JPS63286265A - 鋳物表面の合金化法 - 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、鋳物表面の合金化法、即ち合金化された表面
層を有する鋳物の製造方法に係る。

従来の技術 鋳物表面の合金化法の一つとして、例えば特開昭６０−
２３８０７８号公報に記載されている如く、鋳型の内壁
面や冷し金の表面に樹脂粘結剤にて結合された合金化用
金属微粉末よりなる多孔質のシートを配置し、鋳型内に
金属溶湯を注湯する方法が従来より知られている。かか
る方法によれば、注湯された金属溶湯がシートの個々の
空隙中に侵入し、シート中の金属微粉末が溶融され、こ
れにより鋳物の特定の表面部が合金化される。

発明が解決しようとする問題点 しかしかかる従来の方法に於ては、鋳型内に注湯される
金属溶湯のイカや流動作用に起因して、金属微粉末より
なるシートが鋳型の内壁面より剥離したり所定の部位よ
り変位したりし易く、またシートが割れたりすることが
あり、そのため鋳物の所望の表面部を正確に合金化する
ことが困難であるという問題がある。かかる問題は、合
金化層の厚さが小さく、従って使用されるシートの厚さ
が小さい場合に特に顕著である。また上述の如き従来の
方法によっては、鋳物の特定の表面部を合金化すると同
時に複合化することはできない。

本発明は、従来の鋳物表面の合金化法に於ける上述の如
き問題に鑑み、鋳物の特定の表面部を正確に且確実に合
金化することができる改善された鋳物表面の合金化法、
特に合金化と同時に複合化することができるよう改善さ
れた鋳物表面の合金化法を提供することを目的としてい
る。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、鋳物を構成すべき
金属の溶湯に対し実質的に安定な材料よりなる多孔質の
成形体の表面に合金化元素を含有する微細片よりなる多
孔質のシートを一体的に形成し、前記成形体及び前記シ
ートを前記成形体の側にて鋳型の内壁面に係合し当接す
るよう前記鋳型内の所定の部位に配置し、前記鋳型内に
金属溶湯を注湯し、該溶湯を加圧しつつ凝固させる鋳物
表面の合金化法によって達成される。

発明の作用及び効果 本発明によれば、鋳型の内壁面に係合する多孔質の成形
体により合金化元素を含有する微細片よりなる多孔質の
シートが鋳型内の所定の部位に保持されるので、鋳型内
に金属溶湯が注湯されると、シートを構成する微細片が
成形体に対し鋳型の内壁面とは反対の側にて金属溶湯に
よって溶融され、かくして合金化した金属溶湯が成形体
中に浸透して鋳型の内壁面に到達し、これにより鋳物の
所望の表面部を正確に且確実に合金化することができる
。またシート及び成形体の形状は任意の形状であってよ
いので、鋳物の表面部を任意の形状にて合金化すること
ができる。更に本発明の方法によれば、シートが成形体
と別体に形成される場合に比してシート及び成形体のハ
ンドリング性が向上し、特にシートの厚さが非常に小さ
い場合にもシートの崩壊等を生じることがなく、従って
鋳物の表面部を合金化することを容易に行うことができ
る。

本発明の鋳物表面の合金化法の一つの詳細な特徴によれ
ば、成形体を構成する材料は強化繊維又は強化粒子であ
る。かかる方法によれば、成形体の個々の空隙に合金化
された金属溶湯が侵入することにより、元の成形体の部
分が繊維強化金属複合材料又は粒子分散金属複合材料と
なるので、鋳物の特定の表面部を合金化すると同時に複
合化することができる。

尚本願発明者等が行った実験的研究の結果によれば、成
形体がシートを所定の位置に正確に保持し、また金属溶
湯が成形体を経て鋳型の内壁面へ良好に到達することを
確保するためには、成形体の空隙の平均孔径は１■以下
であり、空隙率は７０〜９９％であることが好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 Ｎ１粉末（純度９９％、平均粒径２μｍ）とアクリル樹
脂結合剤（アセトンにて５０％に希釈）とを重量比で２
＝１となるよう秤量して混合することにより、Ｎｌ粉末
とアクリル樹脂結合剤とよりなるペーストを形成した。

次いで第１図に示されている如く、体積率５％のアルミ
ナ短繊維（Ａ＋　２０３−５％Ｓ　ｉ　０２　、繊維長
２〜３１１Ｉ１１１平均繊維径２μｍ）よりなり、外径
１１０ｍｍ、内径６０■、厚さ５ＩＩｌｌｆｉの円環板
状をなす繊維成形体２の一方の端面上にペーストを塗布
し、ペーストを大気中にて乾燥させることにより、アク
リル樹脂結合剤にて結合されたＮ１粉末よりなる外径１
００ｎｕｎ、内径６０１１１１ｍｓ厚さ２ｍｍの多孔質
のシート４を繊維成形体２と一体的に形成した。

次いで繊維成形体２及びシート４をＨ２ガス中にて３０
０℃に加熱し、しかる俊速やかに第２図に示されている
如く鋳型６のモールドキャビティ８の底壁８ａ上に繊維
成形体の側を下方にして配置した。この場合繊維成形体
２の外周部をモールドキャビティ８に圧入式に嵌合させ
、また繊維成形体及びシートを底壁８ａに対し僅かに押
圧することにより、繊維成形体は底壁８ａに密着した状
態に維持された。

次いで第３図に示されている如く、モールドキャビティ
８内に７６０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ８
Ａ）の溶湯１２を注湯し、該溶湯をモールドキャビティ
に嵌合するプランジャ１４により１０００ｋｇ１０ｎ’
の面圧にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固す
るまで保持した。溶湯が完全に凝固した後、形成された
鋳物をノックアウトピン１５により取出した。

第４図はかくして形成された鋳物１６を一部破断して示
す斜視図である。第４図より解る如く、鋳物１６の図に
て上端の表面部にはＮ１−Ａｌ合金よりなる合金層１８
が形成されており、元のシートの変位や割れ等に起因す
る合金化不良は生じていないことが認められた。また合
金層１８中にはアルミナ短繊維２０にて複合強化された
Ｎｉ−Ａ１合金よりなる複合層２２が形成されており、
複合層２２は鋳物の図にて上端まで延在しており、また
合金層１８よりも大きい厚さを有していることが認めら
れた。

尚この実施例に於けるアクリル樹脂の代りにコロイダル
シリカ（１０％水溶液）が使用される場合にも鋳物の所
定の表面部が正確に合金化され、また複合化されること
が認められた。

比較例 アルミナ短繊維よりなる繊維成形体を使用せず、上述の
実施例のシートと同様のシートを直接鋳型の底壁８ａ上
に配置して鋳造が行われた点を除き、上述の実施例１の
場合と同一の要領及び条件にて鋳物を形成した。

かくして形成された鋳物２６の断面を観察したところ、
第５図に示されている如く、シートが鋳型の内壁面より
剥離することに起因して合金層２８が鋳物の表面より離
れる方向へ変位した部分３０や、第６図に示されている
如く、シートの割れに起因して鋳物の所定の表面部に合
金化されていない部分３２及び鋳物の表面より離れた部
分に形成された合金層３４が存在していることが認めら
れた。

尚第７図に示されている如く、例えば下型４６と上型４
８とよりなる鋳型４４が使用される場合には、シート４
２が一体的に形成された繊維成形体４０が下型４６の底
壁４６ｂと上型４８との間に挾持されることにより所定
の位置に保持され、また繊維成形体４０はその外周面に
て下型の孔４６ａの壁面に密着した状態に保持されてよ
い。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。例えば合金化元
素及び鋳物を構成すべき金属はそれぞれ上述の実施例に
於けるＮ１及びアルミニウム合金以外の任意の元素及び
金属であってよい。また本発明の方法に於ける鋳造法は
上述の実施例の如き高圧鋳造法に限定されるものではな
く、ダイカスト鋳造法や遠心鋳造法等であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維成形体と一体に形成されたＮ１粉末よりな
る多孔質のシートを示す傾斜図、第２図は第１図に示さ
れたシート及び繊維成形体が鋳型内に配置される態様を
示す断面図、第３図は第２図に示されたシート及び繊維
成形体を用いて行われる本発明による鋳物表面の合金化
法の鋳造工程を示す断面図、第４図は第３図の鋳造工程
の結果得られた鋳物を一部破断して示す傾斜図、第５図
及び第６図は繊維成形体を使用しないで合金化が行われ
た場合に於ける鋳物の合金化不良部を示す解図、第７図
はシート及び繊維成形体が鋳型内に配置される他の一つ
の態様を示す断面図である。 ２・・・繊維成形体、４・・・シート、６・・・鋳型、
８・・・モールドキャビティ、１２・・・溶湯、１４・
・・プランジャ、１５・・・ノックアウトピン、１６・
・・鋳物、１８・・・合金層、２０・・・アルミナ短繊
維、２２・・・複合層、２６・・・鋳物、２８・・・合
金層、４０・・・繊維成形体、４２・・・シート、４４
・・・鋳型、４６・・・下型、４８・・・上型 特　許　出　願　人　　　トヨタ自動車株式会社代　　
　理　　　人　　　弁理士　明石　８毅−１〇　− ψ ｔＶ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳物を構成すべき金属の溶湯に対し実質的に安定
   な材料よりなる多孔質の成形体の表面に合金化元素を含
   有する微細片よりなる多孔質のシートを一体的に形成し
   、前記成形体及び前記シートを前記成形体の側にて鋳型
   の内壁面に係合し当接するよう前記鋳型内の所定の部位
   に配置し、前記鋳型内に金属溶湯を注湯し、該溶湯を加
   圧しつつ凝固させる鋳物表面の合金化法。
2. （２）特許請求の範囲第１項の鋳物表面の合金化法に於
   て、前記成形体を構成する材料は強化繊維又は強化粒子
   であることを特徴とする鋳物表面の合金化法。