(57)【要約】【課題】  加圧鋳造に耐えられるような均一な強度を有する鋳造用塩中子及び鋳造用塩中子の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  鋳造用塩中子の製造方法であって、塩Ｓを加熱溶融する工程と、中子成形型２に加熱溶融した塩Ｓを流し込む工程と、成形型２内で塩Ｓを凝固させて塩中子１を成形する工程と、を有する。この塩中子１は、塩Ｓが融着して構成されているものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩から構成される鋳造用塩中子において、前記塩が融着して構成されていることを特徴とする鋳造用塩中子。
【請求項２】
請求項１に記載の鋳造用塩中子において、複雑形状を有することを特徴とする鋳造用塩中子。
【請求項３】
塩を加熱溶融する工程と、
中子成形用型に加熱溶融した前記塩を流し込む工程と、
前記型内で前記塩を凝固させて塩中子を成形する工程と、
を有することを特徴とする鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項４】
前記塩中子を所望の形状に切削加工することを特徴とする請求項３に記載の鋳造用塩中子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩中子及びその製造方法に関し、特に、鋳造に用いられる塩中子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アルミダイキャスト等の鋳造において、中空構造または複雑な内部構造を有する鋳造物を成形する場合は、中子を使用する。中子は、金属溶湯から与えられる負荷が大きいため、高圧及び高温に耐えられる強度を有する必要がある。また、複雑な内部構造を付与するための中子は、鋳造後、直接抜き取ることができない場合、崩壊させて鋳造物から取り出す必要がある。
【０００３】
従来、このような鋳造用の中子に用いられるものとして、塩化ナトリウム粉末を加圧して成形した鋳造用塩中子が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。塩中子を用いて鋳造する場合は、まず、図３に示すように、型（鋳型）１２内に塩中子１をセットして、溶融した金属Ｍを流し込んだ後、上方から加圧する（図３（ａ）参照）。そして、この状態で冷却後（図３（ｂ）参照）、型１２内から塩中子１ごと取り出し（図３（ｃ）参照）、鋳造物１１に対して噴水することで塩中子１を溶解して除去する（図３（ｄ）参照）。
【０００４】
従って、塩中子１を用いれば、鋳造物１１に複雑な内部構造を付与することができ、鋳造物１１からの中子除去も容易に行える。
【特許文献１】特開平７−１９５１４８号公報（請求項１、段落００１０等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来技術における塩中子は、塩化ナトリウム粉末を加圧成形して製造されているので、その表面には、塩粒子が残存するとともに塩粒子間に隙間があり（図１（ｂ）参照）、この塩中子を用いて鋳造を行うと、塩粒子間の隙間に金属溶湯が入り込んで鋳造物に欠損あるいは余肉付与を生じる問題点があった。
【０００６】
また、前記従来技術における塩中子は、加圧成形で製造されているので、加圧具合で各部位の塩粒子間の隙間、強度等が異なる問題点があった。つまり、部位によっては、鋳造の高圧に耐えられる強度を得られず、鋳造時に部分的なひび割れ、欠損等の欠陥を生じるおそれがあった。特に、鋳造時の三方向からの加圧に対しては（図３（ａ）参照）、各部位での塩粒子間の隙間及び強度が均一でないと塩中子のゆがみや変形等を起こしやすいというおそれがある。
【０００７】
また、加圧成形することで製造した塩中子をさらに所望の形状に切削加工するとき、前記したような塩粒子間の隙間があると、塩中子が崩壊しやすいという問題点があった。そのため、塩中子に後工程で特に細かい形状を施すのが困難であるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、加圧鋳造に耐えられるような均一な強度を有する鋳造用塩中子及び鋳造用塩中子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、塩から構成される鋳造用塩中子において、前記塩が融着して構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る鋳造用塩中子によれば、塩粒子、例えば、塩化ナトリウムの粒子同士が融着して渾然一体の界面を形成するので、三方向から加わる圧力に対して高い強度を有している。そのため、加圧鋳造に耐えられる強度を得ることができる。
また、塩粒子が渾然一体の界面を形成して高い強度を有するので、後工程で、欠損させることなく、所望の形状に容易に切削加工することもできる。
さらに、本発明に係る塩中子を使用して鋳造するとき、塩粒子間に隙間がないため、金属溶湯が鋳造用塩中子の内部に浸透することがなく、良好な鋳造物を得ることができる。
【００１１】
なお、‘塩’としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の塩類あるいはこれらの混合物が挙げられる。
また、‘融着して構成’とは、塩粒子がほとんど残存しないような所定の結晶構造を有するような状態に構成されていることをいう。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の鋳造用塩中子において、複雑形状を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る鋳造用塩中子によれば、複雑な形状に成形されているので、複雑な内部構造を有する鋳造物を鋳造するのに好適に用いられる。また、この塩中子は、水で容易に溶解できるので、鋳造物から容易に除去することができる。
また、この鋳造用塩中子は、複雑形状を有していても、塩粒子が融着して渾然一体の界面を形成しているので、全体的に均一な強度を有している。そのため、加圧鋳造時に崩壊し難くなっている。
【００１４】
なお、‘複雑形状’とは、例えば、自動車のシリンダヘッドの中空形状、自動車のエンジン等のアンダーカット又は屈曲部を有する形状等、鋳造物から直接引き抜くことができないような塩中子の形状をいうものとする。
【００１５】
請求項３に係る発明は、鋳造用塩中子の製造方法であって、塩を加熱溶融する工程と、中子成形用型に加熱溶融した前記塩を流し込む工程と、前記型内で前記塩を凝固させて塩中子を成形する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る鋳造用塩中子の製造方法によれば、塩を加熱溶融して、凝固させるので、塩粒子が融着して渾然一体の界面を形成した塩中子を得ることができる。そのため、三方向から加わる圧力に対して高い強度を有し、加圧鋳造に耐えられる塩中子を製造することができる。また、塩を加熱溶融して凝固させているので、全体的に均一な結晶構造を有する、つまり、全体的に均一な強度を有する塩中子を製造することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の鋳造用塩中子の製造方法において、前記塩中子を所望の形状に切削加工する工程を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る鋳造用塩中子の製造方法によれば、請求項３に記載の鋳造用塩中子の製造方法の後工程として、塩中子を所望の形状に切削加工する。塩中子は高い強度を有しているため、欠損させずに容易に切削加工することができる。また、所望の形状にすることで、鋳造物に細かい形状を付与することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る鋳造用塩中子は、加圧鋳造に耐えられるような均一な強度を有する。また、強度を有することで、さらに切削加工しても欠損することなく、所望の形状を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法によれば、塩が融着して構成された鋳造用塩中子を製造することができる。そのため、加圧鋳造に耐えられるような均一な強度を有する鋳造用塩中子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係る鋳造用塩中子の表面状態を拡大して示す模式図であり、図１（ｂ）は、従来の加圧方式で製造した鋳造用塩中子の表面状態を拡大して示す模式図である。また、図２は、本実施の形態に係る鋳造用塩中子の製造工程を示す工程図である。
【００２２】
〔鋳造用塩中子の全体説明〕
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施の形態に係る鋳造用塩中子（以下、単に「塩中子」という。）１について説明する。
図２に示す本実施の形態に係る塩中子１は、鋳造物１１（図３参照）を型成形する際に使用する中子であって、鋳造物１１の中空形状１１ａ（図３（ｄ）参照）に応じた所定の形状を有している。
【００２３】
本実施の形態に係る塩中子１は、後記する製造工程で詳細に説明する通り、原料となる塩を型内で溶融し、冷却し、そして仕上げ加工することによって得られるものであり、図１（ａ）に示すように、塩の粒子同士が融着して粒子間の界面が実質的にない状態の構造を有している。具体的には、本実施の形態に係る塩中子１は、原料となる塩を溶融して製造しているので、粒子間の隙間がなく、さらに全ての部位で均一な結晶構造を有している。
【００２４】
従来技術の塩中子と比較すると、図１（ｂ）に示すように、従来技術の塩中子は加圧成形して製造されているので、塩粒子Ｓ１が残存するとともに、塩粒子Ｓ１間に隙間があり、図１（ａ）の本実施の形態に係る塩中子１の表面状態とは明らかに異なる。このような従来技術の塩中子を使用して鋳造を行うと、この塩粒子Ｓ１間の隙間に金属Ｍが入り込み欠損等を生じるおそれがあった。さらに、従来技術の塩中子は、加圧成形されているので、塩粒子Ｓ１間の隙間、強度等が塩中子の部位により違いを生じるおそれがあった。
【００２５】
なお、塩中子１の原料として使用できる塩Ｓは、本発明の目的・効果を奏するものであれば特に限定されるものではなく、成形型２より融点が低く、かつ、水と溶解する塩類、具体的には塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の塩類あるいはこれらの混合物が挙げられる。入手容易性の観点から塩化ナトリウムが好ましく、後記する所定の結晶構造を得るという観点から、できる限り純度が高く、なおかつ、粒度のそろった塩化ナトリウムが好ましい。なお、塩化ナトリウムの融点は約８００℃である。
【００２６】
〔塩中子の製造方法〕
このような原料となる塩Ｓを下記の工程に従って加工することによって本実施の形態に係る塩中子１が製造される。
【００２７】
（工程１）
図２（ａ）に示す通り、まず、塩中子１を成形するための成形型２に塩中子１の原料である塩Ｓを溶融した状態で導入する。なお、原料となる塩Ｓの粒度分布にばらつきがある場合には、溶融した塩Ｓをゆっくりと攪拌することによって前記したような所定の結晶構造を有する塩中子１が得られる。
この際の条件は、原料となる塩Ｓが溶融して流体となれば特に限定されるものではない。また図２（ａ）では、溶融した塩を手動で導入している様子を示しているが、大量生産する際には所定の溶融塩導入手段により成形型２に導入することもできる。
なお、この成形型２は、塩Ｓより融点の高い材料から成形されている。
【００２８】
（工程２）
次いで、図２（ｂ）に示すように、成形型２中で溶融した塩Ｓを冷却して、粗製の本実施の形態に係る塩中子１を製造する。この際の冷却条件は、大気中の放冷却でもよいが、より均一な塩中子１を製造するという観点から、冷却速度をコントロールすることも可能である。一般に、冷却速度が遅いほど均一な結晶構造を有する塩中子が得られると考えられる。この工程で得られる粗製の塩中子１は、表面部分が粗い、いわゆる引け巣１ａを有している状態である。
【００２９】
（工程３）
次いで、図２（ｃ）に示すように、工程２で得られた粗製の塩中子１を離型して、表面部分の引け巣１ａを切削加工等の従来公知の方法により仕上げ加工すると、所望の形状を有する塩中子１を得ることができる（図２（ｄ）参照）。
【００３０】
このように、本実施の形態においては、成形型２内に溶融した塩Ｓを導入するという極めて簡単な手段で特定の効果を有する塩中子１を製造できる。すなわち、塩Ｓを溶融する際に比較的低いエネルギを使用するので、従来の加圧成形と比較して極めて低いエネルギで所望とする塩中子１を得ることができる。
【００３１】
また、塩Ｓを溶融するだけで所望の形状の塩中子１を製造することが可能であるので、複雑な形状の塩中子１を容易に製造することが可能である。このことは、加圧成形により製造する従来の塩中子と比較して際立った特徴である。
【００３２】
〔鋳造物の製造〕
次に、本実施の形態に係る塩中子１を使用した鋳造物１１の製造について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態（及び従来技術）の塩中子を用いた鋳造物の製造工程の一例を示す概略図である。
【００３３】
（工程Ａ）
まず、図３（ａ）に示すように、成形鋳造用の型１２の所定位置に本実施の形態に係る塩中子１を配置し、そして固定する。そして、鋳造物１１を製造するための原料である金属Ｍの溶融物を型１２内に導入し、原料となる金属Ｍに依存した従来公知の条件で金属Ｍを溶融加圧して塩中子１を有する状態の所定の鋳造物１１を得る。
【００３４】
（工程Ｂ）
次いで、図３（ｂ）に示すように、工程Ａの状態で冷却して得られる、塩中子１を有する状態の所定の鋳造物１１を離型する（図３（ｃ）参照）。
【００３５】
（工程Ｃ）
次いで、図３（ｄ）に示すように、塩中子１を有する状態の所定の鋳造物１１の塩中子１を、水で溶解して、鋳造物１１から除去する。
このようにして、所望の形状である中空形状１１ａを有する鋳造物１１を得ることができる。
【００３６】
以上によれば、本実施の形態において、以下の効果を得ることができる。
本実施の形態では、塩Ｓが融着して構成された塩中子１を製造することができる。この塩中子１は、塩粒子同士が融着して渾然一体の界面を形成するので、三方向から加わる圧力に対して高い強度を有している。そのため、鋳造物１１を製造する際の加圧鋳造に耐えられる強度を均一に得られる。
また、塩中子１は高い強度を有するため、容易に崩壊することがなく、所望の形状に容易に切削加工することができる。
さらに、本実施の形態に係る塩中子１を使用して鋳造するとき、塩粒子間に隙間がないため、金属Ｍが塩中子１の内部に浸透することがなく、良好な鋳造物１１を得ることができる。
【００３７】
なお、前記した鋳造物１１の製造（成形）方法では、最も簡単な金属の型成形方法について説明したが、本発明はこのような製造方法に限定されるものではなく、種々の中子を用いた金属の成形方法に応用することが可能であり、例えば複数の塩中子を組み合わせた型成形等種々の成形方法に適用可能である。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
（実施例）
食塩（ＮａＣｌ純度９８％）を８５０℃で加熱溶融して、２００℃に加熱して水分を飛ばした円筒形（直径４．６ｃｍ、高さ６ｃｍ）の鉄製型に導入して放冷した。次いで、離型して表面の引け巣部分を除去して本実施の形態に係る塩中子（直径４．５ｃｍ、高さ５ｃｍ）を得た。
（比較例）
食塩（ＮａＣｌ純度９８％）を用いて特許文献１に記載の方法に準じて（成形加圧条件１４７ＭＰａ）、実施例と同一形状の比較用の塩中子を得た。
【００３９】
実施例及び比較例で得られた塩中子の圧縮強度を島津製作所製オートグラフＡＧ−Ｂで測定したところ、実施例で得られた本実施の形態に係る塩中子の圧縮強度は、３０ＭＰａであり、比較例で得られた比較用の塩中子の圧縮強度は、３４ＭＰａであり、両者にあまり相違はなかった。
【００４０】
また、実施例及び比較例で得られた塩中子の表面状態を顕微鏡で観察したところ、実施例で得られた本発明の塩中子は粒子同士が融着した構造を有しており粒子間の隙間は観察されなかった。これに対して比較例で得られた比較用の塩中子は、粒子間に多数の間隙が観察された。
以上のことから、本発明の塩中子は、実施例とほぼ同等の圧縮強度を有しており、欠陥の原因となる粒子間の隙間がない良好な塩中子であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は、本実施の形態に係る鋳造用塩中子の表面状態を拡大して示す模式図であり、（ｂ）は、従来の加圧方式で製造した鋳造用塩中子の表面状態を拡大して示す模式図である。
【図２】本実施の形態に係る鋳造用塩中子の製造工程を示す工程図である。
【図３】本実施の形態及び従来技術の塩中子を用いた鋳造物の製造工程の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      塩中子
２      成形型
１１    鋳造物
１２    型
Ｍ      金属
Ｓ      塩
【図１】
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【図２】
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【図３】
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