(57)【要約】【課題】金型を繰り返し使用しても磨耗しにくい塗型層の形成方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る塗型層の形成方法は、加熱された金型２の表面２ａ上に載置された混合粉体３を加圧し、金型２の表面２ａに押し付ける加圧工程（ステップＳ２）を備えた塗型層の形成方法である。混合粉体３は、塗型材とカーボンとを含有しており、加圧工程（ステップＳ２）において、前記塗型材を反応させて、金型２の表面２ａに塗型層３１ｂを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された金型の表面上に載置された混合粉体を加圧し、前記金型の前記表面に押し付ける加圧工程を備え、
前記混合粉体が、塗型材とカーボンとを含有しており、
前記加圧工程において、前記塗型材を反応させて、前記金型の前記表面に塗型層を形成する、
塗型層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗型層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、低圧鋳造等に用いる金型の表面には、金型の機能向上のため、塗工層が形成されている。
ところで、特許文献１には、スプレーガンを用いて金型の表面に塗型材を塗布し、塗型層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、塗型層を形成する方法に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示されている塗型層を形成する方法では、大気圧下において塗型材を塗布している。しかしながら、金型を繰り返し使用すると、塗型層が磨耗し、金型の保温性及び通気性等が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法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】
【０００６】
本発明の一態様に係る塗型層の形成方法は、加熱された金型の表面上に載置された混合粉体を加圧し、前記金型の前記表面に押し付ける加圧工程を備え、前記混合粉体が、塗型材とカーボンとを含有しており、前記加圧工程において、前記塗型材を反応させて、前記金型の前記表面に塗型層を形成する。
【０００７】
本発明に係る塗型層の形成方法では、加圧工程において、塗型材を反応させて、金型の表面に塗型層を形成する。塗型材を反応させると、塗型層内において、塗型材と金型の表面及び塗型材同士に化学的な結合が形成される。したがって、加圧工程において形成された塗型層は、スプレーガン等を用いて形成された塗型層よりも強固であり、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。
【図２】実施の形態に係る塗型層の形成方法のフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る塗型層の形成方法を実施するための装置（塗型層の形成装置）の構成について説明する。
図１は、実施の形態に係る塗型層の形成装置の断面図である。図１に示すように、塗型層の形成装置１は、ヒーター４及び圧力容器５を備える。なお、図１の断面図では、金型２、混合粉体３、及び塗型層３１ｂについても図示している。
【００１２】
なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正方向が鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
【００１３】
圧力容器５は、本体部５１及び蓋部５２を有する。具体的には、本体部５１は、ｚ軸方向（長手方向）に延びる筒状の構造体である。そして、本体部５１は、ｚ軸負方向側（下側）に底を有し、ｚ軸正方向側（上側）に開口端を有する。本体部５１の底は、ｘｙ平面に平行な面（換言すると、本体部５１の長手方向に垂直な面）である。
【００１４】
蓋部５２は、開口端から挿入され、本体部５１の内周面に嵌合されている。蓋部５２は、本体部５１の内壁に沿って摺動することができる、ｘｙ平面に平行な板状部材である。蓋部５２の縁は、本体部５１の内壁と常に接しており、本体部５１内の雰囲気は、蓋部５２を用いて密閉される。したがって、図１に示すように、矢印方向（ｚ軸負方向）に蓋部５２がスライドされると、本体部５１内の雰囲気が加圧される。
【００１５】
本体部５１内には、ヒーター４が載置されている。ヒーター４が載置される場所は、本体部５１内であれば特に制限されないが、例えば、図１に示すように、本体部５１の底に接するように載置される。
【００１６】
ヒーター４の上には、金型２が載置されている。ヒーター４が加熱されると、金型２に熱が伝わり、金型２が加熱される。詳細は後述するが、金型２の表面２ａには塗型層が形成される。したがって、金型２は、表面２ａが混合粉体３に接するように載置されることが好ましい。例えば、図１に示すように、ｚ軸正方向側に表面２ａが面するように金型２が載置されることが好ましい。金型２は、例えば、鉄鋼を用いて構成される。
【００１７】
金型２の上には、混合粉体３が載置されている。混合粉体３は、塗型材とカーボンとを含有している。塗型材は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から選択される粉末状の無機化合物である。また、カーボンは、黒鉛を用いて構成される粒子である。
【００１８】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る塗型層の形成方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る塗型層の形成方法のフローチャートである。
【００１９】
まず、図１に示すように、圧力容器５内においてヒーター４を用いて金型２を加熱する工程（ステップＳ１）を行う。具体的には、ヒーター４、金型２、及び混合粉体３が内部に配置された本体部５１に、蓋部５２を嵌合し、本体部５１内の雰囲気を密閉する。ステップＳ１を行う際には、本体部５１内の雰囲気として、例えば、窒素ガスを使用する。窒素ガスは、例えば、ポンプ（不図示）を用いて本体部５１内に注入される。本体部５１内に窒素ガスが注入された状態で、ヒーター４を加熱し、金型２を略１４００℃まで加熱する。加熱された金型２の熱は、混合粉体３に伝わり、金型２の近傍に位置する混合粉体３を加熱する。雰囲気として窒素ガスを用いているため、本体部５１内には酸素ガスがほとんど存在しない。したがって、混合粉体３に含有されるカーボンは、ステップＳ１において加熱されても燃焼しない。
【００２０】
次に、加熱された金型２の表面２ａ上に載置された混合粉体３を加圧し、金型２の表面２ａに押し付ける加圧工程（ステップＳ２）を行う。具体的には、蓋部５２をｚ軸負方向にスライドし、本体部５１内を加圧する。そして、本体部５１内において混合粉体３が加圧され、金型２の表面２ａに押し付けられる。特に、金型２及び金型２の近傍に位置する混合粉体３は、ステップＳ１において加熱されているため、高温高圧となる。高温高圧下において、塗型材は、金型２に固溶し、かつ、塗型材同士の間に化学結合を形成する。したがって、金型２の表面２ａの上に混合粉体３が押し付けられると、塗型材と金型２との間及び塗型材同士の間に化学結合を有する塗型層３１ｂが形成される。
【００２１】
ステップＳ２は、塗型層３１ｂの厚みが２００μｍ以上２００μｍ以下になるまで行われる。また、ステップＳ２を行う際には、金型２の表面２ａと混合粉体３との接触圧が１ＭＰａ以上に保持されていることが好ましい。
【００２２】
なお、ステップＳ１及びステップＳ２は、同時に行っても良いし、ステップＳ２をステップＳ１よりも前に行っても良い。
【００２３】
次に、ステップＳ２において塗型層３１ｂを形成しなかった混合粉体３（未反応の混合粉体３）を除去する工程（ステップＳ３）を行う。ステップＳ３では、蓋部５２をｚ軸正方向側にスライドして本体部５１内を減圧し、蓋部５２を本体部５１から取り外す。そして、未反応の混合粉体３を本体部５１内から除去する。なお、ステップＳ２において形成された塗型層３１ｂは、ステップＳ３において、金型２の表面２ａ上に残されたままである。
【００２４】
次に、ステップＳ３において形成された塗型層３１ｂを加熱し、多孔質の塗型層を焼成する工程（ステップＳ４）を行う。ステップＳ４において、まず、未反応の混合粉体３が除去された本体部５１に、蓋部５２を嵌合し、本体部５１内の雰囲気を密閉する。ステップＳ４では、本体部５１内の雰囲気として酸素ガスを使用する。酸素ガスは、例えば、ポンプ（不図示）を用いて本体部５１内に注入される。
【００２５】
図３は、塗型層の形成装置の断面図である。ステップＳ３を行う際には、図３に示すように、ヒーター４を加熱し、金型２を略７００℃まで加熱する。加熱された金型２の熱が塗型層３１ｂに伝わり、塗型層３１ｂが加熱される。ステップＳ４では、雰囲気ガスとして酸素ガスを用いているため、塗型層３１ｂに含有されるカーボンは、加熱されると焼失し、多数の孔を形成する。したがって、塗型層３１ｂが加熱されると、多孔質の塗型層３１ｃが焼成される。多孔質の塗型層３１ｃは、多数の孔を有する構造体であるため、焼成前の塗型層３１ｂよりも、保温性及び通気性に優れている。
【００２６】
以上に説明した通り、本実施の形態に係る塗型層の形成方法では、加熱された金型２の表面２ａ上に載置された混合粉体３を加圧し、金型２の表面２ａに押し付ける加圧工程（ステップＳ２）を行う。ステップＳ２において、塗型材が、金型２に固溶し、かつ、塗型材同士の間に化学結合を形成するため、塗型材と金型２との間及び塗型材同士の間に化学結合を有する塗型層３１ｂが形成される。塗型層３１ｂは、スプレーガン等を用いて形成された塗型層よりも強固である。したがって、金型２を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる。
【００２７】
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、金型を繰り返し使用した際の塗型層の磨耗を抑制することができる塗型層の形成方法を提供することができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  塗型層の形成装置
２  金型
２ａ  表面
３  混合粉体
３１ｂ  塗型層
３１ｃ  多孔質の塗型層
４  ヒーター
５  圧力容器
５１  本体部
５２  蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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