(57)【要約】【課題】アルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れた金属鋳造装置用部品を提供する。【解決手段】本発明の金属鋳造装置用部品は、溶融金属との接触面に硫化ニッケル層が形成されていることを特徴とする。好ましくは、鋼製の母材の上にＮｉ基サーメットを接合し、このＮｉ基サーメットの表面に硫化ニッケル層を形成する。【選択図】　　図１
2004090010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属との接触面に硫化ニッケル層が形成されていることを特徴とする金属鋳造装置用部品。
【請求項２】
前記硫化ニッケル層が、ＮｉまたはＮｉ基合金の表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属鋳造装置用部品。
【請求項３】
前記硫化ニッケル層が、Ｎｉ基サーメットの表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属鋳造装置用部品。
【請求項４】
鋼製の母材の上にＮｉ基サーメットが接合され、このＮｉ基サーメットの表面に前記硫化ニッケル層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属鋳造装置用部品。
【請求項５】
前記Ｎｉ基サーメットは、
Ｂ：１．１ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、
Ｓｉ：４．０ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下、
Ｍｏ：１１．０ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％以下、
Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、
残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、
Ｍｏ／Ｂ重量比が６．５以上１３以下であり、
Ｎｉ基結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散しているサーメットであることを特徴とする請求項３または４に記載の金属鋳造装置用部品。
【請求項６】
前記Ｎｉ基サーメットは、
Ｂ：１．１ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、
Ｓｉ：４．０ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下、
Ｍｏ：８．０ｗｔ％以上１７．０ｗｔ％以下、
Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下、
Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、
残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、
Ｍｏ＋Ｃｒが１３．０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、
Ｍｏ／Ｂ重量比が５．５以上９．０以下であり、
Ｎｉ基結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散しているサーメットであることを特徴とする請求項３または４に記載の金属鋳造装置用部品。
【請求項７】
前記Ｎｉ基サーメットは、
Ｂ：２．６ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、
Ｓｉ：３．６ｗｔ％以上５．２ｗｔ％以下、
Ｍｏ：１８ｗｔ％以上２８ｗｔ％以下、
Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、
残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、
Ｍｏ／Ｂ重量比が７．０以上９．５以下であり、
Ｎｉ基結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物の集合体からなる硬質粒子が分散しているサーメットであることを特徴とする請求項３または４に記載の金属鋳造装置用部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属鋳造装置において溶融金属と接触する部分に使用される部品に係り、特に、アルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れ、アルミニウム用ダイカストマシンの金型やプランジャスリーブなどに適した部品に係る。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム用ダイカストマシンの金型やプランジャスリーブなどでは、アルミニウム溶湯が接触する部分の溶損が問題となっている。また、これらの部品には、冷却、潤滑、離型などの目的で潤滑剤や離型剤が噴霧されるが、加熱と冷却の繰り返しがヒートチェックの原因となっている。
【０００３】
金型やプランジャスリーブの材料として、従来、ＳＫＤ６１（ＪＩＳ）などの合金工具鋼に窒化処理を施したものが広く用いられてきた。しかし、そのような合金工具鋼はアルミニウム溶湯に対する耐溶損性に関しては十分なものではなく、早期の部品交換が必要となる場合がある。このため、合金工具鋼に代わる材料として、耐溶損性及び耐摩耗性に優れた種々のセラミックス及びサーメットが用いられている。
【０００４】
ほとんどのセラミックスは、アルミニウム溶湯に対して優れた耐溶損性を示すが、耐熱衝撃性及び強度が低く、プランジャスリーブやプランジャチップに使用することは困難である。また、セラミックスは脆性材料で加工が難しく高価である。
【０００５】
サーメットは、金属とセラミックスの複合材であって、金属質の結合相とセラミックス質の硬質相とから構成され、金属とセラミックスの中間的な性質を示す。サーメットは、耐熱衝撃性及び強度に関してはセラミックスを上回るが、使用条件によっては耐溶損性に関してセラミックスに及ばない場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来のダイカストマシン用部品についての問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、アルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れるとともに、耐熱衝撃性と強度を兼ね備えた金属鋳造装置用材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属鋳造装置用部品は、溶融金属との接触面に硫化ニッケル層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の金属鋳造装置用部品において、溶融金属との接触面に形成される硫化ニッケル層は、アルミニウム溶湯と化学的に反応しにくく、アルミニウム溶湯に対して優れた耐溶損性を示す。また、溶融金属との接触面に硫化ニッケル層を形成することにより、アルミニウム溶湯による濡れ性が大幅に低下するので、硫化ニッケル層の下地側の材料とアルミニウム溶湯との間の反応を抑制する働きがある。
【０００９】
なお、前記硫化ニッケル層は、Ｎｉ，Ｎｉ基合金またはＮｉ基サーメットの表面に浸硫処理を施すことよって、容易に形成することができる。即ち、これらの材料の表面に硫黄を拡散させることによって、硫黄とニッケルが反応し、良質な硫化ニッケル層が形成される。
【００１０】
好ましくは、前記硫化ニッケル層をＮｉ基サーメットの表面に形成する。Ｎｉ基サーメットは、耐摩耗性に優れているが、使用条件によっては耐溶損性が十分ではない場合がある。そのような場合に、Ｎｉ基サーメットの表面に硫化ニッケル層を形成することによって、耐摩耗性に加えて十分な耐溶損性を確保することができる。
【００１１】
好ましくは、鋼製の母材の上にＮｉ基サーメットを接合し、このＮｉ基サーメットの表面に前記硫化ニッケル層を形成する。
【００１２】
例えば、前記Ｎｉ基サーメットとして、Ｂ：１．１ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、Ｓｉ：４．０ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：１１．０ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％以下、Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、Ｍｏ／Ｂ重量比が６．５以上１３以下であり、Ｎｉ基結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物（Ｍｏ２ＮｉＢ２）が分散しているサーメットを使用することができる。
【００１３】
このＮｉ基サーメットは、靭性及びアルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れている。
【００１４】
あるいは、前記Ｎｉ基サーメットとして、Ｂ：１．１ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、Ｓｉ：４．０ｗｔ％以上６．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：８．０ｗｔ％以上１７．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以上１２．０ｗｔ％以下、Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、Ｍｏ＋Ｃｒが１３．０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、Ｍｏ／Ｂ重量比が５．５以上９．０以下であり、Ｎｉ基結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散しているサーメットを使用することができる。
【００１５】
このＮｉ基サーメットは、強度、靭性及びアルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れ、耐摩耗性にも優れている。また、このＮｉ基サーメットは、比較的低温で焼結することが可能である。
【００１６】
あるいは、前記Ｎｉ基サーメットとして、Ｂ：２．６ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：３．６ｗｔ％以上５．２ｗｔ％以下、Ｍｏ：１８ｗｔ％以上２８ｗｔ％以下、Ｃ：０．０５ｗｔ％以上０．２２ｗｔ％以下、残部：Ｎｉ及び不可避不純物からなり、Ｍｏ／Ｂ重量比が７．０以上９．５以下であり、Ｎｉ基の結合相の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物の集合体からなる硬質粒子が分散しているサーメットを使用する。
【００１７】
このＮｉ基サーメットは、強度、靭性及びアルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れている。特に、Ｎｉ基の結合相の中に分散している前記集合体の粒径を調整することによって、靱性及び耐摩耗性を同時に向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）及び（ｂ）に、浸硫処理が施されたＮｉ基サーメットの組織の概要を示す。（ａ）は断面構造、（ｂ）は表面構造である。図１（ａ）に示すように、このサーメットの内部の組織は、Ｎｉ基の結合相１の中にＮｉ−Ｍｏ硼化物からなる硬質粒子２が分散されたものである。表層部にはＮｉ硫化物３の層が形成されている。図１（ｂ）に示すように、表層部のＮｉ−Ｍｏ硼化物２は、硫化されずにＮｉ硫化物３の層の中に点在する状態で残されている。
【００１９】
Ｎｉ基サーメットの表面に浸硫処理を施した供試体を作成し、アルミニウム溶湯中での溶損試験を行った。その条件及び結果を以下に示す。
【００２０】
下記の化学組成からなるＮｉ基サーメットの焼結体を作成し、これを溶損試験用の試験片形状（１０×４×４５ｍｍ）に研削し、脱脂洗浄後、常温硫化処理を行った。
【００２１】
Ｍｏ：２２．８ｗｔ％
Ｓｉ：４．０８ｗｔ％
Ｂ　：２．８７ｗｔ％
Ｃ　：０．０９ｗｔ％
Ｎｉ：Ｂａｌ．
図２に、溶損試験に使用した試験装置の概要を示す。溶損試験では、上記試験片をアルミニウム溶湯中に浸漬して回転させた後、引き上げ、単位面積当りの減少重量を測定して耐溶損性を評価した。溶損試験の条件を以下に示す。
【００２２】
使用アルミ合金：ＡＤＣ１２
溶湯温度　　　：６８０℃
浸漬時間　　　：１２０ｍｉｎ
試験片回転速度：２４０ｍｉｎ−１
回転半径　　　：３１ｍｍ
試験片個数　　：４個／１回
上記のようにして作成されたＮｉ基サーメットの試験片を用いて溶損試験を行った。また、比較のため、硫化処理が施されていないＮｉ基サーメットの試験片についても同様な溶損試験を行った。それぞれ１２本づつの試験片を使用して溶損量を測定したところ、硫化処理が施された試験片の溶損量は、平均：２．４ｍｇ／ｍｍ２、最大：７．５ｍｇ／ｍｍ２、最小：０．１ｍｇ／ｍｍ２であった。これに対して、比較材として用いた硫化処理が施されていない試験片の溶損量は、平均：６３．９ｍｇ／ｍｍ２、最大：７６．７ｍｇ／ｍｍ２、最小：３８．４ｍｇ／ｍｍ２であった。即ち、平均値で比較すると、Ｎｉ基サーメットに硫化処理が施された試験片の溶損量は、硫化処理が施されていない試験片の溶損量の１／２７であった。
【００２３】
なお、硫化処理を施したことによる耐熱衝撃性及び強度に対する影響はない。但し、耐摩耗性については摩擦速度が大きい場合に若干低下が見られた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に基づく金属鋳造装置用部品は、耐熱衝撃性、強度及び耐摩耗性を備えるとともに、特にアルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れている。従って、アルミニウム用ダイカストマシンの金型やプランジャスリーブなどに本発明を適用すれば、それらの部品の寿命を大幅に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属鋳造装置用部品を構成する浸硫処理が施されたＮｉ基サーメットの組織の概要を示す図、（ａ）は表層付近の断面構造、（ｂ）は表面構造。
【図２】溶損試験装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１・・・Ｎｉ基の結合相、
２・・・硬質粒子（Ｎｉ−Ｍｏ硼化物）、
３・・・Ｎｉ硫化物。
【図１】
2004090010.tif 000003
【図２】
2004090010.tif 000004