｍの酸化皮膜を
形成したことを特徴とするアルミニウム溶湯の取
扱いに用いる耐侵蝕性成形品である。 こゝで、この発明の適用されるチタン基合金と
しては、特に特定のものに限定されるものではな
く、通常、市販されているチタン基合金を適宜に
選択して用いることができる。 また、この発明でのチタン基合金に対する酸化
処理としては、このチタン基合金を大気中で500
〜950℃に加熱し、かつ少なくとも２時間以上保
持することにより、同チタン基合金の表面に10〜
100μｍの厚さの強固な酸化被膜を形成し得るの
であり、その他にも、炭酸リチウムなどの塩浴中
で500℃程度に加熱処理しても、同様な酸化被膜
を形成することが可能である。 またこゝで、酸化のための加熱温度が500℃以
下の場合には、一般に反応速度が遅くて、この発
明での目的に耐える程度の強固な被膜を形成し難
く、また、これが950℃以上の場合には、素材自
体がβ相に変化して材質的に脆化するので温度範
囲と加熱時間との相関々係は、この発明での特定
範囲が最も適切である。 そして、この発明では、強度とか安定性の立場
から素材にチタン基合金を用いているが、適用対
象である成形品の如何によつては純チタンを用い
てもよい。 また、この発明は、アルミニウム溶湯用の種々
の部品とか金型などの成形品として特に優れた効
果を奏するものであるが、アルミニウム溶湯以外
にも、例えばマグネシウム溶湯、亜鉛溶湯、鉛溶
湯および銅合金溶湯などのように、アルミニウム
溶湯と使用方法が類似する各種非鉄金属溶湯用の
種々の部品とか金型などの成形品に対して有効に
適用し得る。 〔発明の効果〕 以上詳述したように、この発明によれば、チタ
ン基合金素材によつて素製品を成形し、かつこの
素製品の表面に酸化被膜を形成させるようにした
ので、前記各実施例の結果からも明らかなよう
に、従来から用いられてきた鋳鉄材とか、鋳鉄材
に保護コーテイングを施したものに比較して十分
な耐侵蝕性を有することが明らかであり、また一
方で、単に耐侵蝕性の点では、炭化ケイ素、窒化
ケイ素に代表される各種のセラミツクス材料も優
れてはいるが、その反面、これが破損し易いこ
と、機械的加工性の悪いこと、本来的に多孔性で
あることなどを考慮して比較すると、この発明
は、これらの欠点をすべて解消し得るのである。 また、この発明によれば、アルミニウム溶湯を
直接受け入れ、もしくはアルミニウム溶湯に直接
浸漬される各種の成形品を得るのに、これを所望
形状に作製した上で、その表面に酸化処理を施す
ことができることから、アルミニウム溶湯の取扱
いのための耐侵蝕性成形品として、その用途が極
めて広範囲に及ぶと云う利点を有している。 さらに、本発明者等がこの発明の研究、開発中
に得た知見によると、チタン基合金素材からなる
成形品の表面に形成した酸化被膜は、その濡れ性
が悪いために、アルミニウム溶湯が殆んど付着し
ないと云う特性をも有しており、これはアルミニ
ウム溶湯を直接受け入れもしくはアルミニウム溶
湯に直接浸漬される各種の成形品として頗る有利
である。 そしてまた、例えば、アルミニウムダイカスト
の鋳造工程で使用される各種の成形品、殊に型部
品については、その使用形態上、耐摩耗性の点も
重要な課題であるが、この発明で得られる成形品
は、表面に形成される酸化被膜の硬度が極めて高
く、かつ機械的強度に優れるために、この耐摩耗
性の点においても良好な結果が得られ、特に金型
材などの場合には、ヒートクラツクとか、焼き付
き、かじり付きなどによる損耗を未然に防止でき
るものである。 〔実施例〕 以下、この発明に係る成形品の各別の実施例に
つき、さらに具体的に説明する。 実施例 Al（６部）、Ｖ（４部）、Ti（残部）のチタン基合
金を成形素材に用い、外径50mmおよび長さ200mm
のテストピースを作製し、円筒形の炉内で大気に
触れる状態で800℃に加熱し、この状態を10時間
に亘り保持して、同テストピースの全表面に酸化
被膜を形成させた。 また別に、成形素材として、前記合金に酸化処
理を施さなかつたもの、鋳鉄（FC25）のみのも
の、鋳鉄（FC25）の表面に亜鉛華による保護コ
ーテイングを施したもの、およびSiCのみのも
のゝそれぞれによる同一寸法のテストピースを用
意した。 しかして、このようにして得た各テストピース
を、湯温730℃のアルミニウム合金（AC4C）溶
湯中に継続して浸漬させ、同一条件下でそれぞれ
が溶損するまでの寿命を比較測定した。 得られた結果を第１表に示す。 実施例 前記実施例で用いたチタン基合金により熱電
対保護管（内径50mm×肉厚10mm×長さ300mm）、ス
トーク（内径100mm×肉厚12mm×長さ100mm）およ
び中間ストーク（内径100mm×肉厚12mm×長さ100
mm）の三種類からなる低圧鋳造用のアルミニウム
溶湯浸漬部品を作製して、その表面に前記と同様
に酸化被膜を形成させ、この実施例部品と、鋳鉄
（FC25）製の同一部品とを、低圧鋳造機における
実施例と同一条件のアルミニウム合金
（AC4C）溶湯中で連続鋳造を行ない、それぞれ
が溶損するまでの寿命を比較測定した。 得られた結果を第２表に示す。 実施例 前記実施例で用いたチタン基合金によつて低
圧鋳造用型部品を作製して、その表面に前記と同
様に酸化被膜を形成させ、この実施例型部品と、
鋳鉄（FC25）製および熱間工具鋼（SKD61）製
の同一形部品とを、低圧鋳造機における実施例
と同一条件のアルミニウム合金（AC4C）溶湯中
に繰り返して浸漬させる耐侵蝕性試験を行ない、
溶損するまでの使用回数を比較測定した。 得られた結果を第３表に示す。 なお、前記した各実施例は、現在も継続試験中
のものであつて、この発明の成形品について言え
ば、その実質的な耐用寿命は、各表に示された数
値を十分に上回るものであることが予測される。

【表】 但し、○＝溶損なし、△＝溶損開始、×＝溶
損。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタン基合金素材によつて成形された素製品
   を、大気中において、500〜950℃の温度範囲内で
   ２時間以上加熱処理し、同素製品の表面に厚さ10
   〜100μｍの酸化皮膜を成形したことを特徴とす
   るアルミニウム溶湯の取扱いに用いる耐侵蝕性成
   形品。