(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造するアルミニウム鋳造装置において、
このアルミニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排出する空気排出部と、
空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、
不活性ガスを導入した後のキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入するマグネシウム導入部と、
気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガス導入部と、
前記空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することでキャビティ内を所定圧に調整する制御部と、を備えることを特徴とするアルミニウム鋳造装置。
【請求項２】
前記空気排出部がキャビティに臨む部位と、前記不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム鋳造装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ個別に制御可能としたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム鋳造装置。
【請求項４】
前記マグネシウム導入部に、マグネシウムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇華部を設けるとともに、前記窒素ガス導入部に窒素ガスを加熱する加熱部を設け、
前記昇華部及び加熱部を前記制御部で制御することにより、それぞれの温度を調整することができるようにしたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造する鋳造金型によるアルミニウム鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムの鋳造において、金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給する際に、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成し、生成した酸化膜がアルミニウム溶湯の表面張力を増加させ、アルミニウム溶湯の流動性を低下させることが起こり得る。このため、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成すると、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことは難しい。
【０００３】
そこで、アルミニウム鋳造の際に、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に維持する鋳造方法として、例えば特願平１１−９１４４５号公報（特開２０００−２８００６３）「アルミニウム鋳造方法」が提案されている。以下、この技術について同公報の図を再掲して説明する。
【０００４】
図１８は従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図である。アルミニウムを鋳造する際には、先ず窒素ガスボンべ１５０から窒素ガス（Ｎ2ガス）を金型１５１のキャビティ１５２に充填する。次に、窒素ガスを蓄留タンク１５３に送り、蓄留タンク１５３内のマグネシウム粉末（Ｍｇ粉末）を窒素ガスと共に加熱炉１５５内に送り込む。
この加熱炉１５５内でマグネシウム粉末を昇華させ、昇華したマグネシウムを窒素ガスと反応させて気体状のマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を得る。
【０００５】
このマグネシウム窒素化合物を配管１５６を通して金型１５１のキャビティ１５２内に導入し、導入したマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させる。
次に、キャビティ１５２内にアルミニウム溶湯１５７を供給する。供給したアルミニウム溶湯１５７をマグネシウム窒素化合物と反応させて、アルミニウム溶湯１５７の表面の酸化物から酸素を取り除く。
【０００６】
これにより、アルミニウム溶湯１５７の表面に酸化皮膜が発生することを防ぎ、アルミニウム溶湯１５７の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯１５７のキャビティ１５２への湯廻り性を好適に保つことができ、アルミニウム鋳造品の品質を高めることができる。
【０００７】
ここで、上述したマグネシウム窒素化合物の生成工程及びアルミニウム溶湯の注湯工程ついて詳しく説明する。
先ず、マグネシウム窒素化合物の生成工程について説明する。加熱炉１５５の内部でマグネシウム粉末を昇華させ、この昇華したマグネシウムを加熱炉１５５の内部で窒素ガスと反応させる。昇華したマグネシウムは加熱炉１５５の内部で浮遊しているために、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着し、表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。
【０００８】
次に、アルミニウム溶湯の注湯工程について説明する。
図１９は従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図であり、キャビティ１５２の表面にマグネシウム窒素化合物の層１５９（以下、「マグネシウム窒素化合物層１５９」という）を析出させた後、キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給した状態を示す。
キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給することにより、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが、マグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触し、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除く。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１９で説明したように、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａをマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触させることで、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くことができる。
このことから、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くためには、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが接触するマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａのみを存在させればよいことが判る。
【００１０】
しかし、図１８で説明したように、マグネシウム窒素化合物の生成を、加熱炉１５５の内部にマグネシウムを浮遊させた状態でおこなうので、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着する。このため、マグネシウムの表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。このマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させるので、図１９に示すように膜厚ｔのマグネシウム窒素化合物層１５９になる。
【００１１】
このため、キャビティ１５２の表面に、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を析出させることになり、マグネシウム窒素化合物層１５９の生成に時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
加えて、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を生成することになるので、窒素ガスの使用量も多くなり、そのことがコストを下げる妨げになる。
【００１２】
さらに、上記公報の鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物層１５９をキャビティ１５２の表面に生成する工程の前工程において、キャビティ１５２内に空気を残したままの状態で、キャビティ１５２内に窒素ガスを充填する方法を採用している。
このため、キャビティ１５２内から空気を円滑に逃がすことが難しく、キャビティ１５２内を窒素ガスの雰囲気状態にするまでに時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができ、かつ窒素ガスの使用量を少なくすることができる鋳造金型によるアルミニウム鋳造装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造するアルミニウム鋳造装置において、このアルミニウム鋳造装置は、キャビティ内の空気を排出する空気排出部と、空気を排出したキャビティ内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部と、不活性ガスを導入した後のキャビティ内に気体状のマグネシウムを導入するマグネシウム導入部と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ内に加熱した窒素ガスを導入する窒素ガス導入部と、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ制御することでキャビティ内を所定圧に調整する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
アルミニウム鋳造装置に、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャビティ内を所定圧に調整するように構成した。このように、キャビティ内を制御部で所定圧に調整することにより、キャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層の表面に効率よく窒素マグネシウムを生成させることができる。
従って、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができる。
【００１６】
加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことができる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００１７】
請求項２は、空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けたことを特徴とする。
【００１８】
空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けることで、キャビティ内に供給した不活性ガスでキャビティ内の空気を空気排出部側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ内の空気を排出流路から効率よく排出することができるので、キャビティ内を短い時間で不活性ガスの雰囲気に変えることができる。
【００１９】
請求項３において、制御部は、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部をそれぞれ個別に制御可能としたことを特徴とする。
【００２０】
空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部でそれぞれ個別に制御することで、キャビティ内の環境を、マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。
【００２１】
請求項４は、マグネシウム導入部に、マグネシウムを昇華して気体状のマグネシウムを生成する昇華部を設けるとともに、窒素ガス導入部に窒素ガスを加熱する加熱部を設け、昇華部及び加熱部を前記制御部で制御することにより、それぞれの温度を調整することができるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
昇華部及び加熱部をそれぞれ制御部で制御することで、昇華部でマグネシウムを効率よく好適に昇華することができ、かつ加熱部で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウムを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図である。
ディスクロータ１０は、円筒形のハブ部１１と、ハブ部１１に一体に成形した円盤状のディスク部１８とからなアルミニウム製の部材である。
【００２４】
ハブ部１１は、周壁１２の外側端に蓋１３を一体成形したもので、蓋１３の中央に開口１４を開け、開口１４の周囲にボルト孔１５・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）及びスタッド孔１６・・・を開けたものである。
ボルト孔１５・・・から図示しないボルトを差込み、これらのボルトでディスクロータ１０をドライブシャフト（図示しない）側に取り付ける。
なお、スタッド孔１６・・・は、ディスクロータ１０に車輪を取り付けるために、図示しないスタッドを圧入する孔である。
【００２５】
図２は本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施形態）の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置２０は、鋳造金型２２を備えた鋳造装置本体２１と、鋳造金型２２に備えたキャビティ２５内の空気を排出する空気排出部４０と、空気を排出したキャビティ２５内にアルゴン（Ａｒ）ガス（不活性ガス（希ガス））を導入する不活性ガス導入部４５と、不活性ガスを導入した後のキャビティ２５内に気体状のマグネシウム（Ｍｇ）を導入するマグネシウム導入部５０と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ２５内に加熱した窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部６０と、キャビティ２５内の圧力を検出する検知部６５と、この検知部６５の検出情報に基づいてキャビティ２５内を所定圧に調整する制御部７０とを備える。
【００２６】
鋳造装置本体２１は、ベース３０に固定板３１を取付け、この固定板３１に鋳造金型２２の固定型２３を取付け、固定板３１にガイドロッド３２，３２を取付け、ガイドロッド３２，３２で可動板３３を移動自在に支え、可動板３３に鋳造金型２２の可動型２４を取付け、固定型２３及びベース３０にキャビティ２５に開口する湯路３４を形成し、湯路３４内に移動自在にプランジャ３５を備え、この湯路３４から鉛直に湯口３６を形成し、湯口３６の上端をほぞ３７で塞ぎ、この湯口３６に連通可能な注湯槽３８を湯口３６の上方に備える。
固定型２３及び可動型２４で鋳造金型２２を構成する。
【００２７】
このアルミニウム鋳造装置２０によれば、可動板３３を移動手段（図示しない）で矢印の方向に移動することにより可動型２４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。可動型２４を型締め位置に静止させることで、固定型２３と可動型２４とでキャビティ２５を形成することができる。このキャビティ２５にアルミニウム溶湯３９を供給した後、プランジャ３５でアルミニウム溶湯３９を加圧することによりキャビティ２５内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
【００２８】
空気排出部４０は、キャビティ２５に排出流路４１を介して真空ポンプ４２を連通し、真空ポンプ４２を制御部７０からの制御信号に基づいて駆動状態と停止状態とに切換えるように構成したものである。
真空ポンプ４２を駆動状態に切換えることでキャビティ２５内の空気を排出流路４１を介して大気中に排出することができる。
【００２９】
不活性ガス導入部４５は、キャビティ２５に導入流路４６を介してアルゴンガスボンべ４７を連通し、導入流路４６の途中にアルゴン用開閉弁４８を備え、アルゴン用開閉弁４８を制御部７０からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換えるように構成したものである。
アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンを導入流路４６を介してキャビティ２５内に導入することができる。
【００３０】
不活性ガス導入部４５の導入流路４６がキャビティ２５に臨む部位２５ａと、空気排出部４０の排出流路４１がキャビティ２５に臨む部位２５ｂとを、それぞれキャビティ２５の表面のうちの対向する面２６ａ，２６ｂに設けた。これにより、導入流路４６がキャビティ２５に臨む部位２５ａと、排出流路４１がキャビティ２５に臨む部位２５ｂとを互に対向させることができる。
従って、アルゴンガスの導入流路４６からキャビティ２５内にアルゴンガスを導入した際に、アルゴンガスでキャビティ２５内の空気を排出流路４１側に寄せる。このため、キャビティ２５内の空気を排出流路４１から効率よく排出することができる。
【００３１】
マグネシウム導入部５０は、導入流路４６の途中に第１マグネシウム導入流路５１及び第２マグネシウム導入流路５２を備え、第１、第２のマグネシウム導入流路５１，５２に昇華部５３を連通し、第１マグネシウム導入流路５１の途中にマグネシウム用開閉弁５７を備える。
【００３２】
昇華部５３は、第１マグネシウム導入流路５１の出口端５１ａに連通するとともに第２マグネシウム導入流路５２の入口端５２ａに連通する収容ケース５４を備え、この収容ケース５４の外側に昇華用ヒータ５５を備える。
この昇華部５３は、昇華用ヒータ５５を制御部７０からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱態とに切換えることで加熱温度を調整するように構成したものである。
昇華用ヒータ５５を加熱することで、収容ケース５４内を所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱することにより、収容ケース５４内のマグネシウム・インゴット（マグネシウム）５８を昇華させて気体状にすることができる。
【００３３】
マグネシウム用開閉弁５７は、制御部７０からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換え可能な弁である。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５４内に導入し、導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウムを第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６を介してキャビティ２５内に導入することができる。
【００３４】
窒素ガス導入部６０は、キャビティ２５に窒素導入流路６１を介して窒素ガスボンべ６２を連通し、窒素導入流路６１の途中に窒素用開閉弁６３及び加熱部（ヒータ）６４を備える。
窒素用開閉弁６３は、制御部７０からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とに切換え可能な弁である。窒素用開閉弁６３を開状態に切換えることで窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒素導入流路６１を介してキャビティ２５内に導入することができる。
【００３５】
この窒素ガス導入部６０は、加熱部６４を制御部７０からの制御信号に基づいて加熱状態と非加熱態とに切換えることで加熱温度を調整するように構成したものである。加熱部６４を加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱することができる。
【００３６】
検知部６５は、キャビティ２５の上端にセンサ６６を備え、このセンサ６６でキャビティ２５内の圧力を検出し、検出した情報を制御部７０に伝えるものである。
【００３７】
制御部７０は、検知部６５からの圧力検出情報に基づいて、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０をそれぞれ個別に制御可能に構成し、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を制御することでキャビティ２５内をの圧力を所定圧に調整するものである。
【００３８】
この制御部７０によれば、真空ポンプ４２を駆動・停止状態に切換える信号を真空ポンプ４２に伝えることができ、アルゴン用開閉弁４８を開・閉状態に切換える信号をアルゴン用開閉弁４８に伝えることができ、マグネシウム用開閉弁５７を開・閉状態に切換える信号をマグネシウム用開閉弁５７に伝えることができ、窒素用開閉弁６３を開・閉状態に切換える信号を窒素用開閉弁６３に伝えることができる。
また、この制御部７０によれば、昇華部５３の昇華用ヒータ５５を加熱状態と非加熱態とに切換える信号を昇華用ヒータ５５に伝えることができ、加熱部６４を加熱状態と非加熱態とに切換える信号を加熱部に伝えることができる。
【００３９】
以下、本発明に係るアルミニウム鋳造装置２０（第１実施形態）の作用について説明する。
図３は本発明に係る第１実施形態の作用を説明するフローチャートであり、アルミニウム鋳造方法を示す。なお、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ１０；型閉めした鋳造金型のキャビティ内から空気を排出するとともにキャビティ内に不活性ガスを充填して、キャビティ内を第１の圧力にする。
ＳＴ１１；キャビティ内に気体状のマグネシウムを導入してキャビティ表面にマグネシウムを析出させるとともにキャビティ内を第２の圧力にする。
【００４０】
ＳＴ１２；キャビティ内に加熱した窒素ガスを導入してキャビティ表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）を生成させるとともにキャビティ内を第３の圧力Ｐにする。
ＳＴ１３；キャビティ内にアルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係るアルミニウム鋳造の作用、すなわちアルミニウム鋳造方法（ＳＴ１０〜ＳＴ１３）の工程を図４〜図１１で詳しく説明する。
【００４１】
図４は本発明に係る第１実施形態の第１作用説明図であり、ＳＴ１０を示す。
制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ２５内の空気を排出流路４１を介して大気に排出する。
同時に、制御部７０からアルゴン用開閉弁４８に開信号を伝えてアルゴン用開閉弁４８を開状態に切換える。アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガス（「点々」で示す）を導入流路４６を介してキャビティ２５内に導入する。
【００４２】
キャビティ２５内の空気を排出した後、制御部７０から真空ポンプ４２に停止信号を伝えて真空ポンプ４２を停止する。検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ２５内の圧力が、予め設定した第１の圧力が大気圧以下の０．５気圧になったとき、制御部７０からアルゴン用開閉弁４８に閉信号を伝えてアルゴン用開閉弁４８を閉状態にする。
【００４３】
これにより、キャビティ２５内をアルゴンガスの雰囲気状態にすることができる。キャビティ２５内をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ２５内から空気を排出するようにした。このため、キャビティ２５内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
加えて、キャビティ２５内を第１の圧力に調整することにより、大気中の空気がキャビティ２５内に侵入することを防ぐことができる。このため、キャビティ２５内をアルゴンガスの雰囲気にさらに効率よく変えることができる。
【００４４】
図５は本発明に係る第１実施形態の第２作用説明図であり、不活性ガス導入部４５の導入流路４６がキャビティ２５に臨む部位２５ａと、空気排出部４０の排出流路４１がキャビティ２５に臨む部位２５ｂとを互に対向させて反対側に設けた状態を示す。
【００４５】
このように、アルゴンガスの導入流路４６を空気の排出流路４１に対して対向する位置に設けたので、アルゴンガスの導入流路４６からキャビティ２５内にアルゴンガス（「点々」で示す）を矢印▲１▼の如く導入した際に、アルゴンガスの領域４７ａが増すことによりキャビティ２５内の空気の領域４１ａを排出流路４１側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ２５内の空気を排出流路４１から矢印▲２▼の如く効率よく排出することができる。従って、キャビティ２５内の空気をさらに短い時間で排出して、アルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【００４６】
図６は本発明に係る第１実施形態の第３作用説明図であり、ＳＴ１１を示す。
制御部７０からの信号で昇華部５３の昇華用ヒータ５５を加熱状態とし、収容ケース５４内を所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱する。収容ケース５４内を加熱することでマグネシウム・インゴット５８を昇華させて気体状にする。なお、収容ケース５４内の気体状のマグネシウムを「点々」で示す。
【００４７】
制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換える。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換えることで、アルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５４内に導入する。
導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウム（「点々」で示す）を第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６を介してキャビティ２５内に導入する。この際に、キャビティ２５内の第２の圧力（０．５〜０．７気圧）を大気圧以下になるように調整する。
【００４８】
ここで、図４で説明したように第１の圧力（０．５気圧）を第２の圧力（０．５〜０．７気圧）と同様に大気圧以下にすることで、第１の圧力と第２の圧力との圧力差を小さく、又は圧力差がないようにできるので、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推移することができる。このため、第１の圧力から第２の圧力に推移する際のタイムラグを抑えることができる。
図６に戻って、気体状のマグネシウムをキャビティ２５に導入する際に、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６を加熱することで、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６にマグネシウムが析出しないようにすることが好ましい。
【００４９】
図７は本発明に係る第１実施形態の第４作用説明図である。
キャビティ２５内に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャビティ２５の表面に触れて１５０〜２５０℃に温度が低下する。気体状のマグネシウムの温度が１５０〜２５０℃に下がることにより、気体状のマグネシウムがキャビティ２５の表面に析出する。この析出したマグネシウムをマグネシウム層５８ａとする。
【００５０】
ここで、キャビティ２５内の第２の圧力（０．５〜０．７気圧）を大気圧以下に調整することで、キャビティ２５内をマグネシウムが析出しやすい条件（すなわち、キャビティ２５の表面温度を１５０〜２５０℃）に簡単に設定することができるので、マグネシウムを効率よく析出させることができる。
【００５１】
図６に戻って、検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ２５内の圧力が、予め設定した第２の圧力になったとき、制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７に閉信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を閉状態にする。
【００５２】
図８は本発明に係る第１実施形態の第５作用説明図であり、ＳＴ１２を示す。
制御部７０からの信号で窒素ガス導入部６０の加熱部６４を加熱状態にする。この状態で、制御部７０から窒素用開閉弁６３に開信号を伝えて窒素用開閉弁６３を開状態に切換える。窒素用開閉弁６３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒素導入流路６１に流し、窒素導入流路６１内の窒素ガスを加熱部６４で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路６１を介してキャビティ２５内に導入する。
同時に、制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ２５内のガスを排出流路４１を介して大気に排出する。これにより、キャビティ２５内の圧力を第３の圧力Ｐを、一例として０．１気圧と大気圧以下になるように調整する。
【００５３】
このように、窒素ガスを加熱炉６４で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱することができる。
【００５４】
図９は本発明に係る第１実施形態の第６作用説明図である。
ここで、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐ（気圧）を、このときのキャビティ２５内の窒素ガス（「点々」で示す）の温度をＴ（℃）とするときに、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係を保つように、第３の圧力Ｐ及び窒素ガスのガス温度Ｔを設定する。この条件をみたすことで、キャビティ２５の表面に析出したマグネシウム層５８ａと窒素ガスとが反応して、マグネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）５８ｂを生成させることができる。
【００５５】
具体的には、例えば検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ２５内の第３の圧力Ｐが０．１気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キャビティ２５内の窒素ガスの温度Ｔを２８３℃になるように調整することで、マグネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム５８ｂを生成させることができる。
また、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐが１気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キャビティ２５内の窒素ガスの温度Ｔを４００℃になるように調整することで、マグネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム５８ｂを生成させることができる。
このように、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に基づいて、第３の圧力Ｐやキャビティ２５内の窒素ガスのガス温度Ｔを比較的簡単に決めることができるので、設備の調整を短い時間でおこなうことができる。
【００５６】
さらに、窒化マグネシウム５８ｂを生成する際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用することにした。このため、窒化マグネシウム５８ｂを生成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるので、窒化マグネシウム５８ｂを効率よく生成することができる。
【００５７】
ここで、キャビティ２５内を第３の圧力Ｐに調整することで、キャビティ２５内を窒化マグネシウム５８ｂが析出しやすい条件（すなわち、第３の圧力Ｐを０．１気圧、キャビティ２５内のガス温度を２８３℃に設定すること）に設定することができるので、窒化マグネシウム５８ｂを効率よく生成させることができる。
また、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐを大気圧以下にすることで、キャビティ２５の窒素ガスのガス温度を窒化マグネシウム５８ｂを生成しやすい温度に調整することができる。
【００５８】
図７及び図９で説明したように、窒化マグネシウム５８ｂを生成する際に、先ずキャビティ２５の表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層５８ａを形成し、次にキャビティ２５に窒素ガスを導入してマグネシウム層５８ａの表面に窒化マグネシウム５８ｂを生成する。
これにより、マグネシウム層５８ａの表面だけに窒化マグネシウム５８ｂを生成することができるので、窒化マグネシウム５８ｂの生成時間を短くすることができる。
加えて、マグネシウム層５８ａの表面だけに窒化マグネシウム５８ｂを生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００５９】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態の第７作用説明図であり、ＳＴ１３の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることにより、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及び湯路３４を通してキャビティ２５に矢印の如く供給する。
【００６０】
（ｂ）において、キャビティ２５内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム５８ｂと反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【００６１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティ２５への湯廻り性を好適に保つことができる。
【００６２】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態の第８作用説明図であり、ＳＴ１３の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽３８からアルミニウム溶湯３９をキャビティ２５側に所定量供給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、プランジャ３５をキャビティ２５に向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯３９をキャビティ２５内に充填する。
ここで、図９においてキャビティ２５内の第３の圧力Ｐを大気圧以下（一例として、０．１気圧）に調整してあるので、キャビティ２５内にアルミニウム溶湯３９を円滑に充填することができる。
【００６３】
（ｂ）において、鋳造金型２２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工して図１に示すディスクロータ１０を得る。
【００６４】
以上説明したように、第１実施形態によれば、アルミニウム鋳造装置２０に、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を備え、これらの各部４０，４５，５０，６０を制御部７０で制御してキャビティ２５内を所定圧に調整するように構成した。
【００６５】
このように、キャビティ２５内を制御部７０で所定圧に調整することにより、キャビティ２５の表面にマグネシウム層５８ａを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層５８ａの表面に効率よく窒素マグネシウム５８ｂを生成させることができる。
従って、窒素マグネシウム５８ｂの生成を短い時間でおこなうことができる。
加えて、マグネシウム層５８ａの表面だけに窒化マグネシウム５８ｂを生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００６６】
さらに、第１実施形態によれば、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を制御部７０でそれぞれ個別に制御することを可能にした。このため、キャビティ２５内の環境を、マグネシウム層５８ａの析出条件や窒化マグネシウム５８ｂの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層５８ａの析出条件や窒化マグネシウム５８ｂの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層５８ａの析出や、窒化マグネシウム５８ｂの生成を短い時間でおこなうことができる。
【００６７】
また、第１実施形態によれば、昇華部５３及び加熱部６４をそれぞれ制御部７０で制御することで、昇華部５３でマグネシウムを効率よく且つ好適に気体状に昇華することができ、かつ加熱部６４で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層５８ａを効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウム５８ｂを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層５８ａの析出や、窒化マグネシウム５８ｂの生成を短い時間でおこなうことができる。
【００６８】
次に、図２に示すアルミニウム鋳造装置２０でディスクロータ１０（図１参照）を鋳造する変形例について説明する。
この変形例は、キャビティ２５内の第１、第２の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、キャビティ２５内の第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定したことを特徴とする。なお、図３〜図１１のアルミニウム鋳造方法では第１、第２の圧力及び第３の圧力Ｐをそれぞれ大気圧以下に設定している。
【００６９】
第１の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ２５内の圧力を大気中と同じにすることができるので、キャビティ２５内をアルゴンガスの雰囲気に変える際に、大気中の空気がキャビティ２５内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【００７０】
また、キャビティ２５内の第２の圧力を大気圧に設定した。キャビティ２５の表面にマグネシウムを析出させる条件は、第１実施形態で説明したように、キャビティ２５の表面温度を１５０〜２５０℃程度に下げておくことであるが、１５０〜２５０℃程度であればキャビティ２５内の第２の圧力を大気圧以下にさげなくても比較的簡単に温度調整が可能である。
なお、キャビティ２５内の第２の圧力を大気圧に設定した場合には、マグネシウムの析出温度は３００℃である。このため、例えばキャビティ２５の表面温度を１５０〜２５０℃程度に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させることができる。
【００７１】
さらに、第２の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ２５内の圧力を大気中と同じにすることができる。このため、キャビティ２５の表面にマグネシウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ２５内に侵入することを継続的に効率よく防ぐことができる。
【００７２】
このように、第１の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ２５内に空気が侵入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャビティ２５の表面に窒素マグネシウム５８ｂをより効率よく生成することができる。
さらに、キャビティ２５内にアルミニウム溶湯３９を供給する際に、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生することを抑えることができる。
【００７３】
また、第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、注湯の際にキャビティ２５内にアルミニウム溶湯３９をより円滑に充填することができる。ここで、第２の圧力（大気圧）から第３の圧力Ｐ（大気圧未満）にキャビティ２５内の圧力を調整する際には、第１実施形態と同様に、制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ２５内のガスを排出流路４１を介して大気に排出する。
【００７４】
このように、第１実施形態の変形例によれば、第１の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定し、かつ第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性をより高めることができる。
【００７５】
次に、第２実施形態を図１２〜図１７に基づいて説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
図１２は本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第２実施形態）の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置８０は、鋳造金型８２を備えた鋳造装置本体８１と、鋳造金型８２に備えたキャビティ８７内の空気を排出する空気排出部４０と、空気を排出したキャビティ８７内にアルゴン（Ａｒ）ガス（不活性ガス（希ガス））を導入する不活性ガス導入部４５と、不活性ガスを導入した後のキャビティ８７内に気体状のマグネシウム（Ｍｇ）を導入するマグネシウム導入部５０と、気体状のマグネシウムを導入した後のキャビティ８７内に加熱した窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部６０と、キャビティ８７内の圧力を検出する検知部６５と、この検知部６５の検出情報に基づいてキャビティ８７内を所定圧に調整する制御部７０とを備える。
【００７６】
鋳造装置本体８１は、ベース９０に固定板９１を取付け、この固定板９１に固定型８３を取付け、ベース９０に可動板９２を移動自在に取付け、可動板９２に可動型８４を取付け、可動板９２を移動する移動手段９３をベース９０に設け、ベース９０に鋳造金型８２の中子８５を昇降手段９４で昇降自在に取付け、キャビティ８７に開口する湯路９５を可動型８４に形成し、湯路９５に対して鉛直に湯口９６を形成し、アルミニウム溶湯３９を蓄える注湯槽９７を湯口９６の上方に備え、鋳造金型８２の上端にガス抜きや押湯用の開口９８を備える。
固定型８３、可動型８４及び中子８５で鋳造金型８２を構成する。
【００７７】
なお、図１２においては、鋳造装置本体８１の理解を容易にするために湯口９６及び開口９８をキャビティ８７に対して大きく図示して説明するが、現実の湯口９６及び開口９８はキャビティ８７に対して十分に小さく、鋳造金型８２を型締めするとキャビティ８７は殆ど密閉状態を維持することができる。
【００７８】
このアルミニウム鋳造装置８０によれば、可動板９２を移動手段９３で矢印の方向に移動することにより可動型８４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。また、昇降手段９４で中子８５を矢印の方向に移動することにより中子８５を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。
【００７９】
可動型８４及び中子８５を型締め位置に静止させることで、固定型８３、可動型８４及び中子８５でキャビティ８７を形成することができる。このキャビティ８７にアルミニウム溶湯３９を供給してキャビティ８７内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
鋳造装置本体８１は、大気圧下で自重を利用してアルミニウム溶湯３９をキャビティ８７内に流込む構成にしたもので、この点で第１実施形態の鋳造装置本体２１と異なる。
【００８０】
次に、本発明に係るアルミニウム鋳造装置８０（第２実施形態）の作用、すなわち、アルミニウム鋳造方法について図３及び図１２〜図１７に基づいて説明する。
先ず、図３のＳＴ１０の工程を説明する。
図１２に示す制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ８７内の空気を排出流路４１を介して大気に排出する。
【００８１】
同時に、制御部７０からアルゴン用開閉弁４８に開信号を伝えてアルゴン用開閉弁４８を開状態に切換える。アルゴン用開閉弁４８を開状態に切換えることでアルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを導入流路４６を介してキャビティ８７内に導入する。
【００８２】
キャビティ８７内の空気を排出した後、制御部７０から真空ポンプ４２に停止信号を伝えて真空ポンプ４２を停止する。検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ８７内の圧力が、予め設定した第１の圧力が大気圧以下の０．５気圧になったとき、制御部７０からアルゴン用開閉弁４８に閉信号を伝えてアルゴン用開閉弁４８を閉状態にする。
【００８３】
これにより、キャビティ８７内をアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。キャビティ８７内をアルゴンガルの雰囲気に変える際に、キャビティ８７内から空気を排出するようにした。このため、キャビティ８７内の空気を短い時間でアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
加えて、キャビティ８７内を第１の圧力に調整した。このため、大気中の空気がキャビティ８７内に侵入することを防ぐことができるので、キャビティ内をさらに効率よくアルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【００８４】
図１３は本発明に係る第２実施形態の第１作用説明図であり、不活性ガス導入部４５（図１２も参照）の導入流路４６がキャビティ８７に臨む部位８７ａを、空気排出部４０（図１２も参照）の排出流路４１がキャビティ８７に臨む部位８７ｂから離した位置に設けた状態を示す。
【００８５】
このように、アルゴンガスの導入流路４６を空気の排出流路４１から離した位置に設けたので、アルゴンガスの導入流路４６からキャビティ８７内にアルゴンガス（「点々」で示す）を矢印▲３▼の如く導入した際に、アルゴンガスの領域１００が増すことによりキャビティ８７内の空気の領域１０１を排出流路４１側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ８７内の空気を排出流路４１から矢印▲４▼の如く効率よく排出することができる。従って、キャビティ８７内の空気をさらに短い時間で排出させて、アルゴンガスの雰囲気に変えることができる。
【００８６】
次に、図３のＳＴ１１の工程を説明する。
図１２に戻って、制御部７０からの信号で昇華部５３の昇華用ヒータ５５を加熱状態とし、収容ケース５４内を所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱する。収容ケース５４内を加熱することでマグネシウム・インゴット５８を昇華させて気体状にする。
【００８７】
制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７に開信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換える。マグネシウム用開閉弁５７を開状態に切換えることで、アルゴンガスボンべ４７内のアルゴンガスを第１マグネシウム導入流路５１を介して収容ケース５４内に導入する。
導入したアルゴンガスで気体状のマグネシウムを第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６を介してキャビティ８７内に導入する。この際に、キャビティ８７内の第２の圧力（０．５〜０．７気圧）を大気圧以下になるように調整する。
【００８８】
ここで、キャビティ８７内をアルゴンガスの雰囲気に変える際の第１の圧力（０．５気圧）を、第２の圧力（０．５〜０．７気圧）と同様に大気圧以下にすることで、第１の圧力から第２の圧力に短い時間で推移することができる。このため、第１の圧力から第２の圧力に推移する際のタイムラグを抑えることができる。
なお、気体状のマグネシウムをキャビティ８７に導入する際に、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６を加熱することで、第２マグネシウム導入流路５２及び導入流路４６にマグネシウムが析出しないようにすることが好ましい。
【００８９】
図１４は本発明に係る第２実施形態の第２作用説明図である。
キャビティ８７内に矢印の如く導入した気体状のマグネシウムは、キャビティ８７の表面に触れて１５０〜２５０℃に温度が低下する。気体状のマグネシウムの温度が１５０〜２５０℃に下がることで、気体状のマグネシウムがキャビティ８７の表面に析出する。以下、析出したマグネシウムをマグネシウム層１０２として説明する。
【００９０】
ここで、キャビティ８７内の第２の圧力を大気圧以下に調整することで、キャビティ８７内をマグネシウムが析出しやすい条件（すなわち、キャビティ８７の表面温度を１５０〜２５０℃）に簡単に設定することができるので、マグネシウムを効率よく析出させることができる。
【００９１】
図１２に戻って、検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ８７内の圧力が、予め設定した第２の圧力（０．５〜０．７気圧）になったとき、制御部７０からマグネシウム用開閉弁５７に閉信号を伝えてマグネシウム用開閉弁５７を閉状態にする。
【００９２】
次いで、図３のＳＴ１２の工程を説明する。
図１２に示す制御部７０からの信号で窒素ガス導入部６０の加熱部６４を加熱する。この状態で、制御部７０から窒素用開閉弁６３に開信号を伝えて窒素用開閉弁６３を開状態に切換える。窒素用開閉弁６３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ６２内の窒素ガスを窒素導入流路６１に流し、窒素導入流路６１内の窒素ガスを加熱部６４で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路６１を介してキャビティ８７内に導入する。
同時に、制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ８７内のガスを排出流路４１を介して大気に排出する。これにより、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを、一例として０．７〜０．８気圧と大気圧以下になるように調整する。
【００９３】
このように、窒素ガスを加熱炉６４で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００℃以上）まで加熱することができる。
【００９４】
図１５は本発明に係る第２実施形態の第３作用説明図である。
ここで、キャビティ８７内の第３の圧力をＰ（気圧）、このときのキャビティ８７内の窒素ガス（「点々」で示す）の温度をＴ（℃）とするときに、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係を保つように、第３の圧力Ｐ及び窒素ガスの温度Ｔを設定する。この条件をみたすことで、キャビティ８７の表面に析出したマグネシウム層１０２と窒素ガスとが反応して、マグネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を生成させることができる。
【００９５】
具体的には、例えば検知部６５のセンサ６６で検知したキャビティ８７内の第３の圧力Ｐが０．７気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キャビティ８７内の窒素ガスの温度Ｔを３６１℃になるように調整することで、マグネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を生成させることができる。
また、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐが１気圧のときには、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係から、キャビティ８７内の窒素ガスの温度Ｔを４００℃になるように調整することで、マグネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を生成させることができる。
このように、Ｐ≦（Ｔ−２７０）／１３０の関係に基づいて、第３の圧力Ｐやキャビティ８７内の窒素ガスのガス温度Ｔを比較的簡単に決めることができるので、設備の設定を短い時間でおこなうことができる。
【００９６】
さらに、窒化マグネシウム１０３を生成する際に、窒素ガスを加熱し、加熱した窒素ガスを使用することにした。このため、窒化マグネシウム１０３を生成しやすい温度に窒素ガスを加熱することができるので、窒化マグネシウム１０３を効率よく生成することができる。
【００９７】
ここで、キャビティ８７内を第３の圧力Ｐに調整することで、キャビティ８７内を窒化マグネシウム１０３が析出しやすい条件（一例として、第３の圧力Ｐを０．７気圧、キャビティ８７内のガス温度を３６１℃に設定すること）に設定することができるので、窒化マグネシウム１０３を効率よく生成させることができる。
また、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを大気圧以下にすることで、キャビティ８７の窒素ガスのガス温度を窒化マグネシウム１０３を生成しやすい温度に調整することができる。
【００９８】
図１４及び図１５に示すように、窒化マグネシウム１０３を生成する際に、先ずキャビティ８７の表面にマグネシウムを析出させてマグネシウム層１０２を形成し、次にキャビティ８７に窒素ガスを導入してマグネシウム層１０２の表面に窒化マグネシウム１０３を生成する。これにより、マグネシウム層１０２の表面だけに窒化マグネシウム１０３を生成することができるので、窒化マグネシウム１０３の生成時間を短くすることができる。
加えて、マグネシウム層１０２の表面だけに窒化マグネシウム１０３を生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００９９】
次に、図３のＳＴ１３の工程を説明する。
図１６（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態の第４作用説明図である。
（ａ）において、鋳造装置本体８１の注湯槽９７を傾けることにより、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び湯路９５を通してキャビティ８７に矢印の如く供給する。
ここで、キャビティ８７内の第３の圧力Ｐを大気圧以下に調整してあるので、キャビティ８７内にアルミニウム溶湯３９を円滑に充填することができる。
【０１００】
（ｂ）において、キャビティ８７内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム１０３に接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム１０３と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【０１０１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティ８７への湯廻り性を好適に保つことができる。
【０１０２】
図１７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態の第５作用説明図である。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９をキャビティ８７に所定量供給した後、注湯槽９７を水平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手段９４で中子８５を矢印▲５▼の如く下げ、移動手段９３で可動型８４を矢印▲６▼の如く移動することにより、鋳造金型８２を型開きする。
【０１０３】
（ｂ）において、鋳造金型８２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品１０５から非製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【０１０４】
以上説明したように、第２実施形態によれば、アルミニウム鋳造装置８０に、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を備え、これらの各部４０，４５，５０，６０を制御部７０で制御してキャビティ８７内を所定圧に調整するように構成した。
【０１０５】
このように、キャビティ８７内を制御部７０で所定圧に調整することにより、キャビティ８７の表面にマグネシウム層１０２を効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層１０２の表面に効率よく窒素マグネシウム１０３を生成させることができる。
従って、窒素マグネシウム１０３の生成を短い時間でおこなうことができる。
加えて、マグネシウム層１０２の表面だけに窒化マグネシウム１０３を生成するだけでよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【０１０６】
さらに、第２実施形態によれば、空気排出部４０、不活性ガス導入部４５、マグネシウム導入部５０及び窒素ガス導入部６０を制御部７０でそれぞれ個別に制御することを可能にした。このため、キャビティ８７内の環境を、マグネシウム層１０２の析出条件や窒化マグネシウム１０３の生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層１０２の析出条件や窒化マグネシウム１０３の生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層１０２の析出や、窒化マグネシウム１０３の生成を短い時間でおこなうことができる。
【０１０７】
また、第２実施形態によれば、昇華部５３及び加熱部６４をそれぞれ制御部７０で制御することで、昇華部５３でマグネシウムを効率よく且つ好適に気体状に昇華することができ、かつ加熱部６４で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層１０２を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウム１０３を効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層１０２の析出や、窒化マグネシウム１０３の生成を短い時間でおこなうことができる。
【０１０８】
次に、図１２に示すアルミニウム鋳造装置８０でシリンダブロックを鋳造する変形例について説明する。
この変形例は、キャビティ８７内の第１、第２の圧力をそれぞれ大気圧に設定し、第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定したことを特徴とする。なお、図１３〜図１７のアルミニウム鋳造方法では第１、第２の圧力及び第３の圧力Ｐをそれぞれ大気圧以下に設定している。
【０１０９】
第１の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ８７内の圧力を大気中と同じにすることができるので、キャビティ８７内をアルゴンガスの雰囲気に変える際に、大気中の空気がキャビティ８７内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【０１１０】
また、キャビティ８７内の第２の圧力を大気圧に設定した。キャビティ８７の表面にマグネシウムを析出させる条件は、第２実施形態で説明したように、キャビティ８７の表面温度を１５０〜２５０℃程度に下げておくことであるが、１５０〜２５０℃程度であればキャビティ８７内の第２の圧力を大気圧以下にさげなくても比較的簡単に温度調整が可能である。
なお、キャビティ２５内の第２の圧力を大気圧に設定した場合には、マグネシウムの析出温度は３００℃である。このため、例えばキャビティ８７の表面温度を１５０〜２５０℃程度に設定しておけばマグネシウムを十分に析出させることができる。
【０１１１】
さらに、第２の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ８７内の圧力を大気中と同じにすることができる。このため、キャビティ８７の表面にマグネシウムを析出させる際に、大気中の空気がキャビティ８７内に侵入することをさらに確実に防ぐことができる。
【０１１２】
このように、第１の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定することで、キャビティ８７内に空気が侵入することをさらに確実に防ぐことができるので、キャビティ８７の表面に窒素マグネシウム１０３をより効率よく生成することができる。
さらに、キャビティ８７内にアルミニウム溶湯３９を供給する際に、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生することを抑えることができる。
【０１１３】
また、第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、キャビティ８７内にアルミニウム溶湯３９をより円滑に充填することができる。ここで、第２の圧力（大気圧）から第３の圧力Ｐ（大気圧未満）にキャビティ８７内の圧力を調整する際には、第２実施形態と同様に、制御部７０から真空ポンプ４２に駆動信号を伝えて真空ポンプ４２を駆動することにより、キャビティ８７内のガスを排出流路４１を介して大気に排出する。
【０１１４】
このように、第２実施形態の変形例によれば、第１の圧力及び第２の圧力を大気圧に設定し、かつ第３の圧力Ｐを大気圧未満の負圧に設定することで、アルミニウム鋳造処理をより効率よくおこなうことができ、生産性をより高めることができる。
【０１１５】
なお、前記実施形態では、鋳造金型のキャビティ内のアルゴンガスの雰囲気に変えた例に例について説明したが、アルゴンガスに変えてヘリウム等の不活性ガスを使用することも可能である。
さらに、アルゴンガスなどの不活性ガスに代えて、空気と比較して化学的に不活発な窒素ガスを使用することも可能である。
【０１１６】
また、前記実施形態のアルミニウムの鋳造装置は、一例としてシリコン、ニッケルや銅を含んだアルミニウム合金や純粋なアルミニウムに適用することが可能である。
さらに、前記実施形態で説明した第１、第２、第３の圧力の各々の値は一例を示したものであり、第１、第２、第３の圧力はこれに限るものではない。
【０１１７】
さらに、前記実施形態では、キャビティ２５、８７内の圧力を検知部６５のセンサ６６で検知し、この検知圧力情報に基づいてキャビティ２５、８７内を所望の圧力に調整する例について説明したが、これに限らないで、検知部６５を使用しないでキャビティ２５、８７内を所望の圧力に調整することも可能である。
一例として、検知部６５を使用しない場合には、予めティーチングした条件に基づいて制御部７０をコントロールすることでキャビティ２５、８７内を所望の圧力に調整することが可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、アルミニウム鋳造装置に、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を備え、これらの各部を制御部で制御してキャビティ内を所定圧に調整するように構成した。このように、キャビティ内を制御部で所定圧に調整することにより、キャビティの表面にマグネシウムを効率よく析出させることができ、析出したマグネシウム層の表面に効率よく窒素マグネシウムを生成させることができる。
従って、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができるので、生産性を高めることができる。
【０１１９】
加えて、マグネシウム層の表面のみに窒素マグネシウムを生成させることで、マグネシウム層の内部まで窒素マグネシウムが生成することを防ぐことができる。このため、窒素ガスの使用量を少なくすることができるので、コストを抑えることができる。
【０１２０】
請求項２は、空気排出部がキャビティに臨む部位と、不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位とを互に対向させて設けることで、キャビティ内に供給した不活性ガスでキャビティ内の空気を空気排出部側に効率よく寄せることができる。
このため、キャビティ内の空気を排出流路から効率よく排出することができるので、キャビティ内を短い時間で不活性ガスの雰囲気に変えることができ、生産性を高めることができる。
【０１２１】
請求項３は、空気排出部、不活性ガス導入部、マグネシウム導入部及び窒素ガス導入部を制御部でそれぞれ個別に制御することで、キャビティ内の環境を、マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件に合せて簡単に調整することができる。
マグネシウム層の析出条件や窒化マグネシウムの生成条件を簡単に設定することが、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【０１２２】
請求項４は、昇華部及び加熱部をそれぞれ制御部で制御することで、昇華部でマグネシウムを効率よく好適に昇華することができ、かつ加熱部で窒素ガスを効率よく好適に加熱することができる。これにより、マグネシウム層を効率よく析出させることができ、かつ窒化マグネシウムを効率よく生成することができる。
加えて、マグネシウム層の析出や、窒化マグネシウムの生成を短い時間でおこなうことができるので、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図
【図２】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第１実施形態）の全体概略図
【図３】本発明に係る第１実施形態の作用を説明するフローチャート
【図４】本発明に係る第１実施形態の第１作用説明図
【図５】本発明に係る第１実施形態の第２作用説明図
【図６】本発明に係る第１実施形態の第３作用説明図
【図７】本発明に係る第１実施形態の第４作用説明図
【図８】本発明に係る第１実施形態の第５作用説明図
【図９】本発明に係る第１実施形態の第６作用説明図
【図１０】本発明に係る第１実施形態の第７作用説明図
【図１１】本発明に係る第１実施形態の第８作用説明図
【図１２】本発明に係るアルミニウム鋳造装置（第２実施形態）の全体概略図
【図１３】本発明に係る第２実施形態の第１作用説明図
【図１４】本発明に係る第２実施形態の第２作用説明図
【図１５】本発明に係る第２実施形態の第３作用説明図
【図１６】本発明に係る第２実施形態の第４作用説明図
【図１７】本発明に係る第２実施形態の第５作用説明図
【図１８】従来のアルミニウム鋳造装置を説明する概略図
【図１９】従来のアルミニウム鋳造装置の要部説明図
【符号の説明】
２０，８０…アルミニウム鋳造装置、２２，８２…鋳造金型、２５，８７…キャビティ、２５ａ…不活性ガス導入部がキャビティに臨む部位、２５ｂ…空気排出部がキャビティに臨む部位、３９…アルミニウム溶湯、３９ａ…アルミニウム溶湯の表面、３９ｃ，１０５…アルミニウム鋳造品、４０…空気排出部、４５…不活性ガス導入部、５０…マグネシウム導入部、５３…昇華部、６０…窒素ガス導入部、６４…加熱部、７０…制御部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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