(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソルト材料とセラミックス材料との混合材料を鋳造によって形成してなる鋳造用中子であって、前記ソルト材料は、カリウムまたはナトリウムの塩化物、臭化物、炭酸塩、硫酸塩のうちいずれか一つのものであり、前記セラミックス材料は、人工的に合成された密度が２．２ｇ／ｃｍ3より大きく４ｇ／ｃｍ3以下の粒状を呈するものである鋳造用中子。
【請求項２】
請求項１記載の鋳造用中子において、セラミックス材料は、密度が２．７９ｇ／ｃｍ3〜３．１５ｇ／ｃｍ3の合成ムライトである鋳造用中子。
【請求項３】
請求項１記載の鋳造用中子において、セラミックス材料は、密度が２．９３ｇ／ｃｍ3のホウ酸アルミニウムである鋳造用中子。
【請求項４】
請求項１記載の鋳造用中子において、前記セラミックス材料の粒径は１５０μｍ以下である鋳造用中子。
【請求項５】
請求項１記載の鋳造用中子において、前記セラミックス材料は、合成ムライト、ホウ酸アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、コージーライトのうちいずれか一つである鋳造用中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、非鉄合金鋳物を鋳造するのに用いられる金型、特にダイカスト鋳造金型内にも装填され、その高圧の鋳造圧力環境にも耐え得る、ソルト材料によって形成した鋳造用中子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、ダイカスト鋳造法は、複雑形状部品を寸法精度良く廉価に多量生産できる。しかし、形状によっては崩壊性の鋳造用中子を利用せざるを得ない場合がある。従来、崩壊性の中子としては、砂を使用して形成されたシェル中子の他に、いわゆるソルト中子がある。このソルト中子は、生産性を考える場合、極めて魅力的な選択である。【０００３】  すなわち、ソルト中子は、鋳造終了後に温水または蒸気によって溶解させて除去することができるために、ソルト中子を使用することにより、砂からなる中子（例えばシェル中子）を使用する場合に較べると、砂出し作業の手間を省け、生産性を高めることができる。なぜなら、シェル中子の場合、溶湯が中子との境界面において砂粒の隙間に入り、砂が取れなくなる、所謂さし込み現象が起こる。【０００４】  このため、金型から製品を取出した後に、製品を何台かのノックアウトマシンにかけて内部から砂を出し、さらに、さし込みで落ち難い砂をショットブラストで落とす必要があり、砂出し作業が大変でコストアップになっているからである。
この種のソルト中子は、例えば、特公昭４８−１７５７０号公報（以下、単に特許文献１という）や、米国特許第３９６３８１８号明細書（以下、単に特許文献２という）や、米国特許第４３６１１８１号明細書（以下、単に特許文献３という）や、米国特許第５１６５４６４号明細書（以下、単に特許文献４という）に開示されているように、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）や塩化カリウム（ＫＣｌ）を主な材料（ソルト材料）として形成されている。【０００５】  特許文献１ないし特許文献３に示されたソルト中子は、粒状（粉状）の塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの塩化物をプレス成形法により所定の形状に成形し、この成形物を焼結させることによって形成されている。
特許文献４に記載されているソルト中子は、ソルト材料として塩化ナトリウムが用いられ、ダイカスト鋳造法によって所定の形状に成形されている。
また、米国特許第４４４６９０６号明細書（以下、単に特許文献５という）と、米国特許第５８０３１５１号明細書（以下、単に特許文献６という）と、特公昭４９−１５１４０号公報（以下、単に特許文献７という）と、特公昭４８−８３６８号公報（以下、単に特許文献８という）と、特公昭４９−４６４５０号公報（以下、単に特許文献９という）と、米国特許第４８４０２１９号明細書（以下、単に特許文献１０という）には、ソルト材料に充填材としてセラミックスが混入されたソルト中子が開示されている。【０００６】  特許文献５に示されたソルト中子は、充填用セラミックスとしてシリカ（ＳｉＯ２）またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が用いられ、ダイカスト鋳造法によって所定の形状に成形されている。このソルト中子の引張り強度は１５０〜１７５ｐｓｉと記載されており、これは１．０３〜１．２ＭＰａに相当する。同じ崩壊性中子であるシェル中子では抗折強度試験法によって得られた抗折強度の値によって中子の強度を評価するのが一般的であり、ソルト中子でも抗折強度による評価方法を採用し得る。【０００７】  抗折強度は中子に曲げ応力が作用した時の中子の強度を表すバロメータである。曲げ応力が作用する時としては例えば溶湯がゲートからキャビティ内に高速で流れ込んで内部のソルト中子にぶつかった時あるいは中子の金型内への取り付け作業時に中子に衝撃が加わった時などが想定される。このように曲げ応力が生じることは、ダイカスト鋳造法で中子が折れる主要因である。特許文献５にはこの抗折強度について何ら記載がない。明細書にこの中子を使ってエンジンブロックをダイカスト鋳造法で生産したとされているものの、商用実績がないことから推測して、このソルト中子はダイカスト鋳造法の高圧の溶湯圧力、高速の射出速度に耐え得る抗折強度はもっていなかったと推測される。【０００８】  特許文献６に示されたソルト中子は、充填用セラミックスとしてアルミナ、珪砂、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（ＢＣ）などの粒子、繊維、ウィスカ等が用いられている。このソルト中子は、前記充填用セラミックスとソルト材料との混合物を加圧成形法により所定の形状に成形した後に焼結させることによって形成されている。この特許は、プロセスは異なるがソルト中子をセラミックスの各種形態の材料で補強することを示唆している。【０００９】  特許文献７および特許文献８に示されたソルト中子は、充填用セラミックスとしてアルミナが用いられている。特許文献９に示されたソルト中子は、充填用セラミックスとしてシリカ、アルミナ、ジルコニア（ＺｒＯ２）などが用いられている。これらの特許文献７〜９に示されたソルト中子は鋳造によって形成されている。【００１０】  特許文献１０に示されたソルト中子は、充填用セラミックスとして粒径が大小異なる２種類のアルミナがソルト材料に混入され、ダイカスト鋳造法によって所定の形状に成形されている。このソルト中子に用いられるソルト材料は、塩化ナトリウムに炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を混合させた混合塩である。【００１１】  このように混合塩をソルト材料として用いるソルト中子は、上記の他に米国特許第５３０３７６１号明細書（以下、単に特許文献１１という）と、特開昭５０−１３６２２５号公報（以下、単に特許文献１２という）とに記載されている。
特許文献１１には、特許文献１０と同様に塩化ナトリウムと炭酸ナトリウムとからなる混合塩が示されている。特許文献１２には、炭酸ナトリウムに塩化カリウムと塩化ナトリウムとを混合させてなる混合塩が開示されている。【００１２】  また、混合塩にセラミックスが混入されたソルト材料は、特公昭４８−３９６９６号公報（以下、単に特許文献１３という）と、特開昭５１−５０２１８号公報（以下、単に特許文献１４という）とに示されている。
特許文献１３には、炭酸ナトリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムからなる混合塩に、アルミナ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物や、珪砂、タルク、クレーなどの珪酸質粉粒物が混合されたソルト材料が示されている。【００１３】  特許文献１４には、炭酸カリウム、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムからなる混合塩にシリカ・アルミナ・ファイバーなどが混入されたソルト材料が示されている。
このようにソルト材料を混合塩とすることによって、ソルト材料が単一の塩化物や炭酸塩または硫酸塩などによって形成されている場合に比べて、ソルト材料の融点を相対的に低くすることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  上述した特許文献１〜特許文献３および特許文献６に示されたソルト中子は、プレス成形法によって形成されているために、複雑な形状に形成することができないという問題があった。このような問題は、特許文献４，５、特許文献１０，１１に示されているように、ダイカスト等の鋳造法によりソルト中子を形成することによって、ある程度は解消することができる。しかし、この特許文献４に示されたソルト中子は、抗折強度が低く、このソルト中子を使用して行う製品鋳造の制約条件が多くなるという問題があった。【００１５】  すなわち、特許文献４に示されたソルト中子は、塩化ナトリウムや塩化カリウムのように材料自体が脆弱な材料のみで作られており（例、抗折強度１〜１．５ＭＰａ）、このため、この中子は、製品鋳造時に破壊されることがないように、溶湯の供給圧力が低く、かつ流速を抑えた例えば重力金型鋳造法や低圧鋳造法（ＬＰ）にしか用いることができず、一般的にダイカスト法と呼ばれる高圧高速ダイカスト法には用いることができなかった。なお、従来のダイカスト法は、重力金型鋳造法や低圧鋳造法などに較べると鋳造時の溶湯圧力が４０〜１００ＭＰａと高く、射出速度も速い（湯口速度で２０〜１００ｍ／秒）ために、ソルト中子とは別の中子であっても使用することは困難を伴なう。溶湯の供給圧力は高いが、速度を低く抑えた層流ダイカスト法およびスクイズダイカスト法等においては、強度を向上させたシェル中子｛抗折強度３〜６ＭＰａ（現時点でのＭａｘ値６ＭＰａ）｝が用いられることがあるが、この場合には、前述のように鋳造後の砂出し作業の時間が過度に長くなり、製造コストが著しく高くなってしまう。【００１６】  ソルト中子の抗折強度を増大させるためには、特許文献５，１０や特許文献１３，１４に示されているように、ソルト材料に補強材としてセラミックスを混入させることが考えられる。しかしながら、従来のセラミックス混入型のソルト中子は、期待したほど高い抗折強度を得ることはできなかった。これは、セラミックス材料として、汎用的な工業材料や天然材料（例えばアルミナやシリカ等）を主体としていたためセラミックス材料がソルト材料中に充分に分散していなかったり、適切な物性のセラミックス材料を用いていなかったことが原因であると考えられる。【００１７】  本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、流動性に優れ、ダイカスト法、重力金型鋳造法、低圧鋳造法等の鋳造によって複雑な形状の中子に形成することができ、しかも、中子として抗折強度が高く、ダイカスト鋳造法にも適用可能なソルト中子を提供することを目的とする。【００１８】  近年、人工的に合成されたセラミックス等（カオリンを再溶融し、粉砕、分級したもので、例えば合成ムライトの粉砕品。カオリンを造粒し、ロータリー・キルンで焼結して分級したもので、例えば合成ムライトの焼結品。フラックス法で析出させフラックスを除去して分級したもので、例えばホウ酸アルミニウム。気相法で析出させて分級したもので、例えば炭化ケイ素や窒化ケイ素）が生産されるようになっている。
これらの人工的に合成された材料は、従来強化プラスチックの補強材料や、耐熱性を有するピストン材料として使われたり、アスベストの代替材料としてブレーキシューに使われたり、あるいは航空・宇宙用に開発された工業材料であり、ソルト中子の強化用セラミックスとして開発されたものではない。
しかし、密度や粒径や形状等は多様なものが市販されており、又、耐熱性や強度安定性も旧来のセラミックスに比べ著しく改善されており、本発明者らはこの点に着目して、これら材料をソルト強化用セラミックスとして活用できないか再検討し、本発明に至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】  この目的を達成するため、本発明に係る鋳造用中子は、ソルト材料とセラミックス材料との混合材料を鋳造によって形成してなる鋳造用中子であって、前記ソルト材料を、カリウムまたはナトリウムの塩化物、臭化物、炭酸塩、硫酸塩のうちいずれか一つとし、前記セラミックス材料は、人工的に合成された密度が２．２ｇ／ｃｍ３より大きく４ｇ／ｃｍ３以下の粒状を呈するものとしたものである。【００２０】  請求項２に記載した発明に係る鋳造用中子は、請求項１に記載した発明に係る鋳造用中子において、セラミックス材料を、密度が２．７９ｇ／ｃｍ３〜３．１５ｇ／ｃｍ３の合成ムライトとしたものである。
請求項３に記載した発明に係る鋳造用中子は、請求項１に記載した鋳造用中子において、セラミックス材料を、密度が２．９３ｇ／ｃｍ３のホウ酸アルミニウムとしたものである。【００２１】
請求項４に記載した発明に係る鋳造用中子は、請求項１に記載した発明に係る鋳造用中子において、前記セラミックス材料の粒径を１５０μｍ以下としたものである。
請求項５に記載した発明に係る鋳造用中子は、請求項１に記載した発明に係る鋳造用中子において、前記セラミックス材料を、合成ムライト、ホウ酸アルミニウム、炭化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、コージーライトのうちいずれか一つとしたものである。
【発明の効果】
【００２８】  以上説明したように、本発明によれば、セラミックス材料がソルト材料中に充分に分散したソルト中子を鋳造によって形成することができる。
したがって、本発明に係る鋳造用中子は、鋳造後に水（温水や蒸気も含む）によって除去することができる特性を有しながら、鋳造によって複雑な形状に形成することができ、しかも、セラミックス材料からなる強化材によって抗折強度が予想以上に増大するようになる。このため、本発明に係る鋳造用中子は、例えば従来困難であったダイキャスト機にも使用することができるようになるばかりか、その他の鋳型に装着するときにも特に慎重に取り扱う必要はないから、鋳造の自由度を向上させることができる。【００２９】  請求項２記載の発明によれば、合成ムライトがソルト材料中に充分に分散したソルト中子を鋳造によって形成することができる。
請求項３記載の発明によれば、ホウ酸アルミニウムがソルト材料中に充分に分散したソルト中子を鋳造によって形成することができる。【００３０】  請求項４記載の発明によれば、セラミックス材料がソルト材料中に充分に分散したソルト中子を鋳造によって形成することができる。
したがって、本発明に係る鋳造用中子は、鋳造後に水（温水や蒸気も含む）によって除去することができる特性を有しながら、鋳造によって複雑な形状に形成することができ、しかも、セラミックス材料からなる強化材によって抗折強度が予想以上に増大するようになる。このため、この発明に係る鋳造用中子は、例えば従来困難であったダイキャスト機にも使用することができるようになるばかりか、その他の鋳型に装着するときにも特に慎重に取り扱う必要はないから、鋳造の自由度を向上させることができる。【００３１】  請求項５記載の発明によれば、粒状を呈するセラミックス材料によって充分に強化されたソルト中子を形成することができる。
したがって、この発明に係る鋳造用中子は、鋳造後に水（温水や蒸気も含む）によって除去することができる特性を有しながら、鋳造によって複雑な形状に形成することができ、しかも、粒状のセラミックス材料からなる強化材によって抗折強度が予想以上に増大するようになる。このため、この発明に係る鋳造用中子は、例えば従来困難であったダイキャスト機にも使用することができるようになるばかりか、その他の鋳型に装着するときにも特に慎重に取り扱う必要はないから、鋳造の自由度を向上させることができる。また、１種類のセラミックス材料を使用するので、ソルト中子を水で溶解させてセラミックス材料を回収し、再利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に係る鋳造用中子を使用して鋳造した場合のシリンダブロックを示す斜視図である。
【図２】図２は、合成ムライトの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、合成ムライトの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、抗折試験片を示す図である。
【図５】図５は、抗折試験片と抗折力との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ホウ酸アルミニウムの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、窒化ケイ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、炭化ケイ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、窒化アルミニウムの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、炭化ホウ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、チタン酸アルミニウムとスピネルの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、アルミナの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第１〜第８の実施の形態で示した全てのセラミックス材料の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、第１〜第８の実施の形態で示した全てのセラミックス材料の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、塩化カリウムとセラミックス材料との混合条件を示す図である。
【図１６】図１６は、粒状セラミックス材料の混合比と流動性の関係を示す図である。
【図１７】図１７は、粒状セラミックス材料の混合比と流動性の関係を示す図である。
【図１８】図１８は、粒状セラミックス材料の混合比と流動性の関係を示す図である。
【図１９】図１９は、ホウ酸アルミニウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、窒化ケイ素ウィスカ・炭化ケイ素ウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図２１】図２１は、チタン酸カリウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図２２】図２２は、酸化亜鉛ウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図２３】図２３は、第９〜第１２の実施の形態で示した全てのウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【図２４】図２４は、セラミックスウィスカの混合比と流動性の関係を示す図である。
【図２５】図２５は、臭化カリウムまたは臭化ナトリウムとホウ酸アルミニウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る鋳造用中子の一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る鋳造用中子を使用して鋳造した場合のシリンダブロックの斜視図で、同図は一部を破断した状態で描いてある。図２および図３は合成ムライトの混合量と抗折強度との関係を示すグラフ、図４は抗折試験片を示す図、図５は抗折試験片の重量と抗折力との関係を示すグラフである。【００４１】  図１において、符号１で示すものは本発明に係る鋳造用中子としてのソルト中子２を使用して鋳造されたエンジン用シリンダブロックである。このシリンダブロック１は、自動二輪車用水冷式４サイクル４気筒エンジンを形成するためのもので、ダイカスト鋳造法によって所定の形状に形成されている。この実施の形態によるシリンダブロック１は、四箇所のシリンダボア３、３…を有するシリンダボディ４と、このシリンダボディ４の下端から下方に延びる上部クランクケース５とが一体に形成されている。この上部クランクケース５は、下端部に下部クランクケース（図示せず）が取付けられ、この下部クランクケースと協働してクランク軸（図示せず）を回転自在に支持するものである。【００４２】  上述したシリンダボディ４は、いわゆるクローズドデッキ型のものであり、本発明に係るソルト中子２を用いてウォータージャケット６が内部に形成されている。このウォータージャケット６は、シリンダボディ４の一側部に突設されてシリンダボア３の並設方向に延びる冷却水通路形成部７に形成された冷却水入口８と、冷却水通路形成部７の内部に形成された冷却水分配通路（図示せず）と、この冷却水分配通路に連通されるとともに全てのシリンダボア３の周囲を覆うように形成された主冷却水通路９と、この主冷却水通路９から図において上側へ延びてシリンダボディ４の上端の合わせ面４ａに開口する連通路１０などによって構成されている。【００４３】  すなわち、このウォータージャケット６は、冷却水入口８から流入した冷却水を冷却水分配通路によってシリンダボアの周囲の主冷却水通路９に供給し、さらに、この冷却水を主冷却水通路９から連通路１０を通してシリンダヘッド（図示せず）内の冷却水通路に導くように構成されている。このようにウォータージャケット６が形成されることにより、このシリンダボディ４は、シリンダヘッドが接続される上端の合わせ面４ａにウォータージャケット６の連通路１０が開口する他はシリンダボディ４の天井壁（合わせ面４ａを形成する壁）で覆われるようになり、クローズドデッキ型の構成となる。【００４４】  ウォータージャケットを形成するためのソルト中子２は、ウォータージャケット６の各部を一体に接続した形状に形成されている。図１においては、ソルト中子２の形状（ウォータージャケット６の形状）を理解し易いように、シリンダボディ４の一部を破断した状態で描いてある。
ソルト中子２は、後述するソルト材料とセラミックス材料との混合物からなる中子材料を使用してダイカスト鋳造法によってウォータージャケット６の形状となるように形成されている。この実施の形態によるソルト中子２は、図１に示すように、冷却水入口８と冷却水分配通路とを形成する通路形成部２ａと、四箇所のシリンダボア３の周囲を囲む形状の環状部２ｂと、この環状部２ｂから上方へ突出する複数の凸部２ｃとが全て一体に形成されている。これらの凸部２ｃによってウォータージャケット６の連通路１０が形成される。このソルト中子２は、従来からよく知られているように、鋳造時には幅木（図示せず）によって金型（図示せず）内の所定の位置に支持され、鋳造後に温水または蒸気によって溶解させて除去する。【００４５】  このソルト中子２を鋳造後に除去するためには、温水が貯留された水槽（図示せず）にシリンダブロック１を浸漬させることによって行う。このようにシリンダブロック１を水槽中に浸漬させることにより、ソルト中子２における通路形成部２ａと、合わせ面４ａに露出する凸部２ｃが温水に接触して溶解し、この溶解部分が徐々に拡がって最終的に全ての部位が溶解する。この中子除去工程では、ウォータージャケット６内に残存したソルト中子２の溶解を促進するために、穴から圧力をもって温水または蒸気を吹き掛けることもできる。なお、このソルト中子２は、凸部２ｃが形成される部位に凸部２ｃの代わりに幅木を挿入することができる。【００４６】  この実施の形態によるソルト中子２としては、例えばソルト材料として塩化カリウムが使用され、セラミックス材料として後述する合成ムライト〔３Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２｛伊藤忠セラテック（株）製ＭＭ−３２５ｍｅｓｈ混合量４０ｗｔ％｝〕が使用される。このソルト中子２をダイカスト鋳造法によって形成するに当たっては、先ず、ソルト材料とセラミックス材料との混合物を加熱してソルト材料を溶融させ、この溶融物をセラミックス材料が充分に分散するように攪拌することによって混合溶湯を作る。その後、この混合溶湯をソルト中子用の金型に高圧注入して凝固させ、凝固後に金型から取り出すことによって行う。【００４７】  セラミックス材料である合成ムライトを選定するに当たっては、市販されている粒状（粉状）の合成ムライトの中から下記の表１に示す複数のものを選び、さらに、この中から鋳造に用いることができるものを下記の実験によって選別することによって行った。【００４８】
【表１】
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【００４９】  表１において、製品名は製造者が販売時に使用する合成ムライトを特定する表示である。試行混合量は、塩化カリウムに混合させた合成ムライトの重量の割合を示す。
表１に示す合成ムライトの中から鋳造に用いることができるものを選別する実験は、塩化カリウムと合成ムライトとの混合物を加熱して塩化カリウムを溶解させた後に充分攪拌し、溶解用容器を上下方向に逆となるように返して容器内の溶湯が流れ出るか否かで溶湯の流動性の有無を確認することによって行った。この実験により、上述したように溶解用容器を返した状態で溶湯に流動性を有するものを鋳造可能なものとして選択した。この結果を表１と図１６、図１７に示す。【００５０】  上述した溶解用容器としては、ＩＮＣＯＮＥＬ  Ｘ−７５０製るつぼ、または、高アルミナ質タンマン管を使用した。また、塩化カリウムの溶解は、塩化カリウムを入れた溶解用容器を電気抵抗炉に投入し、大気中で加熱することによって行った。鋳造は、溶湯を温度が８００℃の状態で約２５℃の金型に注入することによって行った。鋳造後には、熱収縮により試験片が金型に固着することを防ぐために、溶湯を注入してから２０秒程度経過した後に試験片を金型から取り出し、室温にて空冷によって冷却した。【００５１】  この実験により、表１および図１５に示すように、ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃６５０は、３０％、４０％、５０％および６０％で流動性が認められた。このことから、ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃６５０は、混合量が６０％以下であれば充分流動性があり、鋳造可能と考えられたが、溶解用容器の底に沈殿することから鋳造に用いることができないことが判った。（表１、図１５、図１６）
ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１７００は、混合量が２０％、３０％、４０％、５０％および６０％で流動性が認められた。このことから、ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１７００は、混合量が６０％以下であれば充分流動性があり、鋳造可能と考えられる。【００５２】  ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１４５０は、混合量が４０％、５０％および６０％で流動性が認められた。このことから、ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１４５０は、混合量が６０％以下であれば充分流動性があり、鋳造可能と考えられる。ＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１７００と＃１４５０のいずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した。（表１、図１５、図１６）
ＭＭ−３２５ｍｅｓｈは、混合量が１０％、２０％、３０％および４０％で流動性が認められた。このことから、ＭＭ−３２５ｍｅｓｈは、混合量が４０％以下であれば充分流動性があり、鋳造可能と考えられる。また、ＭＭ−３２５ｍｅｓｈは塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した。（表１、図１５、図１７）【００５３】  ＭＭ−２００ｍｅｓｈと、ＭＭ−１５０ｍｅｓｈと、ＭＭ−１００ｍｅｓｈと、ＳＭ−３２５ｍｅｓｈは、混合量が２０％、３０％および４０％で流動性が認められた。このことから、ＭＭ−２００ｍｅｓｈと、ＭＭ−１５０ｍｅｓｈと、ＭＭ−１００ｍｅｓｈと、ＳＭ−３２５ｍｅｓｈは、混合量が４０％以下であれば充分流動性があり、鋳造可能と考えられる。またこれらのものはいずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した。（表１、図１５、図１７）【００５４】  ＭＭ３５〜１００ｍｅｓｈは、混合量が３０％と４０％のものしか実験を行っていないが、この混合量では流動性は認められるものの（表１、図１７参照）、溶解用容器の底に沈殿してしまい（表１、図１５参照）、材料として不適であることが判った。
ＭＭ−１６ｍｅｓｈは、混合量が２０％、３０％、４０％で流動性が認められるものの、溶解用容器の底に沈殿してしまい、材料として不適であることが判った。なお、表１において、ＣｅｒａＢｅａｄｓは焼結品であり、ＭＭは粉砕品である。
これらのセラミックス材料のうち、ＭＭ−１６ｍｅｓｈ以外の沈殿したものを除いてを使用して下記の表２、表３および表４に示すように混合量毎に抗折試験片を作り、抗折強度を求めたところ、図２および図３に示す結果が得られた。【００５５】
【表２】
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【００５６】
【表３】
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【００５７】
【表４】
0004516024.tif 000005
【００５８】  ＭＭ−３２５ｍｅｓｈの抗折試験片は、表２に示すように、混合量０％と１０％のものを５個ずつ形成し、混合量２０％のものを７個、混合量３０％のものを５個、混合量４０％のものを８個造った。表２、表３および表４に示す抗折試験片は、図４に示すように、幅１８ｍｍ、高さ２０ｍｍ、長さ約１２０ｍｍの断面長方形の棒状を呈するように鋳造によって形成した。この抗折試験片の鋳造は、前述の流動性の確認と同様ＩＮＣＯＮＥＬ  Ｘ−７５０製るつぼまたはタンマン管に塩化カリウムと合成ムライトとを入れ、炉で加熱して塩化カリウムを溶解させた後、充分攪拌させた溶湯を金型に注入することによって行った。溶湯の温度は８００℃とした。【００５９】  抗折強度は、抗折試験片の中央部を間隔が５０ｍｍとなる２点で支え、これらの支持点の中間部分を、間隔が１０ｍｍとなる二つの押圧点を有する押圧装置によって押圧し、抗折試験片が折れるときの荷重に基づいて下記の式によって求めた。
σ＝３Ｐｍ／ｂｈ２‥‥式１
この式１において、σ：抗折強度〔ＭＰａ〕、Ｐ：抗折荷重〔Ｎ〕、ｍ＝２０ｍｍ、ｂ＝１８ｍｍ、ｈ＝２０ｍｍである。【００６０】  合成ムライト（ＭＭ−３２５ｍｅｓｈ）の抗折強度は、図２に示すように、混合量に略比例して増大することが判った。なお、図２中の実線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。混合量が同一であっても抗折強度が異なるのは、試験片内に１０％程度の鋳巣が形成されていることや、セラミックス材料の混合量に若干の不均一があったことが原因であった。このことを確認するために試験片の重量に対する抗折力を求めたところ、図５に示すように、これら両者も略比例関係にあることが判った。【００６１】  したがって、図２から判るように、塩化カリウムに合成ムライト（ＭＭ−３２５ｍｅｓｈ）を混合してなるソルト中子２は、合成ムライトの混合量が２５％〜４０％の範囲であれば、抗折強度が最大約１４ＭＰａとなり、ダイカスト法で使用できる抗折強度（約８ＭＰａ）を有するようになる。このような事実は、この実施の形態によるソルト中子２が、ダイカスト法を含めて従来の殆どの鋳造法に使用することができることを意味する。【００６２】  この結果、このソルト中子２を用いることによって、注湯時の圧力や鋳型の形状など、鋳造の自由度を向上させることができる。なお、発明者らは現状ソルト中子より強度が高いと言われるシェル中子の現在の技術水準における抗折強度最大値が約６ＭＰａであることから、ダイカスト鋳造法にも適用可能なソルト中子の目標抗折強度を、少なくとも８ＭＰａ以上とした。
また、図３から判るように、他の合成ムライトからなるセラミックス材料についても、ＭＭ−１６ｍｅｓｈとＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１７００とＣｅｒａＢｅａｄｓ＃１４５０とＣｅｒａＢｅａｄｓ＃６５０の他はＭＭ−３２５ｍｅｓｈと同様に高い抗折強度が得られることが判った。【００６３】  このように抗折強度が高くなるようにソルト中子２を形成することができたのは、合成ムライトの密度（２．７９ｇ／ｃｍ３〜３．１５ｇ／ｃｍ３）は塩化カリウムの溶融状態での密度（１．５７ｇ／ｃｍ３）より適度に大きく、溶融状態にある塩化カリウム中に合成ムライトの個々の粒子が略均等に分散して凝固することにより、ソルト内部の亀裂進展を抑制するからであると考えられる。このことは、沈殿するＭＭ−１６ｍｅｓｈやＣｅｒａＢｅａｄｓ＃６５０においては強度が得られていないことから明らかである。【００６４】  また、このソルト中子２は、主成分である塩化カリウムが温水に溶解する物質であるため、鋳造後に温水に溶かして除去することができる。すなわち、このソルト中子２を使用して形成した鋳造物を例えば温水に浸漬させることにより、ソルト中子２が除去されるから、従来のソルト中子と同様に例えばシェル中子を用いる場合に較べて中子除去工程でのコストを低減することができる。【００６５】  さらに、ソルト中子２に混合されているセラミックス材料は１種類の合成ムライトのみであり、上述したようにソルト中子２を水（湯）に溶かすことにより塩化カリウムから分離する。このため、これを集めて乾燥させることによって、セラミックス材料は容易に再利用することができる。すなわち、セラミックス材料を再利用することができるから、ソルト中子２の製作コストを低減することができる。もし、セラミック材料が複数であると、ソルト中子を温水に溶かして回収しても、回収したセラミックス材料の混合割合が不安定となって管理ができず、セラミックス材料を再利用し難くなる。【００６６】（第２の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈するホウ酸アルミニウム（９Ａｌ２Ｏ３．２Ｂ２Ｏ３）を使用することができる。ホウ酸アルミニウムを塩化カリウムに混合することにより、図６に示すような抗折強度が得られた。
図６はホウ酸アルミニウムの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図６に示す抗折強度は、ホウ酸アルミニウムをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図６中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用したホウ酸アルミニウムは、市販されている粒状のものの中から下記の表５に示す３種類のものを選択した。【００６７】
【表５】
0004516024.tif 000006
【００６８】  表５に示す３種類のホウ酸アルミニウムのうち、溶湯の流動性の有無から判断して鋳造に用いることができたものは、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０３の混合量１０％と１５％のものと、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０８の混合量１０％、１５％および２０％のものと、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＣ３０の混合量１０％、２０％、３０％および３５％のものであった（表５、図１６参照）。このことから、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０３は混合量が１５％以下であれば、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０８は混合量が２０％以下であれば、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＣ３０は混合量が３５％以下であれば、充分に流動性があり、鋳造可能と考えられる。【００６９】  これらのホウ酸アルミニウムはいずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。これらのホウ酸アルミニウムの密度はいずれも２．９３ｇ／ｃｍ３であり、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０３の粒径は２．３μｍであり、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＦ０８の粒径は７．３μｍであり、Ａｌｂｏｌｉｔｅ  ＰＣ３０の粒径は４８．９２μｍである。
上述した粒径の異なる３種類のホウ酸アルミニウムについて、下記の表６に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００７０】
【表６】
0004516024.tif 000007
【００７１】  このようにホウ酸アルミニウムをセラミックス材料として使用する場合には、図６に示すように、混合量を１０％〜２０％とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
また、図６に示すように、ホウ酸アルミニウムの抗折強度は、粒径に殆ど影響を受けることがないことが判る。
したがって、上述したようにセラミックス材料としてホウ酸アルミニウムを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００７２】（第３の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈する窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を使用することができる。窒化ケイ素を塩化カリウムに混合することにより、図７に示すような抗折強度が得られた。
図７は窒化ケイ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図７に示す抗折強度は、窒化ケイ素をセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図７中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用する窒化ケイ素は、市販されている粒状のものの中から下記の表７に示す４種類のものを選択した。【００７３】
【表７】
0004516024.tif 000008
【００７４】  表７に示す４種類の窒化ケイ素のうち、流動性の有無から判断して鋳造に用いることができたものは、表７、図１７に示す通りＮＰ−６００の混合量２０％および２５％のものと、ＳＮ−７の２０％、３０％および４０％のものと、ＳＮ−９の２０％、３０％、３５％および４０％のものと、ＨＭ−５ＭＦの１０％、２０％、２５％のものであった。このことから、ＮＰ−６００は混合量が２５％以下であれば、ＳＮ−７は混合量が４０％以下であれば、ＳＮ−９は混合量が４０％以下であれば、ＨＭ−５ＭＦは混合量が２５％以下であれば、鋳造可能と考えられる。【００７５】  これら４種類のセラミック材料は、いずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。
ＮＰ−６００、ＳＮ−７およびＳＮ−９の密度は３．１８ｇ／ｃｍ３で、ＨＭ−５ＭＦの密度は３．１９ｇ／ｃｍ３である。これら４種類の窒化ケイ素は、粒径が互いに異なるものである。
上述した４種類の窒化ケイ素について、下記の表８に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００７６】
【表８】
0004516024.tif 000009
【００７７】  このように窒化ケイ素をセラミックス材料として使用する場合には、図７に示すように、混合量を２０％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
また、図７に示すように、窒化ケイ素の抗折強度は、粒径に殆ど影響を受けることがないことが判る。
したがって、上述したようにセラミックス材料として窒化ケイ素を使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００７８】（第４の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈する炭化ケイ素（ＳｉＣ）を使用することができる。炭化ケイ素を塩化カリウムに混合することにより、図８に示すような抗折強度が得られた。
図８は炭化ケイ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図８に示す抗折強度は、炭化ケイ素をセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図８中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用する炭化ケイ素は、市販されている粒状のものの中から下記の表９に示す３種類のものを選択した。【００７９】
【表９】
0004516024.tif 000010
【００８０】  表９に示す３種類の炭化ケイ素は、溶湯の流動性から判断して混合量１０％、２０％、３０％、４０％および４５％のものが鋳造に用いることができることが判った（図１８参照）。このことから、３種類の炭化ケイ素は、混合量がいずれも４５％以下であれば鋳造可能と考えられる。
これらの炭化ケイ素は、いずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。これらの炭化ケイ素は、密度はいずれも３．２３ｇ／ｃｍ３であり、粒径が互いに異なるものである。
上述した３種類の炭化ケイ素について、下記の表１０に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００８１】
【表１０】
0004516024.tif 000011
【００８２】  このように炭化ケイ素をセラミックス材料として使用する場合には、図８に示すように、混合量を２５％〜３０％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
また、図８に示すように、炭化ケイ素の抗折強度は、粒径に殆ど影響を受けることがないことが判る。
したがって、上述したようにセラミックス材料として炭化ケイ素を使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００８３】（第５の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を使用することができる。窒化アルミニウムを塩化カリウムに混合することにより、図９に示すような抗折強度が得られた。
図９は窒化アルミニウムの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図９に示す抗折強度は、窒化アルミニウムをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図９中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用する窒化アルミニウムは、市販されている粒状のものの中から下記の表１１に示す２種類のものを選択した。【００８４】
【表１１】
0004516024.tif 000012
【００８５】  表１１に示す２種類の窒化アルミニウムは、流動性の点から混合量２０％、３０％、４０％のものが鋳造に用いることができることが判った（表１１、図１８参照）。このことから、２種類の窒化アルミニウムはいずれも混合量が４０％であれば鋳造可能と考えられる。
これらの窒化アルミニウムは、いずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。これらの窒化アルミニウムは、密度はいずれも３．２５ｇ／ｃｍ３であり、粒径が互いに異なるものである。
上述した２種類の窒化アルミニウムについて、下記の表１２に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００８６】
【表１２】
0004516024.tif 000013
【００８７】  このように窒化アルミニウムをセラミックス材料として使用する場合には、図９に示すように、混合量を１５％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
また、図９に示すように、窒化アルミニウムの抗折強度は、粒径に殆ど影響を受けることがないことが判る。
したがって、上述したようにセラミックス材料として窒化アルミニウムを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００８８】（第６の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈する炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）を使用することができる。炭化ホウ素を塩化カリウムに混合することにより、図１０に示すような抗折強度が得られた。
図１０は炭化ホウ素の混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図１０に示す抗折強度は、炭化ホウ素をセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図１０中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用する炭化ホウ素は、市販されている粒状のものの中から下記の表１３に示す３種類のものを選択した。【００８９】
【表１３】
0004516024.tif 000014
【００９０】  表１３に示す３種類の炭化ホウ素のうち、流動性の点から鋳造に用いることができたものは、＃１２００の混合量２０％、３０％、３３．７５％のものと、Ｓ１とＳ３の混合量２０％、３０％および４０％のものであった（表１３、図１６参照）。このことから、＃１２００は混合量が３３．７５％以下であれば、Ｓ１とＳ３は混合量が４０％以下であれば、鋳造可能と考えられる。これら３種類の炭化ホウ素のうち、Ｓ３は塩化カリウムの溶湯中に沈殿するが、他の＃１２００とＳ１は分散することも確認した（図１５参照）。また、これらの炭化ホウ素は、密度が２．５１ｇ／ｃｍ３であり、粒径が互いに異なるものである。
上述した３種類の炭化ホウ素について、下記の表１４に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００９１】
【表１４】
0004516024.tif 000015
【００９２】  このように炭化ホウ素をセラミックス材料として使用する場合には、図１０に示すように、試料名＃１２００と試料名Ｓ１とにおいて混合量を２０％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。また、図１０に示すように、分散してしまうＳ３は強度が得られないことも判る。
したがって、上述したようにセラミックス材料として炭化ホウ素を使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００９３】（第７の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈するチタン酸アルミニウム（Ａｌ２ＴｉＯ５）や、スピネル（コージーライト：ＭｇＯ．Ａｌ２Ｏ３）を使用することができる。これらのセラミックス材料を塩化カリウムに混合することにより、図１１に示すような抗折強度が得られた。
図１１はチタン酸アルミニウムとスピネルの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図１１に示す抗折強度は、チタン酸アルミニウムとスピネルとをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図１１中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用するチタン酸アルミニウムとスピネルは、市販されている粒状のものの中から下記の表１５に示すものを選択した。【００９４】
【表１５】
0004516024.tif 000016
【００９５】  表１５に示すチタン酸アルミニウムは、流動性の点から混合量１０％、２０％、３０％および４０％のものが鋳造に用いることができ、スピネルは、流動性の点から混合量２０％、３０％、４０％のものが鋳造に用いることができることが判った（表１５、図１８参照）。このことから、チタン酸アルミニウムとスピネルは、いずれも混合量４０％以下であれば鋳造可能と考えられる。また、これら両セラミックス材料とも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。
チタン酸アルミニウムは密度が３．７ｇ／ｃｍ３，粒径が１μｍであり，スピネルの密度は３．２７ｇ／ｃｍ３，粒径が７５μｍである。
上述したセラミックス材料について、下記の表１６に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【００９６】
【表１６】
0004516024.tif 000017
【００９７】  このようにチタン酸アルミニウムとスピネルをセラミックス材料として使用する場合には、図１１に示すように、混合量を２０％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
したがって、上述したようにセラミックス材料としてチタン酸アルミニウムまたはスピネルを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【００９８】（第８の実施の形態）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料として粒状を呈するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用することができる。アルミナを塩化カリウムに混合することにより、図１２に示すような抗折強度が得られた。
図１２はアルミナの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図１２に示す抗折強度は、アルミナをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図１２中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。
実験を行うに当たって使用するアルミナは、市販されている粒状のものの中から下記の表１７に示すものを選択した。【００９９】
【表１７】
0004516024.tif 000018
【０１００】  表１７に示すアルミナは、流動性の点から混合量２０％、３０％、３５％（ＡＬ−４５−１）のものが鋳造に用いることができることが判った（図１８参照）。このことから、ＡＬ−４５−１は混合量３５％以下であれば、その他のものは混合量３０％以下であれば、鋳造可能と考えられる。
これらのアルミナは、いずれも塩化カリウムの溶湯中に分散することも確認した（図１５参照）。また、これらのアルミナは、密度は約４ｇ／ｃｍ３であり、粒径は０．６μｍのもの（ＡＬ−１６０ＳＧ）と、１μｍのもの（ＡＬ−４５−１）と、３〜４μｍのもの（Ａ−４２−１）と、４０〜５０μｍのもの（Ａ−１２）とである。
上述したアルミナについて、下記の表１８に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【０１０１】
【表１８】
0004516024.tif 000019
【０１０２】  このようにアルミナをセラミックス材料として使用する場合には、図１２に示すように、混合量を２０％以上とすることによって、抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
したがって、上述したようにセラミックス材料としてアルミナを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１０３】  上述した第１〜第８の実施の形態で示した全てのセラミックス材料の混合量と抗折強度との関係を図１３と図１４に示す。これらの図から判るように、上述したセラミックス材料のうち、抗折強度が最も高いソルト中子を形成することができるものは窒化アルミニウムであった。
また、上述したセラミックス材料のうち、材料単価が最も安価なものは合成ムライトであり、材料量（混合量）が最も少なくてよいものはホウ酸アルミニウムである。すなわち、合成ムライトまたはホウ酸アルミニウムを使用することにより、製造コストを低く抑えながら高い強度を有するソルト中子を製造することができる。【０１０４】  第１〜第８の実施の形態で示したセラミックス材料を用いることにより鋳造性に優れ強度の高いソルト中子を形成することができたのは、下記の理由によると考えられる。これは、これらのセラミックス材料を塩化カリウムに混合させてなる溶湯に流動性があり、これらのセラミックス材料の密度が溶融状態での塩化カリウムの密度（１．５７ｇ／ｃｍ３）より適度に大きい値であり、これらのセラミックス材料が溶融状態の塩化カリウム中に広くかつ均等に分散して、ソルト内部の亀裂進展を抑制することができたからであると考えられる。【０１０５】  すなわち、「流動性」があるので鋳造が可能となり、「分散」しているので充分な強度が得られたものである。このうち「流動性」に影響するのは主にセラミックス材料の混合量（ｗｔ％）で、「分散」には密度が影響するということである。このため、第１〜第８の実施の形態で示したものとは別のセラミックス材料であったとしても、密度が上述した各セラミックス材料に近似するものであり、流動性を有する溶湯が形成されるものであれば、上述した実施の形態で示したものと同等の強度を有するソルト中子を形成することができると考えられる。【０１０６】  セラミックス材料が溶融状態のソルト材料中によく分散するか調査するために、塩化カリウムとセラミックス材料との混合条件について発明者らが行った実験によれば、図１５に示すように、溶融した塩化カリウム中に分散するセラミックス材料は、密度の最小値が２．２８ｇ／ｃｍ３（窒化ホウ素）より大きく最大値が４ｇ／ｃｍ３（アルミナ）であり、粒径の最大値が約１５０μｍであることが判った。【０１０７】  これは、分散には溶湯の凝固時間とセラミックス材料の沈殿速度が密接に関連しているからである。沈殿速度の理論式は、
Ｖ＝ｇ（ρｃ−ρｓ）ｄ２／１８μ‥‥式２
である。ここでＶは沈殿速度〔ｍ／ｓ〕、ｇは重力加速度９．８０〔ｍ／ｓ２〕、ρｃはセラミックス材料の密度〔ｇ／ｃｍ３〕、ρｓは溶融状態のソルト材料の密度〔ｇ／ｃｍ３〕、ｄはセラミック材料の粒径〔ｍ〕、μはソルト材料の粘性係数〔Ｐａ・ｓ〕である。【０１０８】  式２によれば、沈殿速度Ｖは、セラミックス材料と溶融状態のソルト材料の密度差の１乗に比例し、粒径の２乗に比例する。このことから、粒径については、１５０μｍより大きいと沈殿速度が非常に速くなりセラミックス材料をよく分散させることができないと考えられる。一方、セラミックス材料の密度に関しては、沈殿速度に対する影響量が粒径の影響に較べて小さいので、今回実験を行っていない４ｇ／ｃｍ３より大きいセラミックス材料であってもよく分散させることは可能と推測できる。【０１０９】  また、各セラミックス材料の混合量と流動性の関係は、図１６〜図１８に示すようになることが判った。図１６〜図１８は、セラミックス材料と塩化カリウムとをタンマン管に入れて８００℃で溶解した後、充分に攪拌し、タンマン管を下方に向けて返す実験によって求めた。この実験で溶湯がタンマン管から流れ出るものを「流動性あり」とし、そうでないものを「流動性なし」とした。【０１１０】  したがって、密度が２．２ｇ／ｃｍ３（＝窒化ホウ素の密度）より大きく４ｇ／ｃｍ３以下または／かつ粒径が約１５０μｍ以下で粒状に形成されて塩化カリウム溶湯中に充分に分散するセラミックス材料であれば、ダイカスト法にも使うことができるような強度を有するソルト中子を形成することができる。【０１１１】
（第１の参考例）
本発明に係るソルト中子は、セラミックス材料としてホウ酸アルミニウムウィスカ（９Ａｌ2Ｏ3．２Ｂ2Ｏ3）、窒化ケイ素ウィスカ（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素ウィスカ（ＳｉＣ）、６チタン酸カリウムウィスカ（Ｋ2Ｏ．６ＴｉＯ2）、８チタン酸カリウムウィスカ（Ｋ2Ｏ．８ＴｉＯ2）および酸化亜鉛ウィスカ（ＺｎＯ）を使用することができる。
これらのセラミックウィスカとしては、下記の表１９に示すものがある。
【０１１２】
【表１９】
0004516024.tif 000020
【０１１３】  表１９に示すように、ホウ酸アルミニウムウィスカ（製品名Ａｌｂｏｌｅｘ  Ｍ２０）は、流動性の点から混合量１０％、１５％および１８．６７％のものが鋳造に用いることができることが判った（図２４参照）。このことから、ホウ酸アルミニウムウィスカは、混合量が１８．６７％以下であれば鋳造可能と考えられる。
窒化ケイ素ウィスカ（製品名ＳＮＷ  ＃１−Ｓ）と、炭化ケイ素ウィスカ（製品名ＳＣＷ＃  １−０．８）と、６チタン酸カリウムウィスカ（製品名Ｔｉｓｍｏ  Ｎ）と、８チタン酸カリウムウィスカ（製品名Ｔｉｓｍｏ  Ｄ）は、混合量５％と７％のものが鋳造に用いることができることが判った（図２４参照）。このことから、これらのウィスカは、混合量が７％以下であれば鋳造可能と考えられる。
酸化亜鉛ウィスカ（製品名ＷＺ−０５０１）は、混合量５％、１０％および１５％のものが鋳造に用いることができることが判った（図２４参照）。このことから、酸化亜鉛ウィスカは、混合量が１５％以下であれば鋳造可能と考えられる。【０１１４】  これらのウィスカのうち、ホウ酸アルミニウムウィスカを塩化カリウムに混合することにより、図１９に示すような抗折強度が得られた。
図１９はホウ酸アルミニウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図１９に示す抗折強度は、ホウ酸アルミニウムウィスカをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図１９中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。この実験を行うに当たっては、下記の表２０に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。【０１１５】
【表２０】
0004516024.tif 000021
【０１１６】  このようにホウ酸アルミニウムウィスカをセラミックス材料として使用する場合には、図１９に示すように、混合量が５％以上であれば抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。また、混合量が１８％であれば、３５ＭＰａもの抗折強度を示すことが判った。
したがって、上述したようにセラミックス材料としてホウ酸アルミニウムウィスカを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１１７】
（第２の参考例）
窒化ケイ素ウィスカまたは炭化ケイ素ウィスカを塩化カリウムに混合することにより、図２０に示すような抗折強度が得られた。
図２０は窒化ケイ素ウィスカの混合量および炭化ケイ素ウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図２０に示す抗折強度は、窒化ケイ素ウィスカまたは炭化ケイ素ウィスカをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図２０中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。この実験を行うに当たっては、下記の表２１に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。
【０１１８】
【表２１】
0004516024.tif 000022
【０１１９】  このように窒化ケイ素ウィスカまたは炭化ケイ素ウィスカをセラミックス材料として使用する場合には、図２０に示すように、混合量が７％であれば抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
したがって、上述したようにセラミックス材料として窒化ケイ素ウィスカまたは炭化ケイ素ウィスカを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１２０】
（第３の参考例）
６チタン酸カリウムウィスカまたは８チタン酸カリウムウィスカを塩化カリウムに混合することにより、図２１に示すような抗折強度が得られた。
図２１は６チタン酸カリウムウィスカの混合量および８チタン酸カリウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図２１に示す抗折強度は、６チタン酸カリウムウィスカまたは８チタン酸カリウムウィスカをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図２１中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。この実験を行うに当たっては、下記の表２２に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。
【０１２１】
【表２２】
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【０１２２】  このように６チタン酸カリウムウィスカまたは８チタン酸カリウムウィスカをセラミックス材料として使用する場合には、図２１に示すように、混合量が７％であれば抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。
したがって、上述したようにセラミックス材料として６チタン酸カリウムウィスカまたは８チタン酸カリウムウィスカを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１２３】
（第４の参考例）
酸化亜鉛ウィスカを塩化カリウムに混合することにより、図２２に示すような抗折強度が得られた。
図２２は酸化亜鉛ウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。図２２に示す抗折強度は、酸化亜鉛ウィスカをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図２２中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。この実験を行うに当たっては、下記の表２３に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。
【０１２４】
【表２３】
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【０１２５】  このように酸化亜鉛ウィスカをセラミックス材料として使用する場合には、図２２に示すように、混合量を１５％とすることによって、抗折強度の高いソルト中子を形成することができる。
したがって、上述したようにセラミックス材料として酸化亜鉛ウィスカを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１２６】
上述した第１〜第４の参考例で示した全てのウィスカの混合量と抗折強度との関係を図２３に示す。図２３から判るように、上述したウィスカのうち、抗折強度が最も高いソルト中子を形成することができるものはホウ酸アルミニウムウィスカであった。
また、各セラミックスウィスカの混合量と流動性の関係は、図２４に示すようになることが判った。図２４は、セラミックスウィスカと塩化カリウムとをタンマン管に入れて８００℃で溶解した後、充分に攪拌し、タンマン管を下方に向けて返す実験によって求めた。この実験で溶湯がタンマン管から流れ出るものを「流動性あり」とし、そうでないものを「流動性なし」とした。
【０１２７】  上述した各実施の形態においては、ソルト材料として塩化カリウムを使用する例を示したが、ソルト材料は、塩化カリウムの他に、ナトリウム塩化物、カリウムまたはナトリウムの臭化物、炭酸塩、硫酸塩のうちいずれか一つを使用することができる。ナトリウム塩化物としては、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を使用することができる。カリウムまたはナトリウムの臭化物としては、臭化カリウム（ＫＢｒ）または臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）を使用することができる。炭酸塩としては炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）と炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）とを使用することができる。硫酸塩としては硫酸カリウム（Ｋ２ＳＯ４）を使用することができる。【０１２８】
（第５の参考例）
ソルト材料として臭化カリウムまたは臭化ナトリウムを使用し、これらのソルト材料にホウ酸アルミニウムウィスカを混合することにより、図２５に示すような抗折強度が得られた。
図２５は臭化カリウムまたは臭化ナトリウムとホウ酸アルミニウムウィスカの混合量と抗折強度との関係を示すグラフである。同図中には、異なるソルト材料にホウ酸アルミニウムウィスカを混合させた場合の抗折強度も記載した。この異なるソルト材料としては、塩化カリウムと塩化ナトリウムとを使用した。また、図２５中には、各ソルト材料の固体状態での密度ρを記載した。臭化カリウムの固体状態での密度ρは２．７５ｇ／ｃｍ3 であり、臭化ナトリウムの固体状態の密度ρは３．２１ｇ／ｃｍ3 であり、塩化カリウムの固体状態での密度ρは１．９８ｇ／ｃｍ3 であり、塩化ナトリウムの固体状態での密度ρは２．１７ｇ／ｃｍ3 である。
【０１２９】  図２５に示す抗折強度は、ホウ酸アルミニウムウィスカをセラミックス材料として第１の実施の形態で示した実験を行うことによって求めたものである。なお、図２５中の線は、最小自乗法を用いて描いた近似曲線である。この実験を行うに当たっては、下記の表２４〜表２７に示すように混合量毎に抗折試験片を作成し、抗折強度を求めた。下記の表２４は臭化カリウムにホウ酸アルミニウムを混合させた場合の抗折強度を示し、表２５は臭化ナトリウムにホウ酸アルミニウムを混合させた場合の抗折強度を示す。【０１３０】
表２６は塩化カリウムにホウ酸アルミニウムを混合させた場合の抗折強度を示す。表２６は、表２０に記載したものにホウ酸アルミニウムウィスカの混合量が０の場合と、ホウ酸アルミニウムウィスカの混合量が３ｗｔ％の場合との二つの実験結果を追加したものである。表２７は塩化ナトリウムにホウ酸アルミニウムを混合させた場合の抗折強度を示す。
この参考例で使用したホウ酸アルミニウムウィスカは、第１の参考例（図１９、表１９参照）で説明したものと同一のものである。
【０１３１】
【表２４】
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【０１３２】
【表２５】
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【０１３３】
【表２６】
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【０１３４】
【表２７】
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【０１３５】  このように臭化カリウムまたは臭化ナトリウムにホウ酸アルミニウムウィスカを混合させる場合には、図２５に示すように、混合量が３ｗｔ％以上であれば抗折強度が８ＭＰａより大きくなることが判った。また、図２５においては、塩化ナトリウムにホウ酸アルミニウムウィスカを混合させることによって、抗折強度の高いソルト中子を形成することができることが分かる。
したがって、上述したようにソルト材料として臭化カリウムまたは臭化ナトリウムを使用しても第１の実施の形態を採るときと同等の効果を奏するといえる。【０１３６】  また、ソルト材料は、上述したように単一の塩化物、臭化物または塩を使用する他に、カリウム塩化物またはナトリウム塩化物と、カリウムまたはナトリウムの炭酸塩あるいは硫酸塩との混合塩を使用することができる。例えば、塩化カリウムと炭酸ナトリウムとの混合塩や、塩化ナトリウムと炭酸ナトリウムとの混合塩や、塩化ナトリウムと炭酸カリウムとの混合塩や、塩化カリウムと硫酸カリウムとの混合塩を使用することができる。【０１３７】  このようにソルト材料を混合塩とすることにより、従来からよく知られているように融点の低いソルト中子を形成することができる。このため、ソルト中子を鋳造するときの温度を低くすることができ、その分、鋳造装置の消費電力を低減できるようになり、ソルト中子を製造するためのコストを低減することができる。また、上記のような４種類の混合塩によって形成されたソルト中子は、鋳造した中子の表面にしわが発生し難くなることも判った。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】  本発明に係る鋳造用中子は、ダイカスト鋳造金型に用いて有用である。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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