(57)【要約】【目的】  各種アルミニウム鋳造法において、湯口や堰入子部はＡｌ溶損が激しく起こり、耐Ａｌ溶損性の高い材料開発が強く望まれていたため、本発明では、耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を提供することを目的とするものである。【構成】  本発明は、金型材料として用いていた高温工具鋼を純チタンまたは６−４チタン合金に代え、表面に大気酸化処理または窒化処理を施すと耐Ａｌ溶損性について高い効果が現れることが判明した。そこで、金型材料として純チタンを用い表面に大気酸化処理または窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型の構成及び金型材料として６−４チタン合金を用い表面に大気酸化処理または窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型の構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型材料として純チタンを用い表面に大気酸化処理または窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型と各種部品。
【請求項２】
金型材料として純チタンを用い表面に窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型と各種部品。
【請求項３】
金型材料として６−４チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金）を用い表面に大気酸化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型と各種部品。
【請求項４】
金型材料として６−４チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金）を用い表面に窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型と各種部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム鋳造法において耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト用金型に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の金型材料としては、一般的に高温工具鋼が使用され、金型の耐Ａｌ溶損性を高めるためにガス軟窒化処理や塩浴軟窒化処理などの表面処理が施されることが多い。
【０００３】
また、特許公開番号特開２０００−１４４３３４号の公開特許公報に記載されている「耐溶損性に優れたＡｌダイカスト金型用鋼」のように、高温工具鋼に硫黄とテルルを添加すると耐Ａｌ溶損性が向上するという発明も存在する。
【０００４】
しかしながら、従来のアルミニウム鋳造法においては、高温の溶湯と高速で接触すると、湯口や堰入子部にはＡｌ溶損が激しく起こっていたため、ダイカスト金型に用いられる耐Ａｌ溶損性の高い材料開発が強く望まれてきた。
【特許文献１】特開２０００−１４４３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、高温の溶湯と高速で接触してもＡｌ溶損が起こりにくい「耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金」により表面処理したダイカスト金型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、金型材料として用いていた高温工具鋼を純チタンまたは６−４チタン合金に代え、表面に大気酸化処理または窒化処理を施すと耐Ａｌ溶損性について高い効果が現れることが判明した。
【０００７】
そこで、金型材料として純チタンを用い表面に大気酸化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型の構成及び金型材料として６−４チタン合金を用い表面に大気酸化処理または窒化処理を施したことを特徴とする耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型の構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以下の効果が得られる。第１に、表面無処理の純チタン及び６−４チタン合金のＡｌ溶損率は約１０％で、比較材であるＡ・Ｂ・Ｃ社のＳＫＤ６１の約２分の１の効果が得られる。
【０００９】
第２に、純チタン及び６−４チタン合金は、ともに７００度以上の表面大気酸化処理や表面窒化処理によって、極めて高い耐Ａｌ溶損性が得られる。
【００１０】
第３に、表面処理した純チタン及び６−４チタン合金は、ともに長時間に渡り浸漬旋回及び昇降サイクル浸漬させても極めて高い耐Ａｌ溶損性が認められ、湯口や堰入子用材料及びＡｌ溶損性が起こる部品材料として最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
耐Ａｌ溶損性の高い金型材料を得るという目的を純チタンまたは６−４チタン合金に大気酸化処理または窒化処理を行うことにより得られる耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を使用して実現した。
【実施例１】
【００１２】
以下に、添付図面に基づいて、本発明である「耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金を用いたダイカスト金型と各種部品」の表面処理する「耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金」について詳細に説明する。耐溶損性の効果を示すため、純チタンと６−４チタン合金に対して表面に大気酸化処理または窒化処理を施し、浸漬旋回試験及び昇降サイクル浸漬試験を行う。  
【００１３】
図１は、表面大気酸化処理した純チタンと６−４チタン合金のＡｌ溶損率の比較を示したグラフである。縦軸は試験項目、横軸はＡｌ溶損率を％単位で表している。溶湯としてＡ３５６（Ａｌ−７Ｓｉ−０．３Ｍｇ）を使用し、温度を７２０度、流速を４．４ｍ／ｍｉｎ、また昇降サイクルを４４回／ｍｉｎとしてＡｌ溶損率を比較した。
【００１４】
まず、温度７２０度で５時間の旋回試験のもとで表面無処理の場合の溶損率を比較すると、Ａ社ＳＫＤ６１は１７．８％、Ｂ社ＳＫＤ６１は２０％、Ｃ社ＳＫＤ６１は２８％の溶損率を示したのに対し純チタンは１０．４％、６−４チタン合金は１０．５％となり、従来の材料として使用していた高温工具鋼（ＳＫＤ６１）よりも高い効果が得られた。
【００１５】
次に同じ条件の旋回試験のもとで表面大気酸化処理をした場合の溶損率では、６００度で１２時間の表面処理を行った場合に純チタンが３．４％、６−４チタン合金が４．１％の溶損率を示し、７００度で１２時間の表面大気酸化処理を行った場合に純チタンが０．３％、６−４チタン合金が０．５％の溶損率を示した。
【００１６】
以上より、純チタン及び６−４チタン合金は表面無処理であっても従来の高温工具鋼よりも耐Ａｌ溶損性が高く、また表面に大気酸化処理を施すことにより更に耐Ａｌ溶損性が高くなる。
【００１７】
次に、７２０度で５０時間の旋回試験のもとで、７００度で１２時間の表面処理を行った場合の溶損率は純チタンが３．３％、６−４チタン合金が１．６％となり、６−４チタン合金が短時間の旋回試験よりも長時間の旋回試験に高い溶損率を示すことが分かる。
【００１８】
７２０度で５時間の昇降サイクル試験において表面無処理の場合、純チタンが２．１％、６−４チタン合金が２．６％の溶損率となり、７２０度で３時間の昇降試験において５２．４％の溶損率を示したＣ社ＳＫＤ６１よりも遙かに耐Ａｌ溶損性が高くなることが分かる。
【００１９】
また、同条件の昇降サイクル試験（７２０度で５時間）において７００度で１２時間の表面大気酸化処理をした場合、純チタンでは０．２％、６−４チタン合金では０．４％という非常に高い耐Ａｌ溶損性を示した。
【００２０】
最後に、７２０度で５０時間の昇降サイクル試験のもとで、７００度で１２時間の表面大気酸化処理を行った場合の溶損率は純チタンは９．９％、６−４チタン合金は７．１％であった。
【００２１】
以上のように、ダイカスト金型の表面大気酸化処理をした場合、純チタン及び６−４チタン合金は高い耐Ａｌ溶損性を示し、長時間に渡る旋回及び昇降サイクル試験においても極めて高い耐Ａｌ溶損性を示した。
【００２２】
図２は、表面大気酸化処理した材料表面から内部への硬さ分布を示したグラフである。図２のグラフの左側の縦軸はビッカース硬さ（Ｈｖ）を示し、右側の縦軸はＨＲＣ硬さを示している。また、横軸は表面からの距離を示している。
【００２３】
図２に示すように、表面大気酸化処理を行った純チタン及び６−４チタン合金とも表面から内側へ約０．１ｍｍの厚さで非常に硬度の高い層が形成されＡｌ溶損の防壁となっている。
【００２４】
図３は、表面窒化処理した純チタンと６−４チタン合金のＡｌ溶損率の比較を示したグラフである。縦軸は試験項目、横軸はＡｌ溶損率を％単位で表している。溶湯としてＡ３５６（Ａｌ−７Ｓｉ−０．３Ｍｇ）を使用し、温度を７２０度、流速を４．４ｍ／ｍｉｎ、また昇降サイクルを４４回／ｍｉｎとしてＡｌ溶損率を比較した。
【００２５】
まず、温度７２０度で５時間の旋回試験のもとで表面無処理の場合の溶損率を比較すると、Ｃ社ＳＫＤ６１は２８％の溶損率を示したのに対し、純チタンは１０．４％、６−４チタン合金は１０．５％と従来の材料として使用していた高温工具鋼（ＳＫＤ６１）よりも高い効果が得られた。
【００２６】
次に同じ条件の旋回試験のもとで表面窒化処理をした場合の溶損率では、９００度で６時間の表面窒化処理を行った場合に純チタンが０．６％、６−４チタン合金が０．６％の溶損率を示したことから、表面に窒化処理を施すことで、非常に高い耐Ａｌ溶損性を示すことが分かる。
【００２７】
７２０度で５時間の昇降サイクル試験において表面無処理の場合には、純チタンが２．１％、６−４チタン合金が２．６％の溶損率となり、７２０度で３時間の昇降試験において５２．４％の溶損率を示したＣ社ＳＫＤ６１よりも遙かに耐Ａｌ溶損性が高くなることが分かる。
【００２８】
次に、同じ条件の昇降サイクル試験のもとで、９００度で６時間の表面窒化処理を行った場合の溶損率は、純チタンは０．７％、６−４チタン合金は０．５％と非常に高い耐Ａｌ溶損性であることを示した。
【００２９】
以上のように、ダイカスト金型の表面に窒化処理を施した場合、純チタン及び６−４チタン合金は極めて高い耐Ａｌ溶損性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明である耐Ａｌ溶損性の高いチタン合金と各種部品の表面大気酸化処理した純チタンと６−４チタン合金のＡｌ溶損率の比較を示したグラフである。
【図２】本発明である表面大気酸化処理した材料表面から内部への硬さ分布を示したグラフである。
【図３】表面窒化処理した純チタンと６−４チタン合金のＡｌ溶損率の比較を示したグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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