JPH10128516A

JPH10128516A - 半溶融金属の成形方法

Info

Publication number: JPH10128516A
Application number: JP28394796A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Adachi; 充安達; Satoshi Sato; 智佐藤; Yasunori Harada; 康則原田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-19
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JP3491468B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便かつ確実に、非樹枝状晶の微細な初晶を
該合金中に晶出させ、かつ該容器内の合金の温度分布を
均一に保持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半溶融金属の成形方法を提供す
るものである。【構成】保持容器内に注湯する合金に、注湯中加振棒
を浸漬して直接接触させながら該加振棒を加振して該合
金に振動を与えることにより、液相線温度以上で結晶核
を有する液体状態の合金または液相線以下で成形温度以
上の結晶核を有する固液共存状態の合金にし、引き続き
所定の液相率を示す成形温度まで該合金を前記保持容器
内で冷却しつつ３０秒〜６０分間保持することにより、
該合金中に微細な初晶を晶出させた後、該保持容器から
該合金を取り出して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、特に保持容器内に注湯され蓄えられていく合
金に振動を与え、引き続き所定の液相率を示す成形温度
まで該合金を前記保持容器内で冷却しつつ一定時間保持
することにより、該合金液中に微細な初晶を晶出させた
うえ、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
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、冷却体および傾
斜冷却体に溶融金属を接触させて得られた少なくとも一
部が固液共存状態である金属を半溶融温度域に保持する
ことによりレオキャスト用スラリを得る方法（Ｇ）が知
られている。さらに、ビレットケースに収容された溶湯
に容器外部から、あるいは、容器の中に直接、超音波振
動を付与しながら冷却し、半凝固ビレットを製造し、引
き続き成形する鋳造（Ｈ）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、次のような
問題点がある。傾斜冷却体を用いた場合、傾斜冷却体上
に発生した結晶核を含む金属が後から流れてくる金属に
より逐次流されるため、半溶融温度域に該金属を保持す
ることにより微細な結晶を含むスラリが得られるが、傾
斜冷却体に金属が付着したり、付着しない場合でも傾斜
冷却体上に金属が残存したりして、そのため傾斜冷却体
通過時の金属の温度を低くすることができないという問
題がある（冷却体通過時の温度が液相線温度よりも低く
なるほど、微細な結晶の金属が得られるため、冷却体通
過時の金属の温度を低くしたい）。また、冷却体を液体
状態の金属に単に接触させた場合、凝固層が冷却体周囲
に出来たり、凝固層を生成しないうちに液体状態の金属
から冷却体を非接触状態にすると微細な結晶が得られな
い。（Ｈ）の方法では、ビレットケースに溶湯を入れた
後に、その溶湯に直接あるいは間接に超音波振動を付与
しながら冷却し、具体的には振動により攪拌し溶湯を微
細化すること、攪拌が終了すると発振装置を引き上げる
ことが記載されているが、下記のような問題点がある。溶湯攪拌による微細化が期待できるのは、凝固の初
期であり、一旦、ケース内面、湯面に安定な凝固殻が形
成されたり、湯温低下に伴ない粘性が上がれば、攪拌が
難しく、微細化しにくい。このため、短い時間で半凝固
金属を得ようとする場合、振動付与時間が短くなり、半
溶融成形に適した微細な球状の組織は得にくく、デンド
ライト状の組織が多く認められる。大容量の半凝固金属を製造する場合、均一で微細な
組織が得にくい。注湯後、容器上部を保温せずに加振装置を溶湯内に
入れているために、加振棒を囲むように低液相率の相や
凝固殻が出来やすく、また、加振棒を引き上げても湯面
の温度低下は大きく、そのままダイカスト機で成形すれ
ば、不均一な組織となりやすい。

【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、球状化した初晶を含む
均一な組織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、保持容
器内に注湯され蓄えられていく合金に、注湯中加振棒を
浸漬して直接接触させながら該加振棒を加振して該合金
に振動を与えることにより、液相線温度以上で結晶核を
有する液体状態の合金または液相線以下で成形温度以上
の結晶核を有する固液共存状態の合金にし、引き続き所
定の液相率を示す成形温度まで該合金を前記保持容器内
で冷却しつつ３０秒〜６０分間保持することにより、該
合金中に微細な初晶を晶出させた後、該保持容器から該
合金を取り出して成形用金型に供給して加圧成形するよ
うにした。

【０００８】また、第２の発明では、第１の発明におけ
る保持容器に注湯中、加振棒を加振するとともに該保持
容器に振動を与えるようにした。また、第３の発明で
は、加振棒は、金属製、非金属製、非金属をコーティン
グした金属製のいずれかとし、かつ、該加振棒の内部あ
るいは外部から該加振棒を冷却することができるように
した。さらに第４の発明では、注湯される合金の温度
は、液相線温度に対して過熱度が５０℃未満に保持し
た。また、第５の発明では、成形用金型に供給される合
金の液相率が１．０％以上で、かつ、７５％未満とし
た。さらに、第６の発明では、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。そして、第７の発明で
は、合金を最大固溶限内組成のマグネシウム合金とし
た。

【０００９】また、第８の発明では、アルミニウム合金
を、Ｂを０．０００１％〜０．０１％、Ｔｉを０．００
５％〜０．３％を添加したアルミニウム合金とした。さ
らに、第９の発明では、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、Ｓ
ｉ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のいずれ
かとした。そして、第１０の発明では、少なくとも保持
容器の上部、下部のいずれかを保温または該保持容器中
央部に比べて高温に加熱した。

【００１０】

【発明の実施の形態】保持容器内に注湯され蓄えられて
いく合金に加振棒を浸漬して直接接触させながら加振棒
を加振して該合金を振動させ、注湯完了後に加振棒を合
金より離脱し、得られた結晶核を有する液相線温度以上
で結晶核を有する液体状態の合金または液相線以下で成
形温度以上の結晶核を有する固液共存状態の合金にし、
引き続き所定の液相率を示す成形温度まで該合金を前記
保持容器内で冷却しつつ３０秒〜６０分間保持すること
により、該合金中に微細な初晶を晶出させた後、該保持
容器から該合金を取り出して成形用金型に供給して加圧
成形することにより、均質な組織を有する優れた成形体
が得られる。

【００１１】

【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９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は代表的なア
ルミニウム合金であるＡｌ−Ｓｉ系合金の平衡状態図、
図６は代表的なマグネシウム合金であるＭｇ−Ａｌ系合
金の平衡状態図、図７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８および図９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。

【００１２】本発明においては、図１、図２、図３、図
５、図６に示すように、まず、液相線温度に対して過熱
度が５０℃未満に保持され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、保持容器に
注湯しつつ加振棒を保持容器内の合金中へ浸漬して合金
と直接接触させながら加振棒を加振することにより合金
に振動を与え、注湯完了後直ちに加振棒を引き上げるこ
とにより合金より離脱させる。この注湯中に、加振棒ば
かりでなく保持容器にも振動を与えることが望ましい。

【００１３】このようにして、液相線温度以上で結晶核
を有する液体状態の合金または液相線以下で成形温度以
上の結晶核を有する固液共存状態の合金にし、引き続き
所定の液相率を示す成形温度まで該合金を前記保持容器
内で冷却しつつ３０秒〜６０分間保持することにより、
該合金中に微細な初晶を晶出させた後、該保持容器を天
地反転するなどして該保持容器から該合金を取り出して
成形用金型に供給して加圧成形するようにした。ここ
で、「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７５％未満、好ましくは４０％〜６
５％とする。４０％未満では保持容器３０からの取り出
しが容易でなく、また取り出された素材の成形性が劣
る。一方、７５％を超える場合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、ダイカスト機の金型
内溶融金属を射出するための射出スリーブへの挿入時に
周辺空気を巻き込み、あるいは成形された鋳造品の金属
組織に偏析が発生して均一な組織が得にくいなどの問題
がある。このため、７５％以下、好ましくは６５％以下
とする。押出法や鍛造法では、１．０％〜７０％、好ま
しくは１０％〜６５％とする。７０％を超える場合は、
組織の不均一が生じる惧れがある。このため、７０％以
下、好ましくは６５％以下とする。また、１．０％未満
では変形抵抗が高いので、１．０％以上とする。なお、
４０％未満の液相率の合金を用いて押出法や鍛造法を行
なう場合、４０％以上の液相率で該合金を容器から取り
出し、その後、４０％未満に液相率を下げる。

【００１４】本発明でいう「保持容器」とは、金属製容
器または非金属製容器（セラミック容器も含む）とする
か、あるいは、非金属材料を表面に塗布またはコーティ
ングした金属製容器、もしくは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、
保持容器を加熱する手段として、保持容器の内部あるい
は外部をヒータで加熱する方法以外に、導電性の容器を
用いた場合は高周波誘導加熱の方法によって加熱しても
よい。また、本発明の「保持容器内に注湯され蓄えられ
ていく合金に加振棒を合金中へ浸漬して直接接触させな
がら加振棒へ振動を与える」とは、たとえば、ラドルか
ら保持容器へ注湯され、保持容器内へ蓄えられていく合
金の中に加振棒を浸し、かつ、加振棒を加振してその振
動を蓄えられていく合金に与えることを意味し、保持容
器内へ入れられた加振棒に注湯するということではな
い。本発明では、保持容器内へ入れられた後にたまりつ
つある液体合金中に加振棒を入れて振動を合金へ伝える
ものである（なお、注湯作業が完了すると同時に加振棒
は、合金から直ちに離脱させる）。なお、本発明の「振
動」とは、振動発生装置の種類、振動条件（周波数、振
幅）を限定するものでないが、市販のエア式振動装置、
電動式振動装置でもよく、また使用される振動条件とし
ては、たとえば、周波数は１０ヘルツ〜５０ｋヘルツ、
好ましくは５０ヘルツ〜１ｋヘルツ、片振幅は１ｍｍ〜
０．１μｍ、好ましくは５００μｍ〜１０μｍが望まし
い。

【００１５】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合金Ｍ₁を、工程
［２］において保持容器（セラミック容器もしくはセラ
ミックコーティング金属容器）３０に注湯しつつ、合金
Ｍ₁中に加振棒２０を浸漬し合金Ｍ₁に直接接触させな
がら加振棒２０を加振して該合金Ｍ₁に振動を与え、ま
た、注湯中、必要に応じて保持容器３０にも振動装置４
０により振動を与え、注湯完了後加振棒２０を合金Ｍ₂
より引き上げることにより、液相線近傍の液体状態の合
金Ｍ₂、あるいは、固液共存状態の合金Ｍ₂に結晶核を
発生させる。次に、工程［３］において該合金Ｍ₂を、
必要に応じて少なくとも上部、下部のいずれかを保温も
しくは該保持容器中央部に比べて高温に加熱した保持容
器３０において半溶融状態で保持し、導入された結晶核
から微細な球状（非デンドライト状）の初晶を生成させ
る。このようにして得られた所定の液相率を有する合金
Ｍ₃を、例えば［３］−ｄのように保持容器３０を反転
し、ダイキャストの射出スリーブ５０に所定の液相率で
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。

【００１６】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や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、
半溶融温度領域における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。上述した各工程、すなわち、図
３に示す保持容器３０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振動条
件、球状化条件および成形条件や本発明で示した数値限
定理由について以下に説明する。

【００１７】保持容器３０に注湯される溶湯の温度が、
液相線温度に対して５０℃以上高ければ、（１）結晶の
核発生が少なく、しかも、（２）容器に注がれた時の合
金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、不定形のデンドラ
イトが発生する。このため、注湯温度は液相線に対する
過熱度を５０℃未満とし、また液相線温度に対する過熱
度を３０℃未満とすることにより、より微細な初晶サイ
ズとすることができる。保持容器３０に注湯された合金
Ｍ₁が、成形に適した液相率を示すまで冷却される際
に、容器上部および容器下部が加熱もしくは保温されな
い場合、該容器３０の上部および／あるいは下部の合金
Ｍ₁の表皮部にデンドライト状の初晶が発生したり、凝
固層が成長し容器内の金属の温度分布も不均一になるた
め、保持容器から合金を反転してとり出す場合、保持容
器から所定の液相率の合金を排出出来なかったり、保持
容器３０内部に凝固層が残り連続成形が困難になりやす
い。このため、注湯後成形温度までの保持時間が短い場
合、冷却過程では容器上部および容器下部を容器中央部
より加熱したり、あるいは、保温し、必要に応じて注湯
後の冷却過程だけでなく、注湯前にあらかじめ該容器の
上部、下部を加熱しておく。

【００１８】保持容器３０は、注湯された合金を所定の
液相率を示す成形温度まで冷却しながら所定の時間保持
できるものであれば、保持容器の材質を限定する必要は
ないが、容器内の合金を５分以内の短時間に冷却する場
合は、熱伝導率が１．０ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃以上の材質
のものが好ましい。金属性の保持容器を使用する場合
は、該容器の表面に非金属性物質（例えばＢＮ、黒鉛な
ど）を塗布することが好ましい。塗布する方法は機械
的、化学的、物理的方法のいずれでも構わない。また、
通気性のある容器を容器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
を図るためにあらかじめ金属溶湯にマグネシウム合金で
はＢｅ、Ｃａを、アルミニウム合金ではＢｅを添加する
ことが出来る。なお、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。その保持容器３０における保持時間が３０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３０秒〜６０分とする。

【００１９】容器内合金に対して加振棒２０、振動装置
４０により振動を与えることにより、結晶核を多数含む
液相線温度以下の半溶融合金および液相線温度以上の合
金を得ることは可能であるが、より均一で微細な球状組
織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、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％〜０．３０％を超えれ
ば粗大なＴｉ化合物が発生し延性が低下するので、Ｔｉ
は０．００５％〜０．３０％とする。ＢはＴｉと相まっ
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、０．０１％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％〜０．０
１％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０．０
５％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
０．０５％〜０．３０％とする。

【００２０】注湯される合金に結晶核を与えるために加
振棒２０を使用するが、連続的に加振棒２０を使用し、
かつ結晶を多数発生させるために内部あるいは外部から
冷却できるものであること、加振棒２０の表面に非金属
性物質を塗布することが好ましい。なお、振動をさせな
いで内部から冷却できる冷却棒を単に使用した場合は、
たとえ非金属性物質を塗布していても、注湯された合金
から冷却棒を引き上げた時、冷却棒表面に凝固層が多量
に付着したり、樹枝状晶が保持容器内の合金中に多数認
められたりする。このため、冷却棒を溶湯に接触させる
場合には、この冷却棒を振動するようにして加振棒とす
る。加振棒２０を使用すれば、保持容器内部の合金に微
細な初晶を晶出させることは出来る。しかし、保持容器
３０に接触する部分に樹枝状晶が発生することがある。
このため、注湯中、保持容器３０に振動を与えることが
望ましい。なお、注湯した後に、加振棒２０を用いて、
あるいは保持容器３０を振動して保持容器３０内の合金
を振動しても、半溶融成形に適する微細な結晶は得られ
ないので、注湯中に加振する。

【００２１】

【表１】

【００２２】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
属を射出スリーブ５０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０．５ｍ／ｓ、鋳造品重量（ビスケッ
ト含む）１．５ｋｇ、金型温度２３０℃とした。ただ
し、表１中、ｎｏ．１１、ｎｏ．１８は押出機を用いて
成形したときの成形材の品質およびそれを成形したとき
に使用した半溶融金属の条件を示している。成形は、所
定の液相率の半溶融金属をコンテナに挿入し、その後、
押出成形を行なった。成形条件は、以下のとおりであ
る。押出機仕様；８００ｔ、押出速度（製品速度）；８
０ｍ／ｍｉｎ押出ビレット直径；７５ｍｍ、押出比；２０

【００２３】比較例１２では、鋳造温度が高すぎるため
に保持容器内において残存する結晶核がほとんどないた
めに、微細な球状の初晶が得られず不定形の初晶しか得
られない。比較例１３および比較例１９では、加振棒の
振動がないため、図９に示すように不定形の樹枝状晶が
多数発生する。比較例１４では、保持時間が長いために
球状の初晶サイズが大きくなる。比較例１５では加振棒
がないため、図８に示すように不定形の樹枝状晶が発生
したり、粗大な球状の初晶が発生する。比較例１６では
成形前の液相率が高いために、スリーブに半溶融合金を
挿入する時に空気が巻き込んだり、鋳造品内部に偏析が
多く発生する。比較例１７では注湯完了後加振棒の取り
出し時間が遅かったために、加振棒２０の回りに凝固層
ができることから樹枝状晶が発生したり、鋳造品内部に
不均一な組織が生成されたりする。比較例２０では保持
容器の上部、下部に全く保温しないで急速に冷却したた
めに、不定形の樹枝状晶は少ないが保持容器の上部、下
部に凝固層が出来たりして、保持容器からの半溶融合金
の排出が困難である。比較例１８では、押出成形時の液
相率が０．５％（表１中には記載されていないが、容器
３０から取り出す半溶融合金の液相率は５５％である）
であるために、固体状態の合金を成形する場合とほとん
ど同じ加圧力が必要である。

【００２４】一方、本発明例１〜本発明例１１では、図
７に示すように、不定形の樹枝状晶は認められず、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。

【００２５】

【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、保持容器内に
注湯され蓄えられていく合金に、注湯中加振棒を浸漬し
て直接接触させながら該加振棒を加振して該合金に振動
を与えることにより、液相線温度以上で結晶核を有する
液体状態の合金または液相線以下で成形温度以上の結晶
核を有する固液共存状態の合金にし、引き続き所定の液
相率を示す成形温度まで該合金を前記保持容器内で冷却
しつつ３０秒〜６０分間保持することにより、該合金中
に微細な初晶を晶出させた後、該保持容器から該合金を
取り出して成形用金型に供給して加圧成形することとし
たので、従来の機械撹拌法や電磁撹拌法によらず、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。

【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】本発明に係る代表的なアルミ合金であるＡｌ−
Ｓｉ系合金平衡状態図である。

【図６】本発明に係る代表的なマグネ合金であるＭｇ−
Ａｌ系合金平衡状態図である。

【図７】本発明例の成形品（ＡＣ４ＣＨ合金）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（ＡＣ４ＣＨ合金、加振棒な
し）の金属組織を示す顕微鏡写真の模写図である。

【図９】比較例の成形品（ＡＣ４ＣＨ合金、冷却棒あ
り、振動なし）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加振棒３０保持容器（金属容器もしくは非金属容器）４０加振装置５０射出スリーブ６０金型６０ａ金型キャビティ７０保温材Ｍ溶湯金属Ｔ保持時間ｔ容器内メタル温度

───────────────────────────────────────────────────── 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内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持容器内に注湯され蓄えられていく合
金に、注湯中加振棒を浸漬して直接接触させながら該加
振棒を加振して該合金に振動を与えることにより、液相
線温度以上で結晶核を有する液体状態の合金または液相
線以下で成形温度以上の結晶核を有する固液共存状態の
合金にし、引き続き所定の液相率を示す成形温度まで該合金を前記
保持容器内で冷却しつつ３０秒〜６０分間保持すること
により、該合金中に微細な初晶を晶出させた後、該保持
容器から該合金を取り出して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】保持容器に注湯中、加振棒を加振すると
ともに該保持容器に振動を与える請求項１記載の半溶融
金属の成形方法。
【請求項３】加振棒は、金属製、非金属製、非金属を
コーティングした金属製のいずれかとし、かつ、該加振
棒の内部あるいは外部から該加振棒を冷却することがで
きるようにした請求項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】注湯される合金の温度は、液相線温度に
対して過熱度が５０℃未満に保持した請求項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】成形用金型に供給される合金の液相率が
１．０％以上で、かつ、７５％未満とした請求項１ない
し請求項４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または請求項２記載の半溶融金
属の成形方法。
【請求項７】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または請求項２記載の半溶融金属の
成形方法。
【請求項８】アルミニウム合金を、Ｂを０．０００１
％〜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６記載の半溶融金属
の成形方法。
【請求項９】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、Ｓｉを０．０
１％〜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のいずれかとした
請求項７記載の半溶融金属の成形方法。
【請求項１０】少なくとも保持容器の上部、下部のい
ずれかを保温または該保持容器中央部に比べて高温に加
熱した請求項１ないし請求項９記載の半溶融金属の成形
方法。