WO2014010757A1 - 溶湯内の介在物の除去方法及び濾過用フィルター - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for removing inclusions in molten metal, a filter for filtration, and the like.
- inclusions are contained in the molten magnesium alloy. If the molten magnesium alloy is introduced into the mold without removing the inclusions and casting is performed, inclusions are also included in the cast magnesium alloy, and the inclusions may reduce the performance of the magnesium alloy. is there. Therefore, it is necessary to remove the inclusions contained in the molten metal before introducing the molten magnesium alloy into the mold.
- the inclusions are a general term for insoluble impurities other than oxides such as MgO and Y 2 O 3 , fluorides such as MgF 2 and YF 3 , chlorides such as MgCl 2 and YCl 3 , and other alloy elements.
- the filter for filtration consisting only of this demister has a low ability to remove inclusions and is not suitable for use in molten magnesium alloy.
- the demister is a complex structure formed by forming a set of two meshes knitted with thin lines, alternately wavy, and stacked in layers.
- the space ratio of the demister is extremely large, 95% to 99%. Therefore, since the demister is light in weight and the entire surface of the wire is in contact with the space, the surface area is very large and the pressure loss is small.
- An object of one embodiment of the present invention is to provide a filter for filtration with an enhanced ability to remove inclusions contained in molten magnesium alloy or a method for removing inclusions in molten metal.
- a method for removing inclusions having a diameter of 300 ⁇ m or more contained in the molten metal by filtering the molten magnesium alloy with a filtering filter having a plurality of wire mesh filters and a plurality of spacers.
- the filter has a structure in which a plurality of wire mesh filters and spacers are alternately stacked.
- the plurality of wire mesh filters include a wire mesh filter having an opening size of 180 ⁇ m or less and a wire mesh filter having an opening size of more than 180 ⁇ m.
- the method for removing inclusions in the molten metal is characterized in that the size of the openings of the plurality of wire mesh filters decreases from upstream to downstream of the flow for filtering the molten metal.
- the filter for filtration has a structure in which a plurality of metal mesh filters and spacers are alternately stacked, By having a wire mesh filter with an opening size of 180 ⁇ m or less and a wire mesh filter with an opening size of more than 180 ⁇ m, the ability to remove inclusions contained in the molten magnesium alloy can be enhanced.
- the plurality of wire mesh filters include a wire mesh filter having a mesh size in a range of 180 ⁇ m to 300 ⁇ m and a mesh mesh filter having a mesh size in a range of 300 ⁇ m to 560 ⁇ m.
- a method for removing inclusions in the molten metal comprising: [3] In the above [1] or [2], the plurality of wire mesh filters includes two wire mesh filters having a mesh size of 150 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and a mesh size of more than 200 ⁇ m and 300 ⁇ m.
- a method for removing inclusions in a molten metal comprising two wire mesh filters in the following range and two wire mesh filters in which the mesh size is in the range of more than 300 ⁇ m and 560 ⁇ m or less.
- an interval in which the mesh size of the wire mesh filter whose mesh size is 330 ⁇ m or less among the plurality of wire mesh filters is small is 40 to 50 ⁇ m.
- the plurality of wire mesh filters includes a plurality of wire mesh filters having the same mesh size, and the mesh size having the same mesh size.
- the method for removing inclusions in the molten metal is characterized in that the filter is continuously arranged in a direction from upstream to downstream of the flow for filtering the molten metal.
- the method for removing inclusions in the molten metal according to any one of the above [1] to [5], wherein the plurality of wire mesh filters and the plurality of spacers are made of a metal not containing Ni.
- a filter for filtering inclusions contained in a molten magnesium alloy having a plurality of wire mesh filters and a plurality of spacers, and having a structure in which a plurality of wire mesh filters and spacers are alternately stacked, The filter for filtering, wherein the size of the openings of the plurality of wire mesh filters decreases from upstream to downstream of the flow for filtering the molten metal.
- the plurality of wire mesh filters include a wire mesh filter having an opening of 180 ⁇ m or less and a wire mesh filter having an opening of more than 180 ⁇ m. .
- the plurality of wire mesh filters includes a wire mesh filter having a mesh size within a range of 180 ⁇ m to 300 ⁇ m and a mesh screen filter having a mesh size of greater than 300 ⁇ m to 560 ⁇ m.
- the filter for filtration characterized by having.
- the plurality of wire mesh filters includes two wire mesh filters having a mesh size of 150 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and a mesh size of the mesh.
- a filtration filter comprising two wire mesh filters having a size of more than 200 ⁇ m and not more than 300 ⁇ m, and two wire mesh filters having a mesh size of more than 300 ⁇ m and not more than 560 ⁇ m.
- the interval at which the mesh size of the wire mesh filter having a mesh size of 330 ⁇ m or less among the plurality of wire mesh filters is reduced is 40 to 50 ⁇ m.
- the plurality of wire mesh filters include a plurality of wire mesh filters having the same mesh size, and the mesh size having the same mesh size.
- the filter for filtration wherein the filter is continuously arranged in a direction from upstream to downstream of the flow for filtering the molten metal.
- the method for removing inclusions in the molten metal according to any one of the above [7] to [12], wherein the plurality of wire mesh filters and the plurality of spacers are made of a metal not containing Ni.
- the ability to remove inclusions contained in the molten magnesium alloy can be enhanced.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a filter for filtration according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a photograph of a filter in which the filter for filtration shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 3 is a photograph when the thickness of the filter shown in FIG. 2 is measured.
- FIG. 4 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size 556 ⁇ m) in which the sixth wire mesh filter 16 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 5 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size: 154 ⁇ m) in which the first wire mesh filter 11 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 6 is a photograph taken by expanding the filter for filtration shown in FIG. FIG.
- FIG. 7 is a graph showing the number of inclusions per unit area remaining in the molten metal of each aspect of the present invention, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
- FIG. 8 is a diagram showing the structure of the filter for filtration and the filtration ability in each of the examples and the embodiments.
- FIG. 9 is a photograph of the cross section of the filtered filter used in the experiment of the simple seven layers (one embodiment of the present invention) shown in FIG. 7 taken with an optical microscope.
- FIG. 10 is a graph showing the results of a filtration experiment performed in a large melting furnace (about 300 kg) and a simple melting furnace (30 kg).
- FIG. 11 is a photograph obtained by photographing the cross section of the filtered filter used in the experiment of the large seven layers (one aspect of the present invention) illustrated in FIG.
- FIG. 12 is a SEM view image showing a fracture surface of a test piece that was fractured during the test as a result of a fatigue test of a magnesium alloy.
- FIG. 13 is a schematic view showing an experimental method for confirming whether or not Ni is eluted from the filter for filtration into the molten magnesium alloy when a filter for filtration made of an alloy containing Ni is used.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a filter for filtration according to one embodiment of the present invention.
- This filter for filtration is a filter for removing inclusions having a diameter of 300 ⁇ m or more (preferably 200 ⁇ m or more) contained in the molten magnesium alloy.
- the filter for filtration has a structure in which a plurality of wire mesh filters and spacers are alternately stacked.
- the filter for filtration has the first and second wire mesh filters 11 and 12 having a mesh size of 150 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and a mesh size of 200 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. It has the 3rd and 4th metal-mesh filter 13,14, and the 5th and 6th metal-mesh filter 15,16 in the range whose magnitude
- the filtration filter includes the first wire mesh filter 11, the first spacer 21, the second wire mesh filter 12, the second spacer 22, the third wire mesh filter 13, the third spacer 23, the fourth spacer.
- the wire mesh filter 14, the fourth spacer 24, the fifth wire mesh filter 15, the fifth spacer 25, the sixth wire mesh filter 16, and the sixth spacer 26 are stacked in this order (see FIG. 1). ).
- Each of the first to sixth wire mesh filters 11 to 16 is, for example, a plain weave wire mesh (SUS430 mesh size 4 mm) filter.
- Each of the first to sixth spacers 21 to 26 is formed by, for example, a single layer or a stack of SUS430 demisters. The reason for arranging the spacers between the wire mesh filters is to prevent the deformation of the filter and to allow the molten metal to rotate over the entire surface of the wire mesh filter when filtering the molten magnesium alloy.
- the first wire mesh filter 11 has a mesh size of 154 ⁇ m
- the second wire mesh filter 12 has a mesh size of 198 ⁇ m
- the third wire mesh filter 13 has a mesh size of 243 ⁇ m
- the fourth wire mesh filter 14 has a mesh size of 283 ⁇ m
- the fifth wire mesh filter 15 has a mesh size of 415 ⁇ m
- the sixth wire mesh filter 16 has a mesh size of 556 ⁇ m.
- the size of the mesh of the wire mesh filter becomes smaller from the upstream to the downstream of the flow for filtering the molten magnesium alloy.
- the upstream side of the flow for filtering the molten metal is the sixth wire mesh filter 16 side
- the downstream side is the first wire mesh filter 11 side.
- the interval at which the size of the first to fourth wire mesh filters 11 to 14 having a mesh size of 330 ⁇ m or less decreases is 40 to 50 ⁇ m. Further, the interval at which the size of the openings of the fourth to sixth wire mesh filters 14 to 16 becomes large is considerably larger than 100 ⁇ m. By narrowing the interval of the downstream opening size in this way from the upstream opening size interval, clogging of the downstream wire mesh filters 11 to 13 can be made difficult to occur.
- the sixth spacer 26 is formed to be thicker than each of the fourth and fifth spacers 24 and 25. For example, the sixth spacer 26 is formed by stacking 20 demisters.
- FIG. 2 is a photograph of a filter in which the filter for filtration shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 3 is a photograph when the thickness of the filter shown in FIG. 2 is measured. As shown in FIG. 3, the thickness of the filter was a little over 10 mm.
- FIG. 4 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size 556 ⁇ m) in which the sixth wire mesh filter 16 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 5 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size: 154 ⁇ m) in which the first wire mesh filter 11 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 4 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size 556 ⁇ m) in which the sixth wire mesh filter 16 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 5 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size: 154 ⁇ m) in which the first wire mesh filter 11 shown in FIG. 1 is implemented.
- FIG. 4 is a photograph of a plain weave wire mesh filter (mesh size 556 ⁇ m) in which the sixth wire mesh filter 16 shown in FIG.
- FIG. 6 shows, from the right, a 20-layer laminated demister as a sixth spacer, a plain woven wire mesh filter having a mesh size of 556 ⁇ m, a 6-layer laminated demister as a fifth spacer, and a mesh size of 415 ⁇ m.
- Plain woven wire mesh filter 6 laminated demisters as the fourth spacer, plain woven wire mesh filter with a mesh size of 283 ⁇ m, 6 laminated demisters as the third spacer, plain weave with a mesh size of 243 ⁇ m Wire mesh filter, 6 laminated demisters as second spacer, plain woven wire mesh filter with mesh opening of 198 ⁇ m, 6 woven demister as first spacer, plain woven wire mesh filter with mesh opening of 154 ⁇ m It is a photograph which shows. Next, an experiment for confirming the performance of the filter for filtration shown in FIG. 2 was performed, and the result shown in FIG. 7 was obtained. The method and result of the experiment will be described.
- FIG. 1 plain woven wire mesh filter
- FIG. 7 shows 30 kg of magnesium in a simple molten metal furnace using the filtration filter shown in FIG. 2 (one aspect of the present invention), the two-layer filtration filter (Comparative Example 1), and the existing filtration filter (Comparative Example 2). It is a graph which shows the number according to the magnitude
- the composition of the magnesium alloy is Mg 96 Zn 2 Y 2 .
- the graph of 7 simple layers (one aspect of the present invention) shown in FIG. 7 is the result of filtering the molten metal with the filter for filtration shown in FIG.
- the existing (Comparative Example 2) graph shown in FIG. 7 is a result of filtering the molten metal with an existing filter for filtration, and the existing filter for filtration is a filter composed of 20 demisters stacked.
- FIG. 7 in the two-layer filtration filter of Comparative Example 1, inclusions of 200 ⁇ m or more were observed in the molten metal after filtration, but in the filtration filter shown in FIG. 2, inclusions of 200 ⁇ m or more were included.
- the filter for filtration when removing inclusions having a diameter of 300 ⁇ m or more (preferably 200 ⁇ m or more), has at least two wire mesh filters and two spacers,
- the two metal mesh filters have a structure in which a metal mesh filter and a spacer are alternately overlapped, and one metal mesh filter having a mesh size of 180 ⁇ m or less, and 1 having a mesh size of more than 180 ⁇ m. It can be said that a single wire mesh filter is sufficient. This is because such a filter for filtration can enhance the ability to remove inclusions contained in the molten magnesium alloy as compared with the two-layer filter for filtration of Comparative Example 1.
- the size of the mesh of the plain weave wire mesh filter is preferably about 154 ⁇ m. In other words, the size of the openings is preferably about 50% of the diameter of the inclusions of 300 ⁇ m.
- the filter for filtration has a structure in which at least three wire mesh filters and three spacers are provided, and the wire mesh filters and the spacers are alternately stacked.
- the filter consists of one wire mesh filter with an opening size of 180 ⁇ m or less, one wire mesh filter with an opening size of more than 180 ⁇ m and less than 300 ⁇ m, and an opening size of more than 300 ⁇ m and less than 560 ⁇ m. It can be said that a single wire mesh filter within the range is sufficient. This is because such a filter for filtration can enhance the ability to remove inclusions contained in the molten magnesium alloy as compared with the two-layer filter for filtration of Comparative Example 1.
- this filter for filtration it is possible to filter molten magnesium 250kg alloys (e.g. Mg 96 Zn 2 Y 2). [Demister + 328 ⁇ m + 283 ⁇ m + 243 ⁇ m + 198 ⁇ m + 154 ⁇ m] Further, as another example of the filter for filtration described above, as shown in FIG. 8 (5), in the direction from the upstream to the downstream of the flow of filtering the molten metal, 20 demisters having a large mesh size are stacked.
- Plain woven wire mesh filter having a thickness of 328 ⁇ m, 6 laminated demisters, plain woven wire mesh filter having a mesh size of 283 ⁇ m, 6 laminated demisters, plain woven wire mesh filter having a mesh size of 243 ⁇ m, 6 laminated demisters, Examples include a plain woven wire mesh filter having a mesh size of 198 ⁇ m, a demister in which six sheets are stacked, and a plain woven wire mesh filter having a mesh size of 154 ⁇ m. If this filter for filtration, it is possible to filter molten magnesium 250kg alloys (e.g. Mg 96 Zn 2 Y 2).
- FIG. 9 is a photograph of the cross section of the filtered filter used in the experiment of the simple seven layers (one embodiment of the present invention) shown in FIG. 7 taken with an optical microscope. As shown in FIG. 9, it was confirmed that inclusions were captured in each layer, and the most inclusions were captured by the first wire mesh filter (154 ⁇ m) on the most downstream side of the flow for filtering the molten metal. Moreover, since serious clogging was not confirmed, it experimented using the filter for filtration shown in FIG. 2 for the molten metal melt
- FIG. 10 shows units remaining in the molten metal after the magnesium alloy melts of the large melting furnace (about 300 kg) and the simple melting furnace (30 kg) are filtered by the filter for filtration shown in FIG. 2 (one aspect of the present invention). It is a graph which shows the number according to the magnitude
- the composition of the magnesium alloy is the same as the experiment shown in FIG. In the filter for filtration shown in FIG. 2, even when about 300 kg of molten metal was filtered, a decrease in the filtration rate was not confirmed until the end, and about 300 kg of molten metal was successfully processed.
- the large seven-layer graph (one aspect of the present invention) shown in FIG. 10 shows the inclusions remaining in the molten metal after about 300 kg of magnesium alloy melt in the large melting furnace is filtered by the filtering filter shown in FIG. It is.
- the graph of the simple melting furnace shown in FIG. 10 shows the number of inclusions per unit area included in the molten metal before filtration of the simple melting furnace.
- the graph of the large melting furnace shown in FIG. 10 shows the number of inclusions per unit area included in the molten metal before filtration of the large melting furnace.
- the simple melting furnace produces the molten metal in the atmosphere, while the large melting furnace produces the molten metal in a vacuum.
- FIG. 11 is a photograph obtained by photographing the cross section of the filtered filter used in the experiment of the large seven layers (one aspect of the present invention) illustrated in FIG. 10 with an optical microscope. Note that “this length” shown in FIG. 11 indicates the length of the yttrium oxide film. As shown in FIG.
- the filter for filtration has a structure in which a plurality of wire mesh filters and spacers are alternately stacked, and the wire mesh filters having different mesh sizes (mesh sizes) are configured in layers, and the wire mesh filter.
- the mesh size is reduced from upstream to downstream of the flow for filtering the molten magnesium alloy. As a result, it is possible to suppress filtration stop due to clogging of the filter, increase the amount of molten metal that can be filtered, reduce inclusions in the molten metal after filtration, and reduce the size of inclusions remaining in the molten metal. That is, the ability to remove inclusions can be increased, and the amount of molten metal that can be filtered can be increased.
- wire mesh filters having the same mesh size are not continuously overlapped, but wire mesh filters having the same mesh size may be continuously overlapped.
- the smallest mesh opening range is 150 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, but a wire mesh filter having a smaller mesh opening may be added.
- the range in which inclusions can be removed can be selected by changing the mesh opening of the wire mesh filter. Further, by changing the opening interval of the wire mesh filter, clogging of the wire mesh filter can be suppressed, and the amount of molten metal that can be filtered can be adjusted. Moreover, in this Embodiment, since a solvent is not used, it can be used for the molten metal containing the element which reacts with the component in a solvent.
- FIG. 12 is a SEM view image showing a fracture surface of a test piece that was fractured during the test as a result of a fatigue test of a magnesium alloy.
- the composition of this magnesium alloy is Mg-Zn2-Y1.9-La0.1-Al0.25 (at%), and is a magnesium alloy having an hcp structure magnesium phase and a long-period laminated structure phase.
- This magnesium alloy is produced by a melt casting method using a filter for filtration, and is produced so that inclusions of 300 ⁇ m or more remain in the cast material by adjusting the opening of the filter for filtration. .
- the test piece of magnesium alloy was produced as follows. The raw material was melted and stirred in an electric furnace, filtered through a filter, a cast billet was prepared by die casting, and subjected to extrusion to produce an extruded round bar. A fatigue test piece was cut from the round bar by lathe processing.
- the conditions of the fatigue test are as follows. The test was carried out at room temperature using an Ono rotary bending fatigue tester. As shown in FIG. 12, it was confirmed that inclusions were present on the fracture surface of the defective portion that was broken during the test, and the size of the inclusions was 304 ⁇ m. From this, it is considered that inclusions of 300 ⁇ m or more adversely affect the mechanical properties of the magnesium alloy having the hcp structure magnesium phase and the long period laminated structure phase. Therefore, the filter for filtration according to one embodiment of the present invention is useful when a magnesium alloy having an hcp structure magnesium phase and a long-period stacked structure phase is produced. [Experiment 2] When Ni is contained in the magnesium alloy, the corrosion resistance of the magnesium alloy is lowered.
- FIG. 13 is a schematic view showing an experimental method for confirming whether or not Ni is eluted from the filter for filtration into the molten magnesium alloy when a filter for filtration made of an alloy containing Ni is used.
- two kinds of filtering filters 101 shown in Table 1 are submerged in molten magnesium alloy 100, respectively, and stirred for 30 minutes with a stirring blade 102.
- the molten magnesium alloy without a filter is stirred for 30 minutes with a stirring blade.
- each magnesium alloy was solidified, the component analysis of the magnesium alloy was performed, and the result is shown in Table 1. Note that the composition of the magnesium alloy is Mg-Zn2-Y1.9-La0.1-Al0.25 (at%).
- Table 2 shows the components of SUS430
- Table 3 shows the components of SUS316.
- SUS430 not containing Ni did not show elution of Fe
- SUS316 containing Ni showed elution of Ni and elution of Fe.
- the plurality of wire mesh filters and the plurality of spacers in the filter for filtration according to one embodiment of the present invention are metals that do not contain Ni (for example, Fe alloy).
- it consists of SUS430.
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Description
本発明は、溶湯内の介在物の除去方法及び濾過用フィルター等に関する。
溶解炉でマグネシウム合金を溶解すると、溶融したマグネシウム合金の溶湯内には介在物が含まれている。この介在物を除去しないでマグネシウム合金の溶湯を鋳型に導入して鋳造を行うと、鋳造されたマグネシウム合金内にも介在物が含まれるため、その介在物によってマグネシウム合金の性能が低下することがある。
そこで、マグネシウム合金の溶湯を鋳型に導入する前に、溶湯内に含まれる介在物を除去することが必要となる。なお、介在物とは、MgOやY2O3等の酸化物、MgF2やYF3等のフッ化物、MgCl2やYCl3等の塩化物及びその他合金元素以外の不溶性不純物の総称をいう。
以下に、溶湯内の介在物を除去する4つの方法について説明する。
(1) フラックスなどの溶剤を用いて溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば非特許文献1参照)。しかし、この方法では、溶剤中の成分と反応する元素を含むマグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
(2) SiO2やAl2O3を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば特許文献1参照)。しかし、この方法では、セラミックスフィルターがマグネシウム合金の溶湯により還元され、溶湯中に溶け出してしまうため、マグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
(3) MgOやZrO2を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば特許文献2参照)。MgOやZrO2はマグネシウム合金の溶湯中に溶け出さないため、マグネシウム合金の溶湯に使用することが可能である。しかし、このセラミックスフィルターでは、微小な介在物を除去することが難しいため、径が200μm~300μm程度の介在物を除去することが求められるマグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。
(4) デミスターのみからなる濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある。しかし、このデミスターのみからなる濾過用フィルターでは、介在物を除去する能力が低く、マグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。なお、デミスターは、細い線で編んだ網を2枚1組とし、交互にウェーブを付け、幾層にも重ねて、成形された複雑な構造物である。デミスターのもつ空間率は95%~99%と極めて大きい。そのため、デミスターは、重量が軽く、線材の全表面が空間と接触しているので、表面積が非常に大きく、また圧力損失は小さくなる。
そこで、マグネシウム合金の溶湯を鋳型に導入する前に、溶湯内に含まれる介在物を除去することが必要となる。なお、介在物とは、MgOやY2O3等の酸化物、MgF2やYF3等のフッ化物、MgCl2やYCl3等の塩化物及びその他合金元素以外の不溶性不純物の総称をいう。
以下に、溶湯内の介在物を除去する4つの方法について説明する。
(1) フラックスなどの溶剤を用いて溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば非特許文献1参照)。しかし、この方法では、溶剤中の成分と反応する元素を含むマグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
(2) SiO2やAl2O3を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば特許文献1参照)。しかし、この方法では、セラミックスフィルターがマグネシウム合金の溶湯により還元され、溶湯中に溶け出してしまうため、マグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
(3) MgOやZrO2を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある(例えば特許文献2参照)。MgOやZrO2はマグネシウム合金の溶湯中に溶け出さないため、マグネシウム合金の溶湯に使用することが可能である。しかし、このセラミックスフィルターでは、微小な介在物を除去することが難しいため、径が200μm~300μm程度の介在物を除去することが求められるマグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。
(4) デミスターのみからなる濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある。しかし、このデミスターのみからなる濾過用フィルターでは、介在物を除去する能力が低く、マグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。なお、デミスターは、細い線で編んだ網を2枚1組とし、交互にウェーブを付け、幾層にも重ねて、成形された複雑な構造物である。デミスターのもつ空間率は95%~99%と極めて大きい。そのため、デミスターは、重量が軽く、線材の全表面が空間と接触しているので、表面積が非常に大きく、また圧力損失は小さくなる。
軽金属,59(2009),371−381;伊藤茂
本発明の一態様は、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めた濾過用フィルター又は溶湯内の介在物の除去方法を提供することを課題とする。
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
[1]複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が300μm以上の介在物を除去する方法であって、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
上記本発明の一態様に係る溶湯内の介在物の除去方法によれば、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有することにより、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができる。
[2]上記[1]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[3]上記[1]又は[2]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[4]上記[1]乃至[3]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[5]上記[1]乃至[4]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[6]上記[1]乃至[5]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[7]複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有し、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を濾過する濾過用フィルターであって、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする濾過用フィルター。
[8]上記[7]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有することを特徴とする濾過用フィルター。
[9]上記[8]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
[10]上記[7]乃至[9]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
[11]上記[7]乃至[10]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする濾過用フィルター。
[12]上記[7]乃至[11]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする濾過用フィルター。
[13]上記[7]乃至[12]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[1]複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が300μm以上の介在物を除去する方法であって、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
上記本発明の一態様に係る溶湯内の介在物の除去方法によれば、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有することにより、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができる。
[2]上記[1]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[3]上記[1]又は[2]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[4]上記[1]乃至[3]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[5]上記[1]乃至[4]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[6]上記[1]乃至[5]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
[7]複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有し、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を濾過する濾過用フィルターであって、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする濾過用フィルター。
[8]上記[7]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有することを特徴とする濾過用フィルター。
[9]上記[8]において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
[10]上記[7]乃至[9]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
[11]上記[7]乃至[10]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする濾過用フィルター。
[12]上記[7]乃至[11]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする濾過用フィルター。
[13]上記[7]乃至[12]のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
本発明の一態様を適用することで、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができる。
図1は、本発明の一態様に係る濾過用フィルターの構成を模式的に示す断面図である。
図2は、図1に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。
図3は、図2に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。
図4は、図1に示す第6の金網フィルター16を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ556μm)を撮影した写真である。
図5は、図1に示す第1の金網フィルター11を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ154μm)を撮影した写真である。
図6は、図2に示す濾過用フィルターを広げて撮影した写真である。
図7は、本発明の一態様、比較例1、比較例2それぞれの溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。
図8は、実施例及び実施の形態それぞれの濾過用フィルターの構造と濾過能力を示す図である。
図9は、図7に示す簡易7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図10は、大型溶解炉(約300kg)及び簡易溶湯炉(30kg)それぞれで濾過実験を行った結果を示すグラフである。
図11は、図10に示す大型7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図12は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すSEM視野像である。
図13は、Niを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからNiが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
図2は、図1に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。
図3は、図2に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。
図4は、図1に示す第6の金網フィルター16を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ556μm)を撮影した写真である。
図5は、図1に示す第1の金網フィルター11を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ154μm)を撮影した写真である。
図6は、図2に示す濾過用フィルターを広げて撮影した写真である。
図7は、本発明の一態様、比較例1、比較例2それぞれの溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。
図8は、実施例及び実施の形態それぞれの濾過用フィルターの構造と濾過能力を示す図である。
図9は、図7に示す簡易7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図10は、大型溶解炉(約300kg)及び簡易溶湯炉(30kg)それぞれで濾過実験を行った結果を示すグラフである。
図11は、図10に示す大型7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図12は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すSEM視野像である。
図13は、Niを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからNiが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図1は、本発明の一態様に係る濾過用フィルターの構成を模式的に示す断面図である。この濾過用フィルターは、マグネシウム合金の溶湯に含まれる径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去するためのフィルターである。
濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有している。詳細には、濾過用フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の第1及び第2の金網フィルター11,12と、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の第3及び第4の金網フィルター13,14と、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の第5及び第6の金網フィルター15,16とを有している。
言い換えると、濾過用フィルターは、第1の金網フィルター11、第1のスペーサー21、第2の金網フィルター12、第2のスペーサー22、第3の金網フィルター13、第3のスペーサー23、第4の金網フィルター14、第4のスペーサー24、第5の金網フィルター15、第5のスペーサー25、第6の金網フィルター16、第6のスペーサー26の順に積層された構造を有している(図1参照)。
第1~第6の金網フィルター11~16それぞれは、例えば平織金網(SUS430製メッシュサイズ4mm)フィルターである。第1~第6のスペーサー21~26それぞれは、例えばSUS430製デミスターを単層又は積層することによって形成されている。スペーサーを金網フィルターの相互間に配置する理由は、フィルターの変形防止及びマグネシウム合金の溶湯を濾過する際に溶湯が金網フィルターの全面に回るようにするためである。
第1の金網フィルター11は目開きの大きさが154μmであり、第2の金網フィルター12は目開きの大きさが198μmである。第3の金網フィルター13は目開きの大きさが243μmであり、第4の金網フィルター14は目開きの大きさが283μmである。第5の金網フィルター15目開きの大きさが415μmであり、第6の金網フィルター16は目開きの大きさが556μmである。このように金網フィルターの目開きの大きさは、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっている。溶湯を濾過する流れの上流側は第6の金網フィルター16の側であり、下流側は第1の金網フィルター11の側である。
目開きの大きさが330μm以下である第1~第4の金網フィルター11~14の目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmである。また、第4~第6の金網フィルター14~16の目開きの大きさが大きくなる間隔は100μm以上でかなり大きい。このように下流側の目開きの大きさの間隔を、上流側の目開きの大きさの間隔より狭めることで、下流側の金網フィルター11~13の目詰まりを起こしにくくすることができる。
また、第6のスペーサー26は、第4及び第5のスペーサー24,25それぞれの厚さより厚く形成されており、例えばデミスターを20枚積層して形成されている。
図2は、図1に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。図3は、図2に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。図3に示すように、フィルターの厚みは10mm強であった。
図4は、図1に示す第6の金網フィルター16を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ556μm)を撮影した写真である。図5は、図1に示す第1の金網フィルター11を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ154μm)を撮影した写真である。図6は、右から、第6のスペーサーとしての20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、第5のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、第4のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、第3のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、第2のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、第1のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターを示す写真である。
次に、図2に示す濾過用フィルターの性能を確認するための実験を行い、図7に示す結果が得られたので、実験の方法と結果について説明する。
図7は、図2に示す濾過用フィルター(本発明の一態様)、2層の濾過用フィルター(比較例1)、既存の濾過用フィルター(比較例2)それぞれによって簡易溶湯炉の30kgのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、Mg96Zn2Y2である。
図7に示す簡易7層(本発明の一態様)のグラフは、図2に示す濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果である。
図7に示す簡易2層(比較例1)のグラフは、2層の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、2層の濾過用フィルターは目開きの大きさが198μmの平織金網フィルターと20枚積層したデミスターとを重ね合わせた構造のフィルターである。
図7に示す既存(比較例2)のグラフは、既存の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、既存の濾過用フィルターは20枚積層したデミスターからなるフィルターである。
図7に示すように、比較例1の2層の濾過用フィルターでは、濾過後の溶湯内に200μm以上の介在物が認められたが、図2に示す濾過用フィルターでは、200μm以上の介在物を0個に低減でき、100μm以上及び100μm以下それぞれの介在物も比較例1に比べて低減できることが確認された。
また、比較例1の2層の濾過用フィルターでは、30kgの溶湯の濾過が限界であり、濾過終了とフィルターの目詰まりによる濾過停止がほぼ同時であった。これに対し、図2に示す濾過用フィルターでは、最後まで濾過速度の低下は確認されなかった。
上記のことから、径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去する場合、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも2枚の金網フィルター及び2枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記2枚の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の1枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例1の2層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
[デミスター+198μm+154μm]
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図8の(2)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、30kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(3)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、30kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+154μm]
また、濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(1)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、3kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去する場合は、平織金網フィルターの目開きの大きさを154μm程度とすることが好ましい。言い換えると、目開きの大きさを介在物の径300μmの50%程度とすることが好ましい。
更に、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも3枚の金網フィルター及び3枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記3枚の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の1枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例1の2層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
[デミスター+328μm+283μm+198μm+154μm]
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図8の(4)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+328μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(5)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+556μm+415μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、前述した本実施の形態の濾過用フィルターとしては、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる(図8の(6)参照)。この濾過用フィルターであれば、250kg以上のマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+556μm+415μm+328μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(7)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kg以上のマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
図9は、図7に示す簡易7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図9に示すように、各層で介在物が捕捉され、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。また、深刻な目詰まりが確認されなかったことから、図2に示す濾過用フィルターを、約300kgの溶湯を作ることができる大型溶解炉で溶解した溶湯に用いて実験を行った。以下に、実験の方法と結果について説明する。
図10は、大型溶解炉(約300kg)及び簡易溶湯炉(30kg)それぞれのマグネシウム合金の溶湯を図2に示す濾過用フィルター(本発明の一態様)によって濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、図7に示す実験と同様である。
図2に示す濾過用フィルターでは、約300kgの溶湯の濾過を行っても、最後まで濾過速度の低下は確認されず、約300kgの溶湯処理に成功した。
図10に示す簡易7層(本発明の一態様)のグラフは、図7に示す簡易7層のグラフと同一の実験結果である。
図10に示す大型7層(本発明の一態様)のグラフは、図2に示す濾過用フィルターによって大型溶解炉内の約300kgのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する介在物である。
図10に示す簡易溶解炉のグラフは、簡易溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
図10に示す大型溶解炉のグラフは、大型溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
簡易溶解炉は大気中で溶湯が作製されるのに対し、大型溶解炉は真空中で溶湯が作製される。このため、大型溶解炉では、溶湯が酸素に触れにくく、簡易溶解炉に比べると介在物が発生しにくい。従って、大型溶解炉の溶湯は、簡易溶解炉に比べて介在物の量が少ない。このような理由により、図10に示すように簡易7層に比べて大型7層の方が濾過後の介在物が少ない。
図11は、図10に示す大型7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。なお、図11に示す「この長さ」とは、酸化イットリウムの膜の長さを示している。
図11に示すように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)の1つ上流側の第2の金網フィルター(198μm)で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。これに対し、同じ濾過用フィルターを用いて簡易溶解炉の溶湯を濾過した場合は、図9で示したように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)で最も多くの介在物が捕捉されていた。
本実施の形態によれば、濾過用フィルターが金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、メッシュサイズ(目開きの大きさ)の異なる金網フィルターを層状に構成し、その金網フィルターのメッシュサイズを、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくしている。これにより、フィルターの目詰まりによる濾過停止を抑制し、濾過できる溶湯量を増加させ、濾過後の溶湯内の介在物を減少させ、溶湯内に残存する介在物のサイズを小さくすることができる。つまり、介在物を除去する能力を高めることができると共に、濾過できる溶湯量を増加させることができる。
なお、本実施の形態では、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせてはいないが、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせても良い。また、本実施の形態では、最も小さい目開きの範囲を150μm以上200μm以下としているが、更に小さい目開きを有する金網フィルターを加えても良い。
また、金網フィルターの目開きを変えることで介在物を除去できる範囲を選択できる。また、金網フィルターの目開き間隔を変えることで金網フィルターの目詰まりを抑制し、濾過可能溶湯量を調整できる。また、本実施の形態では、溶剤を使用しないので、溶剤中成分と反応する元素を含む溶湯に使用できる。
[実験1]
図12は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すSEM視野像である。
このマグネシウム合金の組成は、Mg−Zn2−Y1.9−La0.1−Al0.25(at%)であり、hcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金である。
このマグネシウム合金は、濾過用フィルターを用いた溶解鋳造法により作製したものであり、濾過用フィルターの目開きを調整することで300μm以上の介在物が鋳造材に残存するように作製したものである。
詳細には、マグネシウム合金の試験片は以下のように作製した。
原材料を電気炉にて溶解・攪拌し、フィルターによってろ過した後に金型鋳造にて鋳造ビレットを作製し、押出加工に供することで押出丸棒材を作製した。当該丸棒材より旋盤加工にて疲労試験片を削り出した。
疲労試験の条件は以下のとおりである。
小野式回転曲げ疲労試験機にて室温にて実施した。
図12に示すように、試験途中に破断した不良部分の破断面には介在物が存在することが確認され、その介在物の大きさは304μmであった。このことから、300μm以上の介在物はhcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金の機械的特性に悪影響を及ぼすことが考えられる。従って、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、hcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金を作製する際に有用である。
[実験2]
マグネシウム合金にNiを含有させるとそのマグネシウム合金の耐食性が低下する。そこで、以下のような実験を行った。
図13は、Niを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからNiが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
図13に示すように、マグネシウム合金の溶湯100中に表1に示す2種類の材質の濾過用フィルター101をそれぞれ沈め、攪拌ペラ102で30分間攪拌する。また、フィルターなしのマグネシウム合金の溶湯を攪拌ペラで30分間攪拌する。その後、それぞれのマグネシウム合金を凝固させ、そのマグネシウム合金の成分分析を行い、その結果を表1に示す。
なお、マグネシウム合金の組成は、Mg−Zn2−Y1.9−La0.1−Al0.25(at%)である。
表2はSUS430の成分を示し、表3はSUS316の成分を示す。
表1に示すように、Niを含まないSUS430はFeの溶出が認められなかったのに対し、Niを含むSUS316はNiの溶出とFeの溶出が認められた。
このようにNiを含む濾過用フィルターではNiの溶出が認められたので、本発明の一態様に係る濾過用フィルターにおける複数の金網フィルター及び複数のスペーサーは、Niを含まない金属(例えばFe合金)からなることが好ましく、SUS430からなることがより好ましい。
図1は、本発明の一態様に係る濾過用フィルターの構成を模式的に示す断面図である。この濾過用フィルターは、マグネシウム合金の溶湯に含まれる径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去するためのフィルターである。
濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有している。詳細には、濾過用フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の第1及び第2の金網フィルター11,12と、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の第3及び第4の金網フィルター13,14と、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の第5及び第6の金網フィルター15,16とを有している。
言い換えると、濾過用フィルターは、第1の金網フィルター11、第1のスペーサー21、第2の金網フィルター12、第2のスペーサー22、第3の金網フィルター13、第3のスペーサー23、第4の金網フィルター14、第4のスペーサー24、第5の金網フィルター15、第5のスペーサー25、第6の金網フィルター16、第6のスペーサー26の順に積層された構造を有している(図1参照)。
第1~第6の金網フィルター11~16それぞれは、例えば平織金網(SUS430製メッシュサイズ4mm)フィルターである。第1~第6のスペーサー21~26それぞれは、例えばSUS430製デミスターを単層又は積層することによって形成されている。スペーサーを金網フィルターの相互間に配置する理由は、フィルターの変形防止及びマグネシウム合金の溶湯を濾過する際に溶湯が金網フィルターの全面に回るようにするためである。
第1の金網フィルター11は目開きの大きさが154μmであり、第2の金網フィルター12は目開きの大きさが198μmである。第3の金網フィルター13は目開きの大きさが243μmであり、第4の金網フィルター14は目開きの大きさが283μmである。第5の金網フィルター15目開きの大きさが415μmであり、第6の金網フィルター16は目開きの大きさが556μmである。このように金網フィルターの目開きの大きさは、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっている。溶湯を濾過する流れの上流側は第6の金網フィルター16の側であり、下流側は第1の金網フィルター11の側である。
目開きの大きさが330μm以下である第1~第4の金網フィルター11~14の目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmである。また、第4~第6の金網フィルター14~16の目開きの大きさが大きくなる間隔は100μm以上でかなり大きい。このように下流側の目開きの大きさの間隔を、上流側の目開きの大きさの間隔より狭めることで、下流側の金網フィルター11~13の目詰まりを起こしにくくすることができる。
また、第6のスペーサー26は、第4及び第5のスペーサー24,25それぞれの厚さより厚く形成されており、例えばデミスターを20枚積層して形成されている。
図2は、図1に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。図3は、図2に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。図3に示すように、フィルターの厚みは10mm強であった。
図4は、図1に示す第6の金網フィルター16を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ556μm)を撮影した写真である。図5は、図1に示す第1の金網フィルター11を実施した平織金網フィルター(目開きの大きさ154μm)を撮影した写真である。図6は、右から、第6のスペーサーとしての20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、第5のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、第4のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、第3のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、第2のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、第1のスペーサーとしての6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターを示す写真である。
次に、図2に示す濾過用フィルターの性能を確認するための実験を行い、図7に示す結果が得られたので、実験の方法と結果について説明する。
図7は、図2に示す濾過用フィルター(本発明の一態様)、2層の濾過用フィルター(比較例1)、既存の濾過用フィルター(比較例2)それぞれによって簡易溶湯炉の30kgのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、Mg96Zn2Y2である。
図7に示す簡易7層(本発明の一態様)のグラフは、図2に示す濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果である。
図7に示す簡易2層(比較例1)のグラフは、2層の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、2層の濾過用フィルターは目開きの大きさが198μmの平織金網フィルターと20枚積層したデミスターとを重ね合わせた構造のフィルターである。
図7に示す既存(比較例2)のグラフは、既存の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、既存の濾過用フィルターは20枚積層したデミスターからなるフィルターである。
図7に示すように、比較例1の2層の濾過用フィルターでは、濾過後の溶湯内に200μm以上の介在物が認められたが、図2に示す濾過用フィルターでは、200μm以上の介在物を0個に低減でき、100μm以上及び100μm以下それぞれの介在物も比較例1に比べて低減できることが確認された。
また、比較例1の2層の濾過用フィルターでは、30kgの溶湯の濾過が限界であり、濾過終了とフィルターの目詰まりによる濾過停止がほぼ同時であった。これに対し、図2に示す濾過用フィルターでは、最後まで濾過速度の低下は確認されなかった。
上記のことから、径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去する場合、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも2枚の金網フィルター及び2枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記2枚の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の1枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例1の2層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
[デミスター+198μm+154μm]
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図8の(2)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、30kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(3)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、30kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+154μm]
また、濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(1)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、3kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。径が300μm以上(好ましくは200μm以上)の介在物を除去する場合は、平織金網フィルターの目開きの大きさを154μm程度とすることが好ましい。言い換えると、目開きの大きさを介在物の径300μmの50%程度とすることが好ましい。
更に、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも3枚の金網フィルター及び3枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記3枚の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の1枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の1枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例1の2層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
[デミスター+328μm+283μm+198μm+154μm]
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図8の(4)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+328μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(5)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kgのマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+556μm+415μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、前述した本実施の形態の濾過用フィルターとしては、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる(図8の(6)参照)。この濾過用フィルターであれば、250kg以上のマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
[デミスター+556μm+415μm+328μm+283μm+243μm+198μm+154μm]
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図8の(7)に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、20枚積層したデミスター、目開きの大きさが556μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが415μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが328μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが283μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが243μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが198μmの平織金網フィルター、6枚積層したデミスター、目開きの大きさが154μmの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、250kg以上のマグネシウム合金(例えばMg96Zn2Y2)の溶湯を濾過することができる。
図9は、図7に示す簡易7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図9に示すように、各層で介在物が捕捉され、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。また、深刻な目詰まりが確認されなかったことから、図2に示す濾過用フィルターを、約300kgの溶湯を作ることができる大型溶解炉で溶解した溶湯に用いて実験を行った。以下に、実験の方法と結果について説明する。
図10は、大型溶解炉(約300kg)及び簡易溶湯炉(30kg)それぞれのマグネシウム合金の溶湯を図2に示す濾過用フィルター(本発明の一態様)によって濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、図7に示す実験と同様である。
図2に示す濾過用フィルターでは、約300kgの溶湯の濾過を行っても、最後まで濾過速度の低下は確認されず、約300kgの溶湯処理に成功した。
図10に示す簡易7層(本発明の一態様)のグラフは、図7に示す簡易7層のグラフと同一の実験結果である。
図10に示す大型7層(本発明の一態様)のグラフは、図2に示す濾過用フィルターによって大型溶解炉内の約300kgのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する介在物である。
図10に示す簡易溶解炉のグラフは、簡易溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
図10に示す大型溶解炉のグラフは、大型溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
簡易溶解炉は大気中で溶湯が作製されるのに対し、大型溶解炉は真空中で溶湯が作製される。このため、大型溶解炉では、溶湯が酸素に触れにくく、簡易溶解炉に比べると介在物が発生しにくい。従って、大型溶解炉の溶湯は、簡易溶解炉に比べて介在物の量が少ない。このような理由により、図10に示すように簡易7層に比べて大型7層の方が濾過後の介在物が少ない。
図11は、図10に示す大型7層(本発明の一態様)の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。なお、図11に示す「この長さ」とは、酸化イットリウムの膜の長さを示している。
図11に示すように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)の1つ上流側の第2の金網フィルター(198μm)で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。これに対し、同じ濾過用フィルターを用いて簡易溶解炉の溶湯を濾過した場合は、図9で示したように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第1の金網フィルター(154μm)で最も多くの介在物が捕捉されていた。
本実施の形態によれば、濾過用フィルターが金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、メッシュサイズ(目開きの大きさ)の異なる金網フィルターを層状に構成し、その金網フィルターのメッシュサイズを、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくしている。これにより、フィルターの目詰まりによる濾過停止を抑制し、濾過できる溶湯量を増加させ、濾過後の溶湯内の介在物を減少させ、溶湯内に残存する介在物のサイズを小さくすることができる。つまり、介在物を除去する能力を高めることができると共に、濾過できる溶湯量を増加させることができる。
なお、本実施の形態では、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせてはいないが、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせても良い。また、本実施の形態では、最も小さい目開きの範囲を150μm以上200μm以下としているが、更に小さい目開きを有する金網フィルターを加えても良い。
また、金網フィルターの目開きを変えることで介在物を除去できる範囲を選択できる。また、金網フィルターの目開き間隔を変えることで金網フィルターの目詰まりを抑制し、濾過可能溶湯量を調整できる。また、本実施の形態では、溶剤を使用しないので、溶剤中成分と反応する元素を含む溶湯に使用できる。
[実験1]
図12は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すSEM視野像である。
このマグネシウム合金の組成は、Mg−Zn2−Y1.9−La0.1−Al0.25(at%)であり、hcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金である。
このマグネシウム合金は、濾過用フィルターを用いた溶解鋳造法により作製したものであり、濾過用フィルターの目開きを調整することで300μm以上の介在物が鋳造材に残存するように作製したものである。
詳細には、マグネシウム合金の試験片は以下のように作製した。
原材料を電気炉にて溶解・攪拌し、フィルターによってろ過した後に金型鋳造にて鋳造ビレットを作製し、押出加工に供することで押出丸棒材を作製した。当該丸棒材より旋盤加工にて疲労試験片を削り出した。
疲労試験の条件は以下のとおりである。
小野式回転曲げ疲労試験機にて室温にて実施した。
図12に示すように、試験途中に破断した不良部分の破断面には介在物が存在することが確認され、その介在物の大きさは304μmであった。このことから、300μm以上の介在物はhcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金の機械的特性に悪影響を及ぼすことが考えられる。従って、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、hcp構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金を作製する際に有用である。
[実験2]
マグネシウム合金にNiを含有させるとそのマグネシウム合金の耐食性が低下する。そこで、以下のような実験を行った。
図13は、Niを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからNiが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
図13に示すように、マグネシウム合金の溶湯100中に表1に示す2種類の材質の濾過用フィルター101をそれぞれ沈め、攪拌ペラ102で30分間攪拌する。また、フィルターなしのマグネシウム合金の溶湯を攪拌ペラで30分間攪拌する。その後、それぞれのマグネシウム合金を凝固させ、そのマグネシウム合金の成分分析を行い、その結果を表1に示す。
なお、マグネシウム合金の組成は、Mg−Zn2−Y1.9−La0.1−Al0.25(at%)である。
このようにNiを含む濾過用フィルターではNiの溶出が認められたので、本発明の一態様に係る濾過用フィルターにおける複数の金網フィルター及び複数のスペーサーは、Niを含まない金属(例えばFe合金)からなることが好ましく、SUS430からなることがより好ましい。
11…第1の金網フィルター
12…第2の金網フィルター
13…第3の金網フィルター
14…第4の金網フィルター
15…第5の金網フィルター
16…第6の金網フィルター
21…第1のスペーサー
22…第2のスペーサー
23…第3のスペーサー
24…第4のスペーサー
25…第5のスペーサー
26…第6のスペーサー
100…マグネシウム合金の溶湯
101…濾過用フィルター
102…攪拌ペラ
12…第2の金網フィルター
13…第3の金網フィルター
14…第4の金網フィルター
15…第5の金網フィルター
16…第6の金網フィルター
21…第1のスペーサー
22…第2のスペーサー
23…第3のスペーサー
24…第4のスペーサー
25…第5のスペーサー
26…第6のスペーサー
100…マグネシウム合金の溶湯
101…濾過用フィルター
102…攪拌ペラ
Claims (13)
- 複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が300μm以上の介在物を除去する方法であって、
前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有し、
前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 請求項1において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 請求項1又は2において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、
前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。 - 複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有し、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を濾過する濾過用フィルターであって、
金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、
前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項7において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm以下の金網フィルターと、目開きの大きさが180μm超の金網フィルターを有することを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項8において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが180μm超300μm以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項7乃至9のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが150μm以上200μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが200μm超300μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターと、目開きの大きさが300μm超560μm以下の範囲内の2枚の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項7乃至10のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが330μm以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は40~50μmであることを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項7乃至11のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、
前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする濾過用フィルター。 - 請求項7乃至12のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはNiを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
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