JPH11256309A - 耐溶損性に優れる鋳造用部材 - Google Patents
耐溶損性に優れる鋳造用部材Info
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属溶湯と接触する部分に使用される鋳造用
部材の耐溶損性をさらに改善するとともに、保温性にも
優れた鋳造用部材を提供することを目的とするものであ
る。特に、Ａｌ溶湯と接触する部分に使用される鋳造用
部材の耐溶損性の改善を目的とする。 【解決手段】 金属溶湯と接触する部分に使用される鋳
造用部材であって、前記鋳造用部材が母材とこの母材表
面に形成された窒化クロム皮膜からなり、この窒化クロ
ム皮膜の密度を６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 にする。
部材の耐溶損性をさらに改善するとともに、保温性にも
優れた鋳造用部材を提供することを目的とするものであ
る。特に、Ａｌ溶湯と接触する部分に使用される鋳造用
部材の耐溶損性の改善を目的とする。 【解決手段】 金属溶湯と接触する部分に使用される鋳
造用部材であって、前記鋳造用部材が母材とこの母材表
面に形成された窒化クロム皮膜からなり、この窒化クロ
ム皮膜の密度を６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属溶湯と接触す
る部分に使用される鋳造用部材（例えば、鋳型、プラン
ジャースリーブ、プランジャーチップ、中子ピン、湯口
等）に関するもので、特に、ＡｌおよびＡｌ合金溶湯に
用いる耐溶損性に優れる鋳造用部材に関するものであ
る。
る部分に使用される鋳造用部材（例えば、鋳型、プラン
ジャースリーブ、プランジャーチップ、中子ピン、湯口
等）に関するもので、特に、ＡｌおよびＡｌ合金溶湯に
用いる耐溶損性に優れる鋳造用部材に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイカスト法や重力鋳造法等において、
金属溶湯（例えば、ＡｌおよびＡｌ合金溶湯）と接触し
て使用される鋳造用部材には熱間工具鋼（ＪＩＳ ＳＫ
Ｄ６１等）が主に使用されている。このような、金属溶
湯と接触する部分に用いられる鋳造用部材には、（イ）
溶融金属との接触による溶損が発生しないこと、（ロ）
高温摺動条件下で摩耗が発生しないこと、（ハ）加熱冷
却の熱サイクルの条件下でヒートクラックが発生しない
こと、等の特性が要求される。すなわち、鋳造用部材
は、耐溶損性、高温摺動条件下での耐摩耗性および耐熱
サイクル性に優れていることが必要である。特に、鋳造
用部材の寿命に影響を与える耐溶損性に優れていること
が要求される。
金属溶湯（例えば、ＡｌおよびＡｌ合金溶湯）と接触し
て使用される鋳造用部材には熱間工具鋼（ＪＩＳ ＳＫ
Ｄ６１等）が主に使用されている。このような、金属溶
湯と接触する部分に用いられる鋳造用部材には、（イ）
溶融金属との接触による溶損が発生しないこと、（ロ）
高温摺動条件下で摩耗が発生しないこと、（ハ）加熱冷
却の熱サイクルの条件下でヒートクラックが発生しない
こと、等の特性が要求される。すなわち、鋳造用部材
は、耐溶損性、高温摺動条件下での耐摩耗性および耐熱
サイクル性に優れていることが必要である。特に、鋳造
用部材の寿命に影響を与える耐溶損性に優れていること
が要求される。
【０００３】この耐溶損性を改善するために、浸炭処理
や窒化処理等の表面処理が行われており、最近ではコー
ティング法による表面処理が施されることが多くなった
きた。コーティング法では、耐溶損性に優れたセラミッ
クス膜を鋳造用部材の表面に成膜することができ、鋳造
用部材の耐摩耗性も改善できるからである。
や窒化処理等の表面処理が行われており、最近ではコー
ティング法による表面処理が施されることが多くなった
きた。コーティング法では、耐溶損性に優れたセラミッ
クス膜を鋳造用部材の表面に成膜することができ、鋳造
用部材の耐摩耗性も改善できるからである。
【０００４】浸炭処理や窒化処理において、さらに、耐
溶損性の改善する目的で、クロム含有鋼に浸炭処理後、
窒化処理を行うこと（特開平８−１４４０３９号公報参
照）が提案されている。この方法により、クロム含有鋼
の表層部に炭化物を緻密に析出とともに、窒化クロムを
成膜させることにより、さらに耐溶損性を改善するとい
うものである。
溶損性の改善する目的で、クロム含有鋼に浸炭処理後、
窒化処理を行うこと（特開平８−１４４０３９号公報参
照）が提案されている。この方法により、クロム含有鋼
の表層部に炭化物を緻密に析出とともに、窒化クロムを
成膜させることにより、さらに耐溶損性を改善するとい
うものである。
【０００５】一方、コーティング法には、イオンプレー
ティング法、スパッタリング法等が用いられており、そ
のコーティング膜として、窒化チタン皮膜（特開昭６４
−４４２５６号公報参照）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡ
ｌＮ）皮膜（特開平７−１１２２６６号公報参照）、窒
化クロム皮膜（特開平８−２２６５４１号公報、特開平
８−２０９３３１号公報参照）等のセラミックス膜を用
いることが提案されている。これらセラミックス膜を鋳
造用部材の表面に設ける場合、耐溶損性とともに、コー
ティング膜の耐剥離性が要求されることとなる。すなわ
ち、コーティング膜が剥離すると母材と溶湯が接触する
こととなり、耐溶損性を著しく低下させることとなるか
らである。
ティング法、スパッタリング法等が用いられており、そ
のコーティング膜として、窒化チタン皮膜（特開昭６４
−４４２５６号公報参照）、窒化チタンアルミ（ＴｉＡ
ｌＮ）皮膜（特開平７−１１２２６６号公報参照）、窒
化クロム皮膜（特開平８−２２６５４１号公報、特開平
８−２０９３３１号公報参照）等のセラミックス膜を用
いることが提案されている。これらセラミックス膜を鋳
造用部材の表面に設ける場合、耐溶損性とともに、コー
ティング膜の耐剥離性が要求されることとなる。すなわ
ち、コーティング膜が剥離すると母材と溶湯が接触する
こととなり、耐溶損性を著しく低下させることとなるか
らである。
【０００６】窒化クロム皮膜は耐剥離性、耐溶損性に優
れていることが報告されている。例えば、特開平８−２
２６５４１号公報には、内燃機関用ピストンリングを対
象にしているが、ＣｒＮ2 型窒化クロムとＣｒＮ型窒化
クロムの混合物からなるコーティング膜に気孔（気孔
率：０．５〜２０．０％）を設けた窒化クロム皮膜は、
高温での摺動時の耐剥離性に優れていることが記載され
ている。鋳造用部材のコーティング膜についても、高温
摺動下でのコーティング膜の剥離は、耐溶損性を悪化さ
せることとなるので、コーティング膜にある程度の気孔
をもつことが望ましいこととなる。また、特開平８−２
０９３３１号公報には、鋳造用部材の表面にＮ量を３０
〜５５原子％となる窒化クロム皮膜を成膜し、この窒化
クロム皮膜を有する鋳造用部材が、従来の窒化処理した
鋳造用部材よりも優れた耐溶損性を有することが報告さ
れている。
れていることが報告されている。例えば、特開平８−２
２６５４１号公報には、内燃機関用ピストンリングを対
象にしているが、ＣｒＮ2 型窒化クロムとＣｒＮ型窒化
クロムの混合物からなるコーティング膜に気孔（気孔
率：０．５〜２０．０％）を設けた窒化クロム皮膜は、
高温での摺動時の耐剥離性に優れていることが記載され
ている。鋳造用部材のコーティング膜についても、高温
摺動下でのコーティング膜の剥離は、耐溶損性を悪化さ
せることとなるので、コーティング膜にある程度の気孔
をもつことが望ましいこととなる。また、特開平８−２
０９３３１号公報には、鋳造用部材の表面にＮ量を３０
〜５５原子％となる窒化クロム皮膜を成膜し、この窒化
クロム皮膜を有する鋳造用部材が、従来の窒化処理した
鋳造用部材よりも優れた耐溶損性を有することが報告さ
れている。
【０００７】また、近年、前述のＳＫＤ６１に代表され
るダイス鋼に代わって、金属溶湯の保温性を向上させる
ために、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のＴｉ合金も使用される
ようになってきた。Ｔｉ合金はダイス鋼に比べて熱伝導
率が小さいという特性を利用するもので、このＴｉ合金
に前述の窒化クロム皮膜を成膜した鋳造用部材も優れた
耐溶損性を有することが報告されている（特開平８−２
０９３３１号公報参照）。
るダイス鋼に代わって、金属溶湯の保温性を向上させる
ために、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等のＴｉ合金も使用される
ようになってきた。Ｔｉ合金はダイス鋼に比べて熱伝導
率が小さいという特性を利用するもので、このＴｉ合金
に前述の窒化クロム皮膜を成膜した鋳造用部材も優れた
耐溶損性を有することが報告されている（特開平８−２
０９３３１号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−２０９３３
１号公報に記載されているように、ＳＫＤ６１やＴｉ合
金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の表面上に窒化クロム皮膜を
成膜した鋳造用部材は優れた耐溶損性を示している。そ
して、これら鋳造用部材に成膜された窒化クロム皮膜に
は、気孔が存在していていることが多く、前述の高温摺
動下での耐剥離性の向上にも効果があるものと考えられ
る。しかしながら、このような、鋳造用部材でも、溶湯
と接触時間が長くなると、鋳造用部材に溶損を生じる場
合がでてきた。さらに、鋳造温度の上昇、加圧鋳造時の
加圧力の上昇、溶湯の組成によっては、これら鋳造用部
材に溶損を生じる場合がある。このため、溶損が生じた
鋳造用部材の交換を余儀なくされ、鋳造工程での生産性
が低下する問題がある。
１号公報に記載されているように、ＳＫＤ６１やＴｉ合
金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の表面上に窒化クロム皮膜を
成膜した鋳造用部材は優れた耐溶損性を示している。そ
して、これら鋳造用部材に成膜された窒化クロム皮膜に
は、気孔が存在していていることが多く、前述の高温摺
動下での耐剥離性の向上にも効果があるものと考えられ
る。しかしながら、このような、鋳造用部材でも、溶湯
と接触時間が長くなると、鋳造用部材に溶損を生じる場
合がでてきた。さらに、鋳造温度の上昇、加圧鋳造時の
加圧力の上昇、溶湯の組成によっては、これら鋳造用部
材に溶損を生じる場合がある。このため、溶損が生じた
鋳造用部材の交換を余儀なくされ、鋳造工程での生産性
が低下する問題がある。
【０００９】また、特開平８−１４４０３９号公報に記
載のクロム含有鋼の表層部に炭化物とともに窒化クロム
を成膜する方法では、含有クロム量に限界（２５％）が
あり、クロム含有鋼の表層部には、熱的安定性および耐
溶損性に劣るＦｅ窒化物、炭化物も形成されることとな
り、かならずしも、満足な耐溶損性を得られない場合が
ある。さらに、この方法は、９００〜１０００℃で浸炭
および窒化処理を行うので、熱歪みによる寸法精度の問
題も生ずる。さらに、この処理温度では、保温性に優れ
たＴｉ又はＴｉ合金を母材に用いることができない問題
がある。すなわち、Ｔｉ又はＴｉ合金のβ変態点が８０
０〜９５０℃程度の温度領域にあり、熱歪みの発生とと
もに母材の強度を著しく低下させることとなる。
載のクロム含有鋼の表層部に炭化物とともに窒化クロム
を成膜する方法では、含有クロム量に限界（２５％）が
あり、クロム含有鋼の表層部には、熱的安定性および耐
溶損性に劣るＦｅ窒化物、炭化物も形成されることとな
り、かならずしも、満足な耐溶損性を得られない場合が
ある。さらに、この方法は、９００〜１０００℃で浸炭
および窒化処理を行うので、熱歪みによる寸法精度の問
題も生ずる。さらに、この処理温度では、保温性に優れ
たＴｉ又はＴｉ合金を母材に用いることができない問題
がある。すなわち、Ｔｉ又はＴｉ合金のβ変態点が８０
０〜９５０℃程度の温度領域にあり、熱歪みの発生とと
もに母材の強度を著しく低下させることとなる。
【００１０】そこで、本発明は、金属溶湯と接触する部
分に使用される鋳造用部材の耐溶損性をさらに改善する
とともに、保温性にも優れた鋳造用部材を提供すること
を目的とするものである。特に、Ａｌ溶湯と接触する部
分に使用される鋳造用部材の耐溶損性の改善を目的とす
るものである。
分に使用される鋳造用部材の耐溶損性をさらに改善する
とともに、保温性にも優れた鋳造用部材を提供すること
を目的とするものである。特に、Ａｌ溶湯と接触する部
分に使用される鋳造用部材の耐溶損性の改善を目的とす
るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、発明者らは、金属溶湯と接触する部分に用いら
れる鋳造部材の耐溶損性をさらに改善するために鋭意検
討を行った。例として、Ａｌ溶湯と窒化クロム皮膜との
界面反応を詳細に調査した結果を説明する。窒化クロム
皮膜がＡｌ溶湯と接したとき、窒化クロム皮膜中へＡｌ
が拡散し、それに伴い窒化クロムとＡｌが反応して、窒
化クロム皮膜が消費されて溶損が生じることが判明し
た。このとき、窒化クロム皮膜の溶損速度（反応速度）
は窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度の増加とともに
速くなる。
ために、発明者らは、金属溶湯と接触する部分に用いら
れる鋳造部材の耐溶損性をさらに改善するために鋭意検
討を行った。例として、Ａｌ溶湯と窒化クロム皮膜との
界面反応を詳細に調査した結果を説明する。窒化クロム
皮膜がＡｌ溶湯と接したとき、窒化クロム皮膜中へＡｌ
が拡散し、それに伴い窒化クロムとＡｌが反応して、窒
化クロム皮膜が消費されて溶損が生じることが判明し
た。このとき、窒化クロム皮膜の溶損速度（反応速度）
は窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度の増加とともに
速くなる。
【００１２】この窒化クロム皮膜中のＡｌの拡散速度
は、窒化クロム皮膜の密度が低いほど、速くなることが
判明した。この現象は、Ａｌ溶湯が窒化クロム皮膜中に
存在する気孔等の空隙が、Ａｌ元素の侵入経路となり、
窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度が速くなるものと
考えられる。さらには、この気孔にＡｌ溶湯が侵入し
て、Ａｌ溶湯と窒化クロム皮膜との接触面積が増加して
窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度が速くなるものと
考えられる。これに加えて、前記気孔に侵入したＡｌ溶
湯が窒化クロム皮膜直下の母材を溶損するメカニズムも
考えられる。従来、窒化クロム皮膜中に気孔が存在して
いていることが多く、前述したように高温摺動下での耐
剥離性の向上には気孔が効果あるものと考えられてお
り、窒化クロム皮膜中に気孔が存在することは容認され
ていた。特開平８−２０９３３１号公報に記載の窒化ク
ロム皮膜についても、同様に、気孔が存在する可能性が
高く、密度の低い窒化クロム皮膜が用いられていた。そ
して、この特開平８−２０９３３１号公報は、窒化クロ
ム皮膜のＮ量を限定することにより耐溶損性を改善する
もので、窒化クロム皮膜の密度を高めることにより、耐
溶損性を改善するという認識をもっていなかった。
は、窒化クロム皮膜の密度が低いほど、速くなることが
判明した。この現象は、Ａｌ溶湯が窒化クロム皮膜中に
存在する気孔等の空隙が、Ａｌ元素の侵入経路となり、
窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度が速くなるものと
考えられる。さらには、この気孔にＡｌ溶湯が侵入し
て、Ａｌ溶湯と窒化クロム皮膜との接触面積が増加して
窒化クロム皮膜中へのＡｌの拡散速度が速くなるものと
考えられる。これに加えて、前記気孔に侵入したＡｌ溶
湯が窒化クロム皮膜直下の母材を溶損するメカニズムも
考えられる。従来、窒化クロム皮膜中に気孔が存在して
いていることが多く、前述したように高温摺動下での耐
剥離性の向上には気孔が効果あるものと考えられてお
り、窒化クロム皮膜中に気孔が存在することは容認され
ていた。特開平８−２０９３３１号公報に記載の窒化ク
ロム皮膜についても、同様に、気孔が存在する可能性が
高く、密度の低い窒化クロム皮膜が用いられていた。そ
して、この特開平８−２０９３３１号公報は、窒化クロ
ム皮膜のＮ量を限定することにより耐溶損性を改善する
もので、窒化クロム皮膜の密度を高めることにより、耐
溶損性を改善するという認識をもっていなかった。
【００１３】発明者らは、逆に、窒化クロム皮膜の密度
を高めること、すなわち、窒化クロム皮膜を緻密化し
て、窒化クロム皮膜中の気孔等の空隙を減少させること
により、この窒化クロム皮膜を有する鋳造用部材の耐溶
損性をさらに改善できるという知見を得て、本発明を完
成した。本発明は、金属溶湯と接触する部分に使用され
る鋳造用部材の母材表面上に成膜する窒化クロム皮膜の
密度を高めることにより、この窒化クロム皮膜の金属溶
湯に対する保護膜の効果をさらに改善して、Ａｌをはじ
めとし、Ｚｎ、Ｃｕ又はこれらの合金等の金属溶湯から
溶損をさらに抑制できるものである。この窒化クロム皮
膜の密度を高めるために、ＡＩＰ法を用い、成膜時の印
加電圧（バイアス電圧）を負電圧側に高めることにより
可能であるという知見も得た。
を高めること、すなわち、窒化クロム皮膜を緻密化し
て、窒化クロム皮膜中の気孔等の空隙を減少させること
により、この窒化クロム皮膜を有する鋳造用部材の耐溶
損性をさらに改善できるという知見を得て、本発明を完
成した。本発明は、金属溶湯と接触する部分に使用され
る鋳造用部材の母材表面上に成膜する窒化クロム皮膜の
密度を高めることにより、この窒化クロム皮膜の金属溶
湯に対する保護膜の効果をさらに改善して、Ａｌをはじ
めとし、Ｚｎ、Ｃｕ又はこれらの合金等の金属溶湯から
溶損をさらに抑制できるものである。この窒化クロム皮
膜の密度を高めるために、ＡＩＰ法を用い、成膜時の印
加電圧（バイアス電圧）を負電圧側に高めることにより
可能であるという知見も得た。
【００１４】本発明のうちで請求項１記載の発明は、金
属溶湯と接触する部分に使用される鋳造用部材であっ
て、前記鋳造用部材が母材とこの母材表面に成膜された
窒化クロム皮膜からなり、この窒化クロム皮膜の密度が
６．４０ｇ／ｃｍ3 以上であることを特徴とする耐溶損
性に優れる鋳造用部材である。窒化クロム皮膜の密度を
６．４０ｇ／ｃｍ3 以上にすることにより、金属溶湯を
構成する元素（Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ等）の窒化クロム皮膜
中への拡散を抑制でき、この窒化クロム皮膜を有する鋳
造用部材の耐溶損性をさらに改善できる。窒化クロム皮
膜の密度は６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 の範囲にある
ことが好ましい。窒化クロム皮膜の密度は高いほど、耐
溶損性に優れるが、６．８０ｇ／ｃｍ3 を越える密度の
窒化クロム皮膜を成膜することは、成膜コストが高くな
るととともに、技術的にも困難であるからである。
属溶湯と接触する部分に使用される鋳造用部材であっ
て、前記鋳造用部材が母材とこの母材表面に成膜された
窒化クロム皮膜からなり、この窒化クロム皮膜の密度が
６．４０ｇ／ｃｍ3 以上であることを特徴とする耐溶損
性に優れる鋳造用部材である。窒化クロム皮膜の密度を
６．４０ｇ／ｃｍ3 以上にすることにより、金属溶湯を
構成する元素（Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ等）の窒化クロム皮膜
中への拡散を抑制でき、この窒化クロム皮膜を有する鋳
造用部材の耐溶損性をさらに改善できる。窒化クロム皮
膜の密度は６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 の範囲にある
ことが好ましい。窒化クロム皮膜の密度は高いほど、耐
溶損性に優れるが、６．８０ｇ／ｃｍ3 を越える密度の
窒化クロム皮膜を成膜することは、成膜コストが高くな
るととともに、技術的にも困難であるからである。
【００１５】窒化クロム皮膜の密度測定は、窒化クロム
皮膜の成膜前後における母材の重量増加と成膜した皮膜
の膜厚より算出する。すなわち、窒化クロム皮膜の密度
は、 窒化クロム皮膜の密度（ｇ／ｃｍ3 ）＝ 重量増加分（ｇ）／膜厚（ｃｍ）／コーティング面積（ｃｍ2 ）...(1) で求める。なお、本願発明の窒化クロム皮膜の密度
（６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 ）は、ＣｒＮの理論密
度（６．２ｇ／ｃｍ3 ）よりも大きくなっている。この
理由として、ＡＩＰ法の場合に、ターゲットを電流密度
の非常に高いアークにより蒸発させるため、ターゲット
表面にクロムイオン共に中性のドロップレットと呼ばれ
る溶融したクロムの液滴が形成される。このドロップレ
ットが窒素と反応することなく、ほぼ金属状態のままで
窒化クロム皮膜中に取り込まれることが考えられる。金
属クロムの密度は７．２ｇ／ｃｍ3 でＣｒＮの理論密度
（６．６．２ｇ／ｃｍ3 ）よりも大きいために、窒化ク
ロム皮膜全体の密度を測定した場合、ＣｒＮの理論密度
より大きくなったと考えられる。この窒化クロム皮膜中
に取り込まれたドロップレットの正確な量の定量は困難
であり、少なくともＡＩＰ法で膜を成膜する限り、窒化
クロムと金属粒子を分離して密度を測定することはほと
んど不可能であるので、本発明では、窒化クロム皮膜の
密度は(1) 式により求めている。このときのＣｒドロプ
レットの窒化クロム皮膜中の存在形態は、ＳＥＭ，ＥＰ
ＭＡ等の観察から皮膜中に埋没した形態であった。
皮膜の成膜前後における母材の重量増加と成膜した皮膜
の膜厚より算出する。すなわち、窒化クロム皮膜の密度
は、 窒化クロム皮膜の密度（ｇ／ｃｍ3 ）＝ 重量増加分（ｇ）／膜厚（ｃｍ）／コーティング面積（ｃｍ2 ）...(1) で求める。なお、本願発明の窒化クロム皮膜の密度
（６．４０〜６．８０ｇ／ｃｍ3 ）は、ＣｒＮの理論密
度（６．２ｇ／ｃｍ3 ）よりも大きくなっている。この
理由として、ＡＩＰ法の場合に、ターゲットを電流密度
の非常に高いアークにより蒸発させるため、ターゲット
表面にクロムイオン共に中性のドロップレットと呼ばれ
る溶融したクロムの液滴が形成される。このドロップレ
ットが窒素と反応することなく、ほぼ金属状態のままで
窒化クロム皮膜中に取り込まれることが考えられる。金
属クロムの密度は７．２ｇ／ｃｍ3 でＣｒＮの理論密度
（６．６．２ｇ／ｃｍ3 ）よりも大きいために、窒化ク
ロム皮膜全体の密度を測定した場合、ＣｒＮの理論密度
より大きくなったと考えられる。この窒化クロム皮膜中
に取り込まれたドロップレットの正確な量の定量は困難
であり、少なくともＡＩＰ法で膜を成膜する限り、窒化
クロムと金属粒子を分離して密度を測定することはほと
んど不可能であるので、本発明では、窒化クロム皮膜の
密度は(1) 式により求めている。このときのＣｒドロプ
レットの窒化クロム皮膜中の存在形態は、ＳＥＭ，ＥＰ
ＭＡ等の観察から皮膜中に埋没した形態であった。
【００１６】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明の構成に、前記窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜
５５原子％にするものである。窒化クロム皮膜中のＮ量
を３０〜５５原子％にすることによって、化学的安定性
を有する岩塩構造の結晶であるＣｒＮ単相の窒化クロム
皮膜にすることができ、耐溶損性を改善することができ
る。さらに、窒化クロム皮膜中のＮ量を４０原子％以上
にすることにより、Ａｌ溶湯に対する耐溶損性をさらに
改善し、窒化クロム皮膜の硬度を高め耐摩耗性を向上さ
せるので好ましい。
の発明の構成に、前記窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜
５５原子％にするものである。窒化クロム皮膜中のＮ量
を３０〜５５原子％にすることによって、化学的安定性
を有する岩塩構造の結晶であるＣｒＮ単相の窒化クロム
皮膜にすることができ、耐溶損性を改善することができ
る。さらに、窒化クロム皮膜中のＮ量を４０原子％以上
にすることにより、Ａｌ溶湯に対する耐溶損性をさらに
改善し、窒化クロム皮膜の硬度を高め耐摩耗性を向上さ
せるので好ましい。
【００１７】また請求項３記載の発明は、請求項１又は
２記載の発明の構成に、前記母材をＴｉまたはＴｉ合金
製にするものである。母材をＴｉまたはＴｉ合金製にす
ることによって、鋳造部材の保温性及び耐熱サイクル性
を改善できる。
２記載の発明の構成に、前記母材をＴｉまたはＴｉ合金
製にするものである。母材をＴｉまたはＴｉ合金製にす
ることによって、鋳造部材の保温性及び耐熱サイクル性
を改善できる。
【００１８】コーティング膜が成膜される母材の種類に
ついては、特に限定されるものではないが、母材を従
来、用いられているダイス鋼からＴｉまたはＴｉ合金に
することにより、鋳造部材の保温性および耐熱サイクル
性をさらに向上させることができる。
ついては、特に限定されるものではないが、母材を従
来、用いられているダイス鋼からＴｉまたはＴｉ合金に
することにより、鋳造部材の保温性および耐熱サイクル
性をさらに向上させることができる。
【００１９】すなわち、ＳＫＤ６１の熱伝導率は２８．
９Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの熱
伝導率は７．１Ｗ／ｍ・ＫとＳＫＤ６１の１／４以下で
あり、母材にＴｉ合金を適用することによって、従来の
ダイス鋼を用いた場合に比べて保温性が良好になるので
ある。
９Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対し、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの熱
伝導率は７．１Ｗ／ｍ・ＫとＳＫＤ６１の１／４以下で
あり、母材にＴｉ合金を適用することによって、従来の
ダイス鋼を用いた場合に比べて保温性が良好になるので
ある。
【００２０】また、Ｔｉ合金は熱膨張率がＳＫＤ６１等
のＦｅ基合金と比べて、ＣｒＮの熱膨張率に近く、例え
ば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、ＳＫＤ６１およびＣｒＮの各
々の熱膨張率は、各々８．８×１０-6／Ｋ、１１．３×
１０-6／Ｋおよび２．３９×１０-6／Ｋである。したが
って、母材にＴｉ合金を適用することによって、熱サイ
クル下で使用しても、コーティング膜と母材の熱膨張率
の差に起因する熱応力はＳＫＤ等を用いた場合に比べて
小さくなり、コーティング膜に亀裂が発生しにくくなる
のである。
のＦｅ基合金と比べて、ＣｒＮの熱膨張率に近く、例え
ば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、ＳＫＤ６１およびＣｒＮの各
々の熱膨張率は、各々８．８×１０-6／Ｋ、１１．３×
１０-6／Ｋおよび２．３９×１０-6／Ｋである。したが
って、母材にＴｉ合金を適用することによって、熱サイ
クル下で使用しても、コーティング膜と母材の熱膨張率
の差に起因する熱応力はＳＫＤ等を用いた場合に比べて
小さくなり、コーティング膜に亀裂が発生しにくくなる
のである。
【００２１】また請求項４記載の発明は、請求項１又は
２又は３のいずれかに記載の耐溶損性に優れる鋳造用部
材をカソード放電型ＡＩＰ法（アークイオンプレーティ
ング法）により母材表面上に窒化クロム皮膜を成膜する
ことを特徴とするものである。カソード放電型ＡＩＰ法
は、ターゲットと対極の間に電場を印加することによっ
てアークを発生してターゲット（蒸発源）から蒸発を行
うと共に、雰囲気を形成する反応ガス（Ｎ2 ガス）によ
って、基板に蒸着させるものである。大電流のアークに
よりターゲットを蒸発、イオン化させるのでイオン化効
率が高く、緻密で、密着性（耐剥離性）に優れた窒化ク
ロム皮膜を得ることができる。さらに、反応ガスの圧力
調整によって皮膜中のＮの調整が容易に達成できる。こ
れに加えて、成膜温度が３００〜５００℃程度であるの
で、ＴｉまたはＴｉ合金のβ変態点（８００〜９５０℃
程度）より低いので、ＴｉまたはＴｉ合金を母材に用い
ても熱歪みの発生がなく、母材の強度が低下することも
ない。また、固体蒸発源を使用することから、ターゲッ
トの配置が自由であり、３次元形状の部品への成膜が容
易となる。
２又は３のいずれかに記載の耐溶損性に優れる鋳造用部
材をカソード放電型ＡＩＰ法（アークイオンプレーティ
ング法）により母材表面上に窒化クロム皮膜を成膜する
ことを特徴とするものである。カソード放電型ＡＩＰ法
は、ターゲットと対極の間に電場を印加することによっ
てアークを発生してターゲット（蒸発源）から蒸発を行
うと共に、雰囲気を形成する反応ガス（Ｎ2 ガス）によ
って、基板に蒸着させるものである。大電流のアークに
よりターゲットを蒸発、イオン化させるのでイオン化効
率が高く、緻密で、密着性（耐剥離性）に優れた窒化ク
ロム皮膜を得ることができる。さらに、反応ガスの圧力
調整によって皮膜中のＮの調整が容易に達成できる。こ
れに加えて、成膜温度が３００〜５００℃程度であるの
で、ＴｉまたはＴｉ合金のβ変態点（８００〜９５０℃
程度）より低いので、ＴｉまたはＴｉ合金を母材に用い
ても熱歪みの発生がなく、母材の強度が低下することも
ない。また、固体蒸発源を使用することから、ターゲッ
トの配置が自由であり、３次元形状の部品への成膜が容
易となる。
【００２２】また請求項５記載の発明は、請求項１乃至
４のいずれかに記載の耐溶損性に優れる鋳造用部材をＡ
ｌ又はＡｌ合金溶湯と接触する部分に使用される鋳造用
部材に用いることを特徴とするものである。Ａｌ又はＡ
ｌ合金溶湯用の鋳造用部材として用いることにより、耐
溶損性の改善がより発揮できる。Ａｌ又はＡｌ合金溶湯
に対しては、Ａｌ又はＡｌ合金溶湯と窒化クロム皮膜と
の界面にＡｌＮ層が形成され、これが保護膜となって、
さらに、鋳造用部材の耐溶損性を向上することができ
る。
４のいずれかに記載の耐溶損性に優れる鋳造用部材をＡ
ｌ又はＡｌ合金溶湯と接触する部分に使用される鋳造用
部材に用いることを特徴とするものである。Ａｌ又はＡ
ｌ合金溶湯用の鋳造用部材として用いることにより、耐
溶損性の改善がより発揮できる。Ａｌ又はＡｌ合金溶湯
に対しては、Ａｌ又はＡｌ合金溶湯と窒化クロム皮膜と
の界面にＡｌＮ層が形成され、これが保護膜となって、
さらに、鋳造用部材の耐溶損性を向上することができ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】（第１実施例）本発明の第１実施
例を表１により説明する。表１は本発明の鋳造用部材の
製造方法と、鋳造用部材の試験結果を示すものである。
ＪＩＳ ＳＫＤ６１（調質後ＨＲＣ４６）を母材として
用い、この母材の表面上にＡＩＰ法およびスパッタリン
グ法により窒化クロム皮膜を成膜して供試材とした。さ
らに、ＡＩＰ法によりＴｉＮ皮膜と、プラズマ浸炭＋イ
オン窒化処理による皮膜を前記母材の表面上に形成し
た。表１の備考に示すように、ＡＩＰ法により窒化クロ
ム皮膜を成膜して供試材（Ｎｏ．４〜７）が本発明例で
あり、他は比較例である。このときの母材の形状は、密
度測定用は５０×５０×１ｍｍ、耐溶損性評価は７６５
℃の純アルミニューム溶湯中において調査した。耐溶損
性調査用供試材は６０×１５×５ｍｍである。
例を表１により説明する。表１は本発明の鋳造用部材の
製造方法と、鋳造用部材の試験結果を示すものである。
ＪＩＳ ＳＫＤ６１（調質後ＨＲＣ４６）を母材として
用い、この母材の表面上にＡＩＰ法およびスパッタリン
グ法により窒化クロム皮膜を成膜して供試材とした。さ
らに、ＡＩＰ法によりＴｉＮ皮膜と、プラズマ浸炭＋イ
オン窒化処理による皮膜を前記母材の表面上に形成し
た。表１の備考に示すように、ＡＩＰ法により窒化クロ
ム皮膜を成膜して供試材（Ｎｏ．４〜７）が本発明例で
あり、他は比較例である。このときの母材の形状は、密
度測定用は５０×５０×１ｍｍ、耐溶損性評価は７６５
℃の純アルミニューム溶湯中において調査した。耐溶損
性調査用供試材は６０×１５×５ｍｍである。
【００２４】本発明例のＡＩＰ法による窒化クロム皮膜
の成膜は、Ｃｒをターゲットにして、基板（ＳＫＤ６
１）温度：４００℃、窒素ガス圧：２０ｍｔｏｒｒ、成
膜厚さ：約１０μｍ、基板へのバイアス電圧（印加電
圧）：０〜−１００Ｖの成膜条件で行った。次に、比較
例の皮膜の成膜方法を説明する。スパッタリング法によ
る窒化クロム皮膜の成膜は、ＡＩＰ法と同じ基板温度、
基板へのバイアス電圧である。Ａｒ−Ｎ2 混合ガス（Ａ
ｒ：Ｎ2 比が５：１で、混合ガスが圧力３ｍｔｏｒｒ）
中で、Ｃｒターゲットをスパッタリングして、母材の表
面上に窒化クロム皮膜を約１０μｍ成膜した。そして、
ＡＩＰ法によるＴｉＮ皮膜の成膜は、Ｔｉのターゲット
を用いて、バイアス電圧：−５０Ｖとしたことである。
プラズマ浸炭＋イオン窒化処理による皮膜の形成は、Ｓ
ＫＤ６１をプラズマ浸炭（９５０℃−２時間）を行った
後、イオン窒化（５２０℃−１５時間）により行った。
の成膜は、Ｃｒをターゲットにして、基板（ＳＫＤ６
１）温度：４００℃、窒素ガス圧：２０ｍｔｏｒｒ、成
膜厚さ：約１０μｍ、基板へのバイアス電圧（印加電
圧）：０〜−１００Ｖの成膜条件で行った。次に、比較
例の皮膜の成膜方法を説明する。スパッタリング法によ
る窒化クロム皮膜の成膜は、ＡＩＰ法と同じ基板温度、
基板へのバイアス電圧である。Ａｒ−Ｎ2 混合ガス（Ａ
ｒ：Ｎ2 比が５：１で、混合ガスが圧力３ｍｔｏｒｒ）
中で、Ｃｒターゲットをスパッタリングして、母材の表
面上に窒化クロム皮膜を約１０μｍ成膜した。そして、
ＡＩＰ法によるＴｉＮ皮膜の成膜は、Ｔｉのターゲット
を用いて、バイアス電圧：−５０Ｖとしたことである。
プラズマ浸炭＋イオン窒化処理による皮膜の形成は、Ｓ
ＫＤ６１をプラズマ浸炭（９５０℃−２時間）を行った
後、イオン窒化（５２０℃−１５時間）により行った。
【００２５】次に、上述した成膜条件により製造した供
試材の皮膜の密度測定と耐溶損性評価結果を表１に示
す。皮膜の密度測定は成膜前後における母材の重量増加
と成膜した皮膜の膜厚より、前述の(1) 式により算出し
た。本実施例では、成膜前の母材を予め０．１ｍｇの単
位まで重量測定した。その後、母材の片面のみのコーテ
ィングを実施した。このとき、母材の他の片面は蒸着粒
子を遮断する処置を行った。次に、コーティング後の重
量を測定し、このときの重量増加を計算した。今回、母
材の側面へのコーティング量は全体重量の１／１００以
下程度となるので無視した。重量測定後、成膜した皮膜
の膜厚を測定した。この皮膜の膜厚の測定は母材を切断
して、断面から顕微鏡観察により皮膜の膜厚を測定し
た。そして、(1) 式により皮膜の密度を算出した。
試材の皮膜の密度測定と耐溶損性評価結果を表１に示
す。皮膜の密度測定は成膜前後における母材の重量増加
と成膜した皮膜の膜厚より、前述の(1) 式により算出し
た。本実施例では、成膜前の母材を予め０．１ｍｇの単
位まで重量測定した。その後、母材の片面のみのコーテ
ィングを実施した。このとき、母材の他の片面は蒸着粒
子を遮断する処置を行った。次に、コーティング後の重
量を測定し、このときの重量増加を計算した。今回、母
材の側面へのコーティング量は全体重量の１／１００以
下程度となるので無視した。重量測定後、成膜した皮膜
の膜厚を測定した。この皮膜の膜厚の測定は母材を切断
して、断面から顕微鏡観察により皮膜の膜厚を測定し
た。そして、(1) 式により皮膜の密度を算出した。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示すように、ＡＩＰ法で成膜した窒
化クロム皮膜（供試材：Ｎｏ．１〜７）の密度は、スパ
ッタリング法の窒化クロム皮膜（供試材：Ｎｏ．８〜１
４）比べて高くなるこが判明した。ＡＩＰ法では、バイ
アス電圧を−３０Ｖ以下にすることにより、皮膜の密度
を６．４０ｇ／ｃｍ3 以上にすることができることが明
らかとなった。窒化クロム皮膜の密度が６．４０ｇ／ｃ
ｍ3 以上となる供試材（Ｎｏ．４〜８）は、この皮膜と
母材との密着性が十分にあることを確認した。一方、ス
パッタリング法では窒化クロム皮膜の密度は、ＡＩＰ法
のように高くすることができず、６．２ｇ／ｃｍ3 以下
である。スパッタリング法では窒化クロム皮膜の密度が
低いのは、ＡＩＰ法に比較して、イオン化効率が低いた
め、基板へのバイアス電圧が有効に作用せず、バイアス
電圧をＡＩＰ法と同程度あげても、緻密な皮膜が成膜さ
れなかったためと考えられる。
化クロム皮膜（供試材：Ｎｏ．１〜７）の密度は、スパ
ッタリング法の窒化クロム皮膜（供試材：Ｎｏ．８〜１
４）比べて高くなるこが判明した。ＡＩＰ法では、バイ
アス電圧を−３０Ｖ以下にすることにより、皮膜の密度
を６．４０ｇ／ｃｍ3 以上にすることができることが明
らかとなった。窒化クロム皮膜の密度が６．４０ｇ／ｃ
ｍ3 以上となる供試材（Ｎｏ．４〜８）は、この皮膜と
母材との密着性が十分にあることを確認した。一方、ス
パッタリング法では窒化クロム皮膜の密度は、ＡＩＰ法
のように高くすることができず、６．２ｇ／ｃｍ3 以下
である。スパッタリング法では窒化クロム皮膜の密度が
低いのは、ＡＩＰ法に比較して、イオン化効率が低いた
め、基板へのバイアス電圧が有効に作用せず、バイアス
電圧をＡＩＰ法と同程度あげても、緻密な皮膜が成膜さ
れなかったためと考えられる。
【００２８】次に、耐溶損性評価結果を説明する。耐溶
損性評価は７６５℃の純アルミニューム溶湯中に２時間
浸漬して、浸漬試験後の皮膜の消失面積より各皮膜の耐
溶損性を評価した。ＡＩＰ法で成膜した窒化クロム皮膜
の場合、皮膜密度が６．４０ｇ／ｃｍ3 以上（Ｎｏ．４
〜８）で耐溶損性に優れた結果を示した。この優れた耐
溶損性の表面には窒化クロム皮膜の剥離も観察されなか
った。一方、スパッタリング法で成膜した窒化クロム皮
膜は、本耐溶損性評価の条件では、窒化クロム皮膜が全
部消失し、耐溶損性が劣ることは明らかとなった。さら
に、ＡＩＰ法で成膜したＴｉＮ皮膜や、プラズマ浸炭＋
イオン窒化を行った皮膜も、全部消失し、耐溶損性が劣
ることが判明した。
損性評価は７６５℃の純アルミニューム溶湯中に２時間
浸漬して、浸漬試験後の皮膜の消失面積より各皮膜の耐
溶損性を評価した。ＡＩＰ法で成膜した窒化クロム皮膜
の場合、皮膜密度が６．４０ｇ／ｃｍ3 以上（Ｎｏ．４
〜８）で耐溶損性に優れた結果を示した。この優れた耐
溶損性の表面には窒化クロム皮膜の剥離も観察されなか
った。一方、スパッタリング法で成膜した窒化クロム皮
膜は、本耐溶損性評価の条件では、窒化クロム皮膜が全
部消失し、耐溶損性が劣ることは明らかとなった。さら
に、ＡＩＰ法で成膜したＴｉＮ皮膜や、プラズマ浸炭＋
イオン窒化を行った皮膜も、全部消失し、耐溶損性が劣
ることが判明した。
【００２９】（第２実施例）次に、耐溶損性に及ぼす窒
化クロム皮膜中のＮ量の影響を調査した。この結果を表
２に示す。窒化クロム皮膜中のＮ量を変化させるため
に、第２実施例では、バイアス電圧を−５、−５０Ｖ、
窒素ガス圧力を１、５と２０ｍｔｏｒｒにして（他の条
件は第１実施例と同じ）、ＡＩＰ法によりＳＫＤ６１表
面上に窒化クロム皮膜を成膜した。製造した供試材のＮ
量、密度測定および耐溶損性評価結果を表２に示す。密
度測定および耐溶損性評価の方法は第１実施例と同じ条
件である。
化クロム皮膜中のＮ量の影響を調査した。この結果を表
２に示す。窒化クロム皮膜中のＮ量を変化させるため
に、第２実施例では、バイアス電圧を−５、−５０Ｖ、
窒素ガス圧力を１、５と２０ｍｔｏｒｒにして（他の条
件は第１実施例と同じ）、ＡＩＰ法によりＳＫＤ６１表
面上に窒化クロム皮膜を成膜した。製造した供試材のＮ
量、密度測定および耐溶損性評価結果を表２に示す。密
度測定および耐溶損性評価の方法は第１実施例と同じ条
件である。
【００３０】
【表２】
【００３１】ＡＩＰ法により、窒化クロム皮膜中のＮ量
を２６〜５４原子％に容易に調整することができた。本
実施例より、窒化クロム皮膜の密度が６．４０ｇ／ｃｍ
3 以上で、窒化クロム皮膜中の窒素量が３０〜５５原子
％の範囲となる供試材（Ｎｏ．２１〜２４）が、耐溶損
性に優れていることを確認した。
を２６〜５４原子％に容易に調整することができた。本
実施例より、窒化クロム皮膜の密度が６．４０ｇ／ｃｍ
3 以上で、窒化クロム皮膜中の窒素量が３０〜５５原子
％の範囲となる供試材（Ｎｏ．２１〜２４）が、耐溶損
性に優れていることを確認した。
【００３２】（第３実施例）さらに、窒化クロム皮膜を
成膜した鋳造用部材熱サイクル性評価を行ったので、こ
の結果を表３に示す。
成膜した鋳造用部材熱サイクル性評価を行ったので、こ
の結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】第３実施例は、母材をＳＫＤ６１およびＴ
ｉ合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の表面上にＡＩＰ法によ
り窒化クロム皮膜を成膜したものである。成膜条件は、
バイアス電圧：−５０Ｖ、窒素ガス圧力：１、２０ｍｔ
ｏｒｒで、他の成膜条件は第１実施例と同じ条件であ
る。耐熱サイクル性評価は、供試材（寸法：６０×１５
×５ｍｍ）を大気中で６５０℃まで加熱後、水冷し、こ
れを１サイクルとし、１０００回まで熱サイクルを繰り
返した。その後、窒化クロム皮膜に発生したクラック数
を、単位長さ当たりのクラック数として評価した。
ｉ合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の表面上にＡＩＰ法によ
り窒化クロム皮膜を成膜したものである。成膜条件は、
バイアス電圧：−５０Ｖ、窒素ガス圧力：１、２０ｍｔ
ｏｒｒで、他の成膜条件は第１実施例と同じ条件であ
る。耐熱サイクル性評価は、供試材（寸法：６０×１５
×５ｍｍ）を大気中で６５０℃まで加熱後、水冷し、こ
れを１サイクルとし、１０００回まで熱サイクルを繰り
返した。その後、窒化クロム皮膜に発生したクラック数
を、単位長さ当たりのクラック数として評価した。
【００３５】Ｔｉ合金の表面上に，密度が６．７２ｇ／
ｃｍ3 、Ｎ量が０．５４原子％の窒化クロム皮膜を成膜
した供試材（Ｎｏ．２８）は、密度、Ｎ量がほぼ同じ窒
化クロム皮膜をＳＫＤ６１の表面上に成膜した供試材
（Ｎｏ．２６：本発明の範囲）に比べて、窒化クロム皮
膜に発生するクラックの数が半減しており、優れた耐熱
サイクル性を示すことが判明した。すなわち、Ｔｉ合金
の表面上に成膜する窒化クロム皮膜の密度を６．４０ｇ
／ｃｍ3 以上にし、窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜５
５原子％の範囲にすることにより、優れた耐熱サイクル
性を得えることができる。
ｃｍ3 、Ｎ量が０．５４原子％の窒化クロム皮膜を成膜
した供試材（Ｎｏ．２８）は、密度、Ｎ量がほぼ同じ窒
化クロム皮膜をＳＫＤ６１の表面上に成膜した供試材
（Ｎｏ．２６：本発明の範囲）に比べて、窒化クロム皮
膜に発生するクラックの数が半減しており、優れた耐熱
サイクル性を示すことが判明した。すなわち、Ｔｉ合金
の表面上に成膜する窒化クロム皮膜の密度を６．４０ｇ
／ｃｍ3 以上にし、窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜５
５原子％の範囲にすることにより、優れた耐熱サイクル
性を得えることができる。
【００３６】本発明の耐溶損性に優れる鋳造用部材に適
用される窒化クロム皮膜はＡＩＰ法により成膜されるの
で、窒化クロム皮膜の密度を６．４０ｇ／ｃｍ3 以上
で、かつ、窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜５５原子％
の範囲に容易に調整することができ、この窒化クロム皮
膜と母材との密着性も良好である。この鋳造用部材を金
属溶湯と接触する部分に使用することにより、前述の鋳
造用部材に要求される特性、（イ）の耐溶損性だけでな
く、（ロ）の高温摺動条件下での耐摩耗性、（ハ）の耐
熱サイクル性をも満足できるものである。このとき、耐
溶損性評価試験後に表面に付着したＡｌを機械的に除去
したが、皮膜の剥離が認められず、十分な密着性を有し
ていることを確認した。
用される窒化クロム皮膜はＡＩＰ法により成膜されるの
で、窒化クロム皮膜の密度を６．４０ｇ／ｃｍ3 以上
で、かつ、窒化クロム皮膜中のＮ量を３０〜５５原子％
の範囲に容易に調整することができ、この窒化クロム皮
膜と母材との密着性も良好である。この鋳造用部材を金
属溶湯と接触する部分に使用することにより、前述の鋳
造用部材に要求される特性、（イ）の耐溶損性だけでな
く、（ロ）の高温摺動条件下での耐摩耗性、（ハ）の耐
熱サイクル性をも満足できるものである。このとき、耐
溶損性評価試験後に表面に付着したＡｌを機械的に除去
したが、皮膜の剥離が認められず、十分な密着性を有し
ていることを確認した。
【００３７】なお、本発明の耐溶損性に優れる鋳造用部
材は本実施例に限定されるものではない。すなわち、鋳
造用部材の母材は、ＪＩＳ ＳＫＤ６１、Ｔｉ合金に限
定されず、他の金属材料、例えば、Ｃｕ基合金、Ｎｉ基
合金等を用いることができる。さらに、本発明の鋳造用
部材は、窒化クロム皮膜の密度を高めることにより、窒
化クロム皮膜が金属溶湯からの溶損に対しての保護皮膜
の働きが強化されるものであり、Ａｌ溶湯だけでなく、
他の金属溶湯、例えば、Ｃｕ、Ｚｎ溶湯等に対しても優
れた耐溶損性を有する。すなわち、他の金属溶湯におい
ても、窒化クロム皮膜の気孔部より溶湯が侵入して母材
を溶損するメカニズムはＡｌ溶湯と同様であり、皮膜の
密度を高めることで、他の金属溶湯に対しても耐溶損性
に優れた皮膜となる。
材は本実施例に限定されるものではない。すなわち、鋳
造用部材の母材は、ＪＩＳ ＳＫＤ６１、Ｔｉ合金に限
定されず、他の金属材料、例えば、Ｃｕ基合金、Ｎｉ基
合金等を用いることができる。さらに、本発明の鋳造用
部材は、窒化クロム皮膜の密度を高めることにより、窒
化クロム皮膜が金属溶湯からの溶損に対しての保護皮膜
の働きが強化されるものであり、Ａｌ溶湯だけでなく、
他の金属溶湯、例えば、Ｃｕ、Ｚｎ溶湯等に対しても優
れた耐溶損性を有する。すなわち、他の金属溶湯におい
ても、窒化クロム皮膜の気孔部より溶湯が侵入して母材
を溶損するメカニズムはＡｌ溶湯と同様であり、皮膜の
密度を高めることで、他の金属溶湯に対しても耐溶損性
に優れた皮膜となる。
【００３８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の鋳造用
部材は、窒化クロム皮膜の密度と窒化クロム皮膜の窒素
量を限定することにより、耐溶損性に優れる鋳造用部材
を得ることを可能とするものである。特に、Ａｌ溶湯に
おける耐溶損性をより改善することを可能とするもので
ある。さらに、鋳造用部材の母材にＴｉ合金を用いるこ
とにより、金属溶湯の保温性を高めるとともに、耐熱サ
イクル性に優れた鋳造用部材を得ることを可能とするも
のである。そして、ＡＩＰ法により窒化クロム皮膜を成
膜することにより、皮膜中のＮ量の調整が容易に達成で
き、緻密で、密着性に優れた窒化クロム皮膜を得ること
を可能とするものである。
部材は、窒化クロム皮膜の密度と窒化クロム皮膜の窒素
量を限定することにより、耐溶損性に優れる鋳造用部材
を得ることを可能とするものである。特に、Ａｌ溶湯に
おける耐溶損性をより改善することを可能とするもので
ある。さらに、鋳造用部材の母材にＴｉ合金を用いるこ
とにより、金属溶湯の保温性を高めるとともに、耐熱サ
イクル性に優れた鋳造用部材を得ることを可能とするも
のである。そして、ＡＩＰ法により窒化クロム皮膜を成
膜することにより、皮膜中のＮ量の調整が容易に達成で
き、緻密で、密着性に優れた窒化クロム皮膜を得ること
を可能とするものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 金属溶湯と接触する部分に使用される鋳
造用部材であって、前記鋳造用部材が母材とこの母材表
面に成膜された窒化クロム皮膜からなり、この窒化クロ
ム皮膜の密度が６．４０ｇ／ｃｍ3 以上であることを特
徴とする耐溶損性に優れる鋳造用部材。 - 【請求項２】 前記窒化クロム皮膜中のＮ量が３０〜５
５原子％である請求項１記載の耐溶損性に優れる鋳造用
部材。 - 【請求項３】 前記母材がＴｉ又はＴｉ合金製である請
求項１又は２記載の耐溶損性に優れる鋳造用部材。 - 【請求項４】 前記窒化クロム皮膜が、カソード放電型
ＡＩＰ法（アークイオンプレーティング法）により成膜
されるものである請求項１又は２又は３記載の耐溶損性
に優れる鋳造用部材。 - 【請求項５】 Ａｌ又はＡｌ合金溶湯に用いる請求項１
乃至４のいずれかに記載の耐溶損性に優れる鋳造用部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06132098A JP4154024B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 耐溶損性に優れるＡｌ又はＡｌ合金溶湯用の鋳造用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06132098A JP4154024B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 耐溶損性に優れるＡｌ又はＡｌ合金溶湯用の鋳造用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11256309A true JPH11256309A (ja) | 1999-09-21 |
| JP4154024B2 JP4154024B2 (ja) | 2008-09-24 |
Family
ID=13167741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06132098A Expired - Lifetime JP4154024B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 耐溶損性に優れるＡｌ又はＡｌ合金溶湯用の鋳造用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4154024B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002178126A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-06-25 | Vds Vacuum Diecasting Service Sa | ダイカスト金型用の弁装置 |
| JP2010125516A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 保温スリーブ |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP06132098A patent/JP4154024B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002178126A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-06-25 | Vds Vacuum Diecasting Service Sa | ダイカスト金型用の弁装置 |
| JP2010125516A (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 保温スリーブ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4154024B2 (ja) | 2008-09-24 |
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