JPH0987770A

JPH0987770A - 半溶融金属の成形方法

Info

Publication number: JPH0987770A
Application number: JP7249482A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sasaki; 寛人佐々木; Yasunori Harada; 康則原田; Mitsuru Adachi; 充安達
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の機械攪拌法や電磁攪拌法によらず、簡
便容易に、かつ、低コストで微細かつ球状のチクソ組織
を有する成形体が得られる半溶融金属の成形方法を提案
するものである。【解決手段】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、断熱効果を有する断熱容器の中にお
いて、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ５秒
間〜６０分間保持することにより、液中に微細な初晶を
該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型に供給して
加圧成形するプロセスにおいて、注湯直後から成形温度
に達するまでの保持時間中は該断熱容器の上面を断熱効
果を有する断熱蓋で密閉して外界と遮断したうえ、保持
時間終了後に該半溶融金属を射出スリーブ内に挿入して
加圧成形するようにした。

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、断熱効果を有する断熱容器の中
において、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ
５秒間〜６０分間保持することにより、液中に微細な初
晶を発生させてから加圧成形する半溶融金属の成形方法
に関するものである。

【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
攪拌や電磁攪拌を実施するか、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、例
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せしめるために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て成形
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。

【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）の方法は攪拌法や再結晶を利用する方法のいず
れの場合も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Ｂｅを、例えば、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。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、１００μｍ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。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。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、煩雑な方法をとることなく、簡便容易
に、微細な初晶を有し、全体の温度が均一の状態で冷却
保持された半溶融金属を得て、加圧成形することを目的
とするものである。

【０００４】

【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、断
熱効果を有する断熱容器の中において、所定の液相率を
示す成形温度まで冷却しつつ５秒間〜６０分間保持する
ことにより、液中に微細な初晶を該合金液中に晶出さ
せ、該合金を成形用金型に供給して加圧成形するプロセ
スにおいて、注湯直後から成形温度に達するまでの保持
時間中は該断熱容器の上面を断熱効果を有する断熱蓋で
密閉して外界と遮断したうえ、保持時間終了後に該半溶
融金属を射出スリーブ内に挿入して加圧成形することと
した。また、第２の発明では、第１の発明における結晶
核の生成方法を、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の融点よりも低い温
度の治具の表面に接触させることとした。さらに、第３
の発明では、第２の発明の治具を金属製治具または非金
属製治具、あるいは半導体を含む非金属材料を表面に塗
布した金属製治具、もしくは半導体を含む非金属材料を
複合させた金属製治具とし、かつ、該治具の内部あるい
は外部から該治具を冷却することができるようにした。
また、第４の発明では、結晶核の生成を、治具または断
熱容器のいずれか、もしくは両方に接触する合金溶湯に
振動を与えることとした。第５の発明では、第１の発明
や第２の発明の合金を、最大固溶限内組成のアルミニウ
ム合金または最大固溶限以上の組成の亜共晶アルミニウ
ム合金とした。さらに、第６の発明では、第１の発明や
第２の発明の合金を、最大固溶限内組成のマグネシウム
合金とした。また、第７の発明は、第５の発明のアルミ
ニウム合金を、Ｂを０．００１％〜０．０１％、Ｔｉを
０．００５％〜０．３％を添加したアルミニウム合金と
した。また、第８の発明では、第６の発明のマグネシウ
ム合金を、Ｓｒを０．００５％〜０．１％添加したマグ
ネシウム合金、またはＳｉを０．０１％〜１．５％およ
びＳｒを０．００５％〜０．１％添加したマグネシウム
合金、またはＣａを０．０５％〜０．３０％添加したマ
グネシウム合金とした。さらに、第９の発明は、液相線
温度に対する過熱度は１００℃未満に保持したアルミニ
ウム合金溶湯を、治具を使用することなく直接、断熱容
器に注ぐこととした。そして、第１０の発明では、液相
線温度に対する過熱度は１００℃未満に保持したマグネ
シウム合金溶湯を、治具を使用することなく直接、断熱
容器に注ぐようにした。

【０００５】

【発明の実施の形態】結晶核を有する液相線以上の液体
状態の合金や結晶核を有する成形温度以上の固液共存状
態の合金を、たとえば、アルミニウム合金溶湯、マグネ
シウム合金溶湯を断熱効果を有する断熱容器の中で成形
温度まで冷却しつつ５秒間〜６０分間保持することによ
って、液中に微細かつ球状化した初晶を発生させる過程
において、注湯直後から成形温度に達するまでの保持時
間中は該断熱容器の上面を断熱効果を有する断熱蓋で密
閉して外界と遮断したうえ、保持時間終了後に該半溶融
金属を射出スリーブ内に挿入して加圧成形することによ
り、半溶融金属の上面に凝固層を発生させることなく、
均一な温度分布を有する半溶融金属が得られ、この半溶
融状態の合金を射出スリーブ内に挿入して加圧成形する
ことにより、均質な組織の成形体が得られる。

【０００６】

【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模式図、図５は代表的なアル
ミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ系合金平衡状態図、図６
は代表的なマグネシウム合金であるＭｇ−Ａｌ系合金平
衡状態図、図７は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。また、図８は従来例の成形品
の金属組織を示す顕微鏡写真の模写図を示す。

【０００７】本発明においては、図１、図２、図５、図
６に示すように、まず（１）液相線温度に対して過熱度
を３００℃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、その合金の融
点よりも低い温度の治具の表面に接触させて液中に結晶
核を発生させ、あるいは（２）液相線温度に対する過熱
度は１００℃未満に保持した結晶核の生成を促す元素を
含むアルミニウム合金、マグネシウム合金の溶湯を治具
を使用せず直接に、断熱効果を有する断熱容器に注ぎ、
その断熱容器内において液相線温度以下でかつ共晶温度
あるいは固相線温度より高い温度の状態に５秒間〜６０
分間保持することで微細な球状の初晶を多数発生させ、
所定の液相率で成形する。所定の液相率とは、加圧成形
に適する液相の量比を意味し、ダイカスト鋳造、スクイ
ズ鋳造などの高圧鋳造では液相率は２０％〜９０％、好
ましくは３０％〜７０％（３０％未満では素材の成形性
が劣り、７０％以上では素材が軟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、０．１％〜７０％、好ましく
は０．１％〜５０％（５０％以上では組織の不均一が生
じる惧れがある）とする。また、本発明でいう断熱容器
とは、金属製容器または非金属製容器とするか、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
製容器とし、かつ、該容器の内部あるいは外部から該容
器の加熱または冷却が可能なものである。

【０００８】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
核を発生させ断熱効果を有するセラミック製容器３０に
注ぐ、または、（ｂ）微細組織生成促進元素を含む融点
直上の低温溶湯を直接、断熱効果を有する断熱容器３０
（セラミックコーティング金属容器３０Ａ）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の
合金を得る。つぎに工程［３］において、上面に断熱蓋
４０（またはセラミックコーティング金属製蓋４０Ａ）
を備えた該断熱容器３０（または３０Ａ）において該合
金を半溶融状態で保持する。この間、導入された結晶核
から極微細な非デンドライト状の初晶が生成し（［３］
−ａ）、融体の温度低下に伴う固相率の増加につれて球
状の初晶として成長する（［３］−ｃ）。このようにし
て得られた所定の液相率を有する金属Ｍを例えば［３］
−ｄのようにダイキャストの射出スリーブ５０に挿入し
た後、ダイカストマシンの金型キャビティ６０ａ内で加
圧成形して成形品を得る。

【０００９】図１、図２、図３、図４に示す本発明と従
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、半溶融温度領域で晶出したデンドライト状の初晶を
機械攪拌や電磁攪拌で強制的に破砕球状化することはな
く、液中に導入された結晶核を起点として半溶融温度領
域での温度低下とともに晶出、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ありうる）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。上述した各工程、すなわち、図１
に示す冷却用治具２０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７の発
明、第８の発明、第９の発明、第１０の発明で示した数
値限定理由について以下に説明する。

【００１０】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）断熱
効果を有する断熱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低く、初
晶のサイズが大きくなる。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、また、治具２
０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。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、例
えば、給湯機の筒状パイプを使用してもよい。液相線直
下に低下した溶湯を保持する断熱容器３０は、発生した
初晶を球状にし所定時間後に希望する液相率にするため
に、断熱効果を有するものとする。ただし、共晶組織に
近いＡｌ−Ｓｉ系合金のような表皮を形成しやすい合金
を保持する場合や、溶湯の重量が大きく半溶融状態での
保持時間が１０分を越える場合、あるいは断熱容器３０
の直径に対する高さの比が１：２を越える場合は、溶湯
内部の組織に問題はないが、溶湯表面に凝固層が成長し
やすく、半溶融金属の上部を閉塞するので射出スリーブ
５０への挿入が困難となる。このため断熱容器３０で溶
湯を保持する際に、溶湯表面からの凝固を防ぎ、溶湯全
体の温度を均一にして冷却する目的で、断熱蓋４０を断
熱容器３０の上面に備える。断熱容器３０および断熱蓋
４０の材質は金属に限定されるものではなく、保温性を
有し、しかも、溶湯との濡れ性が悪いものが好ましい。
また、通気性のあるセラミック容器を断熱容器３０や断
熱蓋４０として使用する場合、マグネシウム合金では酸
化・燃焼しやすいため、容器外部を所定の雰囲気（不活
性雰囲気、減圧雰囲気など）にすることが望ましい。ま
た、酸化防止を図るためにあらかじめ金属溶湯にＢｅ、
Ｃａを添加することが望ましい。なお、断熱容器３０や
断熱蓋４０の形状は筒状や円形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。また、
断熱容器３０でなくセラミック製の射出スリーブ５０へ
直接投入するようにしてもよい。断熱容器３０での保持
時間が５秒未満であれば、希望する液相率を示す温度に
することが容易ではなく、また球状の初晶を生成するこ
とが困難である。一方、保持時間が６０分を超えると生
成した球状初晶や共晶組織が粗くなり機械的性質が低下
する。このため保持時間は５秒〜６０分とする。なお、
高圧鋳造では成形直前の液相率が２０％未満であれば成
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
容易でない。また９０％を超えると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
り成形時の液相率は２０％〜９０％とすることが好まし
い。さらに、実質の液相率を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、断熱容器内において共晶Ｓｉを発生さ
せ、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、押出法、鍛造法などの加圧成形する種々
の方法が含まれる。

【００１１】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、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２０に接触した時に固体状に金属が治具２
０に付着するのを防ぐために非金属材料を塗布するのは
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。

【００１２】治具２０に溶湯Ｍを接触させることにより
結晶核を多数含む液相線以下の半溶融合金を得ることは
可能であるが、（１）さらに多数の結晶核を発生させ均
一で微細な球状組織を得るために、あるいは、（２）液
相線に対する過熱度を１００℃未満にした溶湯を用い
て、治具に接触させることなく結晶核を多数含む液相線
以下の半溶融合金を得るために、アルミニウム合金にお
いてはＴｉ、Ｂを添加し、またマグネシウム合金におい
てはＳｒ、Ｓｉ、Ｃａを添加する。Ｔｉが０．００５％
未満では微細化効果は小さく、０．３０％を超えれば粗
大なＴｉ化合物発生し延性が低下するので、Ｔｉは０．
００５％〜０．３０％とする。ＢはＴｉと相俟って微細
化を促進するが０．００１％未満であれば微細化効果は
小さく、０．０２％を超えて添加してもそれ以上の効果
を期待できないので、Ｂは０．００１％〜０．０２％と
する。Ｓｒが０．００５％未満であれば、微細化効果は
小さく、０．１％を超えて添加してもそれ以上の効果を
期待できないのでＳｒは０．００５％〜０．１％とす
る。０．００５％〜０．１％のＳｒに０．０１％〜１．
５％のＳｉを複合添加することにより、Ｓｒ単独添加よ
りもさらに微細な結晶粒が得られる。Ｃａが０．０５％
未満では微細化効果は小さく、０．３０％を超えて添加
してもそれ以上の効果を期待できないのでＣａは０．０
５％〜０．３０％とする。なお、治具２０を用いずに微
細球状の初晶を得る場合には、液相線に対する過熱度を
１００℃未満にするのは、断熱効果を有する断熱容器３
０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。注がれた断熱容器３０内の溶湯の温度が高けれ
ば、所定の液相率まで温度が低下するために時間がかか
りすぎ能率が悪い。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。
表１に成形前の半溶融金属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内
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．
５ｍ／ｓ、製品キャビティ形状１００×１５０×１０、
金型温度２３０℃とした。

【００１３】

【表１】

【００１４】比較例１では、溶湯Ｍを接触させる治具２
０の温度が高すぎるために結晶核の発生が少なく、この
ために微細球状の初晶が得られず、図８に示すような粗
大な不定形の初晶しか得られない。比較例２では鋳造温
度が高すぎるために、セラミック製容器３０内において
残存する結晶核がほとんどないため比較例１と同様な現
象を示す。比較例３では保持時間が長いために液相率が
少なく外観がよくない。また、初晶サイズも大きい。比
較例４ではセラミック製容器３０内での保持時間が短く
しかも液相率が高いために、成形品内部の成分偏析が多
い。比較例５では断熱効果の小さい金属容器を使用した
ために、断熱容器３０の内壁に生成したデンドライト状
の凝固層が容器中心部に生成された球状初晶に混在する
ことになり、偏析を含む不均質な組織を示す。比較例６
では液相率が高いために比較例４と同様な現象を示す。
比較例７では治具２０を使用しない場合であるが、微細
化剤を含まない合金であるため、結晶核の発生が少な
く、比較例１と同様な現象を示す。

【００１５】一方、本発明例８〜１８では、図７に示す
ような１５０μｍ以下の微細な球状の初晶を有する均質
な組織が得られ、しかも良好な外観の成形体が得られ
る。表２に、断熱蓋４０の有無の成形品に及ぼす結果を
示す。比較例１９〜２２は断熱蓋を用いずに溶湯を保持
した場合を示す。比較例１９では、表皮を生成しやすい
合金の溶湯を保持したため、半溶融メタルの上部に凝固
層が形成され、断熱容器３０からの取り出しができな
い。比較例２０では、半溶融金属の成形温度を下げて射
出スリーブへ挿入しようとしたため、比較例２２はメタ
ル重量が大きいため、ともに保持時間が長くなり、比較
例１と同様な減少を示した。比較例２１では、断熱容器
３０の直径に対する高さの比が１：２を越えるため、半
溶融金属の温度分布がわるく、比較例１と同様な現象を
示した。一方、本発明例２３〜２６は、断熱蓋４０を備
えた断熱容器３０を使用した場合を示したもので、比較
例１９〜２２に比べて、半溶融金属の取り出しに関して
良好な結果を示した。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る半溶融金属の成形方法では、（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、断熱効果を有する断熱容器の中において、所定の液
相率を示す成形温度まで冷却しつつ５秒間〜６０分間保
持することにより、あるいは（２）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の
融点よりも低い温度の治具の表面に接触させることによ
り結晶核を発生させて、微細かつ球状化した初晶を該合
金の液中に発生させ、所定の液相率になった半溶融状態
の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、従来の機械攪拌法、電磁攪拌法によらず、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。また、液相線温度に対する過熱度は１０
０℃未満に保持した結晶核の生成を促す元素を含むアル
ミニウム合金溶湯、マグネシウム合金溶湯を治具を使用
せず直接に、断熱容器の中に注ぎ、所定の液相率を示す
成形温度まで冷却しつつ５秒間〜６０分間保持すること
により、同様に、微細かつ球状化した初晶を発生させる
ことができる。また、固液共存状態の合金を断熱容器の
中で保持する際、断熱容器の上面に断熱蓋を備えたの
で、半溶融金属の上部に形成される凝固層による閉塞を
防止し、射出スリーブへの挿入を容易ならしめる。

【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模式図である。

【図５】代表的なアルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ系
合金平衡状態図である。

【図６】代表的なマグネシウム合金であるＭｇ−Ａｌ系
合金平衡状態図である。

【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。

【図８】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（冷却用治具）３０断熱容器（セラミック製容器）３０Ａセラミックコーティング金属容器４０断熱蓋（セラミックス蓋）４０Ａセミックスコーティング金属製蓋５０射出スリーブ６０金型６０ａ金型キャビティＭ金属（溶湯）ｔ温度Ｔ時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２２Ｄ 17/22 Ｂ２２Ｄ 17/22 ＱＣ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｎ 23/00 23/00

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、断熱効果を有する断熱容器の中にお
いて、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ５秒
間〜６０分間保持することにより、液中に微細な初晶を
該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型に供給して
加圧成形するプロセスにおいて、注湯直後から成形温度
に達するまでの保持時間中は該断熱容器の上面を断熱効
果を有する断熱蓋で密閉して外界と遮断したうえ、保持
時間終了後に該半溶融金属を射出スリーブ内に挿入して
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】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
の融点よりも低い温度の治具の表面に接触させることと
する請求項１記載の半溶融金属の成形方法。
【請求項３】溶湯に接触させる治具は、金属製治具ま
たは非金属製治具、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治具、もしくは半導体を含む非金
属材料を複合させた金属製治具とし、かつ、該治具の内
部あるいは外部から該治具を冷却することができるよう
にした請求項２記載の半溶融金属の成形方法。
【請求項４】結晶核の生成を、治具または断熱容器の
いずれか、もしくは両方に接触する合金溶湯に振動を与
えることとする請求項１記載または請求項２記載の半溶
融金属の成形方法。
【請求項５】合金を、最大固溶限内組成のアルミニウ
ム合金または最大固溶限以上の組成の亜共晶アルミニウ
ム合金とした請求項１記載または請求項２記載の半溶融
金属の成形方法。
【請求項６】合金を、最大固溶限内組成のマグネシウ
ム合金とした請求項１記載または請求項２記載の半溶融
金属の成形方法。
【請求項７】アルミニウム合金を、Ｂを０．００１％
〜０．０１％、Ｔｉを０．００５％〜０．３％を添加し
たアルミニウム合金とした請求項５記載の半溶融金属の
成形方法。
【請求項８】マグネシウム合金を、Ｓｒを０．００５
％〜０．１％添加したマグネシウム合金、またはＳｉを
０．０１％〜１．５％およびＳｒを０．００５％〜０．
１％添加したマグネシウム合金、またはＣａを０．０５
％〜０．３０％添加したマグネシウム合金とした請求項
６記載の半溶融金属の成形方法。
【請求項９】液相線温度に対する過熱度は１００℃未
満に保持したアルミニウム合金溶湯を、治具を使用する
ことなく直接、断熱容器に注ぐ請求項７記載の半溶融金
属の成形方法。
【請求項１０】液相線温度に対する過熱度は１００℃
未満に保持したマグネシウム合金溶湯を、治具を使用す
ることなく直接、断熱容器に注ぐ請求項８記載の半溶融
金属の成形方法。