JPS63238967A - 金属の鋳造方法と鋳造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、鋳造時に加工能の低い金属間化合物を析出す
る合金を鋳造する場合であっても、加工性を有する鋳塊
を得ることができる鋳造方法と鋳造装置に関する。

「従来の技術」 塑性変形能がほとんどない金属間化合物を初品として析
出する過共晶合金の代表例として、Ａｌ−Ｎｉ系合金（
Ｎｉ＜４０重量％）が知られている。

この合金は、塑性変形能が極めて小さい金属間化合物で
あるｌ’ＪｉＡ１３を共晶として品出するために、この
金属間化合物粒子を組織内に微細に分散させた場合、分
散強化による強度向上効果を期待することができる。ま
た、この金属間化合物は共晶点（６４０℃）まで熱的に
極めて安定であり、この金属間化”金物の品出によって
アルミニウムマトリックスの再結晶を阻止することがで
きるために、優れた耐熱性を期待することができる。従
って前記Ａｌ−Ｎｉ系合金は強度面と耐熱性の両面で極
めて有望な合金と言える。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが前記Ａ　１−　Ｎ　ｉ系合金にあっては、鋳造
時の徐冷によって加工能の低い金属間化合物が粗大に析
出するために、金型や砂型を用いた鋳造法、または、プ
ロペルチ等を用いた連続鋳造法で鋳塊を製造することは
できるものの、この鋳塊を圧延や伸線等の塑性加工によ
って線条体あるいは薄板にすることは、はとんど不可能
な問題があった。

従って前記合金からなる線条体、あるいは薄板を製造す
るには、鋳塊に旋盤加工やフライス加工等の切削加工を
施して製品を得るか、あるいは、単ロール法や回転液中
紡糸法等の特殊な製造方法によって溶融状態から直接最
終製品を得る方法しか実施できないために、生産効率が
極めて悪い問題があった。なお、前記ＡＩ　−Ｎ　ｉ系
合金のような共晶系の過共晶組成のものは、溶体化処理
が不可能なために、熱処理により晶出粒子を周溶したり
、微細分散さ口ることも不可能である。

本発明は、前記問題に鑑みてなされた乙ので、加工能の
低い金属間化合物を初品とする合金を鋳造する場合であ
っても、加工性を有する合金鋳塊を得ることができ、生
産効率を格段に向上させることができる鋳造方法と鋳造
装置を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」　□ 本発明の方法は、前記問題点を解決するために、鋳造す
べき金属より融点の高い材料から形成された管状の鋳型
を用い、この鋳型を冷却するとともに、この鋳型の内部
に溶融金属を吸引して凝固さ仕るものである。

本発明の鋳造装置は、前記問題点を解決するために、鋳
造すべき金属より融点の高い材料から形成された管状の
鋳型と、この鋳型を冷却する冷却装置と、鋳型の一端に
接続された排気装置とを具備してなり、鋳型の他端を溶
融金属に挿入自在に開口してなるものである。

「作用　」 管状の鋳型内に吸引した溶湯を急冷し、加工能の低い初
晶析出物を微細に分散析出させることができ、これによ
って塑性加工が可能な鋳塊を得ることができる。

「実施例」 図面は、本発明の鋳造装置の一実施例を示すもので、図
中ｌはＡｌ−１０％Ｎｉ合金等の溶融金属Ｙを満たした
るつぼを示し、このるつぼ１に本実施例の鋳造装置Ａが
付設されている。

前記鋳造装置Ａは、管状の鋳型２と、この鋳型２の外周
部に一体化された冷却装置３と、この冷却装置３に接続
された冷媒供給源４と、鋳型２の上端部に接続された排
気装置５を主体として構成されている。

前記鋳型２は、るつぼｌに満たされている溶融金ＱＹの
融点よりも高い融点の金属、酸化物、窒化物、はう化物
、炭化物、あるいは、硅酸を主成分とする耐熱ガラスに
より作製された管状のもので、その内径は好ましくは１
０ｍｍ以下に、その肉厚は好ましくは１ｍｆｌ以下に形
成されるが、後述する冷却装置に上る冷却能力が十分高
い場合、あるいは鋳型２の熱伝導率が高い場合は、この
範囲に限るものではない。なお、鋳型２の熱膨張係数は
１．０ＸＩ（Ｉ”以下が好ましい。この理由は、鋳型２
の線膨張係数を溶融金属Ｙの線膨張係数より大きくする
と、溶融金属Ｙが鋳型２内で凝固した場合に抜けなくな
るためである。

前記冷却装置３は、鋳型２の外周を覆って鋳型２の外方
に一体化された筒状の冷却ジャケット６と、冷却ジャケ
ット６の下端部に接続された供給管７と、冷却ジャケッ
ト６の上端部に接続された排出管８を主体として構成さ
れている。また、前記鋳型２の外周面と冷却ジャケット
６の内周面との間には冷媒の通路９が形成されるととも
に、前記供給管７と排出管８が冷媒供給源４に接続され
ていて、この冷媒供給源４と前記通路９との間で冷媒を
循環させて鋳型２を冷却できるようになっている。なお
、前記鋳型２の外周には発熱体１０が巻き付けられてい
て、鋳型２の外壁を必要に応じて加熱することができる
ようになっている。

一方、鋳型２の上端部には排気装置５が接続されていて
、鋳型２の上部を真空引きできるようになっているとと
もに、排気装置５には真空ゲージが備えられている。

次に前記構成の鋳造装置へを用いて本発明方法を実施す
る場合について説明する。

前記構成の鋳造装置Ａを用いて合金鋳塊を製造するには
、まず、るつぼｌに溶融金属を満たして鋳型２の下端部
を溶融金属に浸す。次に排気装置５を作動させて溶融金
属Ｙを１５型２内に吸引するとともに、排気装置５の真
空ゲージが負圧を示したところで冷媒供給源４から通路
９に冷媒を流し、鋳型２に吸引した溶融金属Ｙを急冷し
て凝固させる。ここで、鋳型２の内径は１０ｍｍ程度で
あって極めて細いために、鋳型２内に吸引した溶融金属
Ｙにおいて、単位体積あたりの鋳型壁に対する接触面積
は極めて大きく、このため大きな冷却効率で溶融金属Ｙ
を冷却することができる。

この凝固の際に、初品として金属間化合物が生成するが
、溶融金属Ｙを急冷するために金属間化合物の初晶粒子
を極めて小さくすることができる。

このため金属間化合物粒子を組織内に微細に分散させる
ことができる。従って面性の方法を実施することによっ
て加工性を有する棒状の鋳塊を得ることができる。そし
てこの鋳塊を得たならば、鋳塊にスウェージング等の加
工を施して所望の直径の最終製品を得ることができる。

ところで、鋳型２の内径が小さいほど冷却効率が向上し
て金属間化合物の析出粒子を微細化することができるが
、内径を小さくした場合、溶融金属Ｙが鋳型２の内部に
吸引される間に凝固するおそれがある。この場合は発熱
体１０に通電して鋳型２の外壁を加熱しつつ溶湯を吸引
し、その後に冷媒を循環させて急冷するようにする。な
お、発熱体１０の熱容量が大きい場合、冷媒による冷却
効率が低下するために、発熱体１０としては小径のカン
タルスーパー線等を用いろか、あるいは発熱体ｌＯの配
列密度を小さくして冷媒との接触面積を大きくすること
が望ましい。

ちなみに、従来の金型を用いた鋳造法でＡｌ−１Ｏ％Ｎ
ｉ合金を鋳造した場合、加工できる線材を得ることはで
きなかったが、Ａｌ−１０％Ｎｉ合金の溶融金属を前記
鋳造装置へを用いて鋳造し、直径８ｍｍの線材を得た場
合、この線材はロータリースウェージングで直径１．６
ｍｍまで加工することができた。

「発明の効果」 以上説明したように本発明の方法は、管状の鋳型に溶湯
を吸引して急冷する方法であるために、塑性変形能のほ
とんどない金属間化合物を初品として析出する合金を鋳
造する場合に、金属間化合物粒子を微細析出させること
ができ、これによって、従来方法では得られなかった加
工性を具備する鋳塊を得ることができる。従って、塑性
変形能のほとんどない金属間化合物を初品として析出す
る合金、例えばへｌ−’Ｎｉ合金の加工可能な鋳塊を得
ることができ、この種の合金鋳塊に塑性加工を施して製
品を得ることができる。このため、この種の合金では溶
Ａから直接製品を製造しなくてはならなかった従来方法
に比較して製造コストを下げることができ、生産効率を
向上できる効果がある。また、鋳型の内径を小さくする
ことによって断面積の小さな鋳塊も容易に１−）ること
ができる効果がある。

また、本発明の装置は、筒状の鋳型の周囲に冷却装置を
設け、鋳型に接続した排気装置で溶湯を鋳型内に吸引し
て急冷できるために、塑性変形能のほとんどない金属間
化合物を初品として析出する合金を鋳造する場合に、初
品の金属間化合物粒子を微細化することができ、これに
よって、従来では得られなかった加工性を有する鋳塊を
得ることができる。従って、塑性変形能のほとんどない
金属間化合物を初品として析出する合金、例えばＡ　Ｉ
−Ｎ　ｉ合金の加工可能な鋳塊を得る二とができ、この
種の合金鋳塊に塑性加工を施して製品を得ることができ
るようになる。このため、製造コストを下げることがで
き、生産効率を向上できろ効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の鋳造装置の一実施例を示す断面図である
。 Ａ・・・・・・鋳造装置、　　　１・・・・・・るつぼ
、２・・・・・・鋳型、　　　　　３・・・・・・冷却
装置、４・・・・・・冷媒供給源、　５・・・・・・排
気装置、６・・・・・・ジャケット１ ９・・・・・・通路、　　　　　１０・・・・・・加熱
体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造すべき金属より融点の高い材料から形成され
   た管状の鋳型を用い、この鋳型の内部に溶融金属を吸引
   し、鋳型とともに冷却して溶融金属を凝固させることを
   特徴とする金属の鋳造方法。
2. （２）鋳造すべき金属より融点の高い材料から形成され
   た管状の鋳型と、この鋳型を冷却する冷却装置と、鋳型
   の一端に接続された排気装置とを具備してなり、鋳型の
   他端は溶融金属に挿入自在に開口されてなることを特徴
   とする金属の鋳造装置。