JP2000094090A - 鋳造用鋳型およびその製造方法 - Google Patents
鋳造用鋳型およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性金属を含む金属材料などを鋳造する際に
用いられる鋳造用鋳型において、溶融金属などに対する
耐食性を向上させ、その上でインゴットの剥離性を高め
て、繰り返し使用することを可能にする。 【解決手段】 高融点金属マトリックス中に希土類酸化
物粒子を分散配置した複合材料で鋳型本体２を作製す
る。このような複合材料からなる鋳型本体の溶湯と接す
る面に、酸化物コーティング層３を形成する。鋳造用鋳
型１は、このような鋳型本体２と酸化物コーティング層
３とにより構成される。
用いられる鋳造用鋳型において、溶融金属などに対する
耐食性を向上させ、その上でインゴットの剥離性を高め
て、繰り返し使用することを可能にする。 【解決手段】 高融点金属マトリックス中に希土類酸化
物粒子を分散配置した複合材料で鋳型本体２を作製す
る。このような複合材料からなる鋳型本体の溶湯と接す
る面に、酸化物コーティング層３を形成する。鋳造用鋳
型１は、このような鋳型本体２と酸化物コーティング層
３とにより構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種材料を鋳造す
る際に用いられる鋳型およびその製造方法に係り、特に
Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒなどの活性金属を含む金属材料用として
好適な鋳造用鋳型およびその製造方法に関する。
る際に用いられる鋳型およびその製造方法に係り、特に
Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒなどの活性金属を含む金属材料用として
好適な鋳造用鋳型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の配線材料や各種機能部品の
素材として用いられているＴｉやＺｒ、あるいは希土類
磁石などに用いられる希土類金属の単体もしくは合金な
どの活性金属を含む金属材料のインゴットを鋳造する際
の鋳型には、従来、シリカやアルミナなどのセラミック
ス材料が用いられてきた。
素材として用いられているＴｉやＺｒ、あるいは希土類
磁石などに用いられる希土類金属の単体もしくは合金な
どの活性金属を含む金属材料のインゴットを鋳造する際
の鋳型には、従来、シリカやアルミナなどのセラミック
ス材料が用いられてきた。
【０００３】セラミックス材料からなる鋳型は、鋳込ん
だ金属との剥離性がよく、かつ安価であるという利点を
有している。しかし、溶融金属に対する耐食性が必ずし
も十分ではないため、比較的形状の小さいインゴットを
作製する場合には、鋳型からのコンタミが問題となって
いた。また、耐食性の低さやセラミックス材料の脆さな
どに起因して鋳型の交換頻度が高く、鋳込んだ金属に汚
染された廃棄物が大量に発生するため、近年の環境問題
に鑑みて対策が求められている。
だ金属との剥離性がよく、かつ安価であるという利点を
有している。しかし、溶融金属に対する耐食性が必ずし
も十分ではないため、比較的形状の小さいインゴットを
作製する場合には、鋳型からのコンタミが問題となって
いた。また、耐食性の低さやセラミックス材料の脆さな
どに起因して鋳型の交換頻度が高く、鋳込んだ金属に汚
染された廃棄物が大量に発生するため、近年の環境問題
に鑑みて対策が求められている。
【０００４】一方、活性金属を含む金属材料などを鋳造
する際の鋳型には、ＷやＴａなどの高融点金属も用いら
れている。高融点金属からなる鋳型は、鋳込む金属材料
に対して高耐食性を示すため、コンタミなどが問題とな
るような径の小さなビレットなどの作製に適している。
しかし、高融点金属は鋳込む金属材料との濡れ性がよ
い、すなわち剥離性が悪いため、インゴットを取り出す
際にしばしば問題が起こっている。
する際の鋳型には、ＷやＴａなどの高融点金属も用いら
れている。高融点金属からなる鋳型は、鋳込む金属材料
に対して高耐食性を示すため、コンタミなどが問題とな
るような径の小さなビレットなどの作製に適している。
しかし、高融点金属は鋳込む金属材料との濡れ性がよ
い、すなわち剥離性が悪いため、インゴットを取り出す
際にしばしば問題が起こっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、希土類金属などの活性金属を含む金属材料を
鋳造する際の鋳型には、シリカやアルミナなどの各種セ
ラミックス材料、あるいはＷやＴａなどの高融点金属が
用いられている。
ｉ、Ｚｒ、希土類金属などの活性金属を含む金属材料を
鋳造する際の鋳型には、シリカやアルミナなどの各種セ
ラミックス材料、あるいはＷやＴａなどの高融点金属が
用いられている。
【０００６】これらのうち、セラミックス材料は溶融金
属に対して耐食性が低く、インゴット中のコンタミが問
題となっており、また鋳型の交換頻度が高いことから、
鋳込んだ金属に汚染された廃棄物が大量に発生するとい
う問題を有している。一方、高融点金属は耐食性に優れ
るものの、インゴットの剥離性が悪いという問題を有し
ていた。
属に対して耐食性が低く、インゴット中のコンタミが問
題となっており、また鋳型の交換頻度が高いことから、
鋳込んだ金属に汚染された廃棄物が大量に発生するとい
う問題を有している。一方、高融点金属は耐食性に優れ
るものの、インゴットの剥離性が悪いという問題を有し
ていた。
【０００７】本発明はこのような課題に対処するために
なされたもので、溶融金属などに対して良好な耐食性を
示し、かつインゴットの剥離性に優れると共に、繰り返
し使用することを可能にした鋳造用鋳型およびその製造
方法を提供することを目的としている。
なされたもので、溶融金属などに対して良好な耐食性を
示し、かつインゴットの剥離性に優れると共に、繰り返
し使用することを可能にした鋳造用鋳型およびその製造
方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳造用鋳型は、
請求項１に記載したように、高融点金属マトリックス
と、前記高融点金属マトリックス中に分散配置された希
土類酸化物粒子とを有する複合材料からなる鋳型本体
と、前記鋳型本体の溶湯と接する面に形成された酸化物
コーティング層とを具備することを特徴としている。
請求項１に記載したように、高融点金属マトリックス
と、前記高融点金属マトリックス中に分散配置された希
土類酸化物粒子とを有する複合材料からなる鋳型本体
と、前記鋳型本体の溶湯と接する面に形成された酸化物
コーティング層とを具備することを特徴としている。
【０００９】本発明の鋳造用鋳型において、酸化物コー
ティング層には請求項２に記載したように、高融点金属
マトリックス中に分散配置された希土類酸化物粒子と同
種の酸化物を用いることが好ましい。また、希土類酸化
物粒子は請求項３に記載したように、高融点金属マトリ
ックスに対して20体積% 以下の範囲で分散配置すること
が好ましい。希土類酸化物粒子の平均粒子径は、請求項
４に記載したように0.1〜20μm の範囲とすることが好
ましい。さらに、酸化物コーティング層の厚さは請求項
５に記載したように、 1〜2000μm の範囲とすることが
好ましい。
ティング層には請求項２に記載したように、高融点金属
マトリックス中に分散配置された希土類酸化物粒子と同
種の酸化物を用いることが好ましい。また、希土類酸化
物粒子は請求項３に記載したように、高融点金属マトリ
ックスに対して20体積% 以下の範囲で分散配置すること
が好ましい。希土類酸化物粒子の平均粒子径は、請求項
４に記載したように0.1〜20μm の範囲とすることが好
ましい。さらに、酸化物コーティング層の厚さは請求項
５に記載したように、 1〜2000μm の範囲とすることが
好ましい。
【００１０】本発明の鋳造用鋳型は、請求項８に記載し
たように、例えば金属材料を鋳造する際の鋳型として用
いられ、特に請求項９に記載したように、活性金属を含
む金属材料用の鋳造用鋳型として好適である。
たように、例えば金属材料を鋳造する際の鋳型として用
いられ、特に請求項９に記載したように、活性金属を含
む金属材料用の鋳造用鋳型として好適である。
【００１１】また、本発明の鋳造用鋳型の製造方法は、
請求項１０に記載したように、高融点金属と希土類酸化
物とを混合し、高融点金属マトリックス中に平均粒子径
1〜20μm の希土類酸化物粒子を分散させた複合材料か
らなる鋳型母材を作製する工程と、前記鋳型母材を焼結
した後、この焼結材を 30%以上の加工率で塑性加工しつ
つ、所望の鋳型形状に加工する工程と、前記鋳型形状を
有する鋳型母材の溶湯と接する面に、酸化物コーティン
グ層を形成する工程とを具備することを特徴としてい
る。
請求項１０に記載したように、高融点金属と希土類酸化
物とを混合し、高融点金属マトリックス中に平均粒子径
1〜20μm の希土類酸化物粒子を分散させた複合材料か
らなる鋳型母材を作製する工程と、前記鋳型母材を焼結
した後、この焼結材を 30%以上の加工率で塑性加工しつ
つ、所望の鋳型形状に加工する工程と、前記鋳型形状を
有する鋳型母材の溶湯と接する面に、酸化物コーティン
グ層を形成する工程とを具備することを特徴としてい
る。
【００１２】本発明の鋳造用鋳型においては、高融点金
属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分散配置した複
合材料からなる鋳型母材を用い、その溶湯と接する面に
酸化物コーティング層を形成している。酸化物コーティ
ング層は溶融金属などの各種の溶湯に対して良好な耐食
性を示し、さらには各種の溶湯に対して良好な剥離性を
示すため、従来の高融点金属からなる鋳型の剥離性が悪
いという欠点を解消することができる。ただし、高融点
金属基材上に単に酸化物コーティング層を形成した場合
には、酸化物コーティング層自体が容易に剥離してしま
い、鋳造用鋳型の繰り返し使用回数を向上させることは
できない。
属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分散配置した複
合材料からなる鋳型母材を用い、その溶湯と接する面に
酸化物コーティング層を形成している。酸化物コーティ
ング層は溶融金属などの各種の溶湯に対して良好な耐食
性を示し、さらには各種の溶湯に対して良好な剥離性を
示すため、従来の高融点金属からなる鋳型の剥離性が悪
いという欠点を解消することができる。ただし、高融点
金属基材上に単に酸化物コーティング層を形成した場合
には、酸化物コーティング層自体が容易に剥離してしま
い、鋳造用鋳型の繰り返し使用回数を向上させることは
できない。
【００１３】これに対して、本発明の鋳造用鋳型におい
ては、鋳型本体として高融点金属マトリックス中に希土
類酸化物粒子を分散配置した複合材料を使用しているた
め、希土類酸化物粒子により鋳型本体と酸化物コーティ
ング層との結合力を十分に高めることができ、その結果
として酸化物コーティング層の剥離を抑制することがで
きる。従って、鋳造用鋳型の繰り返し使用回数を向上さ
せることが可能となる。酸化物コーティング層は、特に
希土類酸化物粒子と同種の酸化物を用いた場合に、鋳型
本体との結合力をより一層高めることができる。
ては、鋳型本体として高融点金属マトリックス中に希土
類酸化物粒子を分散配置した複合材料を使用しているた
め、希土類酸化物粒子により鋳型本体と酸化物コーティ
ング層との結合力を十分に高めることができ、その結果
として酸化物コーティング層の剥離を抑制することがで
きる。従って、鋳造用鋳型の繰り返し使用回数を向上さ
せることが可能となる。酸化物コーティング層は、特に
希土類酸化物粒子と同種の酸化物を用いた場合に、鋳型
本体との結合力をより一層高めることができる。
【００１４】また、本発明の鋳造用鋳型の製造方法にお
いては、高融点金属マトリックス中に分散させる希土類
酸化物粒子の平均粒子径が 0.1〜20μm の範囲となるよ
うに、高融点金属と希土類酸化物とを混合しているた
め、鋳型母材の塑性加工性を著しく向上させることがで
き、高融点金属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分
散配置した複合材料からなる鋳型母材を用いているにも
かかわらず、所望形状の鋳型本体を容易に作製すること
ができる。さらに、上記したような鋳型母材の焼結材を
30%以上の加工率で塑性加工しているため、焼結孔など
の欠陥が減少し、酸化物コーティング層の密着強度をよ
り一層高めることができる。
いては、高融点金属マトリックス中に分散させる希土類
酸化物粒子の平均粒子径が 0.1〜20μm の範囲となるよ
うに、高融点金属と希土類酸化物とを混合しているた
め、鋳型母材の塑性加工性を著しく向上させることがで
き、高融点金属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分
散配置した複合材料からなる鋳型母材を用いているにも
かかわらず、所望形状の鋳型本体を容易に作製すること
ができる。さらに、上記したような鋳型母材の焼結材を
30%以上の加工率で塑性加工しているため、焼結孔など
の欠陥が減少し、酸化物コーティング層の密着強度をよ
り一層高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
態について説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態による鋳造用
鋳型の概略構造を示す断面図である。同図に示す鋳造用
鋳型１は、所望の鋳型形状を有する鋳型本体２と、この
鋳型本体２の溶湯と接する面に形成された酸化物コーテ
ィング層３とにより構成されている。
鋳型の概略構造を示す断面図である。同図に示す鋳造用
鋳型１は、所望の鋳型形状を有する鋳型本体２と、この
鋳型本体２の溶湯と接する面に形成された酸化物コーテ
ィング層３とにより構成されている。
【００１７】所望の鋳型形状を有する鋳型本体２は、高
融点金属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分散配置
した複合材料からなるものである。高融点金属マトリッ
クスには、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｒ、
Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも 1種を主
成分とする金属材料が用いられる。高融点金属マトリッ
クスは適用する溶湯温度などに応じて適宜選択される。
融点金属マトリックス中に希土類酸化物粒子を分散配置
した複合材料からなるものである。高融点金属マトリッ
クスには、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｒ、
Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも 1種を主
成分とする金属材料が用いられる。高融点金属マトリッ
クスは適用する溶湯温度などに応じて適宜選択される。
【００１８】このような高融点金属マトリックス中に希
土類酸化物粒子が分散配置されており、鋳型本体２と酸
化物コーティング層３との結合力を高めている。希土類
酸化物粒子は高融点金属マトリックスの粒界強度の向上
などにも寄与し、これにより鋳造用鋳型１の強度の向上
が図られている。希土類酸化物粒子としては、例えば
Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈおよび
Ｕから選ばれる少なくとも 1種の金属の酸化物が用いら
れる。
土類酸化物粒子が分散配置されており、鋳型本体２と酸
化物コーティング層３との結合力を高めている。希土類
酸化物粒子は高融点金属マトリックスの粒界強度の向上
などにも寄与し、これにより鋳造用鋳型１の強度の向上
が図られている。希土類酸化物粒子としては、例えば
Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔｈおよび
Ｕから選ばれる少なくとも 1種の金属の酸化物が用いら
れる。
【００１９】上記したような希土類酸化物粒子は、高融
点金属マトリックスに対して20体積% 以下の範囲で含有
させることが好ましい。希土類酸化物粒子の分散量が多
いほど酸化物コーティング層３との結合力を高めること
ができるが、あまり分散量が多いと鋳型母材を焼結した
後に塑性加工する際の加工性が低下するため、高融点金
属マトリックスに対して20体積% 以下とすることが好ま
しい。ただし、あまり少ないと鋳型本体２と酸化物コー
ティング層３との結合力を高めるという本来の効果が損
われるため、高融点金属マトリックスに対して 2.5体積
% 以上含有させることが好ましい。希土類酸化物粒子は
高融点金属マトリックスに対して 2.5〜10体積% の範囲
で含有させることがさらに好ましい。
点金属マトリックスに対して20体積% 以下の範囲で含有
させることが好ましい。希土類酸化物粒子の分散量が多
いほど酸化物コーティング層３との結合力を高めること
ができるが、あまり分散量が多いと鋳型母材を焼結した
後に塑性加工する際の加工性が低下するため、高融点金
属マトリックスに対して20体積% 以下とすることが好ま
しい。ただし、あまり少ないと鋳型本体２と酸化物コー
ティング層３との結合力を高めるという本来の効果が損
われるため、高融点金属マトリックスに対して 2.5体積
% 以上含有させることが好ましい。希土類酸化物粒子は
高融点金属マトリックスに対して 2.5〜10体積% の範囲
で含有させることがさらに好ましい。
【００２０】また、高融点金属マトリックス中に分散配
置された希土類酸化物粒子の平均粒子径は 0.1〜20μm
の範囲とすることが好ましい。希土類酸化物粒子の平均
粒子径が20μm を超えると、希土類酸化物粒子を多量に
分散させた場合と同様に、鋳型母材の塑性加工性が低下
する。一方、希土類酸化物粒子の平均粒子径が 0.1μm
未満であると、結晶粒界で溶湯からの腐食を防ぐための
希土類酸化物粒子が小さすぎるために、耐食性が劣化す
る。
置された希土類酸化物粒子の平均粒子径は 0.1〜20μm
の範囲とすることが好ましい。希土類酸化物粒子の平均
粒子径が20μm を超えると、希土類酸化物粒子を多量に
分散させた場合と同様に、鋳型母材の塑性加工性が低下
する。一方、希土類酸化物粒子の平均粒子径が 0.1μm
未満であると、結晶粒界で溶湯からの腐食を防ぐための
希土類酸化物粒子が小さすぎるために、耐食性が劣化す
る。
【００２１】上述したような高融点金属マトリックスと
希土類酸化物粒子との複合材料（鋳型母材）からなる鋳
型本体２の少なくとも溶湯と接する面には、酸化物コー
ティング層３が形成されている。酸化物コーティング層
３には各種の酸化物材料を使用することができるが、特
に高融点金属マトリックス中に分散配置した希土類酸化
物粒子の少なくとも 1種と同種の酸化物を使用すること
が好ましい。これによって、鋳型本体２と酸化物コーテ
ィング層３との結合力をより一層高めることができる。
希土類酸化物粒子との複合材料（鋳型母材）からなる鋳
型本体２の少なくとも溶湯と接する面には、酸化物コー
ティング層３が形成されている。酸化物コーティング層
３には各種の酸化物材料を使用することができるが、特
に高融点金属マトリックス中に分散配置した希土類酸化
物粒子の少なくとも 1種と同種の酸化物を使用すること
が好ましい。これによって、鋳型本体２と酸化物コーテ
ィング層３との結合力をより一層高めることができる。
【００２２】また、酸化物コーティング層３の厚さは 1
〜2000μm の範囲とすることが好ましい。酸化物コーテ
ィング層３の厚さが 1μm 未満であると、鋳造金属の良
好な剥離性を十分に得ることができず、また2000μm を
超えると酸化物コーティング層３自体の密着性が低下し
たり、またコーティング層の不均一により鋳造したイン
ゴットの形状不良などが発生するおそれがある。酸化物
コーティング層３の厚さは10〜1000μm の範囲とするこ
とがさらに好ましい。
〜2000μm の範囲とすることが好ましい。酸化物コーテ
ィング層３の厚さが 1μm 未満であると、鋳造金属の良
好な剥離性を十分に得ることができず、また2000μm を
超えると酸化物コーティング層３自体の密着性が低下し
たり、またコーティング層の不均一により鋳造したイン
ゴットの形状不良などが発生するおそれがある。酸化物
コーティング層３の厚さは10〜1000μm の範囲とするこ
とがさらに好ましい。
【００２３】このような本発明の鋳造用鋳型は、例えば
以下のようにして作製される。
以下のようにして作製される。
【００２４】すなわち、まず上述したような高融点金属
と希土類酸化物とを混合し、高融点金属マトリックス中
に希土類酸化物粒子を分散させた複合材料からなる鋳型
母材を作製する。ここで、高融点金属と希土類酸化物と
は、ドープ法またはボールミルなどを用いた機械的混合
法により十分に混合し、希土類酸化物粒子の平均粒子径
が 0.1〜20μm となるように、高融点金属マトリックス
中の希土類酸化物粒子を微細化する。
と希土類酸化物とを混合し、高融点金属マトリックス中
に希土類酸化物粒子を分散させた複合材料からなる鋳型
母材を作製する。ここで、高融点金属と希土類酸化物と
は、ドープ法またはボールミルなどを用いた機械的混合
法により十分に混合し、希土類酸化物粒子の平均粒子径
が 0.1〜20μm となるように、高融点金属マトリックス
中の希土類酸化物粒子を微細化する。
【００２５】このように、高融点金属マトリックス中の
希土類酸化物粒子を微細化することによって、後工程で
鍛造加工や圧延加工などの塑性加工を実施する際の加工
性を著しく向上させることができる。
希土類酸化物粒子を微細化することによって、後工程で
鍛造加工や圧延加工などの塑性加工を実施する際の加工
性を著しく向上させることができる。
【００２６】次に、上記した鋳型母材を不活性雰囲気中
または還元性雰囲気中で焼結した後、鍛造や圧延もしく
は転打などにより塑性加工する。この際の加工率が高い
ほど焼結孔などの欠陥が減少し、酸化物コーティング層
３の密着強度が向上するため、鍛造などによる塑性加工
は加工率が 30%以上となるように実施する。
または還元性雰囲気中で焼結した後、鍛造や圧延もしく
は転打などにより塑性加工する。この際の加工率が高い
ほど焼結孔などの欠陥が減少し、酸化物コーティング層
３の密着強度が向上するため、鍛造などによる塑性加工
は加工率が 30%以上となるように実施する。
【００２７】上述したような塑性加工による鋳型本体２
の作製は、例えばマンドレルなどを使用した型鍛造によ
り実施してもよいし、またフリー鍛造した後に機械加工
や放電加工で所望の鋳型形状に仕上げてもよい。
の作製は、例えばマンドレルなどを使用した型鍛造によ
り実施してもよいし、またフリー鍛造した後に機械加工
や放電加工で所望の鋳型形状に仕上げてもよい。
【００２８】この後、鋳型本体２溶湯と接する面に、酸
化物コーティング層３を所望の厚さで形成する。酸化物
コーティング層３の形成には、例えば溶射法を適用する
ことができる。溶射法によれば、比較的厚い酸化物コー
ティング層３を良好に形成することができる。ただし、
溶射法以外の方法、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、熱分解
法、塗布・焼成法などによって、酸化物コーティング層
３を形成することも可能である。
化物コーティング層３を所望の厚さで形成する。酸化物
コーティング層３の形成には、例えば溶射法を適用する
ことができる。溶射法によれば、比較的厚い酸化物コー
ティング層３を良好に形成することができる。ただし、
溶射法以外の方法、例えばＰＶＤ法、ＣＶＤ法、熱分解
法、塗布・焼成法などによって、酸化物コーティング層
３を形成することも可能である。
【００２９】上述したような鋳型本体２と酸化物コーテ
ィング層３とにより構成された鋳造用鋳型１において
は、高融点金属マトリックス中に分散配置した希土類酸
化物粒子によって、酸化物コーティング層３を鋳型本体
２に対して良好に密着させることができる。このような
酸化物コーティング層３は溶融金属などの溶湯に対して
濡れ性が低く、かつ耐食性に優れるため、高融点金属単
体で使用する際に問題となっていた鋳造材の剥離性が悪
いという欠点を解消することができる。
ィング層３とにより構成された鋳造用鋳型１において
は、高融点金属マトリックス中に分散配置した希土類酸
化物粒子によって、酸化物コーティング層３を鋳型本体
２に対して良好に密着させることができる。このような
酸化物コーティング層３は溶融金属などの溶湯に対して
濡れ性が低く、かつ耐食性に優れるため、高融点金属単
体で使用する際に問題となっていた鋳造材の剥離性が悪
いという欠点を解消することができる。
【００３０】このように、鋳型本体２に対して良好に結
合し、それ自体の剥離が抑制された酸化物コーティング
層３によって、鋳造用鋳型１の溶湯に対する耐食性およ
び鋳造材の剥離性を改善することができるため、コンタ
ミなどの発生を抑制した上で、鋳造用鋳型１の繰り返し
使用回数を従来の鋳型に比べて大幅に向上させることが
可能となる。
合し、それ自体の剥離が抑制された酸化物コーティング
層３によって、鋳造用鋳型１の溶湯に対する耐食性およ
び鋳造材の剥離性を改善することができるため、コンタ
ミなどの発生を抑制した上で、鋳造用鋳型１の繰り返し
使用回数を従来の鋳型に比べて大幅に向上させることが
可能となる。
【００３１】本発明の鋳造用鋳型１は、各種金属材料の
インゴットを鋳造法を適用して作製する場合に使用する
ことができる。特に、腐食性が強いＴｉやＺｒ、あるい
はＹやＳｍのような希土類金属などの活性金属を含む金
属材料のインゴットを鋳造する際に、本発明の鋳造用鋳
型１は好適である。なお、本発明の鋳造用鋳型１は金属
材料に限らず、ガラスなどを鋳造する際においても使用
することができる。
インゴットを鋳造法を適用して作製する場合に使用する
ことができる。特に、腐食性が強いＴｉやＺｒ、あるい
はＹやＳｍのような希土類金属などの活性金属を含む金
属材料のインゴットを鋳造する際に、本発明の鋳造用鋳
型１は好適である。なお、本発明の鋳造用鋳型１は金属
材料に限らず、ガラスなどを鋳造する際においても使用
することができる。
【００３２】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例およびその評
価結果について述べる。
価結果について述べる。
【００３３】実施例１〜８ まず、平均粒径 2μm のＷ粉末と平均粒径 1μm のＹ2
Ｏ3 粉末とを、種々の組成でボールミルを用いて混合し
た。なお、混合後のＷマトリックス中のＹ2 Ｏ3 粒子の
平均粒子径はいずれも 0.5〜20μm であった。
Ｏ3 粉末とを、種々の組成でボールミルを用いて混合し
た。なお、混合後のＷマトリックス中のＹ2 Ｏ3 粒子の
平均粒子径はいずれも 0.5〜20μm であった。
【００３４】上記した各種組成の複合材料をそれぞれ用
いて、ＣＩＰ成形で直径30mmの形状の成形体を作製し
た。これら各成形体をハンドリングしやすいように1300
℃で仮焼結し、続いて通電焼結にて直径20mm×長さ 500
mmの焼結体をそれぞれ得た。
いて、ＣＩＰ成形で直径30mmの形状の成形体を作製し
た。これら各成形体をハンドリングしやすいように1300
℃で仮焼結し、続いて通電焼結にて直径20mm×長さ 500
mmの焼結体をそれぞれ得た。
【００３５】次いで、これら各焼結体を直径10mmまで鍛
造加工した。この際の加工率は 84%である。この後、セ
ンタレス加工および放電加工により外径 8mm×内径 6mm
×長さ 500mmのパイプ形状の鋳型本体を作製した。この
ようにして作製した各鋳型本体の内面に、Ｙ2 Ｏ3 コー
ティング層を溶射法により形成した。Ｙ2 Ｏ3 コーティ
ング層の膜厚は、表１に示す通りである。
造加工した。この際の加工率は 84%である。この後、セ
ンタレス加工および放電加工により外径 8mm×内径 6mm
×長さ 500mmのパイプ形状の鋳型本体を作製した。この
ようにして作製した各鋳型本体の内面に、Ｙ2 Ｏ3 コー
ティング層を溶射法により形成した。Ｙ2 Ｏ3 コーティ
ング層の膜厚は、表１に示す通りである。
【００３６】このようにして得た本発明の鋳造用鋳型を
それぞれ用いて、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した金属イ
ットリウムを鋳造した。この際、溶融イットリウムを何
回流し込むことができたかで、鋳型の寿命を測定した。
寿命測定は、Ｙ2 Ｏ3 コーティング層が剥離したり、あ
るいは金属イットリウムが母材に濡れたり侵食した場合
に中止し、それまでの鋳造回数で評価した。その結果を
表１に示す。
それぞれ用いて、Ａｒ雰囲気中で高周波溶解した金属イ
ットリウムを鋳造した。この際、溶融イットリウムを何
回流し込むことができたかで、鋳型の寿命を測定した。
寿命測定は、Ｙ2 Ｏ3 コーティング層が剥離したり、あ
るいは金属イットリウムが母材に濡れたり侵食した場合
に中止し、それまでの鋳造回数で評価した。その結果を
表１に示す。
【００３７】なお、表１中の比較例は本発明との比較の
ために記載したものであり、比較例１は純Ｗからなる鋳
型本体にＹ2 Ｏ3 コーティング層を形成した鋳型、比較
例２アルミナからなる鋳型である。これら各比較例の鋳
型についても、実施例と同様にして寿命を測定した。
ために記載したものであり、比較例１は純Ｗからなる鋳
型本体にＹ2 Ｏ3 コーティング層を形成した鋳型、比較
例２アルミナからなる鋳型である。これら各比較例の鋳
型についても、実施例と同様にして寿命を測定した。
【００３８】
【表１】 表１から明らかなように、本発明の鋳造用鋳型は腐食性
の強い溶融イットリウムを繰り返し鋳造することがで
き、寿命特性に優れることが分かる。さらに、イットリ
ウムに対する鋳型素材のコンタミは、アルミナを用いた
比較例２では2000ppm 、純Ｗを用いた比較例１では50pp
m であったのに対して、本発明の鋳造用鋳型では上記し
た各組成において、いずれも5ppm以下であった。
の強い溶融イットリウムを繰り返し鋳造することがで
き、寿命特性に優れることが分かる。さらに、イットリ
ウムに対する鋳型素材のコンタミは、アルミナを用いた
比較例２では2000ppm 、純Ｗを用いた比較例１では50pp
m であったのに対して、本発明の鋳造用鋳型では上記し
た各組成において、いずれも5ppm以下であった。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋳造用鋳
型によれば、溶融金属などの各種溶湯に対する耐食性に
基づいてコンタミの発生などを防止した上で、鋳造材の
剥離性を向上させることができる。従って、本発明の鋳
造用鋳型は、例えば活性金属を含む金属材料などを鋳造
する際においても、健全に繰り返し使用することが可能
である。
型によれば、溶融金属などの各種溶湯に対する耐食性に
基づいてコンタミの発生などを防止した上で、鋳造材の
剥離性を向上させることができる。従って、本発明の鋳
造用鋳型は、例えば活性金属を含む金属材料などを鋳造
する際においても、健全に繰り返し使用することが可能
である。
【図１】 本発明の一実施形態による鋳造用鋳型の概略
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
１……鋳造用鋳型 ２……鋳型本体 ３……酸化物コーティング層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E093 NB08 NB09 4K018 AA07 AA10 AA19 AA21 AA24 AA40 AB01 AC01 BB04 BC12 DA11 EA52 FA02 FA24 KA07 KA70 4K031 AA03 AA08 AB08 AB11 CB42
Claims (12)
- 【請求項１】 高融点金属マトリックスと、前記高融点
金属マトリックス中に分散配置された希土類酸化物粒子
とを有する複合材料からなる鋳型本体と、 前記鋳型本体の溶湯と接する面に形成された酸化物コー
ティング層とを具備することを特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項２】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記酸化物コーティング層は、前記高融点金属マトリッ
クス中に分散配置された前記希土類酸化物粒子と同種の
酸化物を含むことを特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項３】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記希土類酸化物粒子は、前記高融点金属マトリックス
に対して20体積% 以下の範囲で分散配置されていること
を特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項４】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記希土類酸化物粒子は 0.1〜20μm の範囲の平均粒子
径を有することを特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項５】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記酸化物コーティング層の厚さは 1〜2000μm の範囲
であることを特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項６】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記高融点金属マトリックスは、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少
なくとも 1種の金属を含むことを特徴とする鋳造用鋳
型。 - 【請求項７】 請求項１記載の鋳造用鋳型において、 前記希土類酸化物粒子は、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐ
ｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ＴｈおよびＵから選ばれる少なくとも
1種の金属の酸化物からなることを特徴とする鋳造用鋳
型。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載の鋳造用鋳型において、 金属材料を鋳造する際に用いられることを特徴とする鋳
造用鋳型。 - 【請求項９】 請求項８記載の鋳造用鋳型において、 前記金属材料は活性金属を含むことを特徴とする鋳造用
鋳型。 - 【請求項１０】 高融点金属と希土類酸化物とを混合
し、高融点金属マトリックス中に平均粒子径 0.1〜20μ
m の希土類酸化物粒子を分散させた複合材料からなる鋳
型母材を作製する工程と、 前記鋳型母材を焼結した後、この焼結材を 30%以上の加
工率で塑性加工しつつ、所望の鋳型形状に加工する工程
と、 前記鋳型形状を有する鋳型母材の溶湯と接する面に、酸
化物コーティング層を形成する工程とを具備することを
特徴とする鋳造用鋳型。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の鋳造用鋳型の製造方
法において、 前記高融点金属と希土類酸化物とを、ドープ法または機
械的混合法により混合することを特徴とする鋳造用鋳型
の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の鋳造用鋳型の製造方
法において、 前記酸化物コーティング層を溶射法により形成すること
を特徴とする鋳造用鋳型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10266688A JP2000094090A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10266688A JP2000094090A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000094090A true JP2000094090A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17434324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10266688A Withdrawn JP2000094090A (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 鋳造用鋳型およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000094090A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028575A1 (fr) * | 2000-10-03 | 2002-04-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Tube metallique sans soudure et son procede de production |
| JP2004190056A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 耐熱性被覆部材 |
| US7507481B2 (en) | 2002-11-20 | 2009-03-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat resistant coated member, making method, and treatment using the same |
| JP2011506763A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | シーバー フォーミング ソリューションズ ゲーエムベーハー | 金属粉末および／またはセラミック粉末とレーザ光線とを用いて金属粉末および／またはセラミック粉末から環状の回転対称のワークピースを製造する方法および装置 |
| WO2017087204A1 (en) * | 2015-11-18 | 2017-05-26 | Corning Incorporated | Powder, process of making the powder, and articles made therefrom |
-
1998
- 1998-09-21 JP JP10266688A patent/JP2000094090A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002028575A1 (fr) * | 2000-10-03 | 2002-04-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Tube metallique sans soudure et son procede de production |
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| KR101168422B1 (ko) * | 2002-11-20 | 2012-07-25 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 내열성 피복 부재의 제조 방법 |
| JP2004190056A (ja) * | 2002-12-09 | 2004-07-08 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 耐熱性被覆部材 |
| JP2011506763A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | シーバー フォーミング ソリューションズ ゲーエムベーハー | 金属粉末および／またはセラミック粉末とレーザ光線とを用いて金属粉末および／またはセラミック粉末から環状の回転対称のワークピースを製造する方法および装置 |
| WO2017087204A1 (en) * | 2015-11-18 | 2017-05-26 | Corning Incorporated | Powder, process of making the powder, and articles made therefrom |
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