(57)【要約】【課題】  軽金属の溶湯に増粘剤と発泡剤を加えて軽合金発泡体を製造する方法において、圧力と温度を制御することにより、歩留まり良く、かつ気泡の均一性が優れた軽金属発泡体を高能率で製造することを可能ならしめる軽金属発泡体の成形方法を提供する。【解決手段】  増粘剤を所定割合添加した軽合金の溶湯に、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上が残存する温度、圧力下において所定量添加し、次いでこの溶湯をバレル２の混練スクリュで分散させた後、当該溶湯量の所定量を計量部２ｄで計量して押出シリンダー３ａ内に移湯し、この押出シリンダー３ａ内において加熱、加圧し、加熱、加圧した軽金属の溶湯を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧した金型４内に押出す。【選択図】        図１
2006068803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増粘剤を所定割合添加した軽合金の溶湯に、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上残存する温度、圧力下において所定量添加し、次いでこの溶湯を攪拌して発泡剤を分散させた後、当該溶湯の所定量を計量して押出準備領域に移行し、当該移行した溶湯を前記準備領域で加熱・加圧を行い、当該加熱・加圧された溶湯を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧された金型内に押出すことにより軽合金発泡体を成形することを特徴とする軽合金発泡体の成形方法。
【請求項２】
増粘剤を所定割合添加した軽合金の溶湯に、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上残存する温度、圧力下において所定量添加し、次いでこの溶湯を攪拌して発泡剤を分散させた後、当該溶湯を加熱・加圧し、当該加熱・加圧された溶湯を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧された金型内に移動させることにより軽合金発泡体を成形することを特徴とする軽合金発泡体の成形方法。
【請求項３】
前記軽合金が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金のうちの何れかである請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法。
【請求項４】
前記発泡剤が水素化チタニウムである請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法。
【請求項５】
前記発泡剤攪拌時の溶湯の温度Ｔ1（Ｋ）および圧力Ｐ1（Ｐａ）が下記（１）式を満たす条件である請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法。
ＬｏｇＰ1≧−８４９０／Ｔ1＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
【請求項６】
金型内に押出または移動前の溶湯の温度Ｔ2（Ｋ）および圧力Ｐ2（Ｐａ）が下記（２）式を満たす条件である請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法。
ＬｏｇＰ2≧−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
ただし、Ｔ2≧Ｔ1
【請求項７】
金型内に押出または移動前の温度Ｔ2（Ｋ）および金型内での圧力Ｐ3（Ｐａ）が下記（３）式を満たす条件である請求項６に記載の軽合金発泡体の成形方法。
ＬｏｇＰ3≦−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽合金の溶湯を発泡させて軽合金発泡体を製造する軽合金発泡体の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽合金の溶湯を発泡させて軽合金発泡体を製造する軽合金発泡体の成形方法の典型例としては、例えば後述する従来例１，２に係るものが公知である。
【０００３】
先ず、従来例１に係るものは、溶融金属に発泡剤および増粘剤を加えて攪拌することにより多数の独立気泡よりなる発泡金属を製造する方法において、鋳型全体が発泡金属の融点以上の温度となるように加熱し、かつ攪拌を終了して発泡を開始し、発泡剤の分解によって生じる多数の気泡が膨張して鋳型内の空気を外部に放出させ、発泡金属が鋳型内部の全体に充満することにより型内を密閉状態とし、気泡の内圧上昇により圧力の均衡の下に均一なセル構造を形成させ、ついで鋳型の加熱を停止し発泡金属を冷却、凝固させることを特徴する発泡金属の製造方法である。また、溶融金属としてアルミニウムまたはその合金、増粘剤としてカルシウム０．２〜８重量％、発泡剤として水素化チタン1〜３重量％を用いることも記載されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
また、従来例２に係るものとしては、溶融金属に増粘剤および発泡剤を加えて発泡金属を製造する方法において、第１の成形用型とこれに合わされることにより両者間に第１のキャビティが形成される第２の成形用型とを有し、第２の成形用型には一方が第１のキャビティに連通すると共に他方が外部空間に連通する第２のキャビティが形成されてなる型を用い、第１の成形用型内に材料を装入して攪拌した後、第２の成形用型を第１の成形用型に合わせて型閉じして発泡させ、発泡金属の膨張に伴う体積増加分を第２のキャビティに侵入させて成形するものである(例えば、特許文献２参照。)。
【０００５】
上記従来例１，２はそれなりに優れているが、下記のような問題点があった。即ち、上記従来例１に係る方法では、単純形状しかできないことから、ある特定の製品形状にするためには２次加工が必要でありコストが高くなる。また、鋳塊の表面に近い部分と内部では気泡分布に差があり、特に表面は密度が高く切り捨てられることもあり材料の歩留まりが悪い欠点がある。また、上記従来例２に係る方法では、所定の形状の発泡金属が得られるものの、製品歩留まりは低いのに加えて、生産性にも劣るためコスト高となる。
【０００６】
この様な状況のもと、本件出願人は、先に各バッチ間での発泡状態の差異が小さくすることができ、そして生産性の良い軽合金の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置を提案している。以下、この従来例３に係る技術を、軽合金の射出発泡成形装置の一例を示す全体説明図の図４を参照しながら説明する。
【０００７】
この従来例３に係る軽合金の射出発泡成形装置５１は、射出成形装置５３と、型締め装置６７とで構成されている。前記射出成形装置５３は、増粘剤および高温で分解してガス成分を発生する発泡剤が添加された軽合金の溶湯が供給される供給口５８と、回転自在に設けられた攪拌手段５４によりこの供給口５８から供給された溶湯を攪拌して増粘剤および発泡剤を分散させる筒状部材Ａと、この筒状部材Ａの内部に進退自在に設けられ、後退により筒状部材Ａの先端部に筒状部材Ａと協働して溶湯を軽量する計量部５６を形成し、前進により計量部５６に連通する金型７４内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材Ｂと、計量が完了した状態において溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、駆動モーター６９と、この駆動モーター６９に連結されたスクリュ用油圧シリンダ７１とからなり、ガス成分が発生した際の筒状部材Ａの内圧増加に抗して可動部材Ｂの位置を保持する位置保持手段Ｃを備えている。この筒状部材Ａである溶湯を攪拌するバレル５７に、供給された軽合金の溶湯５２と射出部５９に供給された軽合金の溶湯５２を温度調節する温度調整手段６０が設けられている。また、バレル５７の先端に、計量部５６で計量された溶湯５２を金型７４内に射出する射出部５９が設けられている。
【０００８】
バレル５７は縦型で、供給された溶湯５２は自重で混練部５５内の下方に移動するように構成されている。前記射出部５９にはＬ字流路６１が形成されており、溶湯５２の流路は、混練攪拌時には垂直で、射出時に水平になるように構成されている。前記バレル５７の下端に設けられたＬ字流路６１の先端部にバルブ手段６２を備えたノズル部６３が設けられており、この先端部が型締め装置６７により水平にスライドして開閉する金型７４と当接している。射出発泡成形装置５１の構成部材のうち、ホッパー６４は図示しない溶解炉で溶解された軽合金の溶湯を受入れてこれを溶融状態で貯留するもので、ホッパー６４の下端開口はバレル５７の上部の供給口５８に接続されている。ホッパー６４には、加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。さらに、ホッパー６４には、溶湯５２に添加する増粘剤や発泡剤を定量供給するためのフィーダが設けられている。そして、このホッパー６４内には、不活性ガス供給装置６６により供給されたＡｒ等の不活性ガスが充填されており、溶湯５２の湯面を不活性ガス６８でシールされるようになっている。
【０００９】
このような射出発泡成形装置５１によれば、軽合金の溶湯５２を射出後に金型７４内で一気に発泡させるため金型７４の隅々まで溶湯５２がいきわたり、金型７４への転写性が良くなり、複雑な形状の発泡成形体の成形が可能になる。また、金型温度を発泡剤の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特公平１−５１５２８号公報
【特許文献２】特公平３−６６０６０号公報
【特許文献３】特開２００４−５８１３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来例３に係る発明によれば、上記従来例１，２に係る発明のもつ材料歩留まりの低さや生産性の低さ、及び製品の不均一性（気孔生成の不均一、未充填）を解決することができるので、極めて優れている。しかしながら、この技術３に係る技術においても、成形された発泡体内における気孔生成の不均一が生じたり、成形金型内で溶融金属が充填されない部位が生じたりするなどの問題が発生することがあった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、軽金属の溶湯に増粘剤と発泡剤を加えて軽合金発泡を製造する方法において、圧力と温度を制御することにより、歩留まり良く、かつ気泡の均一性が優れた軽合金発泡体を高能率で製造することを可能ならしめる軽合金発泡体の成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、増粘剤を所定割合添加した軽合金の溶湯に、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上残存する温度、圧力下において所定量添加し、次いでこの溶湯を攪拌して発泡剤を分散させた後、当該溶湯の所定量を計量して押出準備領域に移行し、当該移行した溶湯を前記準備領域で加熱・加圧を行い、当該加熱・加圧された溶湯を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧された金型内に押出すことにより軽合金発泡体を成形することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項２に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、増粘剤を所定割合添加した軽合金の溶湯に、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上残存する温度、圧力下において所定量添加し、次いでこの溶湯を攪拌して発泡剤を分散させた後、当該溶湯を加熱・加圧し、当該加熱・加圧された溶湯を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧された金型内に移動させることにより軽合金発泡体を成形することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項３に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法において、前記軽合金が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金のうちの何れかであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項４に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法において、前記発泡剤が水素化チタニウムであることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項５に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法において、前記発泡剤攪拌時の溶湯の温度Ｔ1（Ｋ）および圧力Ｐ1（Ｐａ）が下記（１）式を満たす条件であることを特徴とするものである。
ＬｏｇＰ1≧−８４９０／Ｔ1＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
【００１７】
本発明の請求項６に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軽合金発泡体の成形方法において、金型内に押出または移動前の溶湯の温度Ｔ2（Ｋ）および圧力Ｐ2（Ｐａ）が下記（２）式を満たす条件であることを特徴とするものである。
ＬｏｇＰ2≧−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
ただし、Ｔ2≧Ｔ1
【００１８】
本発明の請求項７に係る軽合金発泡体の成形方法が採用した手段は、請求項６に記載の軽合金発泡体の成形方法において、金型内に押出または移動前の温度Ｔ2（Ｋ）および金型内での圧力Ｐ3（Ｐａ）が下記（３）式を満たす条件であることを特徴とするものである。
ＬｏｇＰ3≦−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３）
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１乃至７に係る軽合金発泡体の成形方法では、増粘剤と発泡剤とを添加した軽合金の溶湯を金型内に押出あるいは移動させる際に、金型内を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧するため、通常の押出条件であっても複雑な形状の金型の細部に至るまで十分に溶湯が行き届く。従って、本発明の請求項１乃至７に係る軽合金発泡体の成形方法によれば、溶湯の未充填部分が生じ難くなるから、未充填部分のない品質に優れた３次元的な発泡金属成形体を効率良く製造することができる。また、発泡剤をその８０％以上残存する温度、圧力下において溶湯に所定量添加するため、溶湯の金型内への押出あるいは移動前に多量の発泡剤がガス化してしまことがなく、そして溶湯を攪拌して発泡剤を分散させることにより、軽合金発泡体の発泡状態を均一にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係る軽合金発泡体の成形方法では、発泡剤攪拌時の溶湯の温度Ｔ1（Ｋ）および圧力Ｐ1（Ｐａ）が、ＬｏｇＰ1≧−８４９０／Ｔ1＋１４．２３で表される（１）式を満たす条件になっている。従って、本発明の請求項５に係る軽合金発泡体の成形方法によれば、発泡剤である水素化チタニウムの攪拌時の発泡が抑制され、溶湯の金型内への押出あるいは移動前に多量の発泡剤がガス化してしまうことがないから、金型内において発泡させることが可能になる。
【００２１】
本発明の請求項６に係る軽合金発泡体の成形方法では、金型内に押出または移動前の溶湯の温度Ｔ2（Ｋ）および圧力Ｐ2（Ｐａ）が、ＬｏｇＰ2≧−８４９０／Ｔ2＋１４．２３で表される（２）式を満たす条件になっている。従って、本発明の請求項６に係る軽合金発泡体の成形方法によれば、金型内に押出または移動前の溶湯中の発泡剤である水素化チタニウムの発泡が抑制され、溶湯の金型内への押出あるいは移動前に多量の発泡剤がガス化してしまうことがないから、金型内において発泡させることが可能になる。
【００２２】
本発明の請求項７に係る軽合金発泡体の成形方法では、金型内に押出または移動前の温度Ｔ2（Ｋ）および金型内での１×１０5Ｐａ未満の圧力Ｐ3（Ｐａ）が、ＬｏｇＰ3≦−８４９０／Ｔ2＋１４．２３で表される（３）式を満たす条件になっている。従って、本発明の請求項７に係る軽合金発泡体の成形方法によれば、軽合金の溶湯が金型内に押出または移動後に、残存する添加量の８０％以上の水素化チタニウムが発泡する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の軽合金発泡体の成形方法を実施する形態１に係る軽合金発泡体の発泡体成形装置を、その模式的断面構成説明図の図１を参照しながら説明する。図に示す符号１は、軽合金発泡体を製造する発泡体成形装置で、この発泡体成形装置１は、溶解炉１０からポンプ１１ａが介装されてなる溶湯供給管路１１を介して供給された，増粘剤が添加されてなる軽合金の溶湯を混練し、かつ混練後の軽合金の溶湯を計量する筒状のバレル２と、このバレル２から供給され、発泡剤が添加されてなる混練後の所定量の軽合金の溶湯を押出す押出装置３と、この押出装置３から押出された溶湯を受入れるキャビティ４ａを有する金型４と、この金型４のキャビティ４ｃ内のガスを吸引して圧力を減圧する真空ポンプ５とから構成されている。
【００２４】
なお、前記溶解炉１０を閉蓋する蓋部材を貫通すると共に、下端部が溶解炉１０内の軽合金の溶湯に浸漬されてなるものは、図示しない駆動モーターによって回転され、この溶解炉１０内の軽合金の溶湯を攪拌して、増粘剤を溶湯中に分散させる攪拌翼を備えてなる攪拌装置１０ａである。
【００２５】
前記バレル２は縦向きになっており、前記溶湯供給管路１１から流出する軽合金の溶湯を受入れ、受入れた軽合金の溶湯を供給口２ｂからバレル本体の内部に供給する、後述するホッパー２ａを備えている。また、バレル本体の内部には供給口２ｂから供給された軽合金の溶湯を混練して、このバレル本体の内部に供給される発泡剤を分散させる、進退自在（昇降自在）な混練スクリュ２ｃを備えている。
【００２６】
前記混練スクリュ２ｃは、上記従来例３に係る混練手段の場合と同様に、後退によりバレル本体の先端部に、このバレル本体と協働して溶湯を軽量する計量部２ｄを形成し、前進により計量部２ｄに連通する押出装置３内にガス成分が発生した溶湯を供給する可動部材２ｅと、計量が完了した状態において溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、図示しない駆動モーターと、この駆動モーターに連結されたスクリュ用油圧シリンダとからなり、ガス成分が発生した際のバレル本体の内圧増加に抗して可動部材２ｅの位置を保持する位置保持手段を備えている。また、このバレル本体の外周部には、内部に供給された軽合金の溶湯の温度を調節する温度調整手段２ｆが設けられている。
【００２７】
前記ホッパー２ａには、従来例３に係るホッパーと同様に、軽金属の溶湯に添加する増粘剤や発泡剤を定量供給するための図示しないフィーダが設けられている。そして、ホッパー２ａ内には、図示しない不活性ガス供給装置により供給されたＡｒ等の不活性ガスが充填されており、溶湯の湯面を不活性ガスでシールするように構成されている。
【００２８】
前記押出装置３は、前記バレル２の下端の供給口から発泡剤が分散されると共に、計量された量の混練後の軽金属の溶湯が供給され、先端部に押出ノズル３ｂを備えてなる押出シリンダ３ａを備えている。さらに、この押出シリンダ３ａ内に収容されてなるピストン３ｅをピストンロッド３ｄを介して作動させて、押出シリンダ３ａ内の軽金属の溶湯を押出ノズル３ｂから流出させる伸縮装置３ｃを備えている。
【００２９】
前記金型４は、従来例３に係る金型の場合と同様に、移動金型４ａと固定金型４ｂとから構成されており、移動金型４ａは図示しない型締め装置によって水平にスライドされて固定金型４ｂに当接することにより、内部にキャビティ４ｃを有する金型４が形成されるように構成されている。
【００３０】
以下、上記構成になる本発明の形態１に係る軽合金発泡体の成形装置１による軽合金発泡体の成形方法を説明する。特に、複雑な形状の軽合金発泡体を製造しようとする場合には、増粘剤と発泡剤を添加した軽合金の溶湯を複雑な形状の金型内に充填することとなるが、通常の押出法等では複雑な形状の金型の細部に到るまで十分に充填できないことがあった。金型内に未充填部分が生じないようにするには、押出圧力を相当に高める等といった解決手段があるが、金型側の変形などを防ぐために強度の高い金型を使用する必要があり、また極めて高速で押出しを行うという押出条件の制約が問題となることがあった。
【００３１】
本発明者らは、このような複雑な形状の軽合金発泡体をできるだけ容易に得ることが出来ないか検討した結果、増粘剤と発泡剤を添加した軽合金の溶湯を金型内に押出あるいは移動させる際に、金型内を１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧しておけば、通常の押出条件であっても複雑な形状の金型の細部に至るまで十分に溶湯が行き届き、溶湯の未充填部分が生じ難くなること見出し、本件発明に至ったものである。当然のことながら、軽合金発泡体に求められるのは未充填部分が無いこと以外に製品の均一性もあり、これらを兼ね備えた軽合金発泡体を得るため、本発明は、以下のような方法を採用したものである。
【００３２】
即ち、予め設定した所定割合の増粘剤を添加した溶解炉１０内の軽合金の溶湯をバレル２に供給し、高温で分解してガス成分を発生する発泡剤を、当該発泡剤の８０％以上残存する温度、圧力下において予め設定した所定量添加する。次いで、この溶湯を混練スクリュ２ｃで攪拌して発泡剤を分散させた後、当該溶湯の所定量を計量部２ｄで計量して押出準備領域である押出装置３の押出シリンダ３ａに移行させ、移行させた溶湯を金型４内に押出すことにより軽合金発泡体を成形する。
【００３３】
このとき、発泡剤をその８０％以上残存する温度、圧力下において所定量添加するのは、溶湯の金型内への押出あるいは移動前に多量の発泡剤がガス化してしまわないようにするためである。次いで、この溶湯を攪拌して発泡剤を分散させるが、これは軽合金発泡体の発泡状態を均一にするためである。そして、発泡剤を均一に分散させた溶湯を、上記のとおり、真空ポンプ５により１×１０5Ｐａ未満の圧力に減圧した金型４内へ押出しあるいは移動させると発泡状態が均一で、かつ所望の形状の細部に至るまで軽合金の未充填部分のない、良好な軽合金発泡体を得ることができる。発泡体となる軽合金材料は、アルミニウムまたはその合金、マグネシウムまたはその合金の何れかであることが好ましい。即ち、これらの溶湯がある領域内に保持されなければならないため、これらの溶湯に対し容器が溶損されないことが必要となる。従って、発泡体となる軽合金材料としては上記のものが好ましい。
【００３４】
また、発泡剤としては、水素化チタニウムを用いる。このように、発泡剤として水素化チタニウムを用いるのは、特にアルミニウムの溶湯やマグネシウムの溶湯を扱う場合には、これがアルミニウムの溶融温度近傍において分解を開始するためである。なお、水素化チタニウムの分解温度は、圧力と温度の関数であることから、下記（１）式に示すように、雰囲気の圧力を高くするか、あるいは温度を低く保つことにより水素化チタニウムの分解を抑制することが可能である。溶湯と水素化チタニウムの攪拌時には、水素化チタニウムの分解を抑えて水素化チタニウムの添加歩留まりを上げることも重要である。
ＬｏｇＰ1≧−８４９０／Ｔ1＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
上記（１）式において、Ｔ1は水素化チタニウム攪拌時の溶湯の温度（Ｋ）であり、Ｐ1は水素化チタニウム攪拌時の溶湯の圧力（Ｐａ）である。
【００３５】
なお、上記（１）式は下記のようにして求めたものである。即ち、Ｔｉ−Ｈ系のβ＋αの二相領域における温度と圧力の関係は、下記表１に示すとおりである。
【表１】
2006068803.tif 000003
ｙ軸(縦軸；対数目盛り)にＬｏｇＰ（Ｐａ）をとり、ｘ軸(横軸；通常目盛り)に１０００／Ｔ（Ｋ）をとって示す片対数方眼紙に、上記表１に記載されているＬｏｇＰ（Ｐａ）のデータと１０００／Ｔ（Ｋ）のデータとをプロットして、ＬｏｇＰと１０００／Ｔとの関係グラフ図の図３を作図した。そして、この図３からｙ＝−８４９０ｘ＋１４．２３の関係式を得、そしてｙをＬｏｇＰに、ｘを１０００／Ｔにそれぞれ置換して上記（１）式を得たものである。
【００３６】
また、この段階で水素化チタニウムが分解してしまうと、その後に気泡が大きくなったり、軽合金発泡体を生成するのに十分な量の気泡が発泡時に残らなかったりするので、軽合金発泡体の品質上も好ましくない。その後、所定量を計量し、別の温度および圧力条件下の領域に水素化チタニウムが含有された溶湯を移動させ、これを１×１０5Ｐａ未満に減圧した圧力の金型内に押出すことにより所定形状の軽合金発泡体を得ることができる。
押出す前段階では攪拌時の場合より温度、および圧力を高めておき、押出した時点で速やかに発泡剤の分解が起こるようにすることが好ましい。これが下記（２）および（３）式に示す条件である。
ＬｏｇＰ2≧−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）
ただし、Ｔ2≧Ｔ1
ＬｏｇＰ3≦−８４９０／Ｔ2＋１４．２３‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３）
上記（２）式において、Ｔ2は金型内に押出または移動前の溶湯の温度（Ｋ）であり、Ｐ2は金型内に押出または移動前の溶湯の圧力（Ｐａ）である。
また、上記（３）式において、Ｔ2は金型内に押出または移動前の溶湯の温度（Ｋ）であり、Ｐ3は金型内での溶湯の圧力（Ｐａ）である。
【００３７】
ところで、発泡剤に関しては、水素化チタニウムの他、水素化ジルコニウムであってもよい。また、金型４に関しては、軽合金の溶湯を押出す際に金型の温度を上げておき、キャビティ４ｃに発泡体が充満された時点で冷却することが好ましい。このようにすることによって、気泡が細かく均一に分散された状態で凍結されるので、軽合金発泡体の品質にとって好ましい。冷却が遅れると、気泡の合体が起こる等、気泡の分散状態は良くないものとなる。さらに、金型内の圧力を１×１０5Ｐａ未満の圧力にしておくことにより、軽合金の溶湯の充填が速やかとなり、複雑な形状の金型への未充填の問題が解決されると共に、気孔分布も均一なものとなる。
【００３８】
このように、溶解炉１０内において増粘剤で増粘された軽合金の溶湯に、添加した発泡剤の大部分が残存する温度、圧力下においてこれを添加し、バレル２内においてこれを攪拌し発泡剤を分散させる。その後に、バレル２内で所定量を計量し、押出シリンダ３ａに移湯し，ここで加熱・加圧を行い、これを１×１０5Ｐａ未満の圧力の金型４内に押出して軽合金発泡体を形成させる。押出シリンダ３ａにおいて、溶湯の温度および圧力を制御することにより、金型４内に押出された時に５〜８０％の気孔率を有する軽金属発泡体の成形が可能となる。
【００３９】
本発明の軽合金発泡体の成形方法を実施する形態２に係る軽合金発泡体の発泡体成形装置を、その模式的断面構成説明図の図２を参照しながら説明する。但し、本形態２が上記形態１と相違するところは、上記形態１の押出し装置３ｃが機械式であったのに対して、本形態２はガス圧を供給して押出シリンダ３ａ内の軽合金の溶湯を金型４に押出すガス導入装置３ｆが設けられているだけであるから、その構成に係る詳細な説明を割愛する。
【００４０】
この形態２に係る発泡体成形装置１によれば、溶解炉１０内において増粘剤で増粘された軽合金の溶湯に、添加した水素化チタニウムの大部分が残存する温度、圧力下においてこれを添加し、バレル２内において攪拌し水素化チタニウムを分散させる。その後に、密閉したバレル２内で所定量を計量し、加熱・加圧を行う。そして、押出シリンダ３ａに移湯し，押出シリンダ３ａにおいて予め金型４内の圧力になった場合に発泡が起こる温度を維持しておく。ここで、押出シリンダ３ａにガス導入装置３ｆから圧縮ガスを導入することにより発泡した軽金属の溶湯を金型４に移動させる。この場合、金型４を１×１０5Ｐａ未満の圧力にすることが重要である。押出シリンダ３ａで溶湯の温度および圧力を制御することにより、金型４において５〜８０％の気孔率を有する軽金属発泡体を製造することが可能となる。
【実施例】
【００４１】
図１に示した形態１に係る発泡体成形装置１を用いて、軽合金発泡体を製造した例を説明する。この実施例１では、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）発泡体を成形した。このとき、２ｋｇのアルミニウム合金の溶湯に、増粘剤であるＣａを３０ｇ、発泡剤として水素化チタニウムを３０ｇ添加した。水素化チタニウムの添加にあたっては、アルミニウム合金の溶湯の温度を６３０℃、圧力を１．０×１０5Ｐａにした。その後、６３０℃、１．０×１０5Ｐａに保持したルミニウム合金の溶湯を攪拌し、この溶湯のうち、１００ｇ分をバレル２から押出シリンダ３ａへ移動させ、この押出シリンダ３ａ内で６５０℃に加熱すると共に、２，０×１０5Ｐａに加圧した。次いで、０．５×１０5Ｐａ（０．５ａｔｍ）に減圧すると共に、６００℃に加熱した金型４内にアルミニウム合金の溶湯を押出してアルミニウム合金発泡体を製造した。製造したアルミニウム合金発泡体の目視による断面観察結果は、表２に示すとおりである。
【００４２】
なお、この表２における軽金属発泡体の評価基準としては、発泡した軽合金の未充填部分が５％未満、かつ気孔の存在しない領域が５％未満のものを○印で示し、また発泡した軽合金の未充填部分が５％以上、または気孔の存在しない領域が５％以上のものを×印で示している。
【００４３】
図２に示した形態２に係る発泡体成形装置１を用いて、軽合金発泡体を製造した例を説明する。この実施例２では、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ）発泡体を成形した。
このとき、２ｋｇのアルミニウム合金の溶湯に、増粘剤であるＣａを３０ｇ、発泡剤として水素化チタニウムを３０ｇ添加した。水素化チタニウムの添加にあたっては、アルミニウム合金の溶湯の温度を６４０℃、圧力を１．０×１０5Ｐａにした。その後、６４０℃、１．０×１０5Ｐａに保持したルミニウム合金の溶湯を攪拌し、この溶湯のうち、１００ｇ分をバレル２から押出シリンダ３ａへ移動させ、この押出シリンダ３ａ内で６５０℃に加熱すると共に、３，０×１０5Ｐａに加圧した。次いで、０．５×１０5Ｐａ（０．５ａｔｍ）に減圧すると共に、６００℃に加熱した金型４内にアルミニウム合金の溶湯を押出してアルミニウム合金発泡体を製造した。製造したアルミニウム合金発泡体の目視による断面観察結果は、表２に示すとおりである。
【００４４】
図１に示した形態１に係る発泡体成形装置１を用いて、軽合金発泡体を製造した例を説明する。この実施例３では、マグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ）発泡体を成形した。
このとき、２ｋｇのマグネシウム合金の溶湯に、発泡剤として水素化チタニウムを３０ｇ添加した。水素化チタニウムの添加にあたっては、マグネシウム合金の溶湯を６２０℃に加熱すると共に、１．０×１０5Ｐａにした。その後に、６２０℃、１．０×１０5Ｐａに保持した溶湯を攪拌して、攪拌した溶湯のうち、１００ｇ分を押出シリンダ３ａへ移動させ、この押出シリンダ３ａ内において６５０℃に加熱すると共に、２．０×１０5Ｐａに加圧した。次いで、０．１×１０5Ｐａ（０．１ａｔｍ）に減圧し、６００℃に加熱した金型４内に溶湯を移動させてマグネシウム合金発泡体を製造した。製造したマグネシウム合金発泡体の目視による断面観察結果は、表２に示すとおりである。
【００４５】
比較例１として、図１に示す発泡体成形装置１を用いて、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）発泡体を成形した。このとき、２ｋｇのアルミニウム合金の溶湯に、増粘剤としてＣａを３０ｇ、発泡剤として水素化チタニウムを３０ｇ添加した。水素化チタニウムの添加にあたっては、アルミニウム合金の溶湯を６３０℃に加熱すると共に、１．０×１０5Ｐａにした。その後に、６３０℃、１．０×１０5Ｐａに保持した溶湯を攪拌し、攪拌した溶湯のうち、１００ｇ分を押出シリンダ３ａへ移動させ、この押出シリンダ３ａ内において６５０℃で１０分間加熱すると共に、２．０×１０5Ｐａで１０分間加圧した。
次いで、１．０×１０5Ｐａ（１ａｔｍ）で、６００℃に加熱した金型４内に発泡した溶湯を押出してアルミニウム合金発泡体を製造した。製造したアルミニウム合金発泡体の目視による断面観察結果は、表２に示すとおりである。
【００４６】
比較例２として、図１に示す発泡体成形装置１を用いて、マグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ）発泡体を成形した。このとき、２ｋｇのマグネシウム合金の溶湯に、発泡剤として水素化チタニウムを３０ｇ添加した。水素化チタニウムの添加にあたっては、マグネシウム合金の溶湯を６２０℃に加熱すると共に、圧力を１．０×１０5Ｐａにした。
その後、６２０℃、１．０×１０5Ｐａに保持した溶湯を攪拌し、攪拌した溶湯のうち、１００ｇ分を押出シリンダ３ａへ移動させ、この押出シリンダ３ａ内において６５０℃で１０分間加熱すると共に、２．０×１０5Ｐａで１０分間加圧した。次いで、１．０×１０5Ｐａ（１ａｔｍ）で、６００℃に加熱した金型４内に発泡した溶湯を移動させてマグネシウム合金発泡体を製造した。製造したマグネシウム合金発泡体の目視による断面観察結果は、表２に示すとおりである。
【００４７】
【表２】
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上記表２によれば、比較例１では発泡した軽合金の充填状況が不良であり、比較例２では気孔が不均一である。対して、本発明の実施例１および２では何れも発泡した軽合金の充填状況が良好であり、そして本発明の実施例３では気孔が均一である。従って、本発明の軽合金発泡隊の製造方法によれば、充填状況が優れると共に、気孔が均一な３次元的な軽合金発泡体を効率良く成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の形態１に係る軽合金発泡体の発泡体成形装置の模式的断面構成説明図である。
【図２】本発明の形態２に係る軽合金発泡体の発泡体成形装置の模式的断面構成説明図である。
【図３】本発明の形態に係り、ＬｏｇＰと１０００／Ｔとの関係グラフ図である。
【図４】従来例３に係る軽合金の射出発泡成形装置の一例を示す全体説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…発泡体成形装置
２…バレル，２ａ…ホッパー，２ｂ…供給口，２ｃ…混練スクリュ，２ｄ…計量部，２ｅ…可動部材，２ｆ…温度調節手段
３…押出装置，３ａ…押出シリンダ，３ｂ…押出ノズル，３ｃ…伸縮装置，３ｄ…ピストンロッド，３ｅ…ピストン，３ｆ…ガス導入装置
４…金型，４ａ…移動金型，４ｂ…固定金型，４ｃ…キャビティ
５…真空ポンプ
１０…溶解炉，１０ａ…攪拌装置
１１…溶湯供給管路，１１ａ…ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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