(57)【要約】【課題】  チタンからなる基材の表面に、フラックス処理を施すことなく溶融金属に対する耐溶損性および剥離性に優れるとともに耐割性にも優れる表面層を形成する溶融金属処理部材の表面層形成方法を提供すること。【解決手段】  アルミニウム溶湯を搬送するチタンからなるラドル１０の表面に、チタンとアルミニウムとの金属間化合物からなる表面層１０ｂを形成した。この表面層１０ｂは、チタンからなる基材１０ａの表面の不純物を除去する前処理工程と、前処理された基材１０ａにアルミニウムを溶射するアルミニウム溶射工程と、アルミニウムが溶射された基材１０ａを、６１０℃〜１１５０℃までの温度で加熱して基材１０ａの内部にアルミニウムを拡散浸透させる拡散浸透工程とで形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンよりも溶融温度が低い金属からなる溶融金属に対して所定の処理を行う溶融金属処理部材の表面に金属間化合物を含む表面層を形成する溶融金属処理部材の表面層形成方法であって、
チタンからなる基材の表面の不純物を除去する前処理工程と、
前記前処理された基材の表面にアルミニウムを溶射するアルミニウム溶射工程と、
前記アルミニウムが溶射された基材を、６１０℃〜１１５０℃までの間の温度で加熱して前記基材の内部にアルミニウムを拡散浸透させる拡散浸透工程と
を備えたことを特徴とする溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【請求項２】
前記拡散浸透工程での加熱温度を前記溶融金属の溶融温度以上にした請求項１に記載の溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【請求項３】
前記拡散浸透工程が、３０分〜３６０分間行われる請求項１または２に記載の溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【請求項４】
前記拡散浸透工程が、６１０℃から前記アルミニウムの溶融温度までの間の温度で加熱して前記アルミニウムを前記基材の内部に固体拡散浸透させる固体拡散浸透工程と、前記固体拡散浸透工程で処理された前記基材を前記アルミニウムの溶融温度から１１５０℃までの間の温度で加熱して前記基材に固体拡散浸透されたアルミニウムの少なくとも一部を前記基材の内部に液体拡散浸透させる液体拡散浸透工程とからなっている請求項１ないし３のいずれか一つに記載の溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【請求項５】
前記溶融金属処理部材が、前記溶融金属を搬送するラドル、前記溶融金属の表面に浮かぶノロを掬い取るためのノロ掻きまたは前記溶融金属をくみ取る湯くみである請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【請求項６】
前記拡散浸透工程によって形成された拡散層の表面にコーティング剤を被覆するコーティング工程を備えた請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載の溶融金属処理部材の表面層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属に対して所定の処理を行う溶融金属処理部材の表面に表面層を形成する溶融金属処理部材の表面層形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルミニウムや亜鉛などの溶融金属を、金型を備えた成形装置で成形する際には、溶融金属を保持炉から金型に自動搬送するラドルや、保持炉内の溶融金属の表面に浮くノロを除去するためのノロ掻きのように繰り返し溶融金属中に浸漬される溶融金属処理部材が用いられている。また、作業者が直接溶融金属をくみ取って鋳型に鋳込むときに用いられる湯くみのように溶融金属に繰り返し接触する溶融金属処理部材も用いられている。このような溶融金属処理部材は、一般的に、鋳鉄や鉄で構成され、その表面にコーティング剤が塗布されることによって、溶融金属中に溶けることが防止される。
【０００３】
しかしながら、このような従来の溶融金属処理部材では、コーティング剤が消耗し易い上に、基材を構成する鋳鉄や鉄の溶融金属に対する耐溶損性がよくないため長時間の使用ができず、頻繁にコーティング剤を塗布する必要がある上に、比較的短時間で新たなものと取り替えなければならなかった。また、鋳鉄や鉄が重いため、溶融金属処理部材がラドルの場合は、ラドルを支持する部分を高強度にしなければならず装置が大掛かりになったりコストアップになったりするという問題が生じていた。また、溶融金属処理部材が、ノロ掻きや湯くみの場合は、作業者に手入れなどの負担がかかり作業性が低下するという問題があった。
【０００４】
このため、溶融金属に対する耐溶損性に優れ、かつ軽量な溶融金属処理部材として、基材をチタンで構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この溶融金属処理部材（柄杓）は、チタンからなる基材を、酸洗いおよびフラックス処理した後に、溶融アルミニウムメッキ浴に浸漬してメッキし、その後、大気中で９００℃の温度で３時間加熱処理することにより得られている。この溶融金属処理部材では、基材の表面にアルミニウムを主成分とする酸化物が形成され、この酸化物によってアルミニウム溶湯に対する耐溶損性や、ノロの剥離性が向上する。また、基材をチタンで構成することにより軽量化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９９３２２号公報
【発明の概要】
【０００６】
前述した溶融金属処理部材では、基材を溶融アルミニウムメッキ浴に浸漬してメッキ層を形成するため、基材の表面を活性化させてアルミニウムが付着しやすいようにしてメッキ層を形成しなければならない。このため、基材を溶融アルミニウムメッキ浴に浸漬する前に溶融フラックス中に浸漬するフラックス処理が必須になる。このフラックス処理によると、フラックスによって基材が腐食したり、ガス、悪臭が発生したりするおそれがある。
【０００７】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、チタンからなる基材の表面に、フラックス処理を施すことなく溶融金属に対する耐溶損性および剥離性に優れるとともに耐割性にも優れる表面層を形成する溶融金属処理部材の表面層形成方法を提供することである。
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法の構成上の特徴は、チタンよりも溶融温度が低い金属からなる溶融金属に対して所定の処理を行う溶融金属処理部材（１０，２０，３０）の表面に金属間化合物を含む表面層（１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ）を形成する溶融金属処理部材の表面層形成方法であって、チタンからなる基材（１０ａ，２０ａ，３０ａ）の表面の不純物を除去する前処理工程と、前処理された基材の表面にアルミニウムを溶射するアルミニウム溶射工程と、アルミニウムが溶射された基材を、６１０℃〜１１５０℃までの間の温度で加熱して基材の内部にアルミニウムを拡散浸透させる拡散浸透工程とを備えたことにある。
【０００９】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法では、前処理によって不純物が除去された基材の表面にアルミニウム層を溶射によって形成し、アルミニウム層が表面に形成されたチタンからなる基材に、６１０℃から１１５０℃までの間の温度でアルミニウムを拡散浸透させる加熱処理が行われる。これによると、アルミニウムが基材の表面側部分に拡散浸透して金属間化合物からなる表面層が形成され、この表面層には、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ2、ＴｉＡｌ3の膨張係数の異なる複数の部分が含まれる。このＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ2、ＴｉＡｌ3は別々の層になって複数の層が形成されていることが好ましい。
【００１０】
すなわち、本発明によると、基材の表面に、チタンとアルミニウムとの金属間化合物を含む硬固な表面層を形成することができ、この表面層は溶融金属に対して有効な耐溶損性や耐割性を発揮できる。このため、基材の表面に形成される表面層に、熱疲労によるヒートクラックは生じにくくなり、表面層が形成された基材を、例えば、アルミニウムや亜鉛などの溶湯中に繰り返し浸漬したり、浸漬した状態を維持させたりしても、溶損や割れは生じにくくなる。また、表面層が形成された基材を、アルミニウムや亜鉛などの溶湯中に繰り返し浸漬する場合には、アルミニウムや亜鉛などの剥離性も良好になる。
【００１１】
本発明に係る基材を構成するチタンとしては、純チタンに限らず、高力合金系のＪＩＳ６０種、ＪＩＳ６１種、耐食合金系のＪＩＳ１１種、ＪＩＳ１２種などのチタンを主成分とする合金も含むものとする。また、本発明に係る基材に溶射されるアルミニウムとしては、純アルミニウムにかぎらず、アルミニウムを主成分とする合金や、酸化アルミニウム、アルミナ系セラミックなども含むものとする。また、前工程では、基材の表面のさびや付着物を除去するために、酸洗いや脱脂などが行われる。また、溶射は、溶融または半溶融状態のアルミニウムを基材の表面に衝突させて積層することで皮膜を形成するもので、これによると、基材の表面を活性化させる必要がないため、フラックス処理が不要になる。この場合、基材の表面は適度な粗面になっていることが好ましく、このため、前処理に粗面化処理を含ませてもよい。
【００１２】
本発明者の実験によると、アルミニウム層を形成する材料として純アルミニウムを用いた場合に、温度が６１０℃を超えたときに拡散浸透が始まったため、本発明では、拡散浸透工程での加熱の最低温度を６１０℃としている。また、拡散浸透工程での加熱温度は、加熱時間との関係で適宜設定され、加熱温度を低温側に設定する場合には加熱時間を長くし、加熱温度を高温側に設定する場合には加熱時間を短くする。本発明では、拡散浸透工程での加熱温度の上限を、短時間の加熱時間の場合を考慮して１１５０℃とした。
【００１３】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法の他の構成上の特徴は、拡散浸透工程での加熱温度を溶融金属の溶融温度以上にしたことにある。
【００１４】
本発明によると、溶融金属処理部材で処理する溶融金属の種類に応じた表面層を備えた溶融金属処理部材を得ることができる。すなわち、溶射によって形成されたアルミニウム層を溶融金属の溶融温度以上の温度で加熱処理することで、基材の表面に形成される金属間化合物からなる表面層の耐熱温度が上昇し、溶融金属処理部材を繰り返し溶融金属に接触させても表面層に欠損が生じ難くなる。また、溶融金属としては、チタンよりも溶融温度が低く、鋳造に用いられるものであればよく、例えば、アルミニウム、マグネシウム、真鍮（黄銅）、亜鉛などを用いることができる。
【００１５】
そして、溶融金属がアルミニウムであれば、拡散浸透工程での加熱温度を６６０℃以上にすることが好ましく、溶融金属がマグネシウムであれば、拡散浸透工程での加熱温度を６５０℃以上にすることが好ましい。また、溶融金属が真鍮であれば、拡散浸透工程での加熱温度を８００℃以上にすることが好ましく、溶融金属が亜鉛であれば、拡散浸透工程での加熱温度を６１０℃以上にすることが好ましい。これによると、アルミニウム、マグネシウム、真鍮、亜鉛のそれぞれの溶湯処理に適した溶融金属処理部材を得ることができる。
【００１６】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法のさらに他の構成上の特徴は、拡散浸透工程が、３０分〜３６０分間行われることにある。この場合、処理時間は加熱温度に応じて適宜設定する。これによると、金属間化合物からなる表面層を温度と時間に応じて効果的に形成することができる。
【００１７】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法のさらに他の構成上の特徴は、拡散浸透工程が、６１０℃からアルミニウムの溶融温度までの間の温度で加熱してアルミニウムを基材の内部に固体拡散浸透させる固体拡散浸透工程と、固体拡散浸透工程で処理された基材をアルミニウムの溶融温度から１１５０℃までの間の温度で加熱して基材に固体拡散浸透されたアルミニウムの少なくとも一部を基材の内部に液体拡散浸透させる液体拡散浸透工程とからなっていることにある。
【００１８】
本発明では、基材の表面に溶射されたアルミニウムを基材に拡散浸透させる工程を、比較的低温で行う固体拡散浸透工程と、比較的高温で行う液体拡散浸透工程との２段階の加熱処理で行うようにしている。固体拡散浸透工程においては、アルミニウムが基材の表面側部分に拡散浸透して形成される表面層は、ポーラスな層でなく、膨張係数が小さく硬固な金属間化合物層になる。また、液体拡散浸透工程においては、固体拡散浸透工程において形成された金属間化合物層に含まれるアルミニウムの少なくとも一部が基材の内部に液体状態で拡散浸透され、金属間化合物層がさらに成長して厚みが増大するとともに安定した表面層になる。
【００１９】
このように、固体拡散浸透工程と液体拡散浸透工程との２段階の加熱処理により、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ2、ＴｉＡｌ3の膨張係数の異なる複数の層を形成することができるため、硬固な表面層の形成が可能になる。また、固体拡散浸透工程と液体拡散浸透工程とを行う時間は、適宜設定されるが、固体拡散浸透工程よりも液体拡散浸透工程の方を長くすることが好ましい。さらに、固体拡散浸透工程と液体拡散浸透工程との合計時間は、３６０分を超えてもよいが、どちらの工程も３６０分を超えないようにする。また、液体拡散浸透工程は、基材の温度を一旦常温にしたのちに行う。
【００２０】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法のさらに他の構成上の特徴は、溶融金属処理部材が、溶融金属を搬送するラドル（１０）、溶融金属の表面に浮かぶノロを掬い取るためのノロ掻き（２０）または溶融金属をくみ取る湯くみ（３０）であることにある。
【００２１】
本発明に係る溶融金属処理部材であるラドル、ノロ掻きまたは湯くみは、それぞれ繰り返し溶融金属に浸漬されるもので、耐久性が要求される。このような溶融金属処理部材の表面側に、チタンとアルミニウムとの金属間化合物からなる表面層を形成することにより、耐溶損性や耐割性を向上させて耐久性も大幅に向上させることができる。また、チタンとアルミニウムとの金属間化合物からなる表面層は、溶融アルミニウム、溶融亜鉛、溶融マグネシウムなどに対して濡れ性がよくないため、これらのものが付着しにくい。このため、溶融金属処理部材に付着したこれらの金属を除去する作業が不要か、または減少させることができ、作業性の向上も図れる。
【００２２】
本発明に係る溶融金属処理部材の表面層形成方法のさらに他の構成上の特徴は、拡散浸透工程によって形成された拡散層の表面にコーティング剤を被覆するコーティング工程を備えたことにある。この場合のコーティング剤は、使用する溶融金属に応じて適宜選択する。本発明によると、溶融金属が表面層を浸食することを防止して、溶融金属処理部材のさらなる長寿命化が図れるとともに、溶融金属が溶融金属処理部材に付着することをより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るラドルを示した斜視図である。
【図２】基材にアルミニウムを溶射したのちに加熱して形成された表面層を示した顕微鏡写真である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るノロ掻きを示した斜視図である。
【図４】基材にアルミナ系セラミックを溶射したのちに加熱して形成された表面層を示した顕微鏡写真である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る湯くみを示した斜視図である。
【図６】基材に酸化アルミニウムを溶射したのちに加熱して形成された表面層を示した顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るラドル１０を示している。このラドル１０は、射出成型機における金型と保持炉との間に設置された給湯装置に取り付けられて、保持炉と金型のスリーブとの間を往復移動することにより、保持炉内のアルミニウム溶湯をスリーブ内に注湯するものである。ラドル１０は、容器状のラドル本体１１と略樋状の連結部１２とを一体にして構成されており、連結部１２の端部には水平方向に貫通する軸穴１３が形成されている。
【００２５】
軸穴１３には、支軸が固定され、この支軸は、給湯装置が備えるアームに連結される。そして、ラドル１０は、アームの作動により上下左右前後の各方向に移動するとともに、支軸の回転により支軸を中心として上下に回転する。また、図２は、ラドル１０の表面部分の断面を拡大して表した顕微鏡写真であり、ラドル１０は、図２に示したように、チタンからなる基材１０ａと、基材１０ａの表面に形成された表面層１０ｂとで構成されている。この表面層１０ｂは、チタンとアルミニウムとからなる金属間化合物で構成されている。
【００２６】
つぎに、ラドル１０を製造する工程の一例を説明する。まず、チタンを用いて、ラドル１０の形状の基材１０ａを形成する。この場合の基材１０ａは、鋳造によって成形してもよいし、切削加工などの加工によって成形してもよい。つぎに、基材１０ａを酸液中に浸漬して表面の酸化物や付着物等を除去したのちに、基材１０ａの表面に溶射によりアルミニウムを付着させて、アルミニウム層を形成する。この場合、溶射するアルミニウムとしては合金でないアルミニウム、すなわち添加物を含まないアルミニウムを用い、このアルミニウムを溶融状態または半溶融状態に加熱してスプレーガンで基材１０ａの表面に投射した。これによって、基材１０ａの表面全体に厚みが略５０μｍのアルミニウム層を形成した。
【００２７】
つぎに、基材１０ａの表面に形成されたアルミニウム層を、基材１０ａの表面側部分に拡散浸透させて、表面層１０ｂを形成するための処理を行う。この処理は、表面にアルミニウム層が形成された基材１０ａを、窒素ガスを充填した加熱炉に入れ、９３０℃の温度で略３００分加熱することにより行った。この加熱処理により、アルミニウム層を構成するアルミニウムは、基材１０ａの内部に拡散浸透していき、基材１０ａを構成するチタンと反応する。そして、チタンとアルミニウムの比率に応じて、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ2およびＴｉＡｌ3からなる金属間化合物層が形成される。すなわち、表面層１０ｂには、チタンに対するアルミニウムの含有量が多い金属間化合物と少ない金属間化合物とが含まれている。また、加熱処理の際、加熱炉内の窒素が金属間化合物層中に浸透していき、硬い金属間化合物からなる表面層１０ｂが形成される。これによって、ラドル１０が得られる。
【００２８】
以上のように構成されたラドル１０を用いて、アルミニウム合金からなる所定の成形品を射出成形する場合は、ラドル１０をそのまま用いてもよいが、ラドル１０の表面にコーティング剤を塗布してもよい。コーティング剤としては、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＴｉＯ2などからなる水溶性の耐火物を用いることができる。射出成形に際しては、まず、保持炉内に鋳造用の溶融アルミニウムを入れ、スタートボタンをオン状態にして、射出成形機および給湯装置の作動を開始させる。
【００２９】
これによって、アームが作動して、ラドル１０は、保持炉内の溶融アルミニウムを取り込み、金型のスリーブに搬送されたのちに、注湯口が下方に傾斜するように回転して溶融アルミニウムをスリーブ内に注ぐ。その後、射出成型機のプランジャが作動して、溶融アルミニウムを金型の成形凹部内に圧入し、溶融アルミニウムは成形凹部内で冷却されて成形される。そして、金型が開いて成形品が取り出されたのちに、再度金型が閉じる。その間に、ラドル１０は保持炉に向かい、再度溶融アルミニウムを取り込む。
【００３０】
この動作が繰り返し行われ順次、成形品が成形されていく。その際、ラドル１０の表面には、表面層１０ｂが形成されて、アルミニウムに対する濡れ性が低下しているため、ラドル１０の表面にアルミニウムが付着することは殆どない。このため、ラドル１０の表面に付着するアルミニウムを除去する操作をしなくとも、ラドル１０の表面に付着するアルミニウムが徐々に増えていってスリーブに給湯する溶融アルミニウムが減少したり、溶融アルミニウムの温度が低下したりするといったことは生じない。
【００３１】
このため、良好な成形品が得られる。また、表面層１０ｂを形成したことにより、ラドル１０に溶損や割れが生じにくくなり、ラドル１０の長期間にわたっての使用が可能になる。また、ラドル１０の表面にコーティング剤を塗布した場合は、この効果はさらに大きくなる。なお、コーティング剤は、ラドル１０の使用時間に応じて消耗するため、コーティング剤を用いる場合には、所定時間ごとに塗布するが、ラドル１０においては、従来のラドルのように頻繁に塗布する必要はなく、塗布の回数は大幅に減少できる。
【００３２】
このように、本実施形態では、前処理によって不純物を除去した基材１０ａの表面にアルミニウム層を溶射によって形成し、アルミニウム層が形成された基材１０ａに、アルミニウムやアルミニウム合金の溶融温度よりも高い９３０℃の温度でアルミニウムを拡散浸透させる加熱処理が行われる。これによると、アルミニウムが基材１０ａの表面側部分に拡散浸透して形成される表面層１０ｂは、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ2、ＴｉＡｌ3を含む硬固な金属間化合物層になる。
【００３３】
このため、基材１０ａの表面層１０ｂに、熱疲労によるヒートクラックは生じにくくなり、ラドル１０を、アルミニウム合金の溶湯中に繰り返し浸漬したり、浸漬した状態を維持させたりしても、溶損や割れは生じにくくなる。また、このラドル１０を、アルミニウム溶湯中に繰り返し浸漬する場合には、アルミニウムの剥離性も良好になる。このため、ラドル１０の表面に付着したアルミニウムを除去する操作が不要になる。さらに、本実施形態では、基材１０ａの表面に形成するアルミニウム層を溶射によって行うため、フラックス処理が不要になる。
【００３４】
図３は、本発明の他の実施形態に係るノロ掻き２０を示している。このノロ掻き２０は、保持炉内のマグネシウム溶湯の表面に浮かぶノロを掬い取るためのもので、ノロ掻き部２１と把持部２２とで構成されている。ノロ掻き部２１は、上方から見た状態で、中央側が下方に窪んだ円形曲面状の板に間隔を保って複数の孔２３を形成した形状をしている。また、把持部２２は棒で構成されており、その下端部が、ノロ掻き部２１の縁部に連結されている。また、図４は、ノロ掻き２０の表面部分の断面を拡大して表した顕微鏡写真であり、ノロ掻き２０は、図４に示したように、チタンからなる基材２０ａと、基材２０ａの表面に形成された表面層２０ｂとで構成されている。この表面層２０ｂも前述した表面層１０ｂと同様、チタンとアルミニウムとからなる金属間化合物で構成されている。
【００３５】
このノロ掻き２０の製造方法は、基材２０ａに溶射する材料、加熱温度および加熱時間を代えたこと以外は、ラドル１０の製造方法と同じである。この場合、基材２０ａに溶射する材料としては、アルミナ系セラミックを用いた。そして、基材２０ａの表面に、略２００μｍの厚みのアルミニウム層を形成し、このアルミニウム層が形成された基材２０ａを、８００℃の温度で３３０分加熱することにより行った。なお、図４では、表面層２０ｂが２層になった部分があるが、これは、溶射によりアルミニウム層を形成する際に、一部２重に溶射された部分が生じためである。
【００３６】
このように構成されたノロ掻き２０は、保持炉内の溶融マグネシウムの上面に、マグネシウムが酸化して発生するノロが所定量浮かんだときに使用される。この場合も、ノロ掻き２０をそのまま用いてもよいが、ノロ掻き２０の表面にコーティング剤を塗布してもよい。コーティング剤としては、ＺｎＯ，Ａｌ（ＯＨ）3などからなる水溶性の耐火物を用いることができる。使用に際しては、把持部２２を持って、ノロ掻き部２１を溶融マグネシウム中に入れ、ノロ掻き部２１の凹面部にノロを載せてノロ掻き部２１を溶融マグネシウムから持ち上げる。これによって、ノロ掻き部２１内の溶融マグネシウムは孔２３から保持炉内に流下していき、ノロ掻き部２１内にはノロだけが残る。
【００３７】
そして、ノロ掻き２０で掬い上げたノロは、所定の場所に集積する。この場合、把持部２２を回転して、ノロ掻き部２１の凹面部を下方に向けることにより、ノロは塊となって、落下していく。このノロ掻き２０の表面にも、金属間化合物からなる表面層２０ｂが形成されているため濡れ性が低下しており、ノロ掻き２０の表面にノロが付着することは殆どない。このため、ノロ掻き２０の表面に付着するノロを除去する作業が不要になるか、または作業回数を減少できる。また、表面層２０ｂを形成したことにより、ノロ掻き２０がマグネシウムからの浸食を受けにくくなり、長期間にわたっての使用が可能になる。このノロ掻き２０のそれ以外の作用効果は前述した実施形態の作用効果と同様である。
【００３８】
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る湯くみ３０を示している。この湯くみ３０は、保持炉内の真鍮の溶湯を掬い取って鋳型内に鋳込むためのもので、収容部３１と、連結部３２と、把持部３３とで構成されている。収容部３１は、上方から見た形状が円形で、側方から見た形状が略四角形で上方が開放された容器からなっている。また、連結部３２は棒で構成されており、その下端部が、収容部３１の上縁部に連結され、上端に把持部３３が形成されている。この把持部３３は連結部３２の上部を折り曲げることで形成されている。また、図６は、湯くみ３０の表面部分の断面を拡大して表した顕微鏡写真であり、湯くみ３０は、図６に示したように、チタンからなる基材３０ａと、基材３０ａの表面に形成された表面層３０ｂとで構成されている。この表面層３０ｂも表面層１０ｂ，２０ｂと同様、チタンとアルミニウムとからなる金属間化合物で構成されている。
【００３９】
この湯くみ３０の製造方法は、基材３０ａに溶射する材料、加熱処理の回数、加熱温度および加熱時間を代えたこと以外は、ラドル１０およびノロ掻き２０の製造方法と同じである。この場合、基材３０ａに溶射する材料としては、酸化アルミニウム（ＡＬ2Ｏ3）を用いた。そして、基材３０ａの表面に、略２００μｍの厚みのアルミニウム層を形成し、このアルミニウム層が形成された基材３０ａを、６１０℃の温度で９０分加熱したのちに一旦常温に戻し、さらに、１１５０℃の温度で１８０分加熱した。
【００４０】
このように構成された湯くみ３０は、保持炉内の真鍮の溶湯を、汲み取って砂型などの鋳型内に鋳込むときに使用される。この湯くみ３０の表面にも、金属間化合物からなる表面層３０ｂが形成されているため濡れ性が低下しており、湯くみ３０の表面に真鍮が付着することは殆どない。このため、湯くみ３０の表面に付着する真鍮を除去する作業が不要になるか、または作業回数を減少できる。また、表面層３０ｂを形成したことにより、湯くみ３０が真鍮からの浸食を受けにくくなり、長期間にわたっての使用が可能になる。この湯くみ３０のそれ以外の作用効果は前述した実施形態の作用効果と同様である。なお、湯くみ３０を使用する場合も、収容部３１および連結部３２の表面にコーティング剤を塗布してもよい。
【００４１】
つぎに、試験片を用いて、本実施形態に係る実施例と比較例との耐久性を比較する耐食テストを行った。この耐食テストでは、長さが１００ｍｍ、幅が３０ｍｍ、厚みが３ｍｍのチタン材の表面に、それぞれの条件で表面層を形成したものを試験片として用い、各試験片を、温度が７３０℃のアルミニウム溶湯中に連続浸漬したときに、各試験片の表面層が浸食されるまでの時間を比較した。なお、実施例の試験片としては、ラドル１０と同じ方法でチタン材の表面に表面層１０ｂを形成したものを用いた。
【００４２】
比較例の試験片としては、チタン材を前処理した後に、フッ化物や塩化物を主成分とする溶液中に浸漬するフラックス処理を行い、７００℃のアルミニウム溶湯に１分間浸漬したのちに、２回の加熱処理を行ったものを用いた。このときの１回目の加熱処理は、６１０℃の温度で９０分間行い、２回の加熱処理は、１１５０℃の温度で９０分間行った。そして、耐食テストの結果、比較例の試験片には、２００時間で溶損が生じたのに対し、実施例の試験片には３４０時間で溶損が生じた。この結果から、実施例品は比較例品よりも大幅に製品寿命を延ばせることがわかる。
【００４３】
また、本発明は、前述した各実施形態に限るものでなく適宜、変更実施が可能である。例えば、前述した各実施形態では、溶融金属を、アルミニウム、マグネシウム、真鍮としているが、この溶融金属は、亜鉛、銅、鉛、錫などであってもよい。また、拡散浸透工程での処理温度は、前述した温度に限らず、処理時間に応じて適宜変更することができる。さらに、前述した実施形態のそれ以外の部分についても本発明の技術的範囲内で変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０…ラドル、１０ａ，２０ａ，３０ａ…基材、１０ｂ，２０ｂ，３０ｂ…表面層、２０…ノロ掻き、３０…湯くみ。
【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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