JPH08239722A - 金属ケイ素粉末とフラックスによるアルミニウム 基ケイ素合金の製造方法 - Google Patents
金属ケイ素粉末とフラックスによるアルミニウム 基ケイ素合金の製造方法Info
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- JPH08239722A JPH08239722A JP8163195A JP8163195A JPH08239722A JP H08239722 A JPH08239722 A JP H08239722A JP 8163195 A JP8163195 A JP 8163195A JP 8163195 A JP8163195 A JP 8163195A JP H08239722 A JPH08239722 A JP H08239722A
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Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム溶湯に金属ケイ素粉末とフラッ
クスを添加し効率よくアルミニウム基ケイ素合金を製造
する。 【構成】 粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式Ｘａ
ＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４周
期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆはフ
ッ素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以下
のフラックスとをアルミニウム溶湯中に添加する。
クスを添加し効率よくアルミニウム基ケイ素合金を製造
する。 【構成】 粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式Ｘａ
ＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４周
期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆはフ
ッ素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以下
のフラックスとをアルミニウム溶湯中に添加する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムのケイ素
系合金の製造を目的とするケイ素の添加方法に関するも
のである。
系合金の製造を目的とするケイ素の添加方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム基ケイ素合金は、流動性が
改善され、薄肉鋳造が可能なこと、さらに、マグネシウ
ムや銅等を添加して熱処理することにより、強度が大幅
に向上する等の特性を有することから、最も広く使用さ
れている合金である。原料の金属ケイ素は、現在、国内
での生産は皆無であり、全量が輸入品で賄われている。
合金添加用金属ケイ素は、旧ＪＩＳ（１９５０）制定Ｇ
２３１２ １号相当品、粒度１０ｍｍ以上１００ｍｍま
たは１５０ｍｍ以下の比率が９０重量％以上である。逆
説的には、残部１０重量％未満はいかなる形状、例え
ば、粉末であることも容認される。且つ、金属ケイ素粉
末は、製造工程ばかりでなく、輸送中の振動や積み下ろ
し等の荷役作業でも発生するため、相当量が含まれてい
る。また組成は、カルシウム：０．３％以下、アルミニ
ウムおよび鉄：各々０．５％以下である。金属ケイ素添
加方法は、アルミウム合金地金製造会社では、金属ケイ
素を鉄箱に移替え、予熱乾燥を行いケイ素中の水分を除
去した後、フォークリフト等で溶湯中に投入される。金
属ケイ素は、融点が１４１４℃と高いため、８５０℃前
後の高温溶湯中で、４５分間以上の溶解時間を要する。
このため、合金化の最終工程に行われることが多い。溶
解後は、フラックス等を用いて溶湯中の酸化物等を除去
し、溶湯は、出湯に適した温度まで降下させる。出湯温
度は、工場内の雰囲気温度や鋳造時の凝固時間および鋳
鉄製鋳型の寿命等に影響を及ぼすため、低温が望まし
く、ケイ素１１．７％を含む、ダイカスト用アルミニウ
ム合金地金１２種（ＪＩＳ Ｈ２１１８）の場合は、液
相線温度が５８０℃であり、出湯温度は液相線温度より
１００℃程度高い、７００℃以下で行われる。
改善され、薄肉鋳造が可能なこと、さらに、マグネシウ
ムや銅等を添加して熱処理することにより、強度が大幅
に向上する等の特性を有することから、最も広く使用さ
れている合金である。原料の金属ケイ素は、現在、国内
での生産は皆無であり、全量が輸入品で賄われている。
合金添加用金属ケイ素は、旧ＪＩＳ（１９５０）制定Ｇ
２３１２ １号相当品、粒度１０ｍｍ以上１００ｍｍま
たは１５０ｍｍ以下の比率が９０重量％以上である。逆
説的には、残部１０重量％未満はいかなる形状、例え
ば、粉末であることも容認される。且つ、金属ケイ素粉
末は、製造工程ばかりでなく、輸送中の振動や積み下ろ
し等の荷役作業でも発生するため、相当量が含まれてい
る。また組成は、カルシウム：０．３％以下、アルミニ
ウムおよび鉄：各々０．５％以下である。金属ケイ素添
加方法は、アルミウム合金地金製造会社では、金属ケイ
素を鉄箱に移替え、予熱乾燥を行いケイ素中の水分を除
去した後、フォークリフト等で溶湯中に投入される。金
属ケイ素は、融点が１４１４℃と高いため、８５０℃前
後の高温溶湯中で、４５分間以上の溶解時間を要する。
このため、合金化の最終工程に行われることが多い。溶
解後は、フラックス等を用いて溶湯中の酸化物等を除去
し、溶湯は、出湯に適した温度まで降下させる。出湯温
度は、工場内の雰囲気温度や鋳造時の凝固時間および鋳
鉄製鋳型の寿命等に影響を及ぼすため、低温が望まし
く、ケイ素１１．７％を含む、ダイカスト用アルミニウ
ム合金地金１２種（ＪＩＳ Ｈ２１１８）の場合は、液
相線温度が５８０℃であり、出湯温度は液相線温度より
１００℃程度高い、７００℃以下で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】合金地金製造会社で
は、輸入金属ケイ素中に含まれる金属ケイ素粉末は、１
０ｍｍ以上の大きなサイズと、選別除去されることな
く、溶湯中に投入添加される。大きなサイズは、比表面
積が小さく、投入後は溶湯に殆どが浸漬される。しかし
ながら、金属ケイ素粉末は、比表面積が大きいため、溶
湯面に浮遊し、バーナー炎や１１００℃以上の高温度炉
内雰囲気により酸化が進み、融点が高くなり未溶解ケイ
素として残有する。未溶解ケイ素は、ドロスの核とな
り、アルミニウム溶湯を吸着し、アルミニウムの歩留り
の低下を招く。且つ、除去されなかった残査は、ハード
スポットとして、鋳物製品不良の発生原因となる。金属
ケイ素溶解後の、高温維持された溶湯は、時間をかけ放
熱による自然冷却を待って出湯される。あるいは、操業
上短時間内に出湯しなければならない場合は、アルミニ
ウム地金等の冷材を投入し、出湯温度まで急冷し出湯さ
れる。金属ケイ素中から導入されるカルシウムは、溶湯
の流動性、押湯性等の鋳造性を阻害し、また偏析性ハー
ドスポットを発生させる有害不純物で、車のホイールや
ピストン鋳造会社では、ＰＰＭオーダーで社内規格値を
定め、厳しく管理を行っている。このためフラックス等
によるカルシウムの除去工程が必要となる。
は、輸入金属ケイ素中に含まれる金属ケイ素粉末は、１
０ｍｍ以上の大きなサイズと、選別除去されることな
く、溶湯中に投入添加される。大きなサイズは、比表面
積が小さく、投入後は溶湯に殆どが浸漬される。しかし
ながら、金属ケイ素粉末は、比表面積が大きいため、溶
湯面に浮遊し、バーナー炎や１１００℃以上の高温度炉
内雰囲気により酸化が進み、融点が高くなり未溶解ケイ
素として残有する。未溶解ケイ素は、ドロスの核とな
り、アルミニウム溶湯を吸着し、アルミニウムの歩留り
の低下を招く。且つ、除去されなかった残査は、ハード
スポットとして、鋳物製品不良の発生原因となる。金属
ケイ素溶解後の、高温維持された溶湯は、時間をかけ放
熱による自然冷却を待って出湯される。あるいは、操業
上短時間内に出湯しなければならない場合は、アルミニ
ウム地金等の冷材を投入し、出湯温度まで急冷し出湯さ
れる。金属ケイ素中から導入されるカルシウムは、溶湯
の流動性、押湯性等の鋳造性を阻害し、また偏析性ハー
ドスポットを発生させる有害不純物で、車のホイールや
ピストン鋳造会社では、ＰＰＭオーダーで社内規格値を
定め、厳しく管理を行っている。このためフラックス等
によるカルシウムの除去工程が必要となる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】アルミニウム基ケイ素合
金の製造方法において、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉
末と、式ＸａＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期
および第４周期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族
元素、Ｆはフッ素）で示される少なくとも１種を含む粒
径１ｍｍ以内のフラックスを添加することを特徴とする
製造方法。および、アルミニウム基ケイ素合金の製造方
法において、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式Ｘ
ａＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４
周期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆは
フッ素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以
内のフラックスとを成形体とすることを特徴とする製造
方法である。金属ケイ素粉末とフラックスの比率は、目
的により混合比率を変えることが良い。ケイ素の添加を
目的とする場合は、ケイ素：フラックスの重量比率は、
９５：５〜９０：１０が良く、また、非金属介在物やカ
ルシウム等の除去を目的する場合は、８０：２０〜９
０：１０の割合が良い。また、成形体の密度は、アルミ
ニウム溶湯密度の２．３と同程度のものが良く、厚み
は、薄いほど熱伝導が早くなり短時間に溶解されること
から、２０ｍｍ以内のものが好ましい。添加方法として
は、金属ケイ素粉末とフラックスを同時または別々にに
投入する方法、金属ケイ素粉末は溶湯内に加圧し、フラ
ックスは投入する方法、金属ケイ素粉末とフラックスを
同時に加圧する方法等種々の添加方法がある。なお、本
発明においては、上記にて示される少なくとも１種のフ
ラックス単独を用いても良く、また上記式にて示される
フラックスと他のフラックスとの混合物を用いても良
い。他のフラックスとしては、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＫＣ
ｌ、ＡｌＦ３、ＫＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＫＮＯ３、
ＡｌＣｌ３、ＮａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、Ｃ２Ｃｌ６、Ｋ
２ＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｎ
ａ２ＳＯ４等を用いることができる。
金の製造方法において、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉
末と、式ＸａＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期
および第４周期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族
元素、Ｆはフッ素）で示される少なくとも１種を含む粒
径１ｍｍ以内のフラックスを添加することを特徴とする
製造方法。および、アルミニウム基ケイ素合金の製造方
法において、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式Ｘ
ａＭＦｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４
周期の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆは
フッ素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以
内のフラックスとを成形体とすることを特徴とする製造
方法である。金属ケイ素粉末とフラックスの比率は、目
的により混合比率を変えることが良い。ケイ素の添加を
目的とする場合は、ケイ素：フラックスの重量比率は、
９５：５〜９０：１０が良く、また、非金属介在物やカ
ルシウム等の除去を目的する場合は、８０：２０〜９
０：１０の割合が良い。また、成形体の密度は、アルミ
ニウム溶湯密度の２．３と同程度のものが良く、厚み
は、薄いほど熱伝導が早くなり短時間に溶解されること
から、２０ｍｍ以内のものが好ましい。添加方法として
は、金属ケイ素粉末とフラックスを同時または別々にに
投入する方法、金属ケイ素粉末は溶湯内に加圧し、フラ
ックスは投入する方法、金属ケイ素粉末とフラックスを
同時に加圧する方法等種々の添加方法がある。なお、本
発明においては、上記にて示される少なくとも１種のフ
ラックス単独を用いても良く、また上記式にて示される
フラックスと他のフラックスとの混合物を用いても良
い。他のフラックスとしては、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＫＣ
ｌ、ＡｌＦ３、ＫＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＫＮＯ３、
ＡｌＣｌ３、ＮａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、Ｃ２Ｃｌ６、Ｋ
２ＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＳＯ４、Ｎ
ａ２ＳＯ４等を用いることができる。
【０００５】
【作用】本発明は、直径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末
と、前記式で示される粒径１ｍｍ未満のフラックスとの
混合物をアルミニウム溶解炉に添加することで、通常の
ケイ素溶解時より５０℃以上低い、８００℃以下のアル
ミニウム溶湯温度域で、急速に溶融する。従って、金属
ケイ素とフラックスの添加前より、溶解炉のバーナーは
消火できるため、バーナーの火炎流による炉内での飛散
がない。フラックスは溶湯表面上で、瞬く間に溶けて液
状となる。液状化したフラックスは、アルミニウム溶湯
に比べて、密度が小さいため、且つアルミニウム溶湯の
表面張力によって、アルミニウム溶湯面上を覆う。金属
ケイ素粉末は、フラックスより密度が大きく、アルミニ
ウム溶湯より小さいため、液状化したフラックスの内部
やアルミニウム溶湯とフラックスの中間に位置する。こ
の結果、炉内の高温雰囲気から遮断され、溶解炉内での
酸化は防止される。また、金属ケイ素粉末とフラックス
の溶解に伴う熱吸収により、金属ケイ素粉末が溶解した
後の溶湯温度は、１００℃前後低下する。且つ、フラッ
クスは、溶湯中の酸化物やカルシウム等の溶湯汚染物質
を除去する。
と、前記式で示される粒径１ｍｍ未満のフラックスとの
混合物をアルミニウム溶解炉に添加することで、通常の
ケイ素溶解時より５０℃以上低い、８００℃以下のアル
ミニウム溶湯温度域で、急速に溶融する。従って、金属
ケイ素とフラックスの添加前より、溶解炉のバーナーは
消火できるため、バーナーの火炎流による炉内での飛散
がない。フラックスは溶湯表面上で、瞬く間に溶けて液
状となる。液状化したフラックスは、アルミニウム溶湯
に比べて、密度が小さいため、且つアルミニウム溶湯の
表面張力によって、アルミニウム溶湯面上を覆う。金属
ケイ素粉末は、フラックスより密度が大きく、アルミニ
ウム溶湯より小さいため、液状化したフラックスの内部
やアルミニウム溶湯とフラックスの中間に位置する。こ
の結果、炉内の高温雰囲気から遮断され、溶解炉内での
酸化は防止される。また、金属ケイ素粉末とフラックス
の溶解に伴う熱吸収により、金属ケイ素粉末が溶解した
後の溶湯温度は、１００℃前後低下する。且つ、フラッ
クスは、溶湯中の酸化物やカルシウム等の溶湯汚染物質
を除去する。
【０００６】
【実施例】 フラックスの構成金属ケイ素粉末の添加歩留り介
在物の除去効果溶湯温度の変化に関して、それぞれ１
〜３の実施例を示す。
在物の除去効果溶湯温度の変化に関して、それぞれ１
〜３の実施例を示す。
【０００７】実施例１ ７０ｋｇの純度９９．７％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃で保持した溶湯に１．４ｇの金属カルシウ
ムを添加後、第１回目の分析試料と、非金属介在物の多
少を測定する試料（Ｋモールドと呼ぶ）の、サンプリン
グを行った。その後、溶湯表面に、粒度２ｍｍ未満の
２．１８ｋｇの金属ケイ素粉末と金属ケイ素に対して、
１０重量％のフラックス（３０％ＮａＣｌ、４０％ＫＡ
ｌＦ４、３０％ＫＣｌ）で構成する混合成形体を投入
し、フォスホライザーで１０回攪拌した。目視により３
分後には、成形体の溶融が確認され、第１回目と同条件
で、第２回目のサンプリングを行った。
し、８００℃で保持した溶湯に１．４ｇの金属カルシウ
ムを添加後、第１回目の分析試料と、非金属介在物の多
少を測定する試料（Ｋモールドと呼ぶ）の、サンプリン
グを行った。その後、溶湯表面に、粒度２ｍｍ未満の
２．１８ｋｇの金属ケイ素粉末と金属ケイ素に対して、
１０重量％のフラックス（３０％ＮａＣｌ、４０％ＫＡ
ｌＦ４、３０％ＫＣｌ）で構成する混合成形体を投入
し、フォスホライザーで１０回攪拌した。目視により３
分後には、成形体の溶融が確認され、第１回目と同条件
で、第２回目のサンプリングを行った。
【０００８】実施例２ ９３ｋｇの純度９９．５％のアルミニウム地金に、介在
物の増加を目的に、２００ｇのアルミニウム９０％、マ
ンガン１０％の母合金を溶解し、８００℃で保持し、実
施例１と同条件で、第１回目のサンプリングを行った。
その後、溶湯表面に、粒度２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末
７ｋｇと金属ケイ素に対して、２０重量％のフラックス
（３０％ＮａＣｌ、４０％ＫＡｌＦ４、３０％ＫＣｌ）
とを混合したものを、溶湯上に投入した。その後、フォ
スホライザーで１０回攪拌した。３分後に、第１回目と
同条件で第２回目のサンプリングを行った。
物の増加を目的に、２００ｇのアルミニウム９０％、マ
ンガン１０％の母合金を溶解し、８００℃で保持し、実
施例１と同条件で、第１回目のサンプリングを行った。
その後、溶湯表面に、粒度２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末
７ｋｇと金属ケイ素に対して、２０重量％のフラックス
（３０％ＮａＣｌ、４０％ＫＡｌＦ４、３０％ＫＣｌ）
とを混合したものを、溶湯上に投入した。その後、フォ
スホライザーで１０回攪拌した。３分後に、第１回目と
同条件で第２回目のサンプリングを行った。
【０００９】比較例１ ９３ｋｇの純度９９．５％のアルミニウム地金を溶解
し、８００℃で保持し、実施例１と同条件で、第１回目
のサンプリングを行った。フラックスは添加せず７ｋｇ
の金属ケイ素粉末だけを投入した。その後、フォスホラ
イザーで１０回攪拌した後、３分後に、第１回目と同条
件で第２回目のサンプリングを行った。サンプリングし
た分析用テストピースは、発光分光分析機を用い、次の
計算式（１）および（２）で金属ケイ素の歩留り算出を
行った。 前記式でのケイ素とカルシウムの分析結果を第１表に、
またＫモールドで測定した介在物量（Ｋ値は、介在物量
を表し、その値が高い程介在物は多い）と温度変化を第
２表に示す。
し、８００℃で保持し、実施例１と同条件で、第１回目
のサンプリングを行った。フラックスは添加せず７ｋｇ
の金属ケイ素粉末だけを投入した。その後、フォスホラ
イザーで１０回攪拌した後、３分後に、第１回目と同条
件で第２回目のサンプリングを行った。サンプリングし
た分析用テストピースは、発光分光分析機を用い、次の
計算式（１）および（２）で金属ケイ素の歩留り算出を
行った。 前記式でのケイ素とカルシウムの分析結果を第１表に、
またＫモールドで測定した介在物量（Ｋ値は、介在物量
を表し、その値が高い程介在物は多い）と温度変化を第
２表に示す。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、従来、害の大きかった金属ケ
イ素粉末を高歩留りに溶融する。これにより、資源とし
て有効活用される。溶解は、長時間の高温度保持を必要
としないため、作業環境とエネルギー効率の改善および
アルミニウムの歩留りの向上となる。金属ケイ素の溶解
時間が短縮され、溶解後においては、放熱時間または冷
材等を用いることなく、直ちに出湯を可能とするため、
生産性の大幅な向上をもたらす。同時に、非金属介在物
やカルシウム等の溶湯汚染物質の除去がなされ、清浄で
高品質な合金溶湯の製造を可能としたところに、本発明
の工業的効果は大きい。
イ素粉末を高歩留りに溶融する。これにより、資源とし
て有効活用される。溶解は、長時間の高温度保持を必要
としないため、作業環境とエネルギー効率の改善および
アルミニウムの歩留りの向上となる。金属ケイ素の溶解
時間が短縮され、溶解後においては、放熱時間または冷
材等を用いることなく、直ちに出湯を可能とするため、
生産性の大幅な向上をもたらす。同時に、非金属介在物
やカルシウム等の溶湯汚染物質の除去がなされ、清浄で
高品質な合金溶湯の製造を可能としたところに、本発明
の工業的効果は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大間知 聡一郎 東京都練馬区旭町３丁目12番19号 日本金 属化学株式会社内 (72)発明者 中田 修道 神奈川県厚木市宮の里４−６−８
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム基ケイ素合金の製造方法に
おいて、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式ＸａＭ
Ｆｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４周期
の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆはフッ
素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以下の
フラックスとを添加することを特徴とする製造方法。 - 【請求項２】 アルミニウム基ケイ素合金の製造方法に
おいて、粒径２ｍｍ未満の金属ケイ素粉末と、式ＸａＭ
Ｆｂ（ここに、Ｘは元素周期表第３周期および第４周期
の元素、Ｍは第ＩＩＩ族および第ＩＶ族元素、Ｆはフッ
素）で示される少なくとも１種を含む粒径１ｍｍ以下の
フラックスとを成形体とすることを特徴とする製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163195A JPH08239722A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 金属ケイ素粉末とフラックスによるアルミニウム 基ケイ素合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163195A JPH08239722A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 金属ケイ素粉末とフラックスによるアルミニウム 基ケイ素合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08239722A true JPH08239722A (ja) | 1996-09-17 |
Family
ID=13751690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8163195A Pending JPH08239722A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 金属ケイ素粉末とフラックスによるアルミニウム 基ケイ素合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08239722A (ja) |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP8163195A patent/JPH08239722A/ja active Pending
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