JPS602949B2

JPS602949B2 - ダイカスト装置

Info

Publication number: JPS602949B2
Application number: JP53048467A
Authority: JP
Inventors: 吉三小宮山; 宏彰丹治
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd; Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1985-01-24
Also published as: JPS54139831A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、耐食性、耐摩耗性にすぐれた低熱伝導率の鋳
込みスリーブを有するコールドチャソバー型ダィカスト
装置に関するものである。

亜鉛系合金やアルミニウム系合金等をダィカストする装
置としては、大きく分けて、ホットチャンバー型ダィカ
スト機とコールドチャンバー型ダィカスト装置が知られ
ている。

前者は融解炉を内蔵し、グースネックと称する口から一
定量の溶湯を金型内へ噴出して鋳物を得る型であり後者
は融解炉が別にあってヒシャクで溶湯を注湯口からスリ
ーブへ注入し、これを金型内へ射出する型である。前者
の型による方が鋳物に巣ができず歩蟹りもよいため有利
であり、従ってたとえば亜鉛系合金の鋳造に当っては前
記の如き生産性とえられる成型品の物性の両面から、有
利なホットチャンバ‐型ダィカスト装置が主として用い
られているが、アルミニウム系合金はその融点が亜鉛系
合金の約２３０ｑｏ以上に比して高く約６６０ｑｏ以上
という高温であり、多くの金属材料を激しく浸食すると
いう性質を有しているため、有利なホットチャンバー型
ダィカスト装置の利用が遅れ、生産性、物性の劣る点の
あるコールチャソバー型ダィカスト装置が用いられてい
るのが現状である。コールドチャンバー型ダィカスト装
置が生産性で劣る理由は、機構上から明らかであり解決
は容易でないが、成形品の物性が劣る理由としては、現
在同装置の鋳込みスリーブにＳＡＣＭ−１（窒化鋼）や
ＳＫＤ−６１（合金工具鋼）あるいはこれらの鋼材に窒
化したもの等が使われており、溶湯が鋳込みスリーブの
壁面に接触した時溶湯の一部が冷却され、局部的ではあ
るが、凝固される部分ができ、金型に充填された時に、
溶湯と凝固部が混在した不均一な成形品になるさめとさ
れている。

また、前述したように、アルミニウム系合金は、多くの
金属材料を激しく侵食し、運転条件が苛酷なため、前記
の如き鋼材で作られた鋳込みスリーブでは、侵食や摩耗
により著しく損耗され、１０方〜２０万ショット毎に、
鋳込みスリーブを交換しなければならないという問題が
あった。このような、従来の鋳込みスリーブの欠点を解
決するものとして、耐食性、耐摩耗性にすぐれ、しかも
低熱伝導率のセラミックス等の材質からなるスリーブ（
以下ホットスリーブと称す）を内側に隊着せしめた鋳込
みスリーブを有するコールドチャンバー型ダィカスト装
置が着想としては提案されている。しかし、ホットスリ
ーブに要求される特性としては、■ アルミニウム系合
金等の溶湯に対して耐食性を有すること。

■ 耐摩耗性に優れていること。

■ 高温での耐酸化性に穣れていること。

■ 熱伝導率が低く保温性に優れていること。

■ ７００ｑｏ程度の溶湯が注湯されても耐えられる耐
熱衝撃性にすぐれていること。■ 機械的性質が優れて
いること。

等が挙げられ、これまでは、これらの特性を全て満足す
る材料が見出されなかったために、ホットスリーブを有
するダィカスト装置は着想にとどまり、実用化されるま
でに至っていない。

特にセラミックスによりこのホットスリーブを作成する
場合には、耐熱衝撃性が問題となることが多く、これま
でにもアルミナ系セラミックホットスリーブの適用が試
みられているが、ダィカスト機始動時にアルミニウム合
金に溶湯を注ぎ込むと熱衝撃によってホットスリーブが
割れてしまい、使用できるものではなかった。

本発明は前述の如き特性を有しアルミニウム合金の鋳造
にもよく耐えうる鋳込みスリーブをそなえたダィカスト
装置を提供することを目的とするものであって、本発明
者らによれば、窒化珪素７０〜９９．８容量％、酸化マ
グネシウム０．１〜２９．９容量％、ランタン族酸化物
の少くとも一種０．１〜２９．９容量％からなる混合粉
末を成型、擬結してなるホットスリーブをそなえた鋳込
みスリーブを有するダィカスト装置によってかかる目的
が達成されることが見出されたのである。

本発明について更に詳しく説明すれば、まず窒化珪素（
Ｓｉ３Ｎ４）は１アルミニウム、亜鉛等の非鉄金属溶
融物に全く侵されない。

２硬く、耐摩耗性に優れている。

３高温での耐酸化性に優れ、空気中１１００℃までは
殆んど酸化を受けない。

４熱伝導率が低く、保温性が良い。

５耐熱衝撃性が極めて良い。

等の特徴を有した、ダィカスト機の射出シリンダのホッ
トスリーブに極めて適した材料であるが、嫌結性が悪い
ために通常の方法では使用に耐える強度を有する成型体
が縛られないという欠点がある。

このため、現在Ｓｉ３Ｎ４系セラミックス成型体は、少
量の競縞促進剤を加えてホットプレス成型する方法、金
属Ｓｉ粉末の成型体を高温で窒化してＳｉ３Ｎ４に変換
する反応焼給法、暁給促進剤を加えて常圧凝結する方法
によって得られているが、ホットプレス法は生産性の点
で欠点があり、また反応競結法で得られる成型体は気孔
率が２０％程度もあるために金属が内部へしみ込んでし
まい、更に強度が低いという欠点がある。

一方、常圧暁絹法の場合は、従来のアルミナ等の焼結促
進剤では、これを多量に窒化珪素に添加しないと繊密な
成型体が得られ、その結果として窒化珪素が本来有して
いた耐食性、耐熱衝撃性等の優れた特性が多量の添加物
によって著しく損なわれてしまうという問題があった。
しかし、糠結促進剤として酸化マグネシウムとランタン
族酸化物の少くとも一種とを同時に窒化珪素に添加し、
凝結する場合には、その添加量が従来のものよりも少く
ても十分に良く繊密化するので、溶融金属のしみ込みは
全く起きず、窒化珪素固有の性質が全く損なわれずに保
持され、しかも十分な強度を有するという利点がある。

ここにランタン族とは原子番号５７のランタンから原子
番号７１のルテチウムに至る１５の元素の総称である。
今各元素をその番号順にあげればランタンＬａ、セリウ
ムＣｅ、プラセオジムＰｒ、ネオジムＮｄ、プロメシウ
ムＰｍ、サマリウムＳｍ、ユーロピウムＥリガドリウム
Ｇ０、テルビウムＴｈ、ジスプロシウムＤｙ、ホルミウ
ムＨｏ、エルビウムＥｒ、ツリウムＴｍ、イッテルビウ
ムＹｂ、ルテチウムＬｕである。これらの元素は殆どが
３価の酸化物をつくるが、セリウム主として４価の酸化
物をつくり、この他プラセオジムＰｒはＰｒ６０，．の
形、テルビウムＴｂはＴＡ０７の形で安定に存在する。
これらの酸化物は本発明においていずれも良好に用いる
が、二酸化セリウムＣｅ０２を用いた場合の効果は大き
く、酸化マグネシウムとの相乗９効果によって少量の添
加でも極めてよく繊密化する。かくて本発明のダィカス
ト装置においてそのホットスリーブは、窒化珪素７０〜
９９．がｏｌ％に競鯖促進剤として酸化マグネシウム０
．１〜２９．Ｗｏｌ％とランタン族酸化物の少くとも一
種０．１〜２９．Ｗｏｌ％とを加えた原料混合粉末を所
要の形状に予備成型し、該予備成型体を非酸化性雰囲気
中で１６００〜１８００ｏｏに加熱糠結することで得ら
れる。上記、ホットスリーブ作製における原料混合粉末
の配合比、擬結雰囲気・温度は次の理由により限定され
るものである。まず、室化珪素固有の性質を維持するた
めには嫁綾促進剤の総添加量が３０％以下でなければな
らず、これを越えた量が添加された場合には焼結体の繊
密さに変化はないが、その耐食性、耐熱衝撃性が著しく
損なわれてしまう。また気孔率の小さい繊密で高強度の
成型体を得るためには、暁結促進剤の総添加量が０．沙
ｏｌ％以上で、かつ、酸化マグネシウムとランタン族酸
化物とがそれぞれ０．１ｖｏｌ％以上添加されなければ
ならず、これらの総添加量が０．がｏｌ％末満であった
り、総添加量が０．公ｏｌ％以上であっても暁結促進剤
のどちらか一方が０．１ｖｏｌ％未満であったりした場
合には気孔率の大きい成型体しか得られない。競結雰囲
気は窒化珪素の酸化を防止するために非酸化性とするこ
とが必要で、特に好まじし、のは窒素もしくは窒素と水
素の混合雰囲気である。また焼精温度は窒化珪素の昇華
分解を防ぐために１８００ｑｏ以下、焼緒の迅速な進行
を得るために１６００℃以上とすることが必要である。
なお、競結促進剤である酸化マグネシウムとランタン族
酸化物は原料配合時から酸化物の形で加えられる必要は
必ずしもなく、凝結過程で酸化物に変化する硝酸塩等の
形で添加しても良い。本発明はかかる場合もその鞄函に
含むものであり、その場合は酸化物に変化した際上記の
如き量になるような量配合するものとする。次に、本発
明のセラミックホットスリーブの構成の一例について図
面により説明する。

■は、ダィプレートに取り付けるためのフランジ■と、
溶湯を注湯するための洋湯○■を備え、鋼材等で作られ
た鋳込みスリーブ本体であり、これとは別に前記窒化珪
素系セラミックスで作られたセラミックスホットスリー
ブ■を内筒として抜去不能に鉄着している。セラミック
スホットスリーブ■には、注湯口■と同様に注湯口■が
完成後、洋傷口■の位置とほぼ一致するように設けられ
る。湯は図の右側から図示せぬプランジャーにより圧力
を加えて左側の図示せぬ金型中に射出される。以下に実
施例をあげる。勿論本発明はこれらの例に限定されるべ
きものではない。実施例１窒化珪素、酸化マグネシウム、種々のランタン族酸化物
を各種配合量で混合した原料粉禾をラバープレス成型し
、窒素雰囲気中１７００℃で１時間加熱燐結して、外型
９００、内径６００、長さ１００その締結体を得た。

この競結体を室温から７００００のＡそ溶湯中に投入し
、１び分間保持した後取り出し、圧縮空気で室温まで冷
却するという急熱・急冷サイクルを繰り返し、熱衝撃に
よる割れが生ずるか否かを調べた。比較のために配合組
成を本発明の範囲外とした場合、およびアルミナ暁縞体
の場合についても同様の試験を行った。試験体の配合組
成および熱衝撃試験の結果を第１表に示す。第１表
実施例２窒化珪素９５ｖｏｌ％、酸化マグネシウムかｏｌ％、２
酸化セリウム桝ｏｌ％からなる混合粉末をラバープレス
成型した後、窒素雰囲気中１７５０こ○で１時間加熱焼
結して外径６００、内径４５０、長さ６０その中空シリ
ンダ状の暁給体を得た。

この競結体をアスベスト上に立て、その中へ７００ｑｏ
のアルミ熔湯を注ぎ込み、上端から３物奴下、内壁から
５肌内側の部分の湯温の時間変化を測定した。比較のた
め、ＳＫＤ６１製の同一寸法の円筒についても同じ試験
を行った。ＳＫＤ６１の場合に注入後３秒で５０℃の温
度低下が起こり、その後も急激に低下して行ったのに対
し、窒化珪素質セラミックの場合には、４の砂後でもわ
ずか２０ｏｏの温度低下にとどまり、保温性が極めて良
く、これをィカスト装置のホットスリーブとして用いる
ことにより、冷却凝固した部分と溶湯とが混在した形で
金型に射入されるという事態が解消されることが明らか
になった。

実施例３実施例２と同一組成、同一方法で成型、暁結
したホットスリーブを装着した添附図に示す鋳込みみシ
リンダーを型締力８０トンのダィカスト装置に細み込れ
アルミニウム合金のダィカストを実施した。

従のものが１０〜２０万ショットで寿命に達していたの
に対し、本発明のダィカスト機では２０万ショット後も
ホットスリーブの摩耗・損傷は殆んど認められず、更に
稼動を続けることが可能であった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の如くしてつくられるホットスリーブをそ
なえた鋳込みスリーブの説明図である。１・・・鋳込みスリーブ本体、３，６・・・洋傷口、４
…ホットスリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】１窒化珪素７０〜９９．８ｖｏｌ％、酸化マグネシウ
ム０．１〜２９．９ｖｏｌ％、ランタン族酸化物の少く
とも一種０．１〜２９．９ｖｏｌ％からなる混合粉末を
成型、焼結してなる、耐摩耗性、耐食性にすぐれた低熱
伝導率のホツトスリーブを内側に嵌着した鋳込みスリー
ブを有することを特徴とするダイカスト装置。２ランタン族酸化物が二酸化セリウム（ＣｅＯ＿２）である特許請求範囲第１項記載のダイカ
スト装置。