JPS60224770A - 非鉄金属の精練もしくは鋳造用用具 - 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） 本発明は非鉄金属の溶湯に接する治具に関する。

（従来技術） 金属の精練および鋳造などにおいてこれの溶解あるいは
溶湯を流す、移す、鋳込むなどの工程では耐火物が密に
重要な役割を果たしてきた。

すなわち、本発明でいう溶湯治具としては溶融解の鍋、
とりなべ、湯道、堰、γ４：人ノスル、ストッパー、ガ
スバブリング用ランス、ポーラスプラク、測温管、鋳型
等々を指す。しかし、アルミニウム、銅合金などの非鉄
金属工業では当然、溶融温度に左があることから、これ
ら耐火物に代えて金属系の治具類の使用が多くなってい
る。たとえは、低融点合金の鍋炉の鍋は鋳鉄または鋼板
をリヘノトして作られたり、底部にノスルをつけ、スト
ッパーを用いて直接、鋳造できるようにされたり、ポン
プで溶湯を汲み出すなとで工程の機械化、自動化が進め
ば進むほど、溶湯に接する材料は従来の耐火物でもって
はりｉ　１５　シきれなくなっているのが現状である。

ダイカスト（金型鋳造）はその代表的な例で縫込んだ製
品の外観、品質が優れているだけでなく、ダイカスト用
の機械は手動から自動まで数白種類といわれ、金属溶湯
に接する治具はほとんど１００％金属＋ＡｔＫのものが
使用されている。

金型（ｄｉｅ　）を例にとっ゛（ごれらの治具の材質の
条件を考えると、まず、反復使用されることから耐用寿
命が最も直視される。

すなわち、つぎの（δ）〜ｆｄｌの条件を満足すること
が重要である。

ｆａ）繰り返して加えられる熱応力に耐えること、（ｂ
＋　１ｍ　湯との化学反応による劣化がないこと、ｆｃ
）高温に耐え、かつ摩耗に対してつよいこと、（ｄ＋硬
度が高いこと、 ここで、ｆｄｌに掲げた硬度であるが、型としては硬度
が高い稈寿命があるのは当然であるが、複雑な彫刻をす
ることもあるのであまりに硬すぎても型としての工作を
困難にする。

適当な硬度としてブリネル硬さで 錫、鉛合金には１７０〜２２０ 亜鉛合金には　２００〜４００ マグネシウム合金には４００前後 アルミニウム、銅合金には４００〜５００といわれてい
る。

特に、アルミニウムは鉄や鋼などを侵蝕するのでＣｒ−
Ｖ鋼、Ｗ鋼などが工作性が悪く、コスト的にも高いのに
かかわらず、あえて使用されている。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑み、発明されたものであって、入
手加工が容易であり、したがって、低コストでかつ耐用
寿命の長い治具を提供しようというものである。

（発明の構成） 以下、本発明の構成について説明する。

すなわち、本発明の構成要旨とするところは、溶湯に接
する面が窒素珪素と金属または金属酸化物の複合溶射被
膜によってコーティングされていることを特徴とする非
鉄金属溶湯用治具である。

本発明による治具はまず、入手加工の容易な材質で形成
されることと、その治具の非鉄金属の溶湯に接する面は
［窒化珪素と金属あるいは金属酸化物」の複合溶射膜に
よってコーティングされていることの２点から構成され
ており、さらに、複合溶射膜に窒化珪素ウィスカーが金
石されていることが最も発明の効果を発揮するとして発
明構成の第３点としている。

治具が形成されるところの主＋Ａ質を人手加工の容易な
るものとして表現しているのは、前述のように現状では
アルミニウム合金用にＣｒ’−Ｖ鋼やＷ鋼などの特殊鋼
が使用されているのに代えて鋳鉄のように加工容易な材
料で充分、用が達せられるということである。勿論、セ
ラミ。

りやサーメットなどであってもそれが所望の熱的、機械
的な強度を満足させるものならば何ら差し支えない。

これは非常に重要なことであってたとえば、本出願人に
よる昭相５９年４月６日出願にかかる非鉄金属用耐蝕耐
火断熱材料の発明と本発明との内容を比較した場合でも
本発明の方が価格的に大１陥な低廉をもたらすことが明
らかである。

つぎに溶湯に接する面が「窒化珪素と金属または金属酸
化物」の複合溶射被膜によってコーティングされ°（い
ることがもう一つの発明の構成トの必須条件である。

これはＧ、八、Ｙａｓｉｎｓｋａｙａ　（Ｏｒｎｏｕｐ
ｏｒｙ　、Ｖｏｌ、　３０、Ｐ２Ｏ，１９６５）　、お
よびＪ　、Ｐ、Ｃｏ１１ｎｓ　、　１１　、Ｈ，Ｇｅｒ
ｂｙら（Ｊ　、Ｍｅｔａｌｓ　Ｖｏｌ　、７．ｌ’６１
２．１９５５　）が報告しているごとく、特に非鉄金属
に対しては酸化物に比べて窒化物、炭化物のは・うが耐
蝕性に優れているのものが多いことが認められ、本発明
者も多くの実験を繰り返し７前記の出願と本出願の技術
的根拠とし°ζ窒化珪素が非鉄合金に対し耐蝕性から最
もす１効な相和（あるとし７（複合化したものごある。

つぎに、窒化珪素が熔射被股の中にウィスカーの形で含
まれることが−ｊ−望ましいということ点について説明
する。

本出願人は先に特願昭５８−２８２３６号、特願昭５８
２８２３７号、特願昭５９．３１２４８号においζゾッ
ノ、゛・′およびカス溶射で溶射伺料にウィスカーを金
石させること、およびそれを溶射することによっ゛（熔
射破験にウィスカーか含まれ、いわゆる繊維強化される
ことごきわめ”ζ密着性が強くすること、硬度が硬くな
ること、耐ｔス耗イノ１が同１−ずること、熱衝撃に耐
えることなどをａＩＦ明した。

これらの特性が発揮されることは金型寿命をもたせるた
めの条件として１ｉｉｉ記した（ａｌ〜ｆｄｌの条件と
全く一致するものであっ°ζ、本発明の第３点の構成は
いわば、前記の特願昭５８−２８２３６号、特願昭５８
．．２３２３７号、特願昭５９−３１２２４８号の応用
を非鉄金属の溶湯用治具とし°ζ−ｊ−その効果を明確
にしたものである。

また、窒化珪素ウィスカーは不出１１１］人による特開
昭５７−１’９６７１１号、特開昭５７−２００２９９
号、特開昭５８１７２２９８号による製造方法で作られ
たまうなα−３ｉ３Ｎ−＋９８％以上、直径０．５〜Ｉ
　μｍ長さｌＯＯ〜２００　μのものの使用が望ましい
。

（実施例） ゛つぎに、本発明を実施例によってそのり」果を説明す
る。

この場合の溶射材料は本出願人の出願による特願昭５９
−３１２４８号のｈ法によっ°（Ｍ造したものを用いた
。

実施例１ アルミナ粉末（３００メノシ、＞９０亀量部と窒化珪素
粉末（２００メツシユ）１０亀量部の複合溶射材料をつ
くり、プラズマダイン社製プラズマ溶射装置によって鋳
鉄製金型の内面に熔射軟１ソ約１００　μｍになるよう
に溶射し７だ。

この場合、鋳型はまずサンドブラストし、ニッケルーク
ロム（Ｎｉ８０、Ｃｒ２０）のアンターコートを施した
トに溶剤膜を形成させた、同材質、同方法による試験片
（６０Ｘ６０Ｘ１．２　ｆｉｌｌ）に対し、径■７鶴、
車量１０．５ｇのアルミナボールを３００龍の商さより
落モし、亀裂、剥離を調べるテスト金繰り返したとごろ
、４５回にして５龍程度の局部的な亀裂が起こりはしめ
、５５回°（剥離を／−１＝シた。

この試験片を９００　’Ｃ１３０分−水中投）の熱１１
１１撃繰り返しテストをしたとごろ、２７回Ｃ剥離をη
した。

金型によるアルミニウム溶湯を実際に持重するテストで
は型との離型および製品面の外観は良好であり、繰り返
し鋳造５０回以上Ｃ金型に変化を認めず、そのまま連続
作業に差支えを／−トシないことがわかった。

ちなみに、鋳鉄型は鋳造１回毎に塗型剤をスプレーする
必要があり、しかも製品面は本例の溶射型によったもの
に比べて非密に’１１′ａで荒れが目立っている。

実施例２ アルミナ粉末（３００メソシユ＞）９０亀量部と窒化珪
素ウィスカー（１条０．５〜１μｍ　、　接さ１００〜
２００　１１ｍ　、ｃｔ−Ｓ　ｉ３　Ｎ４９８％以ト）
１０市量部の複合溶射材料をつくり、実施例１と固し７
方法で鋳型および試験片をつくった。

この場合は実施例１のアンダーコートは省略した。ボー
ル落）試験１００回で異常なく、熱衝撃テスト５０ＩＣ
も亀裂、剥離は認められなかった。

金型による鋳造は２００回繰り返しで変化を住ぜず、連
続鋳造用連続型としての耐用が充分認められた。

実施例３ アルミナ微粉末３３市量部、塩基性乳酸アルミニウム（
商品名タキセラム、分ＪＪｒ　ｉＡ、　Ｓ　Ｉ３Ｎ　４
＋３６％：乳酸５１％）６１改量部、窒化珪素ウィスカ
−６宙量部によりＡ　Ｉ！２０３　：　Ｓ　ｉ、＋　Ｉ
’Ｊ４　＝９０：ｌＯになる溶射材をつくり、低炭素鋼
ｓｓのＶ２ドパイブ、長さ６５ｃｎ＋の外部全面に実施
例１に準じて溶射した（アンダーコートあり）。

アルミニウム溶？４用ガスハフリンクランスとして溶湯
に１時間浸漬し、窒素ガスを吹き込んで溶湯バブリング
をしたところ、５０回の使用でも溶湯による侵蝕はほと
んとなかった。

比較するうえにおいて溶剤をし、ないパイプをランスと
して使用する場合、２回、才なわら、２時間の使用でこ
れ以−にの使用に嗣えない程の侵蝕が認められる。

実施例４ スピネル（ＭｇＯ−Ａｊ！２０３　）８５亀量部、窒化
珪素ウィスカ−１５亀量部になるような溶剤材をつくり
、先端を閉じたＳＯ５３０４！、（！’パイプ（長さ１
ｍ）に実ｈ４例１に準じて溶射した。この中にＭｇＯ碍
管で絶縁した白金−白金ロノウム熱電対を装填し、銅合
金の溶湯約１２００℃の中に浸漬し゛（７１１１温する
ことを繰り返したところ、浸漬２分間、５００回の測温
ごも表面に侵食はほとんど無く、保鏝管として有用であ
ることが認められた。

実施例５ 窒化珪素粉末１３車量部、窒化珪素ライスカニ２０車量
部、アルミナ短繊維（商品名サフィルＡ　１２０３３６
％）５４車量部を用いＣ３ｉ、１Ｎ４：　Ａ　Ｉ！２０
３　＝５０　：　５０でしかも全体の５０−ｔ％が短繊
維であり、かつ窒化珪素ウィスカーとして３Ｑｗ　ｔ％
が入っている溶射材をｆＩＩ１１整し、実施例１に準じ
て鋳鉄製金型の内向に溶射腺の厚み約３００μｍになる
ように溶射した（イ日し、アンダーコートなし）。

銅合金の実際の鋳込み繰り返しテストで２００回鋳湯で
界雷がなかった。

特許出願人代理人氏名 弁理士　角　１）嘉、宏　戸 −一一□ノ′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１溶湯に接する面が窒素珪素と金属または金属酸化
   物の抱合溶剤被膜によってコーアイングされていること
   を特徴とする非鉄金属溶湯用治具。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の非鉄金属溶湯用治
   具において、その複合ｌ容射被膜を構成する窒化珪素が
   窒化珪素ウィスカーであることを勃・徴とする非鉄金属
   溶湯用冶具。