JPS5855109B2 - 低融点溶融金属用耐食材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低融点溶融金属に対する耐食材に関し、特にア
ルミニウム、アルミニウム合金（以下これらをＡＩで表
わす）等の化学的活性が大きい低融点溶融金属に対して
好適な耐食材に関する。

周知のように溶融Ａ、ｌは化学的活性が大きく鉄系材質
をはじめとして各種の材料を侵食する性質がある。

そのため特にＡ、ｌの溶融、鋳鉄工程において、直接溶
融ＡＩと接触する装置例えばルツボ、ストーク、ラドル
、鋳型あるいは鋳造用ストレーナ等においてはその使用
材質の選定に多くの工夫がなされている。

現在、溶融Ａ１耐食材質として特に優れていると考えら
れているものは、Ｓｉ３Ｎ４ 、 ＡＩＮ 、 ＢＮ
。

ＴｉＢ２．ＺｒＢ２．ＣｒＢ２．ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＷＯ
，Ｂ４Ｃ。

黒鉛などの耐熱性非酸化物セラミックスである。

これらは耐熱性をもち、溶融ＡＩとの濡れ性が小さく、
反応することが少ないので、有用な溶融ＡＩ耐食材とし
て、上記の各種装置への適用が検討されている。

これらの適用方法としては装置そのものを非酸化物セラ
ミックス焼結成形体で構成する方法と、鉄系を主体とし
た従来の装置に非酸化物セラミックス粉末よりなる被覆
を施す方法がある。

このうち焼結成形体は極めて優れた耐食性をもち、長時
間にわたる使用が可能であるが、成形および焼結法に特
殊な設備と高度の技術が必要とされるので、焼結成形体
が高価なものとなりまた一般的に使用されていない。

一方、被覆法はこれらの非酸化物セラミックス粉末を適
宜の結合剤とともに下地材（主として鉄系）に被覆する
ものであるが、この被覆は短時間溶融ＡＩと接触する場
合は溶融ＡＩと濡れず、良好な耐食性を示すか、長時間
溶融ＡＩに浸漬される場合は、非酸化物セラミックス粒
子間隙への溶融ＡＩの浸透が激しく、被膜を通って下地
鉄系材料を侵食するので、結果的には耐食被覆としての
効果は少ない。

本発明はこれらの耐熱性非酸化物セラミックスが溶融Ａ
Ｉに対し、濡れ性が小さいこと及び非反応性であること
に着目し、かつ上記した非酸化物セラミックス粒子間隙
への溶融ＡＩ浸透の欠点を改善することを目的に開発さ
れた耐食材である。

本発明者等の研究によれば前記非酸化物セラミックスか
らなる耐食材における溶融ＡＩの粒子間隙への浸透は非
酸化物セラミックスに後記する特定の合成層状鉱物を添
加することで著しく改善されることがわかった。

即ち、本発明は下記に特定の合成層状鉱物と耐熱性非酸
化物セラミックとの混合物を主成分とする低融点溶融金
属用の耐食材であり、これは下地に対する被覆材の外、
成形材としても使用可能である。

本発明において使用する合成層状鉱物は下記のものであ
る。

ＢａＭｇ５（Ａ１２Ｓｉ２０１ｏ）Ｆ２ バリウム雲
母ＫＭｇ３（ＡＩ Ｓｉ３０１ｏ）Ｆ２ フッ素金雲
母ＫＭｇ２．５ （Ｓ ｉ＋ Ｏｔ ｏ ） Ｆ２
カリ四ケイ素雲母Ｎａ Ｍｇ２．ｓ （Ｓ １４０１
０ ）Ｆ２ ナトリウム四ケイ素雲母ＮａＭｇ２Ｌ１
（Ｓｉ４０１０）Ｆ２ ナトリウムテニオライトＮａ
３ＡＭｇ２％Ｌｉ５Ａ（Ｓｉ４０１０）Ｆ ナトリウ
ムヘクトライトおよびその層間イオンであるＮａ＋、
Ｋ＋、 Ｂａ２＋を他のアルカリ金属またはアルカリ土
類金属に置換したもの。

これらの合成層状鉱物はＳ ｓ ０２ ｔ ＭｇＯ、Ａ
Ｉ２０３、フッ化物（ＬｉＦ 、 ＫＳｉＦａ ）をそ
の化学組成に見合うモル比に配合したバッチを加熱溶融
して合成される。

これらの合成層状鉱物の特徴は天然品の結晶水の（ＯＨ
）の位置に（Ｆ）が置換されているので、天然品にくら
べて耐熱性が高く、いずれもＭ溶融温度では全く変化し
ない耐熱性を備えている。

またもう一つの重要な特徴は、これらの合成層状鉱物の
粒子形状が通常３０以という高いアスペクト比（平均直
径／厚み）をもった極薄フレーク形状をもつことである
。

この高アスペクト合成層状鉱物フレークは、例えば被覆
材とした場合には被覆時に交互に平面上に重なり合って
積層構造をつくり、溶融ＡＩが下地面へ浸透することを
防ぐのにきわめて効果的なものとなる。

Ｓｉ３Ｎ４． ＡＩＮ 、 ＢＮ、黒鉛、ＳｉＣ，Ｆｉ
Ｃ，Ｗｅ 。

Ｂ、０ 、 ’ｒｉＢ２１ ＺｒＢ２１０ｒＢ２などの
非酸化物セラミックスの粒状又は厚板状粒子で構成され
る被覆組織では粒子間隙が大きく、その粒子間隙にそっ
て溶融Ａｔが容易に被覆内部へ浸透して下地材を侵食し
てしまう。

これに対し高アスペクト比をもつ上記合成層状鉱物を含
有する被覆は被覆表面から下地面までのいわゆるリーケ
ージ・パス（ｌｅａｋａｇｅ ｐａｔｈ ）が極めて長
くなるので、長時間に亘っても溶融ＡＩが下地面に浸透
しないものと思われる。

以上は低融点金属として特にＡＩを取上げ、説明したが
、Ａｌと同程度あるいはそれ以下の活性を示す低融点（
融点１０００℃程度以下）の溶融金属に対しても本発明
の耐食材が有効に用いられることはいうまでもない。

本発明の耐食材は前記したルツボ、ストーク、ラドル、
鋳型等の装置の被覆材、溶湯のストレーナ（ノロこし）
の被覆材として好適な外、それ自体の成形体としても使
用可能である。

これらにおいて、合成層状鉱物は耐食材全重量に対して
１０重量％以上含ませると特に溶融金属の浸透防止効果
が著しい。

またその上限は７０重量％が好ましい。

そしてまた本発明の耐食材において、合成層状鉱物と非
酸化物セラミックスの混合物が主成分、即ち６０重量％
以上であれば、残部は酸ｆヒ物セラミックス（ＡＩ２０
３ ｇ Ｓ ＋０２ ｔ ＴｌＯ２１Ｚｎ０ｔ３Ａ１２
０３・５ｉ０２ 、２０ａＯ−８ｉＯ２，Ｍｇ（）Ａ１
２０３）等が含まれていても支障はない。

この耐食材の適用方法は使用個所により異なり、被覆材
としては使用時に塗布可能な例えば鋳造用金型面等には
水懸濁液にて塗布又は噴霧し、乾燥して使用すればよく
、ルツボ、ストーク、ラドル等には無機ケイ酸結合剤、
無機リン酸結合剤、無機ホウ酸結合剤等無機結合剤を適
宜配合して加熱硬化して使用する。

また成形体とするにはこれらの無機結合剤を配合し、所
望の形状に成形し、加熱硬化する。

成形に際して、成形体の両側から加圧するようにすれば
合成層状鉱物が容易に積層配列するので、溶湯の浸透防
止効果が犬となる。

これらの場合において、合成層状鉱物はその粒子が２０
０メツシユ以下、非酸化物セラミックスは３２５メツシ
ユ以下のものを用いるのが好ましい。

次に更に詳細な実施例を示す。

例１ 鋳鉄板（材質ＦＣ２０，１００間×１５０順厚さ３間）
の表面をアランダムペーパーで研摩し、表１に示すＡ１
〜３の組成の被覆材をそれぞれ刷毛で塗布し、８０′Ｃ
９３０分間加熱硬化した。

次に７００’Ｃ溶融ＡＩ （材質Ａｃ４Ｂ）中にそれぞ
れの鉄板を浸漬し、直後に引上げて表面を観察したとこ
ろ、Ａ１〜２のものは溶融ＡＩの付着はなかったが、／
１６．３のものは溶融ＡＩが箔状に鉄板表面に付着して
いた。

次に同一試片をその溶湯へ２４時間浸漬したのち、その
溶損量を測定した。

以上の結果をまとめて表２に示す 表より無被覆品はもとより、合成層状鉱物を含まない被
覆は長時間の浸漬で容易に下地面が浸食されるのに対し
、本発明のものは溶融ＡＩの浸透はみられず良好な耐食
性を示すことがわかる。

例２ ＳＩ３Ｎ４ （３２５メツシユパス）４０重量部、５ｉ
Ｃ（３２５メツシユパス）４５重量部、ナトリウム四ケ
イ素雲母１０重量部、および熱ストレス調整剤としてＣ
ｕ微粉５重量部を、結合材としてのＡｌ２Ｏ３ゾル（３
０％）１５重量部、水１００重量部よりなる溶液に混合
攪拌し、スラリーを作った。

内径１００ｒ／ＬｒＩＬ１外径１２０ｍｍ、長さ１２０
０朋の鋳鉄製低圧鋳造用ストークの内外面に刷毛で塗布
し、８０’Ｃ，３０分間加熱乾燥後、低圧鋳造機内に組
込んだ。

３０日間連続浸漬して稼動させた後、ストークを観察し
たが、表面の被覆に剥離、侵食はなく、下地面にも伺ら
の損傷は見られなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バリウム雲母、フッ素金雲母、カリ四ケイ素雲母、
   ナトリウム四ケイ素雲母、ナトリウムテニオライト、ナ
   トリウムへクトライトおよびその層間イオンを他のアル
   カリ金属またはアルカリ土類金属で置換した合成層状鉱
   物の少くとも一種と、耐熱性非酸化物セラミックスとの
   混合物を主成分とする低融点溶融金属用耐食材。 ２ 合成層状鉱物を１０〜７０重量％含有する特許請求
   の範囲第１項記載の低融点溶融金属用耐食材。