WO2018042749A1 - ダイカスト用スリーブおよびその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a die casting sleeve, which is a component part of a die casting apparatus, and a manufacturing method thereof.
  • a die casting sleeve which is one of the components of a die casting apparatus used for die casting, is generally cylindrical.
  • a molten metal supply port for supplying the molten metal to the internal flow path is provided on the side surface of the cylindrical die casting sleeve.
  • a molten metal such as aluminum, an aluminum alloy, zinc, or a zinc alloy is supplied into the cylinder from the molten metal supply port.
  • the supplied molten metal is injected from the molten metal injection port toward the mold cavity by a plunger.
  • SKD61 which is a standard steel type of “alloy tool steel” in JIS-G-4404: 2006, is often used as a material for such a die casting sleeve.
  • a die casting sleeve in which a surface treatment such as a nitriding treatment is performed on the inner surface of a die casting sleeve made of SKD61 or the like (Patent Documents 1 and 2).
  • melting loss refers to wear of the sleeve material caused by contact of the molten metal with the inner surface of the die casting sleeve. If the wear is severe, an abnormal injection occurs during casting, and the life of the die casting sleeve is shortened.
  • surface treatment is performed on the inner surface of the sleeve for die casting, a certain degree of improvement in the corrosion resistance is recognized, but further improvement in the resistance to melting is required.
  • An object of the present invention is to provide a die-casting sleeve excellent in melt resistance and a manufacturing method thereof.
  • a die casting sleeve having a flow path therein A molten metal supply port for supplying a molten metal to the flow path from the outside penetrates from the inner surface of the die casting sleeve to the outer surface, Of the inner surface forming the flow path, at least a portion facing the melt supply port is in mass%, C: 0.4% or more, 2.5% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% or less.
  • a sleeve for die casting is provided, which is made of a material having a component composition of Cr: 3.0% to 12.0%, the balance Fe and impurities.
  • a manufacturing method of a sleeve for die casting in which a molten metal supply port for supplying a molten metal from the outside to the flow path has an internal flow path and penetrates from the outer surface to the inner surface, Prepare a preliminary body to be the die casting sleeve, Of the inner surface forming the flow path, at least in a portion facing the molten metal supply port or a portion facing the molten metal supply port, C: 0.4% to 2.5%, Si: 1
  • a die casting sleeve manufacturing method in which a material having a component composition of 0.0% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 3.0% or more and 12.0% or less, the balance Fe and impurities is provided.
  • a sleeve for die casting excellent in melt resistance and a manufacturing method thereof are provided.
  • the inventor investigated the state of melting damage occurring on the inner surface of the die casting sleeve. As a result, it has been found that the above-mentioned melting damage is remarkable in the inner surface of the die casting sleeve, particularly at a portion facing the molten metal supply port. Therefore, it has been found that the melt resistance of the entire die-casting sleeve can be improved by reviewing at least the material constituting this part, and the present invention has been completed.
  • said "cylindrical shape” means the shape by which the cavity as a flow path was formed inside, such as cylindrical shape and a rectangular tube shape.
  • the die casting sleeve may have a shape in which a cylindrical portion and a square tube portion are combined.
  • the die casting sleeve may be provided with a protrusion, a flange, or the like on the outer peripheral surface of the cylindrical main body.
  • the shape of the flow path may be a cylindrical shape, a prismatic shape, or a combination thereof.
  • a cylindrical channel may be formed in the cylindrical die casting sleeve.
  • a prismatic channel may be formed in a cylindrical die casting sleeve.
  • the molten metal supply port is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical die casting sleeve.
  • the die casting sleeve is used in such a posture that the molten metal supply port opens upward and the flow path substantially extends in the horizontal direction.
  • the melting damage includes “physical melting damage” caused by impact energy caused by dropping of the molten metal and “chemical melting damage” caused by a chemical reaction with the molten metal.
  • physical melting damage greatly affects the resistance to melting at the portion of the inner surface that forms the flow channel that faces the molten metal supply port.
  • the molten metal supplied from the molten metal supply port to the flow path hits “with momentum”, remarkable physical melting damage tends to occur.
  • a die casting sleeve in which a surface treatment layer having a low chemical reactivity with the molten metal is provided on the material has been proposed.
  • This surface treatment layer is provided for the purpose of preventing direct contact between the material forming the sleeve for die casting and the molten metal, and has a certain effect on chemical melting.
  • there is a limit to the strength of the surface treatment layer with respect to physical melting caused by mechanical factors of the molten metal and only the surface treatment layer has a limited effect on suppressing physical melting.
  • ADC12 Fe: 1.3 mass% or less
  • aluminum alloy die casting of JIS-H-5302: 2006
  • the temperature of the molten metal is 660-680 ° C.
  • Some automobile parts are changed from iron to aluminum alloy for weight reduction. Such changes may compensate for die cast product strength that decreases with the change from iron to aluminum alloy.
  • the present inventor reduced the physical melting loss in the portion facing the molten metal supply port on the inner surface forming the flow path, and reduced the chemical melting loss in the recent special die casting. I found that there was room for improvement.
  • the inventor firstly made a material for a die casting sleeve that is resistant to physical impact when the molten metal is supplied and has low chemical reactivity with the molten metal (hereinafter simply referred to as “sleeve material”).
  • sleeve material a material for a die casting sleeve that is resistant to physical impact when the molten metal is supplied and has low chemical reactivity with the molten metal.
  • sleeve material “in mass%, C: 0.4% or more and 2.5% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 3
  • a raw material having a component composition of 0.0% or more and 12.0% or less, the balance Fe and impurities” is effective. The above component composition will be described below.
  • C 0.4 mass% or more and 2.5 mass% or less (hereinafter, mass% is simply expressed as “%”)
  • C is an element that combines with Cr, W, Mo, V, and Nb to form carbides and improves the wear resistance of the die casting sleeve. Improvement of wear resistance is effective in suppressing physical melting damage.
  • the content is set to 0.4% or more and 2.5% or less.
  • C is 0.4% or more and less than 1.0%. If the C content is within this range, the toughness and high temperature strength of the sleeve material can be easily achieved. More preferably, C is 0.9% or less.
  • the sleeve material is preferably a sintered material obtained by sintering a powder material.
  • the sintered material is preferably obtained by sintering metal powder having the same composition as that of the sleeve material to be obtained. In sintering, it is preferable to use HIP (hot isostatic pressing) treatment.
  • C is 1.2% or more. More preferably, C is 1.5% or more. More preferably, C is 1.7% or more. More preferably, C is 2.3% or less.
  • Si is normally used as a deoxidizer in a melt
  • Mn is used as a deoxidizer like Si. And there exists an effect which improves hardenability and provides moderate quenching tempering hardness to the sleeve for die-casting. However, if too much, the retained austenite increases in the structure after quenching and tempering, and the toughness is lowered. Therefore, Mn is 1.0% or less. Preferably it is 0.7% or less. More preferably, it is 0.6% or less. Further, the lower limit of Mn is not particularly defined (it may be 0%), but it is preferably more than 0%. The amount of Mn is more preferably 0.1% or more. More preferably, it is 0.2% or more.
  • Cr 3.0% or more and 12.0% or less
  • Cr is an element effective for improving the wear resistance of the sleeve material by improving hardenability and forming carbide. Improvement of wear resistance is effective in suppressing physical melting damage.
  • Cr has a melting point of about 1903 ° C., which is higher than the melting point of Fe (about 1539 ° C.), and is an element that makes it difficult to react with molten metal, so Cr is also effective in suppressing chemical erosion. Element.
  • Cr is 3.0% or more and 12.0% or less.
  • it is 3.5% or more. More preferably, it is 4.0% or more.
  • it is preferably 11.0% or less.
  • Cr when importance is attached to the erosion resistance, Cr is preferably 7.0% or more. More preferably, it is 8.0% or more, Most preferably, it is 9.0% or more. Moreover, when importance is attached to toughness, Cr is preferably less than 7.0%. More preferably, it is 6.0% or less, and particularly preferably 5.0% or less.
  • the above-described sleeve material may contain one or more elements of Mo and W in addition to the above element types. It is preferable that Mo be less than 1.0% or 1.6% to 15.0% in the relational expression (Mo + 1 / 2W).
  • Mo is specified as less than 1.0% is based on the assumption that Mo is contained as an impurity in the sleeve material, and Mo is not actively contained in the sleeve material. Mo itself is a relatively expensive material. In addition, when Mo is mixed in the material, the mechanical strength of the material increases, so that the workability difficulty of the material increases.
  • a sleeve material having a Mo content of less than 1.0% in which Mo is not actively mixed is preferable because it can be provided at a relatively low cost and the degree of processing difficulty is not high.
  • Mo is more preferably 0.5% or less, further preferably 0.3% or less, and still more preferably 0.15% or less.
  • the lower limit of Mo can be 0%.
  • Mo and W (Mo + 1 / 2W) in the relational expression 1.6% or more and 15.0% or less Mo and W combine with C to form carbides, and give wear resistance to the die casting sleeve. It is an element that suppresses physical erosion. Further, the melting point of Mo is about 2620 ° C., the melting point of W is about 3380 ° C., which is higher than the melting point of Fe, and Mo and W are effective elements for suppressing chemical melting. And it is an element which has a large secondary hardening action at the time of tempering and can impart high temperature strength. However, if it is too much, machinability and toughness are reduced. Mo and W can be contained alone or in combination as required.
  • the content at this time can be specified together by “Mo equivalent” defined by the relational expression of (Mo + 1 / 2W) since W is an atomic weight approximately twice that of Mo.
  • Mo equivalent defined by the relational expression of (Mo + 1 / 2W) since W is an atomic weight approximately twice that of Mo.
  • it when containing at least one of Mo and W, it is necessary to contain 1.6% or more in said relational expression. More preferably, it is 2.0% or more. Particularly preferably, it is 2.5% or more.
  • at least one of Mo and W can contain 15.0% or less by the value by the relational expression of (Mo + 1 / 2W). Preferably it is 10.0% or less. More preferably, it is 5.0% or less. And when stressing toughness, etc., it is particularly preferably 3.0% or less.
  • about each element of Mo and W it is also preferable to contain Mo: 1.0% or more and 1 / 2W: 0.6% or more.
  • the above-mentioned sleeve material may contain V in addition to the above-described element species.
  • V 6.0% or less
  • V is an element that combines with C to form a hard carbide, contributes to improving the wear resistance of the die casting sleeve, and suppresses physical melting damage.
  • the melting point of V is about 1847 ° C., which is higher than the melting point of Fe, and is an element that effectively works to suppress chemical erosion.
  • toughness falls. Therefore, V can contain 6.0% or less as needed.
  • it is 4.0% or less. More preferably, it is 3.0% or less. More preferably, it is 2.0% or less.
  • when it contains V Preferably it is 0.5% or more. More preferably, it is 1.0% or more. More preferably, it is 1.1% or more. Particularly preferably, it exceeds 1.2%.
  • the sleeve material described above may include one or more elements of Co and Nb in addition to the above element types.
  • Co 10.0% or less
  • Co is an element that improves the strength and heat resistance of the sleeve material by dissolving in a matrix. However, if too much, the toughness is reduced. Therefore, in the present invention, if necessary, it can contain 10.0% or less of Co. Preferably it is 5.0% or less. More preferably, it is 3.0% or less. Particularly preferably, it is 2.0% or less.
  • the lower limit of Co is not particularly defined (it may be 0%), but can be 0% or more. When it contains Co, it is preferably 0.5% or more.
  • Nb 3.0% or less
  • Nb is an element that forms carbides and improves the reinforcement of the base of the sleeve material and the wear resistance. In addition, it is an element that has a high melting point of about 2415 ° C. and acts to suppress chemical melting. However, if too much, the machinability of the sleeve material is reduced. Therefore, Nb can contain 3.0% or less as needed. Preferably it is 2.0% or less. More preferably, it is 1.0% or less. Further, the lower limit of Nb is not particularly defined (although it may be 0%), it can be 0% or more. When Nb is contained, the above effect can be obtained with a content of 0.01% or more.
  • P, S, Ni, Cu, Al, Ca, Mg, O (oxygen), and N (nitrogen) are elements that may remain in the material as impurities.
  • these elements are preferably as low as possible.
  • a small amount may be contained in order to obtain additional functions and effects such as control of the shape of inclusions, other mechanical properties, and improvement of production efficiency.
  • a range of Ca ⁇ 0.02%, 0 ⁇ Mg ⁇ 0.02%, 0 ⁇ O ⁇ 0.03%, and 0 ⁇ N ⁇ 0.05% is sufficiently acceptable.
  • the sleeve material having the above component composition constitutes “at least the portion facing the molten metal supply port on the inner surface forming the flow path”, and the physics that occurs remarkably at the portion facing the molten metal supply port in particular. Can be prevented. And since it is a component composition effective also in suppression of chemical erosion loss, the erosion resistance as the whole die-casting sleeve can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a sleeve 1 for die casting.
  • the die-casting sleeve 1 has a molten metal supply port 2 that opens upward, a molten metal outlet 6 that opens to the left, and a plunger insertion port 8 that opens to the right.
  • a flow path 7 is provided inside the die casting sleeve 1.
  • a molten metal supply port 2 for supplying a molten metal to the flow path 7 from the outside penetrates from the inner surface of the die casting sleeve 1 to the outer surface.
  • the molten metal supplied to the flow path 7 from the outside via the molten metal supply port 2 is pushed by a plunger (not shown) inserted from the plunger insertion port 8 and is transferred from the molten metal emission port 6 to the outside (mold cavity). Emitted.
  • the preliminary body 3 is prepared.
  • the preliminary body 3 is a cylindrical member.
  • a part of the inner surface of the preliminary body 3 forms a part of the flow path 7.
  • a part of the inner surface of the preliminary body 3 is provided with an enlarged diameter portion 3 a having a diameter larger than that of the flow path 7.
  • a first opening 3 b forming a part of the molten metal supply port 2 is provided on the side surface of the preliminary body 3.
  • the cylindrical member 5 is disposed in the enlarged diameter portion 3a.
  • the outer diameter of the member 5 is the same as or slightly larger than the inner diameter of the enlarged diameter portion 3a.
  • the inner surface of the member 5 forms a flow path 7.
  • the member 5 is provided with a second opening 5a that forms the molten metal supply port 2 together with the first opening 3b.
  • at least a portion 4 facing the second opening 5a is formed of a sleeve material having the above component composition.
  • the entire member 5 is formed of a sleeve material having the above component composition.
  • a part or the whole of the die casting sleeve 1 may be heat-treated (quenched and tempered) to be adjusted to a predetermined hardness.
  • the molten metal supply port 2 is formed by combining the preliminary body 3 having the first opening 3b and the member 5 having the second opening 5a. Not limited to.
  • the molten metal supply port 2 is formed by forming a through-hole penetrating from the outside to the inside of the preliminary body 3 and the member 5. It may be formed. That is, the order in which the sleeve material (member 5) having the above-described component composition is provided in the “site facing the molten metal supply port” with respect to the preliminary body 3 after the molten metal supply port 2 is provided. In this order, the sleeve material (member 5) having the above-described component composition is provided on the “part facing the part serving as the melt supply port” with respect to the preliminary body 3 before the melt supply port 2 is provided. Also good.
  • the member 5 having the above-described component composition can be a cast material or a sintered material produced by a powder metallurgy method.
  • a material having the above-described component composition is lined by a technique such as overlay welding or thermal spraying, or a ring having the above-described component composition.
  • a shaped part may be shrink-fitted. In the case of the shrink-fitting method, a compressive stress can be applied to the ring-shaped component, so that it is possible to prevent the ring-shaped component from being cracked.
  • the sleeve material having the above component composition is an “article pre-formed before being provided” such as a cylindrical member or a ring-shaped member
  • the preliminary body 3 and the member 5 are arranged before the member 5 is arranged.
  • the preliminary body 3 (that is, the inner surface of the flow path 7 excluding the inner surface of the member 5 in the case of FIG. 1) is adjusted to a hardness that emphasizes toughness of “40 to 48 HRC”, while the member 5 is set to “50 HRC or more. If the hardness is adjusted so as to emphasize the resistance to melting damage, it is effective to improve the life of the die casting sleeve 1 as a whole. For example, it is preferable to adjust the hardness of the member 5 to a range of 50 to 75 HRC. By increasing the hardness of the member 5, the pressure resistance strength of the member 5 is improved and the resistance to physical melting is improved.
  • the carbide of the metal structure of the member 5 is enriched with the heat treatment and the distribution thereof is uniform, which contributes to the improvement of resistance to physical erosion. That is, it is preferable that the member 5 is harder because resistance to physical melting is improved.
  • the member 5 in order to make the member 5 hard, it is effective to increase the C content of the member 5, for example, it is preferable to set the C content to 1.0% or more.
  • the member 5 having a C content of 1.0% or more is preferably, for example, the above-described “sintered material”.
  • the carbide in the structure of the member 5 can be made fine and uniform, and further, the structure itself can be made fine, which is advantageous for maintaining and improving excellent toughness. In this case, sufficient toughness can be ensured even if the member 5 is adjusted to a hardness of “over 60 HRC”, or actually adjusted to a hardness of about 75 HRC.
  • composition having a C content of 1.0% or more include, for example, C: 1.0% to 2.5%, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 3.0% to 12.0%, one or two of Mo and W according to the relational expression (Mo + 1 / 2W): 10.0% to 15.0%, V: 3.0 % Or more and 6.0% or less, and the component composition of the remaining Fe and impurities. And this component composition can further contain at least one of Co and Nb of Co: 10.0% or less and Nb: 3.0% or less.
  • the hardness of the member 5 is easily increased.
  • the C content is less than 1.0%, as described in detail below, it is effective from the viewpoint of suppressing cracking of the member 5 due to thermal shock and economical efficiency, and the C content is 1.0%. Less than is preferable.
  • the hardness of the member 5 is preferably “60 HRC or less”. More preferably, it is 58 HRC or less, More preferably, it is less than 55 HRC, More preferably, it is less than 54 HRC. And in the case of the member 5 of such hardness, C content can be made into less than 1.0%, for example.
  • compositions having a C content of less than 1.0% include C: 0.4% or more and less than 1.0%, Si: 1.0% or less, Mn: 1.0% or less, Cr: 3.0 % Or more and less than 7.0%, one or two of Mo and W according to the relational expression (Mo + 1 / 2W): 1.6% or more and 15.0% or less, V: 0.5% or more and 6.0 % Or less, and the composition of the balance Fe and impurities is preferable.
  • this component composition can further contain at least one of Co and Nb of Co: 10.0% or less and Nb: 3.0% or less.
  • the member 5 having C of less than 1.0% may be a sintered material.
  • the member 5 is an “article formed after being provided” such as a welding material or a thermal spray material, as described above, a part or the whole of the sleeve 1 for die casting after the member 5 is disposed is heat-treated. Become. When the entire die casting sleeve 1 is heat-treated “simultaneously”, the material (component) that can achieve a desired balance between hardness and toughness under the common heat-treatment conditions in both the preliminary body 3 and the member 5. It is effective to select the composition. Alternatively, it is possible to select an optimum heat treatment condition for either the preliminary body 3 or the member 5.
  • the component composition of the member 5 has a composition in which the above-described C content is 1.0% or more, or the C content is 1. Any composition of less than 0% can be applied.
  • a technique in which a welding material or a thermal spray material is applied to the member 5 the concern that the arranged member 5 is displaced or detached from the inner surface of the preliminary body 3 is reduced.
  • a part (preliminary body 3) that does not require any special measures against melting damage can be manufactured with a general-purpose / low-priced material such as SKD61, which is advantageous in reducing labor and cost for manufacturing. It is. Moreover, since the site
  • the sleeve for die casting of the present invention is preferably composed of the material (sleeve material) having the above-described component composition in at least a portion facing the molten metal supply port on the inner surface forming the flow path, and at least the molten metal supply port.
  • the inner surface other than the portion facing the surface is composed of “another material” having a component composition different from that of the sleeve material.
  • the above-mentioned “parts facing at least the molten metal supply port” are, for example, “a part of the entire circumference (for example, from the part facing the molten metal supply port to the part of the molten metal supply port” on the cylindrical inner surface forming the flow path, for example. All internal surfaces of the member 5 in FIG. 1) ”. Further, the above “at least the portion facing the molten metal supply port” faces the molten metal supply port with respect to the total length of the flow path (the length from the plunger insertion port 8 to the molten metal discharge port 6 in FIG. 1), for example. It may be “a length up to half or less of the total length (for example, all inner surfaces of the member 5 in FIG. 1)” including the portion.
  • the component composition of the “other material” is, for example, mass%, C: 0.30% or more and 0.50% or less, Si: 1.5% or less, Mn: 1.0% or less, Cr : 4.0% or more and 6.0% or less, one or two of Mo and W according to the relational expression (Mo + 1 / 2W): 0.8% or more and less than 1.6%, V: 0.3% Or more, 1.5% or less, Co: 0% or more and 1.0% or less, Nb: 0% or more and 0.3% or less, balance Fe and impurities.
  • P, S, Ni, Cu, Al, Ca, Mg, O (oxygen), and N (nitrogen) are elements that may remain in the material as impurities.
  • At least a portion other than the portion 4 facing the molten metal supply port 2 in the inner surface forming the flow path 7 may be formed of a sleeve material having the above component composition.
  • all inner surfaces forming the flow path 7 of the die casting sleeve 1 may be composed of the members 51 having the above-described component composition.
  • the entire die casting sleeve can be made of a sleeve material having the above component composition. Then, a part or the whole of this die casting sleeve may be heat-treated to adjust to a predetermined hardness. About the point of this heat processing, the above-mentioned thing is applicable.
  • the surface of the member 5 may be finished into a product shape by finishing machining or the like, if necessary.
  • the thickness of the member 5 is preferably 2 mm or more in a state of being incorporated in the preliminary body 3. More preferably, it is 4 mm or more, More preferably, it is 7 mm or more, Most preferably, it is 10 mm or more. If the member 5 is a “member formed in advance before being provided” such as a cylindrical member or a ring-shaped member, the thickness of the ring-shaped article may be adjusted to be large. Alternatively, in the case of an “article to be molded after being provided” such as a welding material or a thermal spray material, “multi-layer deposition” may be performed at the time of overlay welding or thermal spraying.
  • a surface treatment may be performed on the surface of the member 5 that forms the flow path 7. That is, the surface treatment layer 5 b may be provided on the surface of the member 5 that forms the flow path 7.
  • the type of surface treatment can be appropriately selected from homo-treatment, physical vapor deposition, chemical vapor deposition and the like in addition to nitridation.
  • the types of surface treatment layer 5b include nitride layers such as nitride layers and nitrogen diffusion layers, oxide layers, oxynitride layers, sulfur nitride layers mainly composed of sulfides and nitrides, etc. Is effective in suppressing chemical erosion. These surface treatment layers may be used in combination.
  • the thickness of the surface treatment layer is preferably 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.
  • a layer having a “nitride layer” and an “oxide layer” on the nitride layer is preferable.
  • the thickness of the nitride layer is more preferably greater than 0 mm and not less than 0.2 mm. Moreover, it is more preferable to set it as 0.4 mm or less.
  • Such a nitrided layer can be formed by various known nitriding treatments such as gas soft nitriding treatment.
  • the oxide layer is more preferably a “magnetite layer”.
  • the thickness of the oxide layer is more preferably greater than 0 mm and not less than 0.001 mm. Moreover, it is more preferable to set it as 0.02 mm or less.
  • Such an oxide layer can be formed by, for example, a known homotreatment or steam treatment.
  • the surface treatment layer 5b described above is effective for suppressing chemical erosion. Even if the molten metal supplied vigorously from the molten metal supply port 2 to the flow path 7 breaks the surface treatment layer 5b, the member 5 having the above-described component composition existing below it is effective for further progress of the melting loss. Suppress it. Therefore, by providing the above-described member 5 in the portion 4 facing the molten metal supply port 2 in the inner surface forming the flow path 7 and further providing the surface treatment layer 5 b on the member 5, the die-casting sleeve 1 as a whole is resistant to melting damage. Further improve.
  • the surface treatment layer 5 b may extend to the inner surface other than the portion 4 facing the molten metal supply port 2 among the inner surfaces forming the flow path 7.
  • the surface treatment layer 5 b may be provided on a part forming the molten metal supply port 2, a part forming the molten metal outlet 6, or the entire inner surface forming the flow path 7.
  • the inner surface of the flow path 7 other than the portion 4 facing the molten metal supply port 2 has a low degree of occurrence of physical melting damage, and therefore the surface treatment layer 5b having excellent ability to suppress chemical melting is provided. Contributes to comprehensive improvement in resistance to erosion.
  • the portion facing the molten metal supply port refers to a portion that can be seen at least when the inner surface of the die casting sleeve is viewed from the opening direction of the molten metal supply port 2.
  • the die casting sleeve is generally incorporated in a die casting apparatus in a posture in which the opening direction of the molten metal supply port extends in a substantially vertical downward direction. For this reason, it is good to provide the sleeve raw material of this invention strong with respect to a physical melting damage and a chemical melting damage in the site
  • the molten metal supplied from the molten metal supply port of such a die casting sleeve may collide with a portion located at approximately 45 ° with respect to the above-described substantially vertical downward direction. For this reason, it is preferable to provide the sleeve material of the present invention also at the portion located at 45 °. Even in this case, the molten metal that has collided with the portion positioned at 45 ° flows toward the portion facing the molten metal supply port, and thus the facing portion may also be melted. For this reason, if the sleeve material is provided at a portion facing the molten metal supply port, melting damage can be reduced.
  • Cylindrical die casting sleeve preliminary bodies A1 and B1 having dimensions of an outer diameter of 200 mm, an inner diameter of 85 mm, and a length of 550 mm were prepared.
  • the material of the die casting sleeve preliminary bodies A1 and B1 is SKD61.
  • a ring-shaped article having an outer diameter of 105 mm, an inner diameter of 85 mm, and a length of 200 mm was prepared as the member 5 provided on the inner surface of the die casting sleeve preliminary body A1 (ring thickness 10 mm).
  • This ring-shaped article has the composition shown in Table 1 and has a hardness adjusted to about 53 HRC by quenching and tempering.
  • the ring-shaped article was shrink-fitted on the machined inner surface of the above-described die casting sleeve preliminary body A1. After the shrink fitting, a clamp ring was fixed to the end of the die casting sleeve preliminary body A1 so that the ring-shaped article did not come off from the die casting sleeve preliminary body A1.
  • the side surface of the die casting sleeve preliminary body A1 after shrink-fitting this ring-shaped article was machined to provide a molten metal supply port 2.
  • the molten metal supply port 2 was provided at a position 60 to 160 mm in the longitudinal direction from the end where the plunger insertion port 8 was provided. Also, finishing machining was performed on the inner surface of the ring-shaped article after the shrink fitting.
  • a flow path is formed by the inner surface of the die casting sleeve preliminary body A1 and the inner surface of the ring-shaped article.
  • the appearance of the die-casting sleeve A (or die-casting sleeves B to D described later) is shown in FIG.
  • sleeve B for die casting (comparative example)-
  • the entire die casting sleeve preliminary body B1 was quenched and tempered to adjust the hardness to about 45 HRC.
  • a molten metal supply port 2 is provided on the side surface of this die casting sleeve preliminary body B.
  • the molten metal supply port 2 is provided at a position of 60 to 160 mm in the length direction from the end portion where the plunger insertion port 8 is provided.
  • a surface treatment was performed on “all inner surfaces” of the die casting sleeve preliminary body B1 after quenching and tempering to obtain a die casting sleeve B of a comparative example.
  • a nitride layer having a thickness of about 0.3 mm was formed on the inner surface of the die casting sleeve by gas soft nitriding to form a surface treatment layer 5b.
  • the observation result of the sleeve A for die casting is shown in FIG. 4, and the observation result of the sleeve B for die casting is shown in FIG.
  • a sound surface treatment layer 5b remained on the inner surface of the die-casting sleeve A, and no chemical or physical melting damage was observed.
  • the surface treatment layer 5b is destroyed on the inner surface of the die casting sleeve B immediately below the molten metal supply port 2, and the material (that is, SKD61) is also worn out. Remarkable melting damage was observed.
  • Cylindrical die casting sleeve preliminary bodies C1 and D1 having an outer diameter of 200 mm, an inner diameter of 85 mm, and a length of 550 mm were prepared.
  • the material of the die casting sleeve preliminary bodies C1 and D1 is SKD61.
  • sleeve C for die casting (example of the present invention)-
  • the inner surface of the die casting sleeve preliminary body C1 was machined, and the inner diameter of the portion from the end where the plunger insertion port 8 is provided to 200 mm in the longitudinal direction was set to 95 mm.
  • a welding rod having the component composition shown in Table 2 was prepared as the member 5 provided on the inner surface of the die casting sleeve preliminary body C1.
  • two overlay layers were formed on the machined inner surface of the die casting sleeve preliminary body C by overlay welding using the welding rod.
  • the entire die casting sleeve preliminary body C after overlay welding was subjected to quenching and tempering so that the hardness of the SKD 61 portion was about 45 HRC. Thereby, the hardness of the built-up layer became about 45 HRC.
  • the side surface of the die casting sleeve preliminary body C after the build-up layer was formed was machined to provide the molten metal supply port 2.
  • the molten metal supply port 2 was provided at a position of 60 to 160 mm in the length direction from the end where the plunger insertion port was provided. Finishing machining was performed on the built-up layer, so that the finished thickness of the built-up layer was about 5 mm.
  • a flow path was formed on the inner surface of the die casting sleeve preliminary body C1.
  • Surface treatment was performed on “all inner surfaces” of the die casting sleeve preliminary body C1 to obtain the die casting sleeve C of the example.
  • a nitride layer having a thickness of about 0.3 mm is formed on the inner surface of the die casting sleeve by gas soft nitriding, and a magnetite layer having a thickness of about 0.01 mm is formed on the nitride layer by steam treatment.
  • Surface treatment layer 5b was obtained.
  • sleeve D for die casting (comparative example)-
  • the entire die casting sleeve preliminary body D1 was quenched and tempered to adjust the hardness to about 45 HRC.
  • a molten metal supply port 2 is provided at a position 60 to 160 mm in the length direction from the end portion where the plunger insertion port 8 is provided.
  • Surface treatment was performed on “all inner surfaces” of the die casting sleeve preliminary body D1 after quenching and tempering to obtain a die casting sleeve D of a comparative example.
  • a nitride layer having a thickness of about 0.3 mm was formed on the inner peripheral surface of the die casting sleeve by gas soft nitriding to form a surface treatment layer 5b.
  • the molten metal supplied from the molten metal supply port 2 was poured with a momentum so as to fall to a position obliquely below 45 ° from the molten metal supply port 2. After die casting, the inner surface of the position where the melt supply port 2 of both sleeves was provided was observed.
  • FIG. 6 is a photograph of the part 4 facing the molten metal supply port 2 in the sleeve C for die casting after the die casting is performed 4,500 times.
  • a circle indicates a position 45 ° obliquely below the molten metal supply port 2
  • an asterisk indicates a position immediately below the molten metal supply port 2.
  • FIG. 6 with respect to the die-casting sleeve C, physical melting damage was observed at a position 45 ° obliquely downward from the molten metal supply port 2 where the impact energy due to the molten metal is considered to be large at the time of 4,500 shots.
  • the built-up layer still remained.
  • a sound surface treatment layer 5b remains immediately below the molten metal supply port 2, and both chemical and physical melting damage is suppressed.
  • FIG. 7 is a photograph of the part 4 facing the molten metal supply port 2 in the die-casting sleeve D after 500 times of die-casting.
  • a circle indicates a position 45 ° obliquely below the molten metal supply port 2
  • an asterisk indicates a position immediately below the molten metal supply port 2.
  • significant physical melting damage was observed at a position obliquely below 45 ° from the molten metal supply port 2, and immediately below the molten metal supply port 2.
  • significant chemical erosion was observed.
  • Table 3 shows the component composition of the evaluated materials.
  • the materials 1 to 4 in Table 3 were processed into the shape of the test piece 16 having the dimensions (unit: mm) shown in FIG.
  • the raw material 1 is a sintered material obtained by subjecting a metal powder having the component composition shown in Table 3 to HIP (hot isostatic pressing) treatment.
  • the hardness of each test piece 16 is material 1:70 HRC, material 2:53 HRC, material 3:45 HRC, material 4:45 HRC.
  • the test piece 16 was moved up and down at a cycle of 90 rpm and a reciprocating height of 30 mm as shown in FIG.
  • the molten metal 17 is an aluminum alloy AC4C (Fe: 0.5 mass% or less) standardized in “aluminum alloy casting” of JIS-H-5202: 2010, and the temperature thereof is maintained at 700 ° C. by the heater 18. .
  • the test time was 2 hours.
  • the specimens of the materials 1 to 3 were less worn than the specimen of the material 4 and excellent in chemical erosion resistance.
  • the form of physical melting that could be caused by moving the specimen up and down was not confirmed.
  • the test piece of the material 1 having a C content higher than 1.0% and a high content of W, Mo, V is also high in hardness. Excellent resistance to erosion.
  • a sleeve for die casting having excellent melt resistance and a manufacturing method thereof are provided.

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Abstract

内部に流路を有するダイカスト用スリーブであって、外部から流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口がダイカスト用スリーブの内面から外面に貫通している。流路をなす内面のうち少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位が、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、Ｍｏ：１．０％未満、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材で構成されている。

Description

ダイカスト用スリーブおよびその製造方法
　本発明は、ダイカスト装置の構成部品であるダイカスト用スリーブと、その製造方法に関するものである。
　ダイカスト鋳造に用いられるダイカスト装置の構成部品の一つであるダイカスト用スリーブは、一般的に、筒状である。筒状のダイカスト用スリーブの側面に、内部の流路に金属溶湯を供給するための溶湯供給口が設けられている。そして、ダイカスト装置の稼働時には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、亜鉛や亜鉛合金等の金属溶湯が、上記の溶湯供給口から筒内に供給される。この供給された金属溶湯はプランジャーによって溶湯射出口から金型キャビティに向けて射出される。このようなダイカスト用スリーブの素材には、例えば、ＪＩＳ－Ｇ－４４０４：２００６の「合金工具鋼鋼材」の規格鋼種であるＳＫＤ６１が多く適用されている。また、このＳＫＤ６１等を素材としたダイカスト用スリーブの内面に、窒化処理等の表面処理を行ったダイカスト用スリーブが提案されている（特許文献１、２）。
日本国特開２００５－２０５６６６号公報 日本国特開２０１２－２１９３４０号公報
　ダイカスト用スリーブに求められる重要な特性の一つに耐溶損性がある。溶損とは、ダイカスト用スリーブの内面に金属溶湯が接触することによって生じる、スリーブ素材の減耗のことである。そして、この減耗が激しいと、鋳造中に射出異常等を起こして、ダイカスト用スリーブの寿命は短くなる。そして、ダイカスト用スリーブの内面に表面処理を行うと、ある程度の耐溶損性の向上効果が認められるが、更なる耐溶損性の向上が求められていた。
　本発明の目的は、耐溶損性に優れたダイカスト用スリーブと、その製造方法を提供することである。
　本開示の一形態によれば、
　内部に流路を有するダイカスト用スリーブであって、
　外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が前記ダイカスト用スリーブの内面から外面に貫通しており、
　前記流路をなす内面のうち少なくとも前記溶湯供給口に向かい合う部位が、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材で構成されている、ダイカスト用スリーブが提供される。
　また、本開示の一形態によれば、
　内部に流路を有し、外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が外面から内面へ貫通しているダイカスト用スリーブの製造方法であって、
　前記ダイカスト用スリーブとなる予備体を用意し、
　前記流路をなす内面のうち少なくとも、前記溶湯供給口と向かい合う部位または前記溶湯供給口となる部位に向かい合う部位に、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材を設ける、ダイカスト用スリーブの製造方法が提供される。
　本発明によれば、耐溶損性に優れたダイカスト用スリーブと、その製造方法が提供される。
本発明のダイカスト用スリーブの断面構造を示す模式図である。 本発明の別のダイカスト用スリーブの断面構造を示す模式図である。 実施例で用いたダイカスト用スリーブの外観を示す図面代用写真である。 ダイカスト鋳造後の、本発明例のダイカスト用スリーブの溶湯供給口が設けられている位置の内面を示す図面代用写真である。 ダイカスト鋳造後の、比較例のダイカスト用スリーブの溶湯供給口が設けられている位置の内面を示す図面代用写真である。 ダイカスト鋳造後の、本発明例のダイカスト用スリーブの溶湯供給口が設けられている位置の内面を示す図面代用写真である。 ダイカスト鋳造後の、比較例のダイカスト用スリーブの溶湯供給口が設けられている位置の内面を示す図面代用写真である。 実施例の溶損試験で用いた試験片の形状を示す図である。 実施例の溶損試験の要領を説明する図である。
　本発明者は、ダイカスト用スリーブの内面に生じている溶損の状況を調査した。その結果、上記の溶損は、ダイカスト用スリーブの内面のうちで、特に、その溶湯供給口に向かい合う部位で顕著であることを知見した。よって、少なくともこの部位を構成する素材を見直すことで、ダイカスト用スリーブ全体としての耐溶損性を向上できることを突きとめ、本発明を完成させた。
　なお、上記の「筒状」とは、円筒状、角筒状など、内部に流路としての空洞が形成された形状を意味する。ダイカスト用スリーブは、円筒状の部位と角筒状の部位とを組み合わせた形状であってもよい。ダイカスト用スリーブには、筒状の本体の外周面に突起やフランジなどが設けられていてもよい。
　流路の形状は、円柱状、角柱状、これらの組み合わせで構成されていてもよい。円筒状のダイカスト用スリーブに円柱状の流路が形成されていてもよい。あるいは、円筒状のダイカスト用スリーブに角柱状の流路が形成されていてもよい。
　溶湯供給口は筒状のダイカスト用スリーブの外周面に設けられている。ダイカスト用スリーブは、溶湯供給口が上方に開口し、流路が実質的に水平方向に延びる姿勢で用いられる。
　ところで、溶損には、金属溶湯の落下による衝撃エネルギーによって生じる「物理的溶損」と、金属溶湯との化学反応によって生じる「化学的溶損」とがある。そして、調査の結果、流路をなす内面のうち溶湯供給口に向かい合う部位においては、物理的溶損が耐溶損性に大きく影響していることを知見した。この部位では、溶湯供給口から流路に供給された金属溶湯が“勢いをもって”当たることから、顕著な物理的溶損が生じやすい。
　なお、金属溶湯との化学反応性が低い表面処理層が素材上に設けられたダイカスト用スリーブが提案されている。この表面処理層は、ダイカスト用スリーブをなす素材と金属溶湯とを直接接触させないことを狙って設けられたものであり、化学的溶損には一定の効果がある。しかし、金属溶湯の力学的要因によって生じる物理的溶損に対しては、表面処理層の強度に限界があり、表面処理層のみでは物理的溶損の抑制には効果が限定的である。
　加えて、昨今のダイカスト鋳造では、その作製されるダイカスト製品の高品質化に伴って、特殊な条件で鋳造を行うことが増えている。
　例えば、一般的なアルミダイカスト鋳造の場合、鋳造材料にはＪＩＳ－Ｈ－５３０２：２００６の「アルミニウム合金ダイカスト」に規定されるＡＤＣ１２（Ｆｅ：１．３質量％以下）が使用され、その鋳造時の金属溶湯の温度は６６０～６８０℃である。自動車部品のなかには、軽量化のために、鉄製からアルミニウム合金製に変更されるものがある。こうした変更においては、鉄からアルミニウム合金への変更に伴い低下するダイカスト製品の強度を補償することがある。
　この強度補償のために、ダイカスト製品中の「巣（ｃａｖｉｔｙ）」の発生等を抑制することが有効である。そこで、アルミニウム合金の金属溶湯の温度を上げることで、金属溶湯の湯流れ性を向上させる手法が多く利用されている。そして、この金属溶湯の温度が「７００℃以上」という特殊なレベルにまで上がると、金属溶湯とダイカスト用スリーブの内面との間で生じる化学的溶損が加速される。
　また、上記の強度補償のために、アルミニウム合金中のＦｅ量を低減することで、ダイカスト製品の強度を向上させる手法が多く利用されている。そして、このＦｅの含有量が「０％」のレベルにまで低減された特殊なアルミニウム合金の場合、化学的溶損が加速される。
　このような、特殊なダイカスト鋳造においては、従来の表面処理層を有するダイカスト用スリーブであっても、その化学的溶損の抑制効果は限定的であった。
　このように、本発明者は、流路をなす内面のうち溶湯供給口に向かい合う部位における物理的溶損を低減することと、近年の特殊なダイカスト鋳造における化学的溶損を低減すること、に改善の余地があることを知見した。
　そこで、本発明者は、まず、金属溶湯が供給されるときの物理的衝撃に強く、かつ、金属溶湯との化学反応性も低いダイカスト用スリーブ用の素材（以降、単に「スリーブ素材と呼ぶ）を検討した。その結果、このスリーブ素材には、「質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材」が効果的であることを突きとめた。以下に、上記の成分組成について述べる。
・Ｃ：０．４質量％以上２．５質量％以下（以下、単に質量％を「％」と表記する）
　Ｃは、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂと結合して炭化物を形成し、ダイカスト用スリーブの耐摩耗性を向上する元素である。耐摩耗性の向上は、物理的溶損の抑制に効果的である。しかし、多すぎると、靭性が低下する。よって、後述するＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂの含有量とバランスさせた上で、０．４％以上２．５％以下とする。
　なお、好ましくはＣが０．４％以上１．０％未満である。Ｃの含有量がこの範囲内であればスリーブ素材の靱性と高温強度とを両立させやすい。さらに好ましくはＣは０．９％以下である。そして、よりさらに好ましくはＣは０．８％以下であり、特に好ましくはＣは０．６％以下である。また、さらに好ましくはＣは０．４２％超である。そして、よりさらに好ましくはＣは０．４３％以上であり、特に好ましくはＣは０．４４％以上である。
　あるいは、好ましくはＣが１．０％以上２．５％以下であり、この場合にはスリーブ素材は、粉末材料を焼結して得た焼結材とすることが好ましい。そして、この焼結材は、得ようとするスリーブ素材の組成と同じ組成を有する金属粉末を焼結して得ることが好ましい。焼結の際には、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理を用いることが好ましい。一般的にＣの含有量が多くなると素材の高温強度は高くなるが、炭化物が粗大になりやすく、または偏析しやすく靱性が低くなりがちである。しかし金属粉末を焼結することにより組織中の炭化物を微細かつ均等に形成しやすく、さらには組織自体を微細にしやすいので、素材の靱性を高めやすい。より好ましくはＣは１．２％以上である。さらに好ましくはＣは１．５％以上である。よりさらに好ましくはＣは１．７％以上である。また、より好ましくはＣは２．３％以下である。
・Ｓｉ：１．０％以下
　Ｓｉは、通常、溶解工程における脱酸剤として使用される。そして、スリーブ素材の被削性を高める効果がある。しかし、多すぎると、スリーブ素材の靭性が低下する。よって、Ｓｉは、１．０％以下とする。好ましくは０．６％以下である。より好ましくは０．５％以下である。また、Ｓｉの下限は特に定めないが（０％としてもよいが）、０％より多いことが好ましい。Ｓｉ量はより好ましくは０．１％以上である。
・Ｍｎ：１．０％以下
　Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸剤として使用される。そして、焼入性を高めて、ダイカスト用スリーブに適度の焼入れ焼戻し硬さを付与する効果がある。しかし、多すぎると、焼入れ焼戻し後の組織中に残留オーステナイトが多くなり、靭性を低下させる。よって、Ｍｎは、１．０％以下とする。好ましくは０．７％以下である。より好ましくは０．６％以下である。また、Ｍｎの下限は特に定めないが（０％としてもよいが）、０％より多いことが好ましい。Ｍｎ量はより好ましくは０．１％以上である。さらに好ましくは０．２％以上である。
・Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下
　Ｃｒは、焼入性を高めて、また炭化物を形成して、スリーブ素材の耐摩耗性を向上するのに有効な元素である。耐摩耗性の向上は、物理的溶損の抑制に効果的である。また、Ｃｒの融点は約１９０３℃であり、Ｆｅの融点（約１５３９℃）よりも高く、金属溶湯との反応をし難くする元素であることから、Ｃｒは化学的溶損の抑制にも効果的な元素である。但し、多すぎると、靱性や高温強度の低下を招く。よって、Ｃｒは、３．０％以上１２．０％以下とする。好ましくは３．５％以上である。より好ましくは４．０％以上である。また、好ましくは１１．０％以下である。
　なお、ダイカスト用スリーブに求められる靱性と耐溶損性との特性の関係で、耐溶損性を重視する場合、Ｃｒは７．０％以上とすることが好ましい。より好ましくは８．０％以上、特に好ましくは９．０％以上である。また、靱性を重視する場合、Ｃｒは７．０％未満とすることが好ましい。より好ましくは６．０％以下、特に好ましくは５．０％以下である。
　上述したスリーブ素材は、上記した元素種の他に、Ｍｏ，Ｗのうちの１種以上の元素を含んでもよい。Ｍｏは１．０％未満とするか、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式で１．６％以上１５．０％以下とすることが好ましい。Ｍｏを１．０％未満と特定したのは、スリーブ素材中にＭｏが不純物として入っていることを想定したものであり、スリーブ素材中に積極的にＭｏが含まれていない。Ｍｏ自体は比較的高価な材料である。また、Ｍｏが素材中に混じると素材の機械的強度が高くなるので素材の加工性難易度が高くなる。このため、Ｍｏを積極的に混ぜないようにしたＭｏ含有量が１．０％未満のスリーブ素材は比較的安価に提供でき、かつ、加工難易度が高くないので好ましい。この場合、Ｍｏは、より好ましくは０．５％以下、さらに好ましくは０．３％以下、よりさらに好ましくは０．１５％以下である。そして、Ｍｏの下限は０％とすることができる。
・Ｍｏ，Ｗ：（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式で１．６％以上１５．０％以下
　ＭｏおよびＷは、Ｃと結合して炭化物を形成し、ダイカスト用スリーブに耐摩耗性を付与して、物理的溶損を抑制する元素である。また、Ｍｏの融点が約２６２０℃、Ｗの融点が約３３８０℃とＦｅの融点より高く、ＭｏおよびＷは化学的溶損の抑制にも効果的な元素である。そして、焼戻し時の二次硬化作用が大きく、高温強度も付与できる元素である。但し、多すぎると被削性や靭性の低下を招く。
　ＭｏおよびＷは、必要に応じて、単独または複合で含有することができる。このときの含有量は、ＷがＭｏの約２倍の原子量であることから、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式で定義される「Ｍｏ当量」で一緒に規定することができる。そして、本発明において、ＭｏとＷの少なくとも一方を含有する場合、上記の関係式において１．６％以上を含有する必要がある。より好ましくは２．０％以上である。特に好ましくは２．５％以上である。そして、ＭｏとＷの少なくとも一方は、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式による値で１５．０％以下を含有することができる。好ましくは１０．０％以下である。より好ましくは５．０％以下である。そして、靱性を重視したいとき等、特に好ましくは３．０％以下である。
　なお、ＭｏおよびＷの各々の元素について、Ｍｏ：１．０％以上、１／２Ｗ：０．６％以上を含有することも好ましい。
　上述したスリーブ素材は、上記した元素種の他に、Ｖを含んでもよい。
・Ｖ：６．０％以下
　Ｖは、Ｃと結合して硬質の炭化物を形成し、ダイカスト用スリーブの耐摩耗性の向上に寄与して、物理的溶損を抑制する元素である。そして、Ｖの融点は約１８４７℃とＦｅの融点より高く、化学的溶損の抑制にも効果的に働く元素である。しかし、多すぎると、靭性が低下する。よって、Ｖは、必要に応じて、６．０％以下を含有することができる。好ましくは４．０％以下である。より好ましくは３．０％以下である。さらに好ましくは２．０％以下である。また、Ｖを含有する場合、好ましくは０．５％以上である。より好ましくは１．０％以上である。さらに好ましくは１．１％以上である。特に好ましくは１．２％超である。
　また、上述したスリーブ素材は、上記した元素種の他に、Ｃｏ、Ｎｂのうちの１種以上の元素を含んでもよい。
・Ｃｏ：１０．０％以下
　Ｃｏは、基地(matrix)中に固溶して、スリーブ素材の強度や耐熱性を向上させる元素である。しかし、多すぎると、靱性を低下させる。よって、本発明では、必要に応じて、１０．０％以下のＣｏを含有することができる。好ましくは５．０％以下である。より好ましくは３．０％以下である。特に好ましくは２．０％以下である。また、Ｃｏの下限は特に定めないが（０％としてもよいが）、０％以上とすることができる。Ｃｏを含有する場合、好ましくは０．５％以上である。
・Ｎｂ：３．０％以下
　Ｎｂは、炭化物を形成して、スリーブ素材の基地の強化や耐摩耗性を向上する元素である。また、融点が約２４１５℃と高く、化学的溶損の抑制に働く元素である。しかし、多すぎると、スリーブ素材の被削性の低下を招く。よって、Ｎｂは、必要に応じて、３．０％以下を含有することができる。好ましくは２．０％以下である。より好ましくは１．０％以下である。また、Ｎｂの下限は特に定めないが（０％としてもよいが）、０％以上とすることができる。Ｎｂを含有する場合、０．０１％以上の含有で、上記の効果を得ることが可能である。
　Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）は、不純物として素材中に残留する可能性のある元素である。本発明において、これら元素はできるだけ低い方が好ましい。しかし一方で、介在物の形態制御や、その他の機械的特性、そして製造効率の向上といった付加的な作用効果を得るために、少量を含有してもよい。この場合、０≦Ｐ≦０．０５％、０≦Ｓ≦０．０５％、０≦Ｎｉ≦１．０％、０≦Ｃｕ≦０．３％、０≦Ａｌ≦０．３％、０≦Ｃａ≦０．０２％、０≦Ｍｇ≦０．０２％、０≦Ｏ≦０．０３％、０≦Ｎ≦０．０５％の範囲であれば十分に許容できる。
　ダイカスト用スリーブのうち、以上の成分組成を有するスリーブ素材で、「流路をなす内面のうち少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位」を構成することで、特に溶湯供給口に向かい合う部位で顕著に生じる物理的溶損を抑制することができる。そして、化学的溶損の抑制にも効果的な成分組成であることから、ダイカスト用スリーブ全体としての耐溶損性を向上することができる。
　図１は、ダイカスト用スリーブ１の模式図である。図１に示すように、ダイカスト用スリーブ１は、上方に開口する溶湯供給口２と、左方に開口する溶湯出射口６と、右方に開口するプランジャー挿入口８を有している。ダイカスト用スリーブ１の内部には流路７が設けられている。外部から流路７へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口２がダイカスト用スリーブ１の内面から外面に貫通している。外部から溶湯供給口２を介して流路７に供給された溶湯が、プランジャー挿入口８から挿入される図示せぬプランジャーにより押されて、溶湯出射口６から外部（金型キャビティ）に出射される。
　このようなダイカスト用スリーブ１の製造方法の一例を図１を用いて説明する。
　まず、予備体３を用意する。本実施形態において、予備体３は筒状の部材である。予備体３の内面の一部は流路７の一部を形成している。予備体３の内面の一部には、流路７よりも大径の拡径部３ａが設けられている。予備体３の側面には溶湯供給口２の一部をなす第一開口３ｂが設けられている。
　次に、拡径部３ａに筒状の部材５を配置する。この部材５の外径は拡径部３ａの内径と同じかわずかに大きい。部材５の内面は流路７を形成する。部材５には、第一開口３ｂとともに溶湯供給口２をなす第二開口５ａが設けられている。部材５の内面のうち、少なくとも第二開口５ａと向かい合う部位４が上記成分組成を有するスリーブ素材で形成されている。本実施形態においては、部材５の全体が上記成分組成を有するスリーブ素材で形成されている。このように予備体３と部材５を組み合わせることで、溶湯供給口２に向かい合う部位４が上記成分組成の素材で構成されたダイカスト用スリーブ１を作製することができる。
　この後、必要に応じて、ダイカスト用スリーブ１の一部または全体に熱処理（焼入れ焼戻し）を行って、所定の硬度に調整してもよい。
　なお、上述した実施形態においては、第一開口３ｂを有する予備体３と、第二開口５ａを有する部材５を組み合わせることにより、溶湯供給口２を形成する例を説明したが、本発明はこれに限られない。第一開口を有さない予備体３および第二開口を有さない部材５を組み合わせた後に、予備体３および部材５に外部から内部に貫通する貫通孔を形成することにより溶湯供給口２を形成してもよい。つまり、溶湯供給口２が設けられた後の予備体３に対して、その「溶湯供給口に向かい合う部位」に、上記の成分組成を有するスリーブ素材（部材５）を設ける順序であってもよいし、溶湯供給口２が設けられる前の予備体３に対して、その「溶湯供給口となる部位に向かい合う部位」に、上記の成分組成を有するスリーブ素材（部材５）を設ける順序であってもよい。
　なお、上述した成分組成を有する部材５は、鋳造材や、粉末冶金法で作製した焼結材とすることができる。そして、上述した成分組成を有する部材５を予備体３に配置する他に、例えば、上記の成分組成を有する材料を肉盛溶接や溶射等の手法によってライニングしたり、上記の成分組成を有するリング状部品（インナースリーブ）を焼嵌めしてもよい。焼嵌めによる手法の場合、リング状部品に圧縮応力を付与することができるので、リング状部品に割れが発生することを抑制できる。
　特に、上記の成分組成を有するスリーブ素材が筒状部材やリング状部材等の“設ける前に予め成形された物品”である場合は、この部材５を配置する前に、予備体３と部材５とを別々に熱処理することができる。これにより、ダイカスト用スリーブ１の各々の部位で好ましい硬さに調整することができる。
　例えば、予備体３（つまり、図１の場合、部材５の内面を除いた流路７の内面）を「４０～４８ＨＲＣ」の靱性重視の硬さに調整する一方で、部材５を「５０ＨＲＣ以上」の耐溶損性重視の硬さに調整すると、ダイカスト用スリーブ１全体としての寿命の向上に効果的である。
　例えば、部材５の硬さを５０～７５ＨＲＣの範囲に調整することが好ましい。部材５の硬さを高めることで、この部材５の耐圧強度が向上して、物理的溶損への耐性が向上する。また、上記の熱処理に伴って、部材５の金属組織の炭化物が富化されて、かつ、その分布も均一になり、物理的溶損への耐性の向上に寄与することも考えられる。つまり、部材５が硬いほど物理的溶損への耐性が向上するので好ましい。
　そして、部材５を硬くするためには、部材５のＣの含有量を多くすることが効果的であり、例えば、Ｃの含有量を１．０％以上にすることが好ましい。但し、このような組成を有する部材５の場合、その組織中に粗大な炭化物が形成されやすく、靱性の低下が懸念される。そこで、Ｃの含有量が１．０％以上の部材５は、例えば、上述した「焼結材」とすることが好ましい。これによって、部材５の組織中の炭化物を微細かつ均一にでき、更には、組織自体を微細にできるので、優れた靱性の維持向上に有利である。そして、この場合、部材５を「６０ＨＲＣを超える」硬さに調整しても、現実的には、７５ＨＲＣ程度の硬さにまで調整しても、十分な靱性を確保することができる。
　上記のＣの含有量が１．０％以上である組成の例として、例えば、Ｃ：１．０％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式によるＭｏおよびＷのうちの１種または２種：１０．０％以上１５．０％以下、Ｖ：３．０％以上６．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成とすることができる。そして、この成分組成に、さらに、Ｃｏ：１０．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下の、ＣｏおよびＮｂの少なくとも一種を含むことができる。
　上述したようにＣの含有量を１．０％以上とすると部材５の硬さを高めやすく好ましい。しかし、Ｃの含有量を１．０％未満とすると以下に詳述するように熱衝撃による部材５の割れの抑制や経済性の観点から効果的であり、Ｃの含有量が１．０％未満としても好ましい。
　熱衝撃による部材５の割れの抑制に配慮した場合、部材５の硬さは「６０ＨＲＣ以下」が好ましい。より好ましくは５８ＨＲＣ以下、さらに好ましくは５５ＨＲＣ未満、よりさらに好ましくは５４ＨＲＣ未満である。そして、このような硬さの部材５の場合、例えば、Ｃの含有量を１．０％未満とすることができる。このことによって、部材５を鋳造材にしても（焼結材にしなくても）、優れた靱性を確保できる。このＣ含有量が１．０％未満の組成として、例えば、Ｃ：０．４％以上１．０％未満、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上７．０％未満、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式によるＭｏおよびＷのうちの１種または２種：１．６％以上１５．０％以下、Ｖ：０．５％以上６．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成とすることが好ましい。そして、この成分組成に、さらに、Ｃｏ：１０．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下の、ＣｏおよびＮｂの少なくとも一種を含むことができる。
　なお、Ｃが１．０％未満の部材５も、勿論、焼結材としてもよい。
　一方、部材５が溶接材や溶射材といった“設けた後に成形される物品”である場合は、上述の通り、部材５を配置した後のダイカスト用スリーブ１の一部または全体を熱処理することとなる。そして、ダイカスト用スリーブ１の全体を“同時に”熱処理する場合では、予備体３と部材５の両方において、その共通した熱処理条件で、各々が所望の硬さと靱性とのバランスを達成できる材質（成分組成）を選択することが有効である。または、予備体３か部材５かのどちらかにとって最適な熱処理条件を選択することもできる。このとき、部材５の目標とする硬さ（熱処理条件）に応じて、部材５の成分組成に、上述したＣの含有量が１．０％以上の組成、または、Ｃの含有量が１．０％未満の組成のいずれかを適用することもできる。なお、部材５に溶接材や溶射材を適用する手法の場合、配置後の部材５が、予備体３の内面から、ずれたり、外れたりする懸念が低減される。
　上記の製造方法によれば、溶損に対する特段の対策を要しない部位（予備体３）を、ＳＫＤ６１等の汎用・廉価素材で作製することができるので、作製に掛かる手間やコストの低減に有利である。また、溶損への対策を要する部位と、要しない部位とを、別々に作製することができるので、それぞれの部位で最適な機械的特性（例えば、硬さ等）に調整することができる。つまり、本発明のダイカスト用スリーブは、好ましくは、流路をなす内面のうち少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位が先述した成分組成を有する素材（スリーブ素材）で構成されており、この少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位以外の内面が、上記のスリーブ素材と別の成分組成を有する「別の素材」で構成されているものである。
　上記の「少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位」は、例えば、流路をなす筒状の内面において、その溶湯供給口に向かい合う部位から溶湯供給口の部位に至るまでの「全周の部位（例えば、図１の部材５の全ての内面）」とすることができる。また、上記の「少なくとも溶湯供給口に向かい合う部位」は、例えば、流路の総長さ（図１のプランジャー挿入口８から溶湯出射口６までの長さ）に対して、溶湯供給口に向かい合う部位を含む「総長さの半分以下までの長さ（例えば、図１の部材５の全ての内面）」とすることができる。
　また、上記の「別の素材」の成分組成は、例えば、質量％で、Ｃ：０．３０％以上０．５０％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：４．０％以上６．０％以下、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式によるＭｏおよびＷのうちの１種または２種：０．８％以上１．６％未満、Ｖ：０．３％以上１．５％以下、Ｃｏ：０％以上１．０％以下、Ｎｂ：０％以上０．３％以下、残部Ｆｅおよび不純物とすることができる。Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｏ（酸素）、Ｎ（窒素）は、不純物として素材中に残留する可能性のある元素である。そして、０≦Ｐ≦０．０５％、０≦Ｓ≦０．０５％、０≦Ｎｉ≦１．０％、０≦Ｃｕ≦０．３％、０≦Ａｌ≦０．３％、０≦Ｃａ≦０．０２％、０≦Ｍｇ≦０．０２％、０≦Ｏ≦０．０３％、０≦Ｎ≦０．０５％の範囲であれば十分に許容できる。
　ＳＫＤ６１の場合、質量％で、Ｃ：０．３５％以上０．４２％以下、Ｓｉ：０．８０％以上１．２０％以下、Ｍｎ：０．２５％以上０．５０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｒ：４．８０％以上５．５０％以下、Ｍｏ：１．００％以上１．５０％以下、Ｖ：０．８０％以上１．１５％以下、残部Ｆｅおよび不純物である。
　なお、流路７をなす内面のうち少なくとも溶湯供給口２に向かい合う部位４以外の部位も、上記の成分組成を有するスリーブ素材で構成されていてもよい。例えば、図２に示したように、ダイカスト用スリーブ１の流路７をなす全ての内面が、上記の成分組成を有する部材５１で構成されていてもよい。あるいは、ダイカスト用スリーブの全体を、上記の成分組成を有するスリーブ素材で製作することもできる。そして、このダイカスト用スリーブの一部または全体に熱処理を行って、所定の硬度に調整すればよい。この熱処理の要領については、上述のものを適用することができる。
　上記の成分組成を有する部材５をダイカスト用スリーブ１に設けた後に、必要に応じて、部材５の表面を、仕上げの機械加工等によって、製品形状に仕上げてもよい。
　部材５の厚さは、予備体３に組み込まれた状態で、２ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは４ｍｍ以上、さらに好ましくは７ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上である。このような厚さは、部材５が、筒状部材やリング状部材等の“設ける前に予め成形された部材”であるなら、そのリング状物品の肉厚を大きく調整すればよい。あるいは、溶接材や溶射材といった“設けた後に成形される物品”であるなら、その肉盛溶接や溶射の際に“多層盛り”を実施すればよい。
　本実施形態のダイカスト用スリーブ１において、部材５の流路７をなす面に表面処理を行ってもよい。つまり、部材５の流路７をなす面に表面処理層５ｂを設けてもよい。
　表面処理の種類は、窒化処理等に加えて、ホモ処理、物理蒸着法や化学蒸着法等、適宜選択することが可能である。そして、表面処理層５ｂの種類として、特に、窒化物層や窒素拡散層等の窒化層、酸化物層、酸窒化物層、主に硫化物と窒化物とで構成される浸硫窒化層等が化学的溶損の抑制に効果的である。これらの表面処理層は、組み合わせて使用してもよい。表面処理層の厚みは０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　上記の表面処理層５ｂの一例として、「窒化層」と、この窒化層の上に「酸化物層」を有するものが好ましい。
　窒化層の厚さは、０ｍｍより大きく０．２ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、０．４ｍｍ以下とすることがより好ましい。このような窒化層は、例えば、ガス軟窒化処理といった、既知の各種窒化処理で形成することができる。
　また、酸化物層は「マグネタイト層」であることがより好ましい。酸化物層の厚さは、０ｍｍより大きく０．００１ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、０．０２ｍｍ以下とすることがより好ましい。このような酸化物層は、例えば、既知のホモ処理や水蒸気処理等で形成することができる。
　以上に述べた表面処理層５ｂは、化学的溶損の抑制に効果的である。溶湯供給口２から流路７に勢いよく供給された金属溶湯が表面処理層５ｂを破壊したとしても、その下に存在する先述の成分組成を有する部材５が、更なる溶損の進行を効果的に抑制する。よって、流路７をなす内面のうち溶湯供給口２に向かい合う部位４に先述の部材５を設け、更に部材５に表面処理層５ｂを設けることにより、ダイカスト用スリーブ１全体としての耐溶損性がさらに向上する。
　表面処理層５ｂは、流路７をなす内面のうち溶湯供給口２に向かい合う部位４以外の内面に及んでいてもよい。例えば、溶湯供給口２をなす部位や溶湯出射口６をなす部位、あるいは流路７をなす内面の全体に表面処理層５ｂが設けられていてもよい。流路７をなす内面のうち溶湯供給口２に向かい合う部位４以外の内面では、物理的溶損の発生度合が低いことから、化学的溶損の抑制能に優れた上記の表面処理層５ｂが、耐溶損性の総合的な向上に寄与する。
　なお、上述した説明において、溶湯供給口に向かい合う部位とは、少なくとも、溶湯供給口２の開口方向からダイカスト用スリーブの内面を見た時に見える部位を言う。ダイカスト用スリーブは、溶湯供給口の開口方向が略鉛直下向きの方向に延びる姿勢で、ダイカスト装置に組み込まれることが一般的である。このため、溶湯供給口に向かい合う部位に物理的溶損および化学的溶損に対して強い本発明のスリーブ素材を設けるとよい。
　そして、ダイカスト鋳造において、このようなダイカスト用スリーブの溶湯供給口から供給された金属溶湯は、上述した略鉛直下向きの方向に対して概ね４５°に位置する部位に溶湯が衝突することもある。このため該４５°に位置する部位にも本発明のスリーブ素材を設けることが好ましい。この場合であっても、上記の４５°に位置する部位に衝突した溶湯が溶湯供給口に向かい合う部位に向かって流れ込むので、該向かい合う部位も溶損する可能性がある。このため、溶湯供給口に向かい合う部位にスリーブ素材が設けられていると、溶損を低減できる。
＜ダイカスト用スリーブの作製＞
　寸法が、概ね、外径２００ｍｍ×内径８５ｍｍ×長さ５５０ｍｍの円筒状のダイカスト用スリーブ予備体Ａ１およびＢ１を準備した。ダイカスト用スリーブ予備体Ａ１およびＢ１の材質は、ＳＫＤ６１である。
－ダイカスト用スリーブＡ（実施例）の作製－
　ダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の内面に機械加工を施し、プランジャー挿入口８が設けられる端部から長手方向に２００ｍｍまでの部位の内径を１０５ｍｍとした。機械加工後のダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の全体に焼入れ焼戻しを行って、硬さを約４５ＨＲＣに調整した。
　一方、ダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の内面に設ける部材５として、外径１０５ｍｍ×内径８５ｍｍ×長さ２００ｍｍのリング状物品を準備した（リング肉厚１０ｍｍ）。このリング状物品は、表１の成分組成を有し、焼入れ焼戻しによって硬さが約５３ＨＲＣに調整されている。
　このリング状物品を、上記のダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の機械加工した内面に焼嵌めた。焼嵌め後には、リング状物品がダイカスト用スリーブ予備体Ａ１から抜けないように、ダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の端部にクランプリングを固定した。
　このリング状物品を焼嵌めた後のダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の側面に機械加工を行って、溶湯供給口２を設けた。溶湯供給口２は、プランジャー挿入口８が設けられた端部から長手方向に６０～１６０ｍｍの位置に設けた。また、この焼嵌めた後のリング状物品の内面にも仕上げの機械加工を行った。ダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の内面とリング状物品の内面により流路を形成するように構成した。ダイカスト用スリーブＡ（または、後述するダイカスト用スリーブＢ～Ｄ）の外観を図３に示しておく。
　リング状物品を設けた後のダイカスト用スリーブ予備体Ａ１の“全ての内面”に表面処理を行って、実施例のダイカスト用スリーブＡを得た。ダイカスト用スリーブの内面上に、まず、ガス軟窒化処理によって厚さ約０．３ｍｍの窒化層を形成してから、この窒化層の上に、水蒸気処理によって厚さ約０．０１ｍｍのマグネタイト層を形成して、表面処理層５ｂとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
－ダイカスト用スリーブＢ（比較例）の作製－
　ダイカスト用スリーブ予備体Ｂ１の全体に焼入れ焼戻しを行って、硬さを約４５ＨＲＣに調整した。このダイカスト用スリーブ予備体Ｂの側面に、溶湯供給口２が設けられている。溶湯供給口２はプランジャー挿入口８が設けられた端部から長さ方向に６０～１６０ｍｍの位置に設けられている。そして、この焼入れ焼戻し後のダイカスト用スリーブ予備体Ｂ１の“全ての内面”に表面処理を行って、比較例のダイカスト用スリーブＢとした。ダイカスト用スリーブの内面上に、ガス軟窒化処理によって、厚さ約０．３ｍｍの窒化層を形成して、表面処理層５ｂとした。
＜ダイカスト用スリーブＡおよびＢの耐溶損性の評価＞
　ダイカスト用スリーブＡ（実施例）およびＢ（比較例）を８００ｔのコールドチャンバー方式ダイカスト装置に装着して、ダイカスト用アルミニウム合金ＡＤＣ１２（Ｆｅ：１．３質量％以下）のダイカスト鋳造を行った。ダイカスト鋳造時のＡＤＣ１２の金属溶湯の温度は６８０℃とした。そして、ショット回数（ダイカスト鋳造を行った回数）が４０，０００回に達したときの、両スリーブの溶湯供給口２が設けられている位置の内面を観察した。
　ダイカスト用スリーブＡの観察結果を図４に、ダイカスト用スリーブＢの観察結果を図５に、それぞれ示す。図４に示すように、ダイカスト用スリーブＡの内面には、健全な表面処理層５ｂが残っており、化学的および物理的の両方の溶損が認められなかった。一方、図５に示すように、ダイカスト用スリーブＢの内面には、溶湯供給口２の直下部において、表面処理層５ｂが破壊されており、かつ、素材（つまり、ＳＫＤ６１）も減耗しており、著しい溶損が認められた。
＜ダイカスト用スリーブの作製＞
　外径２００ｍｍ×内径８５ｍｍ×長さ５５０ｍｍの円筒状のダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１およびＤ１を準備した。ダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１およびＤ１の材質は、ＳＫＤ６１である。
－ダイカスト用スリーブＣ（本発明例）の作製－
　ダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１の内面に機械加工を施し、プランジャー挿入口８が設けられる端部から長手方向に２００ｍｍまでの部位の内径を９５ｍｍとした。
　一方、ダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１の内面に設ける部材５として、表２の成分組成を有する溶接棒を準備した。そして、この溶接棒を用いた肉盛溶接で、ダイカスト用スリーブ予備体Ｃの機械加工した内面に２層の肉盛層を形成した。
　そして、ＳＫＤ６１の部分の硬さが約４５ＨＲＣになるように、肉盛溶接後のダイカスト用スリーブ予備体Ｃの全体に焼入れ焼戻しを行った。これにより、肉盛層の硬さも約４５ＨＲＣとなった。
　その後に、この肉盛層を形成した後のダイカスト用スリーブ予備体Ｃの側面に機械加工を行って、溶湯供給口２を設けた。溶湯供給口２は、プランジャー挿入口が設けられた端部から長さ方向に６０～１６０ｍｍの位置に設けた。
　肉盛層に仕上げの機械加工を行って肉盛層の仕上げ厚さを約５ｍｍとした。これにより、ダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１の内面に流路を形成した。
　ダイカスト用スリーブ予備体Ｃ１の“全ての内面”に表面処理を行って、実施例のダイカスト用スリーブＣとした。ダイカスト用スリーブの内面上に、まず、ガス軟窒化処理によって厚さ約０．３ｍｍの窒化層を形成し、この窒化層の上に水蒸気処理によって厚さ約０．０１ｍｍのマグネタイト層を形成して、表面処理層５ｂとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
－ダイカスト用スリーブＤ（比較例）の作製－
　ダイカスト用スリーブ予備体Ｄ１の全体に焼入れ焼戻しを行って、硬さを約４５ＨＲＣに調整した。このダイカスト用スリーブ予備体Ｄ１の側面には、プランジャー挿入口８が設けられた端部から長さ方向に６０～１６０ｍｍの位置に、溶湯供給口２が設けられている。
　この焼入れ焼戻し後のダイカスト用スリーブ予備体Ｄ１の“全ての内面”に表面処理を行って、比較例のダイカスト用スリーブＤとした。ダイカスト用スリーブの内周面上に、ガス軟窒化処理によって、厚さ約０．３ｍｍの窒化層を形成して、表面処理層５ｂとした。
＜ダイカスト用スリーブＣおよびＤの耐溶損性の評価＞
　ダイカスト用スリーブＣ（実施例）およびＤ（比較例）を８００ｔのコールドチャンバー方式ダイカスト装置に装着して、ダイカスト用アルミニウム合金（Ｆｅ：０．６％未満）のダイカスト鋳造を行った。ダイカスト鋳造時のアルミニウム合金の金属溶湯の温度は７２０℃とした。
　このダイカスト装置においては、溶湯供給口２から供給される溶湯が、溶湯供給口２から４５°斜め下方の位置に落ちるように、勢いをもって注がれた。ダイカスト鋳造後に、両スリーブの溶湯供給口２が設けられている位置の内面を観察した。
　図６は、４，５００回ダイカスト鋳造を行った後の、ダイカスト用スリーブＣにおける溶湯供給口２に向かい合う部位４の写真である。図中、丸印は溶湯供給口２から４５°斜め下方の位置を示し、星印は溶湯供給口２の直下の位置を示す。図６に示すように、ダイカスト用スリーブＣについては、４，５００ショットの時点で、金属溶湯による衝撃エネルギーが大きいと思われる溶湯供給口２から４５°斜め下方の位置で物理的溶損が認められたものの、肉盛層は依然として残存していた。溶湯供給口２の直下部においては、健全な表面処理層５ｂが残っており、化学的および物理的の両方の溶損が抑制されていた。
　図７は、５００回ダイカスト鋳造を行った後の、ダイカストスリーブＤにおける溶湯供給口２に向かい合う部位４の写真である。図中、丸印は溶湯供給口２から４５°斜め下方の位置を示し、星印は溶湯供給口２の直下の位置を示す。図７に示すように、ダイカスト用スリーブＤについては、既に５００ショットの時点で、溶湯供給口２から４５°斜め下方の位置で著しい物理的溶損が認められ、溶湯供給口２の直下部においても、著しい化学的溶損が認められた。
　ダイカスト用スリーブの内面を構成する素材を想定して、この素材の耐溶損性を評価した。評価した素材の成分組成を、表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　まず、表３の素材１～４を、図８に示す寸法（単位はｍｍ）の試験片１６の形状に加工した。このとき、素材１は、表３の成分組成を有した金属粉末をＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理して得た焼結材である。試験片１６のそれぞれの硬さは、素材１：７０ＨＲＣ、素材２：５３ＨＲＣ、素材３：４５ＨＲＣ、素材４：４５ＨＲＣである。
　次に、上記の試験片１６を、図９に示すように、周期９０ｒｐｍ、往復高さ３０ｍｍで上下動させて、金属溶湯１７への浸漬を繰り返す溶損試験を行った。金属溶湯１７は、ＪＩＳ－Ｈ－５２０２：２０１０の「アルミニウム合金鋳物」に規格されるアルミニウム合金ＡＣ４Ｃ（Ｆｅ：０．５質量％以下）であり、その温度は、ヒーター１８によって７００℃に維持した。試験時間は２時間とした。
　そして、溶損試験の前後において、その試験片の重さの差（つまり、減量）に基づき、下記の式に従って、溶損率（％）を算出した。この溶損率の値が小さい程、耐化学的溶損性に優れることを意味する。結果を表４に示す。
溶損率（％）＝｛（試験前の重さ－試験後の重さ）／試験前の重さ｝×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４の結果より、素材１～３の試験片は、素材４の試験片と比較して、試験片の減耗が少なく、耐化学的溶損性に優れていた。また、試験片を上下動させたことによって生じ得る物理的溶損の形態も確認されなかった。そして、素材１～３の試験片のうちでも、Ｃの含有量が１．０％より多い組成であり、Ｗ、Ｍｏ、Ｖの含有量が多い素材１の試験片は、硬さも高く、特に耐溶損性に優れていた。
　本出願は、2016年8月31日出願の日本特許出願（特願2016-169254）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明によれば、耐溶損性に優れたダイカスト用スリーブとその製造方法が提供される。
　１　ダイカスト用スリーブ
　２　溶湯供給口
　３　予備体
　３ａ　拡径部
　３ｂ　第一開口
　４　溶湯供給口に向かい合う部位
　５、５１　部材
　５ａ　第二開口
　５ｂ　表面処理層
　６　溶湯出射口
　７　流路
　８　プランジャー挿入口
　１６　試験片
　１７　金属溶湯
　１８　ヒーター
 

Claims (12)

  1. 　内部に流路を有するダイカスト用スリーブであって、
    　外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が前記ダイカスト用スリーブの外面から内面に貫通しており、
    　前記流路をなす内面のうち少なくとも前記溶湯供給口に向かい合う部位が、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、Ｍｏ：１．０％未満、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材で構成されている、ダイカスト用スリーブ。
  2. 　内部に流路を有するダイカスト用スリーブであって、
    　外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が前記ダイカスト用スリーブの外面から内面に貫通しており、
    　前記流路をなす内面のうち少なくとも前記溶湯供給口に向かい合う部位が、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式によるＭｏおよびＷのうちの１種または２種：１．６％以上１５．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材で構成されている、ダイカスト用スリーブ。
  3. 　前記素材の成分組成が、質量％で、Ｃ：０．４％以上１．０％未満である、請求項１または２に記載のダイカスト用スリーブ。
  4. 　前記素材の成分組成が、質量％で、Ｃ：１．０％以上２．５％以下であり、かつ、
    　前記素材が焼結材である、請求項１または２に記載のダイカスト用スリーブ。
  5. 　前記素材の成分組成がさらに、Ｖを含み、質量％で、Ｖ：６．０％以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載のダイカスト用スリーブ。
  6. 　前記素材の成分組成がさらに、Ｃｏ、Ｎｂの少なくとも一つを含み、質量％で、Ｃｏ：１０．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載のダイカスト用スリーブ。
  7. 　内部に流路を有し、外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が外面から内面へ貫通しているダイカスト用スリーブの製造方法であって、
    　前記ダイカスト用スリーブとなる予備体を用意し、
    　前記流路をなす内面のうち少なくとも、前記溶湯供給口と向かい合う部位または前記溶湯供給口となる部位に向かい合う部位に、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、Ｍｏ：１．０％未満、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材を設ける、ダイカスト用スリーブの製造方法。
  8. 　内部に流路を有し、外部から前記流路へ金属溶湯を供給するための溶湯供給口が外面から内面へ貫通しているダイカスト用スリーブの製造方法であって、
    　前記ダイカスト用スリーブとなる予備体を用意し、
    　前記流路をなす内面のうち少なくとも、前記溶湯供給口と向かい合う部位または前記溶湯供給口となる部位に向かい合う部位に、質量％で、Ｃ：０．４％以上２．５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．０％以上１２．０％以下、（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の関係式によるＭｏおよびＷのうちの１種または２種：１．６％以上１５．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物の成分組成を有する素材を設ける、ダイカスト用スリーブの製造方法。
  9. 　前記素材の成分組成が、質量％で、Ｃ：０．４％以上１．０％未満である、請求項７または８に記載のダイカスト用スリーブの製造方法。
  10. 　前記素材は、成分組成が、質量％で、Ｃ：１．０％以上２．５％以下の焼結材である、請求項７または８に記載のダイカスト用スリーブの製造方法。
  11. 　前記素材の成分組成がさらに、Ｖを含み、質量％で、Ｖ：６．０％以下である、請求項７から１０のいずれか一項に記載のダイカスト用スリーブの製造方法。
  12. 　前記素材の成分組成がさらに、Ｃｏ、Ｎｂの少なくとも一つを含み、質量％で、Ｃｏ：１０．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下である、請求項７から１１のいずれか一項に記載のダイカスト用スリーブの製造方法。
     
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