JPH02280953A - ダイカストマシン用射出部品 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐溶損性及び耐衝撃性が優れており、アルミニ
ウム、亜鉛、スズ及び鉛等の非鉄金属合金の鋳造に好適
のダイカストマシン用射出部品に関する。

［従来の技術］ 近時、アルミニウム、亜鉛、スズ及び鉛等の非鉄金属を
高精度且つ高速度で鋳造できるダイカスト技術は自動車
、産業機械及び家電機器等の分野において益々重要な生
産手段となっている。

従来、ダイカストマシンの射出部の部品にはＪＩＳ　５
ＫＤＩＩ又は５ＫＤ８１等の冷間又は熱間ダイス鋼が使
用されている。また、近年、セラミックス製の部材を鋳
ぐるむことにより、溶湯と接触する部分にセラミックス
を配置したスリーブ及びプランジャ等の部品も使用され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したダイカストマシンの射出部品に
は以下に示す欠点がある。

先ず、ダイス鋼を使用した射出部品においては、−膜内
に非鉄金属合金は鉄と反応しやすいという性質があるた
め、ダイカストマシンの溶湯と接触する部分では著しい
溶損が発生する。このため、射出部の部品を頻繁に交換
する必要があり、寿命が短い。

また、溶損を抑制する目的でダイス鋼の表面に窒化処理
を施した部品も使用されている。しかし、この場合も窒
化層の厚さは高々数μｍであるため、例えばスリーブ及
びプランジャ等のように摺動部の部品に窒化処理を施し
ても、窒化膜は容易に摩耗して地金が露出する。このた
め、射出部の部品の寿命を延長させる効果は少ない。

更に、セラミックスを溶湯接触部に配置した射出部品に
おいては、耐溶損性は優れているものの、ダイカストマ
シンが溶湯を射出する瞬間はダイカストマシン全体に極
めて大きな衝撃が加えられるため、本来脆い材質である
セラミックス部分が破壊されることがある。そうすると
、作業を中断する必要があり、作業性が悪い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
非鉄金属の溶湯に対する耐溶損性が優れていると共に、
耐衝撃性にも優れており、作業性が良好なダイカストマ
シン用射出部品を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るダイカストマシン用射出部品は、溶湯と接
触する部分の少なくとも一部が、０．１乃至２０重量％
のＣｏを含有し、残部がチタン又はチタン合金及びセラ
ミックス粒子と不可避的不純物からなる複合材料により
形成されていることを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、溶湯と接触する部分の少なくとも一
部が所定量のＧｏを含有するチタン又はチタン合金とセ
ラミックス粒子との複合材料により形成されている。こ
の複合材料は、非鉄金属の溶湯に対して優れた耐溶損性
を有すると共に耐衝撃性にも優れたチタン又はチタン合
金に、高強度且つ高硬度のセラミックス粒子を添加した
ものであり、耐溶損性、耐衝撃性及び耐摩耗性を兼備し
ている。従って、この複合材料で溶湯接触部を形成する
ことにより、長寿命であり、作業性が優れたダイカスト
マシン用射出部品が得られる。

次に、この複合材料の各成分の組成限定理由について説
明する。

１正 Ｃｏは金属チタン又はチタン合金からなるマトリックス
とセラミックス粒子との間の濡れ性を改善し、両者の接
合性を向上させる効果があり、Ｃｏを複合材料中に添加
することにより複合材料の耐衝撃性を向上させることが
できる。このＣＯは、複合材料の原料粉末中にＣＯ粉末
を混合することにより添加してもよいし、Ｔｉ−Ｃｏ合
金粉として複合材料中にＣＯを含有させてもよい。

この場合に、複合材料中におけるＣＯの含Ｗｆｆｉは０
．１重量％以上であることが必要である。ＣＯの含ｆｉ
’ｆｆｉが０．１重量％未溝の場合は、上述の濡れ性を
改善する効果が得られない。このため、複合材料の製造
時において原料粉末の焼結が十分に行われず、複合材料
の硬度及び伸びが低くなる。

方、ｃｏの含有量が２０重量％を超えると、ＣＯとＴｉ
との間の金属間化合物が必要量以上に析出し、複合材料
が脆性化する。このため、複合材料中のＧｏの含を量は
０．１乃至２０重量％とする。

セラ々・　ス亡 複合材料中のセラミックス粒子の体積含有率が０．１％
未溝の場合、複合材料の硬度及び耐摩耗性は極めて低い
ものとなる。一方、セラミックス粒子の体積含有率が５
０％を超えると、複合材料が脆性化するため、耐衝撃性
が低下し、割れやすくなる。このため、複合材料中のセ
ラミックス粒子の体積含有量は０．１乃至５０％である
ことが好ましい。

また−複合材料中のセラミックス粒子の平均粒径が０．
０１μｍ未満の場合は、マトリックスであるチタン又は
チタン合金中にセラミックス粒子を均一に分散させるこ
七が困難であり、安定した特性の複合材料を得ることが
困難である。一方、セラミックス粒子の平均粒径が５０
０μｍを超えると、セラミックス粒子間の間隔が大きく
なるため、複合材料の硬度が低下する。従って、複合材
料の耐摩耗性も低下する。このため、複合材料中のセラ
ミックス粒子の平均粒径は０．Ｏｌ乃至５００μｍであ
ることが好ましい。

［実施例コ 次に、本発明の実施例についてその比較例と比較して説
明する。

先ず、平均粒径が２０μｍであり、純度が９９．７重量
％以上のチタン粉末と、平均粒径が５μｍの炭化タング
ステン（ＷＣ）粉末とを５：１の体積比で混合した。そ
して、この混合粉体に下記第１表に示す割合で、平均粒
径カ月０μｍのＣｏ粉末を均一に混合して原料とした。

第１表 この原料をゴム型に密封し、加圧力が１トン／ｃＪの条
件で冷間静水圧プレス（ＣＩＰ　）加工を行って、筒状
の圧粉体を得た。そして、真空度が１０−’丁ｏｒｒ１
温度が１３００℃の真空炉中てこの圧粉体を焼結させた
後、この焼結体を旋盤加工して、複合材料からなるコー
ルドチャンバ用スリーブを製作した。この各スリーブを
実施例１乃至３及び比較例１乃至３とした。

次に、５重量％のＣｏを含有し、残部がチタン及び不可
避的不純物からなる平均粒径が３５μｍのチタン合金粉
末と、平均粒径が１５μｍの炭化けい素（Ｓ　ｉ　Ｃ）
粉末とを下記第２表に示す割合で均一に混合して原料と
した。

第２表 次いで、下記第３表に示す平均粒径の Ａｌ２Ｏ３粉末と、平均粒径が２０μｍであり、純度が
９９．７重量％のチタン粉末及び平均粒径が１０μｍの
Ｃｏ粉末とを混合して原料とした。この場合に、チタン
粉末、Ｃｏ粉末及びＡｌ２Ｏ３粉末の混合割合は重量比
％で８０：２：１８である。

第３表 この原料を、上述の実施例１乃至３及び比較例１乃至３
と同様に、冷間静水圧プレス加工した後、真空中で焼結
させることにより、筒状の複合材料を得た。この複合材
料を従来のコールドチャンバ用スリーブ（材質ＳＫＤ［
ｉｌ）の内面に鋳ぐるむことにより、溶湯と接触する部
分に前記複合材料が配設されたコールドチャンバ用スリ
ーブを製作した。

これらのスリーブを実施例４乃至７及び比較例４乃至６
とした。

この原料を、上述の実施例４乃至７及び比較例４乃至６
と同様に、冷間で静水圧プレス加工した後、真空焼結さ
せて筒状の複合材料を得た。この複合材料を従来のコー
ルドチャンバ用スリーブの内面に鋳ぐるむことにより、
溶湯と接触する部分に前記複合材料が配設されたコール
ドチャンバ用スリーブを製作した。これを実施例８乃至
１２及び比較例７とした。

また、下記第４表に示すように、従来例１及び２として
表面に窒化処理を施した５ＫＤ６１合金製のコールドチ
ャンバ用スリーブ（硬度ＨＲＣＧＯ）及びセラミックス
（窒化けい素）を鋳ぐるんだスリーブを用意した。

第４表 ■硬度試験 実施例、比較例及び従来例の各スリーブのマイクロビッ
カース硬度を測定した。

■引張試験 引張試験機により伸びを測定した。

■実用試験 実施例、比較例及び従来例の各スリーブをコールドチャ
ンバ用ダイカストマシン（能力２ｓｅｔ）に取り付けて
実際にアルミニウム合金ＣＡＤＣ１２）溶湯から自動車
用エンジンカバーを鋳造した。そして、１０００回シＥ
ｌ”／トした後にスリーブを取り外し、溶損による摩耗
の状況を調べた。

これらの試験結果をまとめて第５表に示す。但し、溶損
状況はスリーブ内壁の最大溶損量が０．１＋ｎ以下の場
合を◎、ｏ、ｉｆｆｉｍを超え０．３龍以下の場合を０
１０．３１１ＩＩを超える場合を△で示した。

上述した実施例、比較例及び従来例の各スリーブに対し
、下記に示す試験を行ってその性能を調べた。

第５表（その１） 第５表（その２） この第５表から明らかなように、実施例１乃至１２はい
ずれも溶損量が０．ｊａｍ以下であり、割れも発生して
いない。一方、比較例３．６及び従来例２は伸びが０．
４％以下と極めて低く、割れが発生した。その他の比較
例１，２，４．５．７及び従来例１はいずれも溶損量が
０．１＋＋ｍを超えており、耐溶損性が悪いものであっ
た。

なお、本発明において使用可能なセラミックスは上述の
ＷＣ，ＳｉＣ及びＡｚｚ　Ｏａに限定されるものではな
く、Ｃｒ　２０ａ　、Ｔ　１０２、ＺｒＯ□、ＭｇＯ及
びＹ２Ｏ３等の酸化物系セラミックス、Ｓ　ｔ　ａ　Ｎ
４　、Ｔ　ｉＮ％　Ｂ　Ｎ及びＡｆＮ等の窒化物系セラ
ミックス、ＴｉＣ１Ｂ４Ｃ及びＣｒＣｚ等の炭化物系セ
ラミックス、ＺｒＢ２及びＴｉＢｚ等のホウ化物系セラ
ミックス並びにサイアロン等、種々のものを使用するこ
とができる。

また、これらのセラミックスを２種類以上混合して使用
することもできる。

また、上述の実施例はコールドチャンバ用スリーブにつ
いてのものであるが、この外、コールドチャンバ用プラ
ンジャチップ及びスリーブブツシュ、ホットチャンバ用
スリーブ、プランジャリング、プランジャチップ及びノ
ズル並びに溶湯輸送管等の部品についてもＣＯを含有し
たチタン又はチタン合金とセラミックス粒子との複合材
料を使用できる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明に係るダイカストマイン用射
出部品は、溶湯と接触する部分の少なくとも一部が所定
量のＧｏを含有したチタン又はチタン合金とセラミック
ス粒子との複合材料により形成されているから、これら
の部品の溶損及び摩耗を極めて低く抑制できる。また、
耐衝撃性も優れており、部品の割れを回避できるから、
連続して作業を行うことが可能であり、作業性が優れて
いる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶湯と接触する部分の少なくとも一部が、０．１
   乃至２０重量％のＣｏを含有し、残部がチタン又はチタ
   ン合金及びセラミックス粒子と不可避的不純物からなる
   複合材料により形成されていることを特徴とするダイカ
   ストマシン用射出部品。
2. （２）前記複合材料におけるセラミックス粒子の体積含
   有率が０．１乃至５０％であることを特徴とする請求項
   １に記載のダイカストマシン用射出部品。
3. （３）前記セラミックス粒子の平均粒径が０．０１乃至
   ５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のダ
   イカストマシン用射出部品。