JPH06299267A

JPH06299267A - 金属間化合物鋳物の製造方法及びその製造装置

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Publication number: JPH06299267A
Application number: JP5251092A
Authority: JP
Inventors: George D Chandley; ディ．チャンドレージョージ; Merton C Flemings; シー．フレミングスメルトン
Original assignee: HITSUCHINAA Manufacturing CO Inc; Hitchiner Manufacturing Co Inc
Current assignee: HITSUCHINAA Manufacturing CO Inc; Hitchiner Manufacturing Co Inc
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: EP0604703A1; DE69331092T2; CA2100832C; US5299619A; EP0604703B1; CN1050788C; BR9303605A; DE69331092D1; CN1089530A; JP3714482B2; RU2107582C1; CA2100832A1

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、自動車産業、航空宇宙産
業、及び、その他の産業の必要に応じて、低コストで低
汚染の金属間化合物鋳物を、大量生産するために使用す
ることにある。【構成】このため、この発明は、固体の第１金属を含
む挿入物を収蔵する第１容器と、第２金属を含む挿入物
を溶融する第２容器と、第１金属の挿入物と接触させる
べく、第２金属を含む溶融挿入物を容器中に注入する手
段と、容器中の第１金属と第２金属を含む各挿入物を、
発熱反応させて鋳込用の金属間化合物溶融物が生成する
ように加熱する手段であって、発熱反応によって、溶融
物が得られる所用時間と、容器中の溶融物の滞留時間
と、が短縮されて、容器との反応による溶融物の汚染が
低減されるようにする、加熱手段と、溶融物が凝固する
と金属間化合物鋳物が形成されるように、溶融物をモー
ルド２２中に鋳込みする手段と、を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属間化合物鋳物の製
造方法及びその製造装置に係り、特にチタン・アルミナ
イド鋳物等の金属間化合物鋳物を低コストで大量生産す
るとともに金属間化合物溶融物と溶融物格納物質の間の
反応に起因する有害な汚染を生じさせない金属間化合物
鋳物の製造方法及びその製造方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】チタン等の反応性地金の重量比が高い合
金の多くは、合金が許容不可能な程度に汚染されるま
で、空気、並びに、極普通の坩堝耐火物と反応する。こ
のため、一般に、かかる合金は、合金装入物中に熱を発
生させるべくアーク又は電気誘導を使って水冷式金属
（例えば、銅）坩堝中で溶融される。

【０００３】米国特許第４，７３８，７１３号は、上記
溶融方法の１つを代表する。この特許の溶融方法は、電
力の使用が非常に非効率的である。更に、斯様な方法の
実績によると、達成可能な溶融過熱量は、坩堝の寿命に
限定されるので同寿命に左右されやすい。但し、この方
法が使用されているのは、所要合金の特製溶融電極を必
要とする消耗アーク溶融法よりも安価な溶融ストックを
使用するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水冷式銅坩
堝を使用するアーク溶融法（例えば、米国特許第２，５
６４，３３７号参照）によって、反応性合金を溶融する
場合に比較的高い過熱量を得ることができる。但し、誘
導溶融法だけでなくアーク溶融法も、冷却水が溶融反応
性合金と当接して水素ガスを生成する坩堝欠陥の場合、
爆発の可能性があるので危険である。アーク溶融法と誘
導溶融法は、いずれも、吹止め壁を有する特殊構造のビ
ルディング中の妨爆壁の背後などから遠隔操作される。
このため、かかる低温壁金属坩堝又は炉の稼働がコスト
高になった上に、良好な工程制御を行うことが困難であ
った。

【０００５】従来の技術による加工装置の一部では、チ
タン合金等の反応性合金が、酸化カルシウム坩堝を使っ
て溶融されて鋳込みされた。但し、この合金溶融物の酸
素汚染が急速であるので、アルミニウムを含有する一部
の合金の場合、大きな酸化アルミニウム蒸気が発生する
とともに、その発生量は、従来の鋳造ユニットの実用的
効果が、当該鋳造ユニットと係合する真空システムとチ
ャンバを汚染させることによって妨げられる程度であ
る。

【０００６】他の従来の技術による加工装置では、米国
特許第３，４８４，８４０号を参照されたいが、チタン
合金が、溶融物の有害な汚染が生じないように黒鉛で内
張りされた坩堝中で急速に溶融された。この特許のプロ
セスは、溶融温度の正確な制御ができないので、加熱サ
イクルが長すぎると余剰溶融物の汚染が生じることがあ
る。加えて、溶融物の坩堝の底部からの流出を抑制する
のは困難であり、この理由は、坩堝底部の金属ディスク
の中央部の溶融が上記目的のため必要であるからであ
る。上記構造では、溶融物流動オリフィスは、溶融速
度、装入物の直径、及び、ディスクサイズによって異な
るので、溶融物流動の抑制を困難にしている。

【０００７】近年、特にＴｉＡｌ等の金属間化合物合金
が、高温度で高強度であるとともに比較的軽量であるこ
とが非常に望ましい使用条件の航空宇宙産業と自動車産
業の使用に相当注目された。但し、当該金属間化合物合
金は、大部分のチタンを含有する（いわゆるガンマＴｉ
Ａｌは、重量比６６％のＴｉと、残りのほぼ殆どのＡｌ
と、から成る）ので、汚染の無い溶融と鋳造を困難にす
るとともに非常にコスト高になる。自動車の排気弁のよ
うな構成要素の使用に適応させるためには、金属間化合
物合金は、有害な汚染を発生させずに、高生産量且つ低
コストの方式で溶融させて鋳込する必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、第１に、固体の第１金属
を含む装入物を容器中に納置するステップと、前記第１
金属と発熱反応する第２金属を含む装入物を溶融させる
ステップと、前記第２金属を含む前記溶融装入物を前記
第１金属の前記装入物と接触させるべく前記容器に注加
するステップと、前記容器中で接触状態の前記第１金属
と前記第２金属を含む前記各装入物を、前記第１金属と
前記第２金属を発熱反応させて鋳込用の溶融物が生成す
るように加熱するステップであって、前記発熱反応によ
って、前記溶融物が得られる所要時間と、前記容器中の
前記溶融物の滞留時間と、が短縮されて、前記容器との
反応による前記溶融物の汚染が低減されるようにする前
記加熱ステップと、前記溶融物が凝固すると金属間化合
物鋳物が形成されるように前記溶融物を前記容器からモ
ールド中に鋳込みするステップとからなることを特徴と
する。

【０００９】第２に、固体の第１金属を含む装入物を収
蔵する第１容器と、第２金属を含む装入物を溶融する第
２容器と、前記第１金属の前記装入物と接触させるべ
く、前記第２金属を含む前記溶融装入物を前記容器中に
注入する手段と、前記容器中の前記第１金属と前記第２
金属を含む前記各装入物を、発熱反応させて鋳込用の金
属間化合物溶融物が生成するように加熱する手段であっ
て、前記発熱反応によって、前記溶融物が得られる所要
時間と、前記容器中の前記溶融物の滞留時間と、が短縮
されて、前記容器との反応による前記溶融物の汚染が低
減されるようにする、前記加熱手段と、前記溶融物が凝
固すると金属間化合物鋳物が形成されるように、前記溶
融物をモールド中に鋳込みする手段とを具備することを
特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明によれば、固体の第１金属から成る装
入物が容器中に納置されるとともに、前記第１金属と発
熱反応する第２金属から成る装入物が別の容器中で溶融
される、金属間化合物鋳物（例えば、チタン、ニッケ
ル、鉄、等のアルミナイド鋳物）を製造する方法と装置
に関する。前記第２金属から成る前記溶融装入物は、前
記第１金属と接触すべく、前記第１金属装入物を格納す
る前記容器に注加される。あるいは、固体形状の第２金
属の装入物を前記溶融容器中に納置して、他方の装入物
と接触させる。前記第１金属及び前記第２金属から成る
前記各装入物は、前記容器中で（例えば、誘導によっ
て）急速に加熱され、前記各装入物を発熱反応させて溶
融物を生成するとともに、前記溶融物は、可鋳温度に加
熱されてモールド中に重力又は逆重力鋳込みされる（例
えば、米国特許第５，０４２，５６１号に説明される通
り）ようになっている。前記第１金属と前記第２金属の
間の発熱反応によって、相当な熱（即ち、この金属間化
合物は高い生成熱を有する）が放出されるとともに、こ
の熱によって、モールド中に鋳込み可能な溶融物を得る
所要時間が短縮される。特に、前記第１金属と前記第２
金属の間の発熱反応によって、実際、前記容器中の金属
間化合物溶融物の滞留時間が短縮される。次に、この短
い滞留時間によって、前記容器の物質との反応による前
記溶融物の潜在的な汚染が減少する。

【００１１】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜３は、この発明の第１実
施例を示すものである。

【００１２】図１には、本発明の１実施例に基づく金属
間化合物鋳物の製造装置が図示されており、この装置
は、モールド部１０と固定溶融部１２で構成されるとと
もに、このモールド部は、前記固定溶融部の真下に載設
され、金属間化合物溶融物を重力鋳込みするようになっ
ている。例示上、この装置を、ＴｉＡｌ溶融物の鋳込み
に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されず、
他の金属間化合物合金の鋳物を製造するために実施する
ことができ、かかる他の金属間化合物合金には、金属間
化合物合金が後述されるように発熱反応する第１金属と
第２金属から成る、Ｔｉ₃Ａｌ、ＴｉＡｌ₃、ＮｉＡｌ、
及び、その他所望のアルミナイドとケイ化物等が含まれ
るが、これらに限定されるものではない。この金属間化
合物は、第１金属と第２金属以外の合金物を含むことが
できる。例えば、Ｍｎ、Ｎｂ、及び（又は）、他の合金
物で合金されるＴｉＡｌを鋳造することができる。

【００１３】モールド部１０は、チャンバ２０ａを有す
る鋼鉄のモールド容器２０を含むとともに、このチャン
バ２０ａ中には、多数のモールドキャビティ２４を有す
るインベストメントモールド２２が、低反応性微粒子の
集合２６に内設される。このチャンバ２０ａは、図示さ
れるように、下部の円筒形領域と上部の円錐形領域で構
成される。モールド２２は、複数の横堰３１を介してモ
ールドキャビティ２４に連結される縦湯口２８を含む。

【００１４】上部延出部又は領域２９は、モールド２２
と一体形成されて、円筒形の溶融容器支持カラー３０
と、中央の円筒形の溶融物収蔵チャンバ３２と、が得ら
れ、このチャンバ３２によって、モールド湯口２８は、
溶融容器５４と連通される。

【００１５】インベストメントモールド２２、及び、一
体構造の延出部２９は、ワックス又は別の取外し可能な
原型が、耐火微粒子のスラリーとスタッコで繰り返し被
包されて所望のモールド壁厚を原型の周りに構築する、
周知のロストワックス法によって形成される。次に、こ
の原型が溶融又は別の方法で抜出されてモールドが残
り、この後、このモールドが、鋳造に所要の強度になる
ように高温度で焼成されるのが普通である。

【００１６】上述のＴｉＡｌ金属間化合物合金を鋳込み
する場合、インベストメントモールド２２は、内部ジル
コニア又はイットリア・フェースコートと、このモール
ドの本体を形成するジルコニア又はアルミナの外部バッ
クアップ層と、から成る（米国特許第４，７４０，２４
６号参照）。使用される全モールド壁厚は、０．１イン
チから０．３インチにすることができる。内部フェース
コートは、モールド内に鋳込みされるＴｉＡｌ溶融物
と、せいぜい、僅かな反応しか呈しないように選定さ
れ、モールド２２で凝固中の前記溶融物の汚染を最小限
に抑えるようになっている。ＴｉＡｌを鋳込みするのに
好適な内部モールドフェースコートは、ジルコニア・ア
セテート液とジルコニア粉から成るスラリーとして被着
されるとともに乾燥されて、溶融アルミナ（メッシュサ
イズ８０）で塗布される。１つのフェースコート層が被
着される。このフェースコートと併用するのに好適なバ
ックアップ層は、ケイ酸エチル液と薄板状のアルミナか
ら成るスラリーとして被着されるとともに乾燥されて、
溶融アルミナ（メッシュサイズ３６）で塗布される。Ｔ
ｉＡｌ以外の溶融物に適格なモールドフェースコート
は、容易に選定することができる。

【００１７】微粒子集合２６は、融解されてモールド２
２中に鋳込みされる微粒子溶融物に対して低反応性を呈
するように選定されるので、万一溶融物がモールド２２
から漏出する場合、この溶融物は、反応を起こさない無
害な形で集合２６中に密閉される。ＴｉＡｌ溶融物の場
合、微粒子集合２６は、メッシュサイズがマイナス１０
０プラス２００のジルコニア粒から成る。

【００１８】モールド容器２０は、従来のオン／オフバ
ルブ３８を介してアルゴン又は他の不活性ガスのソース
４０と連通されるポート３６を含む。このポート３６
は、微粒子集合２６に対し不透過性になるように選定さ
れるさん孔スクリーン４１によって遮蔽され、当該微粒
子を容器２０内に密封するようになっている。バルブ３
８は、後述するように、鋳込み作業中に駆動されて、ア
ルゴンガスを容器２０のモールドの周りに吸入する。

【００１９】モールド容器２０は、この容器２０の真下
の昇降機２１（概略図示）によって、溶融部１２を基準
に移動させることができる。モールド容器２０は、この
容器２０の上端部に近接する拡径外周ショルダ又はフラ
ンジ４２を含むとともに、このショルダ又はフランジ４
２は、鋳込み作業中、溶融部１２と係合するようにでき
ている。

【００２０】特に、溶融部１２は、溶融チャンバ５２を
耐火溶融容器５４の周りに形成する金属（例えば、鉄
鋼）溶融密閉箱５０を含む。この溶融密閉箱５０は、側
壁５６と、シーリングガスケット６０で前記側壁に封着
される取外し可能な蓋５８と、から構成される。

【００２１】側壁５６は、拡径外周ショルダ又はフラン
ジ６２を含むとともに、このショルダ又はフランジ６２
に、モールド容器のショルダ又はフランジ４２が、鋳込
み作業中、リフト２１の作動によって密接に係止され
る。ガスシーリングガスケット６３が、当該ショルダ４
２と６２の間に介在される。

【００２２】また、側壁５６は、密閉式入力ポート６６
を含み、電力供給カップリング６８ａ、６８ｂを、電力
源（図示せず）から、チャンバ５２中の溶融容器５４に
周設される誘導コイル６８まで、貫通させるようになっ
ている。また、側壁５６は、ポート７０を含むととも
に、このポート７０は、導管７２とバルブ７４を介し
て、アルゴン又は別の不活性ガスのソース７６と連通さ
れるか、あるいは、バキュームソース（例えば、真空ポ
ンプ）７８と連通される。

【００２３】取外し自在な蓋５８は、密閉可能なポート
８０を含むとともに、このポート８０を通って、金属間
化合物溶融物の溶融金属成分が、ポート８０に一時的に
挿入される耐火（例えば、粘土結合ムライト）漏斗８１
から溶融容器５４中に注入される。また、図２に示され
るように、溶融物を溶融容器５４から放出させるために
後述のように使用する場合、オプションの湯出し棒８２
をポート８０中に密嵌することができる。

【００２４】側壁５６は、内部環状ショルダ８４ｂに締
着される外部環状ショルダ又はフランジ８４ａを含むと
ともに、この内部環状ショルダ８４ｂ上には、一般に４
つのコイル支持体８６が拡周方向に載設され、誘導コイ
ル６８を支持する。これらのフランジ８４ａ、８４ｂ
は、ナット／ボルトの締着具８４ｃによって緊締され、
大きさの異なる溶融容器／誘導コイルに応じて異なるフ
ランジ８４ｂを使用できるようになっている。

【００２５】微粒子集合２６は、コイル６８と溶融容器
５４の間を上方に延設され、容器５４から漏出あるいは
流出する恐れのある溶融物を当該低反応性微粒子内に密
封するようになっている。

【００２６】図１に示されるように、円筒形の薄板セラ
ミックシェル９０が、（例えば、ケイ酸カリウム・セラ
ミック接着剤で）カラー３０上に締着されて支持され
る。カラー３０は、脆い耐火クロージャ部材９２を含む
とともに、このクロージャ部材９２が、溶融容器５４の
底部に近設されるように重力によって所定位置に保持さ
れることが分かる。クロージャ部材９２は、環状切欠け
９２ａを含み、これによって、このクロージャ部材は容
易に破壊され易くなり、溶融物を溶融容器５４からモー
ルド２２に放出するようになっている。

【００２７】また、セラミックシェル９０は、モールド
２２に使用されるのと同様のセラミック材から同様の壁
厚まで、上述のロストワックス法によって形成される。
また、クロージャ部材９２は、モールド２２及びシェル
９０と同様の材料と厚さから成る。

【００２８】このように、溶融容器５４は、カラー３
０、シェル９０、及び、クロージャ部材９２によって形
成される。カラー３０、シェル９０、クロージャ部材９
２が組み合わせられて溶融容器５４を形成した後、この
容器５４は、「ポリカーボン・コーポレーション」（Ｐ
ｏｌｙｃａｒｂｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売
する「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）黒鉛シート又
は黒鉛布材ライナ９４で内張りされる。通常、このライ
ナの厚さは、０．０１０インチである。ライナ９４は、
溶融物が溶融容器５４中に滞留する短時間の間に亘っ
て、溶融物に対し全く無反応性である。このライナは、
溶融物による炭素のピックアップを低減すべくイットリ
アでコートすることができる。ＴｉＡｌ溶融物を格納す
るために使用可能な他のライナ物質には、イットリアと
トリアが含まれるが、これらに限定されない。所要に応
じて、ＴｉＡｌ溶融物以外の溶融物に適合するライナ物
質は、容器５４中の溶融物滞留時間の間、溶融物に対し
て殆ど無反応性になるように選定することができる。

【００２９】溶融容器５４の開口上端部は、繊維状のア
ルミナで作られたクロージャプレート１００によって部
分的に閉口される。このプレート１００は、中央開口１
０２を含み、この中央開口１００を通って、金属間化合
物溶融物の溶融金属成分を容器に注加することができ
る。また、この開口は、所要に応じて、上記湯出し棒８
２を嵌入する。

【００３０】本発明の方法実施例に基づく使用では、モ
ールド２２は、容器２０中の微粒子集合２６（例えば、
ジルコニア粒）中に被包される。次に、クロージャ部材
９２を載上する、「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）
で内張りされたシェル９０が、カラー３０に係着され
る。

【００３１】固体の非合金チタン（金属間化合物合金の
第１金属）片の装入物Ｃ１が、溶融容器５４中に納置さ
れるとともに、プレート１００がシェル９０に載置され
る。チタン装入物Ｃ１は、チタン・スクラップ・シー
ト、ブリケット、又は、その他の種類から構成すること
ができる。溶融物中に含まれる（複数の）合金物は、合
金物微粒子としてチタン装入物Ｃ１とともに分散させる
ことができ、溶融物中の合金物を急速に可溶するように
なっている。

【００３２】通常、Ｔｉスクラップシート片は、サイズ
が最大１インチ×１インチ×１／１６インチであり、
「ケマロイ・カンパニー」（ＣｈｅｍａｌｌｏｙＣ
ｏ．）から販売されている。ブリケットは、約１インチ
×１インチ×３インチに採寸されるチタン・スポンジで
作られる。チタン装入物Ｃ１は、金属間化合物鋳物中の
所望のＴｉ重量比が得られるような量が添加される。通
常、この装入物Ｃ１は手動で注加される。

【００３３】この装入アゼンブリは、容器２０の真下に
設けられる、油圧リフト機構等の昇降機２１によって上
方に持ち上げられる。当該装入アゼンブリは、固定溶融
密閉箱５０中の誘導コイル６８内の溶融容器５４を位置
決めするために持ち上げられる。溶融密閉箱５０の蓋５
８は、この段階では無いか、又は、遠隔位置に在る。

【００３４】次に、溶融容器５４とコイル６８の間の環
状空間が、この開口密閉箱５０を介して微粒子（ジルコ
ニア粒）で充填されて、集合２６を図１に示される高さ
まで容器５４に周設する。次に、蓋５８が、側壁５６の
シーリングガスケット６０上に密着されて、溶融／鋳込
み作業の開始に備える。

【００３５】鋳込みサイクルの開始時では、先ず、溶融
チャンバ５２が、０．１トル（１００ミクロン）未満に
減圧され、次に、ポート７０からアルゴンで充満されて
僅かに大気圧を越える（５トルよりも高く、通常、５ト
ル〜８０トル）まで戻される。次に、必要に応じて、チ
タン固体片の装入物（溶融ストック）Ｃ１が、誘導コイ
ル６８によって華氏３００度から華氏１５００度まで
（即ち、チタンの液相線温度未満）予熱される。

【００３６】同時に、アルミニウムの装入物（溶融スト
ック）Ｃ２が、この鋳造装置の外の溶融容器１１０中で
融解されて、金属間化合物合金の第２金属成分が得られ
る。特に、アルミニウム・スクラップ又は他の非合金
（又は、僅かな比率の合金物で合金される）アルミニウ
ムの装入物が、従来のガス焼成融解装置によって、粘土
／黒鉛耐火物から成る容器１１０中で空気融解される。
この溶融アルミニウム装入物Ｃ２は、容器１１０中で華
氏約１３００度に加熱されて、華氏８０度の過熱量が得
られる。この溶融アルミニウムは、耐火漏斗８１から溶
融容器５４中に鋳込みされるとともに、この漏斗８１
は、この鋳込みのために開口するポート８０に一時的に
内設される。容器５４に添加される溶融アルミニウムの
量は、金属間化合物合金中に所要のアルミニウム重量比
と一致する。前記漏斗が取り外されると、次に、湯出し
棒８２がポート８０中に密接に挿入されるとともに、容
器プレート開口１０２と位置合わせされながら当該プレ
ート開口１０２から上方の位置に保持される。漏斗８１
が取り外されると、次に、湯出し棒８２が、図２に示さ
れるようにポート８０に密接に内設される。

【００３７】次に、溶融チャンバ５２が、ポート７０を
介して約１００ミクロン以下に減圧される。また、チャ
ンバ５２の減圧排気によって、モールド容器２０が減圧
排気されるとともに同容器２０の容量が同一レベルにな
る。湯出し棒８２は、ウィングボルトクランプ１３１を
湯出し棒８２の周りに係着させるとともに蓋５８の上部
封止部材８３と係合させることによって、図２の位置に
保持又は固定される。

【００３８】チャンバ５２の中が所要の真空レベルに達
すると直ちに（例えば、６０秒）、誘導コイル６８は、
固体チタン装入物Ｃ１と溶融アルミニウム装入物Ｃ２を
加熱／溶融して溶融容器５４中で反応させる出力レベル
まで生かされる。チタンとアルミニウムの各装入物は、
容器５４中で発熱反応して相当な熱を発生するととも
に、この熱によって、溶融工程が加速されて、モールド
２２中に鋳込み可能な金属間化合物溶融物Ｍが得られる
所要時間を短縮するとともに、また、前記熱が、誘導コ
イル６８から必要とされる電力に取って代わる。一般
に、４０ポンドから５０ポンドまでの範囲のＴｉＡｌ溶
融物を生成するためには、１．２５分から２．００分の
間に印加される２００ＫＷから２４０ＫＷまでの範囲の
出力レベルを使用することができる。この出力レベルと
時間は、所望の過熱量を短時間で得られるように変更及
び調節することができる。他の金属間化合物合金の溶融
物を生成するには、別の出力レベルと時間を使用するこ
とができる。

【００３９】モールド２２中に鋳込み可能なＴｉＡｌ溶
融物を容器５４中に生成する所要時間は、かなり短時間
であり、一般に約２分のパワーオン時間を超過すること
はない。このため、容器５４中の溶融物の滞留時間は、
溶融物と容器耐火ライナの有害な反応を受けない程の短
さである。これによって、構造鋳物に有用な溶融物が生
じる。具体的には、重量比０．０４％未満の炭素含量と
重量比０．１８％未満の酸素含量が溶融物中に得られ
る。

【００４０】溶融物が所望の鋳込み（過熱）温度に達す
ると直ちに（例えば、僅か１．２５分後に）、湯出し棒
８２を、脆いクロージャ部材９２とライナ９４を衝打し
て破壊するように下方に移動させることによって、溶融
物がモールド２２中に鋳込みされる。これによって、溶
融物が放出されて、重力で中央のチャンバ３２中に流れ
込み湯口２８に流れ落ちるとともに各横堰３１からモー
ルドキャビティ２４中に流れ込むようになっている。し
たがって、溶融物のモールド２２中への鋳込みは、クロ
ージャ部材９２が破壊されて溶融物がモールド２２に流
れるように放出される時間を調整することによって、正
確に制御される。破壊されたクロージャ部材９２は、拡
周方向に離間される中央チャンバ３２中の３つのジルコ
ニア・ロッド１２０（２つのみ図示）によって捕捉さ
れ、溶融物流路を開口状態に保つようになっている。

【００４１】湯出し棒８２は、ウイングボルトクランプ
１３１を手動で緩めることによって解除されるととも
に、ロッド外端部８２ａに印加される大気圧によって、
湯出し棒８２は、溶融物を貫通しながら容器方向に移動
されて、ロッド内端部８２ｂがクロージャ部材９２とラ
イナ９４を破壊するようになっている。

【００４２】クロージャ部材９２を破壊するために湯出
し棒８２を使用する代わりに、同じようにクロージャ部
材を破壊するために圧力差をクロージャ部材の前後に設
定することができる。例えば、溶融容器５４の内部を、
適切なアルゴンガス圧力供給導管１２１と、キャップ１
２２（図３）と、を介して加圧することができるととも
に、当該導管１２１とキャップ１２２は、アルゴンガス
を、例えば、従来のアルゴンソース１２９からバルブ１
３３を介して溶融容器５４に注入するために、容器５４
の開口上端部から上方に載設可能である。これによっ
て、容器５４の内部は、容器２０に対して相対的に加圧
することができ、溶融物が所望の鋳込み温度のときにク
ロージャ部材９２を破壊するに足るガス圧力差がクロー
ジャ部材９２の前後に設定されるので、これによって、
溶融物は、容器５４からモールド２２に流れるように放
出される。

【００４３】図３では、Ａｌ溶融物が、容器１１０か
ら、ガス圧力差設定のために開口されるバルブ１４１を
経て注加される。この溶融物は、開口バルブ１４１と連
通される漏斗（図示せず）を通って鋳込みされる。当該
溶融物は、導管１２１を通って容器５４中に流れ込む。

【００４４】モールド材は、上述のように、溶融物がモ
ールド２２中で凝固する間に溶融物／モールドの反応を
最小限に抑えるように選定される。また、これによっ
て、有害な汚染の無いＴｉＡｌ鋳物の製造が助成され
る。

【００４５】溶融物が上述のようにモールド２２中に鋳
込みされた後、容器２０とチャンバ５２は、アルゴンで
充満されて大気圧に戻される。実際、溶融物を格納する
モールド２２は、溶融物がモールド２２中で冷えて固化
する間、アルゴンガス体で充満され、鋳物の酸化が防止
される。一旦、容器２０とチャンバ５２がアルゴンで充
満されると、モールド部１０（通路３６からアルゴンで
充満される）は、昇降機２１を降下させることによって
溶融部１２から切り離すことができる。これによって、
容器２０、溶融物で充填されたモールド２２、及び、溶
融容器５４が、溶融部１２から（即ち、溶融チャンバ５
２から）取り外されるので、新しいモールド容器２０、
モールド２２、及び、新しいチタン挿入物で充填される
溶融容器５４を、上述のように溶融チャンバ５２に内設
させることができ、上述のサイクルが繰り返される。同
様に、新しい溶融アルミニウム挿入物Ｃ２が、容器１１
０中で生成される。

【００４６】図４には、本発明の別の実施例に基づく金
属間化合物鋳物の逆重力鋳込み製造装置が図示されてい
る。特に、この装置は、モールド部２１０と溶融部２１
２で構成されるとともに、このモールド部は、前記溶融
部の上方に載設され、金属間化合物溶融物を逆重力鋳込
みするようになっている。モールド容器２２０は、前述
の米国特許第５，０４２，５６１号に例示説明されるよ
うに、油圧駆動式アーム（図示せず）によって溶融部２
１２を基準に移動することができる。

【００４７】モールド部２１０は、円筒形のチャンバ２
２０ａを有する鋼鉄のモールド容器２２０を含むととも
に、このチャンバ２２０ａ中に、多数のモールドキャビ
ティ２２４を有するインベストメントモールド２２２
が、低反応性微粒子の集合２２６に内設される。モール
ド２２２は、このモールドから容器２２０の外側に懸吊
される細長い耐火（例えば、炭素）充填パイプ２２３に
支持される。充填パイプ２２３は、例えば、米国特許第
５，０４２，５６１号に説明されるように、モールド２
２２の底部に連結されるとともに、容器２２０中の底部
開口に密接に貫設される。モールド湯口２２８は、充填
パイプ２２３と連通されるとともに、複数の横堰２３１
を介してモールドキャビティ２２４と連通される。イン
ベストメントモールド２２２は、前述したロストワック
ス法によって形成される。

【００４８】モールド容器２２０は、ヒンジ２２５ａで
前記容器と連結される開閉自在な蓋２２５を含む。この
蓋２２５には、通気孔２２１によって周囲大気と連通さ
れるシートラバーガスケット２２９が添着されている。

【００４９】モールド２２２は、微粒子集合２２６に埋
設されるとともに、この微粒子集合２２６は、融解され
てモールド２２２中に鋳込みされる特定の溶融物に対し
て低反応性を呈するように選定されるので、万一溶融物
がモールド２２２から漏出する場合、この溶融物は、有
害な反応を生じないように集合２２６中に密封される。
ＴｉＡｌ溶融物に適格な微粒子は、前述の通りである。
鋳造中に前記モールドを支持するために容器２２０中が
相対減圧されると、ラバーガスケット２２９によって、
モールド２２２の周りの微粒子集合２２６が圧縮され
る。

【００５０】モールド容器２２０は、従来のオン／オフ
バルブ２３８を介して真空ポンプ等のバキュームソース
２４０と連通される周設チャンバ２３６を含む。このチ
ャンバ２３６は、微粒子集合２２６に対し不透過性であ
るように選定されるさん孔スクリーン２４１によって遮
蔽され、これらの微粒子を容器２２０内に密閉するよう
になっている。また、モールド容器２２０は、吸込導管
２３７を含み、適切に遮蔽された配管２４３のアルゴン
を、適切なソース２４７から容器２２０に吸入するよう
になっている。

【００５１】溶融部２１２は、溶融チャンバ２５２を耐
火溶融容器２５４の周りに形成する金属（例えば、鉄
鋼）溶融密閉箱２５０を含む。この溶融密閉箱２５０
は、側壁２５６と、シーリングガスケット２６０で前記
側壁に封着される取外し自在な蓋２５８と、で構成され
る。上記米国特許第５，０４２，５６１号に記述される
種類のスライドカバー２６１が、蓋２５８の固定カバー
２５９上に載設されるとともに、上記特許に記載の目的
のために充填パイプ２２３を嵌挿すべく滑動することが
できる。固定カバー２５９は、図４に示されるように、
モールド充填パイプ２２３の開口２５９ａを含む。スラ
イドカバー２６１は、開口２６１ａを含み、２５９ａ、
２６１ａの各開口が、溶融物を容器２５４からモールド
２２２中に鋳込みするために位置合わせされると、充填
パイプ２２３が嵌挿されるようになっている。

【００５２】側壁２５６は、密閉式入力ポート２６６を
含み、電力供給カップリング２６８ａ、２６８ｂを、電
力源（図示せず）から、チャンバ２５２中の溶融容器２
５４に周設される誘導コイル２６８まで、貫通させるよ
うになっている。また、側壁２５６は、ポート２７０を
含むとともに、このポート２７０は、導管２７２とバル
ブ２７４を介して、アルゴン又は別の不活性ガスのソー
ス２７６と連通されるか、あるいは、バキュームソース
（例えば、真空ポンプ）２７８と連通される。

【００５３】側壁２５６は、内部ショルダ又はフランジ
２８４を含むとともに、この上には、複数のコイル支持
体２８６が、誘導コイル２６８を支持すべく載設され
る。低反応性微粒子の集合２１９（集合２２６と同様）
が、コイル２６８と溶融容器２５４の間を上方に延設さ
れており、容器２５４から漏出あるいは流出する恐れの
ある溶融物を当該低反応性微粒子内に密封するようにな
っている。

【００５４】溶融容器２５４は、（例えば、ケイ酸カリ
ウム・セラミック接着剤で）セラミックカラー２９１上
に締着されて支持される円筒形の薄板セラミックシェル
２９０から成る。このカラー２９１は、脆い耐火クロー
ジャ部材２９２を含むとともに、このクロージャ部材２
９２は、シェル２９０とカラー２９１とクロージャ部材
２９２とによって区画される溶融容器２５４の底部に近
設されるように重力によって所定位置に保持されている
ことが分かる。クロージャ部材２９２は、環状切欠き２
９２ａを含み、これによって、このクロージャ部材は、
後述のように鋳込み工程の後で容易に破壊され易くされ
る。

【００５５】また、セラミックシェル２９０とカラー２
９１は、前述のロストワックス法によって形成される。
ＴｉＡｌを鋳込みする場合、シェル２９０、カラー２９
１、及び、クロージャ部材２９２は、図１の実施例に基
づいて前述した物質から成る。シェル２９０、カラー２
９１、及び、クロージャ部材２９２が組み立てられて溶
融容器２５４を形成した後に、この容器２５４は、同じ
く前述した種類の「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）
黒鉛シート又は黒鉛布材ライナ２９４で内張りされる。

【００５６】溶融容器２５４の開口上端部は、繊維状の
アルミナで作られたクロージャプレート３００によって
部分的に閉口される。このプレート３００は、中央開口
３０２を含み、この中央開口３０２を通って、金属間化
合物溶融物の溶融金属成分と、モールド充填パイプ２２
３と、を前記容器に入れることができる。

【００５７】溶融容器２５４の閉口下端部は、外部ショ
ルダ又はフランジ３１０を含むとともに、当該ショルダ
又はフランジ３１０は、最下位のチルモールド容器３２
２上で同様のショルダ又はフランジ３２０と密着する。
この容器３２２は、金属（例えば、銅）チルモールド３
２４を含むとともに、このチルモールド３２４は、溶融
容器２５４の底部の下で前記容器３２２に内設され、カ
ラー２９１が、チルモールド３２４で密接に支持される
ようになっている。微粒子集合２１９は、図示されるよ
うに、下方の前記チルモールドに達するまでこのカラー
２９１に周設されるとともに、スリーブ３２３によって
密封される。前記容器３２２は、昇降機２２１に支持さ
れる。

【００５８】本発明の逆重力鋳込み実施例に基づく使用
では、図４のように、モールド２２２は、容器２２０中
の微粒子集合２２６（例えば、ジルコニア粒）中に被包
されるとともに、充填パイプ２２３は、容器２２０から
延設される。

【００５９】溶融容器２５４は、容器３２２に内設され
るチルモールド３２４上に組立載設される。この容器３
２２は、図４に示されるように、昇降機２２１によって
持ち上げられて、溶融チャンバ２５２中の誘導コイル２
６８内の装入容器２５４を位置決めする。次に、微粒子
２１９が、開口３０２から溶融容器の周りに注加され
る。固体の非合金チタン（金属間化合物合金の第１金
属）片の装入物Ｃ２が、溶融容器２５４中に納置される
とともに、プレート３００がこの溶融容器２５４上に載
置される。チタン装入物は、前述のように、低コストの
チタン・スクラップ・シート、ブリケット、又は、その
他適切な種類で構成することができる。合金物微粒子
は、前述のように、チタン装入物Ｃ１中に分散させるこ
とができる。

【００６０】鋳込みサイクルを開始するために、先ず、
溶融チャンバ２５２が、約１００ミクロンに減圧され、
次に、ポート２７０からアルゴンで充満されて僅かに大
気圧を越える（５トルよりも高い）まで戻される。次
に、必要に応じて、チタン固体片の装入物（溶融ストッ
ク）が、誘導コイル２６８によって華氏３５０度〜華氏
１５００度まで（即ち、チタンの液相線温度未満）予熱
される。

【００６１】同時に、アルミニウム装入物（溶融ストッ
ク）が、この鋳造装置の外の溶融容器（図示せず、但
し、図１の容器１１０に類似）中で融解されて、金属間
化合物合金の第２金属成分が得られる。特に、アルミニ
ウム・スクラップ又は他の非合金（又は合金）アルミニ
ウムの装入物が、前述したように粘土／黒鉛耐火内張り
を含む容器中で空気融解される。この溶融アルミニウム
は、華氏約８０度の過熱度に加熱され、次に、２５９
ａ、２６１ａ、及び、３０２の各ポートから溶融容器２
５４に鋳込みされる。この容器２５４に添加される溶融
アルミニウム量は、金属間化合物合金中に所要のアルミ
ニウム重量比と一致する。

【００６２】アルゴンガス圧力が僅かに大気圧を越える
と、誘導コイル２６８は、固体チタン装入物と溶融アル
ミニウム装入物を加熱してこれらを溶融容器２５４中で
融解及び反応させる出力レベルまで生かされる。チタン
とアルミニウムの各装入物は、容器２５４中で発熱反応
して相当な熱を発生するとともに、この熱によって、溶
融工程が加速されて、モールド２２２中に鋳込み可能な
金属間化合物溶融物Ｍが得られる所要時間を短縮すると
ともに、また、前記熱は、誘導コイル２６８から必要と
される電力に取って代わる。誘導コイル２６８が生かさ
れた後の僅か１．２５分後に鋳込み可能なＴｉＡｌ溶融
物（４２ポンド）を生成するために、２４０ＫＷの出力
レベルが使用された。一般に、４０ポンドから５０ポン
ドまでの重量範囲のＴｉＡｌ溶融物を生成するために
は、１．２５分から２．０分の間に印加される２００Ｋ
Ｗから２４０ＫＷまでの範囲の出力レベルを使用するこ
とができる。この出力レベルと時間は、所望の過熱量が
短時間で得られるように変更及び調節可能である。

【００６３】モールド２２２中に鋳込み可能なＴｉＡｌ
溶融物Ｍを容器２５４中で生成する所要時間は、かなり
短時間であり、一般に約２分のパワーオン時間を超過す
ることはない。このため、容器２５４中の溶融物の滞留
時間は、溶融物と容器耐火ライナの有害な反応を受けな
い程の短さである。これによって、構造鋳物に有用な溶
融物が生じる。

【００６４】溶融物が所望の鋳込み（過熱）温度に達す
ると直ちに（例えば、僅か１．２５分後）、容器２２０
が降下されて、図５のように、充填パイプ２２３が、ポ
ート２５９ａとポート３０２をも通過して容器２５４中
の溶融物Ｍ中に挿入される。容器２２０は、前述の油圧
駆動式アーム（図示せず）によって移動される。前記充
填パイプが溶融物中に浸漬される前に、又は、同時に、
チャンバ２３６によって前記容器内が減圧される。これ
によって、モールド２２２が、溶融チャンバ２５２中の
常圧のアルゴンガス圧力と比較して減圧されて、モール
ドキャビティ２２４と、容器２５４中の溶融物と、の間
の負圧の差圧が、溶融物を充填パイプ２２３から上方の
モールド２２２中に吸入させるのに必要なだけ設定され
るようになっている。

【００６５】モールド２２２が溶融物で充填されて、当
該鋳込材が各モールドキャビティ２２４中で固化される
と、次に、容器２２０が下降され、充填パイプ２２３を
クロージャ部材２９２とライナ２９４に衝打させてこれ
らを破壊する。次に、容器２２０が上昇されて、充填パ
イプ２２３を溶融チャンバ２５２から抜出する。この移
動中、充填パイプ中の溶融物の一部が流出して前記容器
中に戻る。この排出溶融物、並びに、容器２５４中に残
留する未使用の溶融物は、チルモールド３２４中に流入
し、ここで溶融物が急速に固化する。次に、このチルモ
ールド中の溶融物が充分に（例えば、華氏１１００度
に）冷めた後、この溶融物で充填されるチルモールド３
２４と容器２５４は、昇降機２２１を下降させることに
よって溶融チャンバ２５２から取り出すことができる。

【００６６】排出／未使用の溶融物を急速に凝固させる
ためにチルモールド３２４を使用することによって、新
しい容器３２２、チルモールド３２４、及び、チタンが
装入される容器２５４を以後の部品鋳造のために設定す
る所要時間が短縮される。このチルモールド２３４が無
い場合、排出／未使用の溶融物は、容器２５４中に残留
するとともに、溶融チャンバから取り出しできる程の低
温度まで緩慢に冷やす必要がある。

【００６７】新しい容器３２２とチルモールド３２４と
装入容器２５４が、上述のように溶融チャンバ２５２中
の所定位置に配設された後に、アルミニウム溶融物を別
の溶融容器（図１の容器１１０参照）中で生成させるこ
とができるので、前述の鋳込みサイクルが繰り返され
て、容器２２０中の新しいモールド２２２が鋳込みされ
る。このため、鋳込サイクルタイムが短縮される。

【００６８】（ちょうど溶融チャンバ２５２から取り外
された）溶融物充填のモールド２２２は、吸入導管２３
７を貫通するアルゴンフローとともに、このモールドの
容器２２０中に残されるので、溶融物が凝固するととも
に（又は）アルゴン下で周囲温度に冷やすことができ
る。モールド材は、前述のように、溶融物がモールド２
２２中で凝固する間に溶融物／モールドの反応を最小限
に抑えるように選定される。また、これによって、有害
な汚染の無いＴｉＡｌ鋳物の製造が助成される。

【００６９】図４から図５の装置は、短時間の鋳込サイ
クルタイムを特徴とする。例えば、ＴｉＡｌで作られる
自動車排気弁の製造では、各々が２７０のモールドキャ
ビティを有する３つのモールド２２２を、図４の装置で
毎時間逆重力鋳込みすることができる。モールド２２２
が充填された後に充填パイプ２２３が溶融物から抜出さ
れると、容器中のＴｉＡｌ装入物は、１１ポンドが充填
パイプ２２３から排出されるので５４ポンドになる。こ
のため、全体で４００万個の排気弁を、毎年、１つの装
置（図４と図５）毎に鋳造することができる。当該弁
は、他に利用できる方法に対して低コストで鋳造される
とともに、溶融物／容器及び溶融物／モールドの各反応
によって生じる有害な汚染が無い。

【００７０】例示上、本発明の特定の好適な実施例を詳
細に開示したが、部品の再構築を含むこの開示装置の変
更又は改造は本発明の範囲内であることが認識されるで
あろう。

【００７１】即ち、必要に応じて空気から保護される固
体の第１金属の装入物が、容器中に納置されるととも
に、前記第１金属と発熱反応する第２金属の装入物が、
別の容器中で溶融される、金属間化合物鋳物（例えば、
チタン、ニッケル、鉄、等のアルミナイド鋳物）を製造
する方法と装置に関する。前記溶融第２金属は、前記第
１金属と接触すべく、前記第１金属装入物を格納する前
記容器に注加される。前記第１金属と前記第２金属は、
発熱反応させて溶融物が生成するように前記容器中で加
熱されるとともに、前記溶融物は、モールド中に重力又
は逆重力鋳込みされる。前記第１金属と前記第２金属の
間の発熱反応によって、相当な熱が放出されるととも
に、この熱によって、モールド中に鋳込み可能な溶融物
を得る所要時間が短縮される。特に、前記第１金属と前
記第２金属の間の発熱反応によって、実際、前記容器中
の金属間化合物溶融物の滞留時間が短縮される。次に、
この短い滞留時間によって、前記容器の物質との反応に
よる前記溶融物の潜在的な汚染が減少する。更に、前記
容器中の前記各金属を加熱溶融するために必要なエネル
ギー要件が、相当低減される。本発明を実施する場合、
低コスト形態の前記第１金属と前記第２金属を使用する
ことができる。このため、全体の鋳造コストが削減され
る。本発明の方法と装置は、自動車産業、航空宇宙産
業、及び、その他の産業の必要に応じて、低コストで低
汚染の金属間化合物鋳物を大量生産するために使用する
ことができる。

【００７２】この結果、固体の第１金属から成る装入物
が容器中に納置されるとともに、前記第１金属と発熱反
応する第２金属から成る装入物が別の容器中で溶融され
る、金属間化合物鋳物（例えば、チタン、ニッケル、
鉄、等のアルミナイド鋳物）を製造する方法と装置に関
する。前記第２金属から成る前記溶融装入物は、前記第
１金属と接触すべく、前記第１金属装入物を格納する前
記容器に注加される。あるいは、固体形状の第２金属の
装入物を前記溶融容器中に納置して、他方の装入物と接
触させる。前記第１金属及び前記第２金属から成る前記
各装入物は、前記容器中で（例えば、誘導によって）急
速に加熱され、前記各装入物を発熱反応させて溶融物を
生成するとともに、前記溶融物は、可鋳温度に加熱され
てモールド中に重力又は逆重力鋳込みされる（例えば、
米国特許第５，０４２，５６１号に説明される通り）よ
うになっている。前記第１金属と前記第２金属の間の発
熱反応によって、相当な熱（即ち、この金属間化合物は
高い生成熱を有する）が放出されるとともに、この熱に
よって、モールド中に鋳込み可能な溶融物を得る所要時
間が短縮される。特に、前記第１金属と前記第２金属の
間の発熱反応によって、実際、前記容器中の金属間化合
物溶融物の滞留時間が短縮される。次に、この短い滞留
時間によって、前記容器の物質との反応による前記溶融
物の潜在的な汚染が減少する。この工程の間、前記溶融
物と鋳物が空気と有害な反応をしないように、必要に応
じて、真空、不活性ガス、又は、略無反応性ガス体、等
の手段を使用することが望ましい。

【００７３】更に、前記容器中の前記各金属を加熱溶融
するのに必要なエネルギー要件が、相当低減される。本
発明を実施する場合、低コスト形態の前記第１金属と前
記第２金属を使用することができる。このため、全体の
鋳造コストが削減される。本発明の方法と装置は、自動
車産業、航空宇宙産業、及び、その他の産業の必要に応
じて、低コストで汚染の無い金属間化合物鋳物を大量生
産するために使用することができる。

【００７４】本発明の１実施例では、前記第１金属の装
入物は、チタン、ニッケル、鉄、又は、その他所望の金
属の中から１つ選択される。前記第２金属の溶融又は固
体の装入物は、アルミニウム、シリコン、又は、その他
所望の金属である。前記第１金属装入物は、前記溶融第
２金属を前記容器中に注入する前に予熱させることが望
ましい。

【００７５】本発明の別の実施例では、前記溶融物が、
前記容器下に載設されるモールド中に重力鋳込みされる
とともに、この鋳込みが、前記モールドと前記容器を連
通させるべく前記容器の底部の脆いクロージャ部材を破
壊又は破砕することによって行われる。溶融温度（例え
ば、溶融過熱）は、前記溶融物を前記下敷きモールド中
に放出すべく前記クロージャ部材の破壊の適切なタイミ
ングによって、正確に制御することができる。前記クロ
ージャ部材は、前記容器中で移動可能な湯出し棒で衝打
することによって破壊することができるとともに、ある
いは、前記容器の内側の前記溶融物に印加されるガス圧
力を前記容器の外側のガス圧力に対して相対的に上昇さ
せる等して前記クロージャ部材の前後の液圧差を適切に
設定することにより、破壊することができる。

【００７６】更に、本発明の別の実施例では、前記溶融
物は、前記容器の上方に設けられるモールド中に、前記
溶融物と前記モールドの間に介在される充填パイプを介
して逆重力鋳込みされる（例えば、米国特許第５，０４
２，５６１号参照）。前記容器は、逆重力鋳込後、前記
容器の底部の脆いクロージャ部材を破壊することによっ
て、前記容器中に残留する未使用の溶融物を排出させる
ことができる。前記容器は、前記クロージャ部材の破壊
の直後、下敷きチルモールドと連通され、前記未使用の
溶融物を前記チルモールド中に収蔵して凝固させるよう
になっている。この構成によって、未使用の排出溶融物
を取り除くとともに以後の鋳造用の新しい坩堝とモール
ドを組み立てる所要時間が短縮される。

【００７７】更に本発明の別の実施例では、前記モール
ドは、薄肉のインベストメントモールドから成るととも
に、前記モールドは、前記溶融物が前記モールド中に重
力又は逆重力鋳込みされる間、耐火（例えば、セラミッ
ク）微粒子の集合に内設される。また、前記溶融容器
は、同様の耐火微粒子の集合で被包させることができ
る。前記各微粒子集合（又は、他の無反応性密閉手段）
によって、前記容器又は前記モールドから漏出する恐れ
のある溶融物が密封される。

【００７８】本発明の特定の実施例では、固体のチタン
装入物を、耐火物（例えば、黒鉛）で内張りされた容器
中に納置することと、前記装入物をチタンの液相線温度
未満の高温度に予熱することと、アルミニウムを別の容
器中で溶融することと、この溶融アルミニウムを、前記
チタン装入物と接触させるべく前記内張り容器に注加す
ることと、によって、多数のチタン・アルミナイド鋳物
が製造される。前記アルミニウムと前記チタンは、前記
容器中で加熱され、発熱反応して金属間化合物溶融物を
生成するとともに、前記金属間化合物溶融物は、多数の
成型キャビティを有するインベストメントモールド中に
重力又は逆重力鋳込みされる。前記アルミニウムと前記
チタンの間の発熱反応によって、前記容器中の前記溶融
物の滞留時間が短縮されて、前記容器との反応による前
記溶融物の汚染が減少するとともに、また、前記発熱反
応によって、鋳込み可能な前記溶融物を生成するエネル
ギー要件が低減される。前記チタン金属とアルミニウム
は、比較的低コストのスクラップ金属で構成することが
できる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、自動車産業や航空宇宙産業及びその他の
産業の各要件に適合する、有害な汚染の無い金属間化合
物鋳物を、高生産量且つ低コスト方式で製造するのに有
用であると同時にこれに限定されないことがない。

【００８０】また、金属間化合物鋳物を、耐火溶融容器
と、溶融及び固体の溶融ストックの組み合わせと、を使
って製造するとともに前記容器との反応による前記溶融
物の有害な汚染が生じないようにすることができる。

【００８１】更に、低エネルギー要件でモールド中に鋳
込み可能な溶融物を生成することができる比較的低コス
トの溶融ストックを使用することによって、金属間化合
物鋳物を低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重力鋳込法の実施例を実行する、本発
明の１実施例による装置の概略側断面図である。

【図２】漏斗を湯出し棒に置き換えた、図１と同様の概
略側断面図である。

【図３】溶融容器の底部クロージャ部材を破壊する別の
手段（ガス圧力差手段）を図示する図１の装置と類似す
る装置の図である。

【図４】本発明の逆重力鋳込法の実施例を実行する、本
発明の第２実施例による装置の概略側断面図である。

【図５】充填パイプが溶融物中に浸漬されている、図４
と同様の概略側断面図である。

【符号の説明】

１０モールド部１２固定溶融部２０モールド容器２２モールド５０溶融容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者メルトンシー．フレミングスアメリカ合衆国 02140 マサチューセッツ州ケンブリッジヒルサイドアヴェニュー 11番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体の第１金属を含む装入物を容器中に
納置するステップと、前記第１金属と発熱反応する第２
金属を含む装入物を溶融させるステップと、前記第２金
属を含む前記溶融装入物を前記第１金属の前記装入物と
接触させるべく前記容器に注加するステップと、前記容
器中で接触状態の前記第１金属と前記第２金属を含む前
記各装入物を、前記第１金属と前記第２金属を発熱反応
させて鋳込用の溶融物が生成するように加熱するステッ
プであって、前記発熱反応によって、前記溶融物が得ら
れる所要時間と、前記容器中の前記溶融物の滞留時間
と、が短縮されて、前記容器との反応による前記溶融物
の汚染が低減されるようにする前記加熱ステップと、前
記溶融物が凝固すると金属間化合物鋳物が形成されるよ
うに前記溶融物を前記容器からモールド中に鋳込みする
ステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物
の製造方法。
【請求項２】前記装入物を、前記第２金属を含む前記
溶融装入物の前記容器への注入前に予熱することを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の金属間化合物鋳物の
製造方法。
【請求項３】前記装入物が、前記第１金属の複数の固
体片を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属間化
合物鋳物の製造方法。
【請求項４】前記固体片が、前記第１金属を含むスク
ラップ片からなることを特徴とする請求項３に記載の金
属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項５】前記第１金属と前記第２金属を含む前記
各装入物が、前記容器の周りの誘導コイルを生かすこと
によって前記容器中で加熱されることを特徴とする請求
項１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項６】前記モールドと前記容器を連通させるべ
く前記容器の底部のクロージャ部材を破壊することによ
って、前記溶融物が、前記容器下に載設される前記モー
ルド中に重力鋳込みされることを特徴とする請求項１に
記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項７】前記溶融物が、前記容器の上方に設けら
れる前記モールド中に逆重力鋳込みされることを特徴と
する請求項１に金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項８】逆重力鋳込み後に前記容器中に残留する
溶融物を、前記容器の底部のクロージャ部材を破壊する
ことによって前記容器から排出させることを含むことを
特徴とする請求項７に記載の金属間化合物鋳物の製造方
法。
【請求項９】前記容器下に載設されるチルモールド
を、前記クロージャ部材が破壊されると前記容器と連通
させて、前記残留溶融物を前記チルモールド中に収蔵す
るとともに凝固させるようにすることを含むことを特徴
とする請求項８に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１０】固体金属を含む装入物を容器中に納置
するステップと、アルミニウムを含む別の装入物を別の
容器中で溶融させるステップと、アルミニウムを含む前
記溶融装入物を、前記金属の前記装入物と接触させるべ
く前記容器に注加するステップと、前記容器中の前記ア
ルミニウムと前記金属を含む前記各装入物を、発熱反応
させて鋳込用の金属間化合物溶融物が生成するように加
熱するステップであって、前記発熱反応によって、前記
溶融物が得られる所要時間と、前記容器中の前記溶融物
の滞留時間と、が短縮されて、前記容器との反応による
前記溶融物の汚染が低減されるようにする前記加熱ステ
ップと、前記溶融物が凝固するとアルミナイド金属鋳物
が形成されるように、前記溶融物を前記容器からモール
ドに鋳込みするステップとからなることを特徴とするア
ルミナイド金属の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１１】前記装入物を、前記溶融アルミニウム
の前記容器への注入前に予熱することを含むことを特徴
とする請求項１０に記載のアルミナイド金属の金属間化
合物鋳物の製造方法。
【請求項１２】前記装入物が、チタン、ニッケル、及
び、鉄の中から１つ選択される金属を含むことを特徴と
する請求項１０に記載のアルミナイド金属の金属間化合
物鋳物の製造方法。
【請求項１３】前記装入物が、前記金属の固体スクラ
ップ片を含むことを特徴とする請求項１０に記載のアル
ミナイド金属の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１４】前記アルミニウムと前記金属を含む前
記各装入物が、前記容器の周りの誘導コイルを生かすこ
とによって前記容器中で加熱されることを特徴とする請
求項１０に記載のアルミナイド金属の金属間化合物鋳物
の製造方法。
【請求項１５】前記モールドと前記容器を連通させる
べく前記容器の底部のクロージャ部材を破壊することに
よって、前記溶融物が、前記容器下に載設される前記モ
ールド中に重力鋳込みされることを特徴とする請求項１
０に記載のアルミナイド金属の金属間化合物鋳物の製造
方法。
【請求項１６】前記溶融物が、前記容器の上方に設け
られる前記モールド中に逆重力鋳込みされることを特徴
とする請求項１０に記載のアルミナイド金属の金属間化
合物鋳物の製造方法。
【請求項１７】逆重力鋳込み後に前記容器中に残留す
る溶融物を、前記容器の底部のクロージャ部材を破壊す
ることによって前記容器から排出させることを含むこと
を特徴とする請求項１６に記載のアルミナイド金属の金
属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１８】前記容器下に載設されるチルモールド
を、前記クロージャ部材が破壊されると前記容器と連通
させて、前記残留溶融物を前記チルモールド中に収蔵す
るとともに凝固させるようにすることを含むことを特徴
とする請求項１７に記載のアルミナイド金属の金属間化
合物鋳物の製造方法。
【請求項１９】固体のチタンを含む装入物を容器中に
納置するステップと、前記装入物を、真空、不活性ガ
ス、又は、他の略無反応性ガス体の中で、チタンの液相
線温度未満の高温度に予熱するステップと、アルミニウ
ムを含む別の装入物を別の容器中で溶融させるステップ
と、前記チタンの前記装入物と接触させるべく、アル
ミニウムを含む前記溶融装入物を前記容器に注加するス
テップと、前記容器中のアルミニウムとチタンを含む前
記各装入物を、発熱反応させて鋳込用の金属間化合物溶
融物が生成するように加熱するステップであって、前記
発熱反応によって、前記溶融物が得られる所要時間と、
前記容器中の前記溶融物の滞留時間と、が短縮されて、
前記容器との反応による前記溶融物の汚染が低減される
ようにする、前記加熱ステップと、前記溶融物が凝固す
るとチタン・アルミナイド鋳物が形成されるように、前
記溶融物を前記容器からモールドの真空、不活性、又
は、略無活性のガス体中に鋳込みするステップと、から
なることを特徴とするチタン・アルミナイド鋳物の金属
間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２０】前記モールドと前記容器を連通させる
べく前記容器の底部のクロージャ部材を破壊することに
よって、前記溶融物が、前記容器下に載設される前記モ
ールド中に重力鋳込みされることを特徴とする請求項１
９に記載のチタン・アルミナイド鋳物の金属間化合物鋳
物の製造方法。
【請求項２１】前記溶融物が、前記容器の上方に設け
られる前記モールド中に逆重力鋳込みされることを特徴
とする請求項１９に記載のチタン・アルミナイド鋳物の
金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２２】逆重力鋳込み後に前記容器中に残留す
る溶融物を、前記容器の底部のクロージャ部材を破壊す
ることによって前記容器から排出させることを含むこと
を特徴とする請求項２１に記載のチタン・アルミナイド
鋳物の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２３】前記容器下に載設されるチルモールド
を、前記クロージャ部材が破壊されると前記容器と連通
させて、前記残留溶融物を前記チルモールド中に収蔵す
るとともに凝固させるようにすることを含むことを特徴
とする請求項２２に記載のチタン・アルミナイド鋳物の
金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２４】固体の第１金属を含む装入物を収蔵す
る第１容器と、第２金属を含む装入物を溶融する第２容
器と、前記第１金属の前記装入物と接触させるべく、
前記第２金属を含む前記溶融装入物を前記容器中に注入
する手段と、前記容器中の前記第１金属と前記第２金属
を含む前記各装入物を、発熱反応させて鋳込用の金属間
化合物溶融物が生成するように加熱する手段であって、
前記発熱反応によって、前記溶融物が得られる所要時間
と、前記容器中の前記溶融物の滞留時間と、が短縮され
て、前記容器との反応による前記溶融物の汚染が低減さ
れるようにする、前記加熱手段と、前記溶融物が凝固す
ると金属間化合物鋳物が形成されるように、前記溶融物
をモールド中に鋳込みする手段と、を具備することを特
徴とする金属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項２５】前記溶融物を鋳込みする前記手段が、
前記第１容器の底部のクロージャ部材を破壊する手段を
具備し、前記容器を下敷きモールドと連通させて前記溶
融物を前記モールド中に重力鋳込みするようになってい
ることを特徴とする請求項２４に記載の金属間化合物鋳
物の製造装置。
【請求項２６】前記溶融物を鋳込みする前記手段が、
前記溶融物を、前記容器の上方に設けられるモールド中
に、前記モールドと前記溶融物の間の充填パイプを介し
て逆重力鋳込みする手段を具備することを特徴とする請
求項２４に記載の金属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項２７】前記モールド中に逆重力鋳込みした後
に前記容器中に残留する溶融物を前記容器から排出する
手段を具備するとともに、前記排出手段が、前記残留溶
融物を前記容器から放出すべく前記容器の底部のクロー
ジャ部材を破壊する方向に前記充填パイプを移動させる
手段を具備することを特徴とする請求項２６に記載の金
属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項２８】前記容器下に載設されるチルモールド
であって、前記クロージャ部材が破壊されると前記残留
溶融物を前記チルモールド中に収蔵するとともに凝固さ
せるべく前記容器と連通される前記チルモールドを具備
することを特徴とする請求項２７に記載の金属間化合物
鋳物の製造装置。
【請求項２９】前記加熱手段が、前記容器に周設され
る誘導コイルを具備することを特徴とする請求項２４に
記載の金属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項３０】耐火粒子集合に内設されるインベスト
メントモールドを具備することを特徴とする請求項２４
に記載の金属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項３１】前記溶融物と鋳物が空気と有害な反応
をしないようにする手段を含むことを特徴とする請求項
２４に記載の金属間化合物鋳物の製造装置。
【請求項３２】壊れ易い部材が破壊すると容器をモー
ルドと連通させるように前記壊れ易い部材が設けられて
いる前記容器中に、金属間化合物物質を含む第１金属成
分と第２金属成分を納置するステップと、前記各金属成
分を反応させて、鋳込み温度に加熱される溶融物が生成
するように、前記容器中の前記各金属成分を加熱するス
テップと、前記容器と前記モールドを連通させて前記溶
融物を前記モールド中に鋳込みするために、前記溶融物
が前記鋳込み温度のときに前記壊れ易い部材を破壊する
ステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物
の製造方法。
【請求項３３】前記壊れ易い部材が、破壊部材で衝打
させることによって破壊されることを特徴とする請求項
３２に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項３４】前記破壊部材は、一端が半大気圧に減
圧される前記容器の内側に設けられるとともに他端が大
気圧の前記容器の外側に設けられる位置に設けられると
ともに、前記ロッドを、前記容器に対する相対移動に抗
して前記他端の近接位置で固定する手段が設けられてい
ることを特徴とする請求項３３に記載の金属間化合物鋳
物の製造方法。
【請求項３５】前記他端は、前記溶融物が前記鋳込み
温度のときに解除されて、前記他端に印加される大気圧
によって前記破壊部材が前記容器の方向に移動し、前記
一端が前記壊れ易い部材を衝打して破壊するようになっ
ていることを特徴とする請求項３４に記載の金属間化合
物鋳物の製造方法。
【請求項３６】前記壊れ易い部材の前後に破壊に足る
圧力差を設定することによって、前記壊れ易い部材が破
壊されることを特徴とする請求項３２に記載の金属間化
合物鋳物の製造方法。
【請求項３７】前記圧力差は、前記容器を前記モール
ドに対して相対的に加圧することによって設定されるこ
とを特徴とする請求項３６に記載の金属間化合物鋳物の
製造方法。