JPH09279266A

JPH09279266A - 半溶融金属の成形方法

Info

Publication number: JPH09279266A
Application number: JP8087848A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Adachi; 充安達; Hiroto Sasaki; 寛人佐々木; Yasunori Harada; 康則原田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-28
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: JP3783275B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】微細な初晶を合金中に晶出させ、急速に冷却
した後、成形用金型に供給する半溶融金属の加圧成形
法。【解決手段】結晶核を有する液相線温度以上の液状合
金、または結晶核を有する成形温度以上の固液共存合金
Ｍを、該合金の液相線温度以下に保持された特定材質の
保持容器３０に注湯し、成形に適した固相率を示す温度
まで冷却する工程において、特定材質・構造の外部容器
３１内に該保持容器を収納し、微細な初晶を該保持容器
内の該合金液中に晶出させ、かつ、該容器内の合金の温
度分布が遅くとも成形前に均一になるようにして急速に
冷却し、冷却後に該合金を成形用金型に供給して加圧成
形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半溶融金属の成形方
法に係り、特に結晶核を有する液相線温度以上の液体状
態の合金、または結晶核を有する成形温度以上の固液共
存状態の合金を、熱伝導率（室温）が１．０ｋｃａｌ／
ｍｈ℃以上の材質であって注湯前に該合金の液相線温度
以下に保持された保持容器に注湯し、成形に適した固相
率を示す温度まで冷却する工程において、微細な初晶を
該合金液中に晶出させ、かつ、該容器内の合金の温度分
布が均一になるようにして急速に冷却し、冷却後に該合
金を成形用金型に供給して加圧成形する半溶融金属の成
形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チクソキャスト法は、従来の鋳造法に比
べて鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一で、金型
寿命が長いことや成形サイクルが短いなどの利点があ
り、最近注目されている技術である。この成形法（Ａ）
において使用されるビレットは、半溶融温度領域で機械
撹拌や電磁撹拌を実施するか、あるいは加工後の再結晶
を利用することによって得られた球状化組織を特徴とす
るものである。これに対して、従来鋳造法による素材を
用いて半溶融成形する方法も知られている。これは、た
とえば、等軸晶組織を発生しやすいマグネシウム合金に
おいてさらに微細な結晶を生じさせるためにＺｒを添加
する方法（Ｂ）や炭素系微細化剤を使用する方法（Ｃ）
であり、またアルミニウム合金において微細化剤として
Ａｌ−５％Ｔｉ−１％Ｂ母合金を従来の２倍〜１０倍程
度添加する方法（Ｄ）であり、これら方法により得られ
た素材を半溶融温度域に加熱し初晶を球状化させ成形す
る方法である。また、固溶限以内の合金に対して、固相
線近くの温度まで比較的急速に加熱した後、素材全体の
温度を均一にし局部的な溶融を防ぐために、固相線を超
えて材料が柔らかくなる適当な温度まで緩やかに加熱し
て成形する方法（Ｅ）が知られている。一方、ビレット
を半溶融温度領域まで昇温し成形する方法と異なり、球
状の初晶を含む融液を連続的に生成し、ビレットとして
一旦固化することなく、そのままそれを成形するレオキ
ャスト法（Ｆ）が知られている。また、先に本出願人が
出願した特願平７−１３０１３４号において、結晶核を
導入された金属を所定の半溶融温度まで冷却しながら保
持する金属学的方法により球状初晶を得る方法を提案し
たが、保持時間の短縮化を考慮して、本出願人が出願し
た特願平７−２９０７６０号においては、熱伝導率が１
ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の材質の保持容器を使用するこ
と、かつ、この容器内の半溶融金属の温度分布の均一化
を考慮して、保持容器の各位置に温度分布を付ける方法
（Ｇ）を提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（Ａ）の方法は撹拌法や再結晶を利用する方法のいず
れの場合も煩雑であり、製造コストが高くなる難点があ
る。また、マグネシウム合金においては（Ｂ）の方法の
場合には、Ｚｒが高く、コスト的に問題であり、（Ｃ）
の方法では、炭化物系微細化剤を使用してその微細化効
果を十分に発揮させるためには、酸化防止元素であるＢ
ｅを、たとえば、７ｐｐｍ程度に低く管理する必要があ
り、成形直前の加熱処理時に酸化燃焼しやすく、作業上
不都合である。

【０００４】一方、アルミニウム合金においては、単に
微細化剤を添加するだけでは５００μｍ程度であり、１
００μｍ以下の微細な結晶粒の組織を得ることは容易で
はない。このため、多量に微細化剤を添加する方法
（Ｄ）があるが、微細化剤が炉底に沈降しやすく工業的
には難しく、かつコストも高い。さらに（Ｅ）の方法で
は、固相線を超えてから緩やかに加熱して素材の均一加
熱と球状化を図ることを特徴とするチクソ成形法が提案
されているが、通常のデンドライト組織を加熱してもチ
クソ組織（初晶デンドライトが球状化されている）には
変化しない。

【０００５】しかも（Ａ）〜（Ｅ）のいずれのチクソ成
形法においても半溶融成形するために、一旦液相を固化
しそのビレットを再度半溶融温度領域まで昇温する必要
があり、従来鋳造法に比べてコスト高になる。また、
（Ｆ）の方法では、球状の初晶を含む融液を連続的に生
成供給するため、コスト的、エネルギ的にもチクソキャ
ストよりも有利であるが、球状組織と液相からなる金属
原料を製造する機械と最終製品を製造する鋳造機との設
備的連動が煩雑である。（Ｇ）の方法では、アルミニウ
ム合金においては、短時間の保持で温度分布の良い微細
な球状初晶を有する半溶融金属を得ることが、比較的低
い温度の保持容器の加熱（たとえば３００℃以下の雰囲
気）で容易にできる。しかし、熱容量の小さい合金、た
とえばマグネシウム合金のような場合、保持容器に温度
分布をつけても容器内金属の温度分布の均一化がアルミ
ニウム合金ほど容易でなく、しかも容器内合金の温度が
低下しやすい。このため、５００℃以上の雰囲気に保持
することが必要になる場合がある。しかし、このような
温度で等温保持すると、保持容器内の合金の温度はかえ
って低下しにくくなる。このため、多数の保持容器（金
属が容器中に保持されている）を連続的に搬送、加熱す
ることができる炉では、炉内に温度分布を搬送方向につ
けたりする必要が出てくるが、狭い炉内ではそれが困難
である。また、１個ずつの容器をそれぞれ１つの炉で管
理する場合は、保持時間に合わせて温度を低下させる必
要があるが、設備の構造上から煩雑であり、また設備費
が高くなり不都合である。

【０００６】本発明は、上述の従来の各方法の問題点に
着目し、ビレットを使用することなくしかも煩雑な方法
を採ることなく、簡便容易に、容器内の合金の温度分布
が遅くとも成形前には均一になるようにして急速に冷却
して、微細な球状化した初晶を有する半溶融金属を得
て、加圧成形する方法を提供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】このような問題を解決す
るために、本発明においては、第１の発明では、結晶核
を有する液相線温度以上の液体状態の合金、または結晶
核を有する成形温度以上の固液共存状態の合金を、熱伝
導率（室温）が１．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の材質であ
って注湯前に該合金の液相線温度以下に保持された保持
容器に注湯し、成形に適した固相率を示す温度まで冷却
する工程において、該保持容器を収納することが可能
で、該保持容器よりは熱伝導率が小さいか、もしくは該
保持容器と熱伝導率が同等以上で該保持容器よりは初期
温度が高いか、あるいは該保持容器との間に気体で充満
された間隙を保有した外部容器内に該保持容器を収納し
たうえで、微細な初晶を該保持容器内の該合金液中に晶
出させ、かつ、該容器内の合金の温度分布が遅くとも成
形前には均一になるようにして急速に冷却し、冷却後に
該合金を成形用金型に供給して加圧成形することとし
た。また、第２の発明では、第１の発明における保持容
器と外部容器との間の気体で充填された間隙に該保持容
器より小さな熱伝導率の断熱材を配置するか、または、
該保持容器の外表面もしくは該外部容器の内表面の少な
くとも一方に突起あるいは凹部を付けて該間隙を確保さ
せた。また、第３の発明では、上記の外部容器は、保持
容器の挿入前のみか、または保持容器の挿入後のみか、
あるいは保持容器挿入前から挿入後に至るまで継続し
て、該外部容器の内部において加熱するか、または外部
から加熱するか、あるいは該外部容器を誘導加熱するこ
ととした。さらに第４の発明では、結晶核の生成方法
は、液相線温度に対して過熱度を３００℃未満に保持さ
れた合金溶湯を該合金溶湯よりも低い温度の治具の表面
に接触させること構成とした。また、第５の発明では、
第１の発明における結晶核の生成方法は、液相線温度に
対する加熱度が１００℃未満に保持された合金溶湯を治
具を使用することなく直接、保持容器に注ぐこととし
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】結晶核を有する液相線温度以上の
液体状態の合金、または結晶核を有する成形温度以上の
固液共存状態の合金を、熱伝導率（室温）が１．０ｋｃ
ａｌ／ｍｈ℃以上の材質であって注湯前に該合金の液相
線温度以下に保持された保持容器に注湯し、成形に適し
た固相率を示す温度まで冷却する工程において、該保持
容器を収納することが可能で、該保持容器よりは熱伝導
率が小さいか、もしくは該保持容器と熱伝導率が同等以
上で該保持容器よりは初期温度が高いか、あるいは該保
持容器との間に気体で充満された間隙を保有した外部容
器内に該保持容器を収納したうえで、微細な初晶を該保
持容器内の該合金液中に晶出させ、かつ、該容器内の合
金の温度分布が遅くとも成形前には均一になるようにし
て急速に冷却し、冷却後に該合金を成形用金型に供給し
て加圧成形することにより、半溶融金属は液相と固相が
分離することなく金型キャビティ内に均一に充填される
ため、均質な組織の成形体が得られる。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図７は本発明の実施例に係り、
図１は最大固溶限以上の組成の亜共晶アルミニウム合金
の半溶融金属の成形方法を示す工程説明図、図２は最大
固溶限内組成のマグネシウム合金あるいはアルミニウム
合金の半溶融金属の成形方法を示す工程説明図、図３は
球状初晶の生成から成形までの工程説明図、図４は図３
に示した各工程の金属組織の模写図、図５は図３の工程
［３］における保持容器内の半溶融金属の温度分布と外
部容器を使用しない従来方法の半溶融金属の温度分布の
比較図、図６は本発明例の成形体の金属組織を示す顕微
鏡写真の模写図、図７は比較例の成形品の金属組織を示
す顕微鏡写真の模写図である。

【００１０】本発明においては、図１、図２、図３に示
すように、まず、（１）液相線温度に対して過熱度を３
００℃未満に保持した最大固溶限以上の組成の亜共晶ア
ルミニウム合金あるいは最大固溶限内組成のマグネシウ
ム合金、アルミニウム合金の溶湯を、該合金の融点より
も低い温度の治具２０の表面に接触させるか、あるい
は、（２）液相線温度に対する過熱度を１００℃未満に
保持したアルミニウム合金、マグネシウム合金の溶湯お
よび必要に応じて核生成促進元素を含む溶湯結晶を、治
具２０を使用せず直接、熱伝導率（室温）が１．０ｋｃ
ａｌ／ｍｈｒ℃以上の材質であって注湯前に該合金の液
相線温度以下に保持された所定厚みの保持容器３０に注
湯し、保持容器上部に断熱用の蓋３２を置き、成形に適
した固相率を示す温度まで冷却する工程において、該保
持容器を収納することが可能な外部容器３１により、該
保持容器の外表面を加熱もしくは保温することにより非
樹枝状晶の微細な球状の初晶を保持容器内の該合金中に
晶出させ、かつ該保持容器内の合金の温度分布を遅くと
も成形前には均一になるようにして急速に冷却した後、
該合金を成形用金型に供給して加圧成形する。

【００１１】保持容器３０の厚みに関しては、注湯され
た後、容器壁面に接する溶湯より樹枝状の初晶が発生せ
ず、しかも成形直前に容器内から半溶融金属を取り出し
た段階で容器内部に凝固層が残らない厚みとすることが
望ましく、その厚みは、合金および保持容器３０内の合
金の重量により適宜決定される。また、「成形に適した
固相率」とは、加圧成形に適する固相の量比を意味し，
ダイカスト鋳造、スクイズ鋳造などの高圧鋳造では固相
率は１０％〜８０％、好ましくは３０％〜７０％（７０
％以上では素材の成形性が劣り、３０％以下では素材が
軟らかいためハンドリングが難しいばかりでなく、均一
な組織が得にくくなる）とし，押出法や鍛造法では、３
０％〜９９．９％、好ましくは５０％〜９９．９％（５
０％以下では組織の不均一が生じる惧れがある）とす
る。

【００１２】また、「液相線温度以下」の温度とは、速
やかに保持容器内合金の温度を成形温度まで低下させて
も、保持容器壁面に接する溶湯より樹枝状の初晶が発生
せず、しかも成形直前に容器内から半溶融合金を取り出
した段階で保持容器内部に凝固層が残らない温度であっ
て、しかも結晶核を有する合金を保持容器３０に注湯し
ても結晶核の消滅がない液相線温度以下の温度を意味し
ており、その値は合金および保持容器内の合金の重量に
より異なる。

【００１３】さらに、本発明でいう「保持容器」とは、
金属性容器または非金属性容器とするか、あるいは半導
体を含む非金属材料を表面に塗布した金属製容器、もし
くは半導体を含む非金属材料を複合させた金属製容器と
する。非金属材料を金属製容器の表面に塗布するのはメ
タルの付着防止に効果的である。また、本発明でいう
「外部容器」は、保持容器内の合金を所定の時間内に冷
却させるものであることから、保持容器３０を保温ある
いは加熱するとともに、速やかに冷却させる必要があ
る。このため、外部容器３１の温度は所定時間以内には
成形温度以下に低下する必要がある。

【００１４】また、保持容器３０内の合金の温度分布を
より均一にするために、外部容器３１に温度分布を付け
てもよい。たとえば、高周波加熱炉により外部容器３１
の上部、下部を中央部より強く加熱する。なお、外部容
器３１の加熱を保持容器３０挿入前から挿入後に至るま
で継続して加熱する場合、必要に応じて保持容器３０内
の合金の温度の調整のために、外部容器３１の加熱を一
時的に中断することもある。そして、保持容器３０を外
部容器３１内に収納したとき、保持容器３０と外部容器
３１との間に空隙が出来るように、外部容器３１の内径
を保持容器３０の外径よりも一回り大きくしておく。ま
た、保持容器３０の外周外側に突出した突起や外部容器
３１に内周内側に突出した突起を円周方向複数個配設し
て、この空隙を確保する。あるいは、突起の代わりに保
持容器外周面もしくは外部容器内周面を凹部に形成して
空隙を形成するようにしてもよい。また、保持容器３０
と外部容器３１との間に充填される気体は、空気以外に
不活性ガス、炭酸ガス、ＳＦ６などの多種の気体が適当
である。

【００１５】本発明の方法は、具体的には、以下のとお
りの手順により作業を進める。図３および図４の工程
［１］においてラドル１０内に入れられた完全液体であ
る金属Ｍを工程［２］において、（ａ）冷却用治具２０
を用いて低温溶湯（必要に応じて結晶核生成を促進する
元素も添加）から結晶核を発生させ、工程［３］−０に
おいてあらかじめ液相線温度以下の所定の温度に保持さ
れた容器３０に注ぐ、または、（ｂ）必要に応じて微細
組織生成促進元素が添加された融点直上の低温溶湯を直
接工程［３］−０においてあらかじめ液相線温度以下に
保持された保持容器３０に注ぐ、のいずれかの方法によ
り、多数の結晶核を含む液相線直下あるいは直上の合金
を得る。

【００１６】次に工程［３］において、保持容器３０を
断熱材３３が底部に敷かれた外部容器３１の中に収納し
て、蓋をした後、保持容器内の該合金の温度を低下させ
ながら半溶融状態で保持し、導入された結晶核から微細
な粒状（非デンドライト状）の初晶を生成させる。保持
容器３０を図１や図２に示した所定の温度条件で降温さ
せるために、外部容器３１は、保持容器３０の挿入前の
みか、または保持容器３０の挿入後のみか、あるいは保
持容器挿入前から挿入後に至るまで継続して、外部容器
３１の内部において加熱するか、または外部から加熱す
るか、あるいは外部容器３１を誘導加熱する等の方法で
温度管理する。このようにして、得られた所定の固相率
を有する金属Ｍを、たとえば、工程［４］のようにダイ
キャストの射出スリーブ７０に挿入した後、ダイカスト
マシンの金型キャビティ８０ａ内で加圧成形して成形品
を得る。

【００１７】図１、図２、図３、図４に示す本発明例と
従来のチクソキャスト法、レオキャスト法、の違いは図
より明らかである。すなわち、本発明では従来法のよう
に、半溶融温領域で晶出したデンドライト状の初晶を機
械撹拌や電磁撹拌で強制的に破砕球状化することはな
く、半溶融温度領域での温度低下とともに液中に導入さ
れた結晶核を起点として晶出、成長する多数の初晶が合
金自身が持っている熱量により（必要に応じて外部から
加熱保持されることも有り得る）連続的に球状化される
ものであり、また、チクソキャスト法におけるビレット
の再昇温による半溶融化の工程が省かれているため、極
めて簡便な方法である。

【００１８】上述した各工程、すなわち、図１に示す冷
却治具への注湯工程、初晶の生成、球状工程、成形工程
のそれぞれにおいて設定された鋳造条件、球状化条件お
よび成形条件や第２の発明、第３の発明、第４の発明、
第５の発明で示した数値限定理由について以下に説明す
る。鋳造温度が融点に対して３００℃以上高ければ、あ
るいは治具２０の表面温度が融点以上の場合では、
（１）結晶の核発生が少なく、しかも、（２）容器に注
がれた時の溶湯Ｍの温度が液相線よりも高いために残存
する結晶核の割合も少なく、初晶のサイズが大きくな
る。

【００１９】このため、鋳造温度は液相線に対する過熱
度が３００℃未満とし，治具の表面温度は、合金の融点
よりも低くする。なお、液相線に対する過熱度を１００
℃未満とすることにより、さらに好ましくは５０℃以下
にすることにより、また、治具２０の温度を合金Ｍの融
点よりも５０℃以上低くすることにより、より微細な初
晶サイズとすることができる。

【００２０】治具２０に溶湯Ｍを接触させる方法として
は、治具の表面を溶湯Ｍを移動させる場合（傾斜した治
具２０へ溶湯を流す）と溶湯中を治具２０が移動する場
合の２種類がある。なお、ここで言う「治具」とは、溶
湯が流下する際に冷却作用を溶湯に与えるものを言う
が、これに代えて、たとえば、給湯機の筒状のパイプを
使用してもよい。

【００２１】保持容器３０は、液相線直下に低下した溶
湯を所定の固相率まで冷却保持するために用いるもので
あるが、保持容器３０の熱伝導率（室温）が１．０ｋｃ
ａｌ／ｍ．ｈ．℃未満の場合は、断熱性が良いため、保
持容器３０に注がれた溶湯Ｍが所定の固相率を示す温度
まで冷却保持される時間が長くなり、作業能率が悪く、
かつ、生成した球状初晶も粗くなり成形性が低下する。

【００２２】ただし、保持容器内の溶湯量が少ない場合
は１．０ｋｃａｌ／ｍ．ｈ．℃未満でも冷却に必要な保
持時間は短くなる。また，保持容器３０の温度が液相線
温度よりも高い場合は、該容器に注がれた時の溶湯Ｍの
温度が液相線よりも高いために残存する結晶核の割合も
少なく、初晶のサイズが大きくなる。また、溶湯Ｍの固
相率が成形に適した固相率を示すまで冷却される際に外
部容器３１により保持容器３０の内部の合金の温度の均
一化をより改善するために、保持容器３０の上部に蓋を
すること、保持容器３０と外部容器３１の間に適度の間
隙をつくること、保持容器３０の底部と外部容器３１の
接触する部分には断熱材を配置するか、前述したよう
に、保持容器３０、外部容器３１のいずれかに突起や凹
部を付けることが、望ましい。

【００２３】保持容器３０は熱伝導率以外は特に限定さ
れるものではなく、溶湯との濡れ性が悪いものが好まし
い。また、通気性のある容器を保持容器３０として使用
する場合あるいは長時間保持される場合、マグネシウム
合金およびアルミニウム合金は酸化しやすいため，容器
外部を所定の雰囲気（不活性雰囲気、減圧雰囲気など）
にすることが好ましい。また金属性容器を使用する場合
においても、マグネシウム合金は酸化しやすいので、不
活性雰囲気やＣＯ２雰囲気にすることが望ましい。ま
た、酸化防止を図るために予め金属溶湯にマグネシウム
合金ではＢｅ、Ｃａ、アルミニウム合金ではＢｅを添加
することが望ましい。なお、保持容器３０の形状は筒状
に限定されるものではなく、その後の成形法に適した形
状が可能である。

【００２４】なお、高圧鋳造では成形直前の固相率が８
０％以上であれば成形時の変形抵抗が高く良好な品質の
成形品を得ることができない。また１０％以内では均一
な組織を有する成形品を得ることができない。このた
め、前述したとおり成形時の固相率は１０％〜８０％と
することが望ましい。

【００２５】さらに、実質の固相率を３０％〜７０％に
することにより、さらに均質でかつ高品質の成形材を容
易に加圧成形できる。また、共晶組成に近いＡｌ−Ｓｉ
系合金を成形する場合、液相率を８０％以内に低下させ
る必要がある時は、Ｓｉの改良元素であるＮａやＳｒな
どを添加することは共晶Ｓｉを微細化し、延性を向上さ
せるのに好都合である。加圧成形する手段としては、ス
クイズ鋳造法やダイキャスト鋳造法に代表される高圧鋳
造法に限定されるものではなく、押し出し法、鍛造法な
どの加圧成形する種々の方法が含まれる。

【００２６】溶湯Ｍを接触させる治具２０は、溶湯の温
度を低下させることができるものであれば、その材質を
限定するものではないが、特に熱伝導率の高い銅、銅合
金、アルミニウム合金などの金属で、しかも一定の温度
以下に維持できるように冷却管理された治具２０は結晶
核を多く生成するので好ましい。なお、溶湯Ｍが治具２
０に付着するのを防ぐために非金属材料を塗布するは効
果的である。塗布する方法としては、機械的、化学的、
あるいは物理的方法のいずれでも構わない。さらに、冷
却治具としてＢＮなどの合金が付着しにくい性質を有す
るセラミックも、実用できるものである。なお、治具２
０を用いずに微細球状の初晶を得る場合、液相線に対す
る加熱度を１００℃未満、さらに好ましくは３０℃以下
にするのは、保持容器３０に注いだ合金を、結晶核を有
する液体状態、または結晶核を有する成形温度以上の固
液共存状態にするためである。注がれた保持容器３０内
の溶湯温度が高ければ、所定の固相率まで温度が低下す
るために時間が掛かり過ぎ能率が悪い。また注がれた溶
湯Ｍの湯面が酸化されたり、あるいは燃焼したりするた
めに不都合である。

【００２７】表１に、保持容器の条件、保持容器内合金
の条件、外部容器の条件および成形材の品質を示す。成
形は図３に示すように半溶融金属をスリーブに挿入し、
その後スクイズ鋳造機を用いて行なった。成形条件は、
加圧力９５０ｋｇｆ／ｃｍ²、射出速度１．０ｍ／ｓ、
鋳造品重量（ビスケット含む）２ｋｇ、金型温度２５０
℃とした。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１によれば、比較例１０、１１では外部
容器を使用していないため、急速に保持容器内の合金の
温度は低下し、このために初晶の粒径は細かいが保持容
器内の半溶融合金の温度分布は、たとえば図５の比較例
に示すように、悪い。比較例１２では、保持容器内での
半溶融合金の保持時間が長いため、保持容器内の半溶融
合金の温度分布は良いが、初晶の粒径は大きい。比較例
１３では、鋳造温度が高いため、保持容器内に注湯され
る合金の温度が高く、結晶核の発生はほとんどないか、
あるいは速やかに結晶核は消滅するために、初晶の粒径
は大きい。比較例１４では、液相率が多く保持時間が短
いために、保持容器内の半溶融合金の温度分布は悪い。
比較例１５では保持容器の温度が高いため、冷却板によ
り導入された結晶核は消滅し、図７に示すように、粗大
な初晶しか発生しない。

【００３０】一方、本発明例１〜９では容器内の金属の
温度分布を均一に保ちながら急速に冷却させ、簡便容易
に非樹枝状晶の微細な初晶を有する半溶融金属を得て、
該合金を成形用金型に供給して加圧成形することによ
り、図６に示すように、２００μｍ以下の微細な球状の
初晶を有する均質な組織の成形体が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係る半溶融金属の成形方法では、下記のような
優れた作用効果が得られる。すなわち、本発明では、結
晶該を有する液相線温度以上の液体状態の合金、または
結晶核を有する成形温度以上の固液共存状態の合金を、
熱伝導率（室温）が１．０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上の材質
であって注湯前に該合金の液相線温度以下に保持された
保持容器に注湯し、成形に適した固相率を示す温度まで
冷却する工程において、該保持容器を収納することが可
能で、該保持容器よりは熱伝導率が小さいか、もしくは
該保持容器と熱伝導率が同等以上で該保持容器よりは初
期温度が高いか、あるいは該保持容器との間に気体で充
満された間隙を保有した外部容器内に該保持容器を収納
したうえで、微細な初晶を該保持容器内の該合金液中に
晶出させ、かつ、該容器内の合金の温度分布が遅くとも
成形前には均一になるようにして急速に冷却し、冷却後
に該合金を成形用金型に供給して加圧成形することによ
り、従来の機械撹拌法、電磁撹拌法に依らず、簡便容易
にかつ、低コストで微細かつ球状の組織を有する成形体
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る最大固溶限以上の組成の亜共晶ア
ルミニウム合金の半溶融金属の成形方法を示す工程説明
図である。

【図２】本発明に係る最大固溶限内組成のマグネシウム
合金あるいはアルミニウム合金の半溶融金属の成形方法
を示す工程説明図である。

【図３】本発明に係る球状初晶の生成から成形までの工
程説明図である。

【図４】図３に示した各工程の金属組織の模写図であ
る。

【図５】図３に示した工程［３］における保持容器内の
半溶融金属の温度分布と外部容器を使用しない従来方法
の半溶融金属の温度分布の比較図である。

【図６】本発明例の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真
の模写図である。

【図７】比較例の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真の
模写図である。

【符号の説明】

１０ラドル２０治具３０保持容器（セラミック製容器、金属容器）３１外部容器３２蓋３３断熱材４０ヒーター５０保温カバー６０搬送装置７０射出スリーブ８０金型８０ａ金型キャビティＭ溶湯金属ｔ保持時間Ｔ容器内メタル温度

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】図３に示した各工程の金属組織の模写図であ
る。

【図６】比較例の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真の
模写図である。

【図７】本発明例の成形品の金属組織を示す顕微鏡写真
の模写図である。

フロントページの続き (72)発明者原田康則山口県宇部市大字小串字沖の山1980番地宇部興産株式会社機械・エンジニアリング事業本部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶核を有する液相線温度以上の液体状
態の合金、または結晶核を有する成形温度以上の固液共
存状態の合金を、熱伝導率（室温）が１．０ｋｃａｌ／
ｍｈ℃以上の材質であって注湯前に該合金の液相線温度
以下に保持された保持容器に注湯し、成形に適した固相
率を示す温度まで冷却する工程において、該保持容器を
収納することが可能で、該保持容器よりは熱伝導率が小
さいか、もしくは該保持容器と熱伝導率が同等以上で該
保持容器よりは初期温度が高いか、あるいは該保持容器
との間に気体で充満された間隙を保有した外部容器内に
該保持容器を収納したうえで、微細な初晶を該保持容器
内の該合金液中に晶出させ、かつ、該容器内の合金の温
度分布が遅くとも成形前には均一になるようにして急速
に冷却し、冷却後に該合金を成形用金型に供給して加圧
成形することを特徴とする半溶融金属の成形方法。
【請求項２】保持容器と外部容器との間の気体で充填
された間隙に該保持容器より小さな熱伝導率の断熱材を
配置するか、または、該保持容器の外表面もしくは該外
部容器の内表面の少なくとも一方に突起あるいは凹部を
付けて該間隙を確保させたことを特徴とする請求項１記
載の半溶融金属の成形方法。
【請求項３】外部容器は、保持容器の挿入前のみか、
または保持容器の挿入後のみか、あるいは保持容器挿入
前から挿入後に至るまで継続して、該外部容器の内部に
おいて加熱するか、または外部から加熱するか、あるい
は該外部容器を誘導加熱することを特徴とする請求項１
または請求項２記載の半溶融金属の成形方法。
【請求項４】結晶核の生成方法は、液相線温度に対し
て過熱度を３００℃未満に保持された合金溶湯を該合金
溶湯よりも低い温度の治具の表面に接触させることを特
徴とする請求項１ないし請求項３記載の半溶融金属の成
形方法。
【請求項５】液相線温度に対する加熱度が１００℃未
満に保持された合金溶湯を、治具を使用することなく直
接、保持容器に注ぐこととする請求項１記載の半溶融金
属の成形方法。