JPH09300060A - 鋳造用湯口部材及びその製造方法 - Google Patents
鋳造用湯口部材及びその製造方法Info
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- JPH09300060A JPH09300060A JP12299896A JP12299896A JPH09300060A JP H09300060 A JPH09300060 A JP H09300060A JP 12299896 A JP12299896 A JP 12299896A JP 12299896 A JP12299896 A JP 12299896A JP H09300060 A JPH09300060 A JP H09300060A
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- sprue
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐溶損性、耐衝撃性に優れると共に、特に保
温性を向上させることができる鋳造用湯口部材を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く部
位に配置される鋳造用湯口部材において、耐溶損材料か
らなる焼結体の内層と金属材料からなる外層との間に、
多孔質セラミックスの中間層を介在させることを特徴と
する鋳造用湯口部材である。
温性を向上させることができる鋳造用湯口部材を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く部
位に配置される鋳造用湯口部材において、耐溶損材料か
らなる焼結体の内層と金属材料からなる外層との間に、
多孔質セラミックスの中間層を介在させることを特徴と
する鋳造用湯口部材である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
の鋳造品を低圧鋳造法や吸引鋳造法等の差圧鋳造法で製
造する際に、アルミニウム合金の溶湯を金型内へ導く部
位に配置される鋳造用湯口部材及びその製造方法に関す
る。
の鋳造品を低圧鋳造法や吸引鋳造法等の差圧鋳造法で製
造する際に、アルミニウム合金の溶湯を金型内へ導く部
位に配置される鋳造用湯口部材及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金の鋳造品を製造する方
法として、低圧鋳造法や吸引鋳造法等の差圧鋳造法が用
いられている。低圧鋳造法は、図６に示すような鋳造装
置を用いて行なうものであり、密閉状態の保持炉１中に
吹き込み管３から圧縮空気または不活性ガスを吹き込ん
でアルミニウム溶湯２の表面に低圧力をかけることによ
り、溶湯２をストーク４、湯だまり５、湯口部材６を経
由して押し上げ、保持炉１の上部に設置された金型７内
に充填させ、金型７のキャビティ面に接触している部位
が凝固した後、離型させる。湯口部材６の内面はテーパ
を設けた堰状になっており、鋳造終了時には湯口部材６
の上部６ａに位置する溶湯は凝固し、鋳造品の一部とし
て離型されるが、湯口部材６の下部６ｂの溶湯は未凝固
のまま、保持炉１内に戻る。
法として、低圧鋳造法や吸引鋳造法等の差圧鋳造法が用
いられている。低圧鋳造法は、図６に示すような鋳造装
置を用いて行なうものであり、密閉状態の保持炉１中に
吹き込み管３から圧縮空気または不活性ガスを吹き込ん
でアルミニウム溶湯２の表面に低圧力をかけることによ
り、溶湯２をストーク４、湯だまり５、湯口部材６を経
由して押し上げ、保持炉１の上部に設置された金型７内
に充填させ、金型７のキャビティ面に接触している部位
が凝固した後、離型させる。湯口部材６の内面はテーパ
を設けた堰状になっており、鋳造終了時には湯口部材６
の上部６ａに位置する溶湯は凝固し、鋳造品の一部とし
て離型されるが、湯口部材６の下部６ｂの溶湯は未凝固
のまま、保持炉１内に戻る。
【０００３】従来の湯口部材として熱間ダイス鋼が広く
用いられていた。しかしながら、アルミニウム溶湯に対
して溶損しやすく、頻繁に補修、交換が必要となり生産
効率が低下するという問題があった。
用いられていた。しかしながら、アルミニウム溶湯に対
して溶損しやすく、頻繁に補修、交換が必要となり生産
効率が低下するという問題があった。
【０００４】また、実開平１−１０９３５８号や実開平
２−１０４１６２号にはセラミックス材料からなる湯口
部材、特開平５−１０４２３１号にはＮｉ、Ｍｏ複硼化
物の硬質相をＮｉ及びＭｏを主成分とする合金の結合相
中に分散させた焼結体からなる湯口部材が提案されてい
る。
２−１０４１６２号にはセラミックス材料からなる湯口
部材、特開平５−１０４２３１号にはＮｉ、Ｍｏ複硼化
物の硬質相をＮｉ及びＭｏを主成分とする合金の結合相
中に分散させた焼結体からなる湯口部材が提案されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】湯口部材においては、
アルミニウム溶湯が金型に接するキャビティ部が凝固し
た後、最後に凝固する必要がある。金型のキャビティ部
より先に湯口部材の部位のアルミニウム溶湯が凝固する
と、アルミニウム溶湯が金型内に十分に供給されず、鋳
造品にひけ巣欠陥が残存してしまう。そこで、湯口部材
の保温性を改善するため、湯口部材の内径を大きくした
り、周囲に電気ヒーターを巻いて加熱する方法が採られ
ている。しかしながら、湯口部材の内径を大きくする方
法は、鋳造品の形状の制約から限界がある。また電気ヒ
ーターを巻く方法も、制約された寸法の中で発熱量を十
分に確保するのが困難である。
アルミニウム溶湯が金型に接するキャビティ部が凝固し
た後、最後に凝固する必要がある。金型のキャビティ部
より先に湯口部材の部位のアルミニウム溶湯が凝固する
と、アルミニウム溶湯が金型内に十分に供給されず、鋳
造品にひけ巣欠陥が残存してしまう。そこで、湯口部材
の保温性を改善するため、湯口部材の内径を大きくした
り、周囲に電気ヒーターを巻いて加熱する方法が採られ
ている。しかしながら、湯口部材の内径を大きくする方
法は、鋳造品の形状の制約から限界がある。また電気ヒ
ーターを巻く方法も、制約された寸法の中で発熱量を十
分に確保するのが困難である。
【０００６】実開平１−１０９３５８号や実開平２−１
０４１６２号の湯口部材は、セラミックス材料のため耐
溶損性と、熱伝導率が小さく保温性に優れるが、セラミ
ックスの単体品であるため、金型の冷却や、鋳造品の離
型及び段取り替え等の定期的な金型の脱着による熱的衝
撃、機械的衝撃に弱いという問題がある。特開平５−１
０４２３１号の湯口部材は、耐溶損性に優れ、セラミッ
クスの単体品に比べれば耐衝撃性は改善されるが、熱伝
導率は１０〜２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり保温性の向
上には未だ十分ではない問題がある。
０４１６２号の湯口部材は、セラミックス材料のため耐
溶損性と、熱伝導率が小さく保温性に優れるが、セラミ
ックスの単体品であるため、金型の冷却や、鋳造品の離
型及び段取り替え等の定期的な金型の脱着による熱的衝
撃、機械的衝撃に弱いという問題がある。特開平５−１
０４２３１号の湯口部材は、耐溶損性に優れ、セラミッ
クスの単体品に比べれば耐衝撃性は改善されるが、熱伝
導率は１０〜２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり保温性の向
上には未だ十分ではない問題がある。
【０００７】本発明は、耐溶損性、耐衝撃性に優れると
共に、特に保温性を向上させることができる鋳造用湯口
部材を提供することを目的とする。
共に、特に保温性を向上させることができる鋳造用湯口
部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳造用湯口部材
は、アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く部位に配置さ
れる鋳造用湯口部材において、耐溶損材料からなる焼結
体の内層と金属材料からなる外層との間に、多孔質セラ
ミックスの中間層を介在させることを特徴とする。
は、アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く部位に配置さ
れる鋳造用湯口部材において、耐溶損材料からなる焼結
体の内層と金属材料からなる外層との間に、多孔質セラ
ミックスの中間層を介在させることを特徴とする。
【０００９】本発明において、前記多孔質セラミックス
はセラミックス繊維及び／又はセラミックス粒子の加圧
成形体からなるのが好ましい。多孔質セラミックスの空
孔内が大気圧より低い圧力に保持されているのが好まし
い。また、前記耐溶損材料はセラミックス粒子３０〜８
０体積％を金属基地中に分散した複合焼結体からなるの
が好ましい。より好ましくは窒化珪素質セラミックス粒
子３０〜８０体積％を高速度鋼合金の基地中に分散した
複合焼結体である。また、前記外層は鋼が好ましく、Ｃ
ｒを５重量％以上含有する鋼がより好ましい。
はセラミックス繊維及び／又はセラミックス粒子の加圧
成形体からなるのが好ましい。多孔質セラミックスの空
孔内が大気圧より低い圧力に保持されているのが好まし
い。また、前記耐溶損材料はセラミックス粒子３０〜８
０体積％を金属基地中に分散した複合焼結体からなるの
が好ましい。より好ましくは窒化珪素質セラミックス粒
子３０〜８０体積％を高速度鋼合金の基地中に分散した
複合焼結体である。また、前記外層は鋼が好ましく、Ｃ
ｒを５重量％以上含有する鋼がより好ましい。
【００１０】本発明の鋳造用湯口部材の製造方法は、金
属製容器の内周面に多孔質セラミックス成形体を付け、
該容器と中子との間の空隙に耐溶損材料の原料粉末を充
填し、容器全体を真空脱気、密封した後、加圧焼結する
ことを特徴とする。
属製容器の内周面に多孔質セラミックス成形体を付け、
該容器と中子との間の空隙に耐溶損材料の原料粉末を充
填し、容器全体を真空脱気、密封した後、加圧焼結する
ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の鋳造用湯口部材は、以下
のようにして製造することができる。例えば、筒状の鋼
製容器の内周面にセラミックス繊維あるいはセラミック
ス粒子のセラミックス成形体を貼り付けたり、加圧成形
して付ける。そして、容器と中子との間の空隙に耐溶損
材料の原料粉末を充填する。次に容器内を真空脱気、密
閉封印した後、Ａｒ、Ｎ2等の不活性雰囲気、１００〜
２０００気圧、１０００℃〜１３５０℃でＨＩＰ処理す
る。これにより、容器外周側からの加圧力を中間層とな
るセラミックス成形体及び内層に伝達し、耐溶損材料の
焼結体からなる内層と、多孔質セラミックスからなる中
間層と、鋼からなる外層で構成される３重構造の焼結体
を得る。得られた焼結体を加工して本発明の湯口部材を
製造できる。
のようにして製造することができる。例えば、筒状の鋼
製容器の内周面にセラミックス繊維あるいはセラミック
ス粒子のセラミックス成形体を貼り付けたり、加圧成形
して付ける。そして、容器と中子との間の空隙に耐溶損
材料の原料粉末を充填する。次に容器内を真空脱気、密
閉封印した後、Ａｒ、Ｎ2等の不活性雰囲気、１００〜
２０００気圧、１０００℃〜１３５０℃でＨＩＰ処理す
る。これにより、容器外周側からの加圧力を中間層とな
るセラミックス成形体及び内層に伝達し、耐溶損材料の
焼結体からなる内層と、多孔質セラミックスからなる中
間層と、鋼からなる外層で構成される３重構造の焼結体
を得る。得られた焼結体を加工して本発明の湯口部材を
製造できる。
【００１２】本発明の多孔質セラミックスは、セラミッ
クス繊維及び／又はセラミックス粒子の加圧成形体から
なるのが好ましい。多孔質セラミックスは一般的には連
続的につながったセラミックス焼結体の中に、不連続或
いは連続的に分散した空孔が存在するため、熱伝導は主
として空孔を除いたセラミックスの部分が経路となり行
われる（一部は空孔を介しても行われる）。空孔の含有
量を増やすことにより、熱伝導率を下げることができる
がそれにも限界がある。そこで、セラミックス繊維ある
いはセラミックス粒子を加圧成形することにより、その
繊維間、粒子間の接触状態を線接触、点接触とすること
ができ、熱伝導の経路面積を小さくして、その熱伝導率
を極めて低下させることができる。本発明でいうセラミ
ックス繊維やセラミックス粒子の加圧成形体において
は、セラミックス繊維やセラミックス粒子が、焼結時の
加圧力により圧縮成形されるが、焼結時の加熱温度、セ
ラミックスの種類によってはセラミックス繊維やセラミ
ックス粒子間に一部拡散が起こる場合もあり得る。この
ようなセラミックスの加圧成形体からなる多孔質セラミ
ックスは、繊維間あるいは粒子間の結合力は小さいが、
本発明の鋳造用湯口部材においては、内層と外層に挟ま
れた構造であるため使用に十分耐える。
クス繊維及び／又はセラミックス粒子の加圧成形体から
なるのが好ましい。多孔質セラミックスは一般的には連
続的につながったセラミックス焼結体の中に、不連続或
いは連続的に分散した空孔が存在するため、熱伝導は主
として空孔を除いたセラミックスの部分が経路となり行
われる（一部は空孔を介しても行われる）。空孔の含有
量を増やすことにより、熱伝導率を下げることができる
がそれにも限界がある。そこで、セラミックス繊維ある
いはセラミックス粒子を加圧成形することにより、その
繊維間、粒子間の接触状態を線接触、点接触とすること
ができ、熱伝導の経路面積を小さくして、その熱伝導率
を極めて低下させることができる。本発明でいうセラミ
ックス繊維やセラミックス粒子の加圧成形体において
は、セラミックス繊維やセラミックス粒子が、焼結時の
加圧力により圧縮成形されるが、焼結時の加熱温度、セ
ラミックスの種類によってはセラミックス繊維やセラミ
ックス粒子間に一部拡散が起こる場合もあり得る。この
ようなセラミックスの加圧成形体からなる多孔質セラミ
ックスは、繊維間あるいは粒子間の結合力は小さいが、
本発明の鋳造用湯口部材においては、内層と外層に挟ま
れた構造であるため使用に十分耐える。
【００１３】さらに、多孔質セラミックスの空孔部分を
大気圧状態から減圧状態にすることにより、空孔部分で
の気体分子の数が減少するため、多孔質セラミックス全
体の熱伝導率をより低下させることができる。
大気圧状態から減圧状態にすることにより、空孔部分で
の気体分子の数が減少するため、多孔質セラミックス全
体の熱伝導率をより低下させることができる。
【００１４】多孔質セラミックスは、どのようなセラミ
ックスでも使用できるが、ＳｉＯ2、ＳｉＯ2−Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2
−ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ｓｉ3Ｎ4系等の熱伝導率の小さい
セラミックスがより好ましい。
ックスでも使用できるが、ＳｉＯ2、ＳｉＯ2−Ａｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＺｒＯ2、ＺｒＯ2
−ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ｓｉ3Ｎ4系等の熱伝導率の小さい
セラミックスがより好ましい。
【００１５】本発明の湯口部材の内層は、アルミニウム
溶湯に対して耐溶損性の高いセラミックス等の耐溶損材
料の原料粉末を焼結した焼結体からなる。好ましくはセ
ラミックス粒子を金属基地中に分散した複合焼結体から
なる。
溶湯に対して耐溶損性の高いセラミックス等の耐溶損材
料の原料粉末を焼結した焼結体からなる。好ましくはセ
ラミックス粒子を金属基地中に分散した複合焼結体から
なる。
【００１６】複合焼結体を形成するセラミックス粒子
は、窒化ケイ素、サイアロン（これらを窒化ケイ素質セ
ラミックスと称する）、ＴｉＮ等の窒化物系セラミック
ス、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物系セラミックス、Ａｌ2
Ｏ3、ＺｒＯ2等の酸化物系セラミックス、ＺｒＢ2、Ｔ
ｉＢ2、ＭｏＢ等の硼化物系セラミックス、Ｎｉ2ＭｏＢ
2等の複硼化物が挙げられる。なかでも、サイアロンは
保温性、耐溶損性、耐熱衝撃性等の点で優れる。サイア
ロン粒子に周期律表の４ａ族、５ａ族又は６ａ族の元素
の炭化物、ホウ化物又は窒化物からなる非酸化物系導電
材を３０〜７０体積％添加させても良い。
は、窒化ケイ素、サイアロン（これらを窒化ケイ素質セ
ラミックスと称する）、ＴｉＮ等の窒化物系セラミック
ス、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物系セラミックス、Ａｌ2
Ｏ3、ＺｒＯ2等の酸化物系セラミックス、ＺｒＢ2、Ｔ
ｉＢ2、ＭｏＢ等の硼化物系セラミックス、Ｎｉ2ＭｏＢ
2等の複硼化物が挙げられる。なかでも、サイアロンは
保温性、耐溶損性、耐熱衝撃性等の点で優れる。サイア
ロン粒子に周期律表の４ａ族、５ａ族又は６ａ族の元素
の炭化物、ホウ化物又は窒化物からなる非酸化物系導電
材を３０〜７０体積％添加させても良い。
【００１７】複合焼結体を形成する基地金属は、前記セ
ラミックス粒子を結合できる材料であればよく、さらに
はアルミニウム溶湯に対する耐溶損性が良ければよい。
例えば、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ−Ｖ系の高速度鋼合
金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ等のＴｉ合金、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ−Ｖ系の工具鋼合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系のステンレ
ス鋼合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ系合金、Ｎｉ系合金
等が挙げられる。なかでも、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ
−Ｖ系の高速度鋼合金が、セラミックス粒子との結合
性、耐溶損性のバランスの点で優れている。
ラミックス粒子を結合できる材料であればよく、さらに
はアルミニウム溶湯に対する耐溶損性が良ければよい。
例えば、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ−Ｖ系の高速度鋼合
金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ等のＴｉ合金、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ−Ｖ系の工具鋼合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系のステンレ
ス鋼合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ系合金、Ｎｉ系合金
等が挙げられる。なかでも、Ｆｅ−Ｃ−Ｃｒ−Ｗ−Ｍｏ
−Ｖ系の高速度鋼合金が、セラミックス粒子との結合
性、耐溶損性のバランスの点で優れている。
【００１８】基地金属中に分散するセラミックス粒子の
添加量は３０〜８０体積％が望ましい。３０体積％未満
ではセラミックスが本来具備するアルミニウム溶湯に対
する耐溶損性が損なわれ、８０体積％を超えるのは得る
のが困難である。さらに好ましいセラミックス粒子の添
加量は３０〜６０体積％である。また、基地金属中に分
散するセラミックス粒子の粒径は３００μｍ以下が望ま
しい。３００μｍを超えると、基地の金属との熱膨張係
数差により、製造時の焼結工程でセラミックス粒子にク
ラックを生じ易くなる。さらに好ましいセラミックス粒
子の粒径は１００μｍ以下である。
添加量は３０〜８０体積％が望ましい。３０体積％未満
ではセラミックスが本来具備するアルミニウム溶湯に対
する耐溶損性が損なわれ、８０体積％を超えるのは得る
のが困難である。さらに好ましいセラミックス粒子の添
加量は３０〜６０体積％である。また、基地金属中に分
散するセラミックス粒子の粒径は３００μｍ以下が望ま
しい。３００μｍを超えると、基地の金属との熱膨張係
数差により、製造時の焼結工程でセラミックス粒子にク
ラックを生じ易くなる。さらに好ましいセラミックス粒
子の粒径は１００μｍ以下である。
【００１９】本発明の湯口部材の外層は、金属材料から
なり湯口部材の強度を保持する。好ましくは、熱伝導率
が小さいものがよい。さらには高温雰囲気下で長時間使
用されるため耐酸化性の優れたものが良い。外層として
鋼が好ましく、さらには耐酸化性の優れたＣｒを５重量
％以上含有する鋼がより好ましい。
なり湯口部材の強度を保持する。好ましくは、熱伝導率
が小さいものがよい。さらには高温雰囲気下で長時間使
用されるため耐酸化性の優れたものが良い。外層として
鋼が好ましく、さらには耐酸化性の優れたＣｒを５重量
％以上含有する鋼がより好ましい。
【００２０】また、本発明の湯口部材の溶湯との接触部
位に、セラミックス等を溶射したり、ＣＶＤコーティン
グ等の表面処理を施したり、セラミックス粉末を塗布し
ても良い。これにより湯口部材の保温性、耐久性を一層
向上させることができる。
位に、セラミックス等を溶射したり、ＣＶＤコーティン
グ等の表面処理を施したり、セラミックス粉末を塗布し
ても良い。これにより湯口部材の保温性、耐久性を一層
向上させることができる。
【００２１】
（実施例１）平均粒径８０μｍのサイアロン粒子（Ｔｉ
Ｎを４０体積％含有する）５０体積％と、平均粒径１０
０μｍの高速度鋼粉末（Ｆｅ−２.１重量％Ｃ−４.２重
量％Ｃｒ−９.５重量％Ｗ−８.３％重量％Ｍｏ−５.０
重量％Ｖ−９.５重量％Ｃｏ）５０体積％をＶ型混合機
で混合し、サイアロンと高速度鋼の混合粉末を作製し
た。
Ｎを４０体積％含有する）５０体積％と、平均粒径１０
０μｍの高速度鋼粉末（Ｆｅ−２.１重量％Ｃ−４.２重
量％Ｃｒ−９.５重量％Ｗ−８.３％重量％Ｍｏ−５.０
重量％Ｖ−９.５重量％Ｃｏ）５０体積％をＶ型混合機
で混合し、サイアロンと高速度鋼の混合粉末を作製し
た。
【００２２】また、フェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４
３０（Ｆｅ−１７重量％Ｃｒ）からなる円筒状の容器を
作製した。そして、この容器の内周面に厚さ４ｍｍの柔
軟性をもつセラミックス繊維である高温用繊維質断熱材
（６６重量％ＳｉＯ2−３４重量％Ａｌ2Ｏ3）を貼り付
けた。
３０（Ｆｅ−１７重量％Ｃｒ）からなる円筒状の容器を
作製した。そして、この容器の内周面に厚さ４ｍｍの柔
軟性をもつセラミックス繊維である高温用繊維質断熱材
（６６重量％ＳｉＯ2−３４重量％Ａｌ2Ｏ3）を貼り付
けた。
【００２３】次に、この高温用繊維質断熱材を貼り付け
た容器の内側に円筒状の中子を配置し、容器と中子との
間の空隙に先のサイアロンと高速度鋼の混合粉末を充填
した。その後、容器内を真空度１０-5Ｔorrまで真空脱
気して、密閉封印した後、容器全体をＨＩＰ処理装置内
に配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１２００℃、２
時間の条件でＨＩＰ処理を行った。このＨＩＰ処理によ
り容器の内周面に貼り付けた高温用繊維質断熱材は１ｍ
ｍの厚さに圧縮された。ＨＩＰ処理により得られた焼結
体の内層側を、放電加工やダイヤモンド研削加工によ
り、外層側を切削加工により所定の形状寸法に加工して
図１に示す湯口部材を得た。
た容器の内側に円筒状の中子を配置し、容器と中子との
間の空隙に先のサイアロンと高速度鋼の混合粉末を充填
した。その後、容器内を真空度１０-5Ｔorrまで真空脱
気して、密閉封印した後、容器全体をＨＩＰ処理装置内
に配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１２００℃、２
時間の条件でＨＩＰ処理を行った。このＨＩＰ処理によ
り容器の内周面に貼り付けた高温用繊維質断熱材は１ｍ
ｍの厚さに圧縮された。ＨＩＰ処理により得られた焼結
体の内層側を、放電加工やダイヤモンド研削加工によ
り、外層側を切削加工により所定の形状寸法に加工して
図１に示す湯口部材を得た。
【００２４】湯口部材６の各層の肉厚は、内層８が４ｍ
ｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであった。
また、各層の熱伝導率は、内層８が１８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
ｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであった。
また、各層の熱伝導率は、内層８が１８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００２５】このような３重構造の部材全体の見かけ熱
伝導率λは、３種類の平板を重ねたと仮定して以下の式
で計算することができる。 λ＝１／［（ｄ1／ｄ）／λ1＋（ｄ2／ｄ）／λ2＋（ｄ
3／ｄ）／λ3］ ここで、 λ ：部材全体の見かけ熱伝導率 λ1：外層の熱伝導率 λ2：中間層の熱伝導率 λ3：内層の熱伝導率 ｄ1：外層の肉厚 ｄ2：中間層の肉厚 ｄ3：内層の肉厚 ｄ＝ｄ1＋ｄ2＋ｄ3
伝導率λは、３種類の平板を重ねたと仮定して以下の式
で計算することができる。 λ＝１／［（ｄ1／ｄ）／λ1＋（ｄ2／ｄ）／λ2＋（ｄ
3／ｄ）／λ3］ ここで、 λ ：部材全体の見かけ熱伝導率 λ1：外層の熱伝導率 λ2：中間層の熱伝導率 λ3：内層の熱伝導率 ｄ1：外層の肉厚 ｄ2：中間層の肉厚 ｄ3：内層の肉厚 ｄ＝ｄ1＋ｄ2＋ｄ3
【００２６】上式より本実施例の湯口部材の見かけ熱伝
導率は５.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯口部材を低圧
鋳造装置に適用し、これによりアルミニウム製自動車エ
ンジン部品を鋳造した。鋳造時のアルミニウム溶湯の温
度は７８０℃であった。結果、湯口部材をヒーター等に
より加熱させなくても良好に鋳造を行えた。また、湯口
部材の内周面が溶湯により溶損されて交換が必要となる
まで、従来材以上の６０００ショットの鋳造を行えた。
すなわち、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れることを
確認できた。
導率は５.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯口部材を低圧
鋳造装置に適用し、これによりアルミニウム製自動車エ
ンジン部品を鋳造した。鋳造時のアルミニウム溶湯の温
度は７８０℃であった。結果、湯口部材をヒーター等に
より加熱させなくても良好に鋳造を行えた。また、湯口
部材の内周面が溶湯により溶損されて交換が必要となる
まで、従来材以上の６０００ショットの鋳造を行えた。
すなわち、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れることを
確認できた。
【００２７】（実施例２）フェライト系ステンレス鋼Ｓ
ＵＳ４４７Ｊ１（Ｆｅ−３０重量％Ｃｒ−２重量％Ｍ
ｏ）からなる円筒状の容器を作製した。そして、この容
器の内周面にＣＩＰ成形により１０００気圧の圧力を加
え、平均粒径１０μｍのＳｉ3Ｎ4粉末を２ｍｍの厚さで
成形した。
ＵＳ４４７Ｊ１（Ｆｅ−３０重量％Ｃｒ−２重量％Ｍ
ｏ）からなる円筒状の容器を作製した。そして、この容
器の内周面にＣＩＰ成形により１０００気圧の圧力を加
え、平均粒径１０μｍのＳｉ3Ｎ4粉末を２ｍｍの厚さで
成形した。
【００２８】実施例１同様、容器の内側にサイアロンと
高速度鋼の混合粉末を充填し、ＨＩＰ処理を行った後、
加工を施して図１に示す湯口部材を得た。湯口部材６の
各層の肉厚は、内層８が４ｍｍ、中間層９が２ｍｍ、外
層１０が９ｍｍであった。また、各層の熱伝導率は、内
層８が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、中間層９が０.８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、外層１０が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従っ
て、本実施例の湯口部材の見かけ熱伝導率は４.７Ｗ／
（ｍ・Ｋ）となる。この湯口部材を用いて実施例１と同
一条件で鋳造した結果、実施例１同様、湯口部材が保温
性、耐溶損性に優れることを確認できた。
高速度鋼の混合粉末を充填し、ＨＩＰ処理を行った後、
加工を施して図１に示す湯口部材を得た。湯口部材６の
各層の肉厚は、内層８が４ｍｍ、中間層９が２ｍｍ、外
層１０が９ｍｍであった。また、各層の熱伝導率は、内
層８が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、中間層９が０.８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、外層１０が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従っ
て、本実施例の湯口部材の見かけ熱伝導率は４.７Ｗ／
（ｍ・Ｋ）となる。この湯口部材を用いて実施例１と同
一条件で鋳造した結果、実施例１同様、湯口部材が保温
性、耐溶損性に優れることを確認できた。
【００２９】（実施例３）平均粒径５０μｍのＴｉＣ粒
子５０体積％と、平均粒径２０μｍのＴｉ合金粉末（Ｔ
ｉ−６重量％Ａｌ−４重量％Ｖ）５０体積％をＶ型混合
機で混合し、ＴｉＣとＴｉ合金の混合粉末を作製した。
また、実施例１同様に、フェライト系ステンレス鋼ＳＵ
Ｓ４３０の容器を作製し、その内周面に柔軟性をもつ厚
さ４ｍｍの高温用繊維質断熱材（６６重量％ＳｉＯ2−
３４重量％Ａｌ2Ｏ3）を貼り付けた。
子５０体積％と、平均粒径２０μｍのＴｉ合金粉末（Ｔ
ｉ−６重量％Ａｌ−４重量％Ｖ）５０体積％をＶ型混合
機で混合し、ＴｉＣとＴｉ合金の混合粉末を作製した。
また、実施例１同様に、フェライト系ステンレス鋼ＳＵ
Ｓ４３０の容器を作製し、その内周面に柔軟性をもつ厚
さ４ｍｍの高温用繊維質断熱材（６６重量％ＳｉＯ2−
３４重量％Ａｌ2Ｏ3）を貼り付けた。
【００３０】次に、この高温用繊維質断熱材を貼り付け
た容器と中子との間の空隙に先のＴｉＣとＴｉ合金の混
合粉末を充填した。その後、容器内を真空度１０-5Ｔor
rまで真空脱気して、密閉封印した後、容器全体をＨＩ
Ｐ処理装置内に配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１
１００℃、２時間の条件にてＨＩＰ処理を行った後、加
工を施して図１に示す湯口部材を得た。
た容器と中子との間の空隙に先のＴｉＣとＴｉ合金の混
合粉末を充填した。その後、容器内を真空度１０-5Ｔor
rまで真空脱気して、密閉封印した後、容器全体をＨＩ
Ｐ処理装置内に配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１
１００℃、２時間の条件にてＨＩＰ処理を行った後、加
工を施して図１に示す湯口部材を得た。
【００３１】湯口部材６の各層の肉厚は、内層８が４ｍ
ｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであった。
また、各層の熱伝導率は、内層８が１２Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、本実施例の湯口部材
の見かけ熱伝導率は５.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、実
施例１同様、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れること
を確認できた。
ｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであった。
また、各層の熱伝導率は、内層８が１２Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、本実施例の湯口部材
の見かけ熱伝導率は５.５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、実
施例１同様、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れること
を確認できた。
【００３２】（実施例４）実施例１と同様の条件を用
い、図２に示す湯口部材１１を作製した。鋼の外層１０
と複合焼結体の内層８が上下両端部において拡散、固着
しているため、多孔質セラミックスからなる中間層９の
領域は減圧状態になっている。このため、多孔質セラミ
ックスの空孔部分での気体分子の数が減少し、多孔質セ
ラミックス全体の熱伝導率を低下させることができる。
い、図２に示す湯口部材１１を作製した。鋼の外層１０
と複合焼結体の内層８が上下両端部において拡散、固着
しているため、多孔質セラミックスからなる中間層９の
領域は減圧状態になっている。このため、多孔質セラミ
ックスの空孔部分での気体分子の数が減少し、多孔質セ
ラミックス全体の熱伝導率を低下させることができる。
【００３３】湯口部材１１の各層の肉厚は、内層８が４
ｍｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであっ
た。また、各層の熱伝導率は、内層８が１８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、本実施例の湯口部材
の見かけ熱伝導率は２.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、実
施例１同様、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れること
を確認できた。
ｍｍ、中間層９が１ｍｍ、外層１０が１０ｍｍであっ
た。また、各層の熱伝導率は、内層８が１８Ｗ／（ｍ・
Ｋ）、中間層９が０.２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１０が２５
Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、本実施例の湯口部材
の見かけ熱伝導率は２.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、実
施例１同様、湯口部材が保温性、耐溶損性に優れること
を確認できた。
【００３４】図３は、本発明の他の実施例を示す。これ
は図２の変形例であり、中間層を複数に仕切った構造で
ある。各々仕切られた中間層に異種の多孔質セラミック
スを形成させることもできる。
は図２の変形例であり、中間層を複数に仕切った構造で
ある。各々仕切られた中間層に異種の多孔質セラミック
スを形成させることもできる。
【００３５】（比較例１）平均粒径２μｍのＴｉＣ粉末
４０体積％と、平均粒径２０μｍのＴｉ合金粉末（Ｔｉ
−６重量％Ａｌ−４重量％Ｖ）６０体積％をＶ型混合機
で混合し、ＴｉＣとＴｉ合金の混合粉末を作製した。こ
の混合粉末を鋼製の缶に充填した後、Ａｒ雰囲気、１１
００気圧、１１００℃、２時間のＨＩＰ処理を行い、Ｔ
ｉＣとＴｉ合金とからなる複合焼結体を得た。これを加
工して図４に示す複合焼結体のみからなる湯口部材１５
を作製した。湯口部材１５の熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・
Ｋ）であった。湯口部材１５を用いて実施例１と同一条
件で鋳造した結果、湯口部材の上部１５ａの溶湯が金型
のキャビティ部より先に凝固したため、鋳造製品にひけ
巣欠陥が発生して鋳造が困難であった。
４０体積％と、平均粒径２０μｍのＴｉ合金粉末（Ｔｉ
−６重量％Ａｌ−４重量％Ｖ）６０体積％をＶ型混合機
で混合し、ＴｉＣとＴｉ合金の混合粉末を作製した。こ
の混合粉末を鋼製の缶に充填した後、Ａｒ雰囲気、１１
００気圧、１１００℃、２時間のＨＩＰ処理を行い、Ｔ
ｉＣとＴｉ合金とからなる複合焼結体を得た。これを加
工して図４に示す複合焼結体のみからなる湯口部材１５
を作製した。湯口部材１５の熱伝導率は１５Ｗ／（ｍ・
Ｋ）であった。湯口部材１５を用いて実施例１と同一条
件で鋳造した結果、湯口部材の上部１５ａの溶湯が金型
のキャビティ部より先に凝固したため、鋳造製品にひけ
巣欠陥が発生して鋳造が困難であった。
【００３６】（比較例２）フェライト系ステンレス鋼Ｓ
ＵＳ４３０からなる円筒状の容器と中子との間の空隙に
実施例１のサイアロンと高速度鋼の混合粉末を充填し
た。その後、容器内を真空度１０-5Ｔorrまで真空脱気
して、密閉封印した後、容器全体をＨＩＰ処理装置内に
配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１２００℃、２時
間のＨＩＰ処理を行った。そして、図５に示すサイアロ
ンと高速度鋼の複合焼結体からなる内層１７と、ステン
レス鋼からなる外層１８を有する２重構造の湯口部材１
６を作製した。
ＵＳ４３０からなる円筒状の容器と中子との間の空隙に
実施例１のサイアロンと高速度鋼の混合粉末を充填し
た。その後、容器内を真空度１０-5Ｔorrまで真空脱気
して、密閉封印した後、容器全体をＨＩＰ処理装置内に
配置し、Ａｒ雰囲気、１０００気圧、１２００℃、２時
間のＨＩＰ処理を行った。そして、図５に示すサイアロ
ンと高速度鋼の複合焼結体からなる内層１７と、ステン
レス鋼からなる外層１８を有する２重構造の湯口部材１
６を作製した。
【００３７】湯口部材１６の各層の肉厚は、内層１７が
４ｍｍ、外層１８が１８ｍｍであった。また、各層の熱
伝導率は、内層１７が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１８が
２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、湯口部材１６の
見かけ熱伝導率は２２.６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、湯
口部材の上部１６ａの溶湯が金型のキャビティ部より先
に凝固したため、鋳造製品にひけ巣欠陥が発生して鋳造
が困難であった。
４ｍｍ、外層１８が１８ｍｍであった。また、各層の熱
伝導率は、内層１７が１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、外層１８が
２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。従って、湯口部材１６の
見かけ熱伝導率は２２.６Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる。この湯
口部材を用いて実施例１と同一条件で鋳造した結果、湯
口部材の上部１６ａの溶湯が金型のキャビティ部より先
に凝固したため、鋳造製品にひけ巣欠陥が発生して鋳造
が困難であった。
【００３８】
【発明の効果】本発明の鋳造用湯口部材は、耐溶損材料
の原料粉末を焼結した焼結体からなる内層は耐溶損性に
優れ、金属材料からなる外層は熱的、機械的衝撃に強
く、内層と外層との間に多孔質セラミックスの中間層を
介在させているため、部材全体として熱伝導率を低く抑
えることができ保温性が極めて良好である。その結果、
アルミニウム合金の差圧鋳造における鋳造歩留まりが向
上し、湯口部材の交換頻度が少なくなるため、生産効率
を著しく向上できる。
の原料粉末を焼結した焼結体からなる内層は耐溶損性に
優れ、金属材料からなる外層は熱的、機械的衝撃に強
く、内層と外層との間に多孔質セラミックスの中間層を
介在させているため、部材全体として熱伝導率を低く抑
えることができ保温性が極めて良好である。その結果、
アルミニウム合金の差圧鋳造における鋳造歩留まりが向
上し、湯口部材の交換頻度が少なくなるため、生産効率
を著しく向上できる。
【図１】本発明の鋳造用湯口部材の断面図である。
【図２】本発明の鋳造用湯口部材の断面図である。
【図３】本発明の鋳造用湯口部材の断面図である。
【図４】比較例の鋳造用湯口部材の断面図である。
【図５】比較例の鋳造用湯口部材の断面図である。
【図６】低圧鋳造装置の要部断面図である。
１ 保持炉、 ２ アルミニウム溶湯、 ３ 吹き込み
管、４ ストーク、 ５ 湯溜まり、 ６ 湯口部材、
７ 金型、８ 内層、 ９ 中間層、 １０ 外層
管、４ ストーク、 ５ 湯溜まり、 ６ 湯口部材、
７ 金型、８ 内層、 ９ 中間層、 １０ 外層
Claims (10)
- 【請求項１】 アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く部
位に配置される鋳造用湯口部材において、耐溶損材料か
らなる焼結体の内層と金属材料からなる外層との間に、
多孔質セラミックスの中間層を介在させることを特徴と
する鋳造用湯口部材。 - 【請求項２】 前記多孔質セラミックスがセラミックス
繊維の加圧成形体であることを特徴とする請求項１に記
載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項３】 前記多孔質セラミックスがセラミックス
粒子の加圧成形体であることを特徴とする請求項１に記
載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項４】 前記多孔質セラミックスがセラミックス
繊維及びセラミックス粒子の加圧成形体であることを特
徴とする請求項１に記載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項５】 前記多孔質セラミックスの空孔内が大気
圧より低い圧力に保持されていることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項６】 前記耐溶損材料がセラミックス粒子３０
〜８０体積％を金属基地中に分散した複合焼結体である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鋳造
用湯口部材。 - 【請求項７】 前記耐溶損材料が窒化珪素質セラミック
ス粒子３０〜８０体積％を高速度鋼合金の基地中に分散
した複合焼結体であることを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項８】 前記外層が鋼であることを特徴とする請
求項１〜７のいずれかに記載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項９】 前記外層がＣｒを５重量％以上含有する
鋼であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記
載の鋳造用湯口部材。 - 【請求項１０】 アルミニウム合金溶湯を金型内へ導く
部位に配置される鋳造用湯口部材の製造方法において、
金属製容器の内周面に多孔質セラミックス成形体を付
け、該容器と中子との間の空隙に耐溶損材料の原料粉末
を充填し、容器全体を真空脱気、密封した後、加圧焼結
することを特徴とする鋳造用湯口部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12299896A JPH09300060A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 鋳造用湯口部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12299896A JPH09300060A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 鋳造用湯口部材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09300060A true JPH09300060A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14849749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12299896A Pending JPH09300060A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 鋳造用湯口部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09300060A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025296A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Sukegawa Electric Co Ltd | 鋳造装置 |
| CN105522116A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-27 | 天津立中车轮有限公司 | 铝合金车轮模具复合浇口套 |
| CN106238707A (zh) * | 2016-09-18 | 2016-12-21 | 天津立中汽车铝合金配件有限公司 | 一种镀陶瓷浇口套 |
| JP2017159313A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 東芝機械株式会社 | 非鉄金属合金溶湯用の給湯管、給湯管組立体及び非鉄金属鋳造システム |
-
1996
- 1996-05-17 JP JP12299896A patent/JPH09300060A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025296A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Sukegawa Electric Co Ltd | 鋳造装置 |
| CN105522116A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-27 | 天津立中车轮有限公司 | 铝合金车轮模具复合浇口套 |
| JP2017159313A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 東芝機械株式会社 | 非鉄金属合金溶湯用の給湯管、給湯管組立体及び非鉄金属鋳造システム |
| US10835953B2 (en) | 2016-03-08 | 2020-11-17 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Molten metal feed pipe for molten nonferrous alloy, assembly of molten metal feed pipes, and nonferrous alloy casting system |
| CN106238707A (zh) * | 2016-09-18 | 2016-12-21 | 天津立中汽车铝合金配件有限公司 | 一种镀陶瓷浇口套 |
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Legal Events
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Effective date: 20040826 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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|
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Effective date: 20050428 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050909 |