(57)【要約】【課題】  添加した水素が最終凝固部に濃縮するという不具合を解決するポロシティ生成剤を提供することと、ポロシティ生成剤に含まれる成分が沈降や酸化により効果が無くなるという不具合を解決すること。【解決手段】  凝固界面を複雑にすることにより水素が最終凝固部に濃縮することを解決するポロシティ生成剤と、このポロシティ生成剤を鋳型に注ぐ直前の注湯ラドル内の溶湯に添加することによりポロシティ生成剤に含まれる成分の沈降や酸化を解決する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明はアルミニウム合金鋳物にポロシティを生成させる方法と、それに使用するポロシティ生成剤に関する。
【背景技術】
【０００２】  アルミニウム合金鋳物の製造工程で発生する不良には、ひけ巣によるものが多い。ひけ巣とは鋳物の内部に粗大な空洞ができる現象で、鋳物製品の耐圧性を低下させる要因である。ひけ巣のない鋳物を鋳造するためには、指向性凝固を行わせることが肝要である。指向性凝固を行わせるためには、任意の部位を冷却および保温する必要がある。鋳型に砂型を用いる砂型鋳造法の場合は、砂型の保温性が良いことから、冷却したい部位に冷やし金と呼ばれる金属製ブロックを配置することで、保温と冷却による指向性凝固が可能である。【０００３】  しかしながら、金属製の鋳型を使用する金型鋳造法や低圧鋳造法やダイカスト鋳造法の場合は、任意の部位に冷却孔を設けて強制的に冷却することはできるものの、保温することが容易でない。このため、指向性凝固させることができずに、ひけ巣が発生することが多い。【０００４】  このため、金属製の鋳型を使用する鋳造法の場合にひけ巣を発生させないための方法として、溶湯中に水素を添加することにより分散したポロシティを生成させることが有効である。ポロシティとは、溶湯中に含有される水素が凝固時に放出されることにより形成される多数の微細な空孔である。ポロシティが形成されると、アルミニウム合金の凝固収縮が緩和されることから、最終凝固部にひけ巣が形成されない。【０００５】  そこで、水素の利用の可否を判断するために、耐圧性に及ぼす水素の影響が調査された。その結果は、非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】  社団法人日本ダイカスト協会発行「アルミニウム合金ダイカスト（ＡＤＣ１２）の耐圧性に及ぼすＣａ、ガスの影響」１９９２年１月
【０００６】  しかしながら、この非特許文献１によると、水素を添加したにも関わらず、ポロシティが生成せずにひけ巣が形成されて、耐圧性が低下したことが報告されている。この理由は、溶湯中に溶解していた水素が、凝固後の鋳物内に取り込まれなかったためである。より詳細に述べると、凝固時の固相と液相の界面が平滑であることにより、液相に溶解していた水素が固相に取り込まれないまま、最終凝固部に濃縮して、ひけ巣を形成したためである。【０００７】  この現象を回避するには、固相と液相の界面を複雑な形状にする必要がある。これには、溶湯に初晶微細化剤と共晶改良剤を添加することが有効である。溶湯にこれらを添加すると、結晶が微細化されることから固相と液相の界面が複雑化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、溶解炉で溶解された溶湯は保持炉に移湯され、ここで手許炉内溶湯が少なくなるまで保持された後、手許炉に移湯される。このため、溶湯は１時間程度の保持がなされる。また、手許炉内の溶湯は、注湯ラドルにより鋳型に１杯づつ汲み出される。このため、手許炉内においても３０分程度の保持がなされる。これらのため、初晶微細化剤と共晶改良剤を、溶解炉または保持炉または手許炉の溶湯に添加すると、初晶微細化剤は沈降して効果が無くなり、共晶改良剤は酸化して効果が無くなるという不具合が生じる。そこで、本発明の課題は、この不具合を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  この課題を解決するための請求項１の発明は、鋳型に溶湯を注ぐ直前の注湯ラドル内の溶湯に、ポロシティ生成剤を添加することを特徴とするアルミニウム合金鋳物にポロシティを生成させる方法である。ポロシティ生成剤を添加した直後に鋳造を行うことから、ポロシティ生成剤に含まれる初晶微細化剤が沈降したり、共晶改良剤が酸化することを防止できる。【００１０】  請求項２の発明は、ポロシティ生成剤を水素化合物と初晶微細化剤と共晶改良剤から構成するものである。水素化合物はポロシティを生成させる主材料であり、初晶微細化剤と共晶改良剤は生成した水素を固相に取り込ませるための補助材料として働く。【００１１】  請求項３の発明は、前記水素化合物を硼砂と水素化チタンの両方あるいはどちらか一方とするものである。硼砂と水素化チタンは、いずれも溶湯内で分解して、水素が発生する物質である。【００１２】  請求項４の発明は、前記初晶微細化剤をチタンとボロンとジルコンのうち、いずれか１種類、またはいずれか２種類、または３種類のアルミニウム母合金または化合物とするものである。チタンとボロンとジルコンは、いずれもアルミニウムの結晶と格子常数が似ていることから、初晶を微細にする働きがある。【００１３】  請求項５の発明は、前記共晶改良剤をナトリウムとカルシウムとストロンチウムのうち、いずれか１種類、またはいずれか２種類、または３種類の金属またはアルミニウム母合金または化合物とするものである。ナトリウムとカルシウムとストロンチウムは、いずれも共晶を改良して細かくする働きがある。【００１４】  請求項６の発明は、前記ポロシティ生成剤を粉体とするものである。粉体にすることにより、溶湯に溶解する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１５】  本発明により、ポロシティ生成剤に含まれる成分の沈降や酸化という不都合がおきないことと、水素が最終凝固部に濃縮しないことから、ひけ巣のないアルミニウム合金鋳物を製造することができる。
【実施例】
【００１６】  ５ｋｇのＪＩＳ規格ＡＤＣ１２のアルミニウム合金を７２０℃で溶解した。先ず、従来の方法として、溶湯をそのまま金型に鋳造した。【００１７】  次に、本発明によるポロシティ生成剤を、本発明の方法によりアルミニウム合金溶湯に添加した。添加したポロシティ生成剤の量は、溶湯重量の０．２％である。また、その成分は、同重量の硼砂とチタンフッ化カリウムとフッ化ナトリウムを混合したもので、粉末である。このポロシティ生成剤を添加後、すぐに金型に鋳造した。【００１８】  鋳造した試料の縦断面を観察した。図１は、従来の方法による結果を示している。中央部に粗大なひけ巣が生成している。図２は、本発明による結果である。小さなポロシティが多く生成しているものの、ひけ巣は認められない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】  本発明に係るポロシティの生成方法と添加剤は、工業的な量産に使用可能であるため、産業上の利用の可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】  従来の方法により金型に鋳造した試料の、縦断面の観察結果である。
【図２】  本発明によるポロシティ生成剤を、本発明の方法によりアルミニウム合金溶湯に添加して金型に鋳造した試料の、縦断面の観察結果である。
【図１】
2008260059.tif 000002
【図２】
2008260059.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月1日(2007.9.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注湯ラドル内の溶湯にポロシティ生成剤を添加することを特徴とするアルミニウム合金鋳物にポロシティを生成させる方法。
【請求項２】
水素化合物と初晶微細化剤と共晶改良剤から成るポロシティ生成剤。
【請求項３】
前記水素化合物を硼砂と水素化チタンの両方あるいはどちらか一方とする請求項２に記載のポロシティ生成剤。
【請求項４】
前記初晶微細化剤をチタンとボロンとジルコンのうち、いずれか１種類、またはいずれか２種類、または３種類のアルミニウム母合金または化合物とする請求項２に記載のポロシティ生成剤。
【請求項５】
前記共晶改良剤をナトリウムとカルシウムとストロンチウムのうち、いずれか１種類、またはいずれか２種類、または３種類の金属またはアルミニウム母合金または化合物とする請求項２に記載のポロシティ生成剤。
【請求項６】
前記ポロシティ生成剤を粉体とする請求項２に記載のポロシティ生成剤。