(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末が、該金属粉末と反応しない気体状物質と共に導入され、該金属粉末を高温で金属ガスに昇華させる金属ガス発生装置において、
炉本体と、
該炉本体内部を所要温度に加熱するヒータと、
前記金属粉末を前記気体状物質と共に前記炉本体内に導入する導入路と、
ガス化された金属ガスを前記気体状物質と共に前記炉本体外に送出する送出する送出路と、
前記炉本体内に設けられ、前記金属粉末が粉末のまま前記送出路に送出されるのを規制する規制手段とを具備することを特徴とする金属ガス発生装置。
【請求項２】
前記規制手段は、
前記炉本体内を下部から上部にかけて複数区画に区画し、かつ貫通孔を備えた１または複数枚の遮蔽板からなることを特徴とする請求項１記載の金属ガス発生装置。
【請求項３】
前記導入路は、前記炉本体内下部に開口し、前記送出路は炉本体内上部に連通することを特徴とする請求項１または２記載の金属ガス発生装置。
【請求項４】
前記気体状物質がアルゴンガスであり、前記金属粉末がマグネシウム粉末であることを特徴とする請求項１、２または３記載の金属ガス発生装置。
【請求項５】
金属粉末を貯留する第１のタンクと、
該金属粉末と反応しない気体状物質を貯留する第２のタンクと、
前記第１のタンクおよび第２のタンクがバルブおよび前記導入路を介して接続される請求項１、２、３または４記載の金属ガス発生装置と、
該金属ガス発生装置の前記送出路が接続され、生成された金属ガスが前記気体状物質と共に供給される鋳造金型と、
前記金属ガスと反応して還元物質を生成し、該還元物質により溶湯表面の酸化皮膜を還元させるための反応性ガスを貯留する第３のタンクと、
前記反応性ガスを前記第３のタンクから前記鋳造金型内に供給して、前記還元物質を鋳造金型内に生成させる供給路とを具備することを特徴とする鋳造装置。
【請求項６】
前記気体状物質がアルゴンガスであり、前記金属粉末がマグネシウム粉末であり、前記反応性ガスが窒素ガスであり、溶湯がアルミニウムであることを特徴とする請求項５記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属ガス発生装置およびこれを用いた鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムの鋳造方法には、重力鋳造法（ＧＤＣ）、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）、ダイキャスト（ＤＣ）、スクイズ（ＳＣ）、チクソモールド等がある。これらの鋳造方法は、いずれも金型のキャビティ内にアルミニウム溶湯を注湯して鋳造するものである。
一般に、アルミニウム又はその合金は、酸化被膜をつくり易い性質があるため、アルミニウム鋳造過程では、アルミニウムの溶湯表面に簡単に酸化被膜が生成される。その結果、アルミニウム溶湯の表面張力が大きくなって、アルミニウム溶湯の流動性、溶融、溶着性が低下し、種々の鋳物欠陥が生じる。このため、金型塗型剤の使用、金型への溶湯の注入方法、溶湯を注入する注入速度や圧力等について様々な改良及び手法が検討されてきた。
【０００３】
例えば、溶湯表面に生成された酸化被膜の生長に起因する湯周り不良、湯ジワ、湯境等に対応する対応策として、ＧＤＣやＬＰＤＣの領域では、断熱離型剤の塗布、ゲートの配置方法やオーバーフローの取り方等の手法によって、アルミニウム溶湯の温度低下を遅延させたり、ＤＣの領域では、アルミニウム溶湯の充填速度、圧力、ゲートの配置やオーバーフローの取り方等による高圧短時間充填が行われている。また、ＳＣ等の領域では、ＧＤＣの領域で高圧に加圧することによって、アルミニウムの溶湯表面の酸化皮膜を強制的に破壊、融合させることが行われている。
【０００４】
しかし、従来のアルミニウムの鋳造方法は一長一短があり、特に、アルミニウムの溶湯表面の酸化被膜に起因して鋳造品に発生する湯ジワ、湯境や微少な未充填を解消することは至難のことであった。このため、アルミニウム鋳造物のうち、表面応力、切欠等が問題となるアルミニウム製品、特に、航空機、自動車等に使用されるアルミニウム製の構造物については、その信頼性にバラツキが存在するため、蛍光探傷等による全数検査、或いは鋳造して得られたアルミニウム鋳造品に表面加工を施して最終製品とすることが行われており、アルミニウム製品のコストアップを招いていた。
【０００５】
【背景技術】
かかる従来のアルミニウム鋳造方法では解消することが至難であった、アルミニウムの溶湯表面の酸化被膜に起因して発生する鋳造品の湯ジワ等を解消すべく、本発明者は、先に特願平１１−９１４４５号の出願を行っている。
この出願では、窒素ガスとマグネシウムガスとを反応させ、マグネシウム窒素化合物を生成し、マグネシウム窒素化合物を金型表面に析出させた状態で溶湯を導入し、金属表面の酸化皮膜を還元して、アルミニウム溶湯の表面張力を低減させて、その流動性、金型との濡れ性（＝溶湯の表面張力を落として溶湯が広がりやすくなるようにし、金型との密着性を向上させる）の向上を図り、よって、溶湯の流動性、湯周り性を改善でき、湯周り性確保のための保温、断熱離型剤の低減、廃止が可能であり、安価で高品質なアルミニウム鋳造法を提供するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者が先に提案した還元アルミニウム鋳造方法によれば、マグネシウムガスを発生させる必要があるが、粉体のマグネシウムをキャリアガスと共に金属ガス発生装置に導入した際、粉体が舞い上がり、完全にガス化されずにキャビティ内に進入するおそれがあり、鋳造品表面にマグネシウムが付着して鋳造品の外観を損ねるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、金属粉末を完全にガス化できる金属ガス発生装置およびこれを用いた鋳造装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る金属ガス発生装置では、金属粉末が、該金属粉末と反応しない気体状物質と共に導入され、該金属粉末を高温で金属ガスに昇華させる金属ガス発生装置において、炉本体と、該炉本体内部を所要温度に加熱するヒータと、前記金属粉末を前記気体状物質と共に前記炉本体内に導入する導入路と、ガス化された金属ガスを前記気体状物質と共に前記炉本体外に送出する送出する送出路と、前記炉本体内に設けられ、前記金属粉末が粉末のまま前記送出路に送出されるのを規制する規制手段とを具備することを特徴としている。
これにより、金属粉末が完全にガス化され、鋳造装置に用いて、品質の良好な鋳造品を得ることができる。
【０００８】
前記規制手段は、前記炉本体内を下部から上部にかけて複数区画に区画し、かつ貫通孔を備えた１または複数枚の遮蔽板から構成することができる。
また、前記導入路は、前記炉本体内下部に開口させ、前記送出路は炉本体内上部に連通させるようにすると、金属粉体が上昇過程で炉本体内に長く滞留し、ガス化が容易となる。
前記気体状物質にアルゴンガスを用い、前記金属粉末にマグネシウム粉末を用いて、軽いマグネシウム粉末であっても、送出路に舞い上がらせることなく、容易にガス化が行える。
【０００９】
また本発明に係る鋳造装置では、金属粉末を貯留する第１のタンクと、該金属粉末と反応しない気体状物質を貯留する第２のタンクと、前記第１のタンクおよび第２のタンクがバルブおよび前記導入路を介して接続される上記金属ガス発生装置と、該金属ガス発生装置の前記送出路が接続され、生成された金属ガスが前記気体状物質と共に供給される鋳造金型と、前記金属ガスと反応して還元物質を生成し、該還元物質により溶湯表面の酸化皮膜を還元させるための反応性ガスを貯留する第３のタンクと、前記反応性ガスを前記第３のタンクから前記鋳造金型内に供給して、前記還元物質を鋳造金型内に生成させる供給路とを具備することを特徴としている。
【００１０】
これにより、金属粉末を好適にガス化して反応性ガスと反応させ、還元物質を鋳造金型内に生成させることができる。
また、前記気体状物質にアルゴンガスを用い、前記金属粉末にマグネシウム粉末を用い、前記反応性ガスにが窒素ガスを用いて、還元物質のマグネシウム窒素化合物を好適に鋳造金型内で生成でき、高品質なアルミニウム鋳造品を得ることができる。
なお、本発明において「アルミニウム」と言う場合は、純粋なアルミニウムは勿論のこと、アルミニウムを基材に、例えば、シリコン、マグネシウム、銅、ニッケル、錫等を含有するアルミニウム合金も含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
鋳造装置全体の一例を図１に示す。図１に示す鋳造装置１０に設けられた金型１２には、アルミニウム溶湯１８が貯められた注湯槽１４に接続され、アルミニウム溶湯１８がキャビティ１２ａ内に注湯される溶湯注入孔１１が形成されている。
この溶湯注入孔１１内には、ほぞ１６が上下方向に移動可能に挿入されており、ほぞ１６を引き上げることによって、注湯槽１４から所要量のアルミニウム溶湯１８がキャビティ１２ａ内に注湯される。
図１に示す金型１２は、キャビティ１２ａの内壁面が、金型１２を形成する金属の金属面が露出して形成されたものである。
【００１２】
かかる金型１２には、配管２２によって窒素ガス（反応性ガス）を貯留した窒素ガスボンベ２０（第３のタンク）と接続され、バルブ２４を開放することにより、キャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入し、キャビティ１２ａ内を窒素ガス雰囲気として実質的に非酸素雰囲気とすることができる。
また、アルゴンガス（マグネシウム粉末等の金属粉末と反応しない気体状物質）を貯留するアルゴンガスボンベ２５（第２のタンク）は、配管２６によって金属ガスを発生する金属ガス発生装置としての加熱炉２８に接続されており、バルブ３０を開放することによって加熱炉２８内にアルゴンガスを注入できる。この加熱炉２８内は、ヒータ３２によって加熱可能に形成されており、炉内温度は、後述する気体状のマグネシウム（以下、マグネシウムガスと称することがある）を発生させるべく、マグネシウム粉末が昇華する８００℃以上にされている。
加熱炉２８の構造の詳細については後記する。
【００１３】
かかるアルゴンガスボンベ２５は、バルブ３３が介装された配管３４によって、マグネシウム粉末（金属粉末）が収容（貯留）されているタンク３６（第１のタンク）に接続され、タンク３６は配管３８によって、バルブ３０よりも下流側の配管２６に接続されている。この配管３８にもバルブ４０が介装されている。加熱炉２８は、配管４２及びほぞ１６を貫通して金型１２（鋳造金型）のキャビティ内に通じるパイプ４４を介して金型１２のキャビティ１２ａに接続している。配管４２にはバルブ４５が介装されている。
更に、金型１２のキャビティ１２ａには、キャビティ１２ａ内を減圧状態とすべく、真空ポンプ等の真空発生装置（図示せず）に接続された減圧配管１７が接続されている。この減圧配管１７にも、バルブ１９が設けられている。
【００１４】
図１に示す様に、金型１２には、アルミニウム溶湯１８が注湯される溶湯注入孔１１の他に、マグネシウムガスをキャビティ１２ａ内に注入する金属ガス注入孔４４ａ、窒素ガスをキャビティ１２ａ内に注入する窒素ガス注入孔２２ａ及びキャビティ１２ａ内を減圧する減圧孔１７ａが形成されている。かかる孔のうちの一孔を、アルミニウム溶湯１８をキャビティ１２ａ内に注湯する際に、キャビティ１２内の気体を排気する排気孔とすることによって、アルミニウム溶湯１８の注湯をスムーズに行うことができる。この排気孔としての役割を兼務させる孔としては、金属ガス注入孔４４ａと窒素ガス注入孔２２ａとの一方とすることが好ましく、特に窒素ガス注入孔２２ａに排気孔の役割を兼務させることが好ましい。
この窒素ガス注入孔２２ａと減圧孔１７ａの構造を図２（ａ）（ｂ）に示す。これらの孔の接続口１３は、図２（ａ）に示すように、金型１２の外壁に外側に向けて広がるテーパ孔に形成され、このテーパ孔に配管２２先端に取り付けられた接続プラグ（図示せず）が着脱自在に当接される。接続口１３は、図２（ｂ）に示す通路１５，１５・・を通じてキャビティ１２ａ内に通じている。
【００１５】
図３に加熱炉２８の一例を示す。
５０は断熱材で形成され、上面が開放された外ケーシングである。外ケーシング５０内には外方に伸びるフランジ５１を有し、上面が開放された炉本体５２が配置されている。炉本体５２は耐熱材で形成されている。
炉本体５２を覆って、耐熱材で形成された蓋体５４が、耐熱性
を有する材料で形成されたボルト５５によってフランジ５１に固定されている。蓋体５４とフランジ５１との間にはメタルシール５６が介在されている。
炉本体５２と外ケーシング５０との間の空間内には前記ヒータ３２が配設され、炉本体５２内を加熱可能になっている。
【００１６】
蓋体５４には、炉本体５２内に開口する３つの開口部５８、５９、６０が設けられている。開口部５８、５９、６０は蓋体５４の上面側が大径となるテーパ孔に形成されている。
前記配管２６には、継手６１を介して導入管６２（導入路）が接続され、導入管６２は開口部５８を挿通して炉本体５２内に進入し、その下端が炉本体５２の内底面近傍に開口している。導入管６２と開口部５８内壁面との管の隙間はメタルシール６４でシールされている。
【００１７】
６５は熱電対であり、開口部５９を通じて先端が炉本体５２内に進入し、炉本体５２内の温度を検出しうるようになっている。熱電対６５と開口部５９との間の隙間もメタルシール６６によってシールされている。
前記配管４２には継手６８を介して送出管６９（送出路）が接続され、この送出管６９は開口部６０を挿通し、その先端が炉本体５２の上部空間に開口している。送出管６９と開口部６０との間の隙間もメタルシール７０によってシールされている。
【００１８】
７２は断熱材で形成されたカバーであり、蓋体５４、ボルト５５、メタルシール６４、６６、７０、導入管６２の基部、熱電対６５の基部、送出管６９の基部等を覆うように設けられ、蓋体５４側の炉本体５２内の熱が逃げるのを防止している。
７１は、継手６８にネジであり、このネジ７１を取って送出管６９を開放し、別途掃除治具（図示せず）を送出管６９に挿入して液化したマグネシウムを掃除できるようになっている。
【００１９】
さらに、上記のような掃除を不要にするため、特に送出管６９、継手６８、配管４２の周囲を別途保温材（図示せず）で覆って保温するようにするのがよい。あるいは、送出管６９や配管４２の長さをできるだけ短くするようにするとよい。例えば炉本体５２と金型１２とを接近させて配設するとか、場合によっては、炉本体５２の側壁と金型１２の側壁とを接触させ、あるいは一体化して、炉本体５２側壁および金型１２の側壁に送出路をバルブを介在させて設けるようにすると好適である（図示せず）。
【００２０】
炉本体５２内には、耐熱材で形成された６枚の遮蔽板７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ、７４ｆが上下方向に所定の間隔をおいて平行に配設され、炉本体５２内を仕切っている。７５は複数本の連結具であり、上下の遮蔽板７４を所定の間隔をおいて平行に位置するように連結し、かつ支持している。
前記導入管６２は、各遮蔽板７４に設けた孔を貫通して、下端が、最下段に位置する遮蔽板７４ａと炉本体５２の底面板との間の空間内に開口しているものである。
【００２１】
最下段の遮蔽板７４ａには、導入管６２が開口する位置とは離れた位置に貫通孔７６ａが設けられている。そして、各遮蔽板７４には、上下の遮蔽板７４のものとは互いに離れた位置となるようにそれぞれ貫通孔７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ、７６ｅ、７６ｆが設けられている。
遮蔽板７４ｂ下面には、遮蔽板７４ａと７４ｂで囲まれる空間を、貫通孔７６ａが連通する空間と、貫通孔７６ｂが連通する空間とに仕切る仕切板７８ｂが設けられている。なお、仕切板７８ｂ下面と遮蔽板７４ａ上面との間には若干の隙間があくように設定している。したがって、仕切板７８ｂを挟む両空間はこの隙間を通じて連通している。
【００２２】
同様にして、各空間内をそれぞれ下段と上段の貫通孔が連通する空間に仕切り、かつ下段の遮蔽板７４の上面との間に若干の隙間があくように、それぞれ仕切板７８ｃ、７８ｄ、７８ｅ、７８ｆで仕切っている。なお、遮蔽板７４ａにも同様の仕切板を設けてもよい（図示せず）。
したがって、炉本体５２内の上下の空間は、遮蔽板７４、貫通孔７６、仕切板７８により蛇行した通路により連通することになる。これら遮蔽板７４、貫通孔７６、仕切板７８等により規制手段を構成する。
遮蔽板７４の枚数は特に限定されない。また仕切板７８は必ずしも設けなくともよい。
【００２３】
規制手段も特に上記遮蔽板７４等に限定されない。例えば、送出管６９の入口付近に、何層かの邪魔板（図示せず）などを配設するようにしてもよい。
また、導入管６２は炉本体５２の下部に開口させるのが好適であるが、特には限定されない。
【００２４】
上記の鋳造装置１０によってアルミニウム鋳造を行う際には、先ず、バルブ２４を開放し、窒素ガスボンベ２０から配管２２を経て金型１２のキャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入し、キャビティ１２ａ内の空気を窒素ガスによってパージする。キャビティ１２ａ内の空気は金型上部の空気抜き孔（図示せず）から排出され、キャビティ１２ａ内を窒素ガス雰囲気とし、実質的に非酸素雰囲気とすることができる。その後、バルブ２４を一端閉じる。
【００２５】
金型１２のキャビティ１２ａ内の空気をパージしている際に、バルブ３０を開放して加熱炉２８内に、アルゴンガスボンベ２０からアルゴンガスを注入し、加熱炉２８内を無酸素状態とする。
次いで、バルブ３０を閉じ、バルブ４０を開放し、アルゴンガス圧によりタンク３６内のマグネシウム粉末を、配管２６、導入管６２を通じて、アルゴンガスと共に加熱炉２８の炉本体５２の最下部の空間内（底面板と遮蔽板７４ａとの間の空間内）に送り込む。
【００２６】
加熱炉２８は、ヒータ３２によりマグネシウム粉末が昇華する８００℃以上の炉内温度になるように加熱されている。このため、加熱炉２８に送り込まれたマグネシウム粉末は昇華してマグネシウムガスとなる。
マグネシウム粉末は軽量で、アルゴンガスと共にある程度勢いよく最下部の空間内に供給され、該空間内や炉本体５２内の下部空間内では紛体のまま舞い上がるが、前記のように、炉本体５２は遮蔽板７４等により上下方向に蛇行した空間に仕切られているから、この蛇行空間内を上昇する間に昇華してマグネシウムガスとなる。
【００２７】
昇華はマグネシウム粉末の表面側から順次起こり、マグネシウム粉末全体がガス化するにはある程度の時間を要する。
本実施の形態では、上記のように、遮蔽板７４により炉本体５２内を上下複数室にしきり、マグネシウム粉末をアルゴンガスと共に、炉本体５２の最下部の空間内に供給するようにしたから、マグネシウム粉末の舞い上がりを効果的に防止でき、また蛇行空間内を上昇するようにして、時間をかけて上昇するようにしたから、この間に好適に昇華され、マグネシウム粉末のまま、送出管６９に送り込まれてしまうことはない。
【００２８】
次に、バルブ４０を閉じてバルブ３０及びバルブ４５を開放し、アルゴンガス圧力、流量を調節しつつ配管４２及びパイプ４４を経てマグネシウムガスをキャビティ１２ａ内に注入する。
キャビティ１２ａ内にマグネシウムガスを注入した後、バルブ４５を閉じ且つバルブ２４を開放して金型内に窒素ガスを注入する。この様に、金型１２内に窒素ガスを注入することによって、マグネシウムガスと窒素ガスとがキャビティ１２ａ内で反応してマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）が生成される。このマグネシウム窒素化合物は、キャビティ１２ａ内壁面に粉体として析出する。
【００２９】
窒素ガスをキャビティ１２ａ内に注入する際には、窒素ガスの圧力及び流量を適宜調節して行う。窒素ガスとマグネシウムガスとが反応しやすいように窒素ガスを予熱して金型１２の温度が低下しないようにして注入することも好ましい。反応時間は５秒〜９０秒程度（好ましくは１５秒〜６０秒程度）でよい。反応時間を９０秒よりも長くしても、金型１２の型温が低下し反応性が低下する傾向にある。
【００３０】
ここで、マグネシウム窒素化合物は、還元性化合物であり、キャビティ１２ａ内に酸素が存在していると、酸化されて酸化マグネシウム（ＭｇＯ）となるため、キャビティ１２ａ内の酸素を極力排出することが肝心である。
このため、キャビティ１２ａ内の空気をパージする際に、真空ポンプ等の真空発生装置を駆動してバルブ１９を開放し、減圧配管１７を介してキャビティ１２ａ内を減圧状態とした後、バルブ１９を閉じてからバルブ２４を開放して金型１２のキャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入することが好ましい。
【００３１】
また、キャビティ１２ａ内で生成したマグネシウム窒素化合物は、微粒子状でキャビティ１２ａ内に浮遊しているものも多い。このため、再度、バルブ１９を開放して減圧配管１７を介してキャビティ１２ａ内を減圧とすることによって、マグネシウム窒素化合物をキャビティ１２ａの内壁面に積極的に付着させることも好ましい。
【００３２】
キャビティ１２ａの内壁面にマグネシウム窒素化合物が付着した状態で、ほぞ１６を引き上げ、注湯槽１４中のアルミニウム溶湯１８をキャビティ１２ａ内に注入する。
キャビティ１２ａ内に注湯されたアルミニウム溶湯は、キャビティ１２ａの内壁面に付着しているマグネシウム窒素化合物と接触し、マグネシウム窒素化合物がアルミニウムの溶湯表面の酸化被膜から酸素を奪うことによって、アルミニウムの溶湯表面が純粋なアルミニウムに還元される。
【００３３】
また、キャビティ１２ａ内に残存する酸素、或いはアルミニウム溶湯内に混入されている酸素は、マグネシウム窒素化合物と反応し酸化マグネシウム又は水酸化マグネシウムとなって溶湯中に取り込まれる。この様にして生成される酸化マグネシウム等は少量であり、且つ安定な化合物であるため、得られるアルミニウム鋳造品の品質に悪影響は与えない。
【００３４】
この様に、マグネシウム窒素化合物がアルミニウムの溶湯表面の酸化皮膜から酸素を奪いとって純粋なアルミニウムを形成するため、溶湯表面に酸化皮膜を形成することなく鋳造できる。このため、鋳造工程中にアルミニウム溶湯の表面張力が酸化皮膜によって増大することを防止でき、アルミニウム溶湯の濡れ性、流動性、湯周り性を良好にできる。その結果、キャビティ１２ａの内壁面との決めの転写性（平滑性）に優れ、且つ湯ジワ等が生じない良好なアルミニウム鋳造品を得ることができる。
【００３５】
本実施の形態においては、金型１２のキャビティ１２ａの表面に付着したマグネシウム窒素化合物が還元性を有していることが必要である。このため、図１及び図２に示す金型１２のキャビティ１２ａの内壁面には、金型１２を形成する金属材が露出している。通常、金型１２を形成する金属材は、キャビティ１２ａ内で生成されるマグネシウム窒素化合物に対し、アルミニウム鋳造工程の温度範囲では非反応性である。
【００３６】
ここで、キャビティ１２ａの内壁面に、アルミニウム鋳造の際に、キャビティの内壁面の処理として一般に用いられている酸化物系の断熱剤又は離型剤を、キャビティ１２ａの内壁面に塗布すると、マグネシウム窒素化合物は断熱剤等の酸素基と反応して還元機能を喪失する。このため、キャビティ１２ａの内壁面を、マグネシウム窒素化合物等の還元性化合物と非反応性の材料で形成することが必要である。
したがって、金型１２のキャビティ１２ａの内壁面を被覆する場合には、黒鉛等の非酸化物系の材料によって被覆することが好ましい。また、キャビティ１２の内壁面に熱処理（四酸化鉄の形成処理）又は窒化処理等の処理を施したものであっても使用できる。
【００３７】
これまでの説明では、金型１２のキャビティ１２ａ内の空気をパージするため、窒素ガスボンベ２０から窒素ガスをキャビティ１２ａに注入していたが、窒素ガスに代えてアルゴンガス等の不活性ガスによってパージしてもよい。
この場合、加熱炉２８にアルゴンガスを注入し、加熱炉２８内を無酸素状態とする際に、バルブ４５を開放し、加熱炉２８に注入されたアルゴンガスを金型１２のキャビティ１２ａ内に注入することによって行うことができる。
【００３８】
図１及び図２に示す鋳造装置は、重力鋳造法によってアルミニウム鋳造をおこなっているが、従来から実施されているアルミニウム鋳造方法にも適用できる。例えば、図４に示す鋳造装置は、加圧鋳造方法によってアルミウム鋳造を行っているいるものである。図４に示す鋳造装置では、金型１２を上金型４６と押圧金型４７とによって構成している。図４に示す金型１２は、図１及び図２に示した重力鋳造法に用いる金型とくらべて気密性が高いものとなっている。
この図４に示す鋳造装置１０では、窒素ガスボンベ２０と金型１２のキャビティ１２ａとを接続する配管２２の中途に配管４８を分岐して真空ポンプ４９を接続している。この配管２２の中途には、バルブ５３を設けている。更に、金型１２の内外を配管５７によって接続し、配管５７にバルブ６３を設けている。
【００３９】
図４に示す鋳造装置１０を使用して鋳造する場合は、先ず、バルブ２４、６３を閉じてバルブ５３を開放して真空ポンプ４９を駆動し、金型１２のキャビティ１２ａ内を減圧する。かかる減圧によって、キャビティ１２ａ内を実質的に非酸素雰囲気とすることができる。
更に、アルゴンガスボンベ２５から加熱炉２８にアルゴンガスを注入した後、バルブ３３を開放してタンク３６にアルゴンガスを注入し、タンク３６からマグネシウム粉末を加熱炉２８に送り込んでマグネシウム粉末を昇華させてマグネシウムガスを発生させる。発生したマグネシウムガスは、バルブ５３、６３を閉じた状態で、バルブ４５を開放してアルゴンガスによって金型１２のキャビティ１２ａ内に注入する。
次いで、バルブ４５を閉じ、バルブ２４、５３を開放して窒素ガスボンベ２０からキャビティ１２ａ内に窒素ガスを注入する。キャビティ１２ａ内では、注入されたマグネシウムガスと窒素ガスとが反応し、キャビティ１２ａの内壁面にマグネシウム窒素化合物の粉体が生成する。
【００４０】
この様に、キャビティ１２ａの内壁面にマグネシウム窒素化合物の粉体が付着した状態で、押圧金型４７を押し上げることによってアルミニウム溶湯がキャビティ１２ａに注入される。
この際、キャビティ１２ａの内壁面にはマグネシウム窒素化合物が付着しているため、前述したと同様の作用によってアルミニウムの溶湯表面に酸化被膜が形成されることを防止して鋳造できる。その結果、良好な品質のアルミニウム鋳造品を得ることができる。
図４に示す金型１２では、キャビティ１２ａの内壁面を熱処理して四酸化鉄から成る処理膜１２ｂを形成している。四酸化鉄は、マグネシウム窒素化合物との反応性を有しないため、処理膜１２ｂによってマグネシウム窒素化合物の還元機能は損なわれない。
かかるキャビティ１２ａの内壁面の処理としては、窒化処理も挙げることができる。
尚、図４に示す鋳造装置１０では、アルミニウム溶湯の注入の際或いは加圧鋳造の際には、バルブ６３を開放することによって、アルミニウム溶湯の注入を容易とすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、金属粉末が完全にガス化され、鋳造装置に用いて、金属粉末がキャビティ内に導入されることがないので、品質の良好な鋳造品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示す金型に設けられた接続口の構造を示す部分断面図である。
【図３】金属ガス発生装置の一例を示す断面図である。
【図４】鋳造装置の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  鋳造装置
１２  金型
１２ａ  キャビティ
１２ｂ  処理膜
１４  注湯槽
１７ａ  減圧孔
１８  アルミニウム溶湯
２０  窒素ガスボンベ
２２ａ  窒素ガス注入孔
２５  アルゴンガスボンベ
２８  加熱炉（ガス発生装置）
３２、３２ａ  ヒータ
３６  タンク
４４  パイプ
４４ａ  金属ガス注入孔
５２  炉本体
５４  蓋体
６２  導入路
６５  熱電対
６９  送出路
７２  カバー
７４  遮蔽板
７６  貫通孔
７８  仕切板
【図１】
0003576460.tif 000002
【図２】
0003576460.tif 000003
【図３】
0003576460.tif 000004
【図４】
0003576460.tif 000005