JP2001512372A

JP2001512372A - インベストメントキャスティングにおける混入物のイメージング法

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Publication number: JP2001512372A
Application number: JP53290499A
Authority: JP
Inventors: マークイースプリングゲート; デビッドハワードスタージス; ジェムスアールバレット; メールダッドゥヤスレビ; ダグラスジーニコラス
Original assignee: ピーシーシーストラクチュラルズインコーポレイテッド
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2001-08-21
Also published as: DE69825877D1; ATE274386T1; EP0971803A1; AU1918599A; WO1999030854A1; CN1248186A; CN1329142C; US6102099A; EP0971803A4; EP0971803B1; HK1025067A1; DE69825877T2

Abstract

(57)【要約】金属または合金物品をインベストメントキャスティング型を使用してキャストする。ここで、前記型の上塗と、恐らく１またはそれ以上の前記型の支持層は混入物をイメージングするのに充分な量で実質的に均一に全体に分配されたイメージング剤を含んでなる。このイメージング剤、典型的には金属酸化物または金属塩はホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含んでなる。前記上塗は耐熱材料と前記イメージング剤との完全な混合物からなると好ましい。また、前記上塗は複数の型形成材料および／または複数種のイメージング剤を含むことができる。その後、前記金属または合金物品はＮ線分析により混入物に対して分析される。また、この方法は、この金属または合金をＸ線分析により分析する段階をも含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】インベストメントキャスティングにおける混入物のイメージング法発明の技術分野本発明はインベストメントキャスティング型の少なくとも上塗(facecoat)にイメージング剤を含むインベストメントキャスティング型の製造法に関し、また、このような型を使用して製造した金属または合金物品中の混入物のイメージング法に関する。発明の技術背景インベストメントキャスティングとは金属または合金物品（注入成形品ともいう）を、このような物品の形の内部空間を備える型中で溶融金属または合金を固化することにより、成形する方法である。この型は所望の物品の形に形成された蝋型に型形成材料の層を連続的に適用することにより形成される。この蝋型に適用された第１層（上塗という）はキャスティング工程の間、注入成形品である金属または合金に接触する。上塗を形成するのに使用した材料および恐らくこの型の他の「支持（backup）」層はキャスティング工程の間薄片にはがれ、溶融金属または合金中に埋まるようになる。その結果、この金属または合金物品には「混入物」といわれる材料のような、この物品の一部であることを意図しない材料が含まれる。多くの産業、特に航空宇宙産業には混入物の許容できる量および／または寸法について厳重な仕様事項がある。注入成形品中の混入物の位置の検出は困難であり、本発明以前には検出できないこともあった。検出された場合には混入物を金属物品から除去し、この物品を修理して、構造的完全を保つ。チタンはインベストメントキャスティング産業において主として断面が比較的小さいキャスティング物品に使用される。しかし、今日インベストメントキャスティングは以前に注入成形した物品より非常に大きい断面を有する航空機の構造部品の製造用に考えられている。比較的薄い物品中の混入物はＸ線分析を使用して検出できる。例えば、酸化トリウムおよびタングステンはインベストメントキャスティング用の型を製造するのに耐熱物として使用される。酸化トリウムおよびタングステンはチタン注入成形品中でＸ線分析により検出できることもある。この理由は酸化トリウムとタングステンの密度はチタンの密度との間に、酸化トリウムまたはタングステン由来の混入物をイメージングするのに充分な差があるからである。また、イットリアの上塗を備えた型を使用して注入成形させた比較的小さい断面の物品についても一般に同様である。イットリアとチタンの間の密度の差はエンジン部品のような比較的薄い部品において検出するのに充分である。しかし、インベストメントキャスティングにより製造される物品の厚さが、種々の要因、主に注入成形部品の厚さ、注入成形品である金属または合金のタイプ、混入物の寸法、および型を形成するのに使用する材料により決定される限界厚さを超えて増加すると、チタンまたはチタン合金中のイットリア混入物をイメージングするのに、Ｘ線検出を使用できない。また、上塗材料と注入成形品である金属の密度差が不充分である場合、あるいは混入物の寸法が非常に小さい場合には混入物をＸ線によっては検出できない。本発明以前にはキャスティング産業では熱中性子ラジオグラフィー（Ｎ線）イメージング剤が使用された。例えば、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）発行Ｎｏ．Ｅ７４８−９５には「インベストメントキャストタービンフルード中のセラミック残査のような材料の検出に対比（[c]ontrast）剤が役立つ」と記載されている（ＡＳＴＭＥ７４８−９５，ｐ５初め４６行あたり）。この引用は、セラミックコアの周りに金属を初めに固化することにより製造する内部空間を備えた物品についてＮ線を使用してセラミック残査を検出することに言及している。このセラミックコアを除去して空間を形成し、その後、硝酸ガドリニウムの溶液をこの空間に入れる。硝酸ガドリニウム溶液はこの空間に長く留まり、この物品の表面にある孔質セラミックコア残査に充分に侵入する。その後、この残査をＮ線によりイメージングできる。しかし、この方法は混入物をイメージングするためには機能しない。発明の概要本発明は比較的厚い注入成形品中に埋まった混入物イメージングの問題を提起する。この方法の１つの特徴は、キャスティングの前にインベストメントキャスティング型中に、特に型の上塗中に、イメージング剤を組み入れることであり、その結果注入成形物品中の混入物をイメージングできる。本発明の方法の１つの態様は、混入物をイメージングするのに充分な量のイメージング剤を含むキャスティング型を使用して製造した注入成形金属または合金物品を提供し、その後でＮ線分析によりこの物品が混入物を有するか否かを判定することを含む。注入成形金属または合金物品の提供段階はＮ線イメージング剤を含むキャスティング型を提供し、その後でこのキャスティング型を使用して金属または合金物品を注入成形することを含むことができる。典型的に、この型の上塗および恐らく１またはそれ以上の型の支持層は混入物をイメージングするのに充分な量で実質的に均一に全体に分配されたイメージング剤を含む。その後、この物品をＮ線イメージングにより混合物について分析する。また、この方法はＸ線イメージングにより金属または合金を分析する段階を含むことができる。この方法は、チタンまたはチタン合金物品のような比較的厚い物品（この物品の少なくとも１部分は約２インチより厚い）中の混入物を検出するのに特に適している。「混入物」とは型の上塗に由来する混合物のような、キャスティングに望ましくない材料をいう。あるいは「混入物」は強度強化繊維のような、キャスティング中に含まれるべき材料をいい、この場合、この繊維をイメージング剤でコートすることができ、あるいは繊維およびイメージング剤の完全に混合した混合物を製造し使用することができる。検出した有害な混合物は従来法で除去する。単一のあるいは複数種のイメージング剤および単一あるいは複数種の型形成材料を含む簡単な２成分系混合物を使用できる。好ましくは本発明は耐火材料の完全な混合物、イメージング剤の完全な混合物、および／または単一のあるいは複数種のイメージング剤と単一あるいは複数種の耐熱材料の完全な混合物等、本発明を実施するのに使用される材料の完全な混合物を形成することを含む。完全な混合物は多くの方法で製造できるが、好ましい方法はイットリア等の型形成材料をガドリニア等のイメージング剤でか焼または融合することである。物品の一次減衰係数とイメージング剤の一次減衰係数との差は物品全体について混入のＮ線イメージングができるのに充分でなければいけない。典型的には、イメージング剤は材料、通常はホウ素（例えばTiB₂）、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、ホウ素、これらの物理的混合物、およびこれらの化学的混合物からなる群から選択される金属を含む。このような金属を含む適当なイメージング剤の例としては、金属酸化物、金属塩、金属間化合物、およびホウ化物が挙げられる。ガドリユウムはチタン合金注入成形品中の混合物をイメージングするために好ましいイメージング剤である。上塗スラリーを作るのに使用する耐火材料は、典型的に約０．５〜約１００重量％、より典型的には約１〜約１００重量％、さらに典型的には約１〜約６５重量％、好ましくは約２〜約２５重量％のイメージング剤を含む。図面の説明図１Ａは３つの上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージであり、図中、「ａａ」はイットリアと２．５８重量％のガドリニアの混合物であり、「ａｂ」はイットリアと２５．９７重量％のガドリニアの混合物であり、「３」は１００重量％のイットリアである標準を示す。図１Ｂは３つの上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージであり、図中、「ｂａ」はイットリアと１３．１１重量％のサマリアの混合物であり、「ｂｂ」はイットリアと５．１４重量％のガドリニアの混合物であり、「３」は１００重量％のイットリアである標準を示す。図１Ｃは３つの上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージであり、図中、「ｃａ」はイットリアと５６．０３重量％のサマリアの混合物であり、「ｃｄ」はイットリアと３０．８重量％のサマリアの混合物であり、「３」は１００重量％のイットリアである標準を示す。図１Ｄはか焼したイットリアと４５重量％のジスプロシアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図１Ｅはか焼したイットリアと６２重量％のジスプロシアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図１Ｆはか焼したイットリアと１重量％のジスプロシアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｇはか焼したイットリアと１４重量％のガドリニアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｈはか焼したイットリアと６０重量％のガドリニアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｉはか焼したイットリアと１４重量％のサマリアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｊはか焼したイットリアと２７重量％のサマリアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｋはか焼したイットリアと２７重量％のガドリニアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図２Ｌはか焼したイットリアと３９重量％のガドリニアを含む上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図３はイットリアと１４重量％のガドリニアを含む上塗を有する型を使用して製造した実験的な注入成形品のＮ線イメージである。発明の詳細な説明本発明はＮ線分析またはＸ線分析と組合わせたＮ線分析を使用してインベストメントキャスティングにおける混入物を検出することに関する。この方法は実際的に全ての金属または合金、特に例えばチタン金属およびチタン合金、鋼、ニッケルおよびニッケル合金、コバルトおよびコバルト合金（コバルト−クロム合金）、繊維を含む金属マトリックス、およびこれらの材料の混合物中の混入物を検出するのに有益である。「イメージング剤」は型の少なくとも上塗材料に好ましくは均一全体的に含まれており、型形成材料由来のあらゆる混入物をも検出できる。上塗（および恐らく支持層）の型形成材料をイメージング剤として機能させることができる。しかし、イメージング剤として適当なほとんどの材料は商業的な実施に使用するには高価である。結果として、一般にイメージング剤は別の型形成材料と組合わせて使用して、インベストメントキャスティング型を作るのに適したスラリーを形成する。以下に、インベストメントキャスティングプロセス、混入物をイメージングするのに充分な量で少なくとも上塗に実質的に均一に全体に分配されたイメージング剤を含む型の製造法、およびこの型を使用して作ったインベストメントキャスティング中の混入物を検出する方法に関する適切な観点を議論する。Ｉインベストメントキャスティングプロセス上記のように、インベストメントキャスティングプロセスの第１段階で所望の物品の形の蝋型（パターン）（他のポリマーで作ったパターンも使用できる）を作る。このパターンを耐熱材料等の型形成材料を含む水性または非水性懸濁液中に連続的に浸漬する。この型の各層は同じ型形成材料を含むことができ、異なる型形成材料は各型層を形成するのに使用でき、または２またはそれ以上の型形成材料は型を形成するのに使用できる。恐らく上塗は最も重要な型層である。この理由は上塗材料は溶融状態の金属または合金にキャスティングプロセスの間に接触するからである。ほとんどの金属は反応性が高いので、特に、インベストメントキャスティングプロセスの間に使用される高温では反応性が高いので、上塗を製造するのに使用する材料は、キャスティングプロセスの条件下では、キャストである溶融金属または合金に対して実質的に非反応性でなければならない。インベストメントキャスティング型の上塗を形成するのに役立つ材料のリストの一部として、アルミナ、カルシア、シリカ、ジルコニア、ジルコン、イットリア、チタニア、タングステン、これらの物理的混合物、およびこれらの化学的混合物（例えば、これらの材料の反応生成物）を挙げることができる。上塗材料の選定は、キャストである金属に大いに依存する。イットリアはチタンおよびチタン合金製のキャスティング物品用の好ましい上塗材料である。この第１の理由はイットリアは溶融ラタンおよびチタン合金との反応製が他のほとんどの型形成材料と比べて低いからである。パターンの周りに上塗を固化した後、複数の付加的な層、例えば約２〜約２５、好ましくは約５〜約２０、より好ましくは約１０〜約１８の付加的な層をバターンに適用して、型を作る。本発明中、これらの層を「支持層」という。一般に混入物は上塗材料に由来するが、支持層からも出る可能性がある。また、一般に「スタッコ」材料を湿式型層に適用して、型構造に凝集性を与える。スタッコ材料として役立つ材料は型形成材料として役立つと考えられる材料、即ち、アルミナ、カルシア、シリカ、ジルコニア、ジルコン、イットリア、これらの物理的混合物、およびこれらの化学的混合物と実質的に同じである。型形成材料とスタッコとの主な相異は粒径である。即ち、一般に、スタッコは粒径が他の型形成材料より大きい。型形成材料（スタッコ以外）を含むインベストメントキャスティングスラリーを形成するのに使用に適切と考えられる平均粒径の範囲は、約１〜約３０ミクロン、好ましくは約１０〜約２０ミクロンである。一般に上塗スタッコ材料の粒径の範囲は約７０〜約１２０粒度（グリット）である。一般に、中間支持層（約２層〜約５層）は約３０〜約６０粒度の粒径のスタッコを含む。一般に最終支持層は約１２〜約４６粒度の粒径のスタッコを含む。スタッコおよび型耐熱材料は本発明を実施するための他のスタッコ材料および／またはイメージング剤と共に完全な混合物として形成できる。 II 混入物のイメージングに有用なイメージング剤特別な適用に対してどのイメージング剤を使用するかはＸ線分析またはＮ線分析を使用するか、あるいは２つの組合わせを使用するかに依る。キャスティングの品質に与えるイメージング剤の影響も重要である。Ｘ線検出で第１に考えられるのは、（１）キャスト材料の密度と混入物の密度の差、（２）混入物の寸法、厚さ、形、および方向、および（３）検査する断面の厚さである。キャスト材料と混入物の密度差が小さい場合（例えば、イットリアの上塗を使用して製造したチタンまたはチタン合金製キャスティングについて約０．５ｇ／ｃｃより小さく、断面厚さが約１インチより少ない場合）、ｘ線による混入物検出はイメージコントラストが不充分となる。イメージングを成功させるためには、物品が厚くなるのにつれて、この密度差を大きくしなければならない。例えば、チタンの密度は約４．５ｇ／ｃｃであり、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖの密度は４．４３ｇ／ｃｃである。一方、イットリアの密度は約５ｇ／ｃｃである。この密度差はＸ線分析で混入物をイメージするのにあるチタン物品についてのみ充分である。なぜなら、物品の厚さおよび混入物の厚さや表面積に依存するものだからである。一般に、Ｘ線分析は物品の最大厚さ部分が約２インチかそれ以下のチタンまたはチタン合金製物品中の混入物を検出するのに有用であることがわかった。本発明は、Ｘ線分析単独では充分ではない比較的厚いキャスティング中の混入物検出時の問題を解決した。Ｎ線のイメージング剤は上塗全体に、恐らく１またはそれ以上の支持層全体に、さらに恐らく上塗および／または１またはそれ以上の支持層を形成するのに使用するスタッコ材料中に実質的に均一に分配され、その結果、イメージング剤を含有する混入物を検出できる。所望型層またはスタッコ中のイメージング剤の均一な分配が達成されない場合は、混入物が型形成材料またはスタッコ材料だけで構成される可能性がある。その結果、上塗材料の混入は検出されないであろうし、キャスティングは所望の物理的特性を犠牲にする混入物を有することになるだろう。さらに、本発明は、有害な混入物ではない材料の存在を検出するのに使用できる。例えば、単一または複数種のイメージング剤を金属繊維マトリックス材料の繊維と結合あるいは完全に混合し、他の物の中で、繊維の位置および配向をイメージングすることができる。一般に、型形成材料とイメージング剤の単なる物理的混合物を本発明の実施に使用できるが、物理的混合物は好ましくはない。これに代えて、型形成材料と対照イメージング剤との「完全な混合物」が好ましい。本発明で使用する「完全な混合物」はＵ．Ｓ．特許第５，６４３，８４４号に定義されたものであり、本特許を参照することにより、これを本発明に組入れる。この’８４４号の特許は、水性インベストメントキャスティングスラリー中での型形成材料の加水分解の割合を減少させる目的で、あるドーパント材料と型形成材料の完全な混合物の形成を開示している。「完全な混合物」は、２成分を物理的に組合わせて簡単に得られる物理的な二成分系混合物とは異なる。典型的には、完全な混合物は、イメージング剤が型形成材料中に原子的に分散されること、例えば固溶体としてあるいは固体の型形成材料の結晶マトリックス中の小さい沈殿物として分散されることを意味する。あるいは、「完全な混合物」は融合した化合物を意味する。融合した材料は、先ず酸化ガドリニウム（ガドリニア）等のイメージング剤原料と型形成材料、特に酸化イットリウム（イットリア）等の上塗材料の原料とを所望の重量で混合物とすることにより合成できる。この混合物を溶けるまで加熱し、その後冷却して融合材料を作る。その後、この融合材料を粉砕して、所望の粒径の粒子を形成し、上記のインベストメントキャスティングスラリーを形成する。また、「完全な混合物」は型形成材料の外部表面におけるイメージング剤のコーティングを意味し得る。完全な混合物の製造法は以下のとおりであるが、これには限定されない。（１）融合物の溶融（耐熱材料とイメージング剤とをこの混合物の融点より高い温度まで加熱する）。（２）固体状態の焼結、本発明ではか焼という（これにより、固体材料はその融点より低い温度まで加熱され、化学的に均一な状態になる）。（３）対照剤と耐熱材料の共沈後のか焼。（４）イメージング剤を耐熱材料の外面領域上に被覆または共沈させるかあるいはその逆を行なう任意の表面コーティング法または共沈法。Ｘ線イメージングを使用してインベストメントキャスティング中の混入物を検出するのに特に有用と考えられるイメージング剤はエルビウム(例：Er₂O₃)、ジスプロシウム(例：Dy₂O₃)、イッテルビウム、ルテチウム、アクチニウム、およびガドリニウム(例：Gd₂O₃)、特にこのような化合物の酸化物、即ち、エルビア、ジスプロシア、イッテルビア、ルテチア、およびガドリニアからなる群から選択される金属を含む材料を含む。また、これらの金属の自然に産出する同位体も使用できる。Ｎ線イメージング剤として有用な自然に産出する同位体の１例はガドリニウム１５７であり、これは熱中性子断面積が２５４，０００バーンである。また、イメージング剤として有用な材料は塩、水酸化物、酸化物、ハロゲン化物、硫化物、およびこれらの組合わせである。また、加熱等のさらに別の処理をすることにより、これらの化合物を形成する材料も使用できる。Ｘ線イメージングに有用な付加的なイメージング剤はキャストである金属または合金の密度を可能性のあるイメージング剤（特に金属酸化物）の密度と比較して、キャスティングの断面全体にイメージング剤を含む混入物をイメージするキャストである金属または合金の密度より充分に大きい密度を有するイメージング剤を選択することにより決定できる。Ｘ線イメージング用のイメージング剤の選択に対して考えられる他の要因は生成されるα硬化層（ｃａｓｅ）の量などである。α硬化層とはキャストである金属または合金による上塗材料の還元によりチタンおよびチタン合金キャスティング上に生成される脆い酸素が多い表面層をいう。α硬化層の厚さは型／パターンが焼成および／またはキャストされる温度に非常に影響される。α硬化層の量が特定のキャスト物品について多過ぎる場合には、このような物品はその意図する目的には使用できない。チタンまたはチタン合金について、Ｘ線による混入物の検出用の好ましいイメージング剤はガドリニアである。この理由はこれはＮ線イメージングに対しても有用であり、ガドリニアの密度は約７．４ｇ／ｃｃで、これに対してチタンの密度は約４．５ｇ／ｃｃであるからである。一般に、インベストメントキャスティングを製造するのに通常使用される他の金属および／または合金、例えばステンレススチールやニッケル基超合金は、キャストに使用される型形成材料の密度と大きな差があるので、このような材料はＸ線による混入物のイメージングには問題がない。しかし、上記のイメージング剤をこれらの合金と共に使用できる。Ｎ線イメージングはASTM E748-95「材料の熱中性子ラジオグラフィーについての標準的な適用(“Standard Practices for Thermal Neutron Radiograhy of Ma terials”)」に記載されている。この参照により本発明に組み入れる。Ｎ線イメージングは目的物による放射ビームの強度変化を利用して、その目的物のある巨視的な詳細をイメージングする方法である。Ｎ線は混入物のイメージングのために貫通放射物として中性子を使用する。Ｎ線イメージングに必要な基本的な成分は速い中性子の供給源、モジュレータ、ガンマフィルタ、コリメータ、変換スクリーン、フィルムイメージレコーダまたは他のイメージング装置、カセット、および適当な生物学的なシールディングおよびインターロック装置である。ASTM E 748-95参照。Ｘ線検出用の適切なイメージング剤は、イメージング剤の密度とキャステングの金属または合金の密度の差に応じて選択されるが、混入物のＮ線イメージング用の適切なイメージング剤は、キャストである金属または合金に関係のあるイメージング剤として使用される材料の一次減衰係数または熱中性子断面積により選択され決定される。イメージング剤とキャステングの金属または合金の一次減衰係数または熱中性子断面析の差は、物品の断面全体でどんな混入物もイメージできるためには充分でなければならない。Ｘ線検出同様、Ｎ線検出は、単一または複数種のイメージング剤と型を形成するのに使用される単一または複数種の型形成材料との物理的な混合物を単に作ることにより実施できる。しかし、Ｘ線検出同様、好ましい方法は、単一的または複数種のＮ線イメージング剤と上塗および／または支持層を形成するのに選択された単一または複数種の型形式材料との完全な混合物を作ることである。インベストメントキャスティング中の混入物のＮ線検出に最も有用と思われる材料は、ホウ素(例：TiB₂)、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、およびこれらの混合物からなる群から選択される金属を含む材料を含む。金属塩等の他の材料も本発明の混入物イメージング法を実施するのに使用できるが、これらの金属の酸化物はＮ線イメージング用の好ましい材料である。酸化ガドリニウム（ガドリニア）はチタン又はチタン合金キャステング中の混入物のＮ線検出用の好ましいイメージング剤である。ガドリニウムは最も高い一次減衰係数（即ち約1483.88ｃｍ^-1）をもつ元素のひとつであり、これに対してチタンの一次減衰係数は約0.68ｃｍ^-1である。チタンまたはチタン合金の一次減衰係数ととガドリニウムの一次減衰係数の差のために、ガドリニアはＮ線イメージングに特に適切となる。混入物のＮ線イメージング用の他のイメージング剤は比較的大きい一次減衰係数を有する材料の群から選択できる。チタン以外の金属および／または合金に対しても、ガドリニアは好ましいイメージング剤となるであろう。第一の理由は、同様に、ガドリニウムの比較的大きい一次減衰係数のためである。表１はインベストメントキャスティング中の混入物のＮ線およびＸ線イメージングに特に有用と思われる材料に関するデータを示す。また、比較できるように、チタンのデータも載せる。 ^A「中性子断面積」より最新のデータを用いて、ASTM E 748-95に準拠した。「Ne utron Resonance Parameters and Thermal Cross Sections」S.F.Mughabghab，アカデミック出版カリフォルニア州サンディエゴ，1981。^a 全断面積は推定値である。^c 一次減衰係数は公称原子量と密度を用いて計算した。 III イメージング剤を含む型の形成パターンに型形成材料およびスタッコ材料を連続的に適用することによりインベストメントキャスティング型を作るためのスラリーを形成することは、当業者に知られている。本発明の方法は単一または複数種のイメージング剤を含む型層を形成することによるこれらの方法とは異なる。イメージング剤と型形成材料の単純な物理的混合物または完全な混合物を使用してスラリー懸濁液、典型的には水性懸濁液、しかしおそらく有機液に基づく懸濁液も形成する。パターンを単一または複数種の型形成材料と単一または複数種のイメージング剤を含む単一または複数種のインベストメントキャスティングスラリーに連続的に浸漬する。以下の実施例は本発明の幾つかの特徴を説明することを意図したものであり、併せて、本発明を実施するためにインベストメントキャスティングスラリーとこれから作る型の作り方も説明する。本発明は例示した特定の特徴に限られるものではない。実施例１この実施例はインベストメントキャスティング用の型上塗形成に有用なスラリーの調製およびこのような上塗を含む型の作り方を説明する。この実施例中と以降の実施例中の量は特に示さない場合はスラリーの全重量に対する百分率（重量百分率）である。また、特に示さない場合は、全段階とも連続的な混合下になされる。この特別な実施例では、上塗耐熱材料とイメージング剤は同じ材料、即ちジスプロシアである。ジズプロシアは密度が約8.2g/ccなのでＸ線による混入物のイメージングに対する優れた候補である。先ず2.25重量％の脱イオン水を0.68重量％の水酸化テトラエチルアンモニウムと合わせて混合物を作った。その後、1.37重量％のラテックス(Dow 460NA)、0.1 5重量％の界面活性剤(NOPCOWET C-50)、および5.50重量％のコロイダルシリカ平均粒直径を有する）を、前記混合物に添加し、連続的に攪拌した。90.05重量％のジスプロシア耐熱物／イメージング剤を前記水性組成物に添加し、上塗スラリーを形成した。この実施例１と実施例２〜３では、少量のダウ(Dow)1410消泡剤をスラリー形成後に、スラリーに添加した。さらに、特に示さない場合は、混合物はある実施例について供された表中の順序で材料を混合することにより作られた。先ず供試バー形の蝋型（パターン）を上塗スラリー組成物中に浸漬して、ジスプロシアを含む上塗を形成した。７０粒度の融合アルミナを上塗用のスタッコ材料として使用した。エチルシリケートバインダーと共に２つのアルミナスラリー層をこの上塗の上に適用し、中間層を形成した。第２および第３中間層に対するスタッコ材料は４６粒度の融合アルミナであった。その後４〜１０の型層をコロイダルシリカバインダーを含むジルコン粉末を使用して連続的に適用した。４〜１０の型層に使用したスタッコ材料は４６粒度の融合アルミナであった。１０層を形成した後、供試バーをキャストするために、このパターンをオートクレーブ中で除去し、溶融チタン合金を入れるのに適切な型を作った。溶融Ti6-4合金を供試バー型中に注入し固化した。その後、この型を、キャステングの周りから除去し、約１インチの直径の供試バーを得た。その後、供試バーをα硬化層の存在について試験した。より詳しくは以下に記載する。また、この供試バーをＸ線イメージングにかけて、混入物の存在を調べた。混入はキャステングを作る度毎には発生せず、混入の位置は予想が困難であるので（このような予想のためにソフトウェアが近頃開発されていはいるが）、この実施例で作った試料中の模造の混入物の存在についてシステムを開発した。少量の上塗りフレーク（即ち、この例のジスプロシアを含んだ上塗材料）を厚さ１インチの供試バーの頂部に置いた。別の厚さ１インチの供試バーをこの上塗りフレークを覆って置いた。その後、これら２つの供試バーを一緒に溶接して、厚さ２インチの混入物含有供試バーを形成した。この供試バーを1650°Ｆ、15000psiにて熱間等方圧成形(HIP)し、非破壊検出法により検出できない界面を有する供試バーを得た。上塗スラリーから作ったフレークを使用して、この方法で作った混入物供試バーのＸ線を取った。ジスプロシア混入物ははっきり見えた（しかしＸ線からの写真イメージを作るのは困難である。）ジスプロシア混入物がはっきりみえたという事実により、ジスプロシアはチタンおよびチタン合金キャステング中の混入物をＸ線イメージング法を用いてイメージングするための優れたイメージング剤であることがわかる。実施例２この実施例は、上塗スラリー、この上塗を具えて作られた型、およびこの型を使用してキャストしたチタン供試バーの製造に関し、上塗り中のイメージング剤を使用して混入物イメージングの有効性を決定する。実施例１と対照して、この実施例では、耐熱材料、即ちイットリアと、イメージング剤、即ちジスプロシアの物理的混合物を使用して上塗を形成した。上塗スラリーと型とは、実施例１と実質的に同じ方法で製造した。上塗スラリーを製造するのに使用した材料は以下の表２に示す。実施例１のように、表２に示す組成物からなる上塗りを具えた型を使用して、 Ti6-4合金から供試バーを製造した。また、この供試バーをα硬化層ついて試験し、α硬化層データを表５に示す。混入物含有供試バーを、イットリアとジスプロシアの物理的混合物を含むフレークを使用して作った。その後、この方法で作った供試バーをＸ線イメージングにかけて、混入物が検出されるか否か判定した。Ｘ線イメージは、混入物含有供試バーの中心の上塗模造混入物の混在を明らかに示した。実施例３この実施例は、上塗スラリー、この上塗を具えて作られた型、この型を使用してキャストしたTi6-4供試バーの製造に関し、このような供試バーにおいて作られたα硬化層の量を決定した。実施例１のように耐熱材料とイメージング剤は同じ材料、即ちエルビアであった。しかし、上塗スラリーと型を実施例１と実質的に同じ方法で製造した。上塗スラリーの製造に使用した材料は以下の表３に示す。実施例１におけるように、直径約１インチのTi6-4供試バーを表３に示す組成物からなる上塗を具えた型を使用して注入成形した。この実施例３に従って作った供試バー中で検出されたα硬化層の量を以下の表５に示す。混入物含有供試バーを耐熱材料およびイメージング剤としてエルビアを含むフレークを使用して作った。その後、この方法で作った供試バーをＸ線イメージングにかけて、混入物を検出できるか否かを判定した。Ｘ線イメージは、混入物含有供試バーの中心に上塗模造混入物の存在を明らかに示した。実施例４この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使用してキャストしたTi6-4供試バーの製造に関し、上塗材料を使用して混入物イメージングの有効性を決定した。実施例２におけるように、上塗スラリーは、型形成材料、即ちイットリアとイメージング剤即ちエルビアとの物理的混合物を含む。しかし、上塗スラリーと型を実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを製造するのに使用した材料を以下の表４に示す。混入物供試バーをイットリアとエルビアの物理的混合物を含むフレークを使用して作った。その後、この方法で作った供試バーをＸ線イメージングにかけて混入物を検出できるか否かを判定した。Ｘ線イメージは、混入物含有供試バーの中心に上塗模造混入物の存在を明らかに示した。実施例１〜４における上記の方法で製造した供試バーのα硬化層の量を以下の表５に示す。イットリアはチタンおよびチタン合金キャステング中のα硬化層を最小にすることがわかったので、これを、イメージング剤として役立つと考えられる他の材料のα硬化層の結果と比較するためのコントロールとして使用した。表５は本発明に従って製造されたキャステングには、耐熱材料としたイットリアを単に使用することにより発生するよりもα硬化層がわずかに多いことを示し、これは予想された通りである。役0.020インチかそれ以下、好ましくは約0.015 インチかそれ以下の連続したα硬化層、および約0.035インチかそれ以下、好ましくは約0.025インチかそれ以下の全α硬化層を有するキャステングがなお約立つキャステングと考えられる。結果として、表５は本発明に従って作られた物品は、イメージング剤を含まないイットリアの上塗りを具えた型を使用して作ったキャスティングよりα硬化層がわずかに多いけれども許容できることを示している。しかし、本発明に従って作った型を使用して、通常のキャステング手順によると、α硬化層が多すぎる場合には、本発明の方法に他の手順を組み合わせて使用して、α硬化層を減少させることができる。たとえば、型を通常のキャステング温度、約1800°Ｆからより低い温度、例えば約700°Ｆに冷やすなどである。以下の実施例11〜17および19〜20のα硬化層の結果を参照のこと。あるいは遅延注入法を使用できる。遅延注入キャステングはＵＳ出願No.08/829,534(1997年3月2 8日出願)、「アルミニュム、イットリウム、またはジルコニウムによるインベストメントキャスティングの汚染減少法」に開示されており、これを参照して本発明に取り込む。実施例５この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えて作った型、この型を使用してキャストしたTi6-4段階光学くさび供試バーの製造に関し、この上塗材料を使用して混入物イメージングの有効性およびこの供試バーキャステングしてできたα硬化層の量を判定する。実施例２におけるように、この実施例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちガドリニアの物理的混合物を上塗スラリーの製造に使用した。しかし、上塗スラリーと型は、実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーの製造に使用した材料は以下の表６に示す。階段光学くさび供試キャステング（1.5インチ、１インチ、０．５インチ、０．２５インチ、０．１２５インチ）を表６の組成物の上塗を具えた型を使用してＴｉ６−４合金からキャストした。これらの階段光学くさびキャステングに対するα硬化層の試験結果を以下の表７に示す。Ｃは連続α硬化層を示し、Ｔは全α 硬化層を示す。図１Ａは２つの１インチ厚さのプレートの間に３つの上塗模造混入物を挟んで作った２インチ厚さの混入物含有供試バーのＮ線イメージである。それらの混入物はイットリアから作った混入物、混入物が検出されないコントロールとして作用するもの（図１Ａの「３」として示された混入物）、イットリアと２．２５重量％（スラリーに基づいて）／2.58重量％（乾燥状態に基づいて）のガドリニアの物理的混合物を含む「ａａ」として示された混入物である。イットリア−ガドリニアイメージング組成物を含む組成物は図１Ａではっきり検出される。故に、図１Ａは、本発明の方法に従って他の耐熱材料と物理的に混合したイメージング剤を含む型から作ったキャステングのＮ線イメージングを使って混入物の検出ができることを示している。実施例６この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使ってキャストしたTi6-4供試バーの製造に関し、上塗材料を使った混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャステングすることにより作られたα硬化層の量を判定した。実施例２におけるように、この実施例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちガドニリアの物理的混合物を上塗スラリーの製造に使用した。しかし、上塗スラリーと型を実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを製造するのに使用した材料を表８の示す。図１Ａは、実施例５で上記したＮ線イメージであり、「ａｂ」で示した試料は表８に示す上塗スラリー組成物を使って作った、イットリアと２１．３０重量％（スラリーに基づいて）／２５．９７重量％（乾燥状態に基づいて）のガドリニアの物理的混合物を含む混入物である。２５．９７重量％のガドリニアを含んで作った混入物は図１Ａで最もはっきり見える混入物である。図１Ａはチタン合金キャスティングの内部の上塗混入物は本発明の方法に従ってＮ線イメージングおよびガドリニアイメージング剤を使用して容易に検出されることだけでなく、Ｎ線イメージの明瞭さを使用されるイメージング剤の量により調節することができることを示している。このことは、使用されるイメージング剤の量を増加することにより２インチより厚い断面のキャスティング中の混入物を検出できることを示唆している。キャスティングを形成するのに使用できる特定のイメージング剤の最大量を決定するのに可能な方法は約０．０２０インチかそれ以下の連続した α硬化層および約０．０３５インチかそれ以下の全α硬化層を有するキャスティングを一般に得るのに使用できるイメージング剤の量を決定することである。実施例７この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使った混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。実施例２におけるように、この実施例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちサマリアの物理的混合物を使用して上塗スラリーを製造した。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを製造するのに使用した材料を表９の示す。図１Ｂは３つの上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。図１Ｂの「ｂａ」で示す混入物はイットリアと１１．４５重量％（スラリーに基づいて）／１３．１１重量％（乾燥状態に基づいて）のサマリアの物理的混合物からなり、これは表９のスラリー組成物を使用して作られたものである。そして「３」で示した混入物はイットリアでありコントロールである。１３．１１重量％のサマリアを含んで作られた混入物は図１Ｂではっきり見ることができ、サマリアは本発明の方法に従って、混入物のＮ線イメージング用のイメージング剤として使用できることを示している。実施例８この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使用した混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャステングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。実施例２におけるように、この例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちガドリニアの物理的混合物を使用して上塗スラリーを製造した。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表１０に示す。図１Ｂは実施例７に記載したＮ線イメージであり、「ｂｂ」で示した混入物は表１０の上塗スラリー組成物を使用して作った、イットリアと４．４９重量％（スラリーに基づいて）／５．１４重量％（乾燥状態に基づいて）のガドリニアの物理的混合物からなる。５．１４重量％のガドリニアを有する混入物「ｂｂ」は図１Ｂではっきり見え、１１．９５重量％のサマリアを有するスラリーから作った図１Ｂの「ｂａ」の混入物と区別できる。実施例９この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。実施例２におけるように、この例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちサマリアの物理的混合物を使用して、上塗スラリーを製造した。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを作るのに使用した材料は表１１に示す。図１Ｃは３つの上塗模造混入物を有する混入物含有供試バーのＮ線イメージである。「ｃａ」で示される図１Ｃの混入物は表１１のスラリー組成物を使用して作ったイットリアと４９．８６重量％（スラリーに基づいて）／５６．０３重量％（乾燥状態に基づいて）のサマリアの物理的混合物からなる。「３」で示される図１Ｃの混入物はイットリアであり、コントロールとして使用された。５６．０３重量％のサマリアを含む混入物は図１Ｃで「ｃａ」としてはっきり見ることができる。実施例１０この実施例は上塗スラリー、この上塗を具えた型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使用して混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。実施例２におけるように、この実施例は耐熱材料、即ちイットリアとイメージング剤、即ちサマリアの物理的混合物を使用して、上塗スラリーを製造した。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表１２に示す。図１Ｃは実施例９で議論したＮ線イメージであり、「ｃｄ」で示された混入物はイットリアと２７．１１重量％（スラリーに基づいて）／３０．８０重量％（乾燥状態に基づいて）のサマリアの物理的混合物からなり、表１２の上塗スラリー組成物を使用して作った。「ｃｄ」で示された混入物は３０．８重量％のサマリアを含いで作られており、図１Ｃにはっきり見られる。実施例１１この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を具えて作られた型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使って混入物イメージングの有効性および２つの異なる温度、即ち７００°Ｆと１８００°Ｆにおける、この供試バーをキャストすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１１はか焼したエルビア／イットリアの完全な混合物を含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表１３に示す。実施例１１の組成物を有する殻を使用した１８００°Ｆと７００°Ｆにおける供試バーキャストに対するα硬化層のデータを以下の表１４に示す。表１４に示すα硬化層のデータは実施例１１に記載したように作った殻を使ってキャストした部品は許容できるα硬化層、即ち約０．０２０インチ未満の連続したα硬化層でかつ約０．０３５インチ未満の全α硬化層を有することを示す。またα硬化層のデータは、予想通りに、型の温度を下げるとα硬化層の量も減少することを示す。このことは、特定の厚さのキャスティングに対する２つの異なる温度における全α硬化層を比較することにより最も良く示される。例えば、１インチの供試バーは１８００°Ｆで約０．０１６インチの全α硬化層を有し、７００°Ｆでは０．０１３インチとなる。実施例１２この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を具えて作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使用して混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャストすることにより作られるα硬化層の量を決定する。この実施例１２はか焼したエルビア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表１５に示される。実施例１１の組成物を有する殻を使って作った供試バーに対する１８００°Ｆと７００°Ｆにおけるα硬化層のデータは以下の表１６に示される。表１６からの情報により、実施例１２におけるようにして作った殻を使ってキャストした部品は許容できるα硬化層を有し、型の温度を下げると一般にα硬化層の量が減少することがわかる。実施例１３この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を具えて作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャストして作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１３はか焼したジスプロシア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表１７に示される。図１Ｄは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図１Ｄは混入物の存在を示している。実施例１３の組成物を有する殻を使って作った部品に対する１８００°Ｆと７００°Ｆにおけるα硬化層のデータを以下の表１８に示す。実施例１４この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を使って作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャストすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１４はか焼したジスプロシア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表１９に示す。図１Ｅは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図１Ｅは混入物の存在を示す。実施例１４の組成物を有する殻を使って１８００°Ｆと７００°Ｆにおける殻の温度でキャストした供試バーのα硬化層のデータを以下の表２０に示す。実施例１５この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を具えて作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャストすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１５はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表２１に示す。図１Ｆは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図１Ｆは混入物の存在を示す。実施例１５の組成物を有する殻を使ってキャストした供試バーに対するα硬化層のデータを以下の表２２に示す。実施例１６この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を使って作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１６はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表２３に示す。図２Ｇは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｇは混入物の存在を示す。実施例１６ののようにしてキャストした供試バーに対するα硬化層のデータを以下の表２４に示す。実施例１７この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を使って作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１７はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表２５に示す。図２Ｈは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｈは混入物の存在を示す。実施例１７ののようにしてキャストした供試バーに対するα硬化層のデータを以下の表２６に示す。実施例１８この実施例は型形成材料とイメージング剤の両方としてのガドリニアを含んでなる上塗スラリー、この上塗を備えた型の製造に関する。この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表２７に示す。この実施例１８に従って作った型は部品のチャスティングに適切とは思われない。これは明らかにイットリアに相対してガドリニアの水溶解性が増加したためである。この実施例１８の問題は、他のイメージング剤および型形成材料とイメージング剤の混合物と比較して純粋なガドリニアの水溶解性が高まったことを考慮して論じられる。実施例１９この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を備えて作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャストすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例１９はか焼したサマリア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料は以下の表２８に示す。図２Ｉは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｉは混入物の存在を示す。実施例１９の組成物から作った殻を使って１８００°Ｆと７００°Ｆの殻の温度でキャストした供試バーに対するα硬化層のデータを以下の表２９に示す。実施例２０この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を使って作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られたα硬化層の量を判定する。この実施例２０はか焼したサマリア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表３０に示す。図２Ｊは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｊは混入物の存在を示す。実施例２０のようにしてキャストした供試バーに対するα硬化層のデータを以下の表３１に示す。実施例２１この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を使って作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。この実施例２１はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表３２に示す。図２Ｋは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｋは混入物の存在を示す。実施例２２この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を備えて作った型、この型を使ってキャストしたＴｉ６−４供試バーの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの供試バーをキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。この実施例２２はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を以下の表３３に示す。図２Ｌは上記の上塗組成物を有する型を使って作った供試バーのＮ線イメージである。図２Ｌは混入物の存在を示す。実施例２３この実施例は型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる上塗スラリー、この上塗を具えて作った型、この型を使って作ったＴｉ６−４構造キャスティングの製造に関し、この上塗材料を使って混入物イメージングの有効性およびこの部品をキャスティングすることにより作られるα硬化層の量を判定する。この実施例２３はか焼したガドリニア／イットリアを含んでなる上塗スラリーに関する。しかし、この上塗スラリーと型は実施例１と実質的に同じ方法で作った。この上塗スラリーを作るのに使った材料を表２３に示す。４箇所からのα硬化層の結果を表３４に示す。Ｎ線分析を使った非破壊試験により、約１インチ、断向厚さ中に２つの混入物の存在が明らかになった（図３）。この混合物は約０．０２５インチと０．０５０インチの長さであることが観察された。Ｘ線分析と超音波検査の両方を使った検査に対する標準製造法ではこれらの混入物は明らかにならなかった。従って、この実施例は（１）許容できるレベルのα硬化層を有するキャスティングを製造するガドリニアをドープした上塗の能力、および（２）混入物を検出するＮ線分析使用の利点を示す。ただし、本発明前に開発された従来の技術では検出できない。 IV イメージング剤を含む型を形成するための浸透法上記の方法は、１つまたはそれ以上のイメージング剤を含む少なくとも上塗を具えた型を形成することを含む。イメージング剤を含んでなるインベストメントキャスティング型を形成する別の方法は、先ずほぼ上記のような型を形成し、その後、この型を適切なイメージング剤を浸透させることである。この方法によると、スタッコを含む全粒子がイメージング剤で被覆されるであろう。型に浸透させるひとつの方法は、従来の方法で、所望の物品の形の内部キャビティを有する型を形成することであろう。その後で、イメージング剤の溶液、典型的には水溶液（しかし、これに限らない）をキャビティの内側に充分な時間適用して、型の所望の部分に実質的に均一に浸透させる。例えば、硝酸塩、硫酸塩またはハロゲン化物の塩等の酸化したガドリニウムを含んでなる塩の溶液をキャビティの内側に適用する。型を浸透する別の方法は、少なくとも上塗を有するパターンをイメージング剤を含んでなる水溶液または非水溶液中に浸漬して、イメージング剤を少なくとも上塗に浸透させることであろう。このパターンをイメージング剤溶液中に浸漬することができるのは、上塗のみ適用した後、上塗適用後とその後で再び少なくとも１つの支持層を適用した後、上塗を適用後とその後で丙び複数回連続して支持層を適用する度毎に、または型の全ての層をそれぞれ適用する度毎に浸漬できる。この「浸透」は適切な結果をもたらす。しか。し、少なくとも上塗中に、単一または複数種の型形成材料と単一または複数種のイメージング剤の完全な混合物を含む型を形成することが好ましい方法であると考えられる。以上、本発明を好ましい態様について説明した。しかし、本発明は記載の特定の特徴に限定されるべきでなく、本発明の範囲は以下の請求の範囲により決定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者スタージスデビッドハワードアメリカ合衆国オレゴン州 97009 ボーリングサウスイーストウインストンロード 12227 (72)発明者バレットジェムスアールアメリカ合衆国オレゴン州 97267 ミルウォーキーサウスイーストオークハーストコート 16410 (72)発明者ヤスレビメールダッドゥアメリカ合衆国オレゴン州 97015 クラッカマスサウスイーストキャスリンコート 12959 (72)発明者ニコラスダグラスジーアメリカ合衆国ワシントン州 98604 バトルグラウンドノースイーストワンハンドレッドナインティーナインスコート 22207

Claims

【特許請求の範囲】 1. 金属または合金物品中の混入物を検出する方法であって、混入物をイメージングするのに充分な量でイメージング剤を含むキャスティング型を使用して製造したキャストされた金属または合金物品を用意し、この物品に混入物があるか否かをＮ線分析により判定することを含んで構成される方法。 2. 前記キャスティング型がインベストメントキャスティング型である請求項１記載の方法。 3. 前記インベストメントキャスティング型が少なくとも上塗全体に実質的に均一に分配されたイメージング剤を含んでいる請求項２に記載の方法。 4. 前記型がイメージング剤を含んでなる少なくとも１つの支持層をさらに含んでいる請求項３記載の方法。 5. キャスティングを形成する方法であって、Ｎ線イメージング剤を含んでなるキャスティング型を用意し、このキャスティング型を使用して金属または合金物品をキャストすることを含んで構成される方法。 6. 前記キャスティング型がインベストメントキャスティング型である請求項５記載の方法。 7. 前記キャスティング型が少なくとも上塗部分にイメージング剤を含んでなるインベストメントキャスティング型である請求項５に記載の方法。 8. 前記物品に混入物があるか否かを少なくともＮ線分析により判定する段階をさらに含んで構成される請求項５記載の方法。 9. 前記判定段階がＮ線イメージを分析することを含んで構成される請求項８記載の方法。 10．前記判定段階が前記物品をＮ線分析により混入物に対して分析することを含んで構成される請求項８記載の方法。 11．金属または合金物品中の混入物を検出する方法であって、混入物をイメージングするのに充分な量で実質的に均一に全体に分配されたイメージング剤を含んでなる上塗を備えた型を使用して金属または合金物品をキャストし、この物品をＮ線分析により混入物に対して分析することを含んで構成される方法。 12．前記型がインベストメントキャスティング型であり、前記イメージング剤が少なくとも上塗層に実質的に均一に分配されている請求項１１記載の方法。 13．前記分析段階がＸ線分析をさらに含んで構成される請求項１１記載の方法。 14．前記型がイメージング剤を含んでなる少なくとも１つの支持層をさらに含む請求項１２記載の方法。 15．前記イメージング剤がホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含む請求項１１記載の方法。 16．前記イメージング剤が金属塩、金属酸化物、金属間化合物、ホウ化物、またはこれらの混合物である請求項１５記載の方法。 17．前記物品がチタンまたはチタン合金を含んでなり、前記上塗が耐熱材料をさらに含んでなる請求項１１記載の方法。 18．前記耐熱材料がイットリア、ジルコニア、アルミナ、カルシア、シリカ、ジルコン、チタニア、タングステン、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物である請求項１７記載の方法。 19．前記耐熱材料がイットリアまたはジルコニアである請求項１７記載の方法。 20．前記イメージング剤がガドリニアである請求項１９記載の方法。 21．前記上塗を堆積形成するのに使用される上塗スラリーは約１〜約１００重量％のイメージング剤を含む請求項１１記載の方法。 22．前記上塗を堆積形成するのに使用される上塗スラリーは約１〜約６５重量％のイメージング剤を含む請求項１１記載の方法。 23．前記上塗を堆積形成するのに使用される上塗スラリーは約２〜約２５重量％のイメージング剤を含む請求項１１記載の方法。 24．前記上塗は耐熱材料と前記イメージング剤の完全な混合物を含んでなる請求項１１記載の方法。 25．前記上塗は完全に混合されたイメージング剤を含んでなる請求項１１記載の方法。 26．前記上塗は完全に混合された耐熱材料を含んでなる請求項１１記載の方法。 27．前記物品はチタンまたはチタン合金を含み、前記上塗はガドリニアと共か焼されたイットリアを含む請求項１１記載の方法。 28．前記上塗は耐熱材料と複数のイメージング剤を含む請求項１１記載の方法。 29．前記耐熱材料はイットリアであり、複数のイメージング剤のうちの１つはガドリニアである請求項２８記載の方法。 30．前記物品の一次減衰係数と前記イメージング剤の一次減衰係数は前記物品全体について混入物のＮ線イメージングができるように充分に相異している請求項１記載の方法。 31．金属または合金物品中の混入物を検出する方法であって、混入物イメージング剤を含んでなる水性または非水性上塗スラリーを形成し、前記上塗スラリーをパターンに適用して、混入物をイメージングするのに充分な量で実質的に均一に全体に分配されたイメージング剤を含んでなる型上塗を形成し、複数の支持層を前記パターンに連続的に適用して、インベストメントキャスティング用の型を形成し、前記型を使用して金属物品をキャストし、前記物品をＮ線分析により混入物に対して分析する方法。 32．前記分析階段がＸ線分析をさらに含んで構成される請求項３１記載の方法。 33．前記支持層のうち少なくとも１つがイメージング剤を含んでなる請求項３１記載の方法。 34．前記イメージング剤がホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含んでなる請求項３１記載の方法。 35．前記イメージング剤が金属塩、金属酸化物、金属間化合物、ホウ化物、またはこれらの混合物である請求項３４記載の方法。 36．前記物品はチタンまたはチタン合金を含んでなり、前記上塗は耐熱材料をさらに含んでなる請求項３１記載の方法。 37．前記耐熱材料はイットリアである請求項３６記載の方法。 38．前記上塗を堆積形成するのに使用する上塗スラリーは約１〜約１００重量％のイメージング剤を含んでなる請求項３１記載の方法。 39．前記上塗を堆積形成するのに使用する上塗スラリーは約１〜約６５重量％のイメージング剤を含んでなる請求項３１記載の方法。 40．前記上塗を堆積形成するのに使用する上塗スラリーは約２〜約２５重量％のイメージング剤を含んでなる請求項３１記載の方法。 41．前記イメージング剤がガドリニアである請求項４０記載の方法。 42．水性または非水性上塗スラリーを形成する段階が先ず耐熱材料とイメージング剤の完全な混合物を形成し、その後で前記スラリーを形成することを含んで構成される請求項３１記載の方法。 43．前記物品がチタンまたはチタン合金を含んでなり、前記上塗がガドリニアと共か焼したイットリアを含んでなる請求項４２記載の方法。 44．前記上塗が耐熱材料と複数種のイメージング剤を含んでなる請求項３１記載の方法。 45．前記耐熱材料がイットリアであり、複数種のイメージング剤の１つがガドリニアである請求項４４記載の方法。 46．前記金属または合金物品の少なくとも一部分が約２インチより厚い請求項３１記載の方法。 47．前記物品の一次減衰係数と前記イメージング剤の一次減衰係数の差が前記物品全体の混入物をイメージングできるように充分大きい請求項３１記載の方法。 48．インベストメントキャスティングにより製造されたチタンまたはチタン合金物品中の混入物を検出する方法であって、前記物品中の混入物をイメージングするのに充分な量で型形成材料とイメージング剤の完全な混合物を含んでなる水性または非水性インベストメントキャスティング上塗スラリーを形成し、前記イメージング剤はホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含んでなり、前記スラリーをパターンに適用して、混入物をイメージングするのに充分な量で実質的に均一に全体に分配された前記型形成材料と前記イメージング剤の完全な前記混合物を含んでなる型上塗を形成し、ここで、前記物品の一次減衰係数と前記イメージング剤の一次減衰係数は前記物品全体の混入物をＮ線分析によりイメージングできるように充分に相異しており、複数の支持層を前記パターンに連続的に適用した後、前記パターンを焼成して、インベストメントキャスティング用の型を形成し、前記型を使用してチタンまたはチタン合金物品をキャストし、前記物品をＮ線分析により型混入物に対して分析する方法。 49．前記分析段階がＸ線分析をさらに含んで構成される請求項４８記載の方法。 50．少なくとも１つの支持層もまたイメージング剤を含んでなる請求項４８記載の方法。 51．前記イメージング剤が金属塩、金属酸化物、金属間化合物、ホウ化物、またはこれらの混合物である請求項４８記載の方法。 52．前記型形成材料がイットリアであり、前記イメージング剤がガドリニアである請求項４８記載の方法。 53．前記上塗がガドリニアと共か焼したイットリアを含んでなる請求項５２記載の方法。 54．前記上塗が耐熱材料と複数種のイメージング剤を含んでなる請求項４８記載の方法。 55．前記耐熱材料がイットリアであり複数種のイメージング剤のうちの１つがガドリニアである請求項５４記載の方法。 56．インベストメントキャスティング型を形成する方法であって、上塗をパターンに適用し、前記上塗は、この上塗を具えたインベストメントキャスティング型を使用してキャストされた金属または合金物品全体で混入物のＮ線イメージングをするのに充分な量で混入物イメージング剤と耐熱材料の完全な混合物を含んでなり、複数の支持層を前記パターンと前記上塗上に適用し、前記パターンを充分に加熱して、前記パターンを燃やし、インベストメントキャスティング型を形成することを含んで構成される方法。 57．前記イメージング剤がホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含んでなる請求項５６記載の方法。 58．前記イメージング剤がガドリニアであり、前記耐熱材料がイットリアである請求項５８記載の方法。 59．前記ガドリニアとイットリアが融合している請求項５９記載の方法。 60．インベストメントキャスティング中の混入物を検出する方法であって、インベストメントキャスティング型のキャビティ内側に少なくとも１つのイメージング剤の溶液を入れ、前記溶液を前記キャビティ内に、前記型の少なくとも上塗に浸透するのに充分な時間保持し、前記溶液を前記キャビティから除去し、金属または合金物品を前記型を使用してキャストし、前記物品をＮ線イメージングにより型混入物に対して分析することを含んで構成される方法。 61．前記イメージング剤はホウ素、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される請求項６０記載の方法。 62．前記イメージング剤がガドリニウムを含んでなる請求項６０記載の方法。 63．前記金属または合金がチタンまたはチタン合金であり、前記上塗がイットリアを含んでなる請求項６２記載の方法。 64．前記物品をＸ線イメージングにより混入物に対して分析することをさらに含んで構成される請求項６０記載の方法。 65．前記溶液が複数種のイメージング剤を含んでなる請求項６０記載の方法。 66．インベストメントキャスティング中の混入物を検出する方法であって、パターンの周囲にインベストメントキャスティング型上塗を形成し、前記上塗の少なくとも一部分に、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、イッテルビウム、ルテチウム、イリジウム、これらの物理的混合物、これらの化学的混合物からなる群から選択される材料を含んでなる少なくとも１つのイメージング剤の水性または非水性溶液を使用して浸透させ、金属または合金物品を前記上塗を具えたインベストメントキャスティング型を使ってキャストし、前記物品をＮ線イメージングにより混入物に対して分析することを含んで構成される方法。 67．前記パターンの周囲に複数の型支持層を形成し、前記複数の型支持層の少なくとも１つに、前記イメージング剤の前記溶液を浸透させる段階をさらに含んで構成される請求項６６記載の方法。 68．前記パターンの周囲に複数の型支持層を形成し、前記複数の型支持層に前記イメージング剤の前記溶液を浸透させる段階をさらに含んで構成される請求項６７記載の方法。 69．前記浸透段階が、前記上塗を備えた前記パターンの少なくとも一部分を、前記イメージング剤を前記上塗に浸透するのに充分な時間前記イメージング剤を含んでなる水性または非水性溶液中に浸漬することを含んで構成される請求項６７記載の方法。 70．前記上塗が前記イメージング剤として、かつ型耐熱材料としてガドリニアを実質的に完全に含んでなる請求項１記載の方法。 71．請求項５６記載の方法により製造されたインベストメントキャスティング型。