(57)【要約】【課題】耐溶損性に優れ且つ保温性にも優れた鋳造装置用のレードルを提供する。【解決手段】母材１の表面に、ＴｉＣからなる被覆層２が形成され、この被覆層２の表面がＴｉ−Ｎｉ化合物の塊からなる多数の島状の小突起３で覆われている。このような断面構造は、母材１の上にＴｉ粉末及びＮｉ粉末を混合したものを塗布し、これを真空中で加熱して拡散処理を施すことによって得られる。この拡散処理によって、母材１中のＣが表面に拡散してＴｉと反応し、ＴｉＣの被覆層２を形成する。ＴｉとＣの反応に関係しないＮｉと余剰のＴｉは、ＴｉＣの表面に晶出して小突起３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】
母材の表面にＴｉＣからなる被覆層が形成され、この被覆層の表面がＴｉ−Ｎｉ化合物の塊からなる多数の島状の小突起で覆われていることを特徴とする鋳造用レードル。
【請求項２】
前記母材が鋳鉄または鋳鋼により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用レードル。
【請求項３】
前記母材が、
Ｃ：０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下、
Ｓｉ：３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、
Ｍｎ：２ｗｔ％以下、
Ｎｉ：４ｗｔ％以上７ｗｔ％以下、
Ｃｒ：１０ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下、
Ｆｅ：残部、
からなる鋳鋼により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用レードル。
【請求項４】
母材の上にＴｉ粉末とＮｉ粉末の混合物を被せ、これを真空中で加熱して拡散処理を施すことによって、母材の表面にＴｉＣからなる被覆層が形成され、この被覆層の表面がＴｉ−Ｎｉ化合物の塊からなる多数の島状の小突起で覆われた構造を形成することを特徴とする鋳造用レードルの製造方法。
【請求項５】
前記混合物は、Ｎｉ粉を２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下、含有することを特徴とする請求項４に記載の鋳造用レードルの製造方法。
【請求項６】
前記母材が鋳鉄または鋳鋼により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用レードルの製造方法。
【請求項７】
前記母材が、
Ｃ：０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下、
Ｓｉ：３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、
Ｍｎ：２ｗｔ％以下、
Ｎｉ：４ｗｔ％以上７ｗｔ％以下、
Ｃｒ：１０ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下、
Ｆｅ：残部、
からなる鋳鋼により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の鋳造用レードルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンなどの鋳造装置において金属の溶湯を移送する際に使用されるレードルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンにおいて金属溶湯を移送する際に、従来から、ＦＣ２５０などのねずみ鋳鉄製のレードルが使用されている。レードルは、溶湯の汲み上げ、移送及び注入を行う際に、高温の溶湯が直接接触するため、溶湯による溶損、及び溶湯の成分との化学反応などが起こる。このため、レードルの表面にセラミックスの塗型剤を塗布して溶損等を防止している。
【０００３】
しかし、使用中に塗型剤の割れや剥離によって、レードルの鋳鉄部分に溶湯が直接接触すると、溶損が発生する。このため、鋳鉄製のレードルは、比較的早期に溶損を生じて使用不能になる。特に、アルミニウム合金の溶湯の場合には、この溶損が著しい。
【０００４】
また、ねずみ鋳鉄製のレードルは熱伝導性が良いため、溶湯の温度低下が起こり易く、ダイカスト製品の湯回り不良、破断チル層による強度低下などの問題を起こし易いと言う点でも問題があった。なお、鋳鉄ＦＣ２５０の熱伝導率は約４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【０００５】
【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レードルの問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、耐溶損性に優れ且つ保温性にも優れた鋳造装置用のレードルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋳造用レードルは、母材の表面にＴｉＣからなる被覆層が形成され、この被覆層の表面がＴｉ−Ｎｉ化合物の塊からなる多数の島状の小突起で覆われていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の鋳造用レードルにおいて表面組織を構成しているＴｉＣ及びＴｉ−Ｎｉ化合物は、アルミニウム溶湯に対する耐溶損性に優れている。更に、Ｔｉ−Ｎｉ化合物からなる多数の小突起は、鋳造の際にレードルに塗布されるセラミックスの塗型剤の付着力を高め、塗布剤の寿命を大幅に増大させる。従って、本発明によれば、鋳造用レードルの寿命を大きく改善することができる。
【０００８】
前記母材は、例えば、鋳鉄または鋳鋼により構成される。
【０００９】
好ましくは、前記母材は、Ｃ：０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下、Ｓｉ：３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｎｉ：４ｗｔ％以上７ｗｔ％以下、Ｃｒ：１０ｗｔ％以上１８ｗｔ％以下、Ｆｅ：残部、からなるステンレス系の鋳鋼により構成される。
【００１０】
上記のステンレス系の鋳鋼は、従来のねずみ鋳鉄と較べて大幅に熱伝導率が低いので（１３〜２０Ｗ／ｍ・Ｋ）、溶湯に対するレードルの保温性を改善することができる。
【００１１】
なお、母材の組成を上記のように限定した理由は次の通りである。
【００１２】
Ｃは、表面にＴｉＣを形成する際の炭素の供給源になる。Ｃが少ないとＴｉＣの形成が十分でなく、多すぎると、粗大炭化物が形成され合金の強度が低下する。このため、Ｃの組成を、０．２〜０．５ｗｔ％と規定した。
【００１３】
Ｓｉは、鋳造の際に合金の融点を下げ、湯の流動性（鋳造性）を改善し、強度を増す。Ｓｉが少ないと良好な鋳造性が得られない。多すぎると、合金が脆くなり、レードルが熱応力を受ける際に割れやすくなる。このため、Ｓｉの組成を、３〜５ｗｔ％と規定した。
【００１４】
Ｍｎは、合金のミクロ組織を緻密化し強度を増す。ただし、多すぎると合金の靱性を低下し、レードルが熱応力を受ける際に割れやすくなる。このため、Ｍｎの組成を、２ｗｔ％以下と規定した。
【００１５】
Ｎｉは、添加すると熱伝導率を低下させる。４％から顕著な効果が現れ８％以上になると効果はそれ以上増さない。このため、Ｎｉの組成を、４〜８ｗｔ％と規定した。
【００１６】
Ｃｒは、Ｎｉと同様に添加すると熱伝導率を低下させる。１８％以上になっても効果は増加しない。Ｎｉと同様、Ｃｒは高価なため必要以上の添加を避ける。このため、Ｃｒの組成を、１０〜１８ｗｔ％と規定した。
【００１７】
また、上記のような構造を備えた本発明の鋳造用レードルは、母材の上にＴｉ粉末及びＮｉ粉末を混合したものを被せ、これを真空中で加熱して拡散処理を施すことによって、比較的簡便に製造することができる。
【００１８】
上記の拡散処理により、母材中のＣが表面に拡散してＴｉと反応し、ＴｉＣの被覆層を形成する。ＴｉとＣの反応に関係しないＮｉと余剰のＴｉは、ＴｉＣの表面に晶出して小突起を形成する。
【００１９】
好ましくは、前記混合物は、Ｎｉ粉を２０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下含有する。
【００２０】
前記混合物の組成をこの範囲にすると、真空中で加熱したときにＴｉとＮｉの間で共晶反応が生じて液相が発生し、それによりＴｉとＣの反応をより低温度で生じさせることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の鋳造用レードルの断面構造の概要を示す。母材１の表面に、ＴｉＣからなる被覆層２が形成され、この被覆層２の表面がＴｉ−Ｎｉ化合物の塊からなる多数の島状の小突起３で覆われている。
【００２２】
このような断面構造は、母材１の上にＴｉ粉末及びＮｉ粉末を混合したものを塗布し、これを真空中で加熱して拡散処理を施すことによって得られる。この拡散処理によって、母材１中のＣが表面に拡散してＴｉと反応し、ＴｉＣの被覆層２を形成する。ＴｉとＣの反応に関係しないＮｉと余剰のＴｉは、ＴｉＣの表面に晶出して小突起３を形成する。なお、小突起３のサイズ及び分布量は、例えば、直径が２〜３ｍｍ程度、分布量が１０〜１５個／ｃｍ２程度である。
【００２３】
次に、本発明に基づく鋳造用レードルを試作した結果について説明する。
【００２４】
（例１）
ねずみ鋳鉄ＦＣ２５０を用いて、レードルの母材部分を鋳造した。鋳造品の表面をショットブラストで清浄化した後、その表面に、Ｔｉ粉末とＮｉ粉末を混合したスラリを塗布した。このスラリは、平均粒度３０μｍのＴｉ粉末（７０ｗｔ％）と平均粒度５μｍのＮｉ粉末（３０ｗｔ％）を混合した原料粉末を、アクリル樹脂と溶剤からなる溶液中に分散させたものである。その後、真空中で、１１００℃に加熱し、原料粉末と母材の間で成分元素の拡散を生じさせた。これにより、母材の表面に前記被覆層及び前記小突起が形成された。
【００２５】
（例２）
熱伝導率が比較的小さいステンレス系の鋳鋼を用いて、レードルの母材部分を鋳造した。この鋳鋼の組成は、Ｃ：０．４ｗｔ％，Ｓｉ：４．２ｗｔ％，Ｍｎ：１．２ｗｔ％，Ｎｉ：６．０ｗｔ％，Ｃｒ：１４．０，Ｆｅ：残部であった。鋳造品の表面をショットブラストで清浄化した後、その表面に、Ｔｉ粉末とＮｉ粉末を混合したスラリを塗布した。このスラリは、平均粒度３０μｍのＴｉ粉末（６７ｗｔ％）と平均粒度５μｍのＮｉ粉末（３３ｗｔ％）を混合した原料粉末を、アクリル樹脂と溶剤からなる溶液中に分散させたものである。その後、真空中で、１０００℃に加熱し、原料粉末と母材の間で成分元素の拡散を生じさせた。これにより、母材の表面に前記被覆層及び前記小突起が形成された。
【００２６】
以上のようにして製作された各レードルの材料の耐溶損性を、供試体による溶損試験によって評価した。なお、比較のために、従来のＦＣ２５０材（表面処理層無し）を用いて同様な試験を行った。溶損試験の条件は次の通りである。なお、供試体は、直径が６０ｍｍ、長さが９０ｍｍであり、その表面には窒化珪素粉末を水ガラスで溶いた塗型剤を塗布した。これらの供試体を、温度６８０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ−ＡＤＣ１２）の溶湯中に浸漬し、回転速度２４０ｒｐｍで回転させ、２４時間後に引き上げて、その溶損量を測定した。
【００２７】
図２に、溶損試験の結果を示す。なお、Ｎｏ．１は、例１の条件によって製作された供試体、Ｎｏ．２は、例２の条件によって製作された供試体、Ｎｏ．３は、比較のためにＦＣ２５０材（表面処理層無し）を用いて製作された供試体である。本発明に基づく供試体Ｎｏ．１及びＮｏ．２の溶損量は、いずれも、比較材（Ｎｏ．３）の１／３程度であった。
【００２８】
次に、製作されたレードルを実際のダイカストマシンで使用し、アルミニウム合金の鋳造を行って、その耐久性を評価した。アルミニウム合金はＡＤＣ１２で、溶湯温度は６８０℃であった。この耐久性評価試験は、表面に塗型剤が塗布されたレードルを用いて行い、溶湯を３０００回移送する毎に塗型剤を塗布し直した。なお、比較のため、従来のＦＣ２５０材（表面処理層無し）を用いて同様な試験を行った。
【００２９】
表１に、この耐久性評価試験の結果を示す。本発明に基づくレードルＮｏ．１及びＮｏ．２の寿命は、いずれも、比較材（ＦＣ２５０）を用いたレードル（Ｎｏ．３）の３倍程度であった。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
更に、例２の条件によって製作されたレードル（Ｎｏ．２）を用いた評価試験において製造されたダイカスト製品について、破断チル層による強度低下による不良率を調査した。その結果、５千回分のダイカスト製品の不良率は、従来のレードルの場合には２．２％であったが、本発明に基づくレードル（Ｎｏ．２）では１．４％に低下した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、耐溶損性に優れ且つ保温性にも優れた鋳造用レードルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳造用レードルの断面構造の概要を示す図。
【図２】本発明によるレードルの材料及び従来のレードルの材料の溶損試験の結果を示す図。
【符号の説明】
１・・・母材、
２・・・被覆層（ＴｉＣ）、
３・・・小突起（Ｔｉ−Ｎｉ）。
【図１】
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【図２】
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