(57)【要約】【課題】  鉄部材の熱変形を防止することができ、鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層とを強固に結合、一体化することが可能な鉄部材の鋳ぐるみ方法を提供する。【解決手段】  鉄部材をアルミニウム合金で鋳ぐるむ方法であって、鉄粉末を焼結して鉄粉末焼結体となす工程と、前記鉄粉末焼結体を加熱する工程と、前記鉄粉末焼結体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程と、前記加圧浸透により得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削する工程と、を含むことを特徴とする鉄部材の鋳ぐるみ方法。【選択図】         図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄部材をアルミニウム合金で鋳ぐるむ方法であって、鉄粉末を焼結して鉄粉末焼結体となす工程と、前記鉄粉末焼結体を加熱する工程と、前記鉄粉末焼結体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程と、前記加圧浸透により得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削する工程と、を含むことを特徴とする鉄部材の鋳ぐるみ方法。
【請求項２】
前記鉄部材が鉄−アルミニウム合金複合材料であることを特徴とする請求項１記載の鉄部材の鋳ぐるみ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄部材の鋳ぐるみ方法に関するもので、特に、アルミニウム合金マトリックス中に鉄粉末が複合された鉄−アルミニウム合金複合材料からなる鉄部材をアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層により鋳ぐるむ方法に関するものである。
また本発明は、アルミニウム合金の鋳物に、薄板鉄部材のような熱歪みを生じ易い金属部材を鋳ぐるみにより複合化する場合に利用されるもので、特に電磁調理器で加熱するアルミニウム製の食器の製造方法などに好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム鋳物により鉄などの金属部材を鋳ぐるむ場合、注ぎ込まれる溶湯が、金属部材の表面に直接触れて流れ、鋳ぐるまれるような鋳造方案になっている。この場合、鋳型に注ぎ込まれた溶湯は、鋳型の一部から全体へと順次鋳型を満たしてゆく。従って、鋳型内に置かれた金属部材は、その一部から順次溶湯による熱を受けることになる。
したがって、金属部材が歪みにくい円筒状や、肉厚の厚い部材であるときは、金属部材が熱で歪むことはないが、肉厚が２ｍｍ以下で、かつ直径が５０ｍｍ以上の鉄板を鋳ぐるむ場合、アルミ溶湯が鉄板の一部に触れ、鉄板片側を加熱すると、鉄板は直ちに歪んでそり返ってしまう。そして、アルミ溶湯が鉄板の全体を覆っても、この歪みは元には戻らない。この熱による歪みは、鉄板を４〜５箇所固定しておいても強い力で歪むため、鉄部材を平らに鋳ぐるむことができないという課題を有していた。
【０００３】
こうした課題に対して、鉄板の表面に熱伝導の悪い溶射層を設けたり、さらには、溶射層の上を断熱材で覆うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献１】特開平7-214284号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶射層の凹凸はその材料、施工方法によるばらつきが大きく、安定して断熱効果を持たせることが困難であった。
【０００５】
したがって、鉄部材の熱変形を十分に防止することができないという課題を有していた。さらには、鉄部材とアルミニウム合金との熱膨張係数の差が大きいため、冷却時の収縮率の差により鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層との界面に隙間が発生するという課題も有していた。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、その目的は、鉄部材をアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層により鋳ぐるむ方法において、鉄部材の熱変形を防止することができ、鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層とを強固に結合、一体化することが可能な鉄部材の鋳ぐるみ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、課題を解決するための手段として以下の（１）、（２）を提供する。
【０００８】
（１）鉄部材をアルミニウム合金で鋳ぐるむ方法であって、鉄粉末を焼結して鉄粉末焼結体となす工程と、前記鉄粉末焼結体を加熱する工程と、前記鉄粉末焼結体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程と、前記加圧浸透により得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削する工程と、を含むことを特徴とする鉄部材の鋳ぐるみ方法。
（２）前記鉄部材が鉄−アルミニウム合金複合材料であることを特徴とする（１）に記載の鉄部材の鋳ぐるみ方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄部材をアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層により鋳ぐるむ方法において、鉄部材の熱変形を防止することができ、鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層とを強固に結合、一体化することが可能な鉄部材の鋳ぐるみ方法を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について、更に詳しく説明する。
本発明では、鉄部材をアルミニウム合金で鋳ぐるむ方法であって、鉄粉末を焼結して鉄粉末焼結体となす工程と、前記鉄粉末焼結体を加熱する工程と、前記鉄粉末焼結体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程と、前記加圧浸透により得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削する工程と、を含むことを特徴とする鉄部材の鋳ぐるみ方法を提案している。
【００１１】
また、本発明では、前記鉄部材が鉄−アルミニウム合金複合材料であることを特徴とする前記に記載の鉄部材の鋳ぐるみ方法を提案している。
【００１２】
ここで、鉄部材の構成材料として鉄粉末を焼結した鉄粉末焼結体を用いる理由は、その焼結度合いにより気孔率を制御でき、かつ、気孔率が安定した多孔体を得ることができるからである。また、鉄粉末焼結体は多孔体であるため緻密な鉄部材より熱伝導率が悪くなり、表面に溶射層等の断熱層を設けなくても鋳ぐるみに際して歪んだり反り返ることがないという作用がある。
【００１３】
次に、鉄粉末を焼結して鉄粉末焼結体となす工程としては、公知の焼結方法が用いられる。また、市販の鉄粉末焼結体を用いても良い。ここで、鉄粉末焼結体の気孔率は２０〜８０％が好ましい。鉄粉末焼結体の気孔率が２０％未満と小さいと、閉気孔が多く存在し、アルミニウム合金が浸透しにくくなるため好ましくない。逆に、鉄粉末焼結体の気孔率が８０％を超えて大きいと、鉄粉末焼結体の強度が弱くなり、破損しやすくなるため好ましくない。次に、用意した鉄粉末焼結体を、必要に応じて所望の形状に加工する。
【００１４】
次いで、鉄粉末焼結体を加熱する工程では、鉄粉末焼結体を７００〜８００℃の温度で加熱することが好ましい。次に、加熱した鉄粉末焼結体を、溶湯加圧装置内に入れる。
【００１５】
次に、前記鉄粉末焼結体に溶融アルミニウム合金を加圧浸透させる工程では、予め用意しておいた７５０〜９００℃の溶融アルミニウム合金を溶湯加圧装置内に入れ、高圧鋳造法により加圧浸透を実行する。すなわち、１０MPa〜１００MPaの圧力でプレス機によって加圧して、溶融アルミニウム合金を鉄粉末焼結体の空隙内に浸透させ複合化させる。（本発明の鉄部材が、鉄−アルミニウム合金複合材料となる工程である。）
また、アルミニウム合金としては、公知のＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金等を用いることができる。
【００１６】
次に、前記加圧浸透により得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削する工程により本発明に係る鋳ぐるみ層を具備する鉄部材が得られる。
図１に、本発明に係る鋳ぐるみ層を具備する鉄部材の概略模式断面図を示した。図１において、１は鉄−アルミニウム合金複合材料からなる鉄部材で、２は、アルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層である。
【００１７】
以上説明したように、本発明により得られた鉄−アルミニウム合金複合材料からなる鉄部材には変形が発生しなくなり、かつ、鉄部材の空隙に浸透したアルミニウム合金が鋳ぐるみ層と一体複合化されているため、鋳ぐるみ層との界面に隙間が発生するという課題が解決できるという作用がある。したがって、信頼性に優れた鋳ぐるみ層を具備する鉄部材となる。
【００１８】
以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
（実施例）
（１）鋳ぐるみ層を具備する鉄部材の作製
市販の鉄粉末焼結体（新座冶金社製）をφ２００×１ｍｍの大きさに機械加工して気孔率が２５％の鉄粉末焼結体からなる円板を得た。得られた円板状の鉄粉末焼結体を７５０℃で加熱して、金型に入れ、７５０℃で溶融したアルミニウム合金（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ）を注ぎ、３０ＭＰａの圧力で加圧、浸透させ、冷却して、鉄−アルミニウム合金複合材料からなる鉄部材（鉄粉末の充填率：７５体積％）を鋳ぐるんだ。次に、得られた鉄部材の外側に付着したアルミニウム合金を所望の鋳ぐるみ層を残して研削して鋳ぐるみ層を具備する鉄部材を得た。
（２）評価
得られた鋳ぐるみ層を具備する鉄部材を中央で切断して断面を観察したところ、鉄部材には歪みやそり返りなどは見られなかった。さらに、鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層とが強固に結合、一体化されており界面に隙間はなかった。
【００１９】
（比較例）
鉄部材として、φ２００×１ｍｍの鉄板を用いた以外は実施例と同様にして鋳ぐるみ層を具備する鉄部材を作製した。得られた鋳ぐるみ層を具備する鉄部材を中央で切断し断面を観察したところ、鉄部材には歪みやそり返りなどが発生していた。また、鉄部材とアルミニウム合金からなる鋳ぐるみ層との界面に隙間が観察された。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る鋳ぐるみ層を具備する鉄部材の概略模式断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１；鉄部材
２；鋳ぐるみ層
【図１】
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