(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の熱容量と初期温度に設定された溶融金属を、単一のカップからなる容器に注ぎ込み、外部から冷却することなく、所望するある一定の固相率を有する半凝固状態のスラリーを作製する方法であって、
下記の式を満たし、前記所望するある一定の固相率が得られる温度Ｔｅｑとなるように、前記容器の熱容量と初期温度とを設定しておくことを特徴と半凝固金属スラリーの作製方法。
ＴＳ＜Ｔｅｑ＜ＴＩ
ＴＬ：該金属の液相線温度
ＴＳ：該金属の固相線温度
Ｔｅｑ：注湯後、容器の温度と金属の温度とが同じとなったときの一定の温度（「平衡温度」という。）
【請求項２】
前記溶融金属を、自己攪拌が生ずるように前記容器に注ぎ込むことを特徴とする請求項１記載の半凝固金属スラリーの作製方法。
【請求項３】
ＴＣ＜（ＴＬ＋１００）とすることを特徴とする請求項１又は２記載の半凝固スラリーの作製方法。
ＴＣ：溶湯の初期温度（℃）
【請求項４】
所定の熱容量と初期温度に設定された溶融金属を、初期温度に設定された単一のカップからなる容器に注ぎ込み、外部から冷却することなく、所望するある一定の固相率を有する半凝固状態のスラリーを作製するための容器であって、
下記の式を満たし、前記所望するある一定の固相率が得られる温度Ｔｅｑとなるように、前記容器の熱容量が設定されていることを特徴と半凝固金属スラリーの作製用容器。
ＴＳ＜Ｔｅｑ＜ＴＩ
ＴＬ：該金属の液相線温度
ＴＳ：該金属の固相線温度
Ｔｅｑ：注湯後、容器の温度と金属の温度とが同じとなったときの一定の温度（「平衡温度」という。）
【請求項５】
前記溶融金属を、自己攪拌が生ずるように前記容器に注ぎ込むことを特徴とする請求項４記載の半凝固金属スラリーの作製用容器。
【請求項６】
溶融金属と容器の底部との高さの差（Ｈｉｎ）を容器の直径（Ｄ）の３．５倍以上１１倍未満として前記溶融金属を注ぎ込むことを特徴とする請求項５記載の半凝固金属スラリーの作製用容器。
【請求項７】
前記容器の直径は１０〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項記載の半凝固スラリーの作製用容器。
【請求項８】
ｔ／Ｄ＝０．０１〜０．０８とすることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項記載のの半凝固スラリーの作製用容器。
ｔは容器の肉厚、Ｄは容器の内径である。
【請求項９】
ｔ＞１（ｍｍ）であることを特徴とする請求項８記載の半凝固金属スラリーの作製用容器。
【請求項１０】
前記容器は、ステンレス又は銅からなることを特徴とする請求項４乃至９いずれか１項記載の半凝固スラリーの作製用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は半凝固金属スラリーの作製方法に係る。
【背景技術】
【０００２】  半凝固成形法（レオキャスト法）に用いる金属スラリーは、初晶が液状マトリックスにより互いに分離した状態に維持し、その初晶粒子ができるだけ微細で且つ均一な非樹枝状であること、好ましくは球状であることが望ましい。そうすれば、高い固相率で低粘度の半凝固状態で成形（鋳造）することが可能となり、成形された製品の収縮巣の発生を抑制し得ると共に成形製品の機械的強度を向上させることができる。【０００３】  金属スラリーの作製技術として次のものが知られている。【０００４】
【特許文献１】  特開平８−３２５６５２号公報
【特許文献２】  特開平１１−１３８２４８号公報
【特許文献３】  特許第３５２０９９１号公報
【０００５】  特許文献１記載技術は、機械攪拌法や電磁攪拌法によらず、簡便容易に、かつ、低コストで微細かつ球状のチクソ組織を有する成形体が得られる半溶融金属の成形方法を提案するものであり、結晶核を有する液相線温度以上の液体状態の合金、または、結晶核を有する成形温度以上の固液共存状態の合金を、断熱効果を有する断熱容器の中において、所定の液相率を示す成形温度まで冷却しつつ５秒間〜６０分間保持することにより、液中に微細な初晶を該合金液中に晶出させ、該合金を成形用金型に供給して加圧成形するものである。【０００６】  しかし、特許文献１記載の技術を用いて実際にスラリーを作成し、次いで、成形を行ってみると、必ずしも微細かつ均一な組織を有する成形品が得られるわけではない。特に、ＪＩＳＡＣ４Ｃ系合金以外の合金系においてその傾向が顕著である。すなわち、固液共存の温度領域の広い合金系でないと微細で均一な組織を有する成形品は得られない。また、断熱容器に直接注湯する場合は、結晶粒微細化元素を必ず添加させなければならないという制約がある。【０００７】  一方、特許文献２記載技術は、格別に複雑な工程を必要とせず簡単な装置・設備でもって、微細で且つほぼ均一な非樹枝状（球状）の初晶粒子を有する半凝固金属スラリーを容易に安定して半凝固金属スラリーを作製できると共に、上記作製した半凝固金属スラリーを成形機の加圧スリーブに簡便に装填して加圧成形することが可能な半凝固成形法であり、その構成は、溶融金属に、当該溶融金属が冷却されている過程であって当該溶融金属の少なくとも一部が液相線温度以下になる時に運動を加え、その後に当該溶融金属を冷却して半凝固させる半凝固金属スラリーの作製方法において、溶融金属を、スラリー作製容器中に注ぎ入れることにより、当該溶融金属の少なくとも一部を液相線温度以下にしつつ当該溶融金属に運動を加え、スラリー作製容器ごと成形機の加圧スリーブに装填するようにしたものである。【０００８】  特許文献２記載の技術についても、実際にスラリーを作成し、次いで、成形を行ってみると、必ずしも微細かつ均一な組織を有する成形品が得られるわけではない。特に、ＪＩＳＡＣ４Ｃ系合金以外においてその傾向が顕著である。【０００９】特許文献３には、容器に注湯される溶融金属に初期凝固層を形成させない程度の電磁気場を、前記容器に前記溶融金属を注湯すると同時に前記容器に印加して、この電磁気場が印加されている状態で、この容器に溶融金属を注湯する注湯工程と、前記容器に注湯された前記溶融金属を冷却して固液共存状態の金属材料を形成する冷却工程とを具備した固液共存状態金属材料の製造方法が記載されている。
しかし、特許文献３に記載された技術においては、電磁気場を印加するための設備を必要とする。この設備が大型でありそのためのコスト、スペースを必要とする。また、電磁気場を印加するための時間が必要であり処理時間が長くなってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は、上記のような問題点をなくすためになされたものである。
本発明は、大型設備を必要とすることなく、かつ、短時間処理が可能であり、しかも、微細かつ均質な組織を有する成形品を形成することができる半凝固金属スラリーの作製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】
【００１１】  前記溶湯状態の金属と前記冷却容器の底部との高さの差を容器直径の４倍以上とすることが好ましく、５倍以上とすることがさらに好ましい。３．５倍未満では条件によってはデンドライト状組織となってしまうことがある。４倍以上とすることにより、より一層微細かつ均一な組織が得られる。
上限としては１０倍が好ましい。１０倍を超えると、注湯条件によっては、湯があばれたり、空気を巻き込み、巻き込んだ空気が急に膨張して湯を踊らせたりすることがある。また、溶湯をこぼさず鋳込むことが難しくなる。【００１２】  なお、容器等の形状は、熱平衡などを考慮して設定されるが、内径としては、１０ｍｍ〜２００ｍｍが好ましく、４０ｍｍ〜１２０ｍｍがより好ましい。かかる寸法の場合、より微細かつ均質な組織を得ることができる。内径Ｄが大きくなると、注がれた湯は横方向へ移動しきれず熱攪拌が十分行われずらくなる。その結果、粒径の微細化乃至均一性が得られがたくなる。【００１３】  なお、容器等の底部から頭部までの高さ（内部高さ）をｈとすると、例えば、ｈ≒３Ｈｉｎ〜１０Ｈｉｎと設計してもよい。この場合、容器の頭部近傍から注湯を行うことができ、注湯時のこぼれを少なくすることができる。逆に、例えば、ｈ＜Ｈｉｎと設計しておくと、ｈ／Ｄを小さくすることができるため、注湯時におけるガスの巻き込みを少なくすることができる。【００１４】  容器等は傾けることなく垂直に配置しておき、容器等の側内壁に沿わせることなく、中心から注湯することが好ましい。従来においては、容器等を傾け、側内壁に沿わせるようにして静かに注湯を行っていた。しかし、本発明では側内壁に沿わせること無く一気に注湯することが好ましい。これにより自己攪拌が生じやすくなる。
また、溶湯は、冷却部材などを介することなく、直接容器等内に注湯することが好ましい。【００１５】  注湯時間も重要な要素である。注湯時間としては、注湯量にもよるが、１〜１０秒が好ましい。３〜８秒がより好ましい。３〜５秒がさらに好ましい。量産性を考えた場合には注湯時間は短いほうが好ましいが、１秒未満では容器内において湯が攪拌する時間が少ないため所望の組織が得られない場合が生じる。１０秒を超えると作業性が悪くなる。また、時間をかけた場合には、全体が半凝固状態となったところに新たな湯が注ぎ込まれることになり自己攪拌が生じ難くなる。なお、注湯量は一般的には２００ｃｃ〜３０００ｃｃ（例えば、アルミニウム合金の場合５４０〜８１００ｇ）である。【００１６】  前記容器等の底部は注湯側から見て凹の曲面形状であることを特徴とする。【００１７】  前記冷却容器の底部は、溶湯が注湯される側から見て凹の曲面形状とすることが好ましい。かかる曲面形状とするを、冷却容器の底部に接触して生成した核を含む溶湯は曲面に沿って流れる。すなわち、溶湯を容器の底部の中心に注ぐと、底部に達した溶湯は、底部の曲面に治って容器の外側に流れる。外側に流れた溶湯は容器の壁にあたると、再度容器内部に流れる。これにより、溶湯の対流が容易に生じるため自己攪拌がよりよく行われる。その結果、上記核は内側にも多数存在することになり、より一層均一かつ微細な結晶組織が得られる。
曲面の曲率としては、容器の内径をＤとすると、０．５Ｄ〜３Ｄが好ましく、０．６Ｄ〜１Ｄがより好ましい。この範囲内とすることにより対流がよりよく発生し、自己攪拌が激しく行われ、容器内全体にわたり温度の均一化がよりよく生じる。【００１８】  溶融状態の金属を加圧して注湯を行うことを特徴とする。
溶湯の注湯初期における温度をしては、Ｔｃ＜（ＴＬ＋１００）が好ましい。
ＴＬ：金属の液相線温度（℃）
Ｔｃ：溶湯の初期温度（℃）【００１９】  前記注湯後において、次式を満たすようにして注湯を行うことを特徴とする。
ＴＳ＜Ｔｅｑ＜ＴＩ
ＴＳ：該金属の液相線温度
ＴＬ：該金属の固相線温度
Ｔｅｑ：注湯後、容器等の温度と金属の温度とが同じとなったときの温度【００２０】
前記容器等を断熱状態に保持しておくことを特徴とする。
前記溶融状態の金属の有する熱量に対応させて前記容器等の熱容量を所定の値に設定して注湯を行うことを特徴とする。
前記容器等の内径、高さ、材質を一定とした場合、肉厚を所定の値に設定して注湯を行うことを特徴とする。
前記容器等は非磁性材料又は磁性材料からなることを特徴とする。本発明においては、電磁的な攪拌を行うものではない。従って、容器等の材料選択の自由度が広がる。  
前記容器等は、ステンレス又は銅からなることを特徴とする。特に、熱伝導率がステンレスよりも大きな材料が好ましい。
鋳込み時間は、容器等の形状、鋳込み量によっても変化するが、１〜１０秒が好ましい。３〜５秒がより好ましい。鋳込み時間が短すぎると自己攪拌が生じにくくなる。一方、鋳込み時間が長すぎる連続流にならず均質になりにくい。
なお、前記容器等を断熱状態に保持しておいてもよい。
【００２１】
本発明の成形方法は、上記の半凝固金属スラリーの作製方法により作製した半凝固金属スラリーを成形することを特徴とする。
【００２２】
本発明の成形品は、上記成形方法により成形されたことを特徴とする。
【００２３】本発明の作用を、本発明をなすに際して得た知見とともに説明する。
本発明者は、特許文献１，２の技術において、微細かつ均一な組成が必ずしも得られない理由を探求した。【００２４】特許文献１、２では、過冷却現象により結晶核の発生は認められる。しかし、容器内に注湯後は、容器内で溶湯の攪拌が生ぜず、温度の勾配を有したままの状態となる。すなわち、溶湯が容器内に注湯されるとともに溶湯の動きは停止してしまう。その結果、容器側の温度は低く多数の核の発生が生じたとしても内側では温度が高く核の数が少ない状態のスラリーとなる。【００２５】特に、特許文献１においては、空気の巻き込みを防止（ひいては成形品におけるガス巣の発生の防止）を目的として注湯を静かに行っているためこの傾向が顕著である。【００２６】それに対し、本発明では、落下開始高さを制御することにより、図４に示す通り、粒径が１００μｍ以下（３０〜５０μｍ）の微細であり、かつ均一（粒径の大きさのばらつきがない）組織を得るものである。
そのため、溶湯金属に所定の運動エネルギーを与え、初期凝固層を発生することなく核を発生させるものである。注湯により容器底部で発生した多数の核は自己攪拌により容器全体にいきわたる。すなわち、多数の核を有する初期注湯金属は、容器内を移動するため核は全体に均一に分布する。【００２７】  結局、溶湯金属を、冷却容器へ一定高さから注湯し、冷却容器の底部に接触させることで過冷却現象を使い初期凝固層を発生させないで核を発生させる。一定高さから落下させることにより、位置エネルギーは運動エネルギーに変換される。容器内においては、溶湯の持つ運動エネルギーが大きいと運動エネルギー消失までは溶湯は容器内を動き回る。そのため容器内において自己攪拌する。溶湯が自己攪拌すると容器内の溶湯の温度勾配が無くなり、全体にわたり半凝固状態となる。その結果多数の核が均一に分布するスラリーが得られる。【００２８】ただ、位置エネルギーを与え、それを運動エネルギーに変換することにより自己攪拌を発生のためには、単に高い位置から注湯すればいいわけではない。本発明者は、高さ以外の因子があることを知見し、それを探求したところ、容器の直径との比が重要であることを見出した。すなわち、直径と高さの比を３以上とすることにより自己攪拌が良好に生じることを見出したのである。【００２９】  容器等の温度は、一般的には、室温から１００℃が好ましいが、金属の種類・溶湯温度などによって変わる。注湯されたときに冷却現象が発生する温度とすればよい。実験などにより使用する金属に対応して予め調べておけばよい。【００３０】  本発明では、核を発生させるため、容器表面に例えばＢＮスプレーを塗布しておいてもよい。
従来、ＢＮスプレーは離型性を高めるために容器に塗布されることがあるが、本発明では核を発生させるために塗布するものである。【００３１】  溶湯を容器内に注湯した場合、容器内の湯の湯面においても核は発生する。その場合、湯面に降り注ぐように新たな湯を注湯すれば、湯面の核は、新たに注がれた湯の持つエネルギー（溶湯の運動エネルギー）により容器内全体に混入される。【００３２】  本発明では、充填時の強制対流により溶湯温度をほぼ均一に保つ。また、カップ内表面を絶えず溶湯で洗うため、多くの核が発生してしかも球状に成長することを利用している。上述した溶湯温度の均一化を図るために、注湯後における熱的平衡状態における温度の制御が重要である。以下この点につき図１に基づき詳細に説明する。【００３３】  溶湯１をカップ（容器等）２に注湯すると）図１（ａ））、溶湯１の熱はカップ２に移動を開始する（図１（ｂ））。それに伴い溶湯初期温度Ｔｃ低下し、カップ初期温度Ｔｍは上昇する。やがて溶湯とカップとの温度が同じになったとき熱の移動はなくなり、それ以上温度は変化しないと考える）図１（ｃ））。
このときの温度Ｔｅｑ（以下，平衡温度と呼ぶ）は次式で与えられる。
0004748688.tif 000002
【００３４】  ここで，Ｔｃは溶湯初期温度、Ｔｍはカップ初期温度、Ｈ｀ｆは凝固潜熱を比熱で除したもの、ｆｓは固相率である。また、γは、カップの温度を１Ｋ上昇させるために必要な熱量を溶湯の温度を１Ｋ上昇させるために必要な熱量で除したもので、次式で与えられる。
γ＝（ρｍｃｍＶｍ）／（ρｃｃｃＶｃ）    −（２）
ここで、ρは密度、ｃは比熱、Ｖは体積であり、添字ｃは溶湯、添字ｍはカップのものであることを示す。【００３５】（１）、（２）式から明らかなように、平衡温度Ｔｅｑ（もしくは得られる固相率）は、カップおよび溶湯の初期温度とカップおよび溶湯の熱容量の比であるγの値で決まる。ただし、固相率と温度の関係は事前に調べておく必要がある。また、（２）式より、カップおよび溶湯の材質を特定すれば、γはカップおよび溶湯の体積のみで決まることがわかる。
さて、Ｔｅｑが次式を満たすとき、
Ｔｓ＜ＴｅｑＴＬ                          −（３）
カップ内の溶湯は半凝固状態に保たれる。
実際は、カップ表面や湯面から大気中に向かって熱が逃げてゆくため、（１）式で得られるＴｅｑよりも低めの温度になるはずだが、カップ外表面を断熱することで（１）式で与えられるＴｅｑに近い温度に到達する。【００３６】断熱は、カップの外部を断熱材で覆うことにより行ってもよい。
実際の到達温度は次式であらわされる。
αＴｅｑ（０＜α＜１）                    −（４）
αは実験より求める補正係数であり、実際の実施条件に合わせて実験により予め求めておけばよい。
例えば，カップ形状として内径：Ｄ、内部高さ：Ｈ、肉厚：ｔ（一定）の円筒とすれば
Ｖｃ＝π（Ｄ／２）２ｈ              −（５）
Ｖｍ＝π（Ｄ／２＋ｔ）２（ｈ＋ｔ）−Ｖｃ
∴  Ｖｍ／Ｖｃ＝（１＋２ｔ／Ｄ）２（１＋ｔ／ｈ）−１  −（６）【００３７】  式（１）、（６）より、カップの内径Ｄと内部高さｈを一定とすれば、同一材質の溶湯、カップを考えた時、平衡温度Ｔｅｑはカップ肉厚ｔと溶湯及びカップの初期温度だけで決まることになる。
以上より溶湯とカップの初期温度並びに作製したい半凝固体の材質、量、固相率及びそれに対応する温度Ｔを与えれば、（１）、（２）、（３）、（４），（６）式より必要なカップの肉厚を求めることができる。【００３８】  以上により希望する固相率を有する半凝固体の作成が可能であるが、カップ内で固相率が均一で微細な初晶を晶出させるためには注湯高さを充分に取ることが重要である。
すなわち、溶湯がカップ内で充分に攪拌されることで、カップ壁面近くとカップ中央部での温度差がなく、カップ壁面及び溶湯表面での核生成が充分に起こり、かつその成長が抑えられる条件を実現することができる。【００３９】  なお、容器等の材質としては、ステンレスあるいは銅などの熱伝導率の良好なものを用いることが好ましい。
また、容器等の形状は、上述した通り、熱平衡などを考慮して設定されるが、内径としては、１０ｍｍ〜２００ｍｍが好ましく、４０ｍｍ〜１２０ｍｍがより好ましい。かかる寸法の場合、より微細かつ均質な組織を得ることができる。【００４０】  なお、以下に、溶湯の過熱度を一定とした場合とカップの肉厚ｔを一定とした場合におけるｆｓの変化の具体例を示す。ただし、（４）式のαは１とした．
（条件）
溶湯：ＡＣ４Ｃ
ρ＝２７１０ｋｇ／ｍ３
Ｃ＝９６３Ｊ／ｋｇ・ｋ
ＴＬ＝６１２℃
Ｔｓ＝５５５℃
Ｈｆ＝３９８０００Ｊ／ｋｇ
∴Ｈｆ’＝Ｈｆ／Ｃ
＝４１３／Ｋ
カップ：ステンレス材
肉厚ｔ
円筒形状
カップ内径Ｄ
カップ高さｈ
ρｍ＝７７００ｋｇ／ｍ３
Ｃｍ＝５００Ｊ・ｋｇ・ｋ
Ｔｍ＝２５℃
（ρｍ・Ｃｍ）／（ρｃ・Ｃｃ）
＝７７００×５００／２７１０×９６３
≒１．４８
0004748688.tif 000003
ここで，温度と固相率の関係を次式で評価すると，
0004748688.tif 000004
【００４１】  以上の結果を（１）式に代入すると，ｆｓは次式で与えられる。
ｆｓ＝（５８７・γ−δＴ）／（４１３＋（１＋γ）・５７）      −（８）
ここに，δＴ＝Ｔｃ−ＴＬであり，過熱度である．【００４２】  Ｄ、ｔ，ｈなどを特定の値とした計算例を以下に示す。
○過熱一定の場合
Ｄ  ＝  ６０ｍｍ
ｈ  ＝１５０ｍｍ
δＴ＝  ５０（Ｋ）
ｔ（ｍｍ）        ｆｓ（％）
１                  ３
２                １７
３                ３１
４                ４５
５                ６０
６                ７４【００４３】○肉厚一定の場合
Ｄ＝６０ｍｍ
ｔ＝４ｍｍ
δＴ（ｋ）        ｆｓ（％）
０            ５６
１０            ５４
２０            ５２
５０            ４５
１００            ３５
【発明の効果】
【００４４】  本発明によれば以下の数々の効果が達成される。
大型設備を必要としない。
半凝固スラリーを短時間で作成することが可能である。
微細かつ均質な組織を有する成形品を形成することができる。
対象金属の種類・組成に限定させることなく半凝固金属スラリーを作製することができる。
すなわち、材料選択性が広げることができる。鉄合金、アルミ合金、マグネ合金その他の合金について適用が可能となる。また、アルミ合金の場合、従来はＡＣ４Ｃ系合金しか半凝固成形を行うことはできなかったが、本発明では、従来は実質上適用ができないとされたＡＤＣ１０系合金についても適用可能である。例えば、共晶点近傍の組成を有する合金であっても半凝固成形が可能となる。【００４５】  溶湯の温度に制限されることなく半凝固成形が可能となる。従来は精密な温度が必要とされそのために複雑な制御系を必要としたが本発明はかかる複雑な制御系を設ける必要もなく、従って、システムとしても簡易なものとすることができる。【００４６】  また、従来は、結晶の微細化を図るために、微細化材（例えばＴｉ、Ｂなど）の添加が行われたが、かかる微細化材を用いずとも結晶の微細化を図ることができる。もちろん本発明においても微細化材を添加してもよく、その場合は、より一層の微細化が達成される。さらに、熱バランスを行うことにより固相率の制御を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】  熱的平衡状態を示すための概念図である。
【図２】  実施例１において用いた容器の斜視図である。
【図３】  実施例１における測温結果を示すグラフである。
【図４】  実施例１において作製した半凝固体を用いた成形品の顕微鏡写真である。
【図５】  実施例２に係る注湯方法を示す側面図である。
【図６】  実施例３における結晶の粒径とＨｉｎ／Ｄとの関係を示すグラフである。
【図７】  実施例３における試験Ｎｏ．３の顕微鏡写真である。
【図８】  実施例３における試験Ｎｏ．４の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００４８】１    溶湯
２    容器（カップ）
１０  プランジャー
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】  本発明の実施の形態においては、容器等に注湯される溶融金属に初期凝固層を形成させない程度の攪拌を、外部から電磁気場を与えることなく生じさせてこの容器等に溶湯を注湯するものである。前記容器に注湯された前記溶融金属を冷却して固液共存状態の金属材料を形成して半凝固金属スラリーを製造する。
以下この発明の一実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００５０】  図２に示す容器を用いて次の条件で注湯を行った。
溶湯材質      ：ＡＣ４ＣＨ
ＴＬ＝６１０〜６１２℃
ＴＳ＝５５５℃
溶湯初期温度  ：６７０℃
カップ肉厚ｔ  ：３ｍｍ
カップ材質    ：ＳＵＳ３０４
カップ内径Ｄ  ：６０ｍｍ
カップ高さｈ  ：１５０ｍｍ
カップ初期温度：５℃
注湯高さＨｉｎ：５５０ｍｍ（カップ上部から４００ｍｍ上の位置から注湯）
Ｈｉｎ／Ｄ＝９．１
鋳込み時間：８秒
カップの断熱  ：有（図示せず）
注湯時間      ：５秒【００５１】  注湯直度から、各部における温度変化を測定した。その結果を図３に示す。図３からわかるように、平衡到達温度は約５９０℃であり、ＴｓとＴＬとの間に保たれている。
本例において得られた半凝固体を用いて成形した成形品の顕微鏡写真を図４に示す。図４からわかるように本例により得られた成形品の組織は微小な初晶が全体にわたり均一に存在していることがわかる。
【実施例２】
【００５２】  図５は容器２の底部プランジャーチップ１０を配置し、プランジャーチップの先端に曲率をもつ曲面とした。曲面は、注湯側から見て凹形状をなしている。
曲面はＲ＝７０ｍｍの曲率とした。
この容器に注湯を行った。
注湯条件は実施例１と同様とした。
本例で得た半凝固スラリーを用いて成形を行い、成形品の組織観察を行ったところ、実施例１よりもより微細かつ均一な組織が得られていた。【００５３】  上記実施例では、アルミ合金の例を示したが、他の溶融金属であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏した。
【実施例３】
【００５４】  本例では、Ｈｉｎ／Ｄを変化させて注湯を行った。
Ｈｉｎ：注湯高さ
Ｄ    ：容器の内径
他の点は実施例１と同様とした。
試験Ｎｏ．        Ｈｉｎ／Ｄ                結晶の粒径＊
１                １                        ３
２                ２                        ２．８
３                ３                        ２．７
４                ３．５                    ２．３
５                ４                        １．５
６                ５                        １．２
７                ７                        １．１
８                ８                        １
９                ９                        １
１０              １０                      ０．９
１１              １１                        ＊＊
＊：結晶の粒径（球状の初晶サイズ）は、試験Ｎｏ．９を基準（１）として結晶の粒径の相対値を示す。
＊：空気の巻き込みが生じた。
上記結晶の粒径とＨｉｎ／Ｄとの関係を図６に示す。また、試験Ｎｏ．４と試験Ｎｏ．５の顕微鏡写真をそれぞれ図７及び図８に示す。
それぞれのずからわかるように、Ｈｉｎ／Ｄが４以上の場合極めて優れた組織を示している。
【実施例４】
【００５５】  本例では、溶湯の初期温度の影響を調べた。
本例でもＡＣ４ＣＨを用いた。ただ、本例の材料の液相温度は６１７℃である。
鋳込み温度を６１０（−７）、６２０（＋３）、６４０（＋２３）、６５５（＋３８）、６７０（＋５３）、６８０（＋６３）、７００（＋８３）、７２０（＋１０３）、７３０（＋１１３）℃と変化させて実験を行った。括弧内は液相温度との差である。
他の条件は実施例１と同様とした。
温度を上げていくほど結晶粒径は小さくなった。
ただ、７００℃をピークとして、それ以上の温度では飽和乃至若干の低下傾向を示した。
【実施例５】
【００５６】  本例では、注湯時間を変化させた。
他の点は実施例１と同様とした。
Ｎｏ．      注湯時間（秒）        結晶の粒径＊      組織の均一性＊＊
４−１      ０．５                  ２．０              △
４−２      １                      １．３              ○
４−３      ２                      １                  ○
４−４      ３                      １                  ◎
４−５      ４                      １                  ◎
４−６      ５                      １                  ◎
４−７      ６                      １                  ◎
４−８      ７                      １                  ○
４−９      ８                      １                  ○
４−１０    ９                      １                  ○
４−１１    １０                    １．４              ○
４−１２    １１                    １．５              △
４−１３    １２                    １．６              △
＊：結晶の粒径（球状の初晶サイズ）は、試料Ｎｏ．４−６を基準（１）として結晶の粒径の相対値を示す。
＊＊：組織の均一性は、試料Ｎｏ．４−６を基準（◎）として、偏析を含む不均一性が大きい場合を○、かなり大きい場合を△で示す。
【実施例６】
【００５７】  本例では、実施例１において、容器の肉厚と内径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）を変化させた。
ｔ／Ｄが０．０１〜０．０８の場合がそれ以外の場合よりも微細かつ均一な結晶組織が得られた。
特に、容器の直径Ｄが４０〜１２０ｍｍの場合にその傾向が顕著であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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