JPH10323747A - アルミニウム−珪素合金鋳物の製造方法 - Google Patents

アルミニウム−珪素合金鋳物の製造方法

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JPH10323747A
JPH10323747A JP13522997A JP13522997A JPH10323747A JP H10323747 A JPH10323747 A JP H10323747A JP 13522997 A JP13522997 A JP 13522997A JP 13522997 A JP13522997 A JP 13522997A JP H10323747 A JPH10323747 A JP H10323747A
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友仁 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】珪素富化層を有するアルミ鋳物の汎用性を向上
させる。 【解決手段】鋳造金型1のキャビティ2中に所望形状の
金網からなる濾過材3を配設したのち、キャビティ2に
過共晶アルミニウムー珪素合金の溶湯を注入加圧し、濾
過材3に溶湯を浸透させて濾過材3との接触界域に初晶
珪素を凝集させ、溶湯の凝固後、濾過材3を除去して初
晶珪素4の凝集した珪素富化層を表出させるようにした
鋳物の製造方法である。濾過材3を構成する金網の特性
により鋳造品の適用範囲が拡大される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性及び強靱
性に優れたアルミニウム−珪素合金鋳物の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、特公昭52−27608号公報、
特開昭57−101641号公報、特開昭57−986
47号公報に耐摩耗性アルミニウム合金材の鋳造方法が
開示されている。これらの鋳造方法では、過共晶アルミ
ニウム−珪素合金の溶湯を遠心鋳造することにより、耐
摩耗性アルミニウム合金材を得ている。
【0003】こうして得られた耐摩耗性アルミニウム合
金材では、比重差及び遠心力で初晶珪素が円筒状に凝集
するため、円筒状の耐摩耗面をもつ耐摩耗性摺動部材と
して利用可能である。また、本出願人は、特開昭60−
63335号公報において、過共晶アルミニウム−珪素
合金鋳物の製造方法を提案した。この方法の場合、まず
圧力鋳造可能な金型と、アルミナ短繊維等の繊維が集積
された濾過材と、過共晶アルミニウム−珪素合金の溶湯
を用意する。金型には成品に適合するキャビティが形成
されている。そしてキャビティの一部に濾過材を配置
し、キャビティ内に注入した溶湯を加圧して濾過材に溶
湯を浸透させる。このとき、濾過材が溶湯内の初晶珪素
を分離するため、濾過材との接触界域には高密度の初晶
珪素が凝集される。溶湯の凝固後、成品から濾過材を除
去することにより、成品には高密度の初晶珪素が凝集し
た硬化層が表出される。
【0004】こうして得られた鋳造成品には、所望の表
面に高密度の初晶珪素が凝集した硬化層が形成され、残
部の母材には硬化層から遠ざかるにつれて低密度の初晶
珪素が存在することとなる。このため、所望表面の高い
耐摩耗性に加えて、母材内部における優れた強靱性を併
有することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特公昭52−
27608号公報等の遠心鋳造により得られる耐摩耗摺
動部材は、そのままでは円筒状であるため、おのずと適
用範囲が限られてしまう。一方、特開昭60−6333
5号公報開示の方法に採用されている濾過材(繊維集積
体)は、通常吸引成形によって製造されるため専ら平板
状であり、これを要求に基づいた特殊形状に形成するこ
とはかなり難しく、しかもこのような濾過材は、使用繊
維のコストや溶湯とのぬれ性を配慮した選択に加えて、
ハンドリング中に損壊しない程度の最小厚さを必要とす
るなど経済性並びに作業性の面からも幾多の制約を受け
ることになる。
【0006】本発明は、上記濾過材の改良により、高密
度の初晶珪素を凝集した硬化層、つまり、珪素富化層を
有するアルミ鋳物の汎用性及び生産性を飛躍的に向上さ
せることを、解決すべき技術課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明は、鋳造金型中のキャビティの一部に所
望形状の金網からなる濾過材を配設する工程と、上記キ
ャビティに過共晶アルミニウム−珪素合金の溶湯を注入
する工程と、該溶湯を加圧して上記濾過材に溶湯を浸透
させ、該濾過材との接触界域に初晶珪素を凝集させる工
程と、溶湯の凝固後、上記濾過材を鋳造成品から除去し
て上記初晶珪素の凝集した珪素富化層を表出させる工程
とからなるを特徴としている。
【0008】この方法では、濾過材として屈曲変形自在
な金網を採用しており、至極簡単に所望の濾過面形状を
得ることが可能となるので、鋳造品への適用範囲を大幅
に拡大することができる。請求項2記載の発明は、請求
項1記載の発明において、溶湯と接触して上記濾過材の
実質的な濾過面を形成する主金網は、ステンレス鋼、銅
又は銅合金、ニッケル又はニッケル合金等の線材を用い
た織金網であることを特徴としている。
【0009】この方法では、実質的に濾過面を形成する
主金網が、アルミ溶湯とのぬれ性の良好な金属線材を用
いた織金網であるため、セラミック濾過材に比べて低圧
の濾過(1気圧程度の加圧濾過又は吸引濾過)が可能に
なるとともに、織金網の線径及び目数を選択することに
より凝集される初晶珪素の粒径を調整することができ
る。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、上記濾過材は、上記主金網がそれよ
りも目の粗い厚さ調整用の副金網と多層状に構成されて
いることを特徴としている。この方法では、実質的に濾
過面を形成する主金網よりも目の粗い適数枚の副金網
が、主金網に重ね合されて濾過材として所要の厚さが保
持されているので、溶湯の十分な浸透に加えて形成され
る珪素富化層の厚さも加減できる。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、上記濾過材は、上記主金網が上記副
金網又はスチールウールを包蔵して構成されていること
を特徴としている。この方法では、使用される適数枚の
副金網が主金網に包蔵されて、実用上単体の濾過材とし
て取扱いうるので、搬送や金型内へのセット等すべての
過程において利便性が向上する。しかも包蔵される副金
網に代えてスチールウール等を用いれば一層安価な製造
が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜3に基づいて具体的に説明する。本発明に係るアルミ
ニウム−珪素合金鋳物の製造方法の第1工程は、鋳造金
型1のキャビティ2の一部に濾過材3を配設することで
ある。鋳造金型1は一般に常用されているものを用いる
ことができるが、濾過材3の濾過面が、形成されたキャ
ビティ2の内壁面と共同して実質的に鋳造成品の外面の
一部を画成することとなるので、該鋳造金型1にはキャ
ビティ2と連接した濾過材3の収納空所が設けられてい
る。なお、図1はキャビティ2を形成する一内壁面の全
域にわたって配設された濾過材3を示している。
【0013】濾過材3は図2の(a)及び(b)に示す
ように、平織又は綾織をなす織金網であって、直接溶湯
と接触して実質的な濾過面を形成する主金網3aと、該
主金網3aよりも目の粗い厚さ調整用の副金網3bとが
重ね合されて所要の厚さに構成されている。両金網3
a、3bには溶湯とのぬれ性が良好なステンレス鋼、銅
又は銅合金、ニッケル又はニッケル合金等の金属線材が
使用され、主金網3aの線径及び目数は、0.05mm
φ・250メッシュ〜0.35mmφ・30メッシュ程
度の範囲で選択される。これは主金網3aの網目がこの
範囲よりも密になると、抵抗が大きくなって溶湯の濾過
が不十分となり、逆に網目がこの範囲よりも粗になる
と、所望の粒径及び密度を充足する初晶珪素4までが網
目を通過してその凝集が不可能となるからである。
【0014】本発明方法の第2工程は、過共晶アルミニ
ウム−珪素合金として例えばA390の溶湯をキャビテ
ィ2に注入し、さらに該溶湯を加圧することにより濾過
材3に溶湯を浸透させて、該濾過材3との接触界域に初
晶珪素4を凝集させることである。凝集される初晶珪素
4の平均粒径や密度は選択された主金網3aによって左
右されるが、現実には溶湯の冷却速度に加えて、主金網
3aに被着した溶湯や濾過によって滞留する初晶珪素4
それ自体の濾過作用も微妙に関与する。また、比較的目
の粗い適数枚の副金網3bは、濾過材3に必要とされる
厚さを保持しながら、主金網3aを潜通した溶湯の更な
る浸透を妨げないようサポートしているので、主金網3
aによる正常な濾過が遂行される。図1に示すRはアル
ミ合金マトリックスM中に高密度の初晶珪素4が凝集し
た珪素富化層(リッチ層)であり、Pは初晶珪素4が低
密度に存在するプアー層である。該珪素富化層Rの厚さ
は実用上1mm以上であることが望ましいが、この厚さ
は注湯から加圧開始までの時間、冷却速度、濾過材3の
厚さなどを変えることによって至極容易に調節すること
ができる。
【0015】本発明方法の第3工程は、溶湯の凝固後、
上記濾過材3を鋳造成品から除去して初晶珪素4の凝集
した珪素富化層Rを表出させることである。このように
して得られた鋳造成品は、所望表面に優れた耐摩耗性を
有しつつ、内部には極めて良好な靱性を確保しうるの
で、とくに初晶珪素4の微細化処理等を施すことなく、
十分満足すべき機械的強度を備えることができる。
【0016】図3は濾過材3の他の実施形態を示すもの
で、(a)は複数枚の副金網3bを主金網3aで包蔵し
たものであり、(b)は直接溶湯と接触して鋳造成品の
外面を画成する主金網3aの濾過面Fを所要形状に変形
したものであり、更に(c)は副金網3bに代わるスチ
ールウール3cを主金網3aによって包蔵し、一層のコ
ストダウンを図ったものである。なお、上記主金網3a
の材質如何によっては、包蔵された濾過材3の成形性を
確保するため、微細な金属線材を用いてこれを緊縛する
ように構成することもできる。このように副金網3bや
スチールウール3cを主金網3aで包蔵するようにすれ
ば、実用上単体の濾過材3として取扱うことが可能とな
るので、搬送や鋳造金型1内へのセットに際しても利便
性を著しく向上させることができる。
【0017】
【発明の効果】以上、詳述したように請求項1〜4記載
の発明は、屈曲変形自在な金網からなる濾過材の採用に
より、簡単に所望形状の濾過面を得ることができるの
で、従来のセラミック繊維集積体を用いた濾過材に比し
て鋳造品への適用範囲を大幅に拡大することができ、し
かも単に濾過材の製造価格のみにとどまらず、これがア
ルミ合金マトリックスと簡単に分離されて、アルミ合金
のリサイクル性を向上させる金属であるという点におい
て、格段と優れた経済効果を発揮する。
【0018】また、従来のアルミナ短繊維などセラミッ
クを使用した濾過材では、これを鋳造成品から除去する
際、とかく刃具を傷めがちであるが、切削性に優れた金
網からなる濾過材は、この点でも頗る有利である。請求
項2記載の発明は、実質的に濾過面を形成する主金網が
アルミ溶湯とのぬれ性の良好な金属線材を用いた織金網
であるため、低圧の濾過が可能となつてコストの低減を
図ることができ、また、織金網の自在な選択によって凝
集される初晶珪素の粒径調整も容易である。
【0019】請求項3記載の発明は、主金網と副金網と
が重ね合されて所要の厚さをもつ濾過材に構成されてお
り、溶湯の十分な浸透に加えて形成される珪素富化層の
厚さ調整も至って簡便に行うことができる。とくに請求
項4記載の発明のように、副金網やスチールウールを主
金網で包蔵するようにしたものでは、濾過材のハンドリ
ング性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳造金型内で濾過材との接触界域に初晶珪素が
凝集した状態を示す断面説明図。
【図2】濾過材に使用される織金網であって、(a)は
平織、(b)は綾織を示す説明図。
【図3】濾過材の他の実施形態であって、(a)は主金
網で副金網を包蔵した濾過材、(b)は濾過面を変形さ
せた(a)と同様の濾過材、(c)は主金網でスチール
ウールを包蔵した濾過材、をそれぞれ示す説明図。
【符号の説明】
1は鋳造金型、2はキャビティ、3は濾過材、3aは主
金網、3bは副金網、4は初晶珪素、Rは珪素富化層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳造金型中のキャビティの一部に所望形状
    の金網からなる濾過材を配設する工程と、上記キャビテ
    ィに過共晶アルミニウム−珪素合金の溶湯を注入する工
    程と、該溶湯を加圧して上記濾過材に溶湯を浸透させ、
    該濾過材との接触界域に初晶珪素を凝集させる工程と、
    溶湯の凝固後、上記濾過材を鋳造成品から除去して上記
    初晶珪素の凝集した珪素富化層を表出させる工程とから
    なるを特徴とするアルミニウム−珪素合金鋳物の製造方
    法。
  2. 【請求項2】溶湯と接触して上記濾過材の実質的な濾過
    面を形成する主金網は、ステンレス鋼、銅又は銅合金、
    ニッケル又はニッケル合金等の線材を用いた織金網であ
    ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】上記濾過材は、上記主金網がそれよりも目
    の粗い厚さ調整用の副金網と多層状に構成されているこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】上記濾過材は、上記主金網が上記副金網又
    はスチールウールを包蔵して構成されていることを特徴
    とする請求項1又は2記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7712514B2 (en) 2000-04-14 2010-05-11 Tosoh Smd, Inc. Sputter targets and methods of manufacturing same to reduce particulate emission during sputtering
CN101979186A (zh) * 2010-11-16 2011-02-23 昆明理工大学 大型球墨铸铁件石墨畸变的控制方法
KR20130068474A (ko) * 2011-12-15 2013-06-26 한국생산기술연구원 경질산화 아노다이징용 Al-Si합금 주조방법
CN105738403A (zh) * 2016-03-10 2016-07-06 北方工业大学 一种铝电解质的初晶温度检测方法及装置
KR102074729B1 (ko) * 2018-12-10 2020-02-07 주식회사 포스코 용강 필터링유닛 및 이를 포함하는 용해로

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