JP2000288681A - セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法 - Google Patents
セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックスー金属複合層が外表面に一体的
に接合された鋳造体を安価に製造できる方法を提供する
ことである。 【解決手段】 発泡ビーズとセラミックス粒子又は繊維
６とを混合し発泡成形して消失模型１を作製し、この消
失模型１を鋳枠２内の鋳砂３中に埋設して消失模型鋳造
鋳型４を構成し、この鋳型４内を減圧状態とした後、消
失模型１に金属溶湯１１を注入して、金属溶湯１１の熱
エネルギーにより消失模型１における発泡ビーズが発泡
した発泡材５を燃焼気化させて鋳型４内に鋳造キャビテ
ィを形成しつつセラミックス粒子又は繊維６が外方に押
し出され鋳造キャビティ外周側に密集し、金属溶湯１１
が鋳造キャビティ外周側に密集したセラミックス粒子又
は繊維６間に入り込むと共に鋳造キャビティを充満して
固化して、外表面にセラミックスー金属複合層７を形成
させる。
に接合された鋳造体を安価に製造できる方法を提供する
ことである。 【解決手段】 発泡ビーズとセラミックス粒子又は繊維
６とを混合し発泡成形して消失模型１を作製し、この消
失模型１を鋳枠２内の鋳砂３中に埋設して消失模型鋳造
鋳型４を構成し、この鋳型４内を減圧状態とした後、消
失模型１に金属溶湯１１を注入して、金属溶湯１１の熱
エネルギーにより消失模型１における発泡ビーズが発泡
した発泡材５を燃焼気化させて鋳型４内に鋳造キャビテ
ィを形成しつつセラミックス粒子又は繊維６が外方に押
し出され鋳造キャビティ外周側に密集し、金属溶湯１１
が鋳造キャビティ外周側に密集したセラミックス粒子又
は繊維６間に入り込むと共に鋳造キャビティを充満して
固化して、外表面にセラミックスー金属複合層７を形成
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、消失模型鋳造法を
用いてセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体を製造
する方法に関するものである。
用いてセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体を製造
する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、外表面から内部への熱伝導を少
なくする必要のある場合、外層に金属より熱伝導率の小
さい材料のセラミックスを含有した金属層を形成させる
ことにより、その要求を満足させることができる。従
来、この種の複合材の製造方法として、金属を鋳造する
ときセラミックス粒子を溶湯金属に懸濁して鋳造する方
法、セラミックス粉体中に溶湯金属を含浸させる方法及
びセラミックスと金属との複合粉末を形成させ、熱間押
出、ＨＩＰ等により所定形状に固化させる方法等があげ
られる。
なくする必要のある場合、外層に金属より熱伝導率の小
さい材料のセラミックスを含有した金属層を形成させる
ことにより、その要求を満足させることができる。従
来、この種の複合材の製造方法として、金属を鋳造する
ときセラミックス粒子を溶湯金属に懸濁して鋳造する方
法、セラミックス粉体中に溶湯金属を含浸させる方法及
びセラミックスと金属との複合粉末を形成させ、熱間押
出、ＨＩＰ等により所定形状に固化させる方法等があげ
られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、鋳型造形コストが非常に高くかかり、また鋳造日程
数もかなりかかるという問題がある。また、セラミック
スと金属との接合性から、両者の材質はある程度限定さ
れ、また、セラミックス層は一般的に加工性が悪く、任
意の製品形状への加工が行いにくいという問題がある。
そこで、所定形状に加工した鋳造体にセラミックスを溶
射又はメッキ処理を施すようにすれば、外表面にセラミ
ックス層を有した所定形状の鋳造体が安価に製造でき
る。しかし、セラミックスの溶射層又はメッキ層は外表
面に物理的に付着しているだけであることから、セラミ
ックスの溶射層又はメッキ層と金属の外表面との界面や
ある一部分が剥離しやすく、耐久性に問題がある。
は、鋳型造形コストが非常に高くかかり、また鋳造日程
数もかなりかかるという問題がある。また、セラミック
スと金属との接合性から、両者の材質はある程度限定さ
れ、また、セラミックス層は一般的に加工性が悪く、任
意の製品形状への加工が行いにくいという問題がある。
そこで、所定形状に加工した鋳造体にセラミックスを溶
射又はメッキ処理を施すようにすれば、外表面にセラミ
ックス層を有した所定形状の鋳造体が安価に製造でき
る。しかし、セラミックスの溶射層又はメッキ層は外表
面に物理的に付着しているだけであることから、セラミ
ックスの溶射層又はメッキ層と金属の外表面との界面や
ある一部分が剥離しやすく、耐久性に問題がある。
【０００４】そこで、本発明は上記実状に鑑みてなされ
たものであって、セラミックスー金属複合層が外表面に
一体的に接合された所定形状の鋳造体を安価に製造でき
る方法を提供することを目的とする。
たものであって、セラミックスー金属複合層が外表面に
一体的に接合された所定形状の鋳造体を安価に製造でき
る方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下の技術的手段を講じている。すなわ
ち、本発明のセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体
の製造方法は、発泡ビーズとセラミックス粒子又は繊維
とを混合し発泡成形してセラミックス粒子又は繊維を含
有した消失模型を作製し、この消失模型を鋳枠内の鋳砂
中に埋設して消失模型鋳造鋳型を構成し、この鋳型内を
減圧状態とした後、鋳型内の消失模型に金属溶湯を注入
して、金属溶湯の熱エネルギーにより消失模型における
発泡ビーズが発泡した発泡材を燃焼気化させて鋳型内に
鋳造キャビティを形成しつつセラミックス粒子又は繊維
が外方に押し出され鋳造キャビティ外周側に密集し、金
属溶湯がこの鋳造キャビティ外周側に密集したセラミッ
クス粒子又は繊維間に入り込むと共に鋳造キャビティを
充満し固化して、外表面にセラミックスー金属複合層を
形成させることを特徴とするものである。
成するために以下の技術的手段を講じている。すなわ
ち、本発明のセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体
の製造方法は、発泡ビーズとセラミックス粒子又は繊維
とを混合し発泡成形してセラミックス粒子又は繊維を含
有した消失模型を作製し、この消失模型を鋳枠内の鋳砂
中に埋設して消失模型鋳造鋳型を構成し、この鋳型内を
減圧状態とした後、鋳型内の消失模型に金属溶湯を注入
して、金属溶湯の熱エネルギーにより消失模型における
発泡ビーズが発泡した発泡材を燃焼気化させて鋳型内に
鋳造キャビティを形成しつつセラミックス粒子又は繊維
が外方に押し出され鋳造キャビティ外周側に密集し、金
属溶湯がこの鋳造キャビティ外周側に密集したセラミッ
クス粒子又は繊維間に入り込むと共に鋳造キャビティを
充満し固化して、外表面にセラミックスー金属複合層を
形成させることを特徴とするものである。
【０００６】この方法を採用することによって、セラミ
ックスー金属複合層が外表面に一体的に接合された所定
形状のセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体を安価
に製造できるようになる。すなわち、消失模型鋳造法を
用いて行われるものであることから、安価でかつ鋳造日
程の短縮が図ることができ、更に、消失模型の内部がセ
ラミックス粒子又は繊維を混在した状態とさせ、その消
失模型に減圧下で金属溶湯を鋳造させることにより、消
失模型を構成している発泡材が金属溶湯の熱エネルギー
により燃焼気化され鋳型内に鋳造キャビティを形成し、
セラミックス粒子又は繊維が外方に押し出され鋳造キャ
ビティ外周側に密集し、金属溶湯がこの鋳造キャビティ
外周側に密集したセラミックス粒子又は繊維間に入り込
み固化して、外表面側にセラミックスー金属複合層が形
成されることから、セラミックスー金属複合層と金属層
との界面が一体的に形成され、そのため、セラミックス
と金属との接合性をあまり考慮にいれずともよく、要求
される特性が充分発揮できるように金属及びセラミック
スの材質を決定できる。
ックスー金属複合層が外表面に一体的に接合された所定
形状のセラミックスー金属複合層を備えた鋳造体を安価
に製造できるようになる。すなわち、消失模型鋳造法を
用いて行われるものであることから、安価でかつ鋳造日
程の短縮が図ることができ、更に、消失模型の内部がセ
ラミックス粒子又は繊維を混在した状態とさせ、その消
失模型に減圧下で金属溶湯を鋳造させることにより、消
失模型を構成している発泡材が金属溶湯の熱エネルギー
により燃焼気化され鋳型内に鋳造キャビティを形成し、
セラミックス粒子又は繊維が外方に押し出され鋳造キャ
ビティ外周側に密集し、金属溶湯がこの鋳造キャビティ
外周側に密集したセラミックス粒子又は繊維間に入り込
み固化して、外表面側にセラミックスー金属複合層が形
成されることから、セラミックスー金属複合層と金属層
との界面が一体的に形成され、そのため、セラミックス
と金属との接合性をあまり考慮にいれずともよく、要求
される特性が充分発揮できるように金属及びセラミック
スの材質を決定できる。
【０００７】更に、発泡成形させた発泡体を切削・張り
付けをして所定形状・所定寸法の消失模型を形成させそ
の消失模型に金属溶湯を鋳込むことから、加工性の悪い
セラミックスー金属複合層に切削等の２次加工を施さな
くとも、所定形状・所定寸法の鋳造体が容易に得られ、
鋳造体の寸法・形状の自由度が大きくできる。そして、
セラミックス粒子又は繊維が含有した発泡体とセラミッ
クス粒子又は繊維が含有しない発泡体とを組み合わせて
消失模型を形成させることにより、耐熱性、耐高温摩耗
性が要求される部分にのみセラミックスー金属複合層を
形成させることができる。
付けをして所定形状・所定寸法の消失模型を形成させそ
の消失模型に金属溶湯を鋳込むことから、加工性の悪い
セラミックスー金属複合層に切削等の２次加工を施さな
くとも、所定形状・所定寸法の鋳造体が容易に得られ、
鋳造体の寸法・形状の自由度が大きくできる。そして、
セラミックス粒子又は繊維が含有した発泡体とセラミッ
クス粒子又は繊維が含有しない発泡体とを組み合わせて
消失模型を形成させることにより、耐熱性、耐高温摩耗
性が要求される部分にのみセラミックスー金属複合層を
形成させることができる。
【０００８】また、前記セラミックスは、Ｃｒ3 Ｃ2 、
ＳｉＣ又はＷＣ等であることが推奨され、また、前記金
属溶湯は、耐熱鋼が推奨される。
ＳｉＣ又はＷＣ等であることが推奨され、また、前記金
属溶湯は、耐熱鋼が推奨される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は、消失模型１が鋳枠
２内の鋳砂３中に埋設された鋳造前の状態の消失模型鋳
造用鋳型４を示し、図２は鋳造した後の消失模型鋳造用
鋳型４を示している。前記消失模型１は、所定量の発泡
ビーズと所定量のセラミックス粒子又は繊維６とを水等
のバインダーを加えながら攪拌混合させ、まわりにセラ
ミックス粒子又は繊維６が被着した発泡ビーズを形成さ
せた後、この発泡ビーズを所定形状に発泡成形させたも
のであり、消失模型１内部にはセラミックス粒子又は繊
維６がほぼ均一に混在している状態となっている。
施の形態について説明する。図１は、消失模型１が鋳枠
２内の鋳砂３中に埋設された鋳造前の状態の消失模型鋳
造用鋳型４を示し、図２は鋳造した後の消失模型鋳造用
鋳型４を示している。前記消失模型１は、所定量の発泡
ビーズと所定量のセラミックス粒子又は繊維６とを水等
のバインダーを加えながら攪拌混合させ、まわりにセラ
ミックス粒子又は繊維６が被着した発泡ビーズを形成さ
せた後、この発泡ビーズを所定形状に発泡成形させたも
のであり、消失模型１内部にはセラミックス粒子又は繊
維６がほぼ均一に混在している状態となっている。
【００１０】前記発泡ビーズの材質は、例えば、発泡ポ
リスチレンや発泡ポリメチルメタアクリレート等があげ
られる。前記セラミックス粒子又は繊維６の材質は、酸
化物、ケイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物があげ
られ、目的の断熱性（熱伝導率）、熱膨張係数、強度等
を考慮して選択される。なお、発泡ビーズとセラミック
ス粒子又は繊維６との混合割合は、形成させるセラミッ
クスー金属複合層７の厚さに応じて決定される。
リスチレンや発泡ポリメチルメタアクリレート等があげ
られる。前記セラミックス粒子又は繊維６の材質は、酸
化物、ケイ化物、窒化物、金属炭化物、ホウ化物があげ
られ、目的の断熱性（熱伝導率）、熱膨張係数、強度等
を考慮して選択される。なお、発泡ビーズとセラミック
ス粒子又は繊維６との混合割合は、形成させるセラミッ
クスー金属複合層７の厚さに応じて決定される。
【００１１】上述のように発泡成形された消失模型１の
外表面に塗型をコーティングさせる。その後、上部に開
口部８を有した鋳枠２内にあらかじめ所定位置まで鋳砂
３を投入して砂床を形成させ、その砂床上に塗型コーテ
ィングさせた消失模型１を設置させる。その後、湯口管
９を鋳枠２に固定してその一端を消失模型１に連結さ
せ、開口部８から流動性のよい鋳砂３（ドライサンド、
無粘結砂）を消失模型１及び湯口管９の周囲に充分廻る
ように振動を加えながら所定位置にくるまで充填させ
る。その後、鋳枠２の開口部８を蓋体１０により閉鎖固
定して、造型が完了する。
外表面に塗型をコーティングさせる。その後、上部に開
口部８を有した鋳枠２内にあらかじめ所定位置まで鋳砂
３を投入して砂床を形成させ、その砂床上に塗型コーテ
ィングさせた消失模型１を設置させる。その後、湯口管
９を鋳枠２に固定してその一端を消失模型１に連結さ
せ、開口部８から流動性のよい鋳砂３（ドライサンド、
無粘結砂）を消失模型１及び湯口管９の周囲に充分廻る
ように振動を加えながら所定位置にくるまで充填させ
る。その後、鋳枠２の開口部８を蓋体１０により閉鎖固
定して、造型が完了する。
【００１２】そして、造型された消失模型鋳造鋳型４本
体内を減圧させる。なお、減圧手段については通常公知
のものを使用する。その後、湯口管９から耐熱鋼等の金
属溶湯１１を注入させる。金属溶湯１１は、熱エネルギ
ーにより消失模型１を構成している発泡ビーズが発泡し
た状態の発泡材５を燃焼気化させつつ、この発泡材５の
消失によって形成された鋳造キャビティに充満される。
この際に、鋳型４内を減圧状態とし鋳込まれるため、消
失模型１内にほぼ均一に混在していたセラミックス粒子
又は繊維６が外方に押し出され、鋳造キャビティ外周側
にセラミックス粒子又は繊維６が密集した状態となる。
この状態で金属溶湯１１がセラミックス粒子又は繊維６
間に入り込み固化されるため、図２に示すように外表面
にセラミックスー金属複合層７を備えた鋳造体１２が得
られる。
体内を減圧させる。なお、減圧手段については通常公知
のものを使用する。その後、湯口管９から耐熱鋼等の金
属溶湯１１を注入させる。金属溶湯１１は、熱エネルギ
ーにより消失模型１を構成している発泡ビーズが発泡し
た状態の発泡材５を燃焼気化させつつ、この発泡材５の
消失によって形成された鋳造キャビティに充満される。
この際に、鋳型４内を減圧状態とし鋳込まれるため、消
失模型１内にほぼ均一に混在していたセラミックス粒子
又は繊維６が外方に押し出され、鋳造キャビティ外周側
にセラミックス粒子又は繊維６が密集した状態となる。
この状態で金属溶湯１１がセラミックス粒子又は繊維６
間に入り込み固化されるため、図２に示すように外表面
にセラミックスー金属複合層７を備えた鋳造体１２が得
られる。
【００１３】このような方法を採用することにより、セ
ラミックスー金属複合層７が外表面に一体的に接合され
た所定形状・所定寸法の鋳造体１２を簡便にかつ安価に
製造できるようになる。すなわち、消失模型鋳造法を用
いて行われるものであることから、安価でかつ鋳造日程
の短縮が図ることができる。更に、消失模型１の内部が
セラミックス粒子又は繊維６を混在した状態とさせ、そ
の消失模型１に減圧下で金属溶湯１１を鋳造させること
により、消失模型１における発泡ビーズが発泡した発泡
材５が金属溶湯１１の熱エネルギーにより燃焼気化され
鋳型４内に鋳造キャビティを形成し、セラミックス粒子
又は繊維６が外方に押し出され鋳造キャビティ外周側に
密集し、金属溶湯１１がこの鋳造キャビティ外周側に密
集したセラミックス粒子又は繊維６間に入り込み固化さ
れて、セラミックスー金属複合層７が形成されることか
ら、セラミックスー金属複合層７と金属１１との界面が
一体的に形成される。そのため、セラミックス６と金属
１１との接合性をあまり考慮にいれずともよく、要求さ
れる特性が充分発揮できるように金属１１及びセラミッ
クス６の材質を決定できる。
ラミックスー金属複合層７が外表面に一体的に接合され
た所定形状・所定寸法の鋳造体１２を簡便にかつ安価に
製造できるようになる。すなわち、消失模型鋳造法を用
いて行われるものであることから、安価でかつ鋳造日程
の短縮が図ることができる。更に、消失模型１の内部が
セラミックス粒子又は繊維６を混在した状態とさせ、そ
の消失模型１に減圧下で金属溶湯１１を鋳造させること
により、消失模型１における発泡ビーズが発泡した発泡
材５が金属溶湯１１の熱エネルギーにより燃焼気化され
鋳型４内に鋳造キャビティを形成し、セラミックス粒子
又は繊維６が外方に押し出され鋳造キャビティ外周側に
密集し、金属溶湯１１がこの鋳造キャビティ外周側に密
集したセラミックス粒子又は繊維６間に入り込み固化さ
れて、セラミックスー金属複合層７が形成されることか
ら、セラミックスー金属複合層７と金属１１との界面が
一体的に形成される。そのため、セラミックス６と金属
１１との接合性をあまり考慮にいれずともよく、要求さ
れる特性が充分発揮できるように金属１１及びセラミッ
クス６の材質を決定できる。
【００１４】例えば、溶湯金属１１の材質を耐熱性に優
れる耐熱鋼にすると、鋳造体１２の外表面を形成するセ
ラミックスー金属複合層７がより耐熱性に優れたものと
でき、また、溶湯金属１１の材質を耐摩耗性に優れた金
属とすると、耐摩耗性により優れたものとできる。ま
た、発泡成形させた発泡体を切削・張り付けをして所定
形状・所定寸法の消失模型１を形成させその消失模型１
に金属溶湯１１を鋳込むことから、加工性の悪いセラミ
ックスー金属複合層７に切削等の２次加工を施さなくと
も、所定形状・所定寸法の鋳造体１２が容易に得られ、
鋳造体の寸法・形状の自由度が大きくできる。
れる耐熱鋼にすると、鋳造体１２の外表面を形成するセ
ラミックスー金属複合層７がより耐熱性に優れたものと
でき、また、溶湯金属１１の材質を耐摩耗性に優れた金
属とすると、耐摩耗性により優れたものとできる。ま
た、発泡成形させた発泡体を切削・張り付けをして所定
形状・所定寸法の消失模型１を形成させその消失模型１
に金属溶湯１１を鋳込むことから、加工性の悪いセラミ
ックスー金属複合層７に切削等の２次加工を施さなくと
も、所定形状・所定寸法の鋳造体１２が容易に得られ、
鋳造体の寸法・形状の自由度が大きくできる。
【００１５】また、消失模型１を、セラミックス粒子又
は繊維６を含有した発泡体とセラミックス粒子又は繊維
６を含有しない発泡体とを貼り合わせて形成させるよう
にしてもよく、耐熱性、耐高温摩耗性が要求される部分
にはセラミックス粒子又は繊維６を含有した発泡体で、
その他の部分にはセラミックス粒子又は繊維６を含有し
ない発泡体で形成させることにより、耐熱性、耐高温摩
耗性が要求される部分のみにセラミックスー金属複合層
７を備えた鋳造体１２が得られる。本発明は、上記記載
の実施形態に限定されるものでなく、適宜設計変更可能
である。例えば、上記実施形態では、湯口管９を消失模
型１に連結させるようにしてその湯口管９から金属溶湯
１１を注入するようにしているが、セラミックス粒子又
は繊維６が混在した消失模型１に堰模型、湯道模型及び
湯口模型を接合させ、湯口模型より金属溶湯１１を注入
させて、湯口模型、湯道模型、堰模型、消失模型１を燃
焼気化させつつ、その燃焼気化により生じたキャビティ
に充満され、セラミックスー金属複合層７を備えた鋳造
体１２を得るようにしてもよい。
は繊維６を含有した発泡体とセラミックス粒子又は繊維
６を含有しない発泡体とを貼り合わせて形成させるよう
にしてもよく、耐熱性、耐高温摩耗性が要求される部分
にはセラミックス粒子又は繊維６を含有した発泡体で、
その他の部分にはセラミックス粒子又は繊維６を含有し
ない発泡体で形成させることにより、耐熱性、耐高温摩
耗性が要求される部分のみにセラミックスー金属複合層
７を備えた鋳造体１２が得られる。本発明は、上記記載
の実施形態に限定されるものでなく、適宜設計変更可能
である。例えば、上記実施形態では、湯口管９を消失模
型１に連結させるようにしてその湯口管９から金属溶湯
１１を注入するようにしているが、セラミックス粒子又
は繊維６が混在した消失模型１に堰模型、湯道模型及び
湯口模型を接合させ、湯口模型より金属溶湯１１を注入
させて、湯口模型、湯道模型、堰模型、消失模型１を燃
焼気化させつつ、その燃焼気化により生じたキャビティ
に充満され、セラミックスー金属複合層７を備えた鋳造
体１２を得るようにしてもよい。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の実施例として、金属炭化物
（Ｃｒ3 Ｃ2 、ＳｉＣ）のセラミックス粒子とＨＫ４０
の耐熱鋼材料を用いて作製した鋳造体の具体的な製造方
法を説明する。表１は、作製した試料を示している。
（Ｃｒ3 Ｃ2 、ＳｉＣ）のセラミックス粒子とＨＫ４０
の耐熱鋼材料を用いて作製した鋳造体の具体的な製造方
法を説明する。表１は、作製した試料を示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】まず、発泡ポリスチレンの発泡ビーズに表
１に示す所定粒度、所定比重の金属炭化物（Ｃｒ
3 Ｃ2 、ＳｉＣ）のセラミックス粒子６とを所定量加
え、少量の水を加えながら攪拌混合させ、発泡ポリスチ
レン５周りにＣｒ3 Ｃ2 やＳｉＣのセラミックス粒子６
が被着した状態とさせた。次に、Ｃｒ3 Ｃ2 やＳｉＣの
セラミックス粒子６が被着した発泡ポリスチレンを１５
０×６０×１０mmの寸法の板形状又はφ５０mmの寸法の
球形状に発泡成形させ、内部にＣｒ3 Ｃ2 やＳｉＣのセ
ラミックス粒子６を混在された消失模型１が得られた。
１に示す所定粒度、所定比重の金属炭化物（Ｃｒ
3 Ｃ2 、ＳｉＣ）のセラミックス粒子６とを所定量加
え、少量の水を加えながら攪拌混合させ、発泡ポリスチ
レン５周りにＣｒ3 Ｃ2 やＳｉＣのセラミックス粒子６
が被着した状態とさせた。次に、Ｃｒ3 Ｃ2 やＳｉＣの
セラミックス粒子６が被着した発泡ポリスチレンを１５
０×６０×１０mmの寸法の板形状又はφ５０mmの寸法の
球形状に発泡成形させ、内部にＣｒ3 Ｃ2 やＳｉＣのセ
ラミックス粒子６を混在された消失模型１が得られた。
【００１９】次に、このＣｒ3 Ｃ2 やＳｉＣのセラミッ
クス粒子６が混在した消失模型１の外表面に塗型をコー
ティングさせた。次に、上部に開口部８を有した鋳枠２
内に所定位置まで鋳砂３を投入して砂床を形成させ、塗
型コーティングさせた消失模型１を砂床上に設置させ
た。そして、湯口管９を鋳枠２に固定してその一端を消
失模型１に連結させ、開口部８から消失模型１及び湯口
管９の周りに振動を加えながら鋳砂３を鋳枠２内の所定
位置まで充填させ、鋳枠２の開口部８を蓋体１０により
閉鎖固定して消失模型鋳造鋳型４を構成させた。
クス粒子６が混在した消失模型１の外表面に塗型をコー
ティングさせた。次に、上部に開口部８を有した鋳枠２
内に所定位置まで鋳砂３を投入して砂床を形成させ、塗
型コーティングさせた消失模型１を砂床上に設置させ
た。そして、湯口管９を鋳枠２に固定してその一端を消
失模型１に連結させ、開口部８から消失模型１及び湯口
管９の周りに振動を加えながら鋳砂３を鋳枠２内の所定
位置まで充填させ、鋳枠２の開口部８を蓋体１０により
閉鎖固定して消失模型鋳造鋳型４を構成させた。
【００２０】次に、鋳造用金属としてＨＫ４０の耐熱鋼
の金属溶湯１１を、ー２４０mmＨｇ、１５３０℃の鋳造
条件で消失模型鋳造鋳型４内に鋳込んだ。その結果、鋳
造体１２の外表面にＣｒ3 Ｃ2 又はＳｉＣーＨＫ４０の
セラミックスー金属複合層７が一体形成された板や球形
状の鋳造体が得られた。図３は、上述の方法により得ら
れた試料No.1の鋳造体の外表面のマクロ組織の顕微鏡写
真を示しており、図４は試料No.1の鋳造体のセラミック
スー金属複合層７のミクロ組織の顕微鏡写真を示してい
る。
の金属溶湯１１を、ー２４０mmＨｇ、１５３０℃の鋳造
条件で消失模型鋳造鋳型４内に鋳込んだ。その結果、鋳
造体１２の外表面にＣｒ3 Ｃ2 又はＳｉＣーＨＫ４０の
セラミックスー金属複合層７が一体形成された板や球形
状の鋳造体が得られた。図３は、上述の方法により得ら
れた試料No.1の鋳造体の外表面のマクロ組織の顕微鏡写
真を示しており、図４は試料No.1の鋳造体のセラミック
スー金属複合層７のミクロ組織の顕微鏡写真を示してい
る。
【００２１】図３及び図４の顕微鏡写真から、鋳造体１
２の外表面には、Ｃｒ3 Ｃ2 のセラミックス粒子６と耐
熱鋼の金属１１とがほぼ均一に混在したセラミックスー
金属複合層７が形成されており、また、セラミックスー
金属複合層７と金属層１１とが一体的に接合形成されて
いることがわかる。また、表２には、作製された鋳造体
の顕微鏡写真から複数箇所のセラミックスー金属複合層
厚さを測定し、その平均値を示す。
２の外表面には、Ｃｒ3 Ｃ2 のセラミックス粒子６と耐
熱鋼の金属１１とがほぼ均一に混在したセラミックスー
金属複合層７が形成されており、また、セラミックスー
金属複合層７と金属層１１とが一体的に接合形成されて
いることがわかる。また、表２には、作製された鋳造体
の顕微鏡写真から複数箇所のセラミックスー金属複合層
厚さを測定し、その平均値を示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】図５には、試料No.2を用いて、５０gfの荷
重下でビッカース硬さ試験を行った実験結果を示す。図
５の実験結果から、表面から約０．５mmまでは約８００
〜１２００MHv の値を示しており、かなりの硬度を有し
ていることがわかる。また、表面から約０．５mm以上の
地点からは約２００MHv の値を示しており、かなり硬度
が低下していることがわかる。そこで、表２の測定結果
から、試料No.2のセラミックスー金属複合層の平均厚さ
は０．５mmであり、上述の実験結果で示す硬度差が顕著
に現れた表面から０．５mmの地点と合致し、セラミック
スー金属複合層が形成されている部分ではかなりの硬度
が得られていることがわかる。
重下でビッカース硬さ試験を行った実験結果を示す。図
５の実験結果から、表面から約０．５mmまでは約８００
〜１２００MHv の値を示しており、かなりの硬度を有し
ていることがわかる。また、表面から約０．５mm以上の
地点からは約２００MHv の値を示しており、かなり硬度
が低下していることがわかる。そこで、表２の測定結果
から、試料No.2のセラミックスー金属複合層の平均厚さ
は０．５mmであり、上述の実験結果で示す硬度差が顕著
に現れた表面から０．５mmの地点と合致し、セラミック
スー金属複合層が形成されている部分ではかなりの硬度
が得られていることがわかる。
【００２４】そこで、本発明により作製された鋳造体
は、外表面が耐熱性・耐摩耗性に優れていることがわか
る。
は、外表面が耐熱性・耐摩耗性に優れていることがわか
る。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
消失模型鋳造法を用いて行われるものであることから、
安価でかつ鋳造日程の短縮が図ることができ、更に、消
失模型の内部がセラミックス粒子又は繊維を混在した状
態とさせ、その消失模型に減圧下で金属溶湯を鋳造させ
ることにより、消失模型における発泡材が金属溶湯の熱
エネルギーにより燃焼気化され鋳型内に鋳造キャビティ
を形成し、セラミックス粒子又は繊維は外方に押し出さ
れ鋳造キャビティ外周側に密集し、金属溶湯がこの鋳造
キャビティ外周側に密集したセラミックス粒子又は繊維
間に入り込み固化して、外表面側にセラミックスー金属
複合層が形成されることから、セラミックスー金属複合
層と金属層との界面が一体的に形成され、そのため、セ
ラミックスと金属との接合性をあまり考慮にいれずとも
よく、要求される特性が充分発揮できるように金属及び
セラミックスの材質を決定できる。
消失模型鋳造法を用いて行われるものであることから、
安価でかつ鋳造日程の短縮が図ることができ、更に、消
失模型の内部がセラミックス粒子又は繊維を混在した状
態とさせ、その消失模型に減圧下で金属溶湯を鋳造させ
ることにより、消失模型における発泡材が金属溶湯の熱
エネルギーにより燃焼気化され鋳型内に鋳造キャビティ
を形成し、セラミックス粒子又は繊維は外方に押し出さ
れ鋳造キャビティ外周側に密集し、金属溶湯がこの鋳造
キャビティ外周側に密集したセラミックス粒子又は繊維
間に入り込み固化して、外表面側にセラミックスー金属
複合層が形成されることから、セラミックスー金属複合
層と金属層との界面が一体的に形成され、そのため、セ
ラミックスと金属との接合性をあまり考慮にいれずとも
よく、要求される特性が充分発揮できるように金属及び
セラミックスの材質を決定できる。
【図１】本発明に係るセラミックス粒子を含有した消失
模型が鋳砂中に埋設させた鋳造前の消失模型鋳造用鋳型
の断面図である。
模型が鋳砂中に埋設させた鋳造前の消失模型鋳造用鋳型
の断面図である。
【図２】鋳造された後の消失模型鋳造用鋳型の断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明に係る実施例の外表面のマクロ組織を示
す顕微鏡写真である。
す顕微鏡写真である。
【図４】本発明に係る実施例のセラミックスー金属複合
層のミクロ組織を示す顕微鏡写真である。
層のミクロ組織を示す顕微鏡写真である。
【図５】ビッカース硬さ試験の実験結果である。
１ 消失模型 ２ 鋳枠 ３ 鋳砂 ４ 消失模型鋳造用鋳型 ５ 発泡材 ６ セラミックス粒子又は繊維 ７ セラミックスー金属複合層 １１ 金属溶湯（金属）
Claims (3)
- 【請求項１】 発泡ビーズとセラミックス粒子又は繊維
（６）とを混合し発泡成形してセラミックス粒子又は繊
維（６）を含有した消失模型（１）を作製し、この消失
模型（１）を鋳枠（２）内の鋳砂（３）中に埋設して消
失模型鋳造鋳型（４）を構成し、この鋳型（４）内を減
圧状態とした後、鋳型（４）内の消失模型（１）に金属
溶湯（１１）を注入して、金属溶湯（１１）の熱エネル
ギーにより消失模型（１）における発泡ビーズが発泡し
た発泡材（５）を燃焼気化させて鋳型（４）内に鋳造キ
ャビティを形成しつつセラミックス粒子又は繊維（６）
が外方に押し出され鋳造キャビティ外周側に密集し、金
属溶湯（１１）がこの鋳造キャビティ外周側に密集した
セラミックス粒子又は繊維（６）間に入り込むと共に鋳
造キャビティを充満し固化して、外表面にセラミックス
ー金属複合層（７）を形成させることを特徴とするセラ
ミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法。 - 【請求項２】 前記セラミックス（６）は、Ｃｒ3 Ｃ2
又はＳｉＣ等であることを特徴とする請求項１に記載の
セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法。 - 【請求項３】 前記金属溶湯（１１）は、耐熱鋼である
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のセ
ラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093033A JP2000288681A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093033A JP2000288681A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288681A true JP2000288681A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14071192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093033A Withdrawn JP2000288681A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | セラミックスー金属複合層を備えた鋳造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288681A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102489686A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 昆明理工大学 | 消失模铸造陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法 |
| CN103611922A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-05 | 匡毅 | 一种耐磨复合材料的制备方法 |
| CN104148616A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-19 | 吴建化 | 一种金属网格增强体与金属基融合的铸造方法 |
| CN109465386A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-15 | 河北科技大学 | TiCp/EPS消失模制备及其钢基复合材料工艺 |
| CN109465387A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-15 | 河北科技大学 | SiCp/EPS消失模及SiCp/Al铸造成形工艺 |
| CN109482813A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-19 | 河北科技大学 | WCp/EPS消失模模样及WCp/Fe复合材料制备 |
| CN110000335A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-12 | 河北科技大学 | 一种叶轮的铸造方法 |
| CN115921823A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高熵合金增强轻金属材料的制备加工方法 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11093033A patent/JP2000288681A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102489686A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 昆明理工大学 | 消失模铸造陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法 |
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| CN104148616A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-19 | 吴建化 | 一种金属网格增强体与金属基融合的铸造方法 |
| CN109465386A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-15 | 河北科技大学 | TiCp/EPS消失模制备及其钢基复合材料工艺 |
| CN109465387A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-15 | 河北科技大学 | SiCp/EPS消失模及SiCp/Al铸造成形工艺 |
| CN109482813A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-19 | 河北科技大学 | WCp/EPS消失模模样及WCp/Fe复合材料制备 |
| CN109465387B (zh) * | 2018-12-21 | 2020-09-15 | 河北科技大学 | SiCp/EPS消失模及SiCp/Al铸造成形工艺 |
| CN110000335A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-12 | 河北科技大学 | 一种叶轮的铸造方法 |
| CN115921823A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高熵合金增强轻金属材料的制备加工方法 |
| CN115921823B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-08-15 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种高熵合金增强轻金属材料的制备加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040304 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040304 |