アルミ合金の溶湯

アルミ合金を溶かしたものを「溶湯」と言います。
そして、この溶湯を鋳型に注ぎ、固めるのが鋳造です。

溶湯の品質管理

アルミニウムは酸化しやすく、鋳造直前まで徹底した溶湯品質の管理が必要であり、①化学成分　②ガス　③介在物　④温度で評価されます。

①化学成分

使用する地金や返り材でSi、Cu、Mg、Feなどの主要な成分が決まりますが、この他にも共晶Siの形を整える改良処理用のNaやSrなどの微量成分の調整、あるいは結晶を微細化するTiやTi-Bなどの添加調整も重要となります。微量の成分が影響することもあり、希望する成分に整えることは最も重要な作業といえます。

②ガス

水素ガスのことを指し、大気中などに含まれる水分とアルミ溶湯が反応して水素原子の形で溶湯中に取り込まれたものを言います。
高温の溶湯では多くの水素原子を溶け込ますことができますが、温度が下がり凝固して固体になると、その量は極端に少なくなります。このため、水素原子は凝固過程で分子となり、気泡となります。気泡は鋳物中に閉じこめられガス欠陥となり、これらは、機械的性質、特に伸び、衝撃値、疲れ強さなどの重要な特性を著しく低下させます。このため、一般的に溶湯中のガスは徹底して除くことが必要となります。
ただし、ダイカストのように冷却速度の速い鋳物では気泡になりにくく、影響が少ない場合もあります。

③介在物

酸化物をはじめ多くの種類がありますが、最も一般的な介在物はアルミの酸化皮膜です。アルミ溶湯は簡単に大気中の酸素と反応して酸化アルミとなり、はじめは極めて薄い皮膜として溶湯面を覆います。そして、時間が経てばどんどん厚さを増します。アルミ溶湯は比重が軽く、酸化皮膜との比重差も小さいので、簡単に溶湯に混ざり、また、分離しにくいという特徴があります。これが混入すると、ガスと同様に機械的性質を劣化させるだけではなく、溶湯の流れを阻害して不良発生を促すこともあります。ガスと異なり、冷却速度に関係なく有害であるため、ダイカストを含む全ての鋳物において徹底した除去が必要となります。