JPH06254667A - 鋳物内面の被覆層形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部の形状に左右されることなく、鋳物内面
に、均一な被覆層を形成できるようにする。 【構成】 中子２を用いた鋳型３によって鋳造される鋳
物１の中子２に対面する内面４に被覆材５を被覆して被
覆層を形成する方法において、中子２を鋳物材料よりも
融点が低い金属で形成し、該中子２に予め上記被覆材５
を被覆し、この被覆材５を被覆した中子２を鋳型３に組
み込んで鋳込み、離型した後、中子２を溶融して鋳物１
から溶出させ、被覆材５を鋳物内面４に転写して被覆層
を形成する。被覆材５は予め中子２の外表面に被覆する
ので、転写されて形成された被覆材５の被覆層を、鋳物
内面４の形状に左右されることなく、むらなく均一に形
成することができ、このため、鋳物内面４の耐食性や耐
摩耗性を確実に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳物内面の被覆層形成
方法に係り、特に、中子を用いた鋳型によって鋳造され
中空部を有する鋳物の内面に被覆材を被覆して被覆層を
形成する鋳物内面の被覆層形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば、流体を通す管体や弁体
等を鋳物で形成したものがあり、これらの鋳物は、中子
を用いた鋳型によって鋳造されている。このような鋳物
において、中空部の耐食性や耐摩耗性を良くするため
に、鋳物の内面に、例えばニッケル・クロム等の被覆材
を被覆する技術が開発されている。

【０００３】従来、この中空部を有する鋳物の内面に被
覆材を被覆して被覆層を形成する覆層形成方法として
は、例えば、溶射ガンを用いて被覆材を溶射させる方法
や、メッキによる方法が用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の鋳物内面の被覆層形成方法にあっては、前者の溶射
ガンを用いて被覆材を溶射させる方法では、中空部が狭
いと、溶射ガンが入らないので、溶射することができな
いという問題があった。また、後者のメッキによる方法
では、電極との距離が一定しない等の原因で、メッキむ
らが生じ、被覆層が不均一になってしまうという問題が
あった。

【０００５】そこで、本発明の課題は、内部の形状に左
右されることなく、鋳物内面に、均一な被覆層を形成で
きるようにした鋳物内面の被覆層形成方法を提供する点
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本発明の技術的手段は、中子を用いた鋳型によっ
て鋳造される鋳物の中子に対面する内面に被覆材を被覆
して被覆層を形成する鋳物内面の被覆層形成方法におい
て、中子を鋳物材料よりも融点が低い金属で形成し、該
中子に予め上記被覆材を被覆し、この被覆材を被覆した
中子を鋳型に組み込んで鋳込み、離型した後、中子を溶
融して鋳物から溶出させ、被覆材を鋳物内面に転写して
被覆層を形成するようにしたものである。

【０００７】そして、上記中子に被覆材を被覆する前
に、該中子に断熱材を被覆することが有効である。

【０００８】

【作用】上記構成からなる鋳物内面の被覆層形成方法に
よれば、中子表面に被覆材を被覆するが、被覆材は、中
子の形状が複雑なものであっても、外表面に被覆される
ので、万遍なくかつ均一に被覆される。そして、鋳込み
時には、鋳物材料は、中子に被覆された被覆材に接触
し、鋳物材料が固化する過程で、鋳物材料と被覆材とが
冶金的に結合し、被覆材が鋳物内面に転写されていく。
その後、中子を溶出させるが、鋳物は融点温度にならな
いので中子のみ溶融し、これにより、鋳物内面に転写し
た被覆材が残って被覆層として形成される。

【０００９】また、被覆材を被覆する前に中子に断熱材
を被覆すれば、鋳造時に、断熱材によって溶湯の熱が中
子に伝達されにくくなり、そのため、熱が奪われない
分、被覆材の融着性が向上させられる。更に、この断熱
材は、被覆材の外側に残って、被覆層として形成され
る。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例に
係る鋳物内面の被覆層形成方法について詳細に説明す
る。

【００１１】図１乃至図３には、第一の実施例に係る被
覆層形成方法を示している。この方法においては、鋳物
１を中子２を用いた鋳型３によって鋳造し、この鋳物１
の中子２に対面する内面４に被覆材５を被覆する。実施
例に係る鋳物１の形状は内部よりも入り口の狭い容器状
のものである。

【００１２】鋳物１の材料としては、鋳鉄（融点１２０
０℃）を用いる。中子２の材料としては、鋳物材料より
も融点が低い金属を用い、実施例ではアルミニュウム合
金（融点６５０℃）を用いる。また、被覆材５として
は、ニッケル・クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ合金）（融点１
５００℃）を用いる。

【００１３】次に、この鋳物１の製造工程について説明
する。 中子の製作工程 先ず、中子２を所要の形状に製作する。この中子２の製
作は、例えば機械加工や鋳造等により行なう。中子２
は、中子本体６と、この中子本体６を鋳型３に対して支
持する巾木７とからなる。

【００１４】鋳型の製作工程 一方、鋳型３も所要の形状に製作する。鋳型３として
は、例えば、金属を機械加工や鍛造等で成形したもの、
あるいは、砂やセラミックス等の耐火物を成形したもの
が用いられる。鋳型３は、分割型であって、中子２の巾
木７を押える巾木押え部８、湯口９が形成されている。

【００１５】中子表面への被覆工程 中子２の中子本体６表面に薄膜の被覆材５を被覆する。
この被覆は、例えば、溶射により、あるいは、メッキに
より行なう。この場合、中子２の形状が複雑なものであ
っても、外表面に被覆するので、万遍なくかつ均一に被
覆することができる。

【００１６】型組工程 上記の鋳型３と中子２とを組み合わせる。中子２は、そ
の巾木７が鋳型３の巾木押え部８に保持されるので、が
たつくことなく位置決めされる。

【００１７】鋳込み工程 湯口９から鋳物材料の溶湯を流し込む。これにより、溶
湯が鋳型３と中子２とで形成される空間部にその下部側
から上部側へと充満していく。この場合、鋳物材料は、
中子２に被覆された被覆材５に接触し、鋳物材料が固化
する過程で、鋳物材料と被覆材５とが冶金的に結合し、
被覆材５が鋳物内面４に転写される。

【００１８】離型工程 鋳物材料が固まったならば、鋳型３を取り外す。

【００１９】中子溶出工程 全体を中子２の融点を僅かに越える温度で加熱し、中子
２を溶融して鋳物１の入口から溶出させる。この場合、
鋳物１や被覆材５は、融点温度にならないので、中子２
のみ溶融し、これにより、鋳物内面４に転写した被覆材
５が残って、被覆層として形成される。

【００２０】整形工程 湯口９のはみ出し部分をカットする等整形する。

【００２１】製品 このようにして製造された鋳物製品は、鋳物内面４に被
覆材５が転写されて被覆層が形成され、しかも、この被
覆層は、中子２に万遍なく均一に被覆された被覆材５が
そのまま転写されているので、形状に左右されることな
く、むらなく均一に被覆されている。これにより、鋳物
内面４の耐食性や耐摩耗性が向上させられる。

【００２２】図４乃至図６には、第二の実施例に係る被
覆層形成方法を示している。この方法は、上記第一の実
施例と同様に、鋳鉄（融点１２００℃）の鋳物１をアル
ミニュウム合金（融点６５０℃）の中子２を用いた鋳型
３によって鋳造し、この鋳物１の中子２に対面する内面
４にＮｉ−Ｃｒ合金（融点１５００℃）の被覆材５を被
覆するものである。

【００２３】上記第一の実施例と異なる点は、中子２に
被覆材５を被覆する前に、中子２に断熱材１０を被覆す
る工程を有していることである。断熱材１０としては、
例えば、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）あるいはジルコニア等
が用いられる。

【００２４】次に、この鋳物１の製造工程について説明
する。尚、上記第一の実施例と同様の点は一部説明を省
略する。先ず、上記と同様に、中子の製作工程及び
鋳型の製作工程により、中子２と鋳型３を製作する。

【００２５】−ａ 中子表面への断熱材の被覆工程 中子２の中子本体６表面に薄膜の断熱材１０を被覆す
る。この被覆は、例えば、溶射により行なう。

【００２６】−ｂ 中子表面への被覆材の被覆工程 断熱材１０が被覆された中子２の表面に薄膜の被覆材５
を形成する。この被覆は、例えば、溶射により、あるい
は、メッキにより行なう。この場合、中子２の形状が複
雑なものであっても、外表面に被覆するので、万遍なく
かつ均一に被覆することができる。

【００２７】型組工程 上記の鋳型３と中子２とを組み合わせる。

【００２８】鋳込み工程 湯口９から鋳物材料の溶湯を流し込む。これにより、溶
湯が鋳型３と中子２とで形成される空間部にその下部側
から上部側へと充満していく。これにより、鋳物材料
は、中子２に被覆された被覆材５に接触し、鋳物材料が
固化していく過程で、鋳物材料と被覆材５とが冶金的に
結合し、被覆材５が鋳物内面４に転写される。この場
合、中子２は、断熱材１０で被覆されているので、溶湯
の熱が中子２に伝達されにくく、そのため、熱が奪われ
ない分、被覆材５の融着性が良く、冶金的結合が高めら
れる。

【００２９】その後、上記と同様に、離型工程、中
子溶出工程、整形工程を経て製品とする。

【００３０】製品 このようにして製造された鋳物製品は、鋳物内面４に被
覆材５が転写されて被覆層として形成され、しかも、こ
の被覆層は、中子２に万遍なく均一に被覆された被覆材
５がそのまま転写されているので、形状に左右されるこ
となくむらなく均一に被覆されている。これにより、中
空部の耐食性や耐摩耗性が向上させられる。更に、被覆
材の外側に、断熱材１０の薄膜層が被覆層として形成さ
れるので、被覆材が保護され、傷みにくくなることか
ら、より一層、鋳物内面４の耐食性や耐摩耗性が向上さ
せられる。

【００３１】図７及び図８には、第三の実施例に係る被
覆層形成方法を示している。この方法は、上記第二の実
施例と同様に、鋳鉄（融点１２００℃）の鋳物１をアル
ミニュウム合金（融点６５０℃）の中子２を用いた鋳型
３によって鋳造し、この鋳物１の中子２に対面する内面
４に、Ｎｉ−Ｃｒ合金（融点１５００℃）の被覆材５を
被覆するものであり、中子２に被覆材５を被覆する前
に、例えばアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等の断熱材１０を被
覆しておくものである。

【００３２】上記第二の実施例と異なる点は、中子２に
断熱材１０を被覆した次に、純アルミ（Ａｌ）１１を被
覆する点である。

【００３３】次に、この鋳物１の製造工程について説明
する。尚、上記第二の実施例と同様の点は一部説明を省
略する。上記と同様に、中子の製作工程、鋳型の製
作工程を経る。

【００３４】中子表面への被覆工程 先ず、中子２の中子本体６表面に薄膜の断熱材１０を溶
射等により被覆する。次に、薄膜の純アルミ１１を溶射
等により被覆する。その後、断熱材１０及び純アルミ１
１が被覆された中子２の表面に薄膜の被覆材５を形成す
る。この被覆は、例えば、溶射により、あるいは、メッ
キにより行なう。その後、型組工程を行なう。

【００３５】鋳込み工程 鋳込み工程では、湯口９から溶湯を流し込む。これによ
り、溶湯が鋳型３と中子２とで形成される空間部にその
下部側から上部側へと充満していく。鋳物材料は、中子
２に被覆された被覆材５に接触し、鋳物材料は固化して
いく過程で、鋳物材料と被覆材５とが冶金的に結合し、
被覆材５が鋳物内面４に転写される。この場合、中子２
は、断熱材１０で被覆されているので、溶湯の熱が中子
２に伝達されにくく、そのため、熱が奪われない分、被
覆材５の融着性が良く、冶金的結合が高められる。ま
た、純アルミ１１が溶融して、被覆材５の表面に含浸あ
るいは食い込んでいき、被覆材５に融着する。

【００３６】その後、上記と同様に、離型工程、中
子溶出工程を行なう。溶出工程では、純アルミ１１が被
覆材５の表面に融着して残り、中子２のみが溶出する。

【００３７】アルマイト処置工程 次に、周知のアルマイト処理を行なう。これにより、被
覆材５の表面に融着した純アルミ１１が、被覆材５の表
面に含浸あるいは食い込んだ状態で、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）に変化する。

【００３８】製品 このようにして製造された鋳物製品は、鋳物内面４に被
覆材５が転写されて被覆層が形成され、しかも、この被
覆層は、中子２に万遍なく均一に被覆された被覆材５が
そのまま転写されているので、形状に左右されることな
くむらなく均一に被覆されている。これにより、中空部
の耐食性や耐摩耗性が向上させられる。更に、被覆材５
の外側には、断熱材１０及びアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の
薄膜層が被覆層として形成されるので、被覆材５が保護
され、傷みにくくなることから、より一層、鋳物内面４
の耐食性や耐摩耗性が向上させられる。

【００３９】尚、上記実施例では、鋳物１の材料として
は、鋳鉄（融点１２００℃）を用いたが、必ずしもこれ
に限定されるものではなく、例えば、鋳鋼、銅合金、ア
ルミニュウム合金等、どのような鋳物材料であっても良
い。また、上記実施例では中子２の材料としてアルミニ
ュウム合金（融点６５０℃）を用いたが必ずしもこれに
限定されるものではなく、各種鋳物材料に合った材料を
用いて良く、要するに、鋳物材料よりも融点が低い金属
であればどのような材料であっても良い。

【００４０】鋳物材料と中子材料の組み合わせとして
は、例えば、次のようなものが挙げられる。鋳鋼（融点
１５００℃）と銅及びその合金（融点１０８０℃）、銅
及びその合金（融点１０８０℃）と錫（融点２３２
℃）、アルミニュウム（融点７００℃）と亜鉛（融点４
００℃）等がある。

【００４１】更にまた、上記実施例では、被覆材５とし
てニッケル・クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ合金）（融点１５
００℃）を用いたが、必ずしもこれに限定されるもので
はなく、ステンレス鋼、チタン等の金属、あるいは、セ
ラミックスやサーメット等、どのような材料であっても
良く、適宜選択して差し支えない。

【００４２】また、鋳物の形状は、上述した形状のもの
に限らず、どのような形状でも良いことは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋳物内面
の被覆層形成方法によれば、予め、中子に被覆材を被覆
して鋳造するので、鋳造時に、鋳物材料と被覆材とが冶
金的に結合し、これにより、被覆材を鋳物内面に転写す
ることができる。被覆材は予め中子の外表面に被覆する
ので、形状が複雑なものであっても、万遍なくかつ均一
に被覆することができ、そのため、転写されて形成され
た被覆材の被覆層を、形状に左右されることなくむらな
く均一に形成することができる。このため、鋳物内面の
耐食性や耐摩耗性を確実に向上させることができる。

【００４４】しかも、鋳造時に同時に被覆層を形成でき
ることから、コストも嵩むことがなく、極めて有用にな
る。

【００４５】また、中子に被覆材を被覆する前に断熱材
を被覆するようにすれば、鋳造時に、断熱材によって溶
湯の熱が中子に伝達されにくくなり、そのため、熱が奪
われない分、被覆材の融着性を良くし、被覆材の冶金的
結合を高めることができる。更に、鋳物製品において
は、被覆材の外側に、断熱材の薄膜層が形成されるの
で、被覆材が保護され、傷みにくくなることから、より
一層、鋳物内面の耐食性や耐摩耗性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図２】本発明の第一の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図３】本発明の第一の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図４】本発明の第二の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図５】本発明の第二の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図６】本発明の第二の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図７】本発明の第三の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【図８】本発明の第三の実施例に係る鋳物内面の被覆層
形成方法を示す鋳物の製造工程図である。

【符号の説明】

１ 鋳物 ２ 中子 ３ 鋳型 ４ 内面 ５ 被覆材 １０ 断熱材 １１ 純アルミ

フロントページの続き (72)発明者 米倉 勇雄 岩手県盛岡市湯沢南１丁目14番12号 (72)発明者 ▲桑▼嶋 孝幸 岩手県盛岡市東山１丁目18番４号 東中野 寮 (72)発明者 大場 嘉秀 岩手県紫波郡矢巾町南矢巾６の151 株式 会社ベン岩手工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中子を用いた鋳型によって鋳造される鋳
   物の中子に対面する内面に被覆材を被覆して被覆層を形
   成する鋳物内面の被覆層形成方法において、中子を鋳物
   材料よりも融点が低い金属で形成し、該中子に予め上記
   被覆材を被覆し、この被覆材を被覆した中子を鋳型に組
   み込んで鋳込み、離型した後、中子を溶融して鋳物から
   溶出させ、被覆材を鋳物内面に転写して被覆層を形成す
   るようにしたことを特徴とする鋳物内面の被覆層形成方
   法。
2. 【請求項２】 上記中子に被覆材を被覆する前に、該中
   子に断熱材を被覆することを特徴とする請求項１記載の
   鋳物内面の被覆層形成方法。