JPH07138768A - アルミニウム溶湯用部材 - Google Patents

アルミニウム溶湯用部材

Info

Publication number
JPH07138768A
JPH07138768A JP5284701A JP28470193A JPH07138768A JP H07138768 A JPH07138768 A JP H07138768A JP 5284701 A JP5284701 A JP 5284701A JP 28470193 A JP28470193 A JP 28470193A JP H07138768 A JPH07138768 A JP H07138768A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten metal
vol
cermet
tic
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5284701A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Gonda
正幸 権田
Katsuhiko Kojo
勝彦 古城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP5284701A priority Critical patent/JPH07138768A/ja
Publication of JPH07138768A publication Critical patent/JPH07138768A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 靱性及び耐酸化性が高いとともに、特にアル
ミニウム溶湯に対する良好な耐侵食性を有するアルミニ
ウム溶湯部材の提供。 【構成】 WC5〜22vol.%、Mo5〜20vol.%、Co
及びNiの1種又は2種5〜45vol.%残部実質的にT
iCを焼結してなる焼結体の表面に、炭化物層、窒化物
層、酸化物層、および硼化物層の1種または2種以上の
被覆層を形成したことを特徴とするアルミニウム溶湯用
部材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム溶湯に対し
て良好な耐侵食性を有すると共に高靱性及び耐酸化性を
有するサーメット材からなるアルミニウム溶湯部材に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムの溶湯を取り扱うストーク
ス、ラドル、浸漬ヒーター用保護管、ガス抜き用部材、
溶湯用ポンプ部材、溶湯攪拌用部材、溶湯ストッパー、
トイ等に対して、従来ダイス鋼、鋳鉄等が広く使用され
ていた。一方、近年、自動車の軽量化にともない過共晶
Al−Si合金(A390合金)が使用されつつありそ
のためAlの溶解、注湯温度が上昇している。このため
従来のダイス鋼及び鋳鉄等を用いてなるアルミニウム溶
湯部材では、その構成元素であるFeがアルミニウム溶
湯と反応する傾向が強くなり、アルミニウム溶湯用部材
としての寿命が短くなり、頻繁に交換が必要となるため
生産性が低下し、また、部材より溶出したFeがアルミ
ニウム製品中に混入し機械的性質を劣化せしめるといっ
た問題がでている。
【0003】そこで、近年特開平1ー176289号や特開昭63
-84754号、特開昭62ー289358号に記載されるように金属
製部材に代わり窒化珪素又はサイアロンのようなセラミ
ックスのアルミニウム溶湯用部材が使用されるようにな
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来のセラミックス製アルミニウム溶湯用部材は靱性
が不十分で使用中の機械的な応力や衝撃に十分耐えるこ
とが出来ないという問題があった。さらに、これらの従
来のセラミックス製部材は、アルミニウム溶湯に対する
濡れ性が十分に低減されていないので、使用によりアル
ミニウムの付着が少しづつ発生し、使用期間の増加にと
もない特に溶湯表面付近でアルミニウム付着量が増加す
るという問題も有していた。
【0005】そこで本発明者等は、先に靱性及び耐酸化
性が高く、アルミニウム溶湯に対する良好な耐侵食性を
有するアルミニウム溶湯用部材として、WC5〜22vo
l.%、Mo5〜20vol.%、Co及びNiの1種又は2種5
〜45vol.%残部実質的にTiCを焼結してなる焼結体
を提案した(特願平4−354659号)。しかし、こ
の焼結体は靱性を高めるためにCo、Niの量を増加す
ると耐侵食性、つまり使用時におけるアルミニウム溶湯
の付着が著しく増加することが判明した。そこで本発明
は、前記焼結体の耐侵食性を向上することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、成分を調整したサーメットをアルミニウム溶湯
部材として適用しその表面に炭化物、窒化物、酸化物及
び硼化物層が形成されていることによってアルミニウム
溶湯の付着を抑制し、アルミニウム溶湯部材の寿命を著
しく長くすることができることを発見し、本発明に到達
した。
【0007】すなわち本発明によるアルミニウム溶湯用
部材は、WC5〜22vol.%、Mo5〜20vol.%、Co及
びNiの1種又は2種5〜45vol.%残部実質的にTi
Cを焼結してなる焼結体の表面に炭化物、窒化物、酸化
物、および硼化物の1種または2種以上の被覆層が形成
されていることを特徴とする。
【0008】本発明においてWCは主に耐侵食性を向上
するために添加する。WCの添加量を5vol.%以上とす
るのは、5vol.%未満の添加ではAlと濡れ易くなり耐
侵食性を向上することが出来ないからである。また、こ
の範囲では靱性も劣るからである。一方、添加量を22
vol.%未満とするのは、22vol.%を越えると耐酸化性、
靱性共に劣化するからである。WCの望ましい添加量は
10〜20vol.%である。
【0009】次に本発明においいてMoは耐酸化性、耐
侵食性を害することなく焼結体の靱性を向上させるため
に添加される。Moの添加量を5vol.%以上とするの
は、5vol.%未満の添加では靱性向上の効果が十分発揮
されないからである。一方、添加量を20vol.%未満と
するのは、20vol.%を越えると逆に靱性が低下するか
らである。Moの望ましい添加量は10〜20vol.%で
あり、さらに望ましくは10〜15vol.%である。
【0010】本発明においてCo及びNiは焼結体の結
合相を構成する元素であり、1種又は2種で5vol.%以
上添加する必要がある。かかるCo及びNiついては、
特にAlとの濡れ性を考慮し、耐侵食性を向上するため
に25vol.%未満とすることが好ましい。しかし、特に
靱性を高めクラック抵抗を大きくするために25vol.%
以上45vol.%以下とするのが良い。なお、かかる添加
範囲においてCo及びNiを比較するとCoは耐侵食性
に効果があり、Niは靱性に効果があるので、それぞれ
5〜35vol.%の範囲で複合添加するのが望ましい。
【0011】上記以外に本発明はTiCを含むが、これ
はWCに比べ耐酸化性に優れる。したがって、WCとT
iCを複合添加する。
【0012】本発明は、以上の混合物を焼結した焼結体
の表面に炭化物、窒化物、酸化物および硼化物の1種ま
たは2種からなる被覆層を形成する。この被覆層形成に
より、アルミニウム溶湯に対する耐侵食性を向上するこ
とができる。また、被覆層形成後に焼結体を酸洗し、も
しくは酸化処理し、さらに酸洗後酸化処理することが望
ましい。そのように酸洗することにより、焼結体表面の
基地層が後退し、TiC及びWCが露出した表面状態と
なり、アルミニウム溶湯と濡れにくい状態とし耐侵食性
が向上される。また、そのように酸化処理することによ
り焼結体の表面に酸化膜を形成し、焼結体自体のアルミ
ニウム溶湯に対する耐侵食性を良好とすることができ
る。
【0013】前記アルミニウム溶湯用部材はストーク
ス、ラドル、浸漬ヒーター用保護管、ガス抜き用部材、
溶湯用ポンプ部材、溶湯攪拌用部材、溶湯ストッパー、
トイ等のいずれかに好適に適用することができる。
【0014】
【実施例】
(実施例1)粒度がFSSS(フィッシャーサブシブサ
イザー)法の測定で0.5〜10μmのTiC、WC、
2〜5μmのMo及び1〜20μmのCo及び1〜10
μmのNiを表1に示す配合(vol.%)で混合した。な
お、この配合組成はCo及びNiの添加量が35〜45
vol.%と多くアルミニウム溶湯との耐侵食性が劣る範囲
のものである。これらの混合物を1.5ton/cm2(約1
47×10Pa)の圧力でプレス成形を行い、成形体を得
た。この成形体を1400〜1550℃において1時間
焼結してサーメットとした。
【0015】得られたサーメットについて、酸化による
重量変化、靱性、硬さ、アルミニウム溶湯との濡れ性を
測定した。酸化による重量変化は800℃の大気中にて
1時間保持し、前後の重量を測定することによって行っ
た。また、アルミニウム溶湯との濡れ性は前記焼結体上
にアルミニウムを5mmの角状に切断した物をおき、10
-5torrの真空中で800℃で1時間保持した後、冷却
し、溶融したアルミニウムの凝固後の球状もしくは半球
状形状の最大幅Dと高さHを測定し、その比(H/D)をと
ることにより評価した。その測定結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】表1に示されるようにCo及びNiの添加
量が35〜45vol.%と多いサーメットでは高靱性であ
るがアルミニウム溶湯との耐侵食性が劣ることがわか
る。そこで次にアルミニウム溶湯との付着を抑制させる
ためにこの焼結体表面にAl23−25wt.%ZrO2
ラミックスを溶射した。溶射付着性を向上するためにC
o−Cr−Al−Y及びNi−Cr−Al−Yからなる
中間層を設けた。溶射材組成を表2に、溶射後の試料に
ついてH/D測定結果を表3に示す。
【0018】
【表2】
【0019】表3に示されるように、サーメット表面に
セラミックス溶射を行った実施例1−1〜実施例1−3
はセラミックス溶射を行わない比較例1−1〜比較例1
−3と比較するとH/Dが飛躍的に高くなる。機械的強
度を維持しつつアルミニウム溶湯と濡れ難くして、耐侵
食性を向上することができる。
【0020】
【表3】
【0021】(実施例2)実施例1と同様の粉末を表4
に示す配合(vol.%)で混合し、これらの混合物を1.5t
on/cm2(約147×10Pa)の圧力でプレス成形を行っ
た成形体、あるいは真空中900℃において1時間加熱
した仮焼体に、WC、TiCの固溶体粉末であるDC
(WC/TiC=30〜70/70〜30(wt%)の複合
炭化物)または、これらのDCに4a、5a及び6aの
金属炭化物、金属窒化物及び金属硼化物を1〜30vol.
%添加しエタノール等の有機溶剤中で混合した混合液中
に浸漬またはスプレー等により表面に塗布を行い実施例
1と同様に焼結した。得られたサーメットについてアル
ミニウム溶湯との濡れ性を実施例1と同様に測定した。
その測定結果を表4に示す。
【0022】
【表4】
【0023】実施例2−1から実施例2−8のDC塗布
焼結サーメットでは母材の結合相であるCo及びNiが
表面の塗布材に拡散し強固な塗布膜が得られる。また、
塗布膜の表面ではWC及びTiCが露出した表面状態と
なり表面処理を行っていない比較例2−1よりH/Dが
高くなり、アルミニウム溶湯と濡れ難くして、耐侵食性
を向上することができる。
【0024】(実施例3)実施例2で得られた焼結体に
ついて、HClとHNO3の混酸水溶液に室温で浸漬し
酸洗した。また、いくつかの焼結体についてはさらに大
気中500〜800℃、1時間保持し酸化処理を行っ
た。その後アルミニウム溶湯との濡れ性を実施例1と同
様に測定した。その測定結果を表5に示す。
【0025】
【表5】
【0026】表5に示されるように、表面処理を行わな
い比較例3−1と比較すると酸洗処理を行った実施例3
−1から実施例3−4ではサーメット表面を酸洗するこ
とによりWC及びTiCが露出した表面状態となりH/
Dが0.4以上と高くなる。さらに酸化処理を行った実
施例3−5から実施例3−8ではサーメット表面に酸化
膜が形成されH/Dが0.7以上とさらに高くなり、ア
ルミニウム溶湯に対する耐侵食性を良好にすることがで
きる。
【0027】(実施例4)TiC−15%WC−10.
5%Mo−5%Co−30%Ni(vol%)を用いた他は実
施例3−2と同様に作製した焼結体について、HClと
HNO3の混酸水溶液に室温で浸漬し酸洗したのちその
表面にMgO、MgO・Al23、ベントナイトを塗布
し、大気中700〜1300℃で1時間保持し、焼き付
けた。得られたサーメットについてアルミニウム溶湯と
の濡れ性を各実施例と同様に測定した。さらに長時間で
の反応性をみるため、800℃で100時間保持したと
きのH/Dも測定した。その測定結果を表6に示す。
【0028】
【表6】
【0029】表6に示されるように、焼付け処理を行わ
ない比較例4−1または比較例4−2と比較すると焼き
付け処理を行った実施例4−1から実施例4−5ではH
/Dが0.75以上と高く、さらに長時間でのH/Dの
変化も緩やかである。特にベントナイトを焼付けた場合
長時間安定している。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明のアルミニウム溶湯
部材は、靱性及び耐酸化性が高いとともに、特にアルミ
ニウム溶湯に対する良好な耐侵食性を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 WC5〜22vol.%、Mo5〜20vol.%、
    Co及びNiの1種又は2種5〜45vol.%残部実質的
    にTiCを焼結してなる焼結体の表面に、炭化物層、窒
    化物層、酸化物層、および硼化物層の1種または2種以
    上の被覆層を形成したことを特徴とするアルミニウム溶
    湯用部材。
  2. 【請求項2】 内部がWC5〜22vol.%、Mo5〜20
    vol.%、Co及びNiの1種又は2種5〜45vol.%残部
    実質的にTiCからなる表面に炭化物層が形成されてい
    る焼結体を酸洗後、Mgを含む酸化物を焼付けたアルミ
    ニウム溶湯用部材。
JP5284701A 1993-11-15 1993-11-15 アルミニウム溶湯用部材 Pending JPH07138768A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5284701A JPH07138768A (ja) 1993-11-15 1993-11-15 アルミニウム溶湯用部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5284701A JPH07138768A (ja) 1993-11-15 1993-11-15 アルミニウム溶湯用部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07138768A true JPH07138768A (ja) 1995-05-30

Family

ID=17681861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5284701A Pending JPH07138768A (ja) 1993-11-15 1993-11-15 アルミニウム溶湯用部材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07138768A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194561A (ja) * 2000-09-06 2002-07-10 General Electric Co <Ge> 無機スラリーミックスを用いて含アルミニウムコーティングを施工する方法
CN102828096A (zh) * 2012-09-17 2012-12-19 天津瑞克曼德科技发展有限公司 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194561A (ja) * 2000-09-06 2002-07-10 General Electric Co <Ge> 無機スラリーミックスを用いて含アルミニウムコーティングを施工する方法
CN102828096A (zh) * 2012-09-17 2012-12-19 天津瑞克曼德科技发展有限公司 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2660455B2 (ja) 耐熱硬質焼結合金
JP4857206B2 (ja) 溶浸用粉末
JPH0444628B2 (ja)
JP3916465B2 (ja) 溶融金属に対して優れた耐食性、耐摩耗性を有する焼結合金からなる溶融金属用部材、その製造方法、およびそれらを用いた機械構造部材
JP4193958B2 (ja) 溶融金属に対する耐食性に優れた溶融金属用部材およびその製造方法
JPH07118070A (ja) 窒化ケイ素系セラミックス焼結体
JPH07138768A (ja) アルミニウム溶湯用部材
US5970306A (en) Method of manufacturing high temperature resistant shaped parts
JP4409067B2 (ja) 溶融金属に対する耐食性に優れた溶融金属用部材およびその製造方法
JPH1149568A (ja) 非鉄溶融金属用黒鉛炭化珪素質坩堝及びその製造方法
JP4976626B2 (ja) 焼結合金材料、その製造方法、およびそれらを用いた機械構造部材
JPH0244784B2 (ja)
JP2589511B2 (ja) 耐水蒸気雰囲気用SiC構造材
JP3368178B2 (ja) 非鉄金属溶湯用複合焼結合金の製造方法
JPH0873286A (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法及び窒化珪素質焼結体を用いた金属溶湯用部材
JPH05345946A (ja) アルミニウム溶湯用部材
JP3415705B2 (ja) サイアロン−bn複合焼結体及びその製造方法
JPS6141745A (ja) 繊維強化低熱膨張性複合材料
JP3358040B2 (ja) 連続鋳造用ノズル
JP2001262290A (ja) 溶融金属に対する耐食性および耐熱衝撃性に優れた硬質焼結合金、およびその合金を用いた溶融金属用部材
USH1861H (en) Composite production with continuous metal and ceramic phases
JP3107172B2 (ja) 表面調質されたクロム化合物焼結体及びその製造方法
JPH0526753B2 (ja)
JP2003034580A (ja) 窒化ケイ素系複合焼結体及びその製造方法
JPS63255329A (ja) 耐酸化性タングステン基焼結合金の製造方法