专利名称：微粒子发生装置、铸造装置及铸造方法
技术领域：
本发明涉及一种将加热后的气体供给到粉末状或长尺寸形状的金属产生金属微粒子的微粒子发生装置、铸造装置及铸造方法。
背景技术：
例如，通过将铝或铝合金(以下简称铝)液浇注到铸造成形用金属模内的型腔从而铸造各种铝部件的作业广泛得到实施。
可是，在铝部件的铸造工序中，容易在浇注到型腔的铝液(熔融的铝)表面生成氧化膜。为此，铝液的表面张力增大，上述铝液的流动性等下降，存在产生各种铸造缺陷的问题。
因此，例如已知有公开于日本特开2001-321916号公报、特开2001-321919号公报、及特开2001-321920号公报的技术。具体地说，如
图10所示那样，在金属模1设置成形用型腔1a，同时，在该型腔1a通过孔部4自由浇注储存于浇注槽2的铝液3。金属模1内的型腔1a通过配管5a连接到氮气瓶6，通过减压配管5b连接到图中未示出的真空发生装置(参照日本特开2001-321919号公报)。
氩气瓶7通过配管8连接到加热炉(金属气体发生装置)9。氩气瓶7通过配管10连接到使用镁粉的槽11，该槽11通过配管12连接到配管8。
加热炉9可通过加热器13将炉内温度加热到预定温度地构成，该加热炉9通过配管14和管15连通到型腔1a。在加热炉9内设置限制镁粉直接以粉末状态送出到配管14的图中未示出的限制装置。
在这样的构成中，首先，从氮气瓶6通过配管5将氮气注入到金属模1的型腔1a，由上述氮气对该型腔1a内的空气进行清洗。为此，型腔1a内实质上成为非氧化气氛。另一方面，从氩气瓶7通过配管8将氩气注入到加热炉9内。因此，该加热炉9内成为无氧化状态。
然后，从氩气瓶7通过配管10将氩气供给到槽11内，从配管8将该槽11内的镁粉送入到加热炉9内。此时，在加热炉9中，由加热器13将炉内的温度加热到镁粉升华的温度以上。这样，送入到加热炉9的镁粉升华，成为镁气，该镁气从配管14通过管15注入到型腔1a内。另外，氮气从氮气瓶6注入到型腔1a。
为此，在型腔1a，镁气与氮气反应，生成氮化镁(Mg3N2)。该氮化镁作为粉体析出于型腔1a的内壁面。此时，如在真空发生装置的作用下对型腔1a进行减压，使氮化镁积极地附着到上述型腔1a的内壁面，则更理想。
因此，浇注槽2内的铝液3从孔部4浇注到型腔1a内。氮化镁为还原性物质(活性物质)，铝液3在型腔1a内与该氮化镁接触，从而从上述铝液3的表面的氧化膜除去氧。这样，铝液3的表面被还原成纯粹的铝。
然而，在上述已有技术中，具有设置了加热器13的加热炉9，装置整体相当大。因此，镁气的反应所需要的热量增大。而且，为了将在加热炉9内生成的镁气注入到型腔1a，需要较长的配管14。另外，在金属模1连接配管5、14和管15等。这样，金属模1的更换时的更换工序多，作业复杂。另外，在加热炉9内，难以控制镁粉的反应，例如反应结束后的物质(镁)堆积到上述加热炉9内。
另外，为了使型腔1a为非氧气氛，使用真空发生装置(图中未示出)，装置整体相当大型。而且，必须气密地保持型腔1a，需要密封构造，所以，构成复杂。
另一方面，在日本特开2001-321918号公报公开了一种铝铸造方法。实施该铝铸造方法的装置如图11所示那样具有金属模1，该金属模1设置有型腔1a。在型腔1a，可通过孔部4a自由浇注储存于浇注槽2a的铝液3a。金属模1通过配管5连接于氮气瓶6a，另一方面，氩气瓶7a通过配管8a连接于加热炉9a。
在氩气瓶7a通过配管10a连接收容镁粉的槽16。该槽16通过配管17连接于定量收容部18，同时，上述定量收容部18连接于配管8a。加热炉9a通过配管14a连通到型腔1a。在金属模1连接用于对型腔1a内进行减压的减压泵19。
在这样的构成中，首先，使加热炉9a升温到镁粉升华的温度以上的炉内温度后，从氩气瓶7a通过配管8a和加热炉9a将氩气注入到金属模1的型腔1a，由上述氩气清洗该型腔1a内的空气。
然后，从氩气瓶7a通过配管10a将氩气供给到槽16内，将镁粉送入到定量收容部18。另外，将预定量的镁粉从配管8a导入至加热炉9a内。送入到加热炉9a的镁粉升华，成为镁气，氩气作为载体将上述镁气注入到型腔1a内。
此时，减压泵19受到驱动，所以，型腔1a内的气体与镁气和氩气置换，在上述型腔1a内扩散上述镁气。因此，从氮气瓶6a通过配管5将氮气导入至型腔1a，镁气与上述氮气反应，生成氮化镁(Mg3N2)，该氮化镁作为粉体析出于上述型腔1a的内壁面。
然后，浇注槽2a内的铝液3a从孔部4a浇注到型腔1a内。氮化镁为还原性物质，铝液3a在型腔1a内与该氮化镁接触，从而从铝液3a的表面的氧化膜除去氧。这样，铝液3a的表面被还原成纯铝。
然而，由于具有加热炉9a，所以，装置整体相当大。而且，难以控制型腔1a内的镁气与氮气的反应，例如氮化镁的发生量不充分。
发明的公开本发明的一般目的在于提供可有效地将装置整体小型化并确实地生成所期望的金属微粒子的微粒子发生装置。
另外，本发明的主要目的在于提供可有效地将装置整体小型化并确实地将所期望的氮化镁生成为微粒子的微粒子发生装置。
另外，本发明的主要目的在于提供可有效地将装置整体小型化并可高效地实施所期望的铸造作业而且金属模更换容易的铸造装置。
另外，本发明的主要目的在于提供可由简单的工序有效地使型腔成为低氧状态并可高效地实施良好的铸造作业的铸造方法。
在本发明中，通过多孔质体在金属保持部收容长尺寸形状(例如线状或带状)的金属，在上述金属保持部设置透过上述多孔质体将气体供给到上述金属的筒状部。因此，控制通过气体流量控制部供给到筒状部的气体的流量，同时，在设于上述筒状部的气体加热控制部的作用下，将上述气体在按加热到预定的温度的状态下供给到金属。
这样，保持于金属保持部的金属由控制到预定量和预定温度的气体加热，所以，可确实地发生所期望的金属微粒子。而且，不需要较大型的加热炉，装置整体有效地小型化并简单化，同时，容易进行反应的控制。
在这里，例如作为金属使用镁、作为气体使用氮气(反应性气体)时，通过反应生成Mg3N2微粒子。该Mg3N2微粒子优先与型腔内的氧结合，例如，可有效地抑制用于铝铸造的铝液的氧化。为此，可维持铝液的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
另一方面，例如作为金属使用镁、作为气体使用Ar气体(惰性气体)时，由反应生成Mg微粒子。该Mg微粒子例如为比铝更易于氧化的物质，可有效地阻止用于铝液的氧化。为此，当使用铝液时，可顺利地进行良好的铸造作业。
另外，在本发明中，通过多孔质体在金属保持部收容粉末状或长尺寸形状的镁，在上述金属保持部设置透过上述多孔质体将惰性气体供给到上述镁的筒状部。因此，可控制通过气体流量控制部供给到筒状部的惰性气体的流量，同时，在设于上述筒状部的气体加热控制部的作用下，上述惰性气体在加热到预定的温度的状态下供给到镁。
这样，保持于金属保持部的镁由控制为预定量和预定温度的惰性气体加热，所以，可确实地发生所期望的镁气体和/或镁微粒子。
镁气体和/或镁微粒子供给到安装了金属保持部的反应单元，同时，将加热到预定温度的氮气供给到上述反应单元。为此，在反应单元中，镁气体和/或镁微粒子与氮气反应，生成氮化镁(Mg3N2)。
因此，不需要较大型的加热炉，装置整体有效地小型化和简单化，同时，可容易地进行反应的控制。而且，在反应单元中由反应确实地生成Mg3N2微粒子，为此，该Mg3N2微粒子供给到金属模内的型腔，与上述型腔内的氮结合。这样，例如可有效地抑制用于铝铸造的铝液的氧化。为此，可维持铝液的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
另外，本发明在将熔融金属供给到型腔获得铸件的金属模中对应于不同的供给部位直接连接微粒子发生机构和反应性气体供给机构；该微粒子发生机构在生成金属微粒子后立即将上述金属微粒子直接导入至上述型腔；该反应性气体供给机构将反应性气体供给上述型腔，该反应性气体用于与上述金属微粒子反应，生成相对氧比上述熔融金属更具有活性的活性物质(以下也称为易氧化物质)。
为此，首先，在型腔从微粒子发生机构导入刚生成的金属微粒子，同时，从反应性气体供给机构供给反应性气体，上述金属微粒子与上述反应性气体反应，生成活性物质。接着，当将熔融金属浇注到型腔时，活性物质优先与上述型腔内的氧结合，可有效地抑制熔融金属表面的氧化。因此，可维持熔融金属的流动性等，顺利地进行良好的铸造作业。
另外，在将熔融金属供给到型腔获得铸件的金属模直接连接反应单元，同时，在上述反应单元连接生成金属微粒子的微粒子发生机构和供给反应性气体的反应性气体供给机构，该反应性气体与上述金属微粒子反应，生成相对氧比上述熔融金属更具有活性的活性物质。
因此，首先，在反应单元从微粒子发生机构导入刚生成的金属微粒子，同时，从反应性气体供给机构供给反应性气体，上述金属微粒子与上述反应性气体反应，生成活性物质。接着，从反应单元将活性物质供给到型腔，另一方面，将熔融金属浇注到上述型腔。为此，活性物质优先与型腔内的氧结合，有效地抑制熔融金属表面的氧化，可维持熔融金属的流动性等，顺利地进行良好的铸造作业。
另外，在本发明中，将加热后的气体供给到相对氧比熔融金属更具有活性的金属，从而生成包含金属气体和/或金属微粒子的供给物，然后，将该供给物供给到金属模内的型腔。为此，在型腔中，供给物自身氧化，成为低氧状态，同时，金属微粒子和/或氧化金属微粒子在上述型腔中浮游和/或附着于上述型腔的内壁面。接着，将熔融金属浇注到型腔。
这样，在型腔中，供给物与氧结合，实现低氧状态，同时，不需要用于维持气密性的密封。另外，当在型腔浇注熔融金属时，即使氧流入到上述型腔中，浮游的金属微粒子也与该氧结合，可有效地阻止上述金属被氧化。这样，可维持熔融金属的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
而且，由于金属微粒子和/或氧化金属微粒子以多孔状附着于型腔的内壁面，所以，可获得作为绝热剂的效果。
附图的简单说明图1为包含本发明第1实施形式的微粒子发生装置的铸造装置的要部示意构成说明图。
图2为上述微粒子发生装置的要部分解透视说明图。
图3为装填了长尺寸形状镁的状态的上述铸造装置的要部示意构成说明图。
图4为包含本发明第2实施形式的微粒子发生装置的铸造装置的要部示意构成说明图。
图5为包含本发明第3实施形式的微粒子发生装置的铸造装置的要部示意构成说明图。
图6为装填了长尺寸形状镁的状态的上述铸造装置的要部示意构成说明图。
图7为包含本发明第4实施形式的微粒子发生装置的铸造装置的要部示意构成说明图。
图8为装填了长尺寸形状镁的状态的上述铸造装置的要部示意构成说明图。
图9为包含本发明第5实施形式的微粒子发生装置的铸造装置的要部示意构成说明图。
图10为已有技术的铸造装置的示意构成说明图。
图11为已有技术的微粒子发生装置的示意构成说明图。
实施发明的最佳形式图1为包含本发明第1实施形式的微粒子发生装置20的铸造装置21的要部示意构成说明图。
微粒子发生装置20具有金属微粒子发生机构22和高温气体发生机构(反应性气体供给机构)24。金属微粒子发生机构22具有金属保持部30、筒状部32、氩气流量控制部34、氩气加热控制部36；该金属保持部30例如通过SUS材料(不锈钢)制的过滤器(多孔质体)28a、28b收容粉末状的金属，例如镁26；该筒状部32设于上述金属保持部30，透过上述过滤器28a将惰性气体，例如氩气供给到镁26；该氩气流量控制部34控制供给到上述筒状部32的上述氩气的流量；该氩气加热控制部36设于上述筒状部32，将供给到上述镁26的上述氩气加热到预定的温度。
金属保持部30可相对铸造成形用金属模38装拆，同时，与上述金属模38内的型腔40连通。金属保持部30构成为贯通的大体箱状，在金属模38的孔部40a侧根据需要安装熔融金属倒流防止机构42。
如图1和图2所示那样，熔融金属倒流防止机构42具有固定于金属模38的支板43和可相对上述支板43滑动的滑键44。在支板43与孔部40a同轴地形成孔部43a，同时，在滑键44形成可自由开闭上述孔部40a和上述孔部43a的孔部44a。当金属微粒子发生机构22配置到没有发生熔融金属的倒流的危险的部位时，也可不采用熔融金属倒流防止机构42。
在金属保持部30内例如可更换地收容滤筒46。如图4所示那样，滤筒46具有大体圆筒状的盒48，在该盒48内，入座到一端部侧的底部48a地插入过滤器28a。
在盒48内，将粉末状的镁26封入到过滤器28a与过滤器28b之间。使镁26不脱离地设置过滤器28a、28b的开口直径。在盒48的另一端部侧的内周形成螺钉槽50，在该螺钉槽50螺旋接合止动螺钉51。
在金属保持部30为了装拆滤筒46设置可自由开闭的盖体30a。该盖体30a例如可相对金属保持部30通过图中未示出的铰链可自由摆动地构成，也可相对上述金属保持部30滑动地构成。
在金属保持部30安装筒状部32的一端。在该筒状部32内配置发热体例如电热丝54，该电热丝54在上述筒状部32的外部通过电流/电压控制器56连接于电源58，构成氩气加热控制部36(参照图1)。
在筒状部32的端部连接管路60，在该管路60连接构成氩气流量控制部34的氩气瓶62。氩气瓶62通过开闭阀64和流量控制阀65可自由连通到筒状部32。
高温气体发生机构24大体与金属微粒子发生机构22同样地构成，具有可自由装拆于金属模38的筒状部66、氮气流量控制部68、及氮气加热控制部70。在筒状部66将熔融金属倒流防止机构42设于金属模38的孔部40b侧。氮气加热控制部70具有配置于筒状部66内的电热丝74、电流/电压控制器76、及电源78。氮气流量控制部68具有连通到筒状部66的另一端部的管路80。该管路80通过开闭阀84和流量控制阀86连接到氮气瓶82。
关于这样构成的铸造装置21的动作，与微粒子发生装置20相关联地进行以下说明。
首先，在金属保持部30保持滤筒46，收容粉末状的镁26。具体地说，在金属保持部30的外部，构成滤筒46的盒48将底部48a配置于下方，入座于该底部48a地插入过滤器28a。然后，将粉末状的镁26适当地投入到过滤器28a上后，插入过滤器28b。然后，将止动螺钉51螺旋接合于盒48的螺钉槽50，在滤筒46内封入镁26(参照图2)。
在金属保持部30，盖体30a可朝开放方向摆动或滑动，在该金属保持部30内插入滤筒46后，该盖体30a朝闭塞方向摆动或滑动。这样，在金属保持部30内装填滤筒46。
因此，在通过构成熔融金属倒流防止机构42的滑键44的孔部44a开放支板43的孔部43a和孔部40a的状态下，在氩气流量控制部34之前驱动氩气加热控制部36(参照图1)。在该氩气加热控制部36，由控制器56进行电流/电压的控制，电热丝54发热，筒状部32的内部受到加热。筒状部32内达到预定的温度时，驱动氩气流量控制部34。
在该氩气流量控制部34，从氩气瓶62导出的氩气由流量控制阀65控制流量，从管路60导入筒状部32。氩气在通过筒状部32时通过电热丝54加热到预定的温度，该受到加热的氩气透过构成金属保持部30的过滤器28b喷吹到镁26。
为此，镁26蒸发，镁气发生，该镁气沿氩气流供给到金属模38的型腔40内。此时，将高温的氮气通过高温气体发生机构24供给到型腔40。
在该高温气体发生机构24，与金属微粒子发生机构22大体同样地先驱动氮气加热控制部70，将筒状部66内加热到预定的温度后，驱动氮气流量控制部68。因此，从氮气瓶82供给到筒状部66的预定量的氮气被加热到预定的温度后从上述筒状部66供给到型腔40内。
这样，在型腔40内，镁气的一部分凝聚，变化成镁微粒子，同时，未凝聚的镁气与高温的氮气反应()，生成氮化镁(Mg3N2)的微粒子。另外，即使镁微粒子与高温氮气反应，也可生成Mg3N2微粒子。
然后，构成各熔融金属倒流防止机构42的滑键44滑动，孔部44a移动，闭塞支板43的孔部43a与孔部40a、40b。在该状态下，在金属模38的型腔40内例如浇注铝液(图中未示出)。此时，在型腔40内存在Mg3N2微粒子和镁微粒子，该Mg3N2微粒子优先与型腔40内的氧结合，有效地抑制铝液(熔融的铝)的氧化。为此，可维持铝液的流动性，可进行良好的铸造作业。
另一方面，镁微粒子为比铝易于氧化的物质(活性物质)。因此，镁微粒子与型腔40内的氧结合，可有效地阻止铝液的氧化。
在该场合，在第1实施形式中，构成金属微粒子发生机构22的金属保持部30直接安装于金属模38，同时，通过滤筒46将粉末状的镁26收容于该金属保持部30内。然后，在通过氩气加热控制部36维持于预定温度的筒状部32内通过氩气流量控制部34导入预定量的氩气。
这样，保持于金属保持部30的镁26由控制为预定量和预定温度的氩气加热，可确实地发生所期望的镁微粒子(和镁气)。而且，由金属保持部30生成的镁微粒子直接供给到金属模38内的型腔40。
因此，不需要过去的那样的较大型的加热炉和长尺寸形状的金属微粒子用的配管，铸造装置21整体有效地被小型化和简单化，同时，镁微粒子(和镁气)的反应控制容易而且在低热量下经济地进行。
另外，通过高温气体发生机构24将控制为预定量和预定温度的作为反应性气体的氮气供给到型腔40内。为此，在型腔40内镁气和氮气可良好地反应，良好地生成Mg3N2微粒子。
另外，金属微粒子发生机构22和高温气体发生机构24可相对金属模38装拆。这样，可有效地削减金属模更换时的更换工序，作业效率化，铸造装置21除了上述金属模38外，还可容易地适用于各种金属模，通用性优良。
在第1实施形式中，用滤筒46保持粉末状的镁26，相对金属保持部30内可装拆地构成，但不限于此。例如，也可直接将镁26充填到金属保持部30内，或者如图3所示那样用滤筒46保持线状或带状等长尺寸形状的镁26a，配置到上述金属保持部30内。
图4为包含本发明第2实施形式的微粒子发生装置100的铸造装置101的要部示意构成说明图。与第1实施形式的铸造装置21相同的构成要素采用相同的参照符号，省略其详细说明。另外，即使在以下说明的第3～第5实施形式中也两样。
铸造装置101具有金属模38和可自由装拆地直接连接于上述金属模38的微粒子发生装置(活性物质发生机构)100。微粒子发生装置100具有金属保持部30、安装于上述金属保持部30的筒状部32、向上述筒状部32供给预定量的氮气的氮气流量控制部68、及设于上述筒状部32用于将上述氮气加热到预定温度的氮气加热控制部70。
在这样构成的铸造装置101中，在金属保持部30收容粉末状的镁26(或长尺寸形状的镁)，首先，驱动氮气加热控制部70，然后，驱动氮气流量控制部68。为此，将筒状部32加热到预定的温度，将从氮气瓶82供给到筒状部32内的预定量的氮气加热到所期望的温度。
因此，收容于金属保持部30的镁26，因透过过滤器28a供给预定量和所期望温度的氮气而蒸发。然后，至少一部分的镁气与高温氮气反应()，生成氮化镁(Mg3N2)的微粒子，同时，残余的镁气基本由凝聚变换成镁微粒子。另外，镁微粒子与高温的氮气反应，也生成Mg3N2微粒子。
这样，在金属模38的型腔40内导入包含Mg3N2微粒子和镁微粒子的供给物110，优先与上述型腔40内的氧结合，可有效地抑制铝液的氧化。为此，可维持铝液的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
如上述那样，在第2实施形式中，装置整体容易小型化而且简单化，同时，可容易进行反应的控制，生成所期望的Mg3N2微粒子等，具有与第1实施形式同样的效果。
图5为包含本发明第3实施形式的微粒子发生装置120的铸造装置122的要部示意构成说明图。
铸造装置122具有金属模38和可自由装拆地直接连接于上述金属模38的微粒子发生装置(活性物质发生机构)120。微粒子发生装置120具有金属保持部30、安装于上述金属保持部30的筒状部32、向上述筒状部32供给预定量的氩气的氩气流量控制部34、及设于上述筒状部32用于将上述氩气加热到预定温度的氩气加热控制部36。
收容于金属保持部30的金属，使用对于氧比熔融金属更具有活性的金属，作为上述熔融金属，例如使用铝液时，作为上述金属，例如采用镁26。
在这样构成的铸造装置122中，在通过氩气加热控制部36已对筒状部32内加热的状态下，通过氩气流量控制部34将预定量的氩气供给到该筒状部32。
在该氩气流量控制部34，从氩气瓶62导出的氩气由流量控制阀65控制流量，从管路60导入至筒状部32。氩气在通过筒状部32时通过电热丝54加热到预定的温度，该被加热后的氩气透过构成金属保持部30的过滤器28a喷吹到镁26。
为此，镁26蒸发，发生镁气，该镁气沿氩气流供给到金属模38的型腔40。在型腔40存在包含镁气和该镁气的一部分凝聚生成的镁微粒子的供给物112。
因此，在型腔40中，供给物112自身氧化，成为低氧状态，同时，镁微粒子和氧化镁微粒子在上述型腔40浮游，或附着于上述型腔40的内壁面。
然后，构成各熔融金属倒流防止机构42的滑键44滑动，孔部44a移动，支板43的孔部43a和孔部40a闭塞时。在该状态下，在金属模38的型腔40内例如浇注铝液(图中未示出)。此时，在型腔40内存在镁微粒子(和镁气)，该镁微粒子为比铝易于氧化的物质。因此，镁微粒子确实地与型腔40内的氧结合，可有效地阻止铝液的氧化。
在该场合，在第3实施形式中的型腔40中，包含镁气和/或镁微粒子的供给物112与氧结合，所以，上述型腔40的低氧状态容易实现。而且，不需要维持型腔40的气密性的密封构件，铸造装置122的整体简单化。
另外，当将铝液浇注到型腔40时，即使氧流入到上述型腔40中，浮游的金属气和/或镁微粒子也易于与该氧结合。这样，可有效地阻止铝液氧化，可维持熔融金属的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
此外，由于在型腔40的内壁面以多孔状附着镁微粒子和/或氧化镁微粒子，所以，可获得作为绝热剂的效果。因此，不需要设置绝热材料，不需要涂覆作业，作业简化。
在第3实施形式中，用滤筒46保持粉末状的镁26，相对金属保持部30内可装拆地构成，但不限于此。例如，也可如图6所示那样用滤筒46保持线状和带状等长尺寸形状镁26a，配置到上述金属保持部30内。
图7为包含本发明第4实施形式的微粒子发生装置140的铸造装置141的要部示意构成说明图。
铸造装置141具有金属模142，同时，在该金属模142直接连接反应单元144。在反应单元144安装构成微粒子发生装置140的金属微粒子发生机构22和高温气体发生机构24。
反应单元144设置有安装构成金属微粒子发生机构22的金属保持部30的孔部146a和安装构成高温气体发生机构24的筒状部66的孔部146b。孔部146a、146b相互较接近地设置，反应单元144具有在反应室148内使镁气和/或镁微粒子与氮气反应产生Mg3N2微粒子的功能。
该反应单元144可通过熔融金属倒流防止机构42安装于金属模142的氮化镁微粒子150侧，同时，可自由连通到上述金属模142内的型腔152。也可在反应单元144一体构成金属保持部30。
下面概略地说明这样构成的铸造装置141的动作。
在金属微粒子发生机构22，通过氩气加热控制部36对筒状部32内进行了加热的状态下，通过氩气流量控制部34向该筒状部32供给预定量的氩气。为此，收容于金属保持部30的镁26反应，发生镁气，该镁气变化成镁微粒子，供给到反应单元144的反应室148内。
另一方面，在高温气体发生机构24中，与金属微粒子发生机构22大体相同地先驱动氮气加热控制部70，将筒状部66内加热到预定的温度后，驱动氮气流量控制部68。因此，从氮气瓶82供给到筒状部66的预定量的氮气在加热到所期望的温度后供给到反应室148。
这样，在反应室148中，镁气的一部分凝聚，变化成镁微粒子，同时，该镁微粒子和/或未反应的镁气与高温的氮气反应()，生成Mg3N2。在反应室148生成的Mg3N2微粒子通过熔融金属倒流防止机构42直接导入至安装有反应单元144的金属模142的型腔152内。
然后，关闭熔融金属倒流防止机构42后，例如将铝液(图中未示出)浇注到金属模142的型腔152。此时，在型腔152内存在Mg3N2微粒子，该Mg3N2微粒子与上述型腔152内的氧优先结合，有效地抑制铝液的氧化。为此，可维持铝液的流动性等，可进行良好的铸造作业。
在该场合，第4实施形式的构成金属微粒子发生机构22的金属保持部30直接安装于反应单元144，同时，在该金属保持部30内通过滤筒46收容粉末状的镁26。然后，在通过氩气加热控制部36维持预定温度的筒状部32内通过氩气流量控制部34导入预定量的氩气。
这样，保持于金属保持部30的镁26由控制为预定量和预定温度的氩气加热，可确实地发生所期望的镁微粒子(和镁气)。因此，不需要过去的那样的较大型的加热炉，微粒子发生装置140整体有效地被小型化和简单化，同时，镁微粒子(和镁气)的反应控制容易实施。
而且，在反应单元144安装高温气体发生机构24，将控制为预定量和预定温度的作为反应性气体的氮气供给到该反应单元144的反应室148内。为此，在反应室148内镁气和/或镁微粒子与氮气良好地反应，可确实地生成所期望的Mg3N2微粒子150。
另外，在反应单元144中由反应生成的Mg3N2微粒子150供给到金属模142的型腔152，与上述型腔152内的氧结合。这样，可有效地抑制浇注到型腔152的铝液的氧化，可维持上述铝液的流动性等，可进行良好的铸造作业。
另外，反应单元144可相对金属模142装拆。这样，微粒子发生装置140除了上述金属模142外，还可适用于各种金属模，通用性优良。
在第4实施形式中，将粉末状的镁26保持于滤筒46，可在金属保持部30内装拆地构成，但不限于此，例如也可如图8所示那样用滤筒46保持线状和带状等的长尺寸形状镁26a地配置到上述金属保持部30内。
图9为包含本发明第5实施形式的微粒子发生装置160的铸造装置161的要部示意构成说明图。与第4实施形式的铸造装置141相同的构成要素采用相同的参照符号，省略其详细说明。
铸造装置161具有反应单元162，在该反应单元162，金属微粒子发生机构22和高温气体发生机构24使相互的轴线倾斜预定角度θ°(θ°＜90°)地安装。
在这样构成的铸造装置161中，在反应单元162的反应室164内通过金属微粒子发生机构22和高温气体发生机构24相互倾斜预定角度θ°地导入镁气和/或镁微粒子和氮气。这样，在反应室164内，镁气和/或镁微粒子与氮气良好地反应，可容易而且确实地生成所期望的Mg3N2微粒子150。
在第1～第5实施形式中，使用氩气作为惰性气体，使用氮气作为反应性气体，但也可使用其它的惰性气体和反应性气体。
在本发明中，保持于金属保持部的金属由控制到预定量和预定温度的气体加热，所以，可确实地产生所期望的金属微粒子。而且，不需要较大型的已有的加热炉，可有效地使装置整体小型化和简单化，同时，可相对各种金属模装拆，通用性优良。
另外，在本发明中，保持于金属保持部的镁由控制为预定量和预定温度的惰性气体加热，供给到反应单元，另一方面，向上述反应单元供给加热到预定温度的氮气。
为此，在反应单元中，可确实地生成所期望的氮化镁微粒子，同时，不需要较大型的已有的加热炉，可有效地使装置整体小型化和简单化。而且，可相对各种金属模装拆，通用性优良。
另外，在本发明中，将刚生成的金属微粒子和反应性气体供给到型腔，生成作为易于氧化的物质的活性物质。为此，活性物质优先与型腔内的氧结合，可有效地抑制浇注到上述型腔的熔融金属表面的氧化。因此，可维持铝液的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
而且，微粒子发生机构与金属模直接连接，不需要金属微粒子用的配管路，同时，不需要过去的大型的加热炉。这样，可容易地实现装置整体的小型化和简单化，同时，可削减反应所需要的热量。另外，通过相对金属模装拆微粒子发生机构和反应性气体供给机构，例如可有效地削减金属模更换时的更换工序，可实现作业的效率化。
另外，在金属模直接连接反应单元，将刚生成的金属微粒子和反应性气体供给到该反应单元，生成活性物质，然后，将上述活性物质直接导入至上述金属模的型腔。因此，可确实地将所期望的活性物质供给到型腔，可良好地抑制浇注到上述型腔的熔融金属表面的氧化。
另外，生成相对氧比熔融金属更具有活性的活性物质后，立即将上述活性物质直接导入至型腔。这样，可高效地实现浇注到型腔的熔融金属表面的气体，同时，可实现装置的小型化。
另外，在本发明中，通过将加热后的气体供给到相比氧比熔融金属更具有活性的金属，从而生成至少包含金属气或金属微粒子的供给物，然后，将该供给物供给到金属模内的型腔，为此，在上述型腔中，上述供给物与氧结合，实现低氧状态，并且不需要用于维持气密性的密封。
另外，当将铝液浇注到型腔时，即使氧流入到上述型腔中，浮游的金属微粒子也与该氧结合，可有效地阻止上述熔融金属氧化。这样，可维持熔融金属的流动性等，可顺利地进行良好的铸造作业。
此外，由于供给物附着在内壁面，可获得作为绝热剂的效果，不需要涂覆作业。
权利要求
1.一种微粒子发生装置，其特征在于具有金属保持部(30)、筒状部(32)、气体流量控制部(34)，及气体加热控制部(36)；该金属保持部(30)通过多孔质体(28a)收容粉末状或长尺寸形状的金属；该筒状部(32)设于上述金属保持部(30)，透过上述多孔质体(28a)将气体供给到上述金属；该气体流量控制部(34)控制供给到上述筒状部(32)的上述气体的流量；该气体加热控制部(36)设于上述筒状部(32)，通过将供给到上述金属的上述气体加热到预定的温度而产生金属微粒子。
2.根据权利要求1所述的微粒子发生装置，其特征在于上述金属保持部(30)可相对铸造成形用金属模(38)装拆，并且与上述铸造成形用金属模(38)内的型腔(40)连通地供给上述金属微粒子。
3.根据权利要求2所述的微粒子发生装置，其特征在于上述金属保持部(30)构成为大体箱形，封入有上述金属的滤筒(46)可更换地收容在上述金属保持部(30)内。
4.一种微粒子发生装置，其特征在于具有金属保持部(30)、筒状部(32)、气体流量控制部(34)、气体加热控制部(36)，及反应单元(144)；该金属保持部(30)通过多孔质体(28a)收容粉末状或长尺寸形状的镁(26)；该筒状部(32)设于上述金属保持部(30)，透过上述多孔质体(28a)将惰性气体供给到上述镁(26)；该气体流量控制部(34)控制供给到上述筒状部(32)的上述惰性气体的流量；该气体加热控制部(36)设于上述筒状部(32)，将供给到上述镁(26)的上述惰性气体加热到预定的温度而至少产生镁气或镁微粒子；该反应单元(144)安装上述金属保持部(30)，并通过供给加热到预定温度的氮气而使至少上述镁气或上述镁微粒子与上述氮气反应，产生氮化镁微粒子(150)。
5.根据权利要求4所述的微粒子发生装置，其特征在于上述反应单元(144)可相对金属模(142)装拆，并将上述氮化镁微粒子(150)供给到上述金属模(142)内的型腔(152)。
6.根据权利要求4所述的微粒子发生装置，其特征在于在上述反应单元(144)安装至少产生上述镁气或上述镁微粒子的金属微粒子发生机构(22)，和产生加热到预定温度的氮气的高温气体发生机构(24)。
7.根据权利要求6所述的微粒子发生装置，其特征在于上述金属微粒子发生机构(22)和上述高温气体发生机构(24)安装于上述反应单元(144)并且相互的轴线在90度以下的角度范围内倾斜。
8.一种铸造装置，其特征在于具有金属模(38)和微粒子发生装置(20)；该金属模(38)用于将熔融金属供给到型腔(40)而获得铸件；该微粒子发生装置(20)与上述金属模(38)直接连接，在生成金属微粒子后立即将上述金属微粒子直接导入上述金属模(38)；上述微粒子发生装置(20)具有金属保持部(30)、筒状部(32)、气体流量控制部(34)，及气体加热控制部(34)；该金属保持部(30)通过多孔质体(28a)收容粉末状或长尺寸形状的金属；该筒状部(32)设于上述金属保持部(30)，透过上述多孔质体(28a)将气体供给到上述金属；该气体流量控制部(34)控制供给到上述筒状部(32)的上述气体的流量；该气体加热控制部(34)设于上述筒状部(32)，通过将供给到上述金属的上述气体加热到预定的温度而产生金属微粒子。
9.根据权利要求8所述的铸造装置，其特征在于在上述金属模(38)与上述微粒子发生装置(20)之间，设置用于阻止上述熔融金属向上述微粒子发生装置(20)侧倒流的熔融金属倒流防止机构(42)。
10.一种铸造装置，其特征在于具有金属模(142)和微粒子发生装置(140)；该金属模(142)用于将熔融金属供给到型腔(152)而获得铸件；该微粒子发生装置(140)与上述金属模(142)直接连接，在生成金属微粒子后立即将上述金属微粒子直接导入上述型腔(152)；上述微粒子发生装置(140)具有金属保持部(30)、筒状部(32)、气体流量控制部(34)、气体加热控制部(36)，及反应单元(144)；该金属保持部(30)通过多孔质体(28a)收容粉末状或长尺寸形状的镁(26)；该筒状部(32)设于上述金属保持部(30)，透过上述多孔质体(28a)将惰性气体供给到上述镁(26)；该气体流量控制部(34)控制供给到上述筒状部(32)的上述惰性气体的流量；该气体加热控制部(36)设于上述筒状部(32)，通过将供给到上述镁(26)的上述惰性气体加热到预定的温度而至少产生镁气或镁微粒子；该反应单元(144)安装上述金属保持部(30)，并通过供给加热到预定温度的氮气而使至少上述镁气或上述镁微粒子与上述氮气反应，产生氮化镁微粒子(150)。
11.根据权利要求10所述的铸造装置，其特征在于在上述金属模(142)与上述反应单元(144)之间，设置用于阻止上述熔融金属向上述反应单元(144)侧倒流的熔融金属倒流防止机构(42)。
12.一种铸造装置，其特征在于具有金属模(38)、微粒子发生机构(22)、反应性气体发生机构(24)；该金属模(38)用于将熔融金属供给到型腔(40)而获得铸件；该微粒子发生机构(22)与上述金属模(38)直接连接，在生成微粒子后立即将上述金属微粒子直接导入上述型腔(40)；该反应性气体发生机构(24)在上述金属模(38)对应于与上述微粒子发生机构(22)不同的部位直接连接，将反应性气体供给到上述型腔(40)，该反应性气体与上述金属微粒子反应，生成对于氧比上述熔融金属更具有活性的活性物质。
13.根据权利要求12所述的铸造装置，其特征在于上述熔融金属为铝液，上述金属微粒子为镁微粒子，上述反应性气体为氮气，上述活性物质为氮化镁。
14.一种铸造装置，其特征在于具有金属模(142)、微粒子发生机构(22)、反应性气体供给机构(24)、及反应单元(144)；该金属模(142)用于将熔融金属供给到型腔(152)而获得铸件；该微粒子发生机构(22)生成金属微粒子；该反应性气体供给机构(24)供给反应性气体，该反应性气体与上述金属微粒子反应，生成对于氧比上述熔融金属更具有活性的活性物质；该反应单元(144)直接与上述金属模(142)连接，并连接上述微粒子发生机构(22)和反应性气体供给机构(24)，在使上述金属微粒子与上述反应性气体反应生成上述活性物质后，立即将上述活性物质直接导入上述型腔(152)。
15.根据权利要求14所述的铸造装置，其特征在于上述熔融金属为铝液，上述金属微粒子为镁微粒子，上述反应性气体为氮气，上述活性物质为氮化镁。
16.一种铸造装置，其特征在于具有金属模(38)和活性物质发生机构(100)；该金属模(38)用于将熔融金属供给到型腔(40)而获得铸件；该活性物质发生机构(100)与上述金属模(38)直接连接，在生成对于氧比上述熔融金属更具有活性的活性物质后立即将上述活性物质直接导入上述型腔(40)。
17.根据权利要求16所述的铸造装置，其特征在于上述熔融金属为铝液，上述活性物质为氮化镁和镁微粒子中的至少任一种。
18.一种铸造方法，将熔融金属浇注到金属模(38)内的型腔(40)而获得铸件；其特征在于，具有以下工序向对于氧比上述熔融金属更具有活性的金属供给加热后的气体，从而生成至少含金属气体或金属微粒子的供给物(110)的工序；通过向上述型腔(40)供给上述供给物(110)而由上述供给物(110)的氧化反应使上述型腔(40)成为低氧状态，同时，使至少上述金属微粒子或氧化金属微粒子在该型腔(40)中浮游、或附着于上述型腔(40)的内壁面的工序；将上述熔融金属浇注到上述型腔(40)的工序。
全文摘要
金属微粒子发生机构(22)具有金属保持部(30)、筒状部(32)、氩气流量控制部(34)、及氩气加热控制部(36)；该金属保持部(30)收容镁(26)；该筒状部(32)将氩气供给到上述镁(26)；该氩气流量控制部(34)控制供给到上述筒状部(32)的上述氩气的流量；该氩气加热控制部(36)将供给到上述筒状部(32)的氩气加热到预定的温度。
文档编号B22F9/02GK1638890SQ0380549
公开日2005年7月13日 申请日期2003年3月12日 优先权日2002年3月13日
发明者石井裕土, 砂田俊秀, 向田行宏, 坂井知典, 伊势田泰 申请人:本田技研工业株式会社