(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の第１金属を含む装入物を溶融容器中に収納するステップと、前記第１金属と発熱反応する第２金属を含む装入物を溶融させるステップと、前記第２金属を含む前記溶融した装入物を前記第１金属の前記装入物と接触させるように前記溶融容器に注入するステップと、前記第１金属と前記第２金属とを発熱反応させて鋳込用の溶融物を生成するように前記溶融容器中で接触状態の前記第１金属と前記第２金属とを含む前記各装入物を加熱するステップであって、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減するものである前記加熱するステップと、前記溶融物が凝固すると金属間化合物鋳物が形成されるように、前記溶融物を前記溶融容器からモールド中に鋳込みするステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２】
前記第１金属を含む装入物は、前記第２金属を含む前記溶融した装入物の前記溶融容器への注入前に、予熱されることを特徴とする請求項１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項３】
前記第１金属を含む装入物は、前記第１金属の複数の固体片を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項４】
前記固体片は、前記第１金属を含むスクラップ片からなることを特徴とする請求項３に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項５】
前記第１金属と前記第２金属とを含む前記各装入物は、前記溶融容器の周りに設けられた誘導コイルに印加することによって前記溶融容器中で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項６】
前記モールドと前記溶融容器とを連通させるように前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより、前記溶融物は、前記溶融容器の下方に配設された前記モールド中に重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項７】
前記溶融物は、前記溶融容器の上方に設けられた前記モールド中に逆重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１に金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項８】
前記溶融物の逆重力での鋳込み後に、前記溶融容器中に残留する溶融物は、前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより、前記溶融容器から排出されることを特徴とする請求項７に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項９】
前記溶融容器の下方に配設されたチルモールドは、前記クロージャ部材が破壊されると、前記溶融容器に連通し、前記残留溶融物を収納するとともに凝固させることを特徴とする請求項８に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１０】
固体金属を含む装入物を溶融容器中に収納するステップと、アルミニウムを含む別の装入物を別の溶融容器中で溶融させるステップと、アルミニウムを含む前記溶融の装入物を前記金属の前記装入物と接触させるように前記溶融容器に注入するステップと、発熱反応して鋳込用の金属間化合物溶融物を生成するように前記溶融容器中の前記アルミニウムと前記金属とを含む前記各装入物を加熱するステップであって、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減するものである前記加熱するステップと、前記溶融物が凝固するとアルミナイド金属鋳物が形成されるように、前記溶融物を前記溶融容器からモールドに鋳込みするステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１１】
前記金属装入物は、前記溶融したアルミニウムの前記溶融容器への注入前に、予熱されることを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１２】
前記金属装入物は、チタン、ニッケル、及び、鉄の中から１つ選択される金属を含むことを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１３】
前記金属装入物は、前記金属の固体スクラップ片を含むことを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１４】
前記アルミニウムと前記金属とを含む前記各装入物は、前記溶融容器の周りに設けられた誘導コイルに印加することによって前記溶融容器中で加熱されることを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１５】
前記モールドと前記溶融容器を連通させるように前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより、前記溶融物は、前記溶融容器の下方に配設された前記モールド中に重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１６】
前記溶融物は、前記溶融容器の上方に設けられた前記モールド中に逆重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１０に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１７】
前記溶融物の逆重力での鋳込み後に、前記溶融容器中に残留する溶融物は、前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより、前記溶融容器から排出されることを特徴とする請求項１６に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１８】
前記溶融容器の下方に配設されたチルモールドは、前記クロージャ部材が破壊されると、前記溶融容器に連通されて前記残留溶融物を収納するとともに凝固させることを特徴とする請求項１７に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項１９】
固体のチタンを含む装入物を溶融容器中に収納するステップと、前記チタンを含む装入物を、真空、不活性ガス、又は、他の略無反応性ガス体の中で、チタンの液相線温度未満の高温度に予熱するステップと、アルミニウムを含む別の装入物を別の溶融容器中で溶融させるステップと、前記チタンの前記装入物と接触させるようにアルミニウムを含む前記溶融した装入物を前記溶融容器に注入するステップと、発熱反応させて鋳込用の金属間化合物溶融物が生成するように前記溶融容器中のアルミニウムとチタンとを含む前記各装入物を加熱するステップであって、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減するものである前記加熱するステップと、前記溶融物が凝固するとチタン・アルミナイド鋳物が形成されるように、前記溶融物を前記溶融容器からモールドの真空、不活性、又は、略無活性のガス体中に鋳込みするステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２０】
前記モールドと前記溶融容器を連通させるように前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより、前記溶融物は、前記溶融容器の下方に配設された前記モールド中に重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１９に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２１】
前記溶融物は、前記溶融容器の上方に設けられた前記モールド中に逆重力で鋳込みされることを特徴とする請求項１９に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２２】
前記溶融物の逆重力での鋳込み後に、前記溶融容器中に残留する溶融物は、前記溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊することにより前記溶融容器から排出されることを特徴とする請求項２１に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２３】
前記溶融容器の下方に配設されたチルモールドは、前記クロージャ部材が破壊されると前記溶融容器に連通されて前記残留溶融物を収納されるとともに凝固させることを特徴とする請求項２２に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２４】
固体の第１金属を含む装入物を、底部にクロージャ部材が設けられた溶融容器中に収納するステップと、前記第１金属と発熱反応する第２金属を含む装入物を溶融させるステップと、前記第２金属を含む前記溶融した装入物を前記第１金属の前記装入物と接触させるように前記溶融容器に注入するステップと、前記第１金属と前記第２金属とを発熱反応させて鋳込み温度に加熱される鋳込用の溶融物を生成するように前記溶融容器中で接触状態の前記第１金属と前記第２金属とを含む前記各装入物を加熱するステップであって、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減するものである前記加熱するステップと、前記溶融物が前記鋳込み温度のときに、前記溶融容器とモールドとを連通させて前記溶融物を前記モールド中に鋳込みするために、前記溶融容器の底部の前記クロージャ部材を破壊するステップとからなることを特徴とする金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２５】
前記クロージャ部材は、環状切欠けを含む壊れ易い部材であり、湯出し棒で衝打されることによって破壊されることを特徴とする請求項２４に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２６】
前記湯出し棒は、一端が半大気圧に減圧される前記溶融容器の内側に設けられるとともに他端が大気圧の前記溶融容器の外側に設けられ、前記湯出し棒の他端に印加される大気圧によって前記湯出し棒が前記溶融容器の内側に移動されることを阻止する固定手段を設けたことを特徴とする請求項２５に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２７】
前記湯出し棒は、他端が、前記溶融物が前記鋳込み温度のときに解除され、該他端に印加される大気圧によって前記溶融容器の内側に移動して、一端が、前記クロージャ部材を衝打して破壊するようになっていることを特徴とする請求項２６に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２８】
前記クロージャ部材の前後に前記クロージャ部材を破壊するに足る圧力差を設定することによって、前記クロージャ部材を破壊することを特徴とする請求項２４に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【請求項２９】
前記圧力差は、前記溶融容器を前記モールドに対して相対的に加圧することによって設定されたことを特徴とする請求項２８に記載の金属間化合物鋳物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属間化合物鋳物の製造方法に係り、特にチタン・アルミナイド鋳物等の金属間化合物鋳物を低コストで大量生産するとともに、金属間化合物溶融物と溶融物格納物質の間の反応に起因する有害な汚染を生じさせない金属間化合物鋳物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン等の反応性金属の重量比が高い合金の多くは、合金が許容不可能な程度に汚染されるまで、空気、並びに、極普通の坩堝耐火物と反応する。このため、一般に、かかる合金は、合金装入物中に熱を発生させるべくアーク又は電気誘導を使って水冷式金属（例えば、銅）坩堝中で溶融される。
【０００３】
米国特許第４，７３８，７１３号は、上記溶融方法の１つを代表する。この特許の溶融方法は、電力の使用が非常に非効率的である。更に、斯様な方法の実績によると、達成可能な溶融過熱量は、坩堝の寿命に限定されるので、この坩堝の寿命に左右されやすい。但し、この方法が使用されているのは、所要合金の特製溶融電極を必要とする消耗アーク溶融法よりも安価な溶融ストックを使用するからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水冷式銅坩堝を使用するアーク溶融法（例えば、米国特許第２，５６４，３３７号参照）によって反応性合金を溶融する場合に、比較的高い過熱量を得ることができる。但し、誘導溶融法だけでなくアーク溶融法も、冷却水が溶融反応性合金と当接して水素ガスを生成する坩堝欠陥の場合に、爆発の可能性があるので危険である。アーク溶融法と誘導溶融法は、いずれも、吹止め壁を有する特殊構造のビルディング中の妨爆壁の背後等から遠隔操作される。このため、かかる低温壁金属坩堝又は炉の稼働がコスト高になった上に、良好な工程制御を行うことが困難であった。
【０００５】
従来の技術による加工装置の一部では、チタン合金等の反応性合金が、酸化カルシウム坩堝を使って溶融されて鋳込みされた。但し、この合金溶融物の酸素汚染が急速であるので、アルミニウムを含有する一部の合金の場合に、大きな酸化アルミニウム蒸気が発生するとともに、その発生量は、従来の鋳造ユニットの実用的効果が、当該鋳造ユニットと係合する真空システムとチャンバを汚染させることによって妨げられる程度である。
【０００６】
他の従来の技術による加工装置では、米国特許第３，４８４，８４０号を参照されたいが、チタン合金が、溶融物の有害な汚染が生じないように黒鉛で内張りされた坩堝中で急速に溶融された。この特許のプロセスは、溶融温度の正確な制御ができないので、加熱サイクルが長すぎると余剰溶融物の汚染が生じることがある。加えて、溶融物の坩堝の底部からの流出を抑制するのは困難であり、この理由は、坩堝底部の金属ディスクの中央部の溶融が上記目的のため必要であるからである。上記構造では、溶融物流動オリフィスは、溶融速度、装入物の直径、及び、ディスクサイズによって異なるので、溶融物流動の抑制を困難にしている。
【０００７】
近年、特に、ＴｉＡｌ等の金属間化合物合金が、高温度で高強度であるとともに、比較的軽量であることが非常に望ましい使用条件の航空宇宙産業と自動車産業の使用に相当注目された。但し、当該金属間化合物合金は、大部分のチタンを含有する（いわゆるガンマＴｉＡｌは、重量比６６％のＴｉと、残りのほぼ殆どのＡｌとからなる）ので、汚染の無い溶融と鋳造を困難にするとともに、非常にコスト高になる。自動車の排気弁のような構成要素の使用に適応させるためには、金属間化合物合金は、有害な汚染を発生させずに、高生産量且つ低コストの方式で溶融させて鋳込みする必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、固体の第１金属を含む装入物を溶融容器中に収納するステップと、前記第１金属と発熱反応する第２金属を含む装入物を溶融させるステップと、前記第２金属を含む前記溶融した装入物を前記第１金属の前記装入物と接触させるように前記溶融容器に注入するステップと、前記第１金属と前記第２金属とを発熱反応させて鋳込用の溶融物を生成するように前記溶融容器中で接触状態の前記第１金属と前記第２金属とを含む前記各装入物を加熱するステップと、この加熱するステップは、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減し、前記溶融物が凝固すると金属間化合物鋳物が形成されるように、前記溶融物を前記溶融容器からモールド中に鋳込みするステップとからなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
この発明によれば、固体の第１金属からなる装入物が溶融容器中に収納されるとともに、第１金属と発熱反応する第２金属からなる装入物が別の溶融容器中で溶融され、金属間化合物鋳物（例えば、チタン、ニッケル、鉄、等のアルミナイド鋳物）を製造する方法において、第２金属からなる溶融した装入物は、第１金属と接触するように第１金属の装入物を収納した溶融容器中に注入され、あるいは、固体形状の第２金属の装入物を溶融容器中に収納して他方の装入物と接触させ、第１金属と第２金属との各装入物は、収納された溶融容器中で（例えば、誘導コイルによって）急速に加熱され、各装入物を発熱反応させて溶融物を生成するとともに、この溶融物が可鋳温度に加熱されてモールド中に重力又は逆重力で鋳込みされ（例えば、米国特許第５，０４２，５６１号に説明される通り）、第１金属と第２金属の間の発熱反応によって、相当な熱（即ち、この金属間化合物は高い生成熱を有する）が放出されるとともに、この熱によって、モールド中に鋳込み可能な溶融物を得る所要時間が短縮され、特に、第１金属と第２金属の間の発熱反応により、実際、溶融容器中の金属間化合物溶融物の滞留時間を短縮し、また、この短い滞留時間によって溶融容器の物質との反応による溶融物の潜在的な汚染を減少することができる。
【００１０】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜３は、この発明の第１実施例を示すものである。
【００１１】
図１には、本発明の第１実施例に基づく金属間化合物鋳物の製造装置が示されている。この金属間化合物鋳物の製造装置は、モールド部１０と固定溶融部１２とで構成されるとともに、モールド部１０が固定溶融部１２の真下に配設され、金属間化合物溶融物を重力で鋳込みするものである。この金属間化合物鋳物の製造装置は、例示上、ＴｉＡｌ溶融物の鋳込みに使用されるが、このＴｉＡｌ溶融物に限定されず、他の金属間化合物合金の溶融物の鋳込みにも使用される。かかる他の金属間化合物合金には、後述するように、金属間化合物合金が発熱反応する第１金属と第２金属とからなる、Ｔｉ３Ａｌ、ＴｉＡｌ３、ＮｉＡｌ、及び、その他所望のアルミナイドとケイ化物等が含まれるが、これらの物に限定されない。また、この金属間化合物合金は、上述の第１金属と第２金属以外の合金物を含むことができ、例えば、Ｍｎ、Ｎｂ、及び／又は、他の合金物で合金されるＴｉＡｌ鋳物を鋳造することができる。
【００１２】
モールド部１０は、チャンバ２０ａを有する鋼鉄のモールド容器２０を含んでいる。このモールド容器２０のチャンバ２０ａ中には、多数のモールドキャビティ２４を有するインベストメントモールド（以下「モールド」という）２２が、低反応性微粒子の微粒子集合２６内で設けられている。このモールド容器２０のチャンバ２０ａは、図示するように、下部の円筒形領域と上部の円錐形領域とで構成されている。モールド２２は、複数の横堰３１を介してモールドキャビティ２４に連結されるモールド湯口（縦湯口）２８を含んでいる。
【００１３】
上部延出部（領域）２９は、モールド２２と一体形成され、円筒形の溶融容器支持カラー３０と、中央の円筒形の溶融物収蔵チャンバ３２とからなる。モールド湯口２８は、この溶融物収蔵チャンバ３２を介して溶融容器５４に連通される。
【００１４】
モールド２２及び上部延出部２９は、ワックス又は別の取外し可能な原型が耐火微粒子のスラリーとスタッコとで繰り返し被包され、所望のモールド壁厚を原型の周りに構築する周知技術のロストワックス法によって形成される。次に、上述の原型が溶融又は別の方法で抜出されてモールド２２が残り、この後、このモールド２２は、鋳造に所要の強度になるように、高温度で焼成されるのが普通である。
【００１５】
上述のＴｉＡｌ溶融物の金属間化合物合金を鋳込みする場合に、モールド２２は、内部のジルコニア又はイットリア・フェースコートと、このモールド２２の本体を形成するジルコニア又はアルミナの外部のバックアップ層とからなる（米国特許第４，７４０，２４６号参照）。使用される全モールド壁厚は、２．５４ｍｍから７．６２ｍｍにすることができる。内部のフェースコートは、モールド２２内に鋳込みされるＴｉＡｌ溶融物とせいぜい僅かな反応しか呈しないような物質で選定され、モールド２２で凝固中のＴｉＡｌ溶融物の汚染を最小限に抑えるものである。ＴｉＡｌ溶融物を鋳込みするのに好適な内部のフェースコートは、ジルコニア・アセテート液とジルコニア粉とからなるスラリーとして被着されるとともに、乾燥されて、溶融アルミナ（メッシュサイズ８０）で塗布され、１つのフェースコート層が被着されたものである。このフェースコート層と併用するのに好適な外部のバックアップ層は、ケイ酸エチル液と薄板状のアルミナとからなるスラリーとして被着されるとともに、乾燥されて、溶融アルミナ（メッシュサイズ３６）で塗布されたものである。ＴｉＡｌ溶融物以外の溶融物に適格な内部のフェースコートは、容易に選定される。
【００１６】
微粒子集合２６は、モールド２２中に鋳込みされる溶融物に対して低反応性を呈するように選定された低反応性微粒子の集合である。これにより、万一、溶融物がモールド２２から漏出する場合に、この溶融物は、反応を起こさない無害な形で微粒子集合２６中に密閉される。ＴｉＡｌ溶融物の場合に、微粒子集合２６は、メッシュサイズが、マイナス１００プラス２００のジルコニア粒からなる。
【００１７】
モールド容器２０は、従来のオン・オフのバルブ３８を介してアルゴンガス又は他の不活性ガスのソース４０に連通されたポート３６を含んでいる。このポート３６は、微粒子集合２６に対して不透過性になるように選定されたさん孔スクリーン４１によって遮蔽される。これにより、微粒子集合２６の微粒子は、モールド容器２０内に密封される。バルブ３８は、後述するように、鋳込み作業中に駆動されて、アルゴンガスをモールド容器２０内のモールド２２周りに吸入させる。
【００１８】
モールド容器２０は、該モールド容器２０の真下の油圧リフト機構（リフト）等からなる昇降機２１（概略図示）により、固定溶融部１２を基準に移動される。モールド容器２０は、該モールド容器２０の上端部に近接するフランジ（拡径外周ショルダ）４２を含んでいる。このモールド容器２０のフランジ４２は、鋳込み作業中、固定溶融部１２に係合されるものである。
【００１９】
特に、固定溶融部１２は、溶融チャンバ５２を耐火性の溶融容器５４周りに形成する金属（例えば、鉄鋼）溶融密閉箱５０を含んでいる。この金属溶融密閉箱５０は、側壁５６と、この側壁５６にシーリングガスケット６０を介して封着されて取外し可能な蓋５８とから構成されている。
【００２０】
側壁５６は、フランジ（拡径外周ショルダ）６２を含んでいる。この側壁５６のフランジ６２には、鋳込み作業中に、モールド容器２０のフランジ４２が、昇降機２１の作動によって密接に係合される。モールド容器２０のフランジ４２と側壁５６のフランジ６２との間には、ガスシーリングガスケット６３が介在されている。
【００２１】
また、側壁５６は、密閉式の入力ポート６６を含み、電力源（図示せず）から溶融チャンバ５２中の溶融容器５４周りに設られた誘導コイル６８まで延設した電力供給カップリング６８ａ、６８ｂを貫通させている。また、側壁５６は、ポート７０を含んでいる。このポート７０は、導管７２とバルブ７４とを介して、アルゴンガス又は別の不活性ガスのソース７６に連通されるか、あるいは、バキュームソース（例えば、真空ポンプ）７８に連通される。
【００２２】
取外し自在な蓋５８は、密閉可能なポート８０を含んでいる。金属間化合物溶融物の溶融金属成分は、このポート８０を通り且つ該ポート８０に一時的に挿着される耐火性（例えば、粘土結合ムライト）の漏斗８１から溶融容器５４中に注入される。また、図２に示すように、溶融物を溶融容器５４から排出させるために、後述のように使用する場合に、オプションの湯出し棒８２をポート８０中に密嵌することができる。
【００２３】
側壁５６は、内部フランジ（内部環状ショルダ）８４ｂに締着される外部フランジ（外部環状ショルダ）８４ａを含んでいる。内部フランジ８４ｂ上には、一般に４つのコイル支持体８６が、誘導コイル６８を支持するように周方向に配設されている。外部フランジ８４ａと内部フランジ８４ｂとは、ナット・ボルトからなる締着具８４ｃによって緊締されている。内部フランジ８４ｂは、大きさの異なる溶融容器５４／誘導コイル６８に応じて異なる形状に形成される。
【００２４】
微粒子集合２６は、誘導コイル６８と溶融容器５４との間で上方に延設され、溶融容器５４から漏出、あるいは、流出するおそれのある溶融物を、低反応性微粒子で密封する。
【００２５】
図１に示すように、円筒形で薄板状のセラミックシェル９０は、例えば、ケイ酸カリウム・セラミック接着剤により、溶融容器支持カラー３０上に密着して支持されている。溶融容器支持カラー３０は、脆い耐火性のクロージャ部材９２を含んでいる。このクロージャ部材９２は、溶融容器５４の底部に近接して設けられ、重力によって所定位置に保持される。クロージャ部材９２は、環状の切欠き９２ａを含んでいる。これにより、このクロージャ部材９２は、破壊され易くなり、溶融物を溶融容器５４からモールド２２に排出させる。
【００２６】
また、セラミックシェル９０は、モールド２２に使用されるのと同様のセラミック材で且つ同様の壁厚で、上述のロストワックス法によって形成される。また、クロージャ部材９２は、モールド２２及びセラミックシェル９０と同様の材料と厚さとで形成される。
【００２７】
このように、溶融容器５４は、溶融容器支持カラー３０と、セラミックシェル９０と、クロージャ部材９２とによって形成される。この溶融容器支持カラー３０とセラミックシェル９０とクロージャ部材９２とを組み合わせて溶融容器５４が構成された後に、この溶融容器５４は、「ポリカーボン・コーポレーション」（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売する「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）黒鉛シート又は黒鉛布材のライナ９４で内張りされる。通常、このライナ９４の厚さは、０．２５４ｍｍである。このライナ９４は、溶融物が溶融容器５４中に滞留する短時間の間に亘って、溶融物に対して全く無反応性のものである。このライナ９４は、溶融物による炭素のピックアップを低減するように、イットリアでコートすることができる。ＴｉＡｌ溶融物を格納するために使用可能な他のライナ物質には、イットリアとトリアが含まれるが、これらの物質に限定されない。所要に応じて、ＴｉＡｌ溶融物以外の溶融物に適合するライナ物質は、溶融容器５４中の溶融物の滞留時間の間、溶融物に対して殆ど無反応性になるような物質で選定される。
【００２８】
溶融容器５４の開口上端部は、繊維状のアルミナで作られたクロージャプレート１００によって部分的に閉鎖される。このクロージャプレート１００は、中央開口１０２を含んでいる。金属間化合物溶融物の溶融金属成分は、この中央開口１０２を通過して溶融容器５４中に注入される。また、この中央開口１０２は、所要に応じて、湯出し棒８２を嵌入させるものである。
【００２９】
次に、この第１実施例の重力鋳込みによる鋳物の製造方法について説明すると、モールド２２は、モールド容器２０中の微粒子集合２６（例えば、ジルコニア粒）中に被包されている。次に、クロージャ部材９２を載置する「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）のライナ９４で内張りされたセラミックシェル９０が、溶融容器支持カラー３０に係着される。
【００３０】
固体の非合金チタン（金属間化合物合金の第１金属）片の装入物Ｃ１が溶融容器５４中に収納されるとともに、クロージャプレート１００がセラミックシェル９０上に載置される。チタンの装入物Ｃ１は、チタン・スクラップ・シート、ブリケット、又は、その他の種類から構成することができる。溶融物中に含まれる（複数の）合金物は、合金物微粒子としてチタンの装入物Ｃ１とともに分散させることができ、溶融物中の合金物を急速に可溶することができる。
【００３１】
通常、Ｔｉスクラップシート片は、サイズが最大２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ×１．５９ｍｍであり、「ケマロイ・カンパニー」（Ｃｈｅｍａｌｌｏｙ  Ｃｏ．）から販売されている。ブリケットは、約２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ×７６．２ｍｍに採寸されるチタン・スポンジで形成される。チタンの装入物Ｃ１は、金属間化合物の鋳物中の所望のＴｉ重量比が得られるような量で添加される。通常、このチタンの装入物Ｃ１は、手動で注入される。
【００３２】
この装入アッセンブリは、モールド容器２０の真下に設けられた油圧リフト機構（リフト）等の昇降機２１によって上方に持ち上げられる。この装入アッセンブリは、金属溶融密閉箱５０中の誘導コイル６８内の溶融容器５４を位置決めするために持ち上げられる。この金属溶融密閉箱５０の蓋５８は、この段階では無いか、又は、遠隔位置にあるものである。
【００３３】
次に、溶融容器５４と誘導コイル６８との間の環状空間は、金属溶融密閉箱５０を介して低反応性微粒子（ジルコニア粒）で充填される。これにより、微粒子集合２６は、図１に示する高さまで溶融容器５４周りに設けられる。次に、蓋５８が側壁５６のシーリングガスケット６０上に密着されることで、溶融／鋳込み作業の開始に備える。
【００３４】
鋳込みサイクルの開始時では、先ず、溶融チャンバ５２内は、０．１３６ｇ／ｃｍ２（１００ミクロン）未満に減圧され、次に、ポート７０からアルゴンガスで充満されて僅かに大気圧を越える（６．８ｇ／ｃｍ２よりも高く、通常、６．８ｇ／ｃｍ２〜１０８．８ｇ／ｃｍ２）まで戻される。次に、必要に応じて、固体片のチタンの装入物（溶融ストック）Ｃ１が、誘導コイル６８によって摂氏１４７．４度から摂氏８０７．４度まで（即ち、チタンの液相線温度未満）予熱される。
【００３５】
同時に、アルミニウムの装入物（溶融ストック）Ｃ２が、この鋳造装置の外部の別の溶融容器１１０中で融解されて、金属間化合物合金の第２金属成分が得られる。特に、アルミニウム・スクラップ又は他の非合金（又は、僅かな比率の合金物で合金される）アルミニウムの装入物が、従来のガス焼成融解装置によって、粘土／黒鉛耐火物からなる別の溶融容器１１０中で空気融解される。この溶融アルミニウムの装入物Ｃ２は、別の溶融容器１１０中で摂氏６９７．４度に加熱されて、摂氏２６．４度の過熱量が得られる。この溶融アルミニウムは、漏斗８１から溶融容器５４中に鋳込みされる。漏斗８１は、この溶融アルミニウムの鋳込みのために開口するポート８０内に一時的に設けられる。溶融容器５４に添加される溶融アルミニウムの量は、金属間化合物合金中に所要のアルミニウム重量比と一致する。漏斗８１が取り外されると、次に、湯出し棒８２は、ポート８０中に密接に挿入されるとともに、クロージャプレート１００の中央開口１０２と位置合わせされながらこの中央開口１０２から上方の位置に保持される。また、漏斗８１が取り外されると、次に、湯出し棒８２が、図２に示すように、ポート８０内に密接に設けられる。
【００３６】
次に、溶融チャンバ５２内は、ポート７０を介して約１００ミクロン以下に減圧される。また、この溶融チャンバ５２の減圧排気によって、モールド容器２０内が減圧排気されるとともに、該モールド容器２０の容量が同一レベルになる。湯出し棒８２は、ウィングボルトクランプ１３１を湯出し棒８２の周りに係着させるとともに、蓋５８の上部封止部材８３と係合させることにより、図２の位置に保持又は固定される。
【００３７】
溶融チャンバ５２中が所要の真空レベルに達すると、直ちに（例えば、６０秒）、誘導コイル６８は、固体チタンの装入物Ｃ１と溶融アルミニウムの装入物Ｃ２とを、加熱／溶融して溶融容器５４中で反応させる出力レベルまで印加される。チタンとアルミニウムの各装入物Ｃ１、Ｃ２は、溶融容器５４中で発熱反応して相当な熱を発生するとともに、この熱によって、溶融工程が加速されて、モールド２２中に鋳込み可能な金属間化合物溶融物Ｍが得られる所要時間を短縮し、この熱が、誘導コイル６８から必要とされる電力に取って代わる。一般に、１８Ｋｇから２２．５Ｋｇまでの範囲のＴｉＡｌ溶融物を生成するためには、１．２５分から２．００分の間に印加される２００ＫＷから２４０ＫＷまでの範囲の出力レベルを使用することができる。この出力レベルと時間とは、所望の過熱量を短時間で得られるように、変更及び調節することができる。他の金属間化合物合金の溶融物を生成するには、別の出力レベルと時間とを使用することができる。
【００３８】
モールド２２中に鋳込み可能なＴｉＡｌ溶融物を溶融容器５４中に生成する所要時間は、かなり短時間であり、一般に、約２分のパワーオン時間を超過することはない。このため、溶融容器５４中の溶融物の滞留時間は、溶融物とライナ９４との有害な反応を受けない程の短さである。これにより、構造鋳物に有用な溶融物が生じる。具体的には、重量比０．０４％未満の炭素含量と重量比０．１８％未満の酸素含量が、溶融物中に得られる。
【００３９】
溶融物が所望の鋳込み（過熱）温度に達すると、直ちに（例えば、僅か１．２５分後に）、湯出し棒８２を、脆いクロージャ部材９２とライナ９４とを衝打して破壊するように、下方に移動させることにより、溶融物がモールド２２中に鋳込みされる。これにより、溶融物が、排出されて、重力で中央の溶融物収蔵チャンバ３２中に流れ込んでモールド湯口２８に流れ落ちるとともに、各横堰３１からモールドキャビティ２４中に流れ込む。従って、溶融物のモールド２２中への鋳込みは、クロージャ部材９２が破壊されて溶融物がモールド２２に流れるように排出される時間を調整することにより、正確に制御される。破壊されたクロージャ部材９２は、周方向に離間される中央の溶融物収蔵チャンバ３２中の３つのジルコニア・ロッド１２０（２つのみ図示）によって捕捉され、溶融物流路を開口状態に保つようになっている。
【００４０】
湯出し棒８２は、ウイングボルトクランプ１３１を手動で緩めることによって解除される。湯出し棒８２は、ロッド外端部８２ａに印加される大気圧によって溶融物を貫通しながらモールド容器２０の方向に移動され、ロッド内端部８２ｂがクロージャ部材９２とライナ９４とを破壊するようになっている。
【００４１】
クロージャ部材９２を破壊するために、湯出し棒８２を使用する代わりに、クロージャ部材９２の前後に圧力差を設定する手段（ガス圧差手段）を設けることができる。例えば、溶融容器５４の内部は、適切なアルゴンガスの圧力供給導管１２１とキャップ１２２（図３参照）とを介して加圧される。圧力供給導管１２１とキャップ１２２とは、アルゴンガスを、例えば、従来のアルゴンソース１２９からバルブ１３３を介して溶融容器５４に注入するために、溶融容器５４の開口上端部から上方に配設可能である。これにより、溶融容器５４の内部は、モールド容器２０に対して相対的に加圧することができ、溶融物が所望の鋳込み温度のときに、クロージャ部材９２を破壊するに足るガス圧力差がクロージャ部材９２の前後に設定されるので、これにより、溶融物が溶融容器５４からモールド２２に流れるように排出される。
【００４２】
図３においては、溶融物Ｃ２が、外の溶融容器１１０からガス圧力差設定のために開口されるバルブ１４１を経て注入される。この溶融物Ｃ２は、バルブ１４１に連通する漏斗（図示せず）を通って鋳込みされる。この溶融物Ｃ２は、圧力供給導管１２１を通って溶融容器５４中に流れ込むものである。
【００４３】
モールド材は、上述のように、溶融物がモールド２２中で凝固する間に、溶融物／モールドの反応を最小限に抑えるように選定される。また、これにより、有害な汚染の無いＴｉＡｌ鋳物の製造が、助成される。
【００４４】
溶融物が、上述のように、モールド２２中に鋳込まれた後、モールド容器２０と溶融チャンバ５２とは、アルゴンガスで充満されて大気圧に戻される。実際、溶融物を格納するモールド２２は、溶融物がモールド２２中で冷えて固化する間、アルゴンガスで充満され、鋳物の酸化が防止される。一旦、モールド容器２０と溶融チャンバ５２とがアルゴンガスで充満されると、モールド部１０（ポート３６からアルゴンガスで充満される）は、昇降機２１を降下させることによって固定溶融部１２から切り離される。これにより、モールド容器２０と溶融物で充填されたモールド２２と溶融容器５４とが、固定溶融部１２から（即ち、溶融チャンバ５２から）取り外されるので、新しいモールド容器２０と、モールド２２と、新しいチタンの装入物で充填される溶融容器５４とを、上述のように、溶融チャンバ５２内に設けることができ、上述のサイクルが繰り返される。同様に、新しい溶融アルミニウムの装入物Ｃ２が、別の溶融容器１１０中で生成される。
【００４５】
図４には、本発明の第２実施例に基づく金属間化合物鋳物の逆重力鋳込みの製造装置が示されている。特に、この金属間化合物鋳物の逆重力鋳込みの製造装置は、モールド部２１０と固定溶融部２１２とで構成されるとともに、モールド部２１０が固定溶融部２１２の上方に配設され、金属間化合物溶融物を逆重力で鋳込みするものである。モールド容器２２０は、前述の米国特許第５，０４２，５６１号に例示説明されるように、油圧駆動式アーム（図示せず）によって固定溶融部２１２を基準に移動される。
【００４６】
モールド部２１０は、円筒形のチャンバ２２０ａを有する鋼鉄のモールド容器２２０を含んでいる。このモールド容器２２０のチャンバ２２０ａ中には、多数のモールドキャビティ２２４を有するインベストメントモールド（以下「モールド」という）２２２が、低反応性微粒子の微粒子集合２２６内で設けられている。モールド２２２は、該モールド２２２からモールド容器２２０の外側に懸吊される細長い耐火性（例えば、炭素）の充填パイプ２２３に支持されている。この充填パイプ２２３は、例えば、米国特許第５，０４２，５６１号に説明されるように、モールド２２２の底部に連結されるとともに、モールド容器２２０中の底部開口に密接に貫通して設けられている。モールド湯口２２８は、充填パイプ２２３に連通されるとともに、複数の横堰２３１を介してモールドキャビティ２２４に連通される。モールド２２２は、前述したロストワックス法によって形成される。
【００４７】
モールド容器２２０は、ヒンジ２２５ａによって該モールド容器２２０に連結される開閉自在な蓋２２５を含んでいる。この蓋２２５には、通気孔２２１によって周囲大気と連通されるシートラバーガスケット２２９が添着されている。
【００４８】
モールド２２２は、微粒子集合２２６に埋設されている。この微粒子集合２２６は、融解されてモールド２２２中に鋳込みされる特定の溶融物に対して低反応性を呈するような物質で選定されている。これにより、万一、溶融物がモールド２２２から漏出する場合に、この溶融物は、有害な反応を生じないように、微粒子集合２２６中に密封される。ＴｉＡｌ溶融物に適格な微粒子は、前述の通りである。鋳造中にモールド２２２を支持するために、モールド容器２２０中が相対減圧されると、シートラバーガスケット２２９によってモールド２２２周りの微粒子集合２２６が圧縮される。
【００４９】
モールド容器２２０は、従来のオン・オフのバルブ２３８を介して真空ポンプ等のバキュームソース２４０に連通される周設チャンバ２３６を含んでいる。この周設チャンバ２３６は、微粒子集合２２６に対して不透過性であるように選定されたさん孔スクリーン２４１によって遮蔽される。これにより、微粒子集合２２６の微粒子は、モールド容器２２０内に密閉される。また、モールド容器２２０は、吸込導管２３７を含み、適切に遮蔽された配管２４３のアルゴンガスを内部に吸入させる。
【００５０】
固定溶融部２１２は、溶融チャンバ２５２を耐火性の溶融容器２５４周りに形成する金属（例えば、鉄鋼）溶融密閉箱２５０を含んでいる。この金属溶融密閉箱２５０は、側壁２５６と、この側壁２５６にシーリングガスケット２６０で封着される取外し自在な蓋２５８とで構成されている。上記米国特許第５，０４２，５６１号に記述される種類のスライドカバー２６１は、蓋２５８の固定カバー２５９上に載置して設けられるとともに、上記特許に記載の目的のために充填パイプ２２３を嵌挿すべく滑動（スライド）することができる。固定カバー２５９は、図４に示すように、充填パイプ２２３を挿通させる開口２５９ａを含んでいる。スライドカバー２６１は、開口２６１ａを含み、この開口２６１ａと固定カバー２５９の開口２５９ａとが溶融物を溶融容器２５４からモールド２２２中に鋳込みするために位置合わせされると、充填パイプ２２３を嵌挿可能とする。
【００５１】
側壁２５６は、密閉式の入力ポート２６６を含み、電力源（図示せず）から溶融チャンバ２５２中の溶融容器２５４周り設けられた誘導コイル２６８まで延設する電力供給カップリング２６８ａ、２６８ｂを貫通させている。また、側壁２５６は、ポート２７０を含んでいる。このポート２７０は、導管２７２とバルブ２７４とを介して、アルゴンガス又は別の不活性ガスのソース２７６に連通されるか、あるいは、バキュームソース（例えば、真空ポンプ）２７８に連通される。
【００５２】
側壁２５６は、内部フランジ（内部ショルダ）２８４を含んでいる。この内部フランジ２８４上には、複数の誘導コイル２６８を支持するコイル支持体２８６が載置して設けられている。低反応性微粒子の微粒子集合２１９（微粒子集合２２６と同様）は、誘導コイル２６８と溶融容器２５４との間で上方に延設され、溶融容器２５４から漏出、あるいは、流出するおそれのある溶融物を低反応性微粒子で密封するものである。
【００５３】
溶融容器２５４は、例えば、ケイ酸カリウム・セラミック接着剤によってセラミックカラー２９１上に密着支持された円筒形で薄板のセラミックシェル２９０からなる。セラミックスカラー２９１は、脆い耐火性のクロージャ部材２９２を含んでいる。このクロージャ部材２９２は、セラミックシェル２９０とセラミックスカラー２９１とによって区画される溶融容器２５４の底部に近接して設けられ、重力によって所定位置に保持されている。クロージャ部材２９２は、環状の切欠き２９２ａを含んでいる。これにより、このクロージャ部材２９２は、後述のように、鋳込み工程の後で、容易に破壊される。
【００５４】
また、セラミックシェル２９０とセラミックスカラー２９１は、前述のロストワックス法によって形成される。ＴｉＡｌ溶融物を鋳込みする場合には、セラミックシェル２９０とセラミックカラー２９１とクロージャ部材２９２とは、前述の図１の第１実施例に基づいた物質からなる。セラミックシェル２９０とセラミックカラー２９１とクロージャ部材２９２とを組み立てて溶融容器２５４が構成された後に、この溶融容器２５４は、同じく、前述した種類の「グラフォイル」（ＧＲＡＦＯＩＬ）黒鉛シート又は黒鉛布材のライナ２９４で内張りされる。
【００５５】
溶融容器２５４の開口上端部は、繊維状のアルミナで形成されたクロージャプレート３００によって部分的に閉口される。このクロージャプレート３００は、中央開口３０２を含んでいる。金属間化合物溶融物の溶融金属成分とモールド充填パイプ２２３とは、この中央開口３０２を通り、溶融容器２５４内に挿入される。
【００５６】
溶融容器２５４の閉口下端部は、外部フランジ（外部ショルダ）３１０を含んでいる。この外部フランジ３１０は、最下位のチルモールド容器３２２上で同様のフランジ（ショルダ）３２０と密着する。このチルモールド容器３２２は、金属性（例えば、銅）のチルモールド３２４を含んでいる。このチルモールド３２４は、溶融容器２５４の底部の下でチルモールド容器３２２内に設けられている。セラミックカラー２９１は、チルモールド３２４に密接に支持されている。微粒子集合２１９は、図示されるように、下方のチルモールド３２４に達するまでセラミックカラー２９１周りに設られるとともに、スリーブ３２３によって密封される。チルモールド容器３２２は、昇降機２２１に支持されている。
【００５７】
次に、この第２実施例の逆重力の鋳込みの製造方法について説明すると、図４に示すように、モールド２２２は、モールド容器２２０内の微粒子集合２２６（例えば、ジルコニア粒）中に被包される。また、充填パイプ２２３は、モールド容器２２０から延設される。
【００５８】
溶融容器２５４は、チルモールド容器３２２内に設けられたチルモールド３２４上に組立てて設けられる。チルモールド容器３２２は、図４に示すように、昇降機２２１によって持ち上げられて、溶融チャンバ２５２中の誘導コイル２６８内の溶融容器２５４を位置決めする。次に、微粒子集合２１９は、クロージャプレート３００の中央開口３０２から溶融容器２５４周りに設けられる。固体の非合金チタン（金属間化合物合金の第１金属）片の装入物Ｃ２が溶融容器２５４中に収納されるとともに、クロージャプレート３００が溶融容器２５４上に配設される。このチタンの装入物Ｃ２は、前述のように、低コストのチタン・スクラップ・シート、ブリケット、又は、その他適切な種類で構成することができる。合金物微粒子は、前述のように、チタンの装入物Ｃ２中に分散させることができる。
【００５９】
鋳込みサイクルを開始するために、先ず、スライドカバー２６１を滑動して固定カバー２５９の開口２５９ａを閉じ、そして、溶融チャンバ２５２は、約１００ミクロンに減圧され、次に、ポート２７０からアルゴンガスで充満されて僅かに大気圧を越える（６．８ｇ／ｃｍ２よりも高い）まで戻される。次に、必要に応じて、チタン固体片の装入物（溶融ストック）が、誘導コイル２６８によって摂氏１７４．９度〜摂氏８０７．４度まで（即ち、チタンの液相線温度未満）予熱される。
【００６０】
同時に、溶融アルミニウムの装入物（溶融ストック）が、この鋳造装置の別の溶融容器（図示せず、但し、図１の溶融容器１１０に類似）中で融解されて、金属間化合物合金の第２金属成分が得られる。特に、アルミニウム・スクラップ又は他の非合金（又は合金）アルミニウムの装入物が、前述したように、粘土／黒鉛耐火内張りのライナ２９４を含む溶融容器２５４中で空気融解される。この溶融アルミニウムは、摂氏２６．４度の過熱度に加熱され、次に、固定カバー２５９の開口２５９ａとスライドカバー２６１の開口２６１ａとクロージャプレート３００の中央開口３０２から、溶融容器２５４に鋳込みされる。この溶融容器２５４に添加される溶融アルミニウム量は、金属間化合物合金中に所要のアルミニウム重量比と一致する。
【００６１】
アルゴンガス圧力が僅かに大気圧を越えると、誘導コイル２６８は、固体チタンの装入物Ｃ２と溶融アルミニウムの装入物とを加熱し、これら装入物を溶融容器２５４中で融解及び反応させる出力レベルまで印加される。このチタンの装入物Ｃ２とアルミニウムの装入物とは、溶融容器２５４中で発熱反応して相当な熱を発生するとともに、この熱によって、溶融工程が加速されて、モールド２２２中に鋳込み可能な金属間化合物溶融物Ｍが得られる所要時間を短縮するとともに、この熱は、誘導コイル２６８から必要とされる電力に取って代わる。誘導コイル２６８が印加された後の僅か１．２５分後に、鋳込み可能なＴｉＡｌ溶融物（１８．９Ｋｇ）を生成するために、２４０ＫＷの出力レベルが使用される。一般に、１８Ｋｇから２２．５Ｋｇまでの重量範囲のＴｉＡｌ溶融物を生成するためには、１．２５分から２．０分の間に印加される２００ＫＷから２４０ＫＷまでの範囲の出力レベルを使用することができる。この出力レベルと時間とは、所望の過熱量が短時間で得られるように変更及び調節可能である。
【００６２】
モールド２２２中に鋳込み可能なＴｉＡｌ溶融物Ｍを溶融容器２５４中で生成する所要時間は、かなり短時間であり、一般に、約２分のパワーオン時間を超過することはない。このため、溶融容器２５４中の溶融物の滞留時間は、溶融物とライナ２９４との有害な反応を受けない程の短さである。これにより、構造鋳物に有用な溶融物が生じる。
【００６３】
溶融物が所望の鋳込み（過熱）温度に達すると、直ちに（例えば、僅か１．２５分後）、モールド容器２２０が降下されて、図５のように、充填パイプ２２３が、固定カバー２５９の開口２５９ａとクロージャプレート３００の中央開口３０２とを通過して溶融容器２５４中の溶融物Ｍ中に挿入される。モールド容器２２０は、油圧駆動式アーム（図示せず）によって移動される。充填パイプ２２３が溶融物中に浸漬される前に、又は、同時に、周設チャンバ２３６によってモールド容器２２０内が減圧される。これにより、モールド２２２が、溶融チャンバ２５２中の常圧のアルゴンガス圧力と比較して減圧されて、モールドキャビティ２２４と溶融容器２５４中の溶融物との間の負圧の差圧が、溶融物を充填パイプ２２３から上方のモールド２２２中に吸入させるのに必要なだけ設定される。
【００６４】
モールド２２２が溶融物で充填されて、鋳込材が各モールドキャビティ２２４中で固化されると、次に、モールド容器２２０が下降され、充填パイプ２２３をクロージャ部材２９２とライナ２９４とに衝打させて、これらクロージャ部材２９２とライナ２９４とを破壊する。次に、モールド容器２２０が上昇されて、充填パイプ２２３を溶融チャンバ２５２から抜出する。このモールド容器２２０の移動中、充填パイプ２２３中の溶融物の一部が流出して溶融容器２５４中に戻る。この排出された溶融物、並びに、溶融容器２５４中に残留する未使用の溶融物は、チルモールド３２４中に流入し、ここで、溶融物が急速に固化する。次に、このチルモールド３２４中の溶融物が充分に（例えば、摂氏５８７．４度に）冷めた後、この溶融物で充填されるチルモールド３２４と溶融容器２５４とは、昇降機２２１を下降させることによって溶融チャンバ２５２から取り出すことができる。
【００６５】
排出／未使用の溶融物を急速に凝固させるためにチルモールド３２４を使用することによって、新しいチルモールド容器３２２、チルモールド３２４、及び、チタンの装入物が装入される溶融容器２５４を以後の部品鋳造のために設定する所要時間が短縮される。このチルモールド３２４が無い場合、排出／未使用の溶融物は、溶融容器２５４中に残留するとともに、溶融チャンバ２５２から取り出しできる程の低温度まで緩慢に冷やす必要がある。
【００６６】
新しいチルモールド容器３２２とチルモールド３２４と溶融容器２５４とが、上述のように溶融チャンバ２５２中の所定位置に配設された後に、アルミニウム溶融物を別の溶融容器（図１の別の溶融容器１１０参照）中で生成させることができるので、前述の鋳込みサイクルが繰り返されて、モールド容器２２０中の新しいモールド２２２が鋳込みされる。このため、鋳込サイクルタイムが短縮される。
【００６７】
溶融チャンバ２５２から取り外された溶融物充填のモールド２２２は、吸込導管２３７を通過するアルゴンガス流とともに、モールド容器２２０中に残されるので、溶融物が凝固するとともに、又は、アルゴンガス下で周囲温度に冷やすことができる。モールド材は、前述のように、溶融物がモールド２２２中で凝固する間に溶融物／モールドの反応を最小限に抑えるように選定される。また、これにより、有害な汚染の無いＴｉＡｌ鋳物の製造が、助成される。
【００６８】
図４、５の製造装置は、短時間の鋳込サイクルタイムを特徴とする。例えば、ＴｉＡｌ溶融物で作られる自動車用の排気弁の製造では、各々が２７０のモールドキャビティ２２４を有する３つのモールド２２２を、図４の製造装置で毎時間逆重力鋳込みすることができる。モールド２２２が充填された後に、充填パイプ２２３が溶融物から抜出されると、溶融容器２５４中のＴｉＡｌ溶融物は、４．９５Ｋｇが充填パイプ２２３から排出されるので、２４．３Ｋｇになる。このため、全体で４００万個の排気弁を、毎年、１つの製造装置（図４と図５）毎に鋳造することができる。この排気弁は、他に製造方法に比べて、低コストで鋳造されるとともに、溶融物／溶融容器及び溶融物／モールドの各反応によって生じる有害な汚染がないものである。
【００６９】
例示上、本発明の特定の好適な実施例を詳細に開示したが、部品の再構築を含むこの開示装置の変更又は改造は本発明の範囲内であることが認識されるであろう。
【００７０】
この結果、固体の第１金属を含む装入物が溶融容器中に収納されるとともに、第１金属と発熱反応する第２金属を含む装入物が別の外部の溶融容器中で溶融され、金属間化合物鋳物（例えば、チタン、ニッケル、鉄等のアルミナイド鋳物）を製造する方法において、第２金属を含む溶融の装入物が、固体の第１金属と接触するように、第１金属を含む装入物を収納する溶融容器中に注入され、あるいは、固体形状の第２金属を含む装入物を溶融容器中に収納して他方の装入物と接触させ、第１金属及び第２金属を含む各装入物が収納された溶融容器中で（例えば、誘導コイルによって）急速に加熱され、各装入物を発熱反応させて溶融物を生成するとともに、この溶融物が可鋳温度に加熱されてモールド中に重力又は逆重力で鋳込みされ（例えば、米国特許第５，０４２，５６１号に説明される通り）、第１金属と第２金属との間の発熱反応によって相当な熱（即ち、この金属間化合物は高い生成熱を有する）が放出されるとともに、この熱によってモールド中に鋳込み可能な溶融物を得る所要時間が短縮され、特に、第１金属と第２金属との間の発熱反応によって、実際、溶融容器中の金属間化合物溶融物の滞留時間が短縮され、また、この短い滞留時間によって溶融容器の物質との反応による溶融物の潜在的な汚染が減少し、この工程の間、溶融物及び鋳物が空気と有害な反応をしないように、必要に応じて、真空、不活性ガス、又は、略無反応性ガス体等の手段を使用することが望ましい。
【００７１】
また、溶融容器中の第１金属と第２金属とを加熱溶融するのに必要なエネルギー要件が、相当低減され、低コスト形態の第１金属と第２金属とを使用することができ、このため、全体の鋳造コストが削減され、これにより、自動車産業、航空宇宙産業、及び、その他の産業の必要に応じて、低コストで汚染の無い金属間化合物鋳物を大量生産するために使用することができる。
【００７２】
更に、本発明の第１実施例では、第１金属を含む装入物が、チタン、ニッケル、鉄、又は、その他所望の金属の中から１つ選択され、第２金属を含む溶融又は固体の装入物が、アルミニウム、シリコン、又は、その他所望の金属であり、第１金属を含む装入物が、溶融の第２金属を溶融容器中に注入する前に、予熱されることが望ましい。
【００７３】
更にまた、本発明の第１実施例では、溶融物が、溶融容器の下方に設けられたモールド中に重力鋳込みされるとともに、この鋳込みがモールドと溶融容器とを連通させるように溶融容器の底部の脆いクロージャ部材を破壊又は破砕することによって行われ、溶融温度（例えば、溶融過熱）が溶融物を下方のモールド中に放出すべくクロージャ部材の破壊の適切なタイミングによって正確に制御することができ、クロージャ部材を、溶融容器中で移動可能な湯出し棒で衝打することによって破壊することができるとともに、あるいは、溶融容器の内側の溶融物に印加されるガス圧力を溶融容器の外側のガス圧力に対して相対的に上昇させて、クロージャ部材の前後の液圧差を適切に設定することにより、破壊することができる。
【００７４】
また、本発明の第２実施例では、溶融物が、溶融容器の上方に設けられたモールド中に、溶融物とモールドとの間に介在される充填パイプを介して逆重力で鋳込みされ（例えば、米国特許第５，０４２，５６１号参照）、溶融容器が、逆重力での鋳込後、溶融容器の底部の脆いクロージャ部材を破壊することによって溶融容器中に残留する未使用の溶融物を排出させることができ、溶融容器は、クロージャ部材の破壊の直後に、下方のチルモールドに連通され、未使用の溶融物をチルモールド中に収蔵して凝固させ、この構成により、未使用の排出溶融物を取り除くとともに、以後の鋳造用の新しい坩堝とモールドとを組み立てる所要時間を短縮することができる。
【００７５】
更に、本発明の実施例では、モールドが薄肉のインベストメントモールドからなるとともに、このモールドは、溶融物が該モールド中に重力又は逆重力鋳込みされる間、耐火性（例えば、セラミック）の微粒子集合内に設けられ、また、溶融容器は、同様の耐火性の微粒子集合で被包され、この微粒子集合（又は、他の無反応性密閉手段）によって、溶融容器又はモールドから漏出するおそれのある溶融物が密封される。
【００７６】
本発明の実施例では、固体のチタンの装入物を、耐火物（例えば、黒鉛）のライナで内張りされた溶融容器中に収納することと、チタンの装入物をチタンの液相線温度未満の高温度に予熱することと、アルミニウムを別の溶融容器中で溶融することと、この溶融のアルミニウムを、チタンの装入物と接触させるべくライナで内張りされた溶融容器に注入することにより、多数のチタン・アルミナイド鋳物が製造され、アルミニウムとチタンとは、注入された溶融容器中で加熱され、発熱反応して金属間化合物溶融物を生成するとともに、金属間化合物溶融物は、多数のモールドキャビティを有するモールド中に重力又は逆重力鋳込みされ、アルミニウムとチタンの間の発熱反応によって溶融容器中の溶融物の滞留時間が短縮されて、溶融容器との反応による溶融物の汚染が減少するとともに、発熱反応によって鋳込み可能な溶融物を生成するエネルギー要件が低減され、また、チタン金属とアルミニウムとは、比較的低コストのスクラップ金属で構成することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、固体の第１金属を含む装入物を溶融容器中に収納するステップと、前記第１金属と発熱反応する第２金属を含む装入物を溶融させるステップと、前記第２金属を含む前記溶融した装入物を前記第１金属の前記装入物と接触させるように前記溶融容器に注入するステップと、前記第１金属と前記第２金属とを発熱反応させて鋳込用の溶融物を生成するように前記溶融容器中で接触状態の前記第１金属と前記第２金属とを含む前記各装入物を加熱するステップと、この加熱するステップは、前記発熱反応によって前記溶融物が得られる所要時間と前記溶融容器中の前記溶融物の滞留時間とを短縮し、前記溶融容器との反応による前記溶融物の汚染を低減し、前記溶融物が凝固すると金属間化合物鋳物が形成されるように、前記溶融物を前記溶融容器からモールド中に鋳込みするステップとからなることにより、第１金属と第２金属との各装入物は、収納された溶融容器中で急速に加熱され、各装入物を発熱反応させて溶融物を生成するとともに、第１金属と第２金属の間の発熱反応によって、相当な熱が放出されるとともに、この熱によって、モールド中に鋳込み可能な溶融物を得る所要時間を短縮し、特に、第１金属と第２金属の間の発熱反応により、実際、溶融容器中の金属間化合物溶融物の滞留時間を短縮し、また、この短い滞留時間によって溶融容器の物質との反応による溶融物の潜在的な汚染を減少することができる。これにより、自動車産業や航空宇宙産業及びその他の産業の各要件に適合する、有害な汚染の無い金属間化合物鋳物を、高生産量且つ低コスト方式で製造することができる。
【００７９】
また、金属間化合物鋳物を、耐火性の溶融容器と、溶融及び固体の溶融ストックの組み合わせとを使って製造するとともに、溶融容器との反応による溶融物の有害な汚染が生じないようにすることができる。
【００８０】
更に、低エネルギー要件でモールド中に鋳込み可能な溶融物を生成することができる比較的低コストの溶融ストックを使用することによって、金属間化合物鋳物を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る重力鋳込みの製造装置の概略側断面図である。
【図２】本発明の第１実施例において漏斗を湯出し棒に置き換えたときの製造装置の概略側断面図である。
【図３】本発明の第１実施例において溶融容器の底部のクロージャ部材を破壊する別の手段（ガス圧力差手段）を備えた製造装置の概略側断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る逆重力鋳込みの製造装置の概略側断面図である。
【図５】本発明の第２実施例において充填パイプが溶融物中に挿入されたときの製造装置の概略側断面図である。
【符号の説明】
１０  モールド部
１２  固定溶融部
２０  モールド容器
２２  モールド
２６  微粒子集合
３６  ポート
５０  金属溶融密閉箱
５２  溶融チャンバ
５４  溶融容器
５６  側壁
５８  蓋
６８  誘導コイル
７０  ポート
８２  湯出し棒
８６  コイル支持体
９０  セラミックシェル
９２  クロージャ部材
９４  ライナ
１００  クロージャプレート
１０２  中央開口
１２１  圧力供給導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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