CN104718034A

CN104718034A - 精密铸造用铸模及其制造方法

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Publication number: CN104718034A
Application number: CN201380051833.4A
Authority: CN
Inventors: 小熊英隆; 森一刚; 冈田郁生; 下畠幸郎
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: KR20150052284A; JP2014076460A; JP6095935B2; CN104718034B; US20150217366A1; KR101657919B1; DE112013004932T5; WO2014057904A1

Abstract

本发明一种精密铸造用铸模，其具有形状与铸件的内部的空洞部分对应的芯以及与所述铸件的外周面的形状对应的外侧铸模，所述外侧铸模包括：该涂底层(101A)，其形成于所述外侧铸模的内周面，由使用精密铸造用铸模料浆通过干燥而成的料浆膜构成，多层保护层(105A)，其形成于涂底层(101A)的外侧，且通过多次形成保护层(104)而成，该保护层(104)由料浆层(102)和灰泥层(103)形成并通过干燥而成，该料浆层(102)由精密铸造用铸模料浆构成，该灰泥层(103)通过在料浆层(102)上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

Description

精密铸造用铸模及其制造方法

技术领域

本发明涉及精密铸造用铸模及其制造方法。

背景技术

在制造铸件的铸造方法中，具有在以较高的精度制造铸件的情况下使用的精密铸造方法。如专利文献1中所记载地那样，在精密铸造方法中，在与成形部件相同形状的消失性模型(蜡模)的周围涂敷料浆，之后，附着初始层灰泥(粉末)并使其干燥。之后，反复进行料浆的涂敷、灰泥的附着、干燥这三个工序，来制作覆盖铸件的外侧的模(外侧铸模)。

这里，对于精密铸造用铸模，将蜡模置入以硅溶胶为主体的料浆中，使料浆附着于蜡模的表面并使其干燥。

在一次操作中附着的料浆较少，只能附着较薄的料浆，因此反复进行几次～十几次操作来增加厚度。另外，为了尽快干燥或者为了尽快确保壁厚、防止干燥开裂，将被称为灰泥材料的较粗的粒子撒在料浆表面上并使其附着。因此，铸模的剖面结构成为反复层叠致密层、较粗的粒子层的结构。

例如硅溶胶是分散有粒径20nm左右的球状二氧化硅粒子的液体。该二氧化硅超微粒子在干燥的过程中附着在料浆所包含的锆石、氧化铝等比较细的粒子(从几微米到几十微米)以及较粗的粒子(灰泥)(几百微米～几mm)的表面，并通过干燥、热处理而牢固地结合，由此能够在保持铸模的形状的同时还保证强度，从而作为铸模来利用。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-18033号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，一般利用使用了上述的硅溶胶(分散有二氧化硅的超微粒子的液体)的铸模即可，但是，例如在单向凝固叶片制造等中，为了控制结晶的析出方向而保持熔融金属。其结果是，高温(例如1550℃左右)下的保持时间变长。在该情况下，由于以高温保持，因此存在作为粘合剂的二氧化硅软化而发生铸模的变形这一问题。

这里，在单向凝固叶片制造等中，一般通过如下步骤进行制造，即，将铸模设置于真空中的加热器内，加热保持在熔融金属的熔点以上的温度，向铸模中注入熔融金属，控制铸模从加热器向下方下降并将其拔出，由此使熔融金属从下方单向进行冷却、凝固。

因此，在例如单向凝固叶片制造等中，期望出现即使在进行高温(例如1550℃左右)下的长时间保持的情况下也抑制变形的铸模。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种即使在以高温长时间保持的情况下也不发生变形的精密铸造用铸模及其制造方法。

用于解决技术课题的手段

用于解决上述技术课题的本发明的第一发明涉及一种精密铸造用铸模，其用于制造铸件，所述精密铸造用铸模的特征在于，具有：芯，其形状与所述铸件的内部的空洞部分对应；和外侧铸模，其与所述铸件的外周面的形状对应，所述外侧铸模包括：涂底层，其形成于所述外侧铸模的内周面，由使用精密铸造用铸模料浆通过干燥而成的料浆膜构成，多层保护层，其形成于所述涂底层的外侧，且通过多次形成保护层而成，该保护层由料浆层和灰泥层形成且通过干燥而成，该料浆层由所述精密铸造用铸模料浆构成，该灰泥层通过在该料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

第二发明所涉及的精密铸造用铸模以第一发明为基础，其特征在于，所述涂底层具有在由所述精密铸造用铸模料浆构成的料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成的灰泥层，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

第三发明涉及一种精密铸造用铸模的制造方法，所述精密铸造用铸模用于制造铸件，所述精密铸造用铸模的制造方法的特征在于，包括：第一成膜工序，将精密铸造用熔模浸渍于精密铸造用铸模料浆，然后在将精密铸造用熔模提起之后进行干燥，在熔模的表面上形成由料浆膜构成的涂底层；第二成膜工序，将形成有所述涂底层的熔模浸渍于所述精密铸造用铸模料浆，然后在将该熔模提起之后，在料浆表面上撒上如下的灰泥粒以作为灰泥材料，之后进行干燥而形成保护层，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围；成形体形成工序，反复多次进行形成所述第二成膜工序的保护层的工序，从而得到形成有多层保护层的成形体；脱蜡工序，从所得到的成形体中熔化并去除熔模的蜡；以及铸模烧结工序，对脱蜡后的成形体进行烧结处理而得到铸模。

第四发明所涉及的精密铸造用铸模的制造方法以第三发明为基础，其特征在于，在进行所述第一成膜工序时，在由所述精密铸造用铸模料浆构成的料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而形成灰泥层，之后进行干燥，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

发明效果

本发明通过作为灰泥材料而将粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围，从而起到能够得到高强度的铸模的效果。

附图说明

图1是成为外侧铸模的干燥成形体的结构图。

图2是成为外侧铸模的另一干燥成形体的结构图。

图3是表示铸造方法的工序的一个例子的流程图。

图4是表示铸模制造方法的工序的一个例子的流程图。

图5是示意性地表示芯的制造工序的说明图。

图6是示意性地表示模具的一部分的立体图。

图7是示意性地表示熔模的制造工序的说明图。

图8是示意性地表示向熔模涂敷料浆的结构的说明图。

图9是示意性地表示外侧铸模的制造工序的说明图。

图10是示意性地表示铸模制造方法的一部分工序的说明图。

图11是示意性地表示铸造方法的一部分工序的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行详细说明。需要说明的是，并不通过以下的说明来限定本发明。另外，以下的说明中的构成要素包括本领域技术人员能够容易想到的内容、实质上相同的内容、以及所谓的同等范围的内容。

图1是成为外侧铸模的干燥成形体的结构图。图2是成为外侧铸模的另一干燥成形体的结构图。

如图1所示，精密铸造用铸模是用于制造铸件的精密铸造用铸模，其具有形状与所述铸件的内部的空洞部分对应的芯、以及与所述铸件的外周面的形状对应的外侧铸模，所述外侧铸模包括：涂底层(第一干燥膜：第一料浆层)101A，其形成于所述外侧铸模的内周面，且由使用粒径20nm的硅溶胶的精密铸造用铸模料浆并进行干燥而成的料浆膜构成，多层保护层105A，其形成于所述涂底层(第一干燥膜)101A的外侧，且通过多次形成第一保护层(第二干燥膜)104-1而成，该第一保护层(第二干燥膜)104-1由料浆层102和灰泥层103形成且通过干燥而成，该料浆层102由所述精密铸造用铸模料浆构成，该灰泥层103是在该料浆层102上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成的，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、将2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围。

这里，在本发明中作为形成料浆的精密铸造用铸模料浆，使用了硅溶胶，但是本发明并不局限于此，例如，也能够使用利用作为分散机构的例如球磨机对高纯度超微粒的氧化铝微粒子(氧化铝超微粒子)、氧化锆微粒子等进行了单分散而得到的物质。

这里，单分散是指，在使用例如粒径约为0.5μm的氧化铝微粒子形成料浆的情况下，进行分散处理的结果是，被单分散成0.5μm的状态。

这里，作为氧化铝微粒子、氧化锆微粒子的粒径，优选为1.0μm以下，更优选为0.3～0.6μm的范围。

在本发明中，优选氧化铝微粒子、氧化锆微粒子的粒径为1.0μm以下，其原因在于，如果氧化铝微粒子、氧化锆微粒子的粒径超过1.0μm，则弯曲试验强度的结果不理想。

另外，也可以将使硅溶胶分散于如下料浆中而得到的物质作为精密铸造用铸模料浆，该料浆是利用作为分散机构的例如球磨机对例如高纯度超微粒的氧化铝微粒子(氧化铝超微粒子)进行单分散而得到的。

添加锆石粉(例如350目)以作为粉末而得到精密铸造用铸模料浆。

需要说明的是，在本发明中，也能够允许不添加粉末的情况。

这里，作为用于进行单分散的分散剂，使用例如聚羧酸(例如铵盐)来进行分散。

另外，作为分散机构，能够例示例如使用了直径为10～20mm的滚珠的球磨机，但是只要是进行单分散的单元即可，并不局限于此。

在本发明中，要点在于，形成使作为粘合剂的氧化铝微粒子、氧化锆微粒子单分散而得到的良好的料浆。

另外，在本发明中，使用氧化铝灰泥粒以作为灰泥材料，并且该氧化铝灰泥粒形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1，将0.5～2mm的中粒的配合设为1以上，更优选设为2～16，将2～4mm的粗粒的配合设为1以上，更优选设为2～40的范围。

在本发明中，通过将粒径不同的粒度彼此配合以作为灰泥材料，从而紧密填充灰泥部分的粒子。其结果是，能够提高铸模的强度。

以下对灰泥粒的配合进行了研究。

如表1所示，作为比较例1，使用了以往的1～3mm的分布(中心粒径2mm)的灰泥粒的铸模的强度为10MPa。

与此相对，针对使50～500μm的微粒、0.5～2mm的中粒以及2～4mm的粗粒的配合发生了变化的情况下的强度的出现性进行了研究。

在表1中示出试验的结果。

[表1]

(表1)

在表1中，作为试验1，使用了形成为将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5(500μm)～2mm的中粒的配合设为1、将2～4mm的粗粒的配合设为1的范围而得到的灰泥粒的情况下的强度为13MPa。

另外，作为试验2，使用了形成为将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5(500μm)～2mm的中粒的配合设为3、将2～4mm的粗粒的配合设为2的范围而得到的灰泥粒的情况下的强度为15MPa。

另外，作为试验3，使用了形成为将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5(500μm)～2mm的中粒的配合设为2、将2～4mm的粗粒的配合设为3的范围而得到的灰泥粒的情况下的强度为14MPa。

根据这些结果，在试验1和2的配合中，强度良好。

另外，通常试制的铸模的强度为10MPa左右，通过将粒径不同的粒度彼此配合，从而紧密填充灰泥部分的粒子，其结果是，可知铸模的强度提高。

这里，作为灰泥材料，除了氧化铝灰泥粒之外，例如还能够使用尖晶石灰泥粒，莫来石灰泥粒，锆石灰泥粒等。

在本发明中，作为灰泥材料，通过将粒度配合设为规定的配合，从而相对于现有产品，能够实现铸模强度的大幅度提高。

该铸模强度提高的结果是，能够实现铸模的薄壁化、层数减少，并且能够实现铸模制造期间的缩短和制造成本的降低。

另外，能够增大凝固时温度梯度，能够期待铸件成品率的提高和强度特性的提高。

接着，根据图1和图2，对精密铸造用铸模的制造方法进行说明。

(第一成膜工序)

首先，在该第一成膜工序中，使用由硅溶胶构成的精密铸造用铸模料浆(以下称为“料浆”)，将熔模30浸渍于该料浆中后提起，使多余的料浆脱落。之后，通过使料浆干燥，从而在熔模30的表面得到料浆膜(第一干燥膜)。

在图1中，该料浆膜为与熔模30的表面相接的涂底层101A。

(第二成膜工序)

接着，将具有该涂底层101A的熔模30浸渍于料浆后提起，使多余的料浆脱落，形成料浆层(第二层)102。在该润湿的料浆层(第二层)102上撒上灰泥粒(敷砂)以作为灰泥材料，从而形成附着了灰泥材料的灰泥层(第一层)103，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、将2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围。使该料浆层102与灰泥层(第一层)103的层叠体干燥，从而在涂底层(第一干燥膜)101上形成第一保护层(第二干燥膜)104-1。

(成形体形成工序)

反复多次进行(例如6～10次)与该第一保护层104-1的第二成膜工序相同的操作，从而得到具有规定厚度的多层保护层105A的成为外侧铸模的干燥成形体106A，该多层保护层105A交替层叠有料浆层(n+1层)102与灰泥层(n层)103。

将该干燥成形体放入例如150℃的高压釜中，使构成熔模30的蜡熔化并排出。

之后，在1000℃下对该模型进行热处理，得到精密铸造用铸模。

就该得到的精密铸造用铸模而言，通过使用如下的灰泥粒以作为灰泥材料，能够实现所得到的铸模强度的提高，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、将2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围。

另外，如图2所示，也可以采用如下方式，即，在涂底层101B中，在涂底料浆层101a上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而形成涂底灰泥层101b，之后进行干燥，形成涂底层101B，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、将2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围。

需要说明的是，在如该涂底层101B那样附着了灰泥材料的情况下，得到具有多层保护层105B的成为外侧铸模的干燥成形体106B，该多层保护层105B的料浆层的层叠次数与灰泥层103的层叠次数相同(n层)。

在本发明中，使用了锆石粉以作为粉末，但是除了锆石粉之外，使用氧化铝粉，并且代替锆石灰泥粒而使用氧化铝灰泥粒以作为灰泥材料，也能够而得到同样的精密铸造用铸模。

需要说明的是，粉末与灰泥材料之间的关系并不局限于此，使用锆石粉、氧化铝粉中的任意一种以作为粉末，并且使用锆石灰泥粒、氧化铝灰泥粒中的任意一种以作为灰泥材料即可。

该粉末的粒径设为350目，但是在本发明中并不局限于此，优选为，使用例如5～80μm左右的粒子，作为平均粒径，使用例如50μm以下的粒子。

以下，对使用本发明的精密铸造用铸模的铸造方法进行说明。

图3是表示铸造方法的工序的一个例子的流程图。以下，使用图3对铸造方法进行说明。这里，图3所示的处理可以全自动地执行，也可以通过操作员操作用于执行各工序的装置来执行。在本实施方式的铸造方法中，制作铸模(步骤S1)。铸模可以预先制作，也可以在每次执行铸造时制作。

以下，使用图4至图10，对在步骤S1的工序中执行的本实施方式的铸模制造方法进行说明。图4是表示铸模制造方法的工序的一个例子的流程图。这里，图4所示的处理可以全自动地执行，也可以通过操作员操作用于执行各工序的装置来执行。

在铸模制造方法中，制作芯(芯子)(步骤S12)。芯具有与通过铸模制作的铸件的内部的空洞对应的形状。即，通过将芯配置在与铸件的内部的空洞对应的部分，从而在铸造时抑制成为铸件的金属流入。以下，使用图5对芯的制造工序进行说明。图5是示意性地表示芯的制造工序的说明图。在铸模制造方法中，如图5所示，准备模具12(步骤S101)。模具12的与芯对应的区域成为空洞。芯的成为空洞的部分形成凸部12a。需要说明的是，在图5中通过模具12的剖面来表示，除了向空间注入材料的开口和排出空气的孔之外，模具12基本上成为覆盖与芯对应的区域的整周的空洞。铸模铸造方法中，如箭头14所示，将陶瓷料浆16从向模具12的空间注入材料的开口注入至模具12的内部。具体而言，通过向模具12的内部喷射陶瓷料浆16、即所谓的注塑成形来制作芯18。在铸模制造方法中，在模具12的内部制作出芯18之后，从模具12中取出芯18，并将取出的芯18设置于烧结炉20中进行烧结。由此，将由陶瓷形成的芯18烧固(步骤S102)。在铸模铸造方法中，通过以上的方式来制作芯18。需要说明的是，芯18由在铸件凝固后通过化学处理等脱芯处理而去除的材料形成。

在铸模制造方法中，在制作出18之后，进行外部模具的制作(步骤S14)。外部模具的内周面为与铸件的外周面对应的形状。模具可以由金属形成，也可以由陶瓷形成。图6是示意性地表示模具的一部分的立体图。图6所示的模具22a的形成于内周面的凹部与铸件的外周面对应。需要说明的是，在图6中仅示出模具22a，但是，与模具22a对应地，还以堵塞形成于内周面的凹部的朝向制作与模具22a对应的模具。在铸模制造方法中，通过将两个模具合在一起，而形成内周面与铸件的外周面对应的模。

在铸模制造方法中，在制作出外部模具之后，进行熔模(蜡型)的制作(步骤S16)。以下，使用图7进行说明。图7是示意性地表示熔模的制造工序的说明图。在铸模制造方法中，在模具22a的规定位置设置芯18(步骤S110)。之后，使与模具22a对应的模具22b盖在模具22a的形成有凹部的面上，利用模具22a、22b包围芯18的周围，在芯18与模具22a、22b之间形成空间24。在铸模制造方法中，如箭头26所示，从与空间24连结的配管朝向空间24的内部开始注入WAX28(步骤S112)。WAX28是当被加热至规定的温度以上时熔化的这种熔点较低的物质，例如蜡。在铸模制造方法中，使WAX28填充于空间24的整个区域(步骤S113)。之后，通过使WAX28固化，从而形成由WAX28包围芯18的周围的熔模30。基本上熔模30的由WAX28形成的部分形成为与制造的目标铸件相同的形状。之后，在铸件制造方法中，将熔模30从模具22a、22b中分离，并安装浇口32(步骤S114)。浇口32是在铸造时投入熔化的金属、即金属熔液的口。在铸模制造方法中，通过以上方式，来制作内部包括芯18、且具有与铸件相同的形状的由WAX28形成的熔模30。

在铸模制造方法中，在制作完熔模30后，进行料浆涂敷(浸渍)(步骤S18)。图8是示意性地表示在熔模上涂敷料浆的结构的说明图。在铸模制造方法中，如图8所示，将熔模30浸渍于存积有料浆40存积部41，并在取出后进行干燥(步骤S19)。由此，能够在熔模30的表面形成涂底层101A。

这里，在步骤S18中涂敷的料浆是直接涂敷于熔模30的料浆。该料浆40使用硅溶胶。优选为，在该料浆40中，使用350目左右的耐火性的微粒子、例如氧化锆以作为粉末。另外，优选为，使用聚羧酸以作为分散剂。另外，优选为，在料浆40中添加微量、例如0.01％的消泡剂(硅类物质)、润湿性改善剂。通过添加润湿性改善剂，能够提高料浆40向熔模30附着的附着性。

在铸模制造方法中，如图8所示，利用料浆40进行料浆涂敷，干燥后进一步对具有涂底层(第一干燥膜)101A的熔模30进行料浆涂敷(浸渍)(步骤S20)。如图9所示，进行在该润湿的料浆的表面上撒上如下的灰泥粒以作为灰泥材料54的敷砂，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围(步骤S21)。之后，使在该料浆层的表面上附着有灰泥材料的熔模干燥，在涂底层(第一干燥膜)101A上形成第一保护层(第二干燥膜)104-1(步骤S22)。

进行反复多次(例如n：6～10次)与该第一保护层(第二干燥膜)104-1的形成工序相同的操作的判断(步骤S23)。层叠规定次数(n)的第n保护层104-n(步骤S23：是)，得到形成有多层保护层105A的厚度例如为10mm的成为外侧铸模的干燥成形体106A。

在铸模制造方法中，在得到形成有涂底层101A和多层保护层105A的多个层的干燥成形体106A后，对该干燥成形体106A进行热处理(步骤S24)。具体而言，去除位于外侧铸模与芯之间的WAX，并且对外侧铸模与芯进行烧结。以下，使用图10进行说明。图10是示意性地表示铸模制造方法的一部分工序的说明图。在铸模制造方法中，如步骤S130所示，将形成有涂底层101A与多层保护层105A的多个层的成为外侧铸模的干燥成形体106A放入到高压釜60的内部并进行加热。高压釜60通过利用加压蒸汽将内部充满，从而对干燥成形体106A内的熔模30进行加热。由此，构成熔模30的WAX熔化，熔融WAX62从由干燥成形体106A围成的空间64排出。

在铸模制造方法中，通过将熔化的WAX62从空间64排出，由此如步骤S131所示，制作出在成为外侧铸模的干燥成形体106A与芯18之间的填充WAX的区域形成有空间64的铸模72。之后，在铸模制造方法中，如步骤S132所示，利用烧结炉70，对在成为外侧铸模的干燥成形体106A与芯18之间形成有空间64的铸模72进行加热。由此，去除铸模72的成为外侧铸模的干燥成形体106A所包含的水分、不需要的成分，并且通过烧结使铸模72硬化，由此形成外侧铸模61。在铸件制造方法中，通过以上方式制作铸模72。

使用图3和图11，继续说明铸造方法。图11是示意性地表示铸造方法的一部分工序的说明图。在铸造方法中，在步骤S1中制作出铸模后，进行铸模的预热(步骤S2)。例如，将铸模配置于炉(真空炉、烧结炉)内，加热至800℃以上且900℃以下。通过进行预热，能够抑制在制造铸件时向铸模注入金属熔液(熔化的金属)时损伤铸模的情况。

在铸造方法中，在对铸模进行预热之后，进行浇注(步骤S3)。即，如图11的步骤S140所示，从铸模72的开口向外侧铸模61与芯18之间注入金属熔液80、即熔化的铸件的原料(例如钢)。

在铸造方法中，在使注入到铸模72中的金属熔液80固化后，去除外侧铸模61(步骤S4)。即，如图11的步骤S141所示，在金属熔液80于铸模72的内部凝固而成为铸件90后，将外侧铸模61粉碎为碎片61a并从铸件90取下。

在铸造方法中，在从铸件90去除外侧铸模61之后，进行脱芯处理(步骤S5)。即，如图11的步骤S142所示，将铸件90放入高压釜92的内部，通过进行脱芯处理，使铸件90的内部的芯18熔化，并将熔化后的熔化芯94从铸件90的内部排出。具体而言，在高压釜92的内部，将铸件90放入到碱溶液中，通过反复加压、减压，将熔化芯94从铸件90排出。

在铸造方法中，在进行脱芯处理之后，进行精加工处理(步骤S6)。即，对铸件90的表面和内部进行精加工处理。另外，在铸造方法中，在精加工处理的同时进行铸件的产品检查。由此，如图11的步骤S143所示，能够制造出铸件100。

在本实施方式的铸造方法中，如上所述，利用使用了WAX(蜡)的脱蜡铸造法来制作铸模，从而制作铸件。这里，在本实施方式的铸模制造方法、铸造方法以及铸模中，将作为铸模的外侧部分的外侧铸模设为如下的多层结构，在该多层结构中，使用氧化铝超微粒子以作为料浆而形成成为内周面的涂底层(作为初始层的第一干燥膜)101A，在该涂底层101A的外部，形成由料浆层和使用了微粒、中粒以及粗粒的规定配合的灰泥粒的灰泥层构成的多层保护层105A。

需要说明的是，如上所述，也可以采用如下的涂底层101B(参照图2)作为涂底层，该涂底层101B由添加了微粒、中粒和粗粒的规定配合的灰泥粒以作为灰泥材料而成的料浆层和灰泥层构成。

(实施例1)

以下，使用实施例，对本实施方式的铸模制造方法以及铸造方法进行说明。需要说明的是，在以下的实施例中，将形成外侧铸模前的熔模设为宽度30mm、厚度8mm、长度300mm的构件，通过在该熔模上形成由料浆层构成的涂底层(第一干燥膜)、由料浆和灰泥材料构成的多层保护层，由此制作出铸模。

向高纯度超微粒的硅溶胶(SiO₂，粒径20nm，固含量30％)的料浆添加350目的锆石粉，形成精密铸造用铸模料浆。

另外，同时作为消泡剂添加0.01％的硅系物质、0.01％的润湿性改善剂，形成使用料浆。

准备宽度30mm、厚度8mm、长度300mm的蜡体，将蜡体浸渍于所得到的使用料浆中，提起蜡体在将使用料浆附着于蜡表面后，使多余的使用料浆脱落，并进行干燥，由此在蜡体的表面上得到料浆的涂底层(第一干燥膜)。

接着，为了得到第二干燥膜，将具有涂底层的蜡体浸渍于使用料浆后，提起蜡体而使多余的使用料浆脱落。

使如下的灰泥粒附着于润湿的料浆后进行干燥，从而形成第二干燥膜(第一保护层)，该灰泥粒由氧化铝粒子构成，且粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为5、将2～4mm的粗粒的配合设为15的范围。

反复进行6次与该第二干燥膜(第一保护层)的形成相同的操作，从而得到具有多层保护层的厚度约为10mm的成形体。

将该得到的干燥成形体放入到150℃的高压釜中，使蜡熔化并排出。

接着，在1000℃下对该模型进行热处理，得到实施例1的铸模。

(实施例2)

在实施例1中，除了使用了如下的灰泥粒以作为灰泥材料之外，进行与实施例1同样的操作来得到实施例2的铸模，该灰泥粒由尖晶石粒子构成，且粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为6、将2～4mm的粗粒的配合设为18的范围。

(实施例3)

在实施例1中，使用氧化锆料浆(YSZ)以作为料浆，并添加350目的锆石粉以作为粉末，从而形成精密铸造用铸模料浆。

除了使用了如下灰泥粒以作为灰泥材料之外，进行与实施例1相同的操作来得到实施例3的铸模，该灰泥粒由莫来石粒子构成，且粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为4、将2～4mm的粗粒的配合设为12的范围。

[比较例]

为了进行比较，还利用使用了平均粒径为0.8mm的锆石粒以作为灰泥粒的料浆，进行与实施例相同的操作而同时试制了比较例的铸模。

[试验]

通过得到的实施例1的铸模以及比较例的铸模，加工出10mm×50mm、厚度5mm的强度试验片，并实施了试验。

试验的结果为，实施例1的铸模在150MPa发生断裂。

试验的结果为，实施例2的铸模在170MPa发生断裂。

试验的结果为，实施例3的铸模在150MPa发生断裂。

相对于此，现有的铸模在100MPa发生断裂。

这里，强度试验依据基于JIS R 1601的“陶瓷的弯曲强度(1981)”而进行。

其结果是，可确认实施例1的铸模的强度提高50％，实施例2的铸模的强度提高70％，实施例3的铸模的强度提高40％。

通过使用如下的灰泥粒以作为灰泥材料，能够实现所得到的铸模的强度的提高，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为2～16、将2～4mm的粗粒的配合设为5～40的范围。

这样，通过控制灰泥材料的粒度分布，能够制造高强度的铸模。由于该铸模强度的提高，能够使铸模薄壁化，其结果是，能够增大凝固时温度梯度，能够实现铸件成品率提高和强度特性提高。

另外，强度提高的结果为，还能够减少铸模形成的层数(反复进行向熔模的表面附着料浆和干燥的操作)，能够实现铸模制造期间的缩短以及制造成本降低。

附图标记说明

12、22a、22b：模具；12a：凸部；14、26：箭头；16：陶瓷料浆；18：芯(芯子)；20、70：烧结炉；24、64：空间；28：WAX(蜡)；30：熔模；32：浇口；40：料浆；60、92：高压釜；61：外侧铸模；61a：碎片；62：熔融WAX；72：铸模；80：金属熔液；90、100：铸件；94：熔化芯；101A、101B：涂底层；102：料浆层；103：灰泥层；104-1：第一保护层；104-n：第n保护层；105A、105B：多层保护层。

Claims

1.一种精密铸造用铸模，其用于制造铸件，所述精密铸造用铸模的特征在于，具有：

芯，其形状与所述铸件的内部的空洞部分对应；和

外侧铸模，其与所述铸件的外周面的形状对应，

所述外侧铸模包括：

涂底层，其形成于所述外侧铸模的内周面，由使用精密铸造用铸模料浆通过干燥而成的料浆膜构成，

多层保护层，其形成于所述涂底层的外侧，且通过多次形成保护层而成，该保护层由料浆层和灰泥层形成且通过干燥而成，该料浆层由所述精密铸造用铸模料浆构成，该灰泥层通过在该料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

2.根据权利要求1所述的精密铸造用铸模，其特征在于，

所述涂底层具有在由所述精密铸造用铸模料浆构成的料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而成的灰泥层，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。

3.一种精密铸造用铸模的制造方法，所述精密铸造用铸模用于制造铸件，所述精密铸造用铸模的制造方法的特征在于，包括：

第一成膜工序，将精密铸造用熔模浸渍于精密铸造用铸模料浆，然后在将精密铸造用熔模提起之后进行干燥，在熔模的表面上形成由料浆膜构成的涂底层；

第二成膜工序，将形成有所述涂底层的熔模浸渍于所述精密铸造用铸模料浆，然后在将该熔模提起之后，在料浆表面上撒上如下的灰泥粒以作为灰泥材料，之后进行干燥而形成保护层，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围；

成形体形成工序，反复多次进行形成所述第二成膜工序的保护层的工序，从而得到形成有多层保护层的成形体；

脱蜡工序，从所得到的成形体中熔化并去除熔模的蜡；以及

铸模烧结工序，对脱蜡后的成形体进行烧结处理而得到铸模。

4.根据权利要求3所述的精密铸造用铸模的制造方法，其特征在于，

在进行所述第一成膜工序时，在由所述精密铸造用铸模料浆构成的料浆层上附着如下的灰泥粒以作为灰泥材料而形成灰泥层，之后进行干燥，该灰泥粒的粒度分布配合形成为，将50～500μm的微粒的配合设为1、将0.5～2mm的中粒的配合设为1～16、将2～4mm的粗粒的配合设为1～40的范围。