JPH0985389A - 鋳造用多孔質金型材及びその製造方法 - Google Patents
鋳造用多孔質金型材及びその製造方法Info
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- JPH0985389A JPH0985389A JP7269149A JP26914995A JPH0985389A JP H0985389 A JPH0985389 A JP H0985389A JP 7269149 A JP7269149 A JP 7269149A JP 26914995 A JP26914995 A JP 26914995A JP H0985389 A JPH0985389 A JP H0985389A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳造に好適な多孔質金型材およびその製
造方法を提供することである。 【課題解決の手段】 フェライト系ステンレス鋼の
粉末を主体とする粉末と、直径換算径２０〜１００μ
m、長さ０．４〜３．０mmのステンレス鋼短繊維との混
合物を原料として使用して成形、焼結体を作製し、該成
形焼結体を窒素雰囲気下で加熱して窒化し、冷却、再加
熱処理し、空孔径を２０〜５０μmとしたことを特徴と
する鋳造用多孔質金型材。
造方法を提供することである。 【課題解決の手段】 フェライト系ステンレス鋼の
粉末を主体とする粉末と、直径換算径２０〜１００μ
m、長さ０．４〜３．０mmのステンレス鋼短繊維との混
合物を原料として使用して成形、焼結体を作製し、該成
形焼結体を窒素雰囲気下で加熱して窒化し、冷却、再加
熱処理し、空孔径を２０〜５０μmとしたことを特徴と
する鋳造用多孔質金型材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属鋳造に用いられる
金型等の材料として有用な全面にわたって通気用の細孔
を有する金型材及びその製造方法に関する。
金型等の材料として有用な全面にわたって通気用の細孔
を有する金型材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、アルミニウムなどの非鉄金属からシ
リンダヘッドやインテ−クマニホールドを金型を用いて
製造するには、低圧鋳造、吸引差圧鋳造およびダイキャ
ストなどの鋳造方法がある。しかし、これらの鋳造方法
でＳＫＤ６１などの金型を用いて鋳造をすると、溶湯充
填時に金型の内部からガスや空気を排出できないため鋳
物製品の湯回り不良やガス欠陥を発生させていた。この
防止のため、通気用の孔加工やガス排出装置を設けるこ
とも考えられるがすべての必要な部分に通気用の孔加工
を設けることは不可能でありガス排出装置は大がかりに
なっていた。このため、多孔質金型が微細な空気が全面
にわたって均一に分布しているため通気用の孔加工を一
切必要とせず、ガス抜き性、転写性に優れており非鉄金
属の鋳造、ダイカスト鋳造等の金型として特に有用であ
ることは公知である（特開平４−７２００４号公報） しかしながら上記製造方法によって得られた金型材であ
っても使用方法によっては加工性や強度がいまだ不十分
であり、この金型材は強さ、硬さ、圧縮強さに欠け寿命
が短いという問題があった。そこで、高い通気性及び耐
食性を損なうことなく高い機械的性質を有し高寿命化が
はかれる金型材の製造方法が提案されている（特開平６
−３３１１２号公報）が、この方法だけでは鋳造用の多
孔質金型材としては十分なものは得られない。
リンダヘッドやインテ−クマニホールドを金型を用いて
製造するには、低圧鋳造、吸引差圧鋳造およびダイキャ
ストなどの鋳造方法がある。しかし、これらの鋳造方法
でＳＫＤ６１などの金型を用いて鋳造をすると、溶湯充
填時に金型の内部からガスや空気を排出できないため鋳
物製品の湯回り不良やガス欠陥を発生させていた。この
防止のため、通気用の孔加工やガス排出装置を設けるこ
とも考えられるがすべての必要な部分に通気用の孔加工
を設けることは不可能でありガス排出装置は大がかりに
なっていた。このため、多孔質金型が微細な空気が全面
にわたって均一に分布しているため通気用の孔加工を一
切必要とせず、ガス抜き性、転写性に優れており非鉄金
属の鋳造、ダイカスト鋳造等の金型として特に有用であ
ることは公知である（特開平４−７２００４号公報） しかしながら上記製造方法によって得られた金型材であ
っても使用方法によっては加工性や強度がいまだ不十分
であり、この金型材は強さ、硬さ、圧縮強さに欠け寿命
が短いという問題があった。そこで、高い通気性及び耐
食性を損なうことなく高い機械的性質を有し高寿命化が
はかれる金型材の製造方法が提案されている（特開平６
−３３１１２号公報）が、この方法だけでは鋳造用の多
孔質金型材としては十分なものは得られない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
に鑑みなされたものであり、鋳造に好適な多孔質金型材
およびその製造方法を提供することである。
に鑑みなされたものであり、鋳造に好適な多孔質金型材
およびその製造方法を提供することである。
【０００４】
【問題解決のための手段】上記の目的を達成するために
本発明における鋳造用多孔質金型材は、フェライト系ス
テンレス鋼の粉末を主体とする粉末と、直径換算径２０
〜１００μm、長さ０．４〜３．０mmのステンレス鋼短
繊維との混合物を原料として使用して成形、焼結体を作
製し、該成形焼結体を窒素雰囲気下で加熱して窒化し、
冷却、再加熱処理し、空孔径が２０〜５０μmであるこ
とを特徴とする。また、上記の目的を達成するために本
発明における鋳造用多孔質金型材の製造方法は、粒径３
００〜５００μmのフェライト系ステンレス鋼の粉末を
主体とする粉末と、直径換算径２０〜１００μm、長さ
２．０〜３．５mmのステンレス鋼短繊維との混合物を原
料として使用して成形、焼結し、該成形焼結体を窒素雰
囲気下で加熱して窒化することにより窒素含有量１．０
〜１．５％とし、その後平均冷却速度５．５℃／min以
上の冷却速度で２５０℃以下まで急冷し、その後６００
〜６８０℃の間で再加熱処理することを特徴とする。
本発明における鋳造用多孔質金型材は、フェライト系ス
テンレス鋼の粉末を主体とする粉末と、直径換算径２０
〜１００μm、長さ０．４〜３．０mmのステンレス鋼短
繊維との混合物を原料として使用して成形、焼結体を作
製し、該成形焼結体を窒素雰囲気下で加熱して窒化し、
冷却、再加熱処理し、空孔径が２０〜５０μmであるこ
とを特徴とする。また、上記の目的を達成するために本
発明における鋳造用多孔質金型材の製造方法は、粒径３
００〜５００μmのフェライト系ステンレス鋼の粉末を
主体とする粉末と、直径換算径２０〜１００μm、長さ
２．０〜３．５mmのステンレス鋼短繊維との混合物を原
料として使用して成形、焼結し、該成形焼結体を窒素雰
囲気下で加熱して窒化することにより窒素含有量１．０
〜１．５％とし、その後平均冷却速度５．５℃／min以
上の冷却速度で２５０℃以下まで急冷し、その後６００
〜６８０℃の間で再加熱処理することを特徴とする。
【０００５】
【実施例】ＳＵＳ４３４系（Ｃ：０．１％，Ｃｒ：１８
％，Ｍｏ：１％）のステンレス鋼長繊維（直径換算径６
０〜８０μm）を寸断して得た、長さ２．０〜３．５mm
の短繊維を５０ｗｔ％とＳＵＳ４３４系（Ｃ：０．０５
％，Ｃｒ：１７％，Ｍｏ：２％）のステンレス鋼粉を５
０ｗｔ％，さらに電解銅粉末を３ｗｔ％添加した混合材
料をＣＩＰ法により３トン／cm2で加圧成形により加圧
成形体を得た。この加圧成形体を真空炉中で２×１０‐
4ｔｏｒｒ以下まで減圧後、昇温し、気化成分を充分脱
気するために７００℃で２時間保持させて５〜１５ｔｏ
ｒｒの圧力の窒素を導入しながら再昇温し、１１４５℃
で４時間加熱保持し、その後９８０℃まで炉冷を行な
う。 続いて、窒素ガス９５０ｔｏｒｒを流し窒素侵入
処理することにより窒素含有量１．０〜１．５％とす
る。そして、窒素ガス３０００ｔｏｒｒを流し平均冷却
速度５．５℃／min以上の冷却速度で２５０℃以下まで
成形体を急速に冷却する。さらに、その後６００〜６８
０℃の間で再加熱処理を行い多孔質金型材を得た。この
方法により得られた多孔質金型材の性質を表１に示す。
％，Ｍｏ：１％）のステンレス鋼長繊維（直径換算径６
０〜８０μm）を寸断して得た、長さ２．０〜３．５mm
の短繊維を５０ｗｔ％とＳＵＳ４３４系（Ｃ：０．０５
％，Ｃｒ：１７％，Ｍｏ：２％）のステンレス鋼粉を５
０ｗｔ％，さらに電解銅粉末を３ｗｔ％添加した混合材
料をＣＩＰ法により３トン／cm2で加圧成形により加圧
成形体を得た。この加圧成形体を真空炉中で２×１０‐
4ｔｏｒｒ以下まで減圧後、昇温し、気化成分を充分脱
気するために７００℃で２時間保持させて５〜１５ｔｏ
ｒｒの圧力の窒素を導入しながら再昇温し、１１４５℃
で４時間加熱保持し、その後９８０℃まで炉冷を行な
う。 続いて、窒素ガス９５０ｔｏｒｒを流し窒素侵入
処理することにより窒素含有量１．０〜１．５％とす
る。そして、窒素ガス３０００ｔｏｒｒを流し平均冷却
速度５．５℃／min以上の冷却速度で２５０℃以下まで
成形体を急速に冷却する。さらに、その後６００〜６８
０℃の間で再加熱処理を行い多孔質金型材を得た。この
方法により得られた多孔質金型材の性質を表１に示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】本発明に係る鋳造用多孔質金型材は空孔径
と空孔率に特徴があり、ステンレス鋼短繊維とステンレ
ス鋼粉の配合比を変えることにより、空孔径と空孔率を
変えた多孔質金型材を得ることができる。
と空孔率に特徴があり、ステンレス鋼短繊維とステンレ
ス鋼粉の配合比を変えることにより、空孔径と空孔率を
変えた多孔質金型材を得ることができる。
【０００８】（実験例）上記のようにして種々の空孔径
を有する多孔質金型材を得て、従来用いられる金型鋼材
（ＳＫＤ６１）とその鋳造性を比較した。鋳造方法とし
ては低圧鋳造および吸引差圧鋳造を選択した。金型キャ
ビティの形状は図１に示すように階段状である。図１に
おいて金型材１ａ、１ｂはモ−ルドベ−ス２ａ，２ｂに
取付けられている。また、多孔質金型材のキャビティ３
の内面および背面には通気性を付与するため放電加工に
より面粗さ３μmに仕上げしてある。注湯金属は材料と
してＡｌ合金（ＡＣ４Ｃ）を使用し、溶湯温度７００
℃、型温３００℃、ゲ−ト速度２４０ｍｍ／ｓで注湯し
た。なお、塗型材としてフォセコ・ジャパン・リミテッ
ド社製ダイコ−ト１４０ＥＳＳ（商品名）を水で４倍に
希釈し、キャビティ面に塗布した。このとき、鋳物製品
の状態および空孔部での注湯金属のさし込み（湯さし）
について評価した結果を表２に示す。
を有する多孔質金型材を得て、従来用いられる金型鋼材
（ＳＫＤ６１）とその鋳造性を比較した。鋳造方法とし
ては低圧鋳造および吸引差圧鋳造を選択した。金型キャ
ビティの形状は図１に示すように階段状である。図１に
おいて金型材１ａ、１ｂはモ−ルドベ−ス２ａ，２ｂに
取付けられている。また、多孔質金型材のキャビティ３
の内面および背面には通気性を付与するため放電加工に
より面粗さ３μmに仕上げしてある。注湯金属は材料と
してＡｌ合金（ＡＣ４Ｃ）を使用し、溶湯温度７００
℃、型温３００℃、ゲ−ト速度２４０ｍｍ／ｓで注湯し
た。なお、塗型材としてフォセコ・ジャパン・リミテッ
ド社製ダイコ−ト１４０ＥＳＳ（商品名）を水で４倍に
希釈し、キャビティ面に塗布した。このとき、鋳物製品
の状態および空孔部での注湯金属のさし込み（湯さし）
について評価した結果を表２に示す。
【０００９】本発明において鋳造とは、実験に用いられ
た低圧鋳造、吸引差圧鋳造をはじめ、ダイキャスト、グ
ラビティダイキャスト、溶湯鍛造など金型を用いた鋳造
方法を総称したものである。
た低圧鋳造、吸引差圧鋳造をはじめ、ダイキャスト、グ
ラビティダイキャスト、溶湯鍛造など金型を用いた鋳造
方法を総称したものである。
【００１０】
【表２】
【００１１】この表により、空孔径が２０〜５０μmで
ある多孔質金属では溶湯金属の充填時にキャビティ内の
空気やその他のガスをや空孔から均一に排出させること
ができるため、金型と鋳物製品との密着性が上がり、鋳
物製品にヒケや鋳巣などの欠陥がみられなかった。しか
し、空孔径が７μm以下になると空気の圧損が大きく湯
回り性が悪くなる。一方、空孔径が７０μmより大きく
になると空孔部への湯さしが起こった。ＳＫＤ６１で
は、鋳物製品全体に溶湯が廻りきらず引けや鋳巣などの
欠陥が発生した。
ある多孔質金属では溶湯金属の充填時にキャビティ内の
空気やその他のガスをや空孔から均一に排出させること
ができるため、金型と鋳物製品との密着性が上がり、鋳
物製品にヒケや鋳巣などの欠陥がみられなかった。しか
し、空孔径が７μm以下になると空気の圧損が大きく湯
回り性が悪くなる。一方、空孔径が７０μmより大きく
になると空孔部への湯さしが起こった。ＳＫＤ６１で
は、鋳物製品全体に溶湯が廻りきらず引けや鋳巣などの
欠陥が発生した。
【００１２】空孔径に対応して空孔率が２０〜３５％で
ある多孔質金属では金型と鋳物製品との密着性が上が
り、鋳物製品にヒケや鋳巣などの欠陥がみられなかっ
た。しかし、空孔率が２０％より小さくなると空気の圧
損が大きく湯回り性が悪くなる。一方、空孔率が３５％
より大きくになると空孔部への湯さしが起こり、鋳物製
品の機械的強度が弱くなった。
ある多孔質金属では金型と鋳物製品との密着性が上が
り、鋳物製品にヒケや鋳巣などの欠陥がみられなかっ
た。しかし、空孔率が２０％より小さくなると空気の圧
損が大きく湯回り性が悪くなる。一方、空孔率が３５％
より大きくになると空孔部への湯さしが起こり、鋳物製
品の機械的強度が弱くなった。
【００１３】本発明において短繊維と粉末の配合率は、
６５ｗｔ％：３５ｗｔ％〜３０ｗｔ％：７０ｗｔ％が好
適であり、５５ｗｔ％：４５ｗｔ％〜４５ｗｔ％：５５
ｗｔ％がより好ましい。鋳造欠陥抑止と機械的強度のバ
ランスがとれているからである。
６５ｗｔ％：３５ｗｔ％〜３０ｗｔ％：７０ｗｔ％が好
適であり、５５ｗｔ％：４５ｗｔ％〜４５ｗｔ％：５５
ｗｔ％がより好ましい。鋳造欠陥抑止と機械的強度のバ
ランスがとれているからである。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、空孔径が２０〜５０μmである多孔質金型材である
から、通気用の孔加工やガス排出装置を必要とせず、金
属の鋳造に使用することにより、製品鋳物と金型との密
着性が向上し、空孔への湯さしも生じないから、鋳物製
品の湯回り不良やガス欠陥を低減させる効果があるな
ど、業界に与える効果は著大である。
は、空孔径が２０〜５０μmである多孔質金型材である
から、通気用の孔加工やガス排出装置を必要とせず、金
属の鋳造に使用することにより、製品鋳物と金型との密
着性が向上し、空孔への湯さしも生じないから、鋳物製
品の湯回り不良やガス欠陥を低減させる効果があるな
ど、業界に与える効果は著大である。
【図１】本発明の実験例で用いた金型の断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 フェライト系ステンレス鋼の粉末を主体
とする粉末と、直径換算径２０〜１００μm、長さ２．
０〜３．５mmのステンレス鋼短繊維との混合物を原料と
して使用して成形、焼結体を作製し、該成形焼結体を窒
素雰囲気下で加熱して窒化し、冷却、再加熱処理し、空
孔径を２０〜５０μmとしたことを特徴とする鋳造用多
孔質金型材。 - 【請求項２】 空孔率を２０〜３５％としたことを特徴
とする請求項１記載の鋳造用多孔質金型材。 - 【請求項３】 粒径３００〜５００μmのフェライト系
ステンレス鋼の粉末を主体とする粉末と、直径換算径２
０〜１００μm、長さ２．０〜３．５mmのステンレス鋼
短繊維との混合物を原料として使用して成形、焼結し、
該成形焼結体を窒素雰囲気下で加熱して窒化することに
より窒素含有量１．０〜１．５％とし、その後平均冷却
速度５．５℃／min以上の冷却速度で２５０℃以下まで
急冷し、その後６００〜６８０℃の間で再加熱処理する
ことを特徴とする鋳造用多孔質金型材の製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26914995A JP3271737B2 (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 鋳造用多孔質金型材及びその製造方法 |
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