JPH02117760A

JPH02117760A - 磁歪材料の製造方法

Info

Publication number: JPH02117760A
Application number: JP27185288A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Okamoto; 岡本　重夫; Teruo Mori; 輝夫森
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1990-05-02
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JP2911904B2

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、結晶配向性を有する鋳造体の一方向冷却式遠
心鋳造法およびその装置に関するものである。

〈従来の技術〉例えば磁歪アクチュエータや磁石等の構成材料として使
用する合金など、各種合金において、結晶配向性を有す
る多結晶体ないし単結晶体が必要とされる。

従来、このような結晶配向性を有する多結晶体等を製造
するには、ゾーンメルト法が使用されている。

しかし、ゾーンメルト法は、工程数が多く、また時間が
かかり、コスト高となる。　また試料形状に制限があり
、円柱ないし棒状のものしか得られない。

一方、任意の形状に合金等を鋳込む方法としては、遠心
鋳造法がある。

第３図には、従来の遠心鋳造装置の１例が示される。

この装置では、回転軸１を設置し、その−側方に横方向
へ延びる片持ちアーム２を形成して、この片持ちアーム
２の先端部分に、鋳型担持部３を設置する。

鋳型担持部３は、回転軸１の放射方向へ開口している湯
口４１を具えたルツボ４を有する。

この湯口４１の周囲部分にはアルミナ製鍔部材５が接続
され、またルツボ４の周囲には高周波誘導加熱手段６が
設けられる。

さらに、鋳型１０を鍔部材５に挟込み式に着脱可能に取
付けるための装着板部材７と、こめ装着板部材７を鍔部
材５に締付は可能に取付けるための複数本の締付はロッ
ド８および蝶ナツト９とを有する。

一方、鋳型１０は、例えば銅のような熱伝導性のよい材
料の内壁構成部材１２．１３．１４を有し、中空の鋳造
空間１１を有する構造の金型として構成される。　そし
て、鋳型１０の開口が前記鍔部材５の第３画布面に接し
、底部が装着板部材７に接するように、鋳型担持部３に
取付けられる。

そして、溶解すべき所定の合金Ａをルツボ４内に充填し
、高周波誘導加熱手段６を用いてこれを加熱することに
より、合金Ａを溶解する。

この後、加熱手段６を引き下げた後回転軸１を所定の速
度で回動することによってルツボ４内の溶融合金に遠心
力を付与し、この遠心力の作用により溶融合金をルツボ
４の湯口４１から鋳型１０内に流し込む。　この際、鋳
型１０内に流し込まれた溶融合金は、遠心力を受けると
ともに、鋳型１０の熱放散により冷却され鋳造品かえら
れる。

〈発明が解決しようとする課題〉遠心鋳造法は、任意の形状の鋳造品を得ることができ、
さらに、鋳込まれた鋳造品の内部組織が緻密なものにな
る点で優れた鋳造法といえる。

しかし、鋳型１０内に流し込まれた溶融合金の冷却が等
方向になる。

このため、例えば磁歪アクチュエータや磁石等の構成部
材のように、特定の方向の結晶配向性を持つことが必要
な鋳造体を鋳造する際には、適用できない。

本発明は、遠心鋳造法の持つ利点を生かしながら、粒子
配向性を持つ鋳造体の鋳造も可能な新規な一方向冷却式
遠心鋳造法およびその装置を提供することを目的とする
。

く課題を解決するための手段〉このような目的は、下記の本発明により達成される。

すなわち、本発明は、鋳型内の冷却方向を、遠心鋳造装
置の遠心力作用方向に設定し、鋳造する溶融金属を遠心
作用により鋳型内に流し込むようにしたことを特徴とす
る一方向冷却式遠心鋳造法である。

また、遠心鋳造装置において、鋳型の遠心力作用方向の
端面に放熱手段を設けた一方向冷却式遠心鋳造装置であ
る。

く作　用〉本発明では、遠心鋳造に際しての、溶融金属の冷却が特
定方向からのみ行われるようにして、鋳型内の冷却を一
方向性とすることにより、鋳造体の結晶配向性を一方向
性とするものである。

〈実施例〉以下、実施例に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一方向冷却式遠心鋳造法を実施する
ための遠心鋳造装置の一実施例を示す概略構成図である
。

第１図に示される一方向冷却式遠心鋳造装置は、図示し
ない駆動手段により回転される回転軸１と、この回転軸
１の一側方に横方向へ延びる状態に形成された片持ちア
ーム２と、この片持ちアーム２の先端部分に設けられた
鋳型担持部３とを有する。

そして、鋳型担持部３は、ルツボ４と、ルツボ４から注
湯される鋳型１０と、この鋳型１０の鋳造空間１１の遠
心力作用方向端面に接続する放熱手段１６と、遠心力作
用方向と平行に鋳型１０を被うように配設された断熱手
段２０とを有する。

この場合、ルツボ４は、回転軸１の放射方向、すなわち
遠心方向に開口している湯口４１を具え、例えばアルミ
ナ、ジルコニア、マグネシア、カルシア等のセラミクス
から形成される。

この湯口４１の周囲部分には、例えばアルミナ、ジルコ
ニア、マグネシア、カルシアのような耐熱衝撃性のよい
セラミクス材料から作られた鍔部材５が配置され、鋳型
１０への連通路を形成する。

また、ルツボ４の下部周囲には、例えば高周波誘導加熱
手段６等の加熱手段が配置される。

そして、前記鋳型ｌＯをこの鍔部材５に挟込み式に着脱
可能に取付けるための装着板部材７と、この装着板部材
７を前記鍔部材５に締付は可能に取付けるための複数本
の締付はロッド８および蝶ナツト９が設けられる。

そして、前記装着板部材７は、放熱手段１６を抑える板
面に広い開放面ができるように、例えば格子形状または
枠形状に構成しておく。

鋳型１０は、その中央部に所望の形状の鋳造空間１１を
有し、前記鋳型担持部３内に配置される。

放熱手段１６は、例えば、銅、鉄のように耐熱性に優れ
且つ熱伝導性のよい材料で作られる。

そして、前記鋳型１０の鋳造空間１１の遠心力作用方向
端面は放熱手段１６の内側端面から形成され、放熱手段
１６は、鋳型の一部とじて機能し、放熱手段１６の、外
方（前記回転軸１の放射方向）に向いた面が放熱面とし
て機能している。

この放熱面は、例えば図示のように、複数の放熱フィン
１７を持つ構造として構成されるが、これに限らず、例
えばラジェータのような液体冷却式の放熱器として構成
したり、ヒートポンプを配置したり、種々の構造が可能
である。

また、鋳型１０の鋳造空間１１の遠心力作用方向端面以
外の内壁を構成する内壁構成部材１５は、石英、銅等の
耐熱材料から形成される。

また、断熱手段２０は、例えば耐熱煉瓦アルミナ、ジル
コニア、耐熱繊維等の断熱材料を用いて遠心方向端面以
外の内壁を構成する内壁構成部材１５の周囲部分に、例
えば着脱可能に且つ密着的に配設し得るように構成され
る。

以下、このような構成の一方向冷却式遠心鋳造装置を用
いた鋳造法を説明する。

■　先ず、鋳型ｌＯの周囲部分に断熱手段２０を取付け
、その後、放熱手段１６の内側面に形成しである結合構
造を利用して、放熱手段１６と鋳型１０の内壁構造部材
１５とを結合する。

■　次に、蝶ナツト９を緩め装着板部材７を、鋳型担持
部３の状態を鋳型装着可能な状態に移行させ鋳型１０と
放熱手段１６と断熱手段２０との組合せ物を、放熱手段
１６の放熱構造面が装着板部材７に接するよう状態で、
開放状態にある鋳型担持部３内に装着し、蝶ナツト９を
締付けて固定する。

■　しかる後、溶解すべき所定の合金材料Ａや溶解促進
材料等をルツボ４内に充填し、高周波誘導加熱手段６を
用いてこれを加熱して溶融合金とする。

■　回転軸１を所定の速度で回動することによリルツボ
４内の溶融合金に遠心力を付与し、この遠心力の作用に
って、溶融合金をルツボ４の湯口４１から鋳型１０内の
鋳造空間１１へと流し込む。　この際、加熱手段６は通
常引き下げられる。

■　鋳型１０内の鋳造空間１１に流し込まれた溶融合金
は、遠心力作用により圧縮・凝固する。

この場合、鋳造空間１１の遠心方向端面以外の周囲部分
から放散される熱は、断熱手段２０によってさえぎられ
、鋳造空間１１の遠心方向端面から放散される熱が、放
熱手段１６の放熱面に伝導される。

このため、鋳造空間ｌｌ内の溶融合金の熱は、放熱フィ
ン１７から雰囲気中に放散され、溶融合金は、図示矢印
方向に冷却されることになる。　その結果、合金内の結
晶粒子は、この一方向からの冷却作用のために一方向に
配列し、特定方向への結晶配向性を持つ鋳造品が得られ
ることになる。

この一方向冷却式遠心鋳造法の優秀性を示すため、以下
に、この方法で製造された鋳造体の具体例を挙げる。

例えば、試料として、Ｔ　ｂｏ、　＊　Ｄ　’／Ｑ、　
？　Ｆ　ｅｌ、　９の磁歪材料を用い、図示の一方向冷
却式遠心鋳造法により鋳造した。

この場合、溶解温度は１３００℃、回転数２００ｒｐｍ
にて遠心鋳造を行った。

また、本発明では内壁構成部材は１ｍｍ厚の石英ガラス
製とし、この周囲に耐熱レンガ製の断熱部材２０を配置
した。　また、放熱手段は銅製とし、この外方面にフィ
ンを形成した。

このものの磁歪量Δわ９と磁場Ｈとの関係を第２図に示
す。

また、このものを１０００℃、１０時間アニールしたも
のの結果を第２図に併記する。

これとは別に比較のため、第３図に示される従来の遠心
鋳造法により鋳造を行った。

この場合、内壁構成部材１２．１３および内壁構成部材
１４の厚さはそれぞれ、１５ｍｍおよび３ｍｍの銅製と
した。

得られた鋳造体を前記と同様にアニールした結果を第２
図に示す。

なお、第２図には、ゾーンメルトの結果も示される。

第２図に示される結果から、本発明によれば磁歪量が高
（、結晶配向性が良好で従来の遠心鋳造法に比べて本発
明の効果が極めて高いことがわかる。

この場合、鋳造後アニールを行うときは、従来法では（
△わ９）／△Ｈが０　、４５　ｐｐｍ１０ｅであるのに
対し、本発明では２　、３０　ｐｐｍ１０ｅと磁歪量は
格段と向上する。

そして、磁歪量はゾーンメルト法と匹敵する。

ただしゾーンメルト法では、一方向性結晶を得るのに１
００ｍｍ／時間を費す。　これに対し、本発明では１０
０ｍｍ／分の時間で十分である。

以上述べたように、本発明の一方向冷却式遠心鋳造法で
は、鋳型の冷却方向（熱放散方向）を、遠心鋳造装置の
遠心力作用方向に設定し、例えば放熱手段１６をこの設
定方向上に配設し、好ましくは断熱手段２０を鋳型から
の熱放散がこの設定方向以外の方向に伝導しない状態に
配設し、さらに、鋳造作業それ自体の工程を従来通りの
ものとしたので、従来の遠心鋳造法の持つ利点をそのま
ま活用することができ、また、製造作業の容易（ＩＩ、
をも実現することが可能になる。

その結果、特定方向に結晶配向性を有する鋳造体の製造
に際し、鋳造時間の短縮化および低コスト化を実現する
ことができる。

以上、一実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではな（、その要旨を変更しない範囲内に
おいて種々に変形実施することが可能である。

例えば、片持ちアームについては、図示実施例では１本
として説明しているが、片持ちアームの構造および設置
数等は目的に応じて適宜に選定することができる。

また、鋳型と断熱手段と放熱手段との組合せ構造につい
ては、本発明の要旨を変更しない範凹円であれば、適宜
の組合せ構造を採用することができる。　例えば、断熱
手段や放熱手段等を予め鋳型担持部に固定的に設け、鋳
型のみを着脱可能に構成することも可能である。

また、断熱手段２０は必ずしも設けなくてもよい。

あるいは、断熱手段２０のみを設けて放熱手段１７を別
途設けな（でも、冷却方向を遠心力作用方向に設置する
こともできる。

また、放熱手段１６を、必ずしも鋳型１０の内壁構成部
材とせず、内壁構成部材の外側に設けてもよい。

また、鋳型担持部の構造についても、鋳型等を着脱可能
に装着できる構造であれば、適宜の構造を採用すること
ができる。

また、溶融加熱手段も適宜のものを使用することができ
る。

また、製造対象とする物質は、磁歪材料の外に磁石材料
、軟磁性材料、構造材料等がある。

磁歪材料としては、希土類元素−鉄族元素の合金等の種
々の材料の他、Ｆｅ系Ｎｆ系などの合金材や希土類Ｆｅ
酸化物などが可能である。

く効　果〉以上述べた通り、本発明によれば、遠心鋳造法の持つ利
点を生かしながら、結晶配向性を持つ鋳造体の鋳造も可
能な一方向冷却式遠心鋳造法およびその装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一方向冷却式遠心鋳造法を実施する
ための遠心鋳造装置の実施例を示す概略構成図、第２図
は、本発明の一方向冷却式遠心鋳造法を用いて製造した
鋳造体の性能特性図、第３図は、従来の遠心鋳造法を説
明するための説明図である。符号の説明１・・・回転軸２・・・片持ちアーム３・・・鋳型担持部４・・・ルツボ４１・・・湯口５・・・鍔部材６・・・高周波誘導加熱手段７・・・装着板部材８・・・締付はロッド９・・・蝶ナツト１０・・・鋳型１１・・・鋳造空間部１２．１３．１４．１５・・・内壁構成部材１６・・・
放熱手段１７・・・放熱フィン２０・・・断熱手段トＦＩＧ、２印か口石赴）惑男ｔ、ｆＨ（Ｏｅ）Ｘノ

Claims

【特許請求の範囲】（１）鋳型内の冷却方向を、遠心鋳造装置の遠心力作用
方向に設定し、鋳造する溶融体を遠心作用により鋳型内
に流し込むようにしたことを特徴とする一方向冷却式遠
心鋳造法。（２）遠心鋳造装置において、鋳型の遠心力
作用方向の端面に放熱手段を設けた一方向冷却式遠心鋳
造装置。（３）前記鋳型の遠心力作用方向の端面以外の鋳型の周
囲に断熱手段を設けた請求項２に記載の一方向冷却式遠
心鋳造装置。