(57)【要約】【課題】半凝固金属スラリーの組織及び温度の均一化を図ることができる半凝固金属スラリーの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】固相と液相が共存する半凝固金属スラリーの製造方法であって、溶融金属保持容器１０中の溶融金属Ｙを非接触で攪拌する攪拌工程を含み、溶融金属保持容器１０は、底部１１と、底部１１に立設する筒状の外壁部１２と、１１底部において外壁部１２よりも内側に立設する柱状の内壁部１３と、を有し、攪拌工程では、外壁部１２と内壁部１３との間で溶融金属を対流させることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固相と液相が共存する半凝固金属スラリーの製造方法であって、
溶融金属保持容器中の前記溶融金属を非接触で攪拌する攪拌工程を含み、
前記溶融金属保持容器は、底部と、底部に立設する筒状の外壁部と、底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、
前記攪拌工程では、前記外壁部と前記内壁部との間で溶融金属を対流させることを特徴とする半凝固金属スラリーの製造方法。
【請求項２】
前記溶融金属保持容器は非磁性体であって、
前記攪拌工程では、電磁攪拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の半凝固金属スラリーの製造方法。
【請求項３】
固相と液相が共存する半凝固金属スラリーの製造方法であって、
溶融金属保持容器中の前記溶融金属を静置する静置工程を含み、
前記溶融金属保持容器は、底部と、底部に立設する筒状の外壁部と、底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、
前記静置工程では、前記内壁部に前記溶融金属が接触することで前記溶融金属が冷却されることを特徴とする半凝固金属スラリーの製造方法。
【請求項４】
前記内壁部には、中空部が形成されており、
前記中空部に流体を流して前記溶融金属を冷却させる冷却工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の半凝固金属スラリーの製造方法。
【請求項５】
底部と、
底部に立設する筒状の外壁部と、
底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、
前記外壁部と前記内壁部との間で溶融金属を保持しつつ、前記外壁部及び前記内壁部に前記溶融金属が接触することで前記溶融金属が冷却されることを特徴とする溶融金属保持容器。
【請求項６】
前記柱状の内壁部は、少なくとも前記底部において開口する中空筒状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の溶融金属保持容器。
【請求項７】
前記内壁部は、前記外壁部の高さ以上に延設されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の溶融金属保持容器。
【請求項８】
前記内壁部は先端に向かうにつれて先細りになっていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の溶融金属保持容器。
【請求項９】
固相と液相が共存する半凝固金属スラリーであって、
底面と、
前記底面に立設する筒状の外側面と、
前記外側面に連続し前記底面と対向する天面と、
前記底面において前記外側面よりも内側に立設された筒状の内側面と、
前記内側面の内部に形成された中空部と、を有し、
前記底面、前記外側面、前記天面及び前記内側面は、内部の溶融金属に比べて硬く形成されていることを特徴とする半凝固金属スラリー。
【請求項１０】
前記内側面は、高さ方向に連通していることを特徴とする請求項９に記載の半凝固金属スラリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半凝固金属スラリーの製造方法、溶融金属保持容器及び半凝固金属スラリー
に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金、マグネシウム合金等の鍛造方法として、半凝固鍛造が知られている。半凝固鍛造では、固相と液相が共存する半凝固金属スラリーを製造した後、この半凝固金属スラリーを成形型に投入して成形を行う。半凝固金属スラリーの製造方法では、例えば、保持炉で溶融された溶融金属をラドル等で掬って溶融金属保持容器に注湯する注湯工程と、溶融金属を溶融金属保持容器内で電磁攪拌する攪拌工程と、所定の時間静置する静置工程とを行う。半凝固金属スラリーは、固相と液相が共存しているため、成形型でプレスする際に、比較的小さい力でプレスすることができる。これにより、成形型への負担を小さくすることができる。また、半凝固鍛造は、溶融金属を直接成形型に注湯する重力鋳造及び低圧鋳造と比べて、成形型に材料を投入する際のエアーの巻き込みを抑えることができるため、製品に鋳巣欠陥等が発生しにくいというメリットがある。
【０００３】
図８の（ａ）は従来の溶融金属保持容器を示す断面図であり、（ｂ）は従来の静置工程後の溶融金属の温度分布を示した図であり、（ｃ）は従来の半凝固金属スラリーを成形型に投入した際の図である。
【０００４】
図８の（ａ）に示すように、従来の溶融金属保持容器１００は、有底筒状を呈し、上方が開放された容器である。溶融金属保持容器１００の内部には、溶融金属Ｙが貯留される。攪拌工程では、溶融金属保持容器１００の周囲に磁界発生装置１０１を設置し、磁界発生装置１０１から発生される磁界により溶融金属Ｙを攪拌する（特許文献１参照）。従来の攪拌工程では、図８の（ａ）の矢印に示すように、溶融金属Ｙが溶融金属保持容器１００の壁面１００ａ側→底面１００ｂ側→中央部１００ｃ→壁面１００ａ側の順番で循環するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４８７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、例えば、アルミニウム、マグネシウム、シリコン等を含むアルミニウム合金は、その凝固組織が微細なほど、また、均一なほど強度及びじん性が高い値を示すことが知られている。前記した攪拌工程によって、壁面１００ａに結晶化した樹脂状晶の枝が分断されるため、初晶α−Ａｌは溶融金属保持容器１００内で循環する。この際、溶融金属保持容器１００の中央部１００ｃは、壁面１００ａから遠いため、溶融金属Ｙが比較的高温になっている。したがって、従来の溶融金属保持容器１００では、循環する初晶α−Ａｌが、中央部１００ｃで再び液相となってしまうため、初晶α−Ａｌの生成数が減少する傾向にある。これにより、アルミニウム、マグネシウム、シリコン等の混合バランスが悪くなるため、アルミニウムリッチ相が生成されやすくなり、成形物の強度やじん性が低下するという問題があった。
【０００７】
また、図８の（ｂ）に示すように、静置工程後における溶融金属Ｙの温度分布を見ると、壁面１００ａ及び底面１００ｂ付近は低温であるが、中央部１００ｃは高温になっている。これにより、中央部１００ｃ付近は静置工程後も液相のままであるため、製造された半凝固金属スラリーを成形型に投入した際に、この液相部分が成形型に滲み出てしまう。この滲み出た液相は、成形型に接触して固化するためＳｉ偏析層が発生する原因となる。
【０００８】
さらに、図８の（ｃ）に示すように、従来の半凝固金属スラリー１１０を成形型１２０に投入する際は、溶融金属保持容器１００を反転させて、半凝固金属スラリー１１０の自重により成形型１２０に投入している。しかし、半凝固金属スラリー１１０を成形型１２０に対して精度よく位置決めすることは容易ではない。
【０００９】
半凝固金属スラリー１１０は、中央部１００ｃが液相であるため強度が弱く、成形型１２０に投入するとその投入時の衝撃によって半凝固金属スラリー１１０の形状が不規則に崩れてしまう。半凝固金属スラリー１１０の形状が一旦崩れてしまうと、成形型１２０に対する半凝固金属スラリー１１０の移動が困難になるため、成形型１２０に対する半凝固金属スラリー１１０の位置決めの修正が困難になる。また、半凝固金属スラリー１１０の形状が崩れてしまうと、成形型１２０への充填が不均一になるため成形精度が低下する。一方で、静置工程での静置時間を長くすれば、温度低下によって溶融金属Ｙが硬化し、スラリー自体の強度は高くなるが、硬化することで液相が存在しなくなるため半凝固金属スラリーではなくなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記した事情に鑑みて創作されたものであり、半凝固金属スラリーの組織及び温度の均一化を図ることができる半凝固金属スラリーの製造方法及び溶融金属保持容器を提供することを課題とする。また、成形型に対する位置決めが容易となる半凝固金属スラリーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明は、固相と液相が共存する半凝固金属スラリーの製造方法であって、溶融金属保持容器中の前記溶融金属を非接触で攪拌する攪拌工程を含み、前記溶融金属保持容器は、底部と、底部に立設する筒状の外壁部と、底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、前記攪拌工程では、前記外壁部と前記内壁部との間で溶融金属を対流させることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、溶融金属保持容器に柱状の内壁部が形成されているため、外壁部と内壁部によって初晶α−Ａｌが形成される。つまり、従来の容器に比べて溶融金属保持容器と溶融金属との接触面積が大きくなるため、初晶α−Ａｌを多く生成することができる。また、内壁部が形成されることにより、従来の容器に比べて溶融金属の中央部分が高温となるのを回避できる。また、対流によって循環する初晶α−Ａｌは外壁部だけでなく内壁部付近も通るため、初晶α−Ａｌの再溶融化を防ぐことができる。これにより、製造される半凝固金属スラリーの組織及び温度の均一化を図ることができる。
【００１３】
また、前記溶融金属保持容器は非磁性体であって、前記攪拌工程では、電磁攪拌を行うことが好ましい。かかる構成によれば、非接触で溶融金属を攪拌することができる。
【００１４】
また、本発明は、固相と液相が共存する半凝固金属スラリーの製造方法であって、溶融金属保持容器中の前記溶融金属を静置する静置工程を含み、前記溶融金属保持容器は、底部と、底部に立設する筒状の外壁部と、底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、前記静置工程では、前記内壁部に前記溶融金属が接触することで前記溶融金属が冷却されることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、内壁部で溶融金属が冷却されるため、従来の容器に比べて溶融金属保持容器の中央部が高温になるのを回避できる。これにより、製造された半凝固金属スラリーの組織及び温度の均一化を図ることができる。
【００１６】
また、前記内壁部には、中空部が形成されており、前記中空部に流体を流して前記溶融金属を冷却させる冷却工程を含むことが好ましい。かかる構成によれば、溶融金属の冷却工程を容易に行うことができるとともに、冷却温度を調節することができる。
【００１７】
また、本発明は、底部と、底部に立設する筒状の外壁部と、底部において前記外壁部よりも内側に立設する柱状の内壁部と、を有し、前記外壁部と前記内壁部との間で溶融金属を保持しつつ、前記外壁部及び前記内壁部に前記溶融金属が接触することで前記溶融金属が冷却されることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、内壁部で溶融金属が冷却されるため、従来の容器に比べて溶融金属保持容器の中央部が高温になるのを回避できる。これにより、製造された半凝固金属スラリーの温度の均一化を図ることができる。また、内壁部によって、製造された半凝固金属スラリーの内部に筒状の内側面が形成される。これにより、製造された半凝固金属スラリーの強度を高めることができる。
【００１９】
また、前記柱状の内壁部は、少なくとも前記底部において開口する中空筒状に形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、例えば、内壁部の中空部に流体を流すなどすれば、溶融金属を効率よく冷却することができる。
【００２０】
また、前記内壁部は、前記外壁部の高さ以上に延設されていることが好ましい。かかる構成によれば、製造された半凝固金属スラリーの高さ方向の全体に亘って筒状の内側面が形成されるため、半凝固金属スラリーの強度をより高めることができる。
【００２１】
また、前記内壁部は先端に向かうにつれて先細りになっていることが好ましい。かかる構成によれば、半凝固金属スラリーを成形型に投入する際に、半凝固金属スラリーを容易に離脱させることができる。
【００２２】
また、本発明は、固相と液相が共存する半凝固金属スラリーであって、底面と、前記底面に立設する筒状の外側面と、前記外側面に連続し前記底面と対向する天面と、前記底面において前記外側面よりも内側に立設された筒状の内側面と、前記内側面の内部に形成された中空部と、を有し、前記底面、前記外側面、前記天面及び前記内側面は、内部の溶融金属に比べて硬く形成されていることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、内部に筒状の内側面が形成されるとともに、底面、外側面、天面及び内側面は、内部の溶融金属に比べて硬く形成されているため、半凝固金属スラリーの強度を高めることができる。これにより、成形型に投入した際に半凝固金属スラリーの形状が崩れにくくなるため、成形型に対する位置決めが容易になる。また、位置がずれた場合の修正作業も容易になる。
【００２４】
また、前記内側面は、高さ方向に連通していることが好ましい。かかる構成によれば、半凝固金属スラリーの強度をより高めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の半凝固金属スラリーの製造方法及び溶融金属保持容器によれば、半凝固金属スラリーの組織及び温度の均一化を図ることができる。また、本発明の半凝固金属スラリーによれば、成形型に対する位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る溶融金属保持容器を示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図２】本実施形態に係る半凝固金属スラリーを示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図３】本実施形態に係る攪拌工程を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る投入工程を示す側面図である。
【図５】実施例に係る溶融金属の温度分布を示す断面図である。
【図６】（ａ）は比較例に係る溶融金属の温度を示すグラフであり、（ｂ）は実施例に係る溶融金属の温度を示すグラフである。
【図７】（ａ）は比較例に係る各部の組織拡大図であり、（ｂ）は実施例に係る各部の組織拡大図である。
【図８】（ａ）は従来の溶融金属保持容器を示す断面図であり、（ｂ）は従来の静置工程後の溶融金属の温度分布を示した図であり、（ｃ）は従来の半凝固金属スラリーを成形型に投入した際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る溶融金属保持容器、半凝固金属スラリー及び半凝固金属スラリーの製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まずは、溶融金属保持容器について説明する。
【００２８】
＜溶融金属保持容器１０＞
図１に示すように、本実施形態に係る溶融金属保持容器１０は、鍛造の材料となる溶融金属を保持する容器である。保持する金属の種類は特に制限されるものではない。
【００２９】
溶融金属保持容器１０は、有底筒状を呈し上部が開放されている。溶融金属保持容器１０は、底部１１と、外壁部１２と、内壁部１３とで構成されている。溶融金属保持容器１０は、本実施形態では、ステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成されている。図１の（ｂ）に示すように、底部１１は、平面視リング状を呈し、中央に開口１１ａが形成されている。
【００３０】
外壁部１２は、底部１１の外縁に立設し、円筒状を呈する。外壁部１２は、先端に向かうにつれてその内径が大きくなるように形成されている。外壁部１２の先端には、フランジ１２ａが形成されている。
【００３１】
内壁部１３は、底部１１の内縁に立設し、柱状を呈する。より詳しくは、内壁部１３は、内部に中空部１３ａを備えるとともに、その内径及び外径が先端に向かうにつれて小さくなるように形成されている。中空部１３ａは上下方向に連通している。また、本実施形態では、内壁部１３は、外壁部１２と略同等の高さになっている。
【００３２】
なお、溶融金属保持容器１０は、本実施形態では上記したように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、内壁部１３は、本実施形態では中空部１３ａを備えているが、中実であってもよい。また、内壁部１３の高さ寸法は、外壁部１２の高さ寸法よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。内壁部１３は、底部１１に立設し、柱状を呈するようであれば、他の形状であってもよい。また、本実施形態では、外壁部１２及び内壁部１３の水平断面形状は円形としたが、どのような形状であってもよい。
【００３３】
＜半凝固金属スラリー２０＞
次に、図２に示すように、半凝固金属スラリー２０について説明する。半凝固金属スラリー２０は、溶融金属保持容器１０によって成形され、固相と液相が共存する金属材料である。半凝固金属スラリーの金属の種類は、特に制限さないが、本実施形態ではアルミニウム合金を例示する。本実施形態に係るアルミニウム合金は、アルミニウム、マグネシウム、シリコンを少なくとも含んで構成されている。
【００３４】
半凝固金属スラリー２０は、柱状を呈し、底面２１と、外側面２２と、天面２３と、内側面２４とで構成されている。底面２１は、リング状を呈し、中央に開口２１ａが形成されている。
【００３５】
外側面２２は、底面２１の外縁に立設し円筒状を呈する。外側面２２は、先端に向かうにつれてその直径が小さくなるように形成されている。
【００３６】
天面２３は、底面２１に対向して配置されており、外側面２２及び内側面２４に連続する。天面２３は、リング状を呈し中央に開口２３ａが形成されている。開口２３ａは、開口２１ａと連通している。
【００３７】
内側面２４は、底面２１の内縁に立設し、柱状を呈する。より詳しくは、内側面２４は、内部に中空部２４ａを備えるとともに、その内径が先端（天面２３側）に向かうにつれて大きくなるように形成されている。
【００３８】
半凝固金属スラリー２０の底面２１、外側面２２、天面２３及び内側面２４は、内部に存する溶融金属に比べて硬く形成されている。つまり、半凝固金属スラリー２０の表面（大気と接する面）は凝固が進み、溶融金属よりも硬くなっている。
【００３９】
なお、本実施形態では、半凝固金属スラリー２０を前記したように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、半凝固金属スラリー２０の内側面２４は、本実施形態では上下方向に連通する構成としたが、連通しない構成であってもよい。また、外側面２２は、円筒状になっているが、筒状であれば他の形状であってもよい。
【００４０】
＜半凝固鍛造（半凝固金属スラリーの製造方法）＞
次に、本実施形態に係る半凝固鍛造について説明する。本実施形態に係る半凝固鍛造では、注湯工程、攪拌工程、静置工程、投入工程、成形工程を行う。本実施形態では、例えば、自動車に用いられるアルミニウム合金製のホイールを製造する場合を例示する。
【００４１】
注湯工程では、保持炉（図示省略）で溶融された溶融金属Ｙをラドル等で掬って溶融金属保持容器１０（図１参照）に注湯する。溶融金属Ｙの温度は、６８０℃〜７２０℃程度に設定されている。
【００４２】
攪拌工程では、図３に示すように、溶融金属保持容器１０を電磁攪拌装置３０に設置する。電磁攪拌装置３０は、外壁部１２の周囲に配置される磁界発生装置３１を備えている。攪拌工程では、磁界発生装置３１によって、溶融金属Ｙに磁界を発生させて非接触で溶融金属Ｙを攪拌する。これにより、図３の矢印に示すように、外壁部１２→底部１１→内壁部１３→外壁部１２の順番で溶融金属Ｙが循環する。
【００４３】
静置工程では、攪拌は行わずに溶融金属Ｙを所定の時間存置する。静置工程では、例えば、溶融金属の温度が５７０〜６４０℃となるように設定する。また、静置工程と平行して冷却工程を行ってもよい。冷却工程では、内壁部１３の中空部１３ａに、冷却手段を用いて冷えた空気を流通させて内壁部１３の冷却を行う。なお、冷却工程は、必要に応じて行えばよい。静置工程、冷却工程を経て半凝固金属スラリー２０が形成される。
【００４４】
投入工程では、図４に示すように、成形型４１に半凝固金属スラリー２０を投入する。具体的には、溶融金属保持容器１０を成形型４１の上方に移動させるとともに、溶融金属保持容器１０を傾けて半凝固金属スラリー２０をその自重により落下させる。成形型４１の中心Ｃに半凝固金属スラリー２０の中心が位置しなかった場合には、その位置を修正して中心Ｃと半凝固金属スラリー２０の中心とが重なるようにする。
【００４５】
成形工程では、成形型４１，４２を型締めして成形する。本実施形態では、１２,７４０ＫＮ程度の押圧力で成形する。以上の工程により自動車のホイールが形成される。なお、注湯工程から静置工程までが「半凝固金属スラリーの製造方法」に相当する。本実施形態の半凝固鍛造（半凝固金属スラリーの製造方法）では、前記したように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、振動式、超音波式等他の非接触式攪拌装置によって攪拌工程を行ってもよい。振動式、超音波式等他の非接触式攪拌装置を用いる場合は、溶融金属保持容器は磁性体で形成してもよい。また、攪拌工程は必要に応じて省略してもよい。
【００４６】
以上本実施形態に係る半凝固金属の製造方法によれば、図３に示すように、溶融金属保持容器１０に柱状の内壁部１３が形成されるため、外壁部１２と内壁部１３によって初晶α−Ａｌが形成される。つまり、従来の容器に比べて溶融金属保持容器１０と溶融金属Ｙとの接触面積が大きくなるため、初晶α−Ａｌを多く生成することができる。また、対流させることによって、循環する初晶α−Ａｌは外壁部１２だけでなく内壁部１３付近も通るため、初晶α−Ａｌの再溶融化を防ぐことができる。これにより、製造される半凝固金属スラリー２０の組織及び温度の均一化を図ることができる。
【００４７】
また、半凝固金属スラリー２０の組織及び温度の均一化を図ることで、成形物の強度やじん性等を向上させることができる。また、攪拌工程では電磁攪拌を行うことで、非接触で溶融金属Ｙを攪拌することができる。
【００４８】
また、半凝固金属の製造方法によれば、内壁部１３で溶融金属Ｙが冷却されるため、図８の（ｂ）に示す従来の溶融金属保持容器１００のように、中央部１００ｃが高温になるのを回避できる。これにより、製造された半凝固金属スラリー２０の温度の均一化を図ることができる。また、従来のように、半凝固金属スラリー２０の中央部に液相が形成されなくなるため、投入工程において液相部分が滲み出て成形型４１に固着することが防止できる。これにより、成形物にＳｉ偏積層が形成されるのを防ぐことができる。
【００４９】
また、本実施形態には、冷却工程を行うことで、内壁部１３の冷却を容易に行うことができるとともに、冷却温度の調節を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る溶融金属保持容器１０によれば、内壁部１３で溶融金属Ｙが冷却されるため、従来のように溶融金属保持容器の中央部が高温になるのを回避できる。これにより、製造された半凝固金属スラリー２０の温度の均一化を図ることができる。また、内壁部１３によって、製造された半凝固金属スラリー２０の内部に筒状の内側面２４が形成される。これにより、製造された半凝固金属スラリー２０の強度を高めることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る溶融金属保持容器１０は、内壁部１３が底部１１において開口する中空筒状に形成されているため、例えば、内壁部１３に流体を流すなどして溶融金属Ｙを効率よく冷却することができる。
【００５２】
また、溶融金属保持容器１０の内壁部１３は、先端に向けて先細りとなるとともに、外壁部１２は、先端に向かうに連れて大径になっている。こにより、投入工程の際に、溶融金属保持容器１０から半凝固金属スラリー２０を容易に離脱させることができる。
【００５３】
また、半凝固金属スラリー２０によれば、内部に筒状の内側面２４が形成されている。内側面２４は、静置工程時に内壁部１３と接触する部分であるため凝固が進んでいる。そのため、半凝固金属スラリー２０の強度を高めることができる。
【００５４】
また、半凝固金属スラリー２０の内部に筒状の内側面２４が形成されるとともに、底面２１、外側面２２、天面２３及び内側面２４は、内部の溶融金属Ｙに比べて硬く形成されているため、半凝固金属スラリー２０の強度を高めることができる。これにより、成形型４１に投入した際に半凝固金属スラリー２０の形状が崩れにくくなるため、成形型４１に対する位置決めが容易になる。また、位置がずれた場合の修正作業も容易になる。
【００５５】
また、投入工程の際に、成形型との衝突によって半凝固金属スラリー２０の形状が壊れ難いため、成形型のキャビティに均一に充填させることができる。つまり、本実施形態によれば、成形精度の向上を図ることができる。また、内側面２４は、高さ方向に連通しているため、半凝固金属スラリー２０の強度をより高めることができる。
【００５６】
以上本発明の実施形態について説明したが、前記した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、冷却工程において内壁部１３に流通させる流体は、液体又は気体等どのような流体であってもよい。また、内壁部１３の内部に冷却装置等を配置して、内壁部１３を冷却してもよい。
【実施例】
【００５７】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例では、図８に示す従来の溶融金属保持容器１００で半凝固金属スラリー１１０を製造するとともに、本実施形態に係る溶融金属保持容器１０で半凝固金属スラリー２０を製造した後、それらの半凝固金属スラリー１１０，２０でそれぞれホイールを成形し、これらの性質について調査した。
【００５８】
＜溶融金属保持容器中の温度分布の比較＞
図８の（ｂ）及び図５は、同じ温度の溶融金属Ｙを注湯、攪拌した後、静置工程において３分１０秒経過後の温度分布をサーモグラフィーで表わしたものである。図８の（ｂ）に示すように、従来の溶融金属保持容器１００の中央部１００ｃは、色が濃く（サーモグラフィーでは濃い赤色）なっている。
【００５９】
一方、図５に示すように、溶融金属保持容器１０の中央部は内壁部１３が形成されているため、内壁部１３によって内壁部１３付近は、色が薄く（サーモグラフィーでは薄い黄色）なっている。つまり、溶融金属保持容器１０の中央部は比較例と比べて高温になりにくいため、半凝固金属スラリー２０に液相が残存するのを防ぐことができる。
【００６０】
＜溶融金属保持容器中の温度の比較＞
図６の（ａ）は比較例に係る溶融金属Ｙの温度を示すグラフであり、（ｂ）は実施例に係る溶融金属Ｙの温度を示すグラフである。結果Ｍ１は、所定の経過時間において、溶融金属Ｙの高さ方向の中央部の温度を計測した結果である。結果Ｍ２は、所定の経過時間において、溶融金属Ｙの高さ方向の下部の温度を計測した結果である。
【００６１】
一方、図６の（ｂ）に示すように、結果Ｎ１は、所定の経過時間において、溶融金属Ｙの高さ方向の中央部の温度を計測した結果である。また、結果Ｎ２は、所定の経過時間において、溶融金属Ｙの高さ方向の下部の温度を計測した結果である。
【００６２】
図６の（ａ）に示すように、３分１０秒経過後の溶融金属Ｙの温度を見ると、結果Ｍ１は６１４℃（Ｍａｘ温度）であり、結果Ｍ２は５８２℃（Ｍｉｎ温度）である。結果Ｍ１と結果Ｍ２の温度差は３２℃になっている。
【００６３】
一方、図６の（ｂ）に示すように、３分１０秒経過後の溶融金属Ｙの温度を見ると、結果Ｎ１は６０１℃（Ｍａｘ温度）であり、結果Ｎ２は５８４℃（Ｍｉｎ温度）である。結果Ｎ１と結果Ｎ２の温度差は１７℃になっている。つまり、比較例では温度差が３２℃であるのに対し、実施例では温度差が１７℃になっている。したがって、実施例では比較例と比べて保持される溶融金属Ｙ内における温度差を解消し、温度の均一化を図ることができる。
【００６４】
＜ホイールの組織の比較＞
図７の（ａ）は比較例に係る各部の組織拡大図であり、（ｂ）は実施例に係る各部の組織拡大図である。比較例では、従来の溶融金属保持容器１００で製造された半凝固金属スラリー１１０によってホイールＷを成形した場合において、図７の（ａ）に示すホイールＷのＬで囲む部分におけるアウターフランジ部Ｊ１と、スポーク部Ｋ１の組織について電子顕微鏡で観察した。
【００６５】
一方、実施例では、図７の（ｂ）に示すように、溶融金属保持容器１０で製造された半凝固金属スラリー２０によってホイールＷを成形した場合において、アウターフランジ部Ｊ２と、スポーク部Ｋ２の組織について電子顕微鏡で観察した。
【００６６】
図７の（ａ）に示すように、アウターフランジ部Ｊ１では、アルミニウム粒子が細かく形成されてり、かつ、アルミニウム粒子同士の間にシリコンやマグネシウム等がバランスよく配置されていることがわかる。しかし、図７の（ａ）のスポーク部Ｋ１では、ほぼアルミニウムのみから構成されており、いわゆるアルミニウムリッチ層が形成されていることがわかる。スポーク部Ｋ１の強度及び耐力を測定すると、アウターフランジ部Ｊ１の強度及び耐力の１／２程度になっている。従来のホイールでは、スポーク部Ｋ１とアウターフランジ部Ｊ１とで強度及び耐力のバランスが悪いため、ホイールＷの全体としての強度低下の原因となる。
【００６７】
一方、図７の（ｂ）に示すように、アウターフランジ部Ｊ２及びスポーク部Ｋ２ともに、アルミニウムリッチ層は見られず、アルミニウム粒子が細かく形成されてり、かつ、アルミニウム粒子同士の間にシリコンやマグネシウム等がバランスよく配置されていることがわかる。これは、溶融金属保持容器１０によって、半凝固金属スラリー２０の温度や組織の均一化を図だれていることに起因するものと考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１０        溶融金属保持容器
１１        底部
１１ａ      開口
１２        外壁部
１２ａ      フランジ
１３        内壁部
１３ａ      中空部
２０        半凝固金属スラリー
２１        底面
２２        外側面
２３        天面
２４        内側面
２４ａ      中空部
３０        電磁攪拌装置
３１        磁界発生装置
４１        成形型
４２        成形型
Ｙ          溶融金属
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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