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JPH0693354A - Production of composite light metallic material - Google Patents

Production of composite light metallic material

Info

Publication number
JPH0693354A
JPH0693354A JP26936492A JP26936492A JPH0693354A JP H0693354 A JPH0693354 A JP H0693354A JP 26936492 A JP26936492 A JP 26936492A JP 26936492 A JP26936492 A JP 26936492A JP H0693354 A JPH0693354 A JP H0693354A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten metal
container
composite light
exhaust port
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26936492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Akiyama
茂 秋山
Tadayoshi Nakamura
忠義 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP26936492A priority Critical patent/JPH0693354A/en
Publication of JPH0693354A publication Critical patent/JPH0693354A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To uniformly disperse different kinds of metals such as ceramics or the like into the molten metal of a light metallic material. CONSTITUTION:A vessel 2 in which covers 4 and 6 are constituted of aluminum allay is filled with alumina powder 12, and the inside of the vessel is exhausted from an exhaust port 8 by a vacuum pump. After that, fusing is executed, and the exhaust port 8 is sealed. The vessel 2 is charged to the molten metal of aluminum allay contg. calcium and is sunk to melt the covers 4 and 6 of the vessel and to infiltrate the molten metal into the vessel 2. In this way, the alumina powder can uniformly be dispersed into the molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は輸送機械や家電製品など
の部品に使用されるアルミニウム合金やマグネシウム合
金などの軽金属材料に関し、特にそのような軽金属材料
にセラミックス粒子などの異種材料を分散させた複合軽
金属材料の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light metal material such as an aluminum alloy or a magnesium alloy used for parts such as transportation machines and home electric appliances, and in particular, such a light metal material in which different materials such as ceramic particles are dispersed. The present invention relates to a method for manufacturing a composite light metal material.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルミニウム合金やマグネシウム合金で
は耐摩耗性や耐熱性を向上させるための色々な改良がな
されている。例えば、アルミニウム合金では急冷粉末ア
ルミニウム合金による改良が試みられているが、これは
コストパフォーマンスの点からまだ問題が多い。別の改
良としてセラミックスのプリフォームを先に作成し、こ
れにスクイズなどでアルミニウム合金を含浸させる方法
が行なわれており、この方法はピストンなどに実用化さ
れている。しかし、この方法は、セラミックス短繊維か
らなるプリフォームを作る工程が不可欠であり、そのた
め費用が嵩み、アルミニウム合金の性能は著しく向上す
るものの、コスト高になるのは避けられない。
2. Description of the Related Art Aluminum alloys and magnesium alloys have been variously improved to improve wear resistance and heat resistance. For example, an aluminum alloy has been tried to be improved by a quenched powder aluminum alloy, but this is still problematic in terms of cost performance. As another improvement, a method of first forming a ceramic preform and impregnating it with an aluminum alloy by a squeeze or the like is performed, and this method is put to practical use for pistons and the like. However, this method requires a step of forming a preform made of ceramic short fibers, which increases costs and significantly improves the performance of the aluminum alloy, but inevitably increases costs.

【0003】他の改良方法として耐摩耗性や耐熱性の良
好な短繊維や粒子をアルミニウム合金に均一に分散する
方法である。この例としては、アルミニウム合金に最大
で20体積%の炭化珪素などを分散させた複合合金であ
るDuralcan (Alcan(Asia Limited)の登録商標)が市
販されようとしている。マグネシウムやマグネシウム合
金においても炭化珪素やセラミックスの粒子などを分散
させることによって耐摩耗性や耐熱性を向上させること
が検討されている。
Another improvement method is to uniformly disperse short fibers and particles having good wear resistance and heat resistance in an aluminum alloy. As an example of this, Duralcan (registered trademark of Alcan (Asia Limited)), which is a composite alloy in which up to 20% by volume of silicon carbide is dispersed in an aluminum alloy, is about to be marketed. Also in magnesium and magnesium alloys, it is considered to improve wear resistance and heat resistance by dispersing particles of silicon carbide or ceramics.

【0004】耐摩耗性や耐熱性の良好な短繊維や粒子を
軽金属に分散させる場合、用いる短繊維や粒子によって
は溶湯との濡れ性が悪く、分散しにくいことがある。そ
のため、カルシウム金属を初めとして各種の金属類やそ
の塩類を溶湯に少量添加することによって濡れ性を改良
することが提案されている(特開昭57−169033
号公報、特開昭57−169034号公報、特開昭60
−159137号公報、特開昭60−194039号公
報などを参照)。
When short fibers or particles having good wear resistance and heat resistance are dispersed in a light metal, depending on the short fibers or particles used, the wettability with the molten metal may be poor and the dispersion may be difficult. Therefore, it has been proposed to improve wettability by adding a small amount of various metals and salts thereof, including calcium metal, to a molten metal (Japanese Patent Laid-Open No. 57-169033).
JP, JP-A-57-169034, JP, JP-A-60
-159137, JP-A-60-194039, etc.).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】濡れ性を改良するため
に溶湯に各種の金属類やその塩類を添加したとしても、
異種材料を溶湯全体に均一に分散させることは難しく、
例えば異種材料が均一に分散した溶湯部分の他に、溶湯
上部には所定量より異種材料が多く含有して流動性が悪
くなり、その割合も5〜15重量%というように異常に
高い部分が共存して仕込んだ異種材料が溶湯全体に均一
に分散していないという問題が生じる。このような問題
はマトリックスがアルミニウムやアルミニウム合金の溶
湯である場合に限らず、マグネシウムやマグネシウム合
金の溶湯である場合にも生じる。またこの現象は細かい
粒子径や細い短繊維になるほどその傾向が強くなる。濡
れ改良材の添加量を多くしてもこの傾向は変わらない。
本発明は複合軽金属材料の溶湯を製造するに当たり、セ
ラミックス類などの異種材料を溶湯に均一に分散させる
ことを目的とするものである。
Even if various metals or salts thereof are added to the molten metal in order to improve the wettability,
It is difficult to disperse different materials evenly throughout the melt,
For example, in addition to the molten metal part in which the different materials are uniformly dispersed, the upper part of the molten metal contains more than a predetermined amount of the different material, resulting in poor fluidity, and the ratio is 5 to 15% by weight. There arises a problem that different kinds of materials charged in coexistence are not uniformly dispersed throughout the molten metal. Such a problem occurs not only when the matrix is a melt of aluminum or an aluminum alloy, but also when the matrix is a melt of magnesium or a magnesium alloy. Further, this tendency becomes stronger as the particle diameter becomes smaller and the short fibers become smaller. This tendency does not change even if the amount of the wetting improving agent added is increased.
The present invention has an object to uniformly disperse different kinds of materials such as ceramics in the molten metal when manufacturing the molten metal of the composite light metal material.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは溶湯に添加
するセラミックスなどの異種材料に空気が付着し、その
空気が異種材料を溶湯に均一に分散させるのを妨げてい
ることを突き止めて、本発明をなすに到った。すなわ
ち、本発明は異種材料を溶湯に添加する際、異種材料に
付着した空気を除去した状態で添加することにより溶湯
に均一に分散させる方法である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found out that air adheres to different materials such as ceramics to be added to the molten metal, and that the air prevents uniform dispersion of the different materials in the molten metal. The present invention has been made. That is, the present invention is a method in which, when a different material is added to the molten metal, the air adhering to the different material is added in a state where the air is removed so that the different material is uniformly dispersed in the molten metal.

【0007】セラミックス類などの異種材料から空気を
除去する方法として、仮りに異種材料を添加し撹拌した
後に溶湯を含む系全体の空気を除去する方法をとったと
すれば、設備が膨大になるうえ、減圧にすると溶湯がカ
ルメラ状に盛り上がって真空系を閉鎖したり坩堝の壁に
付着したりして、製造コストが上昇するだけでなく、メ
ンテナンスが困難になる。また、仮りに異種材料と軽金
属合金を坩堝に入れ、溶解前に減圧又は真空状態にする
としても、設備が膨大になるうえ、軽金属材料成分の一
部が気化して材料の成分が変化するという問題が生じ
る。
If a method of removing air from different materials such as ceramics is to remove the air of the entire system including the molten metal after adding the different materials and stirring, the equipment becomes huge. When the pressure is reduced, the molten metal rises like a carmel and closes the vacuum system or adheres to the wall of the crucible, which not only increases the manufacturing cost but also makes maintenance difficult. Even if different materials and light metal alloys are put in a crucible and decompressed or vacuumed before melting, the equipment will become huge and some of the light metal material components will be vaporized and the material components will change. The problem arises.

【0008】そこで、本発明では、少なくとも一部が溶
湯成分又は溶湯成分の主たる成分で構成され、真空排気
口を有する容器に異種材料を封入し、その真空排気口か
ら排気してその容器内を真空排気した後、その真空排気
口を封じた状態でその容器を溶湯に沈め、その容器内の
異種材料を溶湯に分散させる。異種材料を封入した容器
内の真空度は高真空である方がよく、少なくとも異種材
料に付着した空気を除去できる程度の真空度は必要であ
る。必要な真空度は封入する異種材料の形状や大きさに
応じて定めればよい。
Therefore, in the present invention, at least a part of the molten metal component or the main component of the molten metal component is filled with a different material in a container having a vacuum exhaust port, and the interior of the container is exhausted through the vacuum exhaust port. After evacuation, the container is submerged in the molten metal with the evacuation port sealed, and the dissimilar materials in the container are dispersed in the molten metal. The degree of vacuum in the container in which the different materials are sealed is preferably high vacuum, and at least the degree of vacuum at which the air adhering to the different materials can be removed is required. The required degree of vacuum may be determined according to the shape and size of the different materials to be enclosed.

【0009】異種材料を封入して溶湯に沈める容器は、
一部を溶湯成分又は溶湯成分の主たる成分で構成する場
合、例えば溶湯がアルミニウム合金のときはその容器の
一部をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成するこ
とができる。その容器の他の部分は溶湯のアルミニウム
合金より高融点の材料で構成されている必要がある。と
いうのは、容器のアルミニウム又はアルミニウム合金部
分以外の部分が溶湯の温度より低い温度で溶解するもの
であれば、それらが溶湯成分の一部となって好ましくな
いからである。容器を構成する高融点材料としては鉄や
ステンレスがよい。ただし、アルミニウム合金の溶湯の
場合は、鉄は溶解するので、必要ならばダイキャストの
自動給湯機の杓などに塗布されているチタニアなどを前
もってその鉄部分に塗布しておけばよい。その容器が溶
湯中に浸漬されたとき、その容器の一部を構成するアル
ミニウム又はアルミニウム合金が溶湯の温度で溶解し、
その開いた部分からマトリックスである溶湯が侵入し、
溶湯中に添加された濡れ改良材の作用により溶湯が異種
材料となじむとともに、その後の溶湯の撹拌作用により
異種材料が均一に分散する。このとき、溶湯の撹拌は撹
拌機を用いて行なえばよいが、例えば異種材料封入容器
に柄がついている場合には、その柄をもって溶湯を上下
左右にかき混ぜる方法によってもよい。ただし、容器を
移動させるだけでは異種材料が溶湯中で部分的に高い含
有率になる部分が生じることがあるので、その後撹拌機
などによって溶湯を撹拌するのが好ましい。
A container for enclosing different kinds of materials and submerging in molten metal is
When a part is composed of the molten metal component or a main component of the molten metal component, for example, when the molten metal is an aluminum alloy, a part of the container can be composed of aluminum or an aluminum alloy. The other parts of the container must be made of a material having a melting point higher than that of the molten aluminum alloy. This is because if the portion other than the aluminum or aluminum alloy portion of the container melts at a temperature lower than the temperature of the molten metal, they become part of the molten metal component, which is not preferable. Iron or stainless steel is preferable as the high melting point material forming the container. However, in the case of molten aluminum alloy, iron is melted, so if necessary, titania or the like applied to the ladle of an automatic die-cast water heater may be applied to the iron portion in advance. When the container is immersed in the molten metal, the aluminum or aluminum alloy forming a part of the container melts at the temperature of the molten metal,
The molten metal that is the matrix invades from the open part,
The action of the wetting improver added to the molten metal causes the molten metal to become compatible with the different material, and the stirring action of the molten metal thereafter causes the different material to be uniformly dispersed. At this time, the molten metal may be stirred by using a stirrer. However, for example, when the container for enclosing different materials is provided with a handle, the molten metal may be stirred vertically and horizontally with the handle. However, it is preferable to stir the molten metal with a stirrer or the like, because a portion where the different materials have a high content ratio may partially occur in the molten metal only by moving the container.

【0010】異種材料を封入する容器全体を同一材質で
構成する場合、溶湯がアルミニウム合金のときは容器へ
異種材料を収容した後にその容器の真空排気口を封じる
際の溶接の容易さから、容器の材質を純アルミニウム製
とするのが好ましい。異種材料を封入する容器全体をア
ルミニウムで構成し、それにセラミックスなどの異種材
料を封入した場合、その容器を溶湯に投入すると溶湯よ
り比重が小さくなって浮く可能性がある。つまり、容器
がアルミニウム合金の場合は、セラミックス類の比重は
3〜4前後であるが、容器内での充填率が1/3程度と
低く、したがって容器全体の見掛けの比重は1前後とな
るからである。その場合には、容器に錘をつけたり、そ
の容器をステンレス製の籠に入れて押し沈めるというよ
うな操作が必要である。
When the entire container for enclosing different materials is made of the same material, if the molten metal is an aluminum alloy, it is easy to weld when sealing the vacuum exhaust port of the container after accommodating the different materials in the container. The material is preferably made of pure aluminum. When the entire container for enclosing different kinds of materials is made of aluminum and different kinds of materials such as ceramics are enclosed in the container, when the container is put into the molten metal, the specific gravity may be smaller than that of the molten metal and may float. That is, when the container is an aluminum alloy, the specific gravity of the ceramics is about 3 to 4, but the filling rate in the container is as low as about 1/3, and therefore the apparent specific gravity of the entire container is about 1. Is. In that case, it is necessary to add a weight to the container or put the container in a stainless steel basket and push it down.

【0011】マグネシウム又はマグネシウム合金にも同
様に異種材料の粒子や短繊維を添加して複合材とするこ
とができる。溶湯がマグネシウム又はマグネシウム合金
の場合は、その溶湯が大気中でも操作できるようにカル
シウムなどのアルカリ土類金属を添加して難燃化したも
のであることが望ましい。
Similarly, particles of different materials or short fibers may be added to magnesium or magnesium alloy to form a composite material. When the molten metal is magnesium or a magnesium alloy, it is desirable that the molten metal be flame-retarded by adding an alkaline earth metal such as calcium so that it can be operated in the atmosphere.

【0012】容器の形状は全体が同じ材質で構成されて
いるものであればアンプル型又は円筒型がよく、一部を
溶湯と同じ軽金属とする場合は胴体部が円筒で両底面が
溶湯と同じ成分になるように構成し、胴体部を例えば鉄
製としてこれに真空排気するためのパイプを溶接してお
き、容器に異種材料を封入して真空排気した状態で溶断
してそのパイプを封じる。胴体と両底面とを別材料とす
る場合に両者を接合するには、両底部を皿状に構成して
胴体内に圧入するか、胴体にフランジをつけ、底面の材
料をガスケット(パッキン)を兼ねて蓋としてフランジ
にボルト締めする方法やネジ止めする方法などを採るこ
とができる。補助的には接着剤を用いてもよい。ただ
し、接着剤の分解時に分解ガスが容器内部の真空度を低
下させるおそれがあるときは接着剤は用いない方がよ
い。
The shape of the container is preferably an ampoule type or a cylindrical type as long as the whole is made of the same material. When a part of the container is made of the same light metal as the molten metal, the body is cylindrical and both bottom surfaces are the same as the molten metal. The body is made of, for example, iron, and a pipe for vacuum evacuation is welded to this, and a different material is sealed in a container and melt-fused in a state of vacuum evacuation to seal the pipe. When joining the body and the bottom surface when using different materials, configure both bottom parts into a dish and press fit into the body, or attach a flange to the body and attach the bottom material with a gasket (packing). The lid can also be bolted to the flange or screwed. An adhesive may be used as a supplement. However, when the decomposed gas may lower the degree of vacuum inside the container when the adhesive is decomposed, it is better not to use the adhesive.

【0013】添加する短繊維類としてはシリカ、アルミ
ナ、アルミナシリカ、SiC、カーボン繊維などの無機
繊維、又はこれらのウィスカーを用いることができる。
そのサイズは長さ1cm以下、好ましくは0.5cm以
下であり、短い方はサブミクロンまでなら問題はない。
長さが1cm以上になると分散は可能であるが絡みつき
による粘度上昇が大きくなって、鋳造時に流動性が悪く
なり、実質的に強化材を多く含有させることができなく
なる。繊維状強化材を多く含有させたいときは、プリホ
ームを先に形成し、スクイズで含浸させる方法が一般的
である。粒状粉末としてはアルミナ、SiC、アルミナ
シリカ、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化タングステ
ン、スピネルなどを用いることができる。粒子の大きさ
は0.1μm〜3000μmの範囲のものが適当であ
り、0.1μmより微粉末になってくると一部浮上する
おそれがあり、また、粘性が上昇して鋳造性が劣るよう
になる。3000μmより大きくなると複合材料の均一
性に問題が生じてくる。これらの異種材料の中にはマグ
ネシウムと反応するものがあるが、その場合には溶湯に
カルシウムを数%添加すればよい。これらの異種材料の
含有率は35体積%が最大であり、これ以上は充填が困
難である。
As the short fibers to be added, inorganic fibers such as silica, alumina, alumina silica, SiC and carbon fibers, or whiskers thereof can be used.
The size is 1 cm or less in length, preferably 0.5 cm or less, and the shorter one has no problem up to submicron.
When the length is 1 cm or more, the dispersion is possible, but the viscosity increase due to the entanglement becomes large, the fluidity becomes poor at the time of casting, and it becomes substantially impossible to contain a large amount of the reinforcing material. When it is desired to contain a large amount of fibrous reinforcing material, a preform is first formed and then impregnated with a squeeze. As the granular powder, alumina, SiC, alumina silica, aluminum nitride, boron nitride, tungsten carbide, spinel or the like can be used. It is appropriate that the particle size is in the range of 0.1 μm to 3000 μm, and if it becomes fine powder from 0.1 μm, it may float partly, and the viscosity may increase and castability may be poor. become. If it is more than 3000 μm, the uniformity of the composite material will be problematic. Some of these dissimilar materials react with magnesium, and in that case, a few percent of calcium may be added to the molten metal. The maximum content of these different materials is 35% by volume, and it is difficult to fill more than this.

【0014】これらの異種材料と溶湯との濡れ性を改良
する方法として、溶湯にカルシウムを添加する方法が知
られている。Caの他に、Bi,Sn,Cd,Sb,I
n,Ba,Sr,Ra,Ti,Cr,Mg,V,Zr,
Nb,Mg,Li,Ce,Beなどを添加してもよい
(特開昭57−169033号公報、特開昭57−16
9034号公報、特開昭60−159137号公報、特
開昭60−194039号公報などを参照)。また、セ
ラミックスなどの異種材料を一度アルコールなどの溶媒
に浸漬させると、嵩高性が減少するとともに、溶湯との
濡れや分散性がよくなる傾向にある。分散させる異種材
料の種類や大きさ、量、濡れ改良剤の種類などの選定や
効果の程度は、溶湯の状態を目で見て簡単に判断できる
ので、予備評価が可能であり、その結果から適用範囲を
決定すればよい。マトリックス材、添加し分散させる異
種材料の大きさや含有量、濡れ改良材の種類などの選択
は、溶湯の状態を目視で見て簡単に判断することができ
るので、予備評価が可能で、その結果から適用範囲を決
定すればよい。
As a method of improving the wettability between these different materials and the molten metal, a method of adding calcium to the molten metal is known. In addition to Ca, Bi, Sn, Cd, Sb, I
n, Ba, Sr, Ra, Ti, Cr, Mg, V, Zr,
Nb, Mg, Li, Ce, Be or the like may be added (JP-A-57-169033, JP-A-57-16).
9034, JP-A-60-159137, JP-A-60-194039 and the like). Further, once a dissimilar material such as ceramics is immersed in a solvent such as alcohol, the bulkiness is reduced and the wettability and dispersibility with the molten metal tend to be improved. The kind and size and amount of different materials to be dispersed, the kind of wetting improver, etc., and the degree of effectiveness can be easily judged by visually observing the state of the molten metal, so preliminary evaluation is possible. The applicable range may be determined. The matrix material, the size and content of different materials to be added and dispersed, the type of wetting improver, etc. can be selected easily by visually observing the state of the molten metal. The applicable range may be determined from.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば次のような工業的利点を
達成することができる。 (1)異種材料を充填した容器を溶湯に投入するだけで
あるので、現行の溶解設備をそのまま利用することがで
きる。 (2)異種材料が均一に分散するので、複合軽金属材料
の大幅な特性改良が可能である。 (3)濡れ改良剤やマトリックス材、添加し分散させる
異種材料の種類によらず本発明は一般的に適用すること
ができる。その結果、部品の要求性能によって特別な材
料を選択する必要がなく、一般の量産材料に必要な異種
材料を添加することによって要求性能を満たすことが可
能になり、それだけコスト低減を図ることができ、適用
範囲が拡がる。 (4)量産化が容易であることと、従来の軽金属材料よ
り特性が向上することにより、鉄材部品から複合軽金属
部品への置換が可能となる。その結果として、例えば車
両では軽量化を図ることができ、燃費の向上が期待され
る。
According to the present invention, the following industrial advantages can be achieved. (1) Since the container filled with different materials is simply put into the molten metal, the existing melting equipment can be used as it is. (2) Since the dissimilar materials are uniformly dispersed, it is possible to greatly improve the characteristics of the composite light metal material. (3) The present invention can be generally applied regardless of the kind of the wetting improver, the matrix material, and the different materials to be added and dispersed. As a result, it is not necessary to select a special material according to the required performance of the parts, but it is possible to meet the required performance by adding different kinds of materials required for general mass production materials, and it is possible to reduce costs accordingly. , The scope of application is expanded. (4) Since mass production is easy and the characteristics are improved as compared with conventional light metal materials, it is possible to replace iron material parts with composite light metal parts. As a result, for example, it is possible to reduce the weight of a vehicle and improve fuel efficiency.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

(実施例1,2)アルミナ含有率が溶湯に対して12体
積%となるようにアルミナ粉末を計量し、それを図1に
示されるような、両端にねじをきった円筒容器に充填し
た。図1の容器は胴体部2が鉄製であり、外面及び内面
にはチタニヤが塗布されている。その円筒の胴体の両開
口部を閉じるように、溶湯と同成分のアルミニウム合金
で内側にねじを切った蓋4,6を作成し、パイレンで捩
じ込んでシールした。胴体部2には予め真空ポンプに連
結する鉄チューブの排気口8が溶接されており、また胴
体部2には柄10が溶接されている。アルミナ粉末とし
ては粒径が4μmのもの(実施例1)と7μmのもの
(実施例2)の2種類(いずれも住友化学株式会社の製
品)を用い、そのアルミナ粉末を図1の容器内に充填
し、排気口8から真空ポンプで容器内を排気した後、溶
断してその排気口8を封止した。12は封入されたアル
ミナ粉末を表わしている。充填されたアルミナ粉末の比
重が約1.3であったので、胴体部2の鉄の厚みを約6
mmとして溶湯に全て埋没できるようにした。
(Examples 1 and 2) Alumina powder was weighed so that the alumina content was 12% by volume of the molten metal, and the alumina powder was filled in a cylindrical container having both ends screwed as shown in FIG. In the container shown in FIG. 1, the body 2 is made of iron, and the outer surface and the inner surface are coated with titania. Lids 4 and 6 inwardly threaded with an aluminum alloy having the same composition as the molten metal were formed so as to close both openings of the cylindrical body, and screwed with a pyrene to seal. An exhaust port 8 of an iron tube connected to a vacuum pump is welded to the body portion 2 in advance, and a handle 10 is welded to the body portion 2. Two types of alumina powder having a particle size of 4 μm (Example 1) and 7 μm (Example 2) (both are products of Sumitomo Chemical Co., Ltd.) were used. After filling and exhausting the inside of the container from the exhaust port 8 with a vacuum pump, it was fused and the exhaust port 8 was sealed. Reference numeral 12 represents the enclosed alumina powder. Since the specific gravity of the filled alumina powder was about 1.3, the thickness of the iron in the body 2 was about 6
It was made to be able to be completely immersed in the molten metal as mm.

【0017】別に、アルミニウム合金AC8Aにカルシ
ウムが2重量%になるように添加して溶解した。この溶
湯(合金重量は1.0kg)にアルミナを充填した上記
の容器を投入した。このとき溶湯温度は740℃であ
り、投入後約20分間で容器の両底面4,6が溶解し、
溶湯が容器内に入った。溶湯中で柄10により胴体部2
を揺することにより、アルミナを溶湯におおむね馴染ま
せ、胴体部2を引き上げた。その後溶湯を撹拌機で撹拌
した後、インゴットに鋳造した。この溶湯には流動性の
悪い部分はなく、溶湯全てがインゴットに鋳造でき、濡
れ改良材としてカルシウムを添加している効果もあっ
て、アルミナが均一に分散されていた。
Separately, calcium was added to the aluminum alloy AC8A so as to be 2% by weight and melted. The molten metal (alloy weight 1.0 kg) was charged into the above-mentioned container filled with alumina. At this time, the temperature of the molten metal was 740 ° C., and both bottom surfaces 4 and 6 of the container melted in about 20 minutes after being charged,
The molten metal entered the container. Body 2 with handle 10 in molten metal
By shaking, the alumina was made to fit into the molten metal, and the body 2 was pulled up. After that, the molten metal was stirred with a stirrer and cast into an ingot. This molten metal had no bad fluidity, all of the molten metal could be cast into an ingot, and the effect of adding calcium as a wetting improver was that alumina was uniformly dispersed.

【0018】(比較例1,2)実施例1,2と同じよう
にして複合合金を作った。ただし、アルミナは図1のよ
うな容器を用いないで、次のように添加して分散させ
た。すなわち、溶湯を100rpmで撹拌しつつ、溶湯
に所定の量のアルミナを約5分間かけて少量ずつ投入し
て添加し、インゴットに鋳造した。しかし、溶湯の一部
には、流動性が悪く坩堝内に残留した部分があり、その
重量は粒子径が4μmのアルミナを用いた比較例1では
約9%、粒子径が7μmのアルミナを用いた比較例2で
は約7.5%であった。
(Comparative Examples 1 and 2) Composite alloys were prepared in the same manner as in Examples 1 and 2. However, alumina was added and dispersed as follows, without using the container as shown in FIG. That is, while agitating the molten metal at 100 rpm, a predetermined amount of alumina was gradually added to the molten metal over a period of about 5 minutes and added, and cast into an ingot. However, a part of the molten metal had a poor fluidity and remained in the crucible, and its weight was about 9% in Comparative Example 1 using alumina having a particle diameter of 4 μm, and alumina having a particle diameter of 7 μm was used. In Comparative Example 2, which was about 7.5%.

【0019】(実施例3)マグネシウム合金AZ91に
更に4.9重量%のカルシウムと5重量%の亜鉛を添加
して配合し、大気中でも燃焼しない溶湯として、アルミ
ナの代わりに研磨用の粒子径1μmの炭化珪素を異種材
料として添加し、かつその添加量を20体積%とし、溶
湯温度を700℃とした以外は、実施例1,2と同様に
して溶湯を作成した。結果は実施例1,2と同様に、溶
湯全てが流動性がよく、インゴットに鋳造でき、炭化珪
素が均一に分散されていた。この実施例では、炭化珪素
を封入する容器はその胴体部2が鉄製であり、その胴体
の両開口部を閉じる蓋4,6は溶湯と同成分のマグネシ
ウム合金製とした。
Example 3 Magnesium alloy AZ91 was further mixed with 4.9% by weight of calcium and 5% by weight of zinc and blended to obtain a molten metal which does not burn even in the air, and a particle diameter of 1 μm for polishing instead of alumina. A molten metal was prepared in the same manner as in Examples 1 and 2 except that the silicon carbide of Example 1 was added as a different material, the addition amount was 20% by volume, and the temperature of the molten metal was 700 ° C. As in the results of Examples 1 and 2, all the melts had good fluidity, could be cast into ingots, and silicon carbide was uniformly dispersed. In this embodiment, the body 2 of the container for enclosing silicon carbide is made of iron, and the lids 4 and 6 for closing both openings of the body are made of magnesium alloy having the same composition as the molten metal.

【0020】(比較例3)比較例1,2で示したと同じ
方法で、実施例3で示したと同じ組成の複合合金の溶湯
を作った。しかし、流動性が悪く、坩堝内に残留した重
量は約13%あった。 (実施例4)異種材料を空気から分離して溶湯に投入す
るための容器としては、例えば図2に示されるように全
体を溶湯成分又は溶湯成分の主たる成分の材質にてなる
カプセル状に形成し、その内側にセラミックス粉末など
の異種材料12を充填し、真空ポンプにつながる排気口
16を溶断して容器内部を真空状態にして封入してもよ
い。この容器は溶湯に投入したときに一部が溶湯表面上
に浮くことがあるので、ステンレス製などの籠に入れて
強制的に溶湯に沈めればよい。
(Comparative Example 3) By the same method as shown in Comparative Examples 1 and 2, a melt of a composite alloy having the same composition as shown in Example 3 was prepared. However, the fluidity was poor, and the weight remaining in the crucible was about 13%. (Example 4) As a container for separating different materials from air and charging them into a molten metal, for example, as shown in FIG. 2, the whole is formed into a capsule shape made of a molten metal component or a material of a main component of the molten metal component. Then, a heterogeneous material 12 such as ceramics powder may be filled in the inside thereof, and the exhaust port 16 connected to the vacuum pump may be melted and blown to make the inside of the container into a vacuum state and sealed. Since some parts of this container may float on the surface of the molten metal when it is poured into the molten metal, it may be placed in a basket made of stainless steel or the like and forcibly submerged in the molten metal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例で異種材料を溶湯に添加するために用い
る容器の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a container used for adding different kinds of materials to a molten metal in Examples.

【図2】実施例で異種材料を溶湯に添加するために用い
る容器の他の例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a container used for adding different materials to a molten metal in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 容器の胴体部 4,6 容器の底部 8,16 排気口 10 柄 12 アルミナ粉末 2 Body of container 4,6 Bottom of container 8,16 Exhaust port 10 Handle 12 Alumina powder

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軽金属材料の溶湯に異種材料を添加して
複合軽金属材料溶湯とする方法において、少なくとも一
部が前記溶湯成分で構成され、真空排気口を有する容器
に前記異種材料を封入し、前記真空排気口から排気して
その容器内を真空排気した後、その真空排気口を封じた
状態でその容器を前記溶湯に沈め、その容器内の異種材
料を溶湯に分散させることを特徴とする複合軽金属材料
の製造方法。
1. A method of adding a heterogeneous material to a melt of a light metal material to obtain a composite light metal material melt, enclosing the heterogeneous material in a container having at least a part of the melt component and having a vacuum exhaust port, After exhausting from the vacuum exhaust port to evacuate the inside of the container, the container is submerged in the molten metal with the vacuum exhaust port sealed, and dissimilar materials in the container are dispersed in the molten metal. Manufacturing method of composite light metal material.
【請求項2】 前記容器の一部が溶湯成分又は溶湯成分
の主たる成分で構成され、容器の他の部分はそれより高
融点の材料で構成されている請求項1に記載の複合軽金
属材料の製造方法。
2. The composite light metal material according to claim 1, wherein a part of the container is made of a molten metal component or a main component of the molten metal component, and the other part of the container is made of a material having a higher melting point than that. Production method.
【請求項3】 前記容器に前記異種材料を充填した状態
で容器の比重が溶湯の比重より大きくなっている請求項
1に記載の複合軽金属材料の製造方法。
3. The method for producing a composite light metal material according to claim 1, wherein the specific gravity of the container is higher than the specific gravity of the molten metal in the state where the different material is filled in the container.
【請求項4】 前記容器には溶湯の外部からその容器を
動かす柄がつけられている請求項2に記載の複合軽金属
材料の製造方法。
4. The method for producing a composite light metal material according to claim 2, wherein the container is provided with a handle for moving the container from the outside of the molten metal.
【請求項5】 前記容器の全部が溶湯成分又は溶湯成分
の主たる成分で構成され、その容器に前記異種材料が充
填された後、他の部材を用いてその容器を強制的に溶湯
に沈める請求項1に記載の複合軽金属材料の製造方法。
5. The container is entirely composed of a molten metal component or a main component of the molten metal component, and after the container is filled with the different material, the container is forcibly submerged in the molten metal. Item 2. A method for manufacturing the composite light metal material according to Item 1.
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