(57)【要約】      （修正有）【課題】原材料の種類を抑え、かつ高圧ダイカスト法にも耐える高強度な鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造された鋳造用塩中子を提供する。【解決手段】第１金属塩と第２金属塩とを含む混合塩を液相線温度以上に加熱し、第１金属塩および第２金属塩を溶融塩とする融解工程と、溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、溶融塩を金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを含み、成形工程では第１金属塩と第２金属塩とは組成を異にする新たな金属塩が生成する鋳造用塩中子の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属塩と第２金属塩とを含む混合塩を液相線温度以上に加熱し、前記第１金属塩および前記第２金属塩を溶融塩とする融解工程と、
前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、
前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程と
を含み、前記成形工程では、前記第１金属塩と前記第２金属塩とは組成を異にする新たな金属塩が生成する鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項２】
前記第１金属塩がアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択され、前記第２金属塩がアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される請求項１に記載の鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項３】
アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される第１金属塩と、アルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される第２金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、
前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、
前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程と
を含み、前記混合塩が、第２金属塩を１０〜４０モル％含み、第１金属塩を第２金属塩よりもモル換算で多く含む鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項４】
前記混合塩の加熱が、前記混合塩の液相線温度より５〜２００℃高い温度への加熱である請求項１〜３のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項５】
前記アルカリ土類金属がストロンチウムである請求項２〜４のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項６】
前記混合塩の液相線温度と固相線温度との差が２４℃以上である請求項１〜５のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法により製造された鋳造用塩中子。
【請求項８】
前記鋳造用塩中子が、前記アルカリ金属のハロゲン化物と、前記アルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩とを少なくとも含有する請求項７に記載の鋳造用塩中子。
【請求項９】
前記鋳造用塩中子が、難溶性の金属塩を９モル％以上２９モル%以下含み、残部が水溶性の金属塩である請求項７または８に記載の鋳造用塩中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用塩中子の製造方法および鋳造用塩中子に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ダイカスト法は、金属溶湯を高速かつ高圧で金型内に射出し圧力をかけて金属部品（例えば、エンジンのシリンダヘッド等）を鋳造する方法である。そのため、アンダーカット形状を有する金属部品を鋳造するために用いられる中子は、高温・高圧に耐える強度が必要とされる。また、アンダーカット形状を有する金属部品の鋳造に用いられる中子は、鋳造後に除去する必要があるため、除去しやすいことも重要である。このため、金属塩（単に塩ともいう）を主成分とする崩壊性の塩中子が多く用いられている。
【０００３】
一般的に、塩中子は、高温・高圧に耐える強度を有していない。よって、塩中子を高圧ダイカスト法で使用するためには、耐火物や骨材などの添加物を混ぜたり、数種類の金属塩を混合して多元素の組成とする等の方法によって塩中子の強度を向上させる必要があった。
【０００４】
このような塩中子としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、および塩化バリウムの混合塩に耐火物である硬質粒子を添加し、強度を高めた塩中子が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、および塩化カリウムなどの複数の塩を加熱して、半凝固などの固液共存状態の溶湯を形成し、この溶湯を成形することにより、強度を高めた塩中子を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３１２７６号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１３５９９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の塩中子は、耐火物が溶融塩よりも比重が重いため、成形時に耐火物成分が沈降分離する場合があり、塩中子の強度が部分的に著しく低下し、強度のばらつきが発生するおそれがあった。さらに、射出成形法を用いて塩中子を成形する際に、耐火物が射出抵抗となり、塩中子に亀裂などが発生し、塩中子の製造歩留まりが悪化する恐れもあった。また、劇薬指定の塩化バリウムは保管や取り扱いが難しく、実際の鋳造現場での使用は困難であった。
【０００８】
特許文献２の塩中子もまた、原材料として用いる塩の種類が多いため、多量かつ多種類の原材料を保管する必要や、原材料の混合比を適切に管理する必要があり、原材料の管理性が悪く、製造工程が煩雑であった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原材料の種類を抑え、かつ高圧ダイカスト法にも耐える高強度な鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造された鋳造用塩中子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、一側面によれば、第１金属塩と第２金属塩とを含む混合塩を液相線温度以上に加熱し、前記第１金属塩および前記第２金属塩を溶融塩とする融解工程と、前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを含み、前記成形工程では、前記第１金属塩と前記第２金属塩とは組成を異にする新たな金属塩が生成する鋳造用塩中子の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記第１金属塩がアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択され、前記第２金属塩がアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択されることが好適である。
【００１２】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、別の側面において、アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される第１金属塩と、アルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される第２金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを含み、前記混合塩が、第２金属塩を１０〜４０モル％含み、第１金属塩を第２金属塩よりもモル換算で多く含む鋳造用塩中子の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記混合塩の液相線温度と固相線温度との差が２４℃以上であることが好適である。
【００１４】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記アルカリ土類金属がストロンチウムであることが好適である。
【００１５】
本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記混合塩の加熱が、前記混合塩の液相線温度より５〜２００℃高い温度への加熱であることが好適である。
【００１６】
本発明は、別の側面において、上記の鋳造用塩中子の製造方法により製造された鋳造用塩中子を提供する。
【００１７】
本発明に係る鋳造用塩中子は、その一形態において、前記アルカリ金属のハロゲン化物と、前記アルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩とを少なくとも含有することが好適である。
【００１８】
本発明に係る鋳造用塩中子は、その一形態において、難溶性の金属塩を９モル％以上２９モル%以下含み、残部が水溶性の金属塩であることが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、原材料の種類を抑え、かつ高圧ダイカスト法にも耐える高強度な鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造された鋳造用塩中子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】作製例１〜４の試験片の抗折力を示す図である。
【図２】作製例１〜３および５の試験片の成分分析を示す図である。
【図３】作製例４および６の試験片の抗折力を示す図である。
【図４】過熱度と抗折力との関係を示す図である。
【図５】金型温度と抗折力との関係を示す図である。
【図６】塩化ストロンチウムの配合量と抗折力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造される鋳造用塩中子について、さらに詳細に説明する。
【００２２】
［鋳造用塩中子の製造方法］
本発明に係る塩中子の製造方法は、（１）第１金属塩と第２金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、（２）前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、（３）前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを少なくとも含む。それぞれの工程について、以下に詳細に説明する。
【００２３】
（１）融解工程
融解工程では、鋳造用塩中子の原料である第１金属塩および第２金属塩を含む混合塩を加熱・融解し、溶融塩とする。混合塩は、実質的に完全に融解して、固相を含まない溶融塩となることが好ましい。ここで、「実質的に完全に融解する」は、１００％の混合塩が融解する場合のみならず、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９８％の混合塩が融解することも意味する。溶融塩においては、金属塩の成分であるイオンが解離した状態で存在する。後続する工程において、溶融塩の温度が低下すると、イオン同士が結合して金属塩が新たに生成する。融解工程において原材料の塩を実質的に完全に融解して溶融塩とすることにより、新しい塩を生成する反応に寄与しない固相のままの塩が溶湯中に存在しなくなるため、新しい塩の生成反応を効率的に進行させることができる。
【００２４】
第１金属塩は、好ましくはアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される。アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩は、１種単独であっても、２種以上の組み合わせであってもよい。炭酸塩は、鉄を腐食させるおそれがないためより好ましい。アルカリ金属硫酸塩としては、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸セシウムなどの硫酸塩が挙げられる。アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩が挙げられる。
【００２５】
第２金属塩は、好ましくはアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される。アルカリ土類金属のハロゲン化物は、１種単独であっても、２種以上の組み合わせであってもよい。アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、塩化マグネシウムや臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウムなどのマグネシウム塩、塩化カルシウムや臭化カルシウムなどのカルシウム塩、塩化バリウムや臭化バリウムなどのバリウム塩、塩化ストロンチウムや臭化ストロンチウムなどのストロンチウム塩を用いることができる。アルカリ土類金属塩は、塩中子の強度向上の観点から、特に好ましくは、ストロンチウム塩である。さらに、アルカリ土類金属は、典型元素であるため価数が変化しないため、凝固収縮率が小さい２価の陽イオンによる塩を確実に生成することができる。このため、アルカリ土類金属塩は、塩中子の表面に割れ欠陥を発生させにくく、強度を向上できるという利点を有する。
【００２６】
第２金属塩は、融解するとアルカリ土類金属陽イオンおよびハロゲンイオンに解離するが、アルカリ土類金属陽イオンは、冷却されると第１金属塩に由来する炭酸塩または硫酸塩と結び付くことにより、難溶性の塩を生成する。この難溶性の塩は、製造後の塩中子において耐火物としての役割を果たし、塩中子の強度向上に寄与する。従って、第２金属塩としてアルカリ土類金属ハロゲン化物を用いることにより、別途の耐火物を混合塩に混合しなくとも十分な強度を達成することができる。ここで、難溶性の塩は、水１００ｇ（２５℃）への溶解量が１ｇ未満である塩である。
【００２７】
混合塩は、第２金属の配合割合を１０〜４０モル％とし、第１金属塩の配合割合が、モル換算で、第２金属塩の配合割合よりも多くなるように調製することが好ましい。混合塩中の第１金属塩の配合割合は、好ましくは第２金属以外の全量を占め、残部を構成する。第１金属塩と第２金属塩との配合割合を、上記範囲とすることにより、強度に優れた塩中子を製造することができる。また、塩中子に良好な崩壊性を付与し、容易に除去可能なものとすることができる。
【００２８】
さらに、第１金属塩と第２金属塩との配合割合は、９０：１０〜８０：２０であることがより好ましい。第１金属塩と第２金属塩との配合割合がこの範囲内にあるとき、混合塩を融解して得た溶融塩の固液共存域の温度範囲に２４℃以上の幅を持たせることができる。溶融塩の固液共存域の温度範囲は、液相線温度と固相線温度との差に相当し、ここでは大気圧（１気圧）一定とした場合の値を指している。溶融塩の固液共存域の温度範囲が２４℃以上であると、金型内に流し込まれた溶融塩の温度が下がり、液体から固体に変化するときに、金型中でゆっくりと固体化するため、成分にばらつきが発生せず、塩中子の強度を向上させることができる。一方、溶融塩が固液共存状態となる温度範囲が狭いと、金型中で一気に塩が晶出する場合があり、塩中子の成分がばらつき、強度のばらつきが発生して塩中子の強度が低下する場合がある。
【００２９】
混合塩の加熱温度は、混合塩の液相線温度より５〜２００℃高い温度であることが好ましい。ここで、混合塩の液相線温度から加熱温度までの温度差を「過熱度」とも称する。混合塩の液相線温度に対する過熱度を５℃以上とすることにより、金型への流し込み過程で溶融塩の温度が塩の生成温度まで低下しにくいため、溶融塩の急冷により塩が晶出しない。よって、塩の沈殿による成分のばらつきや流し込み量のばらつきが発生しないため、強度のばらつきが発生するおそれがないという利点がある。さらに、流し込みまでの温度低下による溶融塩の粘度の増加を抑制し、溶融塩を炉内で保持している状態のときに、溶融塩の蒸気としての放出を抑制することができる。また、混合塩の液相線温度に対する過熱度が２００℃以下であることにより、溶融塩の蒸発が起こりにくくなり、特定の塩の優先的な蒸発による成分のばらつきが発生しないため、強度のばらつきが発生するおそれがないという利点がある。
【００３０】
（２）流し込み工程
流し込み工程では、融解工程で調製した溶融塩を金型に流し込む。溶融塩の金型内への流し込みは、本発明の目的を達成する限り任意の手法によって実施することができ、例えば、溶湯の重力を利用した方法（重力鋳造法）などにより行うことができる。また、射出抵抗となる可能性がある耐火物等の添加物を溶融塩に混合しなくとも高強度の塩中子が得られるため、溶融塩を高圧で金型に圧入する方法（高圧ダイカスト法）も使用することができ、塩中子自体の製造効率を上げることができる。
【００３１】
金型は、溶融塩を流し込む前にあらかじめ加熱されていることが好ましい。金型の予熱温度は、好ましくは１００〜２５０℃、より好ましくは２００〜２５０℃、特に好ましくは２５０℃である。金型温度が２０℃（常温）であれば、高圧ダイカストに耐える強度の水準を満たす塩中子が製造可能であるが、１００℃以上に予熱しておくことにより、溶融塩を流し込んだ際に溶融塩が急冷されることがない。このため、溶融塩の急冷に起因して亀裂が発生する可能性を低減させることができる。さらに、金型の予熱温度が２００℃以上であると、塩中子の強度をより高めることができる。また、金型の予熱温度を２５０℃以下とすることにより、金型内で凝固した溶融塩が金型に張り付きにくくなり、塩中子の成形体を簡単に離型することができる。
【００３２】
（３）成形工程
成形工程では、流し込まれた溶融塩を、金型内において冷却して凝固させることにより塩中子を成形する。冷却は、自然冷却や、断熱材を使用した徐冷などにより行う。
【００３３】
上記（２）流し込み工程および（３）成形工程では、溶融塩の温度が徐々に低下する。溶融塩の温度が低下するのに伴い、第１金属塩および第２金属塩を構成するイオンが解離した状態で存在していたのが、相互に結合して金属塩を形成し、析出する。この際、第１金属塩および第２金属塩を構成していた陽イオンおよび陰イオンの少なくとも一部が、融解前とは別の相手と結合して塩を形成する。このように、第１金属塩および第２金属塩を構成していた陽イオンおよび陰イオンが組み換えられることにより、第１金属塩および第２金属塩とは組成を異にする別の新たな金属塩も生成する。新たな金属塩としては、例えば、第１金属塩の陽イオンおよび第２金属塩の陰イオンから構成される金属塩、すなわちアルカリ金属のハロゲン化物と、第２金属塩の陽イオンおよび第１金属塩の陰イオンから構成される金属塩、すなわちアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩、第１金属塩の陽イオンおよび第２金属の陽イオンと第１金属の陰イオンとから構成される金属塩などが挙げられるが、これらに限定されない。金属塩には、水和物の形態のものも含まれる。このように、第１金属塩および第２金属塩を構成していたイオンから金属塩を新しく生成させ、原材料の金属塩の種類よりも多い種類の金属塩を含む３元系以上の多元系の塩中子を製造することができる。このため、塩中子の強度を高めることができ、かつ原材料の金属塩の種類を減らし、原材料の管理性や製造作業性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、新たに生成するアルカリ土類金属の炭酸塩および硫酸塩は、一般的に水に不溶または難溶であり、融点が高い。このため、アルカリ土類金属の炭酸塩および硫酸塩は、塩中子に含有されると、耐火物の役割を果たし、塩中子の強度を向上することができる。従って、本発明に係る製造方法では、十分な塩中子の強度を達成するために、別途の耐火物を原料に混ぜなくてもよい。従来の製造方法では、比重が重い耐火物成分が溶融塩中で沈降分離する場合があり、塩中子の強度が部分的に著しく低下し、強度のばらつきが発生するおそれがあったが、本発明に係る製造方法では耐火物が必須成分ではないため、そのようなおそれがない。
【００３５】
また、アルカリ土類金属炭酸塩は、熱分解して二酸化炭素と酸化物を生成する性質を有するため、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合すると、融解工程で熱分解して酸化物が生成してしまう可能性がある。アルカリ土類金属酸化物は、空気中の水や二酸化炭素と反応するため、塩中子に含まれると、亀裂が発生する原因になるなど塩中子の保存性を悪化させるおそれがある。しかし、本発明に係る製造方法では、製造過程でアルカリ土類金属炭酸塩を生成させることができる。このため、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合しなくとも、製造後の塩中子にはアルカリ土類金属炭酸塩を含有させることができ、強度の向上に寄与させることができる。また、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合しないことにより、製造後の塩中子におけるアルカリ土類金属酸化物の含有量を少量に抑えることができ、アルカリ土類金属酸化物に起因する塩中子の保存性の悪化を回避することができる。
【００３６】
［鋳造用塩中子］
本発明に係る製造方法によって製造される塩中子は、第１金属塩および第２金属塩を構成していたイオンから新たに生成した金属塩を含有しており、３元系以上の多元系の塩中子である。塩中子は、例えば、第１金属塩および／または第２金属塩に加え、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩を含有する。塩中子は、好ましくは、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩を少なくとも含有する。アルカリ土類金属炭酸塩は、塩中子の強度向上の観点から、好ましくは炭酸ストロンチウムである。アルカリ土類金属硫酸塩は、好ましくは、硫酸セシウムである。アルカリ金属ハロゲン化物は、好ましくは、塩化ナトリウムである。
【００３７】
アルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩の塩中子における含有量は、好ましくは９〜２９モル％であり、残部が水溶性の金属塩であることが好ましい。水溶性の金属塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物若しくはアルカリ金属炭酸塩が好ましい。難溶性であるアルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩は耐火物として働くため、９〜２９モル％の含有量とすることにより、別途の耐火物を含有しなくとも、向上した強度、例えば１５ＭＰａ以上、好ましくは２５ＭＰａ以上の抗折力を実現することができる。この強度は、高圧ダイカスト法に耐えるのに十分な程度の強度であるため、本発明に係る塩中子は、高圧ダイカスト法による鋳造にも適用することができる。さらに、難溶性の塩の含有量が５０モル％以下であれば、塩中子の崩壊性には影響がないところ、アルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩の含有量が９〜２９モル％であり、また、残部が水溶性のアルカリ金属ハロゲン化物若しくはアルカリ金属炭酸塩、又はその両方で構成されているため、塩中子は崩壊性であり、容易に除去されることができる。
【実施例】
【００３８】
［塩中子のための金属塩化合物の検討１］
（試験片の作製）
表１に示す第１金属塩（炭酸塩）および第２金属塩を、第１金属塩：第２金属塩＝８０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％の比率になるように秤量して混合した混合塩を、溶融アルミめっきを施したＳＵＳ３１６Ｌ製るつぼに入れて撹拌したのち、電気炉に入れ、７２０℃で加熱して溶融塩を作製した。溶融塩をあらかじめ２５０℃に加熱した金型へ重力によって注湯して、作製例１〜４の抗折試験片を得た。抗折試験片は、試験片幅ｗ≒０．０１ｍ（＝１０ｍｍ）、試験片厚ｔ≒０．０１１ｍ（＝１１ｍｍ）となるように成形した。試験片の長さは、後述の３点曲げ試験において５０ｍｍの間隔で置かれた２点の支持点で支持できる程度の長さ、すなわち９０ｍｍとした。
【００３９】
（３点曲げ試験）
抗折試験片を用いて３点曲げ試験を行い、抗折力を測定した。３点曲げ試験では、オートグラフAG-250KNX（島津製作所社製）を用い、試験片を、支点間距離５０ｍｍに配置された２点の支点上に載せ、支点間の中央において試験片の上面に荷重を加えていき、試験片が折れたところで試験を終了し、そのときの荷重（最大荷重）を記録し、以下の計算式より抗折力を算出した。測定は室温で行った。測定結果を表１および図１に示す。
σ＝３ＰＬ／２ｗｔ２
（σ：抗折力（Ｎ／ｍ２）、Ｐ：最大荷重（Ｎ）、Ｌ：支点間距離（ｍ）、ｗ：試験片幅（ｍ）、ｔ：試験片厚さ（ｍ））
【００４０】
【表１】
2016064436.tif 000002
【００４１】
表１および図１に示されるように、作製例１〜４の試験片はすべて抗折力１５ＭＰａ以上であることが確認された。よって、作製例１〜４の試験片はいずれも、高圧ダイカスト法に耐える程度の強度を備えることが分かった。
【００４２】
（成分分析）
抗折試験片を粉末にして、Ｒｉｇａｋｕ社製の粉末Ｘ線結晶構造解析（ＸＲＤ）装置ＳｍａｒｔＬａｂを用いて成分分析を行なった。成分分析の結果を、図２に示す。図２において、（ａ）は作製例１、（ｂ）は作製例２、（ｃ）は作製例３、（ｄ）は作製例５の成分分析結果を示す。ここで、作製例５は、作製例４と同じ組成の混合塩を用いた作製例であり、６５０℃で加熱して溶融塩を作製した以外は作製例４と同様にして試験片を得たものである。
【００４３】
図２より、作製例１〜３および５の試験片では、原材料の第１金属塩（炭酸塩）および第２金属塩以外の新たな金属塩が生成し、多元系の組成となっているが確認された。特に、第１金属塩（炭酸塩）の陰イオン（炭酸イオン）と第２金属塩の２価の陽イオンからなる難溶性の塩（炭酸塩）（ＳｒＣＯ３やＣａＣＯ３）が生成していることが確認された。これらの難溶性の塩（炭酸塩）は、骨材となり、試験片の強度を向上させていると考えられる。また、第１金属塩（炭酸塩）の陽イオンと第２金属塩の陰イオンからなる水溶性の塩（ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ）も生成していることが確認された。このことより、作製例１〜３および５の試験片は崩壊性を有することが確認できた。
【００４４】
以下の実験では、抗折力が最も高く、ＸＲＤの分析より新しい炭酸塩が成形していることが確認できた作製例４の組成（Ｎａ２ＣＯ３とＳｒＣｌ２を使用した作製例）を用いて詳細な条件を決定していく。
【００４５】
［塩中子のための金属塩化合物の検討２］
図２（ｄ）に示される作製例５の試験片の金属塩の組成と同じ組成になるように、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＣｌ、ＳｒＣＯ３を、Ｎａ２ＣＯ３：ＮａＣｌ：ＳｒＣＯ３＝５０：３３：１７（モル％）の比率で混合した混合塩を用いた以外は、作製例１〜４と同じ手順により作製例６の試験片を成形した。
作製例６の試験片の抗折力を、作製例１〜４と同様の方法により３点曲げ試験によって測定した。表２に示されるように、作製例６の試験片は、抗折力が２５．４ＭＰａであり、高圧ダイカスト法を適用するために十分な強度を有することが確認された。
【００４６】
【表２】
2016064436.tif 000003
【００４７】
成分分析および抗折力の測定結果から、塩中子の強度を増すためには難溶性の塩、例えば、炭酸ストロンチウム等の炭酸塩が含まれていることが重要であると推測された。
【００４８】
また、図３に示されるように、作製例４および作製例６を比較すると、両者の抗折力はいずれも同じ程度に高い値であったが、作製例４の試験片は作製例６の試験片よりも若干高い抗折力を有していた。作製例６では、難溶性の塩である炭酸ストロンチウムが、加熱して溶融塩にする際に熱分解してしまう可能性があるのに対し、作製例４では、製造過程で炭酸ストロンチウムを生成させることができ、熱分解しないためと推測される。このように、作製例４は、難溶性の炭酸ストロンチウムを作製例６よりも多く含有するため、より強度が高いと考えられる。さらに、作製例４は、２種類の原材料の塩を用いて３元系の塩中子を製造できるため、原材料の管理性等も向上することができるという利点もある。
【００４９】
［溶湯の過熱度の検討］
混合塩を加熱して溶融塩とする際の加熱温度を、表３に示す温度とした以外は、作製例４と同様にして作製例７〜１１の試験片を作製した。ここで、表３中の過熱度は、特定混合比の混合塩の液相線温度から加熱温度までの温度差を表している。すなわち、炭酸ナトリウムと塩化ストロンチウムを８０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％で混ぜた混合塩の液相線温度は６４６℃であるため、６４６℃から加熱温度までの温度差を表す。
【００５０】
作製例７〜１１の試験片の抗折力を、上記３点曲げ試験によって測定した。その結果を表３および図４に示す。表３に示されるように、作製例７〜１１の試験片は、抗折力が１５ＭＰａ以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認された。図４から、過熱度が５〜２０５℃の間であれば、高い値の抗折力を維持していることが確認された。特に、過熱度が５〜２０℃であるときに抗折力が高いことが示された。
【００５１】
【表３】
2016064436.tif 000004
【００５２】
［金型温度の検討］
金型温度をあらかじめ表４に示す温度に加熱した以外は、実施例４と同様の手順により作製例１２〜１７の試験片を作製した。作製例１２〜１７の試験片の抗折力を、上記３点曲げ試験によって測定した。その結果を表４および図５に示す。
【００５３】
【表４】
2016064436.tif 000005
【００５４】
表４に示されるように、作製例１２〜１５の試験片は、抗折力が１５ＭＰａ以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。図５からは、金型温度を上げると抗折力が向上することが判明した。しかし、作製例１６および１７は、試験片が金型に張り付いてしまい離型できなかった。このため、金型温度は２５０℃以下とすることが好ましいと考えられた。また、金型温度が２０度（常温）以上であれば、高圧ダイキャストに使用できる抗折力の水準を満たした試験片を製造出来るが、金型温度が１００℃以上とすると、注湯した溶融塩が急冷されて割れが発生する可能性を低減できるため、より好ましいと考えられた。
【００５５】
［混合比率の検討１］
表５に示される混合比率で第１金属塩（Ｎａ２ＣＯ３）および第２金属塩（ＳｒＣｌ２）を混合した以外は、実施例４と同様の手順によって、作製例１８〜２０の試験片を作製した。製造過程では、金型に溶融塩を注湯した後に、押し湯部（金型上部の設けられている溶湯だまり部）に設けた熱電対の温度を測定し、この温度変化を時間でプロットしたグラフより液相温度（すべての原材料が液体である場合の温度）および固相温度（すべての原材料が固体になった場合の温度）を読み、その差を固液共存域（原材料が固体と液体の混合状態である際の温度範囲）の温度範囲とした。また、作製例１８〜２０の試験片の抗折力を、上記３点曲げ試験によって測定した。これらの結果を表５に示す。
【００５６】
表５に示されるように、作製例１８および１９の試験片は、３０ＭＰａ程度という高い抗折力を示した。これは、作製例１８および１９では、固液共存域の温度範囲が２４℃以上にわたっており、溶湯が金型中でゆっくりと固体化するため、試験片の成分にバラつきが発生しにくいためと推測される。一方、作製例２０の試験片は、固相温度を測ることができず、固液共存域がほとんど存在しなかった。また、作製例２０は、抗折力が非常に低かった。これは、固液共存域がほとんどないため、金型に注湯した溶融塩の温度が下がると液相状態から固相状態へとすぐに状態変化し、共晶組織が一気に晶出してしまう状態では、試験片の成分にバラつきが発生する可能性が高く、抗折力が低下する一因になるためであると考えられる。この結果より、溶融塩の固液共存域の温度範囲は、Ｎａ２ＣＯ３とＳｒＣｌ２との混合比率により異なり、試験片の抗折力に影響を与える可能性があることが示された。よって、抗折力を高めるためには、Ｎａ２ＣＯ３とＳｒＣｌ２との混合比率を適切な範囲に調整する必要があると考えられた。
また、作製例１９の試験片は液相線温度および固相線温度が低いことも確認された。よって、作製例１９の塩の混合比率は、塩中子に高抗折力かつ低融点という特性を付与し、塩中子の安全性の向上や設備の簡略化を可能とすると考えられる。
【００５７】
【表５】
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【００５８】
［混合比率の検討２］
表６に示される混合比率で第１金属塩（Ｎａ２ＣＯ３）および第２金属塩（ＳｒＣｌ２）を混合した以外は、実施例４と同様の手順によって、作製例２１〜２７の試験片を作製した。作製例２１〜２７の試験片の抗折力を、上記３点曲げ試験によって測定した。その結果を表６に示す。
【００５９】
表６に示される結果から、作製例２１〜２４のようにＮａ２ＣＯ３：ＳｒＣｌ２＝９０：１０〜６０：４０の範囲で混合して製造した試験片は、抗折力が１５ＭＰａ以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。作製例２５のようにＮａ２ＣＯ３：ＳｒＣｌ２＝１００：０で混合すると、骨材として働く難溶性の炭酸塩が生成しないため、抗折力が低くなることが示された。また、作製例２６および２７のようにＮａ２ＣＯ３：ＳｒＣｌ２＝５０：５０や３０：７０で混合した場合、つまり塩化ストロンチウムの混合比率を高くして製造した試験片の抗折力は、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たさなかった（理由は不明）。これらの結果から、Ｎａ２ＣＯ３の配合量をＳｒＣｌ２よりもモル換算で多くすることは、抗折力を高めるのに役立つことが見出された。
【００６０】
【表６】
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【００６１】
また、作製例２１〜２７の試験片の成分比率の測定を行った。成分比率の測定には、Ｒｉｇａｋｕ社製の粉末Ｘ線結晶構造解析（ＸＲＤ）装置ＳｍａｒｔＬａｂを用いた。測定結果を表７に示す。表７の結果から、作製例２１〜２４のようにＳｒＣＯ３を９〜２９モル％含む試験片は、抗折力が１５ＭＰａ以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。作製例２５のようにＮａ２ＣＯ３を１００モル％含む試験片は骨材として働く難溶性の炭酸塩が生成しないため、抗折力が低くなることが示された。作製例２６のようにＳｒＣＯ３を６７モル％含む試験片や、作製例２７のようにＳｒＣｌ２を含む試験片の抗折力は、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たさなかった（理由は不明）。
【００６２】
【表７】
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【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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