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真空誘導溶解
真空鋳造（真空誘導溶解 – VIM）は、特殊合金や特殊合金の加工用に開発された技術であり、これらの先進材料の利用が増加するにつれて、ますます一般的になりつつあります。VIMは、超合金や高強度鋼の溶解・鋳造のために開発されました。これらの合金の多くは、チタン、ニオブ、アルミニウムなどの耐火性元素や反応性元素を含んでいるため、真空処理が必要です。また、高品質な初期溶融金属が必要な場合、ステンレス鋼やその他の金属にも使用できます。

その名の通り、このプロセスは真空条件下で金属を溶融させるものです。金属を溶融させるエネルギー源として電磁誘導が用いられます。誘導溶解は、金属中に渦電流を発生させることで機能します。そのエネルギー源となるのが誘導コイルで、交流電流が流れています。この渦電流によって金属が加熱され、最終的に溶融します。

この炉は、処理に必要な真空状態に耐えられる気密性の高い水冷式鋼製ジャケットで構成されている。金属は水冷式誘導コイル内に収容されたるつぼで溶解され、炉内は通常、適切な耐火材で覆われている。

窒素や酸素などのガスとの親和性が高い金属や合金は、これらのガスとの汚染や反応を防ぐため、真空誘導炉で溶解・精製されることが多い。そのため、このプロセスは一般的に、高純度材料や化学組成の許容誤差が厳しい材料の加工に用いられる。

Q：真空誘導溶解が用いられる理由は何ですか？

A：真空誘導溶解は、もともと特殊な合金や特殊合金の加工用に開発された技術であり、こうした先進材料の利用が増加するにつれて、より一般的になりつつあります。超合金などの材料向けに開発された技術ですが、ステンレス鋼やその他の金属にも使用できます。
どのように真空誘導炉仕事？
真空下で誘導炉に原料を投入し、電力を印加して溶融させる。溶融金属の量を所望の溶解容量まで増やすために、追加の原料投入を行う。溶融金属は真空下で精製され、正確な溶融化学組成が得られるまで化学組成が調整される。
真空中では金属はどうなるのか？
特に、ほとんどの金属は空気に触れる表面に酸化皮膜を形成します。これは結合を防ぐ保護層として機能します。宇宙空間の真空状態では空気が存在しないため、金属は保護層を形成しません。

VIM溶解の利点
製品や冶金プロセスによって異なりますが、精製段階における真空度は10⁻¹～10⁻⁴ミリバールの範囲です。真空処理の冶金上の利点としては、以下のようなものがあります。
無酸素雰囲気下での溶融は、非金属酸化物介在物の形成を抑制し、反応性元素の酸化を防ぐ。
非常に厳密な組成許容範囲とガス含有量の達成
高蒸気圧による不要な微量元素の除去
溶存ガス（酸素、水素、窒素）の除去
精密かつ均質な合金組成と溶融温度の調整
真空溶解により、保護用のスラグカバーが不要になり、インゴットへの偶発的なスラグ汚染や介在物の発生リスクが低減される。
このため、脱リンや脱硫といった冶金操作は制限される。真空誘導炉（VIM）冶金は、炭素、酸素、窒素、水素などの圧力依存反応を主眼としている。真空誘導炉におけるアンチモン、テルル、セレン、ビスマスなどの有害な揮発性微量元素の除去は、実用上非常に重要である。

過剰炭素の圧力依存反応を正確に監視して脱酸を完了させることは、超合金製造におけるVIMプロセスの汎用性を示す一例にすぎません。超合金以外の材料も、仕様を満たし材料特性を保証するために、真空誘導炉で脱炭、脱硫、または選択蒸留されます。ほとんどの望ましくない微量元素は蒸気圧が高いため、真空誘導溶解中に蒸留することで、特に高温で極めて高い強度を持つ合金の場合、非常に低いレベルまで低減できます。最高品質要件を満たす必要のある様々な合金にとって、真空誘導炉は最も適した溶解システムです。

以下の方法は、VIMシステムと容易に組み合わせることで、クリーンな溶融物を生成することができます。
漏洩率と脱着率が低い雰囲気制御
るつぼ内張り材として、より安定性の高い耐火材料を選定する
電磁攪拌またはガスパージによる攪拌および均質化
溶融物とのるつぼ反応を最小限に抑えるための精密な温度制御
鋳造工程における適切な脱滓および濾過技術
酸化物除去性能を向上させるための、適切なラウンダーおよびタンディッシュ技術の適用。