(57)【要約】本発明の一態様は、複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が３００μｍ以上の介在物を除去する方法であって、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルター１１と、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルター１２を有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法である。
2014010757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が３００μｍ以上の介在物を除去する方法であって、
前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルターを有し、
前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ超３００μｍ以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが２００μｍ超３００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが３３０μｍ以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は４０〜５０μｍであることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、
前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはＮｉを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【請求項７】
複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有し、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を濾過する濾過用フィルターであって、
金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、
前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項８】
請求項７において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルターを有することを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項９】
請求項８において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ超３００μｍ以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが２００μｍ超３００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが３３０μｍ以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は４０〜５０μｍであることを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、
前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする濾過用フィルター。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか一項において、
前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはＮｉを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯内の介在物の除去方法及び濾過用フィルター等に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶解炉でマグネシウム合金を溶解すると、溶融したマグネシウム合金の溶湯内には介在物が含まれている。この介在物を除去しないでマグネシウム合金の溶湯を鋳型に導入して鋳造を行うと、鋳造されたマグネシウム合金内にも介在物が含まれるため、その介在物によってマグネシウム合金の性能が低下することがある。
そこで、マグネシウム合金の溶湯を鋳型に導入する前に、溶湯内に含まれる介在物を除去することが必要となる。なお、介在物とは、ＭｇＯやＹ２Ｏ３等の酸化物、ＭｇＦ２やＹＦ３等のフッ化物、ＭｇＣｌ２やＹＣｌ３等の塩化物及びその他合金元素以外の不溶性不純物の総称をいう。
以下に、溶湯内の介在物を除去する４つの方法について説明する。
（１）  フラックスなどの溶剤を用いて溶湯内の介在物を除去する方法がある（例えば非特許文献１参照）。しかし、この方法では、溶剤中の成分と反応する元素を含むマグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
（２）  ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある（例えば特許文献１参照）。しかし、この方法では、セラミックスフィルターがマグネシウム合金の溶湯により還元され、溶湯中に溶け出してしまうため、マグネシウム合金の溶湯には使用することができない。
（３）  ＭｇＯやＺｒＯ２を含むセラミックスフィルターによって溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある（例えば特許文献２参照）。ＭｇＯやＺｒＯ２はマグネシウム合金の溶湯中に溶け出さないため、マグネシウム合金の溶湯に使用することが可能である。しかし、このセラミックスフィルターでは、微小な介在物を除去することが難しいため、径が２００μｍ〜３００μｍ程度の介在物を除去することが求められるマグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。
（４）  デミスターのみからなる濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで溶湯内の介在物を除去する方法がある。しかし、このデミスターのみからなる濾過用フィルターでは、介在物を除去する能力が低く、マグネシウム合金の溶湯への使用には適していない。なお、デミスターは、細い線で編んだ網を２枚１組とし、交互にウェーブを付け、幾層にも重ねて、成形された複雑な構造物である。デミスターのもつ空間率は９５％〜９９％と極めて大きい。そのため、デミスターは、重量が軽く、線材の全表面が空間と接触しているので、表面積が非常に大きく、また圧力損失は小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６３３３８号公報
【特許文献２】特開平５−３１１２６１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】軽金属，５９（２００９），３７１−３８１；伊藤茂
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めた濾過用フィルター又は溶湯内の介在物の除去方法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】
【０００６】
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有する濾過用フィルターによってマグネシウム合金の溶湯を濾過することで、前記溶湯に含まれる径が３００μｍ以上の介在物を除去する方法であって、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルターを有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
上記本発明の一態様に係る溶湯内の介在物の除去方法によれば、前記濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルターを有することにより、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができる。
［２］上記［１］において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ超３００μｍ以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
［３］上記［１］又は［２］において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが２００μｍ超３００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターを有していることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
［４］上記［１］乃至［３］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが３３０μｍ以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は４０〜５０μｍであることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
［５］上記［１］乃至［４］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
［６］上記［１］乃至［５］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはＮｉを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
［７］複数の金網フィルター及び複数のスペーサーを有し、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を濾過する濾過用フィルターであって、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、前記複数の金網フィルターの目開きの大きさは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする濾過用フィルター。
［８］上記［７］において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の金網フィルターを有することを特徴とする濾過用フィルター。
［９］上記［８］において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ超３００μｍ以下の範囲内の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
［１０］上記［７］乃至［９］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが２００μｍ超３００μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の２枚の金網フィルターを有していることを特徴とする濾過用フィルター。
［１１］上記［７］乃至［１０］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターのうち目開きの大きさが３３０μｍ以下の金網フィルターの目開きの大きさが小さくなる間隔は４０〜５０μｍであることを特徴とする濾過用フィルター。
［１２］上記［７］乃至［１１］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルターは、目開きの大きさが同一の金網フィルターを複数有し、前記目開きの大きさが同一の金網フィルターは、前記溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において連続して配置されていることを特徴とする濾過用フィルター。
［１３］上記［７］乃至［１２］のいずれか一項において、前記複数の金網フィルター及び前記複数のスペーサーはＮｉを含まない金属からなることを特徴とする溶湯内の介在物の除去方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様を適用することで、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一態様に係る濾過用フィルターの構成を模式的に示す断面図である。
図２は、図１に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。
図３は、図２に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。
図４は、図１に示す第６の金網フィルター１６を実施した平織金網フィルター（目開きの大きさ５５６μｍ）を撮影した写真である。
図５は、図１に示す第１の金網フィルター１１を実施した平織金網フィルター（目開きの大きさ１５４μｍ）を撮影した写真である。
図６は、図２に示す濾過用フィルターを広げて撮影した写真である。
図７は、本発明の一態様、比較例１、比較例２それぞれの溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。
図８は、実施例及び実施の形態それぞれの濾過用フィルターの構造と濾過能力を示す図である。
図９は、図７に示す簡易７層（本発明の一態様）の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図１０は、大型溶解炉（約３００ｋｇ）及び簡易溶湯炉（３０ｋｇ）それぞれで濾過実験を行った結果を示すグラフである。
図１１は、図１０に示す大型７層（本発明の一態様）の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図１２は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すＳＥＭ視野像である。
図１３は、Ｎｉを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからＮｉが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図１は、本発明の一態様に係る濾過用フィルターの構成を模式的に示す断面図である。この濾過用フィルターは、マグネシウム合金の溶湯に含まれる径が３００μｍ以上（好ましくは２００μｍ以上）の介在物を除去するためのフィルターである。
濾過用フィルターは、金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有している。詳細には、濾過用フィルターは、目開きの大きさが１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内の第１及び第２の金網フィルター１１，１２と、目開きの大きさが２００μｍ超３００μｍ以下の範囲内の第３及び第４の金網フィルター１３，１４と、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の第５及び第６の金網フィルター１５，１６とを有している。
言い換えると、濾過用フィルターは、第１の金網フィルター１１、第１のスペーサー２１、第２の金網フィルター１２、第２のスペーサー２２、第３の金網フィルター１３、第３のスペーサー２３、第４の金網フィルター１４、第４のスペーサー２４、第５の金網フィルター１５、第５のスペーサー２５、第６の金網フィルター１６、第６のスペーサー２６の順に積層された構造を有している（図１参照）。
第１〜第６の金網フィルター１１〜１６それぞれは、例えば平織金網（ＳＵＳ４３０製メッシュサイズ４ｍｍ）フィルターである。第１〜第６のスペーサー２１〜２６それぞれは、例えばＳＵＳ４３０製デミスターを単層又は積層することによって形成されている。スペーサーを金網フィルターの相互間に配置する理由は、フィルターの変形防止及びマグネシウム合金の溶湯を濾過する際に溶湯が金網フィルターの全面に回るようにするためである。
第１の金網フィルター１１は目開きの大きさが１５４μｍであり、第２の金網フィルター１２は目開きの大きさが１９８μｍである。第３の金網フィルター１３は目開きの大きさが２４３μｍであり、第４の金網フィルター１４は目開きの大きさが２８３μｍである。第５の金網フィルター１５目開きの大きさが４１５μｍであり、第６の金網フィルター１６は目開きの大きさが５５６μｍである。このように金網フィルターの目開きの大きさは、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくなっている。溶湯を濾過する流れの上流側は第６の金網フィルター１６の側であり、下流側は第１の金網フィルター１１の側である。
目開きの大きさが３３０μｍ以下である第１〜第４の金網フィルター１１〜１４の目開きの大きさが小さくなる間隔は４０〜５０μｍである。また、第４〜第６の金網フィルター１４〜１６の目開きの大きさが大きくなる間隔は１００μｍ以上でかなり大きい。このように下流側の目開きの大きさの間隔を、上流側の目開きの大きさの間隔より狭めることで、下流側の金網フィルター１１〜１３の目詰まりを起こしにくくすることができる。
また、第６のスペーサー２６は、第４及び第５のスペーサー２４，２５それぞれの厚さより厚く形成されており、例えばデミスターを２０枚積層して形成されている。
図２は、図１に示す濾過用フィルターを実施したフィルターを撮影した写真である。図３は、図２に示すフィルターの厚さを測定したときの写真である。図３に示すように、フィルターの厚みは１０ｍｍ強であった。
図４は、図１に示す第６の金網フィルター１６を実施した平織金網フィルター（目開きの大きさ５５６μｍ）を撮影した写真である。図５は、図１に示す第１の金網フィルター１１を実施した平織金網フィルター（目開きの大きさ１５４μｍ）を撮影した写真である。図６は、右から、第６のスペーサーとしての２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが５５６μｍの平織金網フィルター、第５のスペーサーとしての６枚積層したデミスター、目開きの大きさが４１５μｍの平織金網フィルター、第４のスペーサーとしての６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２８３μｍの平織金網フィルター、第３のスペーサーとしての６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２４３μｍの平織金網フィルター、第２のスペーサーとしての６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、第１のスペーサーとしての６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターを示す写真である。
次に、図２に示す濾過用フィルターの性能を確認するための実験を行い、図７に示す結果が得られたので、実験の方法と結果について説明する。
図７は、図２に示す濾過用フィルター（本発明の一態様）、２層の濾過用フィルター（比較例１）、既存の濾過用フィルター（比較例２）それぞれによって簡易溶湯炉の３０ｋｇのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、Ｍｇ９６Ｚｎ２Ｙ２である。
図７に示す簡易７層（本発明の一態様）のグラフは、図２に示す濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果である。
図７に示す簡易２層（比較例１）のグラフは、２層の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、２層の濾過用フィルターは目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルターと２０枚積層したデミスターとを重ね合わせた構造のフィルターである。
図７に示す既存（比較例２）のグラフは、既存の濾過用フィルターによって溶湯を濾過した結果であり、既存の濾過用フィルターは２０枚積層したデミスターからなるフィルターである。
図７に示すように、比較例１の２層の濾過用フィルターでは、濾過後の溶湯内に２００μｍ以上の介在物が認められたが、図２に示す濾過用フィルターでは、２００μｍ以上の介在物を０個に低減でき、１００μｍ以上及び１００μｍ以下それぞれの介在物も比較例１に比べて低減できることが確認された。
また、比較例１の２層の濾過用フィルターでは、３０ｋｇの溶湯の濾過が限界であり、濾過終了とフィルターの目詰まりによる濾過停止がほぼ同時であった。これに対し、図２に示す濾過用フィルターでは、最後まで濾過速度の低下は確認されなかった。
上記のことから、径が３００μｍ以上（好ましくは２００μｍ以上）の介在物を除去する場合、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも２枚の金網フィルター及び２枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記２枚の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の１枚の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超の１枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例１の２層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
［デミスター＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図８の（２）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、３０ｋｇのマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
［デミスター＋２４３μｍ＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図８の（３）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが２４３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、３０ｋｇのマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
［デミスター＋１５４μｍ］
また、濾過用フィルターの他の実施例としては、図８の（１）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、３ｋｇのマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。径が３００μｍ以上（好ましくは２００μｍ以上）の介在物を除去する場合は、平織金網フィルターの目開きの大きさを１５４μｍ程度とすることが好ましい。言い換えると、目開きの大きさを介在物の径３００μｍの５０％程度とすることが好ましい。
更に、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、少なくとも３枚の金網フィルター及び３枚のスペーサーを有し、且つ金網フィルターとスペーサーを交互に重ね合わせた構造を有し、前記３枚の金網フィルターは、目開きの大きさが１８０μｍ以下の１枚の金網フィルターと、目開きの大きさが１８０μｍ超３００μｍ以下の範囲内の１枚の金網フィルターと、目開きの大きさが３００μｍ超５６０μｍ以下の範囲内の１枚の金網フィルターであればよいといえる。このような濾過用フィルターであれば、比較例１の２層の濾過用フィルターに比べて、マグネシウム合金の溶湯に含まれる介在物を除去する能力を高めることができるからである。
［デミスター＋３２８μｍ＋２８３μｍ＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
上記の濾過用フィルターの実施例としては、図８の（４）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが３２８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２８３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、２５０ｋｇのマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
［デミスター＋３２８μｍ＋２８３μｍ＋２４３μｍ＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図８の（５）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが３２８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２８３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２４３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、２５０ｋｇのマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
［デミスター＋５５６μｍ＋４１５μｍ＋２８３μｍ＋２４３μｍ＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
また、前述した本実施の形態の濾過用フィルターとしては、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが５５６μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが４１５μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２８３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２４３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる（図８の（６）参照）。この濾過用フィルターであれば、２５０ｋｇ以上のマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
［デミスター＋５５６μｍ＋４１５μｍ＋３２８μｍ＋２８３μｍ＋２４３μｍ＋１９８μｍ＋１５４μｍ］
また、上記の濾過用フィルターの他の実施例としては、図８の（７）に示すように、溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かう方向において、２０枚積層したデミスター、目開きの大きさが５５６μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが４１５μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが３２８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２８３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが２４３μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１９８μｍの平織金網フィルター、６枚積層したデミスター、目開きの大きさが１５４μｍの平織金網フィルターの順に配置したものが挙げられる。この濾過用フィルターであれば、２５０ｋｇ以上のマグネシウム合金（例えばＭｇ９６Ｚｎ２Ｙ２）の溶湯を濾過することができる。
図９は、図７に示す簡易７層（本発明の一態様）の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。
図９に示すように、各層で介在物が捕捉され、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第１の金網フィルター（１５４μｍ）で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。また、深刻な目詰まりが確認されなかったことから、図２に示す濾過用フィルターを、約３００ｋｇの溶湯を作ることができる大型溶解炉で溶解した溶湯に用いて実験を行った。以下に、実験の方法と結果について説明する。
図１０は、大型溶解炉（約３００ｋｇ）及び簡易溶湯炉（３０ｋｇ）それぞれのマグネシウム合金の溶湯を図２に示す濾過用フィルター（本発明の一態様）によって濾過した後の溶湯内に残存する単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すグラフである。なお、マグネシウム合金の組成は、図７に示す実験と同様である。
図２に示す濾過用フィルターでは、約３００ｋｇの溶湯の濾過を行っても、最後まで濾過速度の低下は確認されず、約３００ｋｇの溶湯処理に成功した。
図１０に示す簡易７層（本発明の一態様）のグラフは、図７に示す簡易７層のグラフと同一の実験結果である。
図１０に示す大型７層（本発明の一態様）のグラフは、図２に示す濾過用フィルターによって大型溶解炉内の約３００ｋｇのマグネシウム合金の溶湯を濾過した後の溶湯内に残存する介在物である。
図１０に示す簡易溶解炉のグラフは、簡易溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
図１０に示す大型溶解炉のグラフは、大型溶解炉の濾過前の溶湯内に含まれる単位面積当たりの介在物の大きさ別の個数を示すものである。
簡易溶解炉は大気中で溶湯が作製されるのに対し、大型溶解炉は真空中で溶湯が作製される。このため、大型溶解炉では、溶湯が酸素に触れにくく、簡易溶解炉に比べると介在物が発生しにくい。従って、大型溶解炉の溶湯は、簡易溶解炉に比べて介在物の量が少ない。このような理由により、図１０に示すように簡易７層に比べて大型７層の方が濾過後の介在物が少ない。
図１１は、図１０に示す大型７層（本発明の一態様）の実験で用いた濾過後のフィルター断面を光学顕微鏡で撮影した写真である。なお、図１１に示す「この長さ」とは、酸化イットリウムの膜の長さを示している。
図１１に示すように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第１の金網フィルター（１５４μｍ）の１つ上流側の第２の金網フィルター（１９８μｍ）で最も多くの介在物が捕捉されたことが確認された。これに対し、同じ濾過用フィルターを用いて簡易溶解炉の溶湯を濾過した場合は、図９で示したように、溶湯を濾過する流れの最も下流側の第１の金網フィルター（１５４μｍ）で最も多くの介在物が捕捉されていた。
本実施の形態によれば、濾過用フィルターが金網フィルターとスペーサーを交互に複数重ね合わせた構造を有し、メッシュサイズ（目開きの大きさ）の異なる金網フィルターを層状に構成し、その金網フィルターのメッシュサイズを、マグネシウム合金の溶湯を濾過する流れの上流から下流に向かうにつれて小さくしている。これにより、フィルターの目詰まりによる濾過停止を抑制し、濾過できる溶湯量を増加させ、濾過後の溶湯内の介在物を減少させ、溶湯内に残存する介在物のサイズを小さくすることができる。つまり、介在物を除去する能力を高めることができると共に、濾過できる溶湯量を増加させることができる。
なお、本実施の形態では、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせてはいないが、同じメッシュサイズの金網フィルターを連続して重ね合わせても良い。また、本実施の形態では、最も小さい目開きの範囲を１５０μｍ以上２００μｍ以下としているが、更に小さい目開きを有する金網フィルターを加えても良い。
また、金網フィルターの目開きを変えることで介在物を除去できる範囲を選択できる。また、金網フィルターの目開き間隔を変えることで金網フィルターの目詰まりを抑制し、濾過可能溶湯量を調整できる。また、本実施の形態では、溶剤を使用しないので、溶剤中成分と反応する元素を含む溶湯に使用できる。
［実験１］
図１２は、マグネシウム合金に疲労試験を行った結果、試験途中に破断した試験片の破断面を示すＳＥＭ視野像である。
このマグネシウム合金の組成は、Ｍｇ−Ｚｎ２−Ｙ１．９−Ｌａ０．１−Ａｌ０．２５（ａｔ％）であり、ｈｃｐ構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金である。
このマグネシウム合金は、濾過用フィルターを用いた溶解鋳造法により作製したものであり、濾過用フィルターの目開きを調整することで３００μｍ以上の介在物が鋳造材に残存するように作製したものである。
詳細には、マグネシウム合金の試験片は以下のように作製した。
原材料を電気炉にて溶解・攪拌し、フィルターによってろ過した後に金型鋳造にて鋳造ビレットを作製し、押出加工に供することで押出丸棒材を作製した。当該丸棒材より旋盤加工にて疲労試験片を削り出した。
疲労試験の条件は以下のとおりである。
小野式回転曲げ疲労試験機にて室温にて実施した。
図１２に示すように、試験途中に破断した不良部分の破断面には介在物が存在することが確認され、その介在物の大きさは３０４μｍであった。このことから、３００μｍ以上の介在物はｈｃｐ構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金の機械的特性に悪影響を及ぼすことが考えられる。従って、本発明の一態様に係る濾過用フィルターは、ｈｃｐ構造マグネシウム相及び長周期積層構造相を有するマグネシウム合金を作製する際に有用である。
［実験２］
マグネシウム合金にＮｉを含有させるとそのマグネシウム合金の耐食性が低下する。そこで、以下のような実験を行った。
図１３は、Ｎｉを含む合金からなる濾過用フィルターを用いた場合、マグネシウム合金の溶湯中に濾過用フィルターからＮｉが溶出するか否かを確認する実験方法を示す模式図である。
図１３に示すように、マグネシウム合金の溶湯１００中に表１に示す２種類の材質の濾過用フィルター１０１をそれぞれ沈め、攪拌ペラ１０２で３０分間攪拌する。また、フィルターなしのマグネシウム合金の溶湯を攪拌ペラで３０分間攪拌する。その後、それぞれのマグネシウム合金を凝固させ、そのマグネシウム合金の成分分析を行い、その結果を表１に示す。
なお、マグネシウム合金の組成は、Ｍｇ−Ｚｎ２−Ｙ１．９−Ｌａ０．１−Ａｌ０．２５（ａｔ％）である。
【表１】
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表２はＳＵＳ４３０の成分を示し、表３はＳＵＳ３１６の成分を示す。
【表２】
2014010757.tif 000004
【表３】
2014010757.tif 000005
表１に示すように、Ｎｉを含まないＳＵＳ４３０はＦｅの溶出が認められなかったのに対し、Ｎｉを含むＳＵＳ３１６はＮｉの溶出とＦｅの溶出が認められた。
このようにＮｉを含む濾過用フィルターではＮｉの溶出が認められたので、本発明の一態様に係る濾過用フィルターにおける複数の金網フィルター及び複数のスペーサーは、Ｎｉを含まない金属（例えばＦｅ合金）からなることが好ましく、ＳＵＳ４３０からなることがより好ましい。
【符号の説明】
【００１０】
１１…第１の金網フィルター
１２…第２の金網フィルター
１３…第３の金網フィルター
１４…第４の金網フィルター
１５…第５の金網フィルター
１６…第６の金網フィルター
２１…第１のスペーサー
２２…第２のスペーサー
２３…第３のスペーサー
２４…第４のスペーサー
２５…第５のスペーサー
２６…第６のスペーサー
１００…マグネシウム合金の溶湯
１０１…濾過用フィルター
１０２…攪拌ペラ
【図７】
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【図１０】
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【図１３】
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【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８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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