JPH08187547A - 鋳造用金属スラリーの製造方法 - Google Patents
鋳造用金属スラリーの製造方法Info
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Abstract
非樹枝状(球状)の結晶粒子が得られる鋳造用金属スラ
リーの製造方法を提供すること。 【構成】 溶融金属mを冷却体2に接触させることによ
り、当該溶融金属の少なくとも一部を固液共存状態に急
冷し、その溶融金属m’を半溶融温度域に所定の時間保
持するようにした。
Description
製造方法に関する。より詳しくは、溶融状態の金属(液
相)と固体金属(固相)が共存し微細な粒子と液体が混
在する半凝固金属スラリーからなり、レオキャストに使
用するための金属スラリーや、チクソキャストに使用す
るビレットを鋳造するための金属スラリー等の、鋳造用
金属スラリーの製造方法に関するものである。
状マトリックスにより互いに分離した状態に維持し、そ
の結晶粒子ができるだけ微細で且つ均一な非樹枝状、好
ましくは球状であることが必要である。この様な状態の
スラリーそのもの又はスラリーを一旦連鋳で急冷して作
製したビレットを再加熱したものは、高固相率で低粘度
の半溶融金属となり、これを用いて鋳造すれば、製品の
収縮巣の発生を抑制すると共に鋳造製品の機械的強度を
向上させることができる。
ているが、本発明に近い技術として特開昭61−235
047号公報に掲載された方法がある。この従来法は、
温度制御された傾斜板上に溶融金属を注下させ、その溶
融金属が傾斜板上を流下する間に半溶融状態の金属スラ
リーとなるようにしたものであるが、結晶粒子の形状が
花弁状となり、良好に球状化することができなかった。
の事情に鑑みてなされたものであり、特にアルミニウム
合金からなる鋳造用金属スラリーを得ることを目的と
し、複雑な工程を必要とせずに簡単な設備でもって、微
細で且つほぼ均一な非樹枝状(球状)の結晶粒子が得ら
れる鋳造用金属スラリーの製造方法を提供せんとするも
のである。
明の鋳造用金属スラリーの製造方法は、アルミニウム合
金からなる溶融金属を冷却体に接触させることにより、
当該溶融金属の少なくとも一部を固液共存状態に急冷
し、その溶融金属を半溶融温度域に所定の時間保持する
事を特徴とし、好ましくは、前記溶融金属を前記冷却体
に接触させる際の温度を、液相線温度(TL )からTL
+60℃に調整し、また前記少なくとも一部が固液共存
状態に急冷された溶融金属の温度を、(TL −TS )/
2+TS (但し、TS は固相線温度を表わす。)からT
L +40℃の間に設定したことを特徴としたものであ
る。そしてその際に、前記溶融金属を冷却体に注ぎ流す
ことにより、当該溶融金属の少なくとも一部を冷却体に
接触させるようにし、具体的には前記冷却体が傾斜した
通路であり、該傾斜通路上に溶融金属を注ぎ流下させる
ようにし、更に具体的には上記傾斜通路が、板形状また
は樋形状または管形状に形成されている事を特徴とした
ものである。
造方法を、図1に示した模式図に基づいて説明する。図
中、1は溶融金属保持炉、2は冷却体、3は保温炉、を
夫々示す。
らなる溶融金属mを所定の温度、好ましくは液相線温度
近傍の温度で収容保持して置くための炉であり、周知の
電気炉11内に黒鉛ルツボ12を収容設置すると共に、
側部にヒーター13を備えた出湯給湯管14を連通接続
させてなる。尚、図中15は、出湯量を調整するための
制御棒である。
た溶融金属mを接触させることによりその一部を固液共
存状態に急冷するためのものであり、例えば銅板に耐溶
損性のあるコーティングを施してなる材料を用いて、表
面が平滑な平板形状または樋形状(半割り円筒形状)ま
たは管形状(円筒形状)に形成し、溶融金属保持炉1の
出湯給湯管14の注下口14’の直下位置に、溶融金属
mを流下させることができるように傾斜状に配設し、そ
の表面(溶融金属mを注ぎ流下させる面)を傾斜通路2
1とする。
温度にコントロール保持するべく内部に例えば冷却水を
循環させるための冷却用パイプである。
通路21の表面温度は、その上に注下された溶融金属
m’が全く固液共存状態の部分を作成することなく保温
炉3まで流下してしまったり逆に凝固がすすんで流動し
なくなることがないように、溶融金属mの初期温度や流
量等に応じてコントロールされる。
融金属m’、すなわち冷却体2に接触して少なくとも一
部が固液共存状態に急冷された溶融金属m’を、その温
度が、(TL −TS )/2+TS (但し、TS は固相線
温度を表わす。)からTL +40℃の間になるように、
冷却体2でもってコントロールする。この際、溶融金属
の温度が(TL −TS )/2+TS よりも低いと、一部
が固液共存状態に急冷された溶融金属m’が冷却体2上
で流動しなくなる。また、TL +40℃より高くなる
と、保温炉3内で保持された金属m”の組織がデンドラ
イト状に発達した組織となってしまい好ましくない。
m’は、(TL −TS )/2+TS からTL +40℃の
間にコントロールされることにより、その溶融金属m’
を氷水等に浸漬して急冷した金属組織を観ると、液相線
TL +α(αは40℃以下)であっても微細で粒状の組
織となるが、冷却体2と接触しない溶融金属を同じ液相
線TL +αで氷水等に浸漬して急冷しても粒状の組織と
はならずに、微細だがデンドライト状になってしまうこ
とが実験で確認されている。
体2の傾斜通路21に接触させる際の溶湯温度を、液相
線温度(TL )からTL +60℃の間に調整する。溶融
金属mの温度が液相線温度(TL )以下では、冷却板2
の傾斜通路21上で溶融金属m’が流動しなくならない
ように冷却体2をコントロールするのが難しく、またT
L +60℃より高くなると、冷却体2の傾斜通路21表
面に接触させた溶融金属m’の一部に固液共存状態を残
すことが難しくなる。
存状態になった或いは一部に一次粒子を晶出させた溶融
金属m’を固液共存温度(TS 〜TL )で所定時間保持
することにより1次粒子を成長させ且つ球状化された状
態を安定させるためのものであり、例えば周知の電気炉
を用いる。
を出湯給湯管12から冷却体2の傾斜通路21上に、液
相線温度(TL )からTL +60℃の溶湯温度に調整し
て注ぎ流下させると、当該溶融金属mの少なくとも一部
が固液共存状態に急冷され、固液共存状態に急冷された
溶融金属m’の温度を冷却体2でもって(TL −TS)
/2+TS からTL +40℃の間にコントロールし、そ
の溶融金属を保温炉3でもって半溶融温度域(TS 〜T
L )に所定の時間保持すると、1次粒子が球状化された
良好な金属スラリーm”が得られる。この時、保温炉3
における半溶融温度域(TS 〜TL )での保持時間とし
ては、実験の結果では、15秒以上が好ましく、長いほ
ど球状化された状態が安定した金属スラリーが得られ
た。
金属mとしてJIS規格のAC4Cを使用し、冷却体2
の傾斜通路21表面に接触させる際の溶湯温度を644
℃(液相線温度+30℃)とし、一部が固液共存状態に
急冷された溶融金属m’の温度を634℃(液相線温度
+20℃)とした。この時に得られた、一部が固液共存
状態に急冷された溶融金属m’を氷水中に投入浸漬して
急冷させた金属組織を図2の顕微鏡写真で示す。この顕
微鏡写真において、白く見える部分が1次粒子であり、
1次粒子が冷却体2に接触しない場合は微細だがデンド
ライト状になってしまうが、1次粒子が冷却体2に接触
したものは粒状の組織となっていることが観測される。
そして、上記一部が固液共存状態に急冷された溶融金属
m’を、保温炉3内でもって577℃に1分間保持させ
て、金属スラリーm”を得た。この金属スラリーm”を
氷水中に投入浸漬して急冷させた金属組織を図3の顕微
鏡写真で示す。この顕微鏡写真から、1次粒子が良好な
球形状の結晶に成長していることが観察される。この顕
微鏡写真において、白く見える部分がスラリー状態時に
1次粒子(固相部分)であった部分であり、黒く見える
部分がスラリー状態時に溶融部分であった部分である。
以下、金属組織を示す顕微鏡写真において同じである。
また参考に、上記得られた金属スラリーm”を用いて連
鋳でビレットを作製したものの金属組織の顕微鏡写真を
図4に示す。この顕微鏡写真から、1次粒子が良好な球
形状の結晶からなっていることが観察される。
使用し、冷却体2の傾斜通路21表面に接触させる際の
溶湯温度を684℃(液相線温度+70℃)とし、一部
が固液共存状態に急冷された溶融金属m’の温度を65
4℃(液相線温度+40℃)とし、保温炉3内で577
℃に1分間保持させて、金属スラリーm”を得た。この
時に得られた、一部が固液共存状態に急冷された溶融金
属m’並びに金属スラリーm”を、それぞれ前記実施例
と同様に氷水中に投入浸漬して急冷させた金属組織を図
5及び図6の顕微鏡写真で示す。これらの顕微鏡写真か
ら、1次粒子がデンドライト状に晶出していることが解
る。
金属スラリーの製造方法によれば、複雑な工程を必要と
せず簡単な設備でもって、微細で且つほぼ均一な非樹枝
状(球状)の1次粒子を得ることが出来る。
を示す模式図。
に急冷された溶融金属m’の金属組織の顕微鏡写真。
組織の顕微鏡写真。
て作製したビレットの金属組織の顕微鏡写真。
れた溶融金属m’の金属組織の顕微鏡写真。
微鏡写真。
接触した溶融金属 m”:保温炉内で保持されている金属
Claims (6)
- 【請求項1】 アルミニウム合金からなる溶融金属を
冷却体に接触させることにより、当該溶融金属の少なく
とも一部を固液共存状態に急冷し、該溶融金属を半溶融
温度域に所定の時間保持する事を特徴とする鋳造用金属
スラリーの製造方法。 - 【請求項2】 前記溶融金属を前記冷却体に接触させ
る際の温度を、液相線温度(TL )からTL +60℃の
間に調整した事を特徴とする請求項1記載の鋳造用金属
スラリーの製造方法。 - 【請求項3】 前記少なくとも一部が固液共存状態に
急冷された溶融金属の温度を、(TL −TS )/2+T
S (但し、TS は固相線温度を表わす。)からTL +4
0℃の間に設定した事を特徴とする請求項1記載の鋳造
用金属スラリーの製造方法。 - 【請求項4】 前記溶融金属を冷却体に注ぎ流すこと
により、当該溶融金属の少なくとも一部を冷却体に接触
させるようにした事を特徴とする請求項1記載の鋳造用
金属スラリーの製造方法。 - 【請求項5】 前記冷却体が傾斜した通路であり、該
傾斜通路上に溶融金属を注ぎ流下させるようにした事を
特徴とする請求項4記載の鋳造用金属スラリーの製造方
法。 - 【請求項6】 前記傾斜通路が、板形状または樋形状
または管形状に形成されている事を特徴とする請求項5
記載の鋳造用金属スラリーの製造方法。
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