(57)【要約】【課題】成形型のキャビティの内壁面に塗型剤を塗布することなくヒケ等のない良好な鋳造品を鋳造できる鋳造方法を提供する。【解決手段】金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する際に、該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、前記コーティング層の粗面化された表面が露出した前記成形型のキャビティ内に溶湯を充填することを特徴とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する際に、
該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、
前記コーティング層の粗面化された表面が露出した前記成形型のキャビティ内に溶湯を充填することを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
金属の溶湯を、その自重で成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を鋳造する際に、
該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、
前記コーティング層の粗面化された表面が露出した前記成形型のキャビティ内に、前記溶湯を自重で充填することを特徴とする鋳造方法。
【請求項３】
金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する際に、
該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、
前記コーティング層の粗面化された表面に還元性化合物を付着した前記成形型のキャビティ内に、前記還元性化合物と接触させつつ溶湯を充填することを特徴とする鋳造方法。
【請求項４】
還元性化合物として、マグネシウム窒素化合物を用いる請求項３記載の鋳造方法。
【請求項５】
コーティング層として、表面に平均粗さが５〜５００μｍの凹凸が形成されて粗面化されたコーティング層を形成する請求項１〜４のいずれか一項記載の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造方法に関し、更に詳細には金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム等の金属から成る鋳造品は、アルミニウム等の金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填する鋳造方法によって製造される。
かかる鋳造方法には、高圧鋳造法、低圧鋳造法、重力鋳造法と種々の方法があるが、図４に重力鋳造法で用いられる成形型を示す。
図４に示す成形型１０は、金属製であって、下型１２ａと上型１２ｂとの分割型である。かかる下型１２ａと上型１２ｂとによって、所望形状の成形品が鋳造されるキャビティ１４が形成される。
この上型１２ｂには、注湯口１６とキャビティ１４との間に押湯部１８が形成され、キャビティ１４に注湯された際に、キャビティ１４内の空気を抜く空気抜き孔２０，２０・・も形成されている。
【０００３】
図４に示す成形型１０の注湯口１６に注湯された溶湯は、その自重によって押湯部１８を通過してキャビティ１４に充填され、キャビティ１４の溶湯が充填された部分の空気は、空気抜き孔２０，２０・・を経由してパージされる。
ところで、注湯口１６に注湯される溶湯には、通常、その表面に空気中の酸素と反応して形成された酸化物から成る酸化膜が形成されている。かかる酸化膜が形成されている溶湯は、その流動性が低下するため、成形型を形成する金属が内平面に露出するキャビティ１４での湯周り性が劣り、得られた鋳造品にヒケ等の欠陥が発生し易い。
このため、従来、キャビティ１４の内壁面には、酸化膜が形成された溶湯の湯周り性を向上すべく、塗型剤が塗布される。
しかし、塗型剤は、キャビティ１４の内壁面との密着性が充分でなく、キャビティ１４の内壁面への塗型剤の塗布を再々行うことを要していた。
かかる塗型剤とキャビティ１４の内壁面との密着性を向上すべく、キャビティ１４の内壁面に、表面が粗面化されたコーティング層を形成した後、コーティング層の粗面化された表面上に塗型剤を塗布した成形型を用いて鋳造を行うことが下記特許公報１に提案されている。
また、下記特許文献２には、キャビティ１４内に還元性化合物を存在せしめ、キャビティ１４に注湯された溶湯の酸化膜を還元性化合物により還元することによって、溶湯の湯周り性を向上できることが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１５０２９１号公報（〔００１８〕）
【特許文献２】
特開２００１−３５３５６７号公報（特許請求の範囲、第９頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された成形型によれば、従来の成形型の塗型剤よりも耐久性を向上できる。
また、上記特許文献２に記載された鋳造方法によれば、塗型剤を塗布することを要しないため、塗型剤を塗布するための工程を省略できる。
しかしながら、還元性化合物を用いない場合には、成形型のキャビティ内に塗型剤を塗布する作業が依然と存在し、鋳造工程を充分に簡略化できない。
更に、酸化膜が形成された溶湯の流動性を向上すべく、成形型１０の温度を高温化せざると得ず、成形型１０のキャビティ１４に充填した溶湯の冷却速度が遅くなり、鋳造品の生産性も低下する。
このため、還元性化合物を用いない場合でも、塗型剤を塗布することなくヒケ等のない良好な鋳造品を効率良く鋳造できる鋳造方法が要請されている。
また、還元性化合物を用いる場合にも、溶湯の更なる湯周り性の向上が要請されている。
そこで、本発明の課題は、還元性化合物を用いない場合でも、塗型剤を塗布することなくヒケ等のない良好な鋳造品を鋳造できる鋳造方法を提供することにある。
また、本発明の課題は、還元性化合物を用いる場合にも、溶湯の湯周り性を更に向上できる鋳造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討した結果、キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）を溶着し、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用いて鋳造したところ、還元性化合物を用いない場合でも、塗型剤を塗布することなく良好な鋳造品を得ることができること、及び還元性化合物を用いた場合には、溶湯の更なる湯周り性を向上できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する際に、該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、前記コーティング層の粗面化された表面が露出した前記成形型のキャビティ内に溶湯を充填することを特徴とする鋳造方法にある。
【０００７】
また、本発明は、金属の溶湯を、その自重で成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を鋳造する際に、該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、前記コーティング層の粗面化された表面が露出した前記成形型のキャビティ内に、前記溶湯を自重で充填することを特徴とする鋳造方法にある。
更に、本発明は、金属の溶湯を成形型のキャビティ内に充填して所定形状の鋳造品を製造する際に、該成形型として、前記キャビティの内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着して、表面が粗面化されたコーティング層を形成した成形型を用い、前記コーティング層の粗面化された表面に還元性化合物を付着した前記成形型のキャビティ内に、前記還元性化合物と接触させつつ溶湯を充填することを特徴とする鋳造方法にある。
かかる本発明に用いる還元性化合物として、マグネシウム窒素化合物を好適に用いることができる。
また、コーティング層として、表面に平均粗さが５〜５００μｍの凹凸が形成されて粗面化されたコーティング層を形成することによって、溶湯の湯周り性を更に向上できる。
【０００８】
本発明に係る鋳造方法によれば、成形型のキャビティに注湯された溶湯の湯周り性を向上できることの詳細な理由は不明であるが、以下の様に推察できる。
本発明で用いる成形型のキャビティの内壁面を形成するコーティング層の表面は粗面に形成されており、この粗面が露出した状態でキャビティに注湯された溶湯と接触する。かかる接触の際に、溶湯の表面に形成された酸化膜は、コーティング層の表面を形成する凹凸によって破壊され、溶湯の流動性が向上する結果、キャビティ内に還元性化合物が存在しなく且つ塗型剤が塗布されていなくても、キャビティ内の溶湯の湯周り性を向上できる。
また、キャビティ内に還元性化合物が存在する場合は、コーティング層の表面を形成する凹凸による溶湯の酸化膜の破壊と、還元性化合物による酸化膜の還元とが相俟って、キャビティ内の溶湯の湯周り性を更に向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鋳造方法を、図４に示す成形型１０を用いた鋳造方法について説明する。
本発明では、成形型１０のキャビティ１４の内壁面に、チタンカーバイト（ＴｉＣ）及び／又はタングステンカーバイト（ＷＣ）、或いはチタンカーバイト（ＴｉＣ）及びホウ素（Ｂ）又はその化合物を溶着してコーティング層を形成する。かかるコーティング層は、既存の放電被覆法によって容易に形成できる。
ここで、ホウ素化合物としては、具体的にはチタンボライト（ＴｉＢ２）やジルコニアボライト（ＺｒＢ２）、或いはこれらの化合物を含む合金、例えばＴｉＢ２−Ｃｏ、ＺｒＢ２−Ｎｉ、ＺｒＢ２−Ｃｏを好適に用いることができる。
形成されたコーティング層は、図１に示す様に、成形型１０の母材層２２の表面に、コーティング層２６が融合層２４を介して接合されている。
かかるコーティング層２６の表面を顕微鏡観察すると、図２に示す様に、表面に多数の凹凸が形成されて粗面化されている。この凹凸の平均粗さを５〜５００μｍ程度とすることが好ましい。
【００１０】
この様に、キャビティ１４の内壁面に、表面が粗面化されたコーティング層２６を形成した後、コーティング層２６の粗面化された表面を露出した状態で、注湯口１６から溶湯を注湯し、溶湯を自重でキャビティ１４に充填する。この際に、溶湯は、コーティング層２６の粗面化された表面と接触する。
かかる接触によって、溶湯の湯周り性が向上され、塗型剤を塗布することなくヒケ等の欠陥のない良好な外観の鋳造品を得ることができる。
この理由は、コーティング層２６の粗面化された表面と接触した溶湯は、その表面に形成されて溶湯の流動性を低下させていた酸化膜が破壊され、溶湯の流動性が良好となったことに起因するものと推察される。
更に、従来、酸化膜が形成された溶湯の流動性を向上すべく、高温に保持していた成形型の温度を低温化でき、キャビティ１４に充填した溶湯の冷却速度を速めることができる。このため、鋳造の生産性を向上できると共に、省エネルギーも図ることができる。
ここで、前掲の特許文献１に記載されていた如く、コーティング層２６の粗面化された表面上に塗型剤を塗布すると、コーティング層２６の粗面化された表面は、塗型剤で覆われて溶湯と接触し難くなる。このため、溶湯の表面に形成された酸化膜は破壊され難くなり、溶湯の流動性を大幅に向上できないため、成形型１０の温度を高温に保持することが必要となる。
【００１１】
また、この様に、コーティング層２６の粗面化された表面を露出したキャビティ１４内に、溶湯の酸化膜を還元する還元性化合物を存在させることによって、キャビティ１４に充填された溶湯の流動性を更に向上できる。
コーティング層２６の粗面化された表面によって破壊された溶湯の酸化膜と還元性化合物との反応性が向上したことによるものと推察される。
かかる還元性化合物としては、マグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を好適に用いることができる。
このマグネシウム窒素化合物は、成形型１０のキャビティ１４内で生成してもよいが、図３に示す様に、成形型１０の外部で生成してから、成形型１０のキャビティ１４内に導入することによって、マグネシウム窒素化合物の生成量等の管理を容易にできる。
【００１２】
還元性化合物としてのマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を成形型１０のキャビティ１４内に存在させつつ鋳造する際には、コーティング層２６の粗面化された表面が露出された成形型１０のキャビティ１４内に、成形型１０の外部で生成したマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ３Ｎ２）を導入した後、注湯口１６に溶湯を注湯する。
かかる鋳造方法では、キャビティ１４内に還元性化合物を存在させることなく鋳造を行う場合よりも、キャビティ１４に充填した溶湯の冷却速度を速めてもヒケ等の欠陥のない良好な鋳造品を得ることができ、鋳造品の生産性を更に向上できる。
これまでの説明は、図３及び図４に示す成形型１０の注湯口１６に注湯された溶湯が自重でキャビティ１４に充填される重量鋳造法について説明してきたが、ダイキャスト等の高圧鋳造法や低圧鋳造法にも、本発明は適用できる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、塗型剤を塗布することなくヒケ等の欠陥のない良好な外観の鋳造品を得ることができるため、塗型剤を塗布する工程を省略でき鋳造工程の簡略化を図ることができる。
更に、従来、酸化膜が形成された溶湯の流動性を向上すべく、高温に保持していた成形型の温度を低温化でき、キャビティに充填した溶湯の冷却速度を速めることができるため、鋳造の生産性を向上できると共に、省エネルギーも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる成形型のキャビティの内壁面に形成したコーティング層の概要を説明する部分断面図である。
【図２】図１に示すコーティング層の表面の拡大部分断面図である。
【図３】本発明で用いる成形型の一例を示す断面図である。
【図４】従来の成形型の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  成形型
１２ａ  下型
１２ｂ  上型
１４  キャビティ
１６  注湯口
１８  押湯部
２０  空気抜き孔
２２  母材層
２４  融合層
２６  コーティング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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