(57)【要約】【課題】  還元鋳造装置の構成を簡素化し、還元性物質を用いた還元鋳造を容易に可能にする還元鋳造方法を提供する。【解決手段】  溶湯３４の表面に形成される酸化被膜を還元性物質により還元して鋳造する還元鋳造方法において、前記還元性物質６２が封入された還元剤６０を溶湯内に投入し、該還元剤６０の前記還元性物質６２を封入する封入体６１を溶湯３４の熱により溶融させて前記還元性物質６２を拡散させ、該還元性物質６２を溶湯３４の熱により活性化して溶湯３４に作用させて鋳造することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元性物質により還元して鋳造する還元鋳造方法において、
前記還元性物質が封入された還元剤を溶湯内に投入し、
該還元剤の前記還元性物質を封入する封入体を溶湯の熱により溶融させて前記還元性物質を拡散させ、該還元性物質を溶湯の熱により活性化して溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする還元鋳造方法。
【請求項２】
給湯筒を備えた給湯槽と、給湯筒を介してキャビティに溶湯が充填される成形型を備えた鋳造装置を使用し、
前記還元剤を前記給湯筒内に投入し、給湯筒内で前記還元剤の封入体を溶湯の熱により溶融させて給湯筒内に前記還元性物質を拡散させ、該還元性物質を活性化して溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする請求項１記載の還元鋳造方法。
【請求項３】
前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに充填して鋳造する方法であることを特徴とする請求項２記載の還元鋳造方法。
【請求項４】
前記給湯筒内に拡散された還元性物質を、給湯筒と連通するキャビティ内に拡散させ、キャビティ内においても前記還元性物質を溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする請求項２または３記載の還元鋳造方法。
【請求項５】
前記溶湯としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用し、前記還元剤に封入する還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を使用して鋳造することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の還元鋳造方法。
【請求項６】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる封入体に、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を封入した還元剤を使用して鋳造することを特徴とする請求項５記載の還元鋳造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項記載の還元鋳造方法において使用される還元剤であって、溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質が封入されてなることを特徴とする還元剤。
【請求項８】
前記還元剤が、カプセル状に形成された封入体に、還元性物質が封入されたものであることを特徴とする請求項７記載の還元剤。
【請求項９】
前記還元剤が、還元性物質をタブレット状に成形したものであることを特徴とする請求項７記載の還元剤。
【請求項１０】
請求項５記載の還元鋳造方法において使用される還元剤であって、
アルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物が封入されてなることを特徴とする還元剤。
【請求項１１】
前記封入体が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１０記載の還元剤。
【請求項１２】
溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元する還元剤において、
前記還元剤は、前記溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質が封入されてなることを特徴とする還元剤。
【請求項１３】
前記還元剤が、カプセル状に形成された封入体に、還元性物質が封入されたものであることを特徴とする請求項１２記載の還元剤。
【請求項１４】
前記還元剤が、還元性物質をタブレット状に成形したものであることを特徴とする請求項１２記載の還元剤。
【請求項１５】
前記溶湯としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用し、前記還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を封入し、かつ前記封入体が前記アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項記載の還元剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は還元鋳造方法およびこれに用いる還元剤に関し、より詳細には還元性物質を用いた還元鋳造を容易に行うことができる還元鋳造方法およびこれに用いる還元剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
還元鋳造方法は、還元性物質を溶湯に作用させることによって、溶湯の表面に生じる酸化被膜を還元して鋳造する方法であり、たとえば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金のように、溶湯の表面に酸化被膜が形成されやすい金属の鋳造に好適に利用することができる。還元性物質としてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を用いたアルミニウムの還元鋳造においては、以下のような化学反応によってアルミニウムの溶湯の表面に形成される酸化被膜（Ａｌ2Ｏ3）が還元されて鋳造される。
Ｍｇ3Ｎ2＋Ａｌ2Ｏ3→２Ａｌ＋３ＭｇＯ＋Ｎ2
ＭｇＯは溶湯中に残留するが、微量であるため、鋳造品の特性に影響を与えることはなく、Ｎ2ガスはキャビティ外へ排出される。
還元鋳造方法によれば、溶湯の流動性がきわめて高くなり、湯周り性が良好となって、湯じわ等のない高品質の鋳造品を得ることが可能である。
【０００３】
還元鋳造方法においては、キャビティ内で還元性物質を生成してキャビティ内で還元性物質を溶湯に作用させる方法と、キャビティ外で還元性物質を生成し、キャビティ内に還元性物質を導入して鋳造する方法がある（特許文献１参照）。いずれの方法の場合も、還元性物質を溶湯に効果的に作用させることが重要であり、還元性物質を活性化した状態で溶湯に作用させることが重要となる。
【特許文献１】特開２００１−３２１９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の還元鋳造方法において、成形型のキャビティ内で還元性物質を生成して還元鋳造する場合には、キャビティにマグネシウムガスと窒素ガスとを別個に導入し、キャビティ内でマグネシウム窒素化合物を析出させた後、キャビティに溶湯を充填して鋳造する。また、キャビティの外部で還元性物質を生成して還元鋳造する場合は、たとえば、加熱炉内でマグネシウムガスと窒素ガスとを反応させてマグネシウム窒素化合物を生成し、キャリアガスとともに還元性物質をキャビティに導入して、還元鋳造する。
【０００５】
いずれの場合も、還元性物質を生成するための金属ガスと反応性ガスとを別個に生成し、あるいは用意して、還元鋳造操作に合わせて還元性物質を生成することによって還元鋳造している。このため、金属ガスを生成する加熱炉が必要であったり、反応性ガスを供給するための配管が必要になったりして、装置の構成が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、還元性物質を用いた還元鋳造を容易に行うことができ、また還元性物質を活性化させて好適な還元鋳造を行うことができる還元鋳造方法およびこれに用いる還元剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元性物質により還元して鋳造する還元鋳造方法において、前記還元性物質が封入された還元剤を溶湯内に投入し、該還元剤の前記還元性物質を封入する封入体を溶湯の熱により溶融させて前記還元性物質を拡散させ、該還元性物質を溶湯の熱により活性化して溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする。なお、ここで還元剤の封入体を溶湯の熱により溶融させるとは、封入体を溶融させ、あるいは封入体を昇華させ、あるいは燃焼させて散逸させる場合を含む概念として用いている。
なお、還元剤を構成する封入体は、カプセル状あるいはタブレット状として還元性物質を外部に露出させることなく密封するものであり、還元性物質を封入体内に封入することによって、給湯槽に投入するといった操作が容易に可能となるものである。還元剤から溶湯に拡散された還元性物質は溶湯の熱によって加熱されることにより活性化され、溶湯に対し効果的な還元作用を作用させることが可能となる。
【０００８】
また、給湯筒を備えた給湯槽と、給湯筒を介してキャビティに溶湯が充填される成形型を備えた鋳造装置を使用し、前記還元剤を前記給湯筒内に投入し、給湯筒内で前記還元剤の封入体を溶湯の熱により溶融させて給湯筒内に前記還元性物質を拡散させ、該還元性物質を溶湯の熱により活性化して溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする。なお、この場合においても、還元剤の封入体を溶湯の熱により溶融させるとは、封入体を溶融させる場合の他に、封入体を昇華させ、あるいは燃焼させて散逸させる場合を含む概念として用いている。給湯筒内に拡散した還元性物質は給湯筒内で加熱され、活性化されることにより、溶湯筒内の溶湯に効果的な還元作用をなす。
また、前記溶湯を加圧しながら前記キャビティに充填して鋳造することにより、好適な還元鋳造が可能となる。
また、記給湯筒内に拡散された還元性物質を、給湯筒と連通するキャビティ内にも拡散させ、キャビティ内においても前記還元性物質を溶湯に作用させて鋳造することを特徴とする。給湯筒内に拡散した還元性物質は溶湯の熱によって加熱され、活性化されることによってキャビティ内に容易に拡散し、キャビティ内においても還元作用が奏される。
【０００９】
また、前記溶湯としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用し、前記還元剤に封入する還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を使用して鋳造することにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金の還元鋳造に好適に利用することができる。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる封入体に、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を封入した還元剤を使用して鋳造することが有効である。
【００１０】
また、前記還元鋳造方法において使用される還元剤であって、溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質が封入されてなることを特徴とする。前記還元剤としては、カプセル状に形成された封入体に、還元性物質が封入されたもの、あるいは還元性物質をタブレット状に成形したものが使用できる。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金の還元鋳造方法においては、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質としてマグネシウム窒素化合物が封入されてなる還元剤、前記封入体が、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる還元剤が好適に使用できる。
【００１１】
また、溶湯の表面に形成される酸化被膜を還元する還元剤において、前記還元剤は、前記溶湯の熱によって溶融あるいは昇華する材料からなる封入体に、還元性物質が封入されてなることを特徴とする。
また、前記還元剤としては、カプセル状に形成された封入体に、還元性物質が封入されたもの、あるいは前記還元剤が、還元性物質をタブレット状に成形したものが有効に使用できる。また、前記溶湯としてアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用する還元鋳造においては、前記還元性物質としてマグネシウム窒素化合物を封入し、かつ前記封入体がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものが有効に使用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る還元鋳造方法および還元剤によれば、溶湯の熱により溶融する封入体に封入された還元剤を、鋳造時に溶湯に作用させることにより、溶湯の表面に形成される酸化被膜を容易に還元して還元鋳造することができる。還元性物質が封入された還元剤を使用することで、還元性物質の扱いが容易になるとともに、還元鋳造装置として鋳造操作に合わせて還元性物質を生成するといった操作が不要となり、還元鋳造装置の構成を簡素化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る還元鋳造方法を用いて鋳造品を製造する還元鋳造装置１０の第１の実施の形態を示す。この還元鋳造装置１０はＬＰＤ（低圧ダイキャスティング）による鋳造装置として構成されたものであり、還元鋳造装置１０の鋳造部は、成形型２０と、成形型２０の下方に配置された給湯槽３０とからなる。
成形型２０には溶湯が充填されるキャビティ２０ａが設けられ、給湯槽３０には、給湯槽３０の上部で開口し、下端部が給湯槽３０の底部近傍まで延出する給湯筒（ストークス）３２が設けられている。給湯筒３２の下部側は、給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４に浸漬している。
【００１４】
給湯槽３０は溶湯３４を供給する溶湯の供給槽（不図示）に連通して設けられ、給湯槽３０内での溶湯３４の液面が一定の高さとなるよう供給槽から溶湯３４が補給される。
給湯槽３０は、給湯槽３０内の空間部分と外部とを連通する連通管３５、および配管３６、バルブ３７を介して窒素ガスボンベ３８に接続される。また、窒素ガスボンベ３８は配管４０、バルブ４２を介して、給湯筒３２の開口部から給湯筒３２内に窒素ガスを送入する送入管４４に接続する。
【００１５】
成形型２０には、キャビティ２０ａに連通して設けた配管４６およびバルブ４８を介して真空装置５０が接続されている。
また、制御部５２は、バルブ３７およびバルブ４２を開閉制御して窒素ガスボンベ３８からの窒素ガスの供給を制御し、バルブ４８を開閉制御してキャビティ２０ａからの減圧操作を制御するように設けられている。
【００１６】
本実施形態の還元鋳造方法において、もっとも特徴とする構成は、溶湯３４に還元性物質による還元作用を作用させる方法として、封入体としてのカプセルに還元性物質を封入した還元剤６０を使用し、カプセルごと還元性物質を給湯筒３２の開口部から給湯筒３２内に投入して溶湯３４に還元性物質を作用させるようにしたことである。図１では、カプセル６１に還元性物質６２を封入した還元剤６０を説明的に示している。
【００１７】
還元剤６０として、カプセル６１に還元性物質６２を封入したもの使用する場合は、給湯筒３２内に還元剤６０を投入した際に、溶湯３４の熱によって封入体であるカプセル６１が溶融し、カプセル６１に収納されていた還元性物質６２が給湯筒３２内に拡散されるようにする必要がある。このため、カプセル６１は溶湯３４の熱によって溶融する材料によって形成する他、溶湯３４の熱によって昇華したり、燃焼したりして散逸する材料によって形成することも可能である。また、カプセル６１は、溶融して溶湯３４に入り込んだり、昇華等した場合でも、還元性物質による還元作用を阻害せず、溶湯３４や鋳造品の特性に悪影響を及ぼさないものである必要がある。
【００１８】
還元剤６０に使用するカプセル６１の材料としては、鋳造に使用する金属によって、アルミニウム箔、銅箔、マグネシウム箔等の適宜材料が使用できる。また、カプセル６１は溶湯３４に投入した後、溶融するまでの時間を制御する作用を考慮して使用する材料や厚さ等を選択することができる。すなわち、還元剤６０を溶湯３４に投入することにより、カプセル６１とともにカプセル６１に収納されている還元性物質６２も溶湯３４の熱によって加熱される。還元性物質６２は加熱されることによって活性化され、溶湯３４に対する還元作用が良好に作用するようになるから、十分に活性化された状態で溶湯３４に作用する状態まで還元性物質６２が加熱されたところでカプセル６１が溶融するようにすることも有効である。
【００１９】
以下では、図１〜３とともに、本発明をアルミニウムの還元鋳造に利用する例について説明する。
まず、図１に示すように、給湯槽３０にアルミニウムの溶湯３４を貯溜し、給湯筒３２の開口部３２ａと成形型２０の注湯口２２とを離間させて給湯槽３０の上方に成形型２０を支持した状態で、給湯筒３２にカプセル状に形成された還元剤６０を投入する。還元剤６０は投入用ハンドあるいは投入用のシュータを利用して給湯筒３２内に投入することができる。
【００２０】
アルミニウムの還元鋳造では、アルミニウム箔からなるカプセル６１に還元性物質としてマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を封入した還元剤６０を使用して鋳造することができる。マグネシウム窒素化合物は常温で粉体であり、大気中では酸素と反応してきわめて不安定であるが、アルミニウム箔からなるカプセル６１に封入することにより、カプセル体として容易に取り扱うことができる。カプセル６１には１回の鋳造に必要な分量のマグネシウム窒素化合物を封入する。
【００２１】
給湯筒３２に還元剤６０を投入する際に、制御部５２によりバルブ４２を開放して、送入管４４から給湯筒３２内に向けて窒素ガスを送入する。窒素ガスを給湯筒３２に送入する目的は、給湯筒３２内の空間部分からエアをパージして、給湯筒３２内を非酸化性雰囲気とし、還元性物質による溶湯３４に対する還元作用が残留エアによって阻害されないようにするためである。
還元剤６０を給湯筒３２に投入した後、カプセル６１が溶融するまでの間に窒素ガスによるエアのパージが可能であれば、給湯筒３２に還元剤６０を投入した後、給湯筒３２に窒素ガスを送入して給湯筒３２内のエアをパージしてもよい。給湯筒３２内をエアパージした後、バルブ４２を閉める。
なお、給湯筒３２内のエアを窒素ガスを用いてパージするかわりにアルゴンガス等の不活性ガスを使用することも可能である。
【００２２】
給湯筒３２に還元剤６０を投入した後、給湯筒３２の開口部３２ａに成形型２０の注湯口２２を位置合わせして、給湯槽３０と成形型２０とを連結する。図２が成形型２０と給湯槽３０とを給湯筒３２を介して連結した状態を示す。
成形型２０では制御部５２によりバルブ４８を開放し、真空装置５０によりキャビティ２０ａ内を減圧開始する。これによってキャビティ２０ａ内が非酸化性雰囲気になり、キャビティ２０ａに溶湯３４が注入される際に、還元性物質の還元作用が阻害されることを防止する。
【００２３】
給湯筒３２に投入された還元剤６０は給湯筒３２内の溶湯３４に接触し、溶湯３４の熱によって加熱される。給湯槽３０内においてはアルミニウムの溶湯３４は７４０℃程度に加熱されている。アルミニウムの融点は６６０℃であり、アルミニウム製のカプセル６１は溶湯３４の熱によって簡単に溶融し、カプセル６１に封入されていた還元性物質６２であるマグネシウム窒素化合物が外部に拡散しはじめる。マグネシウム窒素化合物は溶湯３４に還元剤６０が投入された時点からカプセル６１内で加熱され、またカプセル６１から拡散しはじめた後も、給湯筒３２内で加熱され、ガス化してきわめて活性化された状態になる。これによってマグネシウム窒素化合物は給湯筒３２内の溶湯３４に対して効果的な還元作用を奏することになる。
【００２４】
カプセル６１が溶融した時点で、バルブ３７を開放し、給湯槽３０に窒素ガスを送入し、給湯槽３０内の溶湯３４を加圧することにより、給湯筒３２内から成形型２０のキャビティ２０ａに向けて溶湯３４を充填開始する。
キャビティ２０ａを減圧することによって、給湯筒３２内で加熱されて活性化されたマグネシウム窒素化合物がキャビティ２０ａ側にも部分的に拡散するようになる。こうして、給湯筒３２からキャビティ２０ａに溶湯３４が充填される際には、給湯筒３２内においてマグネシウム窒素化合物が溶湯３４の表面に形成される酸化被膜を還元し、キャビティ２０ａ内においてもマグネシウム窒素化合物が溶湯３４の表面に形成される酸化被膜を還元して鋳造されることになる。
【００２５】
図３は、窒素ガスボンベ３８から給湯槽３０に窒素ガスを送入して、給湯筒３２からキャビティ２０ａにアルミニウムの溶湯３４を注入している状態を示す。真空装置５０によってキャビティ２０ａを減圧する操作は、給湯槽３０からキャビティ２０ａに溶湯３４を充填開始する際に停止してもよいし、キャビティ２０ａに溶湯３４が充填完了するまでキャビティ２０ａを減圧する操作を続けてもよい。
【００２６】
成形型２０のキャビティ２０ａに溶湯３４が充填され、成形型２０内で溶湯が凝固した後、バルブ３７を閉じて給湯槽３０への窒素ガス加圧を停止し、成形型２０を型開きして鋳造品を取り出しする。鋳造品を取り出した後、成形型２０を型閉じすることによって、図１の状態になる。
こうして、給湯筒３２にカプセル状の還元剤６０を投入することにより、還元性物質を溶湯３４に作用させて繰り返し、還元鋳造することが可能になる。
【００２７】
本実施形態の還元鋳造方法では、給湯筒３２からキャビティ２０ａに注入される溶湯３４に対して還元作用を作用させることができるとともに、キャビティ２０ａ内においても溶湯３４に還元作用を作用させつつ鋳造するから、きわめて効果的な還元鋳造を行うことが可能となる。また、給湯筒３２に還元剤６０を投入して鋳造することで、給湯筒３２内で還元性物質（マグネシウム窒素化合物）が加熱されて活性化され、さらに効果的な還元鋳造が可能になり、溶湯３４の湯周り性を良好とし、溶湯３４の未充填等の不良発生を防止し、湯じわ等のない良品を得ることができる。また、還元性物質６２による還元作用が有効に作用することから、キャビティ２０ａに高速で溶湯３４を充填することが可能となり、これによって鋳造サイクルタイムを短縮することが可能になる。
【００２８】
還元鋳造においては、溶湯３４の流動性がきわめて良好になることから、成形型２０を室温程度にまで冷却して鋳造サイクルタイムを短縮するといったことが可能である。この場合は、成形型２０の温度が低くなることによって、型内で還元性物質６２の還元作用が阻害されるおそれがあるが、本実施形態の場合は、給湯筒３２内で還元性物質６２が加熱されることで還元性物質６２を好適に活性化することができ、これによって成形型２０の型温を低くした場合でも、好適な還元鋳造ができるという利点もある。
【００２９】
（第２の実施の形態）
上述した第１の実施の形態における還元鋳造装置１０は、成形型２０と給湯槽３０とを分離可能とし、成形型２０と給湯槽３０とを離間させた状態で給湯筒３２に還元剤６０を投入する構成としたものである。これに対して、図４、５に示す、第２の実施の形態としての還元鋳造装置１１は、成形型２０と給湯槽３０を常時、連結状態（クローズ状態）として還元鋳造可能としたものである。なお、第２の実施の形態で使用している還元剤６３は、金属あるいは樹脂等を封入体としてタブレット状に成形したものである。
【００３０】
還元鋳造装置１１における成形型２０および給湯槽３０の構成は第１の実施の形態における還元鋳造装置１０と同様である。還元鋳造装置１１において特徴的な構成は、成形型２０の注湯口２２と給湯槽３０に設けた給湯筒３２とを連通させて成形型２０と給湯槽３０とを連結して設けたことと、注湯口２２と給湯筒３２との連結部の近傍の給湯筒３２の側方に還元剤６０を給湯筒３２に供給する供給機構を設けたことにある。還元剤６３の供給機構は、タブレット状に形成された還元剤６３を収納する内径に形成されたシリンダ７０と、シリンダ７０内を摺動するシールプランジャ７１とからなる。
【００３１】
以下に、本実施形態の還元鋳造装置１１をアルミニウムの還元鋳造に使用する例について説明する。
まず、シリンダ７０にタブレット状に成形された還元剤６３を装填する。還元剤６３はシリンダ７０の側面に設けた開口部からシリンダ７０内に挿入し、シールプランジャ７１を開口部よりも前進させた位置で停止させることにより、還元剤６３を外部からシールした状態でシリンダ７０内に収容することができる。
【００３２】
この状態で、給湯筒３２の内部と成形型２０のキャビティ２０ａの内部のエアを排出して給湯筒３２とキャビティ２０ａの内部を非酸化性雰囲気とする。給湯筒３２とキャビティ２０ａ内からエアを排出する方法としては、バルブ４２を開放し、窒素ガスボンベ３８から給湯筒３２の側面に設けた送入口４３から給湯筒３２に窒素ガスを送入して給湯筒３２の内部のエアを窒素ガスに置換する方法、真空装置５０を作動させ、バルブ４８を開放して成形型２０のキャビティ２０ａを減圧することによってキャビティ２０ａ内のエアを排出する方法が利用できる。
【００３３】
給湯筒３２の内部およびキャビティ２０ａ内のエアを排出して給湯筒３２およびキャビティ２０ａ内を非酸化性雰囲気とした後、シールプランジャ７１により還元剤６３を突き出すようにしてシリンダ７０から給湯筒３２内に還元剤６３を落下させる。シールプランジャ７１は前進位置で停止させシリンダ７０内に溶湯３４が入り込まないようにする。
図５は、給湯筒３２内に落下した還元剤６３が溶湯３４の熱によって部分的に溶融した状態を示す。還元剤６３が溶融することによって、還元剤６３に封入されていたマグネシウム窒素化合物が給湯筒３２内に拡散する。マグネシウム窒素化合物は給湯筒３２内で加熱されてガス化し、成形型２０のキャビティ２０ａ側にも拡散していく。
【００３４】
還元剤６３が完全に溶融した後、バルブ３７を開放し窒素ガスボンベ３８から連通管３５を介して給湯槽３０に窒素ガスを送入し、給湯槽３０に貯溜されている溶湯３４を加圧し、給湯筒３２からキャビティ２０ａに溶湯３４を充填開始する。
このとき、給湯筒３２の内部では還元性物質６２であるマグネシウム窒素化合物の還元作用によってアルミニウムの溶湯３４の表面に形成される酸化被膜が還元されながら成形型２０に溶湯３４が充填されていく。成形型２０ではキャビティ２０ａに拡散したマグネシウム窒素化合物の作用により溶湯３４の表面に形成される酸化被膜が還元されて溶湯３４がキャビティ２０ａに充填される。
【００３５】
キャビティ２０ａに充填された溶湯３４が凝固した後、窒素ガスによる溶湯３４に対する加圧を停止し、成形型２０を型開きして鋳造品を取り出しする。次いで、成形型２０を型閉じし、シリンダ７０に次の還元剤６３を装填して、次回の還元鋳造操作の準備が整う。こうして、成形型２０と給湯槽３０とを連結した状態で、還元剤６３を用いた還元鋳造を行うことができる。
本実施形態の還元鋳造方法の場合は、成形型２０と給湯槽３０の内部領域を外部から遮断して鋳造することができるから、給湯筒３２の内部やキャビティ２０ａをできるだけ外気にさらさずに鋳造でき、還元性物質の還元作用を損なわずに還元鋳造することができるという利点がある。
【００３６】
本実施形態の還元鋳造方法においても、第１の実施の形態におけると同様に、給湯筒３２とキャビティ２０ａの双方で還元性物質６２による還元作用を溶湯３４に作用させて鋳造することができるから、キャビティ２０ａに溶湯３４を充填する際の流動性が良好になり、溶湯３４の未充填や湯じわ等のない高品質の鋳造品を得ることができる。
また、給湯筒３２内においてマグネシウム窒素化合物が加熱されて活性化されることにより、還元性物質６２の還元作用が有効に溶湯３４に作用し、さらに効果的な還元鋳造がなされる。
【００３７】
なお、上述した実施の形態においては、給湯筒３２を備えたＬＰＤ型の鋳造装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はＬＰＤ型の鋳造装置に限らず、重力鋳造（ＧＤＣ）に適用することも可能であり、ＬＰＤとＧＤＣ、ＬＰＤとＤＣ（ダイキャスティング）とを組み合わせた鋳造装置等についても適用することができる。
たとえば、重力鋳造の場合は、給湯槽からキャビティに溶湯を供給する流路の中途にキャビティを充填するに必要な１回分の分量の溶湯を溜める貯溜部を設け、この貯溜部に還元剤を投入して溶湯を供給することにより、この貯溜部内で還元性物質を溶湯に作用させて溶湯表面の酸化被膜を還元しつつキャビティに溶湯を注入させるようにすることができる。
【００３８】
また、上記実施形態では還元鋳造装置の適用例としてアルミニウム鋳造に適用した例について説明したが、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の鋳造に使用する他、アルミニウム以外の金属の還元鋳造にも適用することができる。
【００３９】
また、上述した各実施形態では、カプセル６１に還元性物質６２を封入した還元剤６０およびタブレット状に成形した還元剤６３を使用して還元鋳造する例について説明した。これらの還元剤６０、６３に使用する還元性物質は、常温で固体であるものに限らず、液体状、気体状のものであっても使用することが可能である。還元性物質が液体状あるいは気体状である場合も、溶湯の熱によって溶融するかあるは昇華等によって散逸する封入体を用いて封入することにより、溶湯に投入して使用する還元剤６０、６３として形成することができる。また、１回の鋳造操作で使用する還元剤６０、６３の個数は１個に限らず、必要量に応じて適宜数、投入して使用することができる。
【００４０】
上述したように、カプセル状あるいはタブレット状に形成した還元剤を使用して還元鋳造する方法は、従来の還元鋳造方法においては、溶湯に還元性物質を作用させるために、マグネシウムガス等の金属ガスを生成する加熱炉や、金属ガスと反応して還元性物質を生成する窒素ガス等の反応性ガスの供給部を設けた構成としていることと比較して、還元性物質を生成させる機構が不要になるという利点がある。
また、カプセル状あるいはタブレット状に形成した還元剤を使用することにより還元性物質を容易に取り扱うことが可能となり、生産コストを低減させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る還元鋳造方法を適用する還元鋳造装置の第１の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図２】還元鋳造装置による還元鋳造方法を示す説明図である。
【図３】還元鋳造装置による還元鋳造方法を示す説明図である。
【図４】本発明に係る還元鋳造方法を適用する還元鋳造装置の第２の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図５】還元鋳造装置による還元鋳造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、１１  還元鋳造装置
２０  成形型
２０ａ  キャビティ
２２  注湯口
３０  給湯槽
３２  給湯筒
３４  溶湯
３８  窒素ガスボンベ
５０  真空装置
５２  制御部
６０、６３  還元剤
６１  カプセル
６２  還元性物質
７０  シリンダ
７１  シールプランジャ                                                             
【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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