(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基合金を備え、溶融金属と直接接触するダイカストマシンの鋳造用部材において、
Ｎｉ基合金は、１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とからなり、Ｎｉ基の結合相にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散していることを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材。
【請求項２】
Ｎｉ基合金を備え、溶融金属と直接接触するダイカストマシンの鋳造用部材において、
Ｎｉ基合金は、１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、０．０１から０．５重量％のＣと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とからなり、Ｎｉ基の結合相にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散していることを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材。
【請求項３】
Ｎｉ基合金に金属結合された鋼材を更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載のダイカストマシンの鋳造用部材。
【請求項４】
Ｎｉ基合金は焼結により形成され、
Ｎｉ基合金と鋼材は焼結時に金属結合されることを特徴とする請求項３記載のダイカストマシンの鋳造用部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイカストマシンの金型等の鋳造用部材に係り、とりわけ耐食性、耐摩耗性、耐割れ性および強度が同時に要求されるダイカストマシンの鋳造用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカストマシンの鋳造用部材（プランジャスリーブ、ブッシュ、金型など）は高温に加熱された溶融金属に接触し、鋳造を行うものである。また、鋳造後は潤滑性・離型性をあげることを目的に、各部材に対して潤滑剤や離型剤が噴霧される。このため、前記部材は加熱と冷却の繰り返し熱応力を受けることとなり、繰り返し熱応力に起因するヒートチェック（クラック）の発生が問題となっている。特に金型は鋳造時にこのクラック内に溶融金属が入り、結果として鋳造製品に凸部が生じ、品質を低下させるため、早期に交換、補修する場合が多い。
【０００３】
また、金型は鋳造時の高い圧力が作用する溶融金属と接触するため、特にアルミニウム鋳造時に溶損することが問題となる。この場合も鋳造品の品質を低下させるため、早期に交換する場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、プランジャスリーブ（以下、単純にスリーブと記す）や金型等の鋳造用部材としては、ＳＫＤ６１（ＪＩＳ）などの工具鋼が使用されている。ＳＫＤ６１は耐ヒートチェックおよび耐アルミニウム溶損性が悪いために、スリーブや金型は、クラックや溶損による変形が生じたりする。そのため鋳造品には不具合が生じる。実際、ＳＫＤ６１製の金型では約３万〜５万回の鋳造工程後に、鋳造品に溶損などによる不具合が生じる。従って、金型の寿命を延ばすには、耐ヒートチェック（耐割れ性）および耐アルミニウム溶損性を向上させた合金を用いて金型を作製するか、もしくはそのような合金層を金型表面に形成させることが必要となる。
【０００５】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高強度で耐割れ性に優れ、溶融金属に対する耐溶損性、耐かじり性にも優れたダイカストマシンの鋳造用部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｎｉ基合金を備え、溶融金属と直接接触するダイカストマシンの鋳造用部材において、Ｎｉ基合金は、１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とからなり、Ｎｉ基の結合相にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散していることを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材である。
【０００７】
本発明は、Ｎｉ基合金を備え、溶融金属と直接接触するダイカストマシンの鋳造用部材において、Ｎｉ基合金は、１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、０．０１から０．５重量％のＣと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とからなり、Ｎｉ基の結合相にＮｉ−Ｍｏ硼化物が分散していることを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材である。
【０００８】
本発明は、Ｎｉ基合金に金属結合された鋼材を更に備えたことを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材である。
【０００９】
本発明は、Ｎｉ基合金が焼結により形成され、Ｎｉ基合金と鋼材は焼結時に金属結合されることを特徴とするダイカストマシンの鋳造用部材である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。本発明によるダイカストマシンの鋳造用部材１０は、ダイカストマシンの金型等、溶融金属と直接接触するものであり、溶融金属に接触する側のＮｉ基合金１１と、Ｎｉ基合金１１に金属結合された鋼材１２とを備えている（図１）。
【００１１】
このうち、Ｎｉ基合金１１は、１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とからなっている。あるいはＮｉ基合金１１を１．１〜２．５重量％のＢと、４．０〜６．５重量％のＳｉと、８．０〜１７重量％のＭｏと、０．０１〜０．５重量％のＣと、残部のＮｉおよび不可避的不純物とにより構成してもよい。
【００１２】
Ｎｉ基合金１１は上記のような組成の原料粉末を高温で焼結することにより形成され、このようなＮｉ基合金１１の焼結時にＮｉ基合金１１と鋼材１２とが金属結合するようになっている。
【００１３】
次にＮｉ基合金を構成する各組成物について、以下説明する。
【００１４】
Ｍｏ  ８．０重量％〜１７重量％
Ｍｏは、高温焼結時にＢ、Ｎｉと反応し微細な複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２をＮｉ基合金中に形成し、Ｎｉ基合金の強度と硬度を高めるのに寄与する。Ｍｏ添加量の増加に伴って、複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２の生成量も増加し、Ｎｉ基合金の耐摩耗性の著しい向上がもたらされると共に、Ｎｉ基合金の強度の著しい向上がもたらされる。複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２の生成量増加は、耐食性の向上にも効果をあらわす。Ｍｏ添加量が１７重量％以上の時、Ｎｉ基合金の硬度が高くなり、耐摩耗性能に優れるが、ダイカストマシンの金型等の鋳造用部材に用いる場合は、溶湯との接触による繰り返し熱応力に対する靭性が不足するため好ましくない。また、Ｍｏ添加量が８．０％重量以下の時、複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２の生成量が少なすぎるため、Ｎｉ基合金の溶湯に対する耐食性（耐溶損性）および耐摩耗性が不足するため、好ましくない。
【００１５】
Ｂ  １．１重量％〜２．５重量％
Ｂは、前述したようにＭｏ、Ｎｉと複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２を形成する元素であり、強度と硬度を高めるのに寄与する。Ｍｏ含有量に対してＢ含有量が多すぎると、Ｎｉ３Ｂ等のＮｉ−Ｂ化合物が生成され、Ｎｉ基合金の強度を低下させるので、好ましくない。また、Ｍｏ含有量に対してＢ含有量が少なすぎると、複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２の生成量が少なすぎるため、Ｎｉ基合金の溶湯に対する耐食性（耐溶損性）および耐摩耗性が不足するため、好ましくない。上述したＭｏ含有量を考慮すると、適したＢ含有量は、１．１重量％〜２．５重量％となる。
【００１６】
Ｓｉ  ４．０重量％〜６．５重量％
Ｓｉは、Ｎｉ基合金の結合相であるＮｉ相中に固溶してＮｉ基合金を固溶強化する。Ｎｉ含有量に対するＳｉ含有量が少ないとその効果は現れず、焼結温度の上昇にもつながるため、好ましくない。また、ＮｉへのＳｉの固溶限度は決まっているのでＳｉ量が多いと結合相中に脆いＮｉ−Ｓｉ化合物を形成し、強度、靭性が低下する。
【００１７】
本発明において上記のようなＢ、Ｍｏ含有量の場合、Ｓｉ含有量は４．０重量％〜６．５重量％が適している。
【００１８】
Ｎｉ  残部
Ｎｉは耐食性に優れた金属である。ＮｉはＢ、Ｍｏと反応し複硼化物ＭＯ２ＮｉＢ２を形成すると共に、Ｎｉ基合金の結合相を形成する。本発明において上記のようなＢ、Ｍｏ含有量の場合、結合相を形成するＮｉ量が多いため、繰り返しの熱応力に対して割れの入りにくい靭性に優れた耐食耐摩耗Ｎｉ合金が製造可能となる。
【００１９】
Ｃ  ０．０１重量％〜０．５重量％
Ｃは粉末表面の酸素を還元し、特にアトマイズ粉の焼結温度を下げる性能がある。Ｃが０．０１重量％以下の場合、粉末表面の酸化膜を還元させる効果が小さく、焼結温度の上昇を招く。また、Ｃが０．５重量％以上の場合、炭化物が多く析出し、強度、耐腐食性を低下させてしまう。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。まず、表１に示す組成の原料粉を配合し、回転ボールミルによりアルコール中で混合粉砕した。
【００２１】
次いで、この混合合金粉末を乾燥、形成し、真空中で焼結して実験した。この実験例の焼結温度、抗折力および硬度を表１に示す。なお、表１は比較例▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼と、実施例▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼とを示している。焼結時間はいずれも１０分である。ちなみに、実施例▲３▼，▲４▼は表１に示す組成でアトマイズ法により粉末を製造し、得られた粉末を型内に充填し、真空中で焼結した。
【００２２】
試験条件は以下の通りである。
【００２３】
１）抗折試験（抗折力）
試験方法  ３点曲げ抗折試験（ＪＩＳ  Ｈ５５０１による）
試験片の寸法  ４×８×２６mm、研削加工
比較例▲１▼▲２▼および実施例▲１▼▲２▼からＢ含有量が減少すると、硬さが低下することがわかる。Ｂ含有量が２．５重量％以上になると硬度はＨＲＣ５８〜５９と高くなる。硬度が高ければ、耐摩耗性が向上するが、耐割れ性が要求される合金としては、硬すぎる。また、Ｂ含有量が１．０重量％以下となると硬度がＨＲＣ４０以下となり、耐摩耗性効果が期待できなくなる。
【００２４】
比較例▲３▼によりＭｏ含有量が１７重量％以上では、焼結温度が高くなる傾向にある。本発明によるＮｉ基合金は鋼材と金属結合するため、鋼材が劣化しないように焼結温度は低い方が好ましいと考えられる。Ｍｏ含有量が８．０重量％を下回るとＮｉ基合金の硬度がＨＲＣ４０以下となり、耐摩耗効果が期待できなくなる。
【００２５】
実施例▲１▼および比較例▲４▼，▲５▼により、Ｓｉ含有量が４．０重量％を下回ると焼結温度が上昇して、硬度がＨＲＣ４０以下となり、耐摩耗効果が期待できなくなる。また、Ｓｉ含有量が６．５重量％を上回ると硬度が高くなり、耐割れ性に対して不向きとなる。
【００２６】
実施例▲３▼，▲４▼はアトマイズ法にて製造した粉末を焼結させた合金特性である。Ｃ含有量０％の実施例▲３▼に比べ、Ｃを０．４重量％程加えた実施例▲４▼の合金は焼結温度が５０℃低下し、強度も優れていることがわかる。表１には示していないが、Ｃが０．５重量％以上添加されたＮｉ基合金は強度が低下した。
【００２７】
【表１】
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本発明によるＮｉ基合金（実施例▲１▼，▲２▼，▲３▼）と、従来材ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４８）のそれぞれについて、摩耗試験と耐Ａ１溶損試験を行った。試験条件は以下の通りである。
【００２８】
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３）耐Ａｌ溶損試験  ＡＤＣ１２材（Ａｌ合金）の６８０℃溶湯中に試料を浸漬する。
【００２９】
試験方法：Ａｌ浸漬試験
試験片の形状：４×２５×５０ｍｍ、研削加工
溶湯：ＡＤＣ１２、５００ｇ、６８０℃
浸漬時間：１Ｈｒ
本発明によるＮｉ基合金（実施例▲１▼，▲２▼，▲４▼）の摩耗試験および耐溶損試験の結果を表２に示す。表２に示すように従来材ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４８）に比べ大きく優れていることがわかる。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、高強度で耐割れ性に優れ、溶融Ａｌに対する耐腐食性（耐溶損性）、摺動部材や溶融合金の射出に対する耐摩耗性を備え持った鋳造用部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるダイカストの鋳造用部材を示す図。
【符号の説明】
１０  ダイカストマシンの鋳造用部材
１１  Ｎｉ基合金
１２  鋼材
【図１】
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