JP2002282995A - 鋳型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法 - Google Patents
鋳型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法Info
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- C04B2111/00939—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of moulds or cores
Abstract
(57)【要約】
【課題】 自己硬化性を有するとともに吸湿特性が改善
され、かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳
造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳
型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 結合材、溶媒及び耐火材を含有する鋳型
用組成物４であって、前記結合材としてコロイダルシリ
カを、前記溶媒として水を、かつ前記耐火材として石膏
をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性を有してな
ることを特徴とする鋳型用組成物４。
され、かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳
造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳
型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 結合材、溶媒及び耐火材を含有する鋳型
用組成物４であって、前記結合材としてコロイダルシリ
カを、前記溶媒として水を、かつ前記耐火材として石膏
をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性を有してな
ることを特徴とする鋳型用組成物４。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、鋳型用組成物、
鋳造用鋳型及びその製造方法に関する。さらに詳しく
は、自己硬化性を有するとともに吸湿特性が改善され、
かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳造欠陥
を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳型用組
成物、鋳造用鋳型及びその製造方法に関する。
鋳造用鋳型及びその製造方法に関する。さらに詳しく
は、自己硬化性を有するとともに吸湿特性が改善され、
かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳造欠陥
を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳型用組
成物、鋳造用鋳型及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 精密鋳造法は、現在、 焼失模型法
（ロストワックス法）、 セラミックモールド法、及
び 石膏鋳造法の三つが主に用いられている。
（ロストワックス法）、 セラミックモールド法、及
び 石膏鋳造法の三つが主に用いられている。
【０００３】 焼失模型法（ロストワックス法）は、焼
失若しくは溶出可能な模型表面にコロイダルシリカ又は
エチルシリケートを結合材として混練した耐火材（セラ
ミック材）を付着させ、この上からさらに耐火材を散布
し付着させ、これを自然乾燥により硬化させる工程を複
数回繰り返すことで、殻状の鋳型を構築し、この後中の
原型を焼失（溶出）させることで除去し鋳造用鋳型を作
製する方法である。この鋳型を８００〜１２００℃で焼
成し、完全に硬化させることで、融点の高い合金の鋳造
が可能となる。また、その特徴は、製法上、模型を完全
に鋳型内に埋設できることから、通常の脱型法では対応
困難なアンダーカット形状への対応が可能であることに
ある。
失若しくは溶出可能な模型表面にコロイダルシリカ又は
エチルシリケートを結合材として混練した耐火材（セラ
ミック材）を付着させ、この上からさらに耐火材を散布
し付着させ、これを自然乾燥により硬化させる工程を複
数回繰り返すことで、殻状の鋳型を構築し、この後中の
原型を焼失（溶出）させることで除去し鋳造用鋳型を作
製する方法である。この鋳型を８００〜１２００℃で焼
成し、完全に硬化させることで、融点の高い合金の鋳造
が可能となる。また、その特徴は、製法上、模型を完全
に鋳型内に埋設できることから、通常の脱型法では対応
困難なアンダーカット形状への対応が可能であることに
ある。
【０００４】 セラミックモールド法は、エチルシリケ
ートを結合材とし、これに耐火材を混練した後、硬化剤
（アクセラレータ）を添加し、自己硬化性を持たせたス
ラリーを得、これをシリコーンゴム等の模型上に注入し
硬化させた後、模型を脱型することで鋳造用鋳型を作成
する方法である。この鋳型を８００〜１２００℃で焼成
し、完全に硬化させることで、融点の高い合金の鋳造が
可能となる。また、その特徴は、焼失模型法とは異な
り、鋳型材が自己硬化性を有することから、鋳型製作に
際しての生産性が高く、かつ模型の寸法精度が格段に向
上することから、製作される鋳型、鋳物の寸法精度もよ
くなることにある。また、焼失模型法に比べて、遥かに
大きな鋳物（数トンレベル）の鋳造が可能であるという
特徴もある。
ートを結合材とし、これに耐火材を混練した後、硬化剤
（アクセラレータ）を添加し、自己硬化性を持たせたス
ラリーを得、これをシリコーンゴム等の模型上に注入し
硬化させた後、模型を脱型することで鋳造用鋳型を作成
する方法である。この鋳型を８００〜１２００℃で焼成
し、完全に硬化させることで、融点の高い合金の鋳造が
可能となる。また、その特徴は、焼失模型法とは異な
り、鋳型材が自己硬化性を有することから、鋳型製作に
際しての生産性が高く、かつ模型の寸法精度が格段に向
上することから、製作される鋳型、鋳物の寸法精度もよ
くなることにある。また、焼失模型法に比べて、遥かに
大きな鋳物（数トンレベル）の鋳造が可能であるという
特徴もある。
【０００５】 石膏鋳造法は、水と結合することで硬化
（凝結）する特徴を持つ石膏を結合材とし、これに耐火
材を混練して得たパウダーを、適宜水を加えてスラリー
化し、これをシリコーンゴム等の模型上に注入し硬化さ
せた後、模型を脱型することで鋳造用鋳型を作成する方
法である。この鋳型を１５０〜２００℃で焼成し、鋳型
内の水を除去することで、前述の２つの鋳造法に比べて
低い融点の合金（軽合金類）の鋳造が可能となる。その
特徴は、鋳型コストが格段に安価であると同時に、その
寸法精度も極めて高く、鋳型での加工も容易であること
にあり、他の鋳造法では対応することが困難な高精度高
難度鋳物（例えば、タイヤ成形用金型など）に対しても
対応が可能であることにある。しかしながら、石膏鋳型
は軽合金等の融点の低い（８００℃程度まで）合金まで
しか対応ができないこと、焼成後の鋳型が大気中から水
分を吸湿しやすいこと（これは鋳造時、鋳物にピンホー
ル欠陥を発生させる原因となる）という不都合もある。
これらの鋳造法の特徴をまとめて表１に示す。
（凝結）する特徴を持つ石膏を結合材とし、これに耐火
材を混練して得たパウダーを、適宜水を加えてスラリー
化し、これをシリコーンゴム等の模型上に注入し硬化さ
せた後、模型を脱型することで鋳造用鋳型を作成する方
法である。この鋳型を１５０〜２００℃で焼成し、鋳型
内の水を除去することで、前述の２つの鋳造法に比べて
低い融点の合金（軽合金類）の鋳造が可能となる。その
特徴は、鋳型コストが格段に安価であると同時に、その
寸法精度も極めて高く、鋳型での加工も容易であること
にあり、他の鋳造法では対応することが困難な高精度高
難度鋳物（例えば、タイヤ成形用金型など）に対しても
対応が可能であることにある。しかしながら、石膏鋳型
は軽合金等の融点の低い（８００℃程度まで）合金まで
しか対応ができないこと、焼成後の鋳型が大気中から水
分を吸湿しやすいこと（これは鋳造時、鋳物にピンホー
ル欠陥を発生させる原因となる）という不都合もある。
これらの鋳造法の特徴をまとめて表１に示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】 表１に示すように、各鋳造法に用いられ
る鋳型用組成物（スラリー）は、通常、結合材、溶媒及
び耐火材を混合して調製される。
る鋳型用組成物（スラリー）は、通常、結合材、溶媒及
び耐火材を混合して調製される。
【０００８】 鋳型用組成物（スラリー）を構成する成
分のうち、石膏の場合は、水の存在が硬化（凝結）を開
始させるエージェントとなるが、エチルシリケートの場
合は、硬化材（アクセラレータ）を添加することで初め
て自己硬化性を発現する。すなわち、アクセラレータを
添加しなければ自己硬化性を発現することはない。コロ
イダルシリカの場合は、物理的に、組成物中の水を自然
乾燥させることで、見かけ上固体化し、これを高温焼成
することでガラス化させることはできるが、化学的に自
己硬化性を発現させることはできない。
分のうち、石膏の場合は、水の存在が硬化（凝結）を開
始させるエージェントとなるが、エチルシリケートの場
合は、硬化材（アクセラレータ）を添加することで初め
て自己硬化性を発現する。すなわち、アクセラレータを
添加しなければ自己硬化性を発現することはない。コロ
イダルシリカの場合は、物理的に、組成物中の水を自然
乾燥させることで、見かけ上固体化し、これを高温焼成
することでガラス化させることはできるが、化学的に自
己硬化性を発現させることはできない。
【０００９】 鋳型は、通常、液状の結合剤（バインダ
ー）中に各種耐火材の粉末を混合して、鋳型用組成物を
調製し（スラリー化し）、これをゴム型、ロウ材表面等
に流して、硬化させ、脱型、脱ロウする方法で製造され
る。
ー）中に各種耐火材の粉末を混合して、鋳型用組成物を
調製し（スラリー化し）、これをゴム型、ロウ材表面等
に流して、硬化させ、脱型、脱ロウする方法で製造され
る。
【００１０】 このような鋳型を用いることができるの
が鋳造法の最大の特徴であり、液状の鋳型用組成物で複
雑な形状を精密に反転させた鋳型を作製し、この鋳型の
中に金属溶湯を充填することによって、機械加工では対
応することができない複雑な形状の製品を作製すること
ができる。従って、鋳型用組成物、中でも結合材の特性
が、各種鋳造法の特徴の大半を決定付けることになって
いる。
が鋳造法の最大の特徴であり、液状の鋳型用組成物で複
雑な形状を精密に反転させた鋳型を作製し、この鋳型の
中に金属溶湯を充填することによって、機械加工では対
応することができない複雑な形状の製品を作製すること
ができる。従って、鋳型用組成物、中でも結合材の特性
が、各種鋳造法の特徴の大半を決定付けることになって
いる。
【００１１】 結合剤の中でも、コロイダルシリカ、エ
チルシリケート系の結合剤は、焼成後ガラス化するた
め、耐火材の選択次第で高い温度までの使用が可能とな
ることから、鉄、ニッケル、銅合金のような、融点で１
０００〜１５００℃程度の合金まで、殆ど全ての合金の
鋳造用鋳型として用いることができる。
チルシリケート系の結合剤は、焼成後ガラス化するた
め、耐火材の選択次第で高い温度までの使用が可能とな
ることから、鉄、ニッケル、銅合金のような、融点で１
０００〜１５００℃程度の合金まで、殆ど全ての合金の
鋳造用鋳型として用いることができる。
【００１２】 しかし、石膏の場合は、８００℃近傍か
ら石膏（ＣａＳＯ4）の熱分解（カルシウムと亜硫酸ガ
スとへの分解）が始まるため、８００℃程度までの耐火
性しか有していない。このため、アルミニウム、亜鉛合
金等の比較的融点の低い合金の鋳造にしか用いることが
できなかった。
ら石膏（ＣａＳＯ4）の熱分解（カルシウムと亜硫酸ガ
スとへの分解）が始まるため、８００℃程度までの耐火
性しか有していない。このため、アルミニウム、亜鉛合
金等の比較的融点の低い合金の鋳造にしか用いることが
できなかった。
【００１３】 このことから、石膏鋳造法の場合、耐火
材として、耐火性及び価格の高いものを用いずに、むし
ろ、安価かつ寸法的に安定で、鋳肌が平滑になるよう
な、きめの細かいものを用いる傾向があった。また、石
膏鋳型の場合は、焼成（乾燥）後の石膏分子がＩＩＩ型
無水石膏（ＣａＳＯ4ＩＩＩ）の状態で、分子内に結晶
水の形で水を取り込み易い状態となっており、１５０〜
２００℃以下になると、大気中から湿気を速やかに再吸
湿し鋳造時に鋳物ピンホール欠陥を発生させ易いという
問題があった。
材として、耐火性及び価格の高いものを用いずに、むし
ろ、安価かつ寸法的に安定で、鋳肌が平滑になるよう
な、きめの細かいものを用いる傾向があった。また、石
膏鋳型の場合は、焼成（乾燥）後の石膏分子がＩＩＩ型
無水石膏（ＣａＳＯ4ＩＩＩ）の状態で、分子内に結晶
水の形で水を取り込み易い状態となっており、１５０〜
２００℃以下になると、大気中から湿気を速やかに再吸
湿し鋳造時に鋳物ピンホール欠陥を発生させ易いという
問題があった。
【００１４】 このような石膏鋳型も、７００〜８００
℃の高温で焼成することによって、石膏分子の状態を、
大気中から湿気を再吸湿することがないＩＩ型無水石膏
（ＣａＳＯ4ＩＩ）に変態させることができるが、ＩＩ
Ｉ型からＩＩ型への変態には非常に大きな変態収縮を伴
う上、強度低下も著しいことから、鋳型焼成時に型割れ
や鋳型変形を発生させてしまうことが多かった。このた
め、通常、寸法が最も安定な焼成温度（１５０〜２００
℃）で鋳型を乾燥している。
℃の高温で焼成することによって、石膏分子の状態を、
大気中から湿気を再吸湿することがないＩＩ型無水石膏
（ＣａＳＯ4ＩＩ）に変態させることができるが、ＩＩ
Ｉ型からＩＩ型への変態には非常に大きな変態収縮を伴
う上、強度低下も著しいことから、鋳型焼成時に型割れ
や鋳型変形を発生させてしまうことが多かった。このた
め、通常、寸法が最も安定な焼成温度（１５０〜２００
℃）で鋳型を乾燥している。
【００１５】 このような低い焼成温度を用いる事情も
あって、前述の三種の精密鋳造法の中で石膏鋳造法が、
最も、寸法精度の良好な鋳型を作製することができる。
あって、前述の三種の精密鋳造法の中で石膏鋳造法が、
最も、寸法精度の良好な鋳型を作製することができる。
【００１６】 一方、コロイダルシリカの場合は、前述
のように自己硬化性を有しないため、スラリー状で型に
流し込み、硬化させ、反転するという方法を採用するこ
とができないという問題がある。このため、コロイダル
シリカは消失模型法にしか用いることができない。ま
た、消失模型法に用いた場合も、スラリーを硬化させる
（スラリー中の水分を除去する）作業を急速に行うと、
消失模型からスラリーが剥離したり、ひび割れが発生し
易いことから、長い作業時間を要し、生産性が低かっ
た。なお、水分除去後は、８００℃〜１０００℃の高温
焼成でコロイダルシリカをガラス化させ、鋳造に耐える
鋳型材として完全硬化させている。
のように自己硬化性を有しないため、スラリー状で型に
流し込み、硬化させ、反転するという方法を採用するこ
とができないという問題がある。このため、コロイダル
シリカは消失模型法にしか用いることができない。ま
た、消失模型法に用いた場合も、スラリーを硬化させる
（スラリー中の水分を除去する）作業を急速に行うと、
消失模型からスラリーが剥離したり、ひび割れが発生し
易いことから、長い作業時間を要し、生産性が低かっ
た。なお、水分除去後は、８００℃〜１０００℃の高温
焼成でコロイダルシリカをガラス化させ、鋳造に耐える
鋳型材として完全硬化させている。
【００１７】 また、エチルシリケートの場合は、自己
硬化性を有しているものの、硬化後に急速加熱（焼成）
することが必要であり、これに起因して鋳型の寸法変動
が発生し易いという問題があった。このように、硬化後
に急速加熱（焼成）を必要とするのは、鋳型中の溶媒を
急速に除去し、加水分解反応を停止させて鋳型の寸法変
化を押さえると同時に、マイクロクレージングを生じさ
せることで、鋳型の通気性を向上させるためでもある。
通常、このような急速加熱の後に、８００℃〜１０００
℃の本焼成を実施し、鋳型を完全にガラス化させてい
る。
硬化性を有しているものの、硬化後に急速加熱（焼成）
することが必要であり、これに起因して鋳型の寸法変動
が発生し易いという問題があった。このように、硬化後
に急速加熱（焼成）を必要とするのは、鋳型中の溶媒を
急速に除去し、加水分解反応を停止させて鋳型の寸法変
化を押さえると同時に、マイクロクレージングを生じさ
せることで、鋳型の通気性を向上させるためでもある。
通常、このような急速加熱の後に、８００℃〜１０００
℃の本焼成を実施し、鋳型を完全にガラス化させてい
る。
【００１８】 また、コストの面では、エチルシリケー
トが最も高価で、コロイダルシリカがそれに次ぎ、石膏
が最も安価である。
トが最も高価で、コロイダルシリカがそれに次ぎ、石膏
が最も安価である。
【００１９】 このように、上述の結合材（それを用い
た鋳型用組成物及び各種鋳造法）には、それぞれ問題が
あり、安価で、寸法精度及び生産性が高く、鋳型中の水
分等に起因する鋳造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供す
ることができるものは未だ得られていないのが現状であ
る。
た鋳型用組成物及び各種鋳造法）には、それぞれ問題が
あり、安価で、寸法精度及び生産性が高く、鋳型中の水
分等に起因する鋳造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供す
ることができるものは未だ得られていないのが現状であ
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述の問
題に鑑みてなされたもので、自己硬化性を有するととも
に吸湿特性が改善され、かつ、安価で、寸法安定性及び
生産性が高く、鋳造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供す
ることができる鋳型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造
方法を提供することを目的とする。
題に鑑みてなされたもので、自己硬化性を有するととも
に吸湿特性が改善され、かつ、安価で、寸法安定性及び
生産性が高く、鋳造欠陥を生じ難い鋳造用鋳型を提供す
ることができる鋳型用組成物、鋳造用鋳型及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上述の課
題を解決するべく鋭意研究した結果、結合材としてのコ
ロイダルシリカ及び溶媒としての水に、耐火材として石
膏を混合することによって、また、水及び石膏を含む耐
火材を混合した鋳型用組成物を硬化させ、得られた硬化
物の表面にコロイダルシリカを含浸させること等によっ
て、上記目的を達成することができることを見出し、本
発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の鋳型用
組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供するもので
ある。
題を解決するべく鋭意研究した結果、結合材としてのコ
ロイダルシリカ及び溶媒としての水に、耐火材として石
膏を混合することによって、また、水及び石膏を含む耐
火材を混合した鋳型用組成物を硬化させ、得られた硬化
物の表面にコロイダルシリカを含浸させること等によっ
て、上記目的を達成することができることを見出し、本
発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の鋳型用
組成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供するもので
ある。
【００２２】［１］ 結合材、溶媒及び耐火材を含有す
る鋳型用組成物であって、前記結合材としてコロイダル
シリカを、前記溶媒として水を、かつ前記耐火材として
石膏をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性を有し
てなることを特徴とする鋳型用組成物。
る鋳型用組成物であって、前記結合材としてコロイダル
シリカを、前記溶媒として水を、かつ前記耐火材として
石膏をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性を有し
てなることを特徴とする鋳型用組成物。
【００２３】［２］ 前記コロイダルシリカの含有量
が、コロイダルシリカ及び水の合計に対して、１０〜５
０質量％である前記［１］に記載の鋳型用組成物。
が、コロイダルシリカ及び水の合計に対して、１０〜５
０質量％である前記［１］に記載の鋳型用組成物。
【００２４】［３］ 前記石膏の含有量が、前記耐火材
の合計に対して、２０〜５０質量％である前記［１］又
は［２］に記載の鋳型用組成物。
の合計に対して、２０〜５０質量％である前記［１］又
は［２］に記載の鋳型用組成物。
【００２５】［４］ 前記耐火材の含有量が、前記コロ
イダルシリカ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、
７０〜８５質量％である前記［１］〜［３］のいずれか
に記載の鋳型用組成物。
イダルシリカ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、
７０〜８５質量％である前記［１］〜［３］のいずれか
に記載の鋳型用組成物。
【００２６】［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに
記載の鋳型用組成物を硬化させてなる鋳造用鋳型。
記載の鋳型用組成物を硬化させてなる鋳造用鋳型。
【００２７】［６］ 水及び石膏を含む耐火材から構成
した鋳型用組成物を硬化させて得られる硬化物の表面
に、コロイダルシリカを含浸させてなることを特徴とす
る鋳造用鋳型。
した鋳型用組成物を硬化させて得られる硬化物の表面
に、コロイダルシリカを含浸させてなることを特徴とす
る鋳造用鋳型。
【００２８】［７］ 前記コロイダルシリカの含浸量
が、前記コロイダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計
に対して、０．５〜２０質量％である前記［６］に記載
の鋳造用鋳型。
が、前記コロイダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計
に対して、０．５〜２０質量％である前記［６］に記載
の鋳造用鋳型。
【００２９】［８］ 結合材としてのコロイダルシリ
カ、溶媒としての水及び耐火材としての石膏を混合し
て、自己硬化性を有する第１の鋳型用組成物を調製し、
この第１の鋳型用組成物を硬化することを特徴とする鋳
造用鋳型の製造方法。
カ、溶媒としての水及び耐火材としての石膏を混合し
て、自己硬化性を有する第１の鋳型用組成物を調製し、
この第１の鋳型用組成物を硬化することを特徴とする鋳
造用鋳型の製造方法。
【００３０】［９］ 前記コロイダルシリカを、コロイ
ダルシリカ及び水の合計に対して１０〜５０質量％混合
する前記［８］に記載の鋳造用鋳型の製造方法。
ダルシリカ及び水の合計に対して１０〜５０質量％混合
する前記［８］に記載の鋳造用鋳型の製造方法。
【００３１】［１０］ 前記石膏を、前記耐火材の合計
に対して、２０〜５０質量％混合する前記［８］又は
［９］に記載の鋳造用鋳型の製造方法。
に対して、２０〜５０質量％混合する前記［８］又は
［９］に記載の鋳造用鋳型の製造方法。
【００３２】［１１］ 前記耐火材を、前記コロイダル
シリカ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、７０〜
８５質量％混合する前記［８］〜［１０］のいずれかに
記載の鋳造用鋳型の製造方法。
シリカ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、７０〜
８５質量％混合する前記［８］〜［１０］のいずれかに
記載の鋳造用鋳型の製造方法。
【００３３】［１２］ 水及び石膏を含む耐火材を混合
して、第２の鋳型用組成物を調製し、この第２の鋳型用
組成物を硬化させ、得られた硬化物の表面にコロイダル
シリカを含浸させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造
方法。
して、第２の鋳型用組成物を調製し、この第２の鋳型用
組成物を硬化させ、得られた硬化物の表面にコロイダル
シリカを含浸させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造
方法。
【００３４】［１３］ 前記コロイダルシリカを、前記
コロイダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計に対し
て、０．５〜２０質量％含浸させる前記［１２］に記載
の鋳造用鋳型の製造方法。
コロイダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計に対し
て、０．５〜２０質量％含浸させる前記［１２］に記載
の鋳造用鋳型の製造方法。
【００３５】［１４］ 前記［８］〜［１３］のいずれ
かに記載の方法によって得られた鋳造用鋳型を、８００
℃〜１０００℃で加熱し、鋳型中の石膏分をＩＩ型無水
石膏まで変態させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造
方法。
かに記載の方法によって得られた鋳造用鋳型を、８００
℃〜１０００℃で加熱し、鋳型中の石膏分をＩＩ型無水
石膏まで変態させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造
方法。
【００３６】［１５］ 前記［５］〜［７］のいずれか
に記載の鋳造用鋳型を用いて作製してなることを特徴と
する鋳物。
に記載の鋳造用鋳型を用いて作製してなることを特徴と
する鋳物。
【００３７】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００３８】 本発明の鋳型用組成物は、結合材、溶媒
及び耐火材を含有する鋳型用組成物であって、結合材と
してコロイダルシリカを、溶媒として水を、かつ耐火材
として石膏をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性
を有してなることを特徴とする。
及び耐火材を含有する鋳型用組成物であって、結合材と
してコロイダルシリカを、溶媒として水を、かつ耐火材
として石膏をそれぞれ含んでなるとともに、自己硬化性
を有してなることを特徴とする。
【００３９】 ここで、「自己硬化性」とは、架橋や凝
結等のメカニズムを利用して、スラリー状の状態から、
ある程度の時間の間に、見かけ上自発的に固体状に変態
することを意味する。
結等のメカニズムを利用して、スラリー状の状態から、
ある程度の時間の間に、見かけ上自発的に固体状に変態
することを意味する。
【００４０】 このように構成することによって、水を
溶媒とする組成物が、石膏により自己硬化性を有するこ
とになり、前述のコロイダルシリカ単体を結合剤として
用いた場合の問題を解消することができる。
溶媒とする組成物が、石膏により自己硬化性を有するこ
とになり、前述のコロイダルシリカ単体を結合剤として
用いた場合の問題を解消することができる。
【００４１】 この場合、コロイダルシリカの含有量
は、コロイダルシリカ及び水の合計に対して１０〜５０
質量％であることが好ましい。
は、コロイダルシリカ及び水の合計に対して１０〜５０
質量％であることが好ましい。
【００４２】 コロイダルシリカの含有量が、１０質量
％未満であると、組成物の自己硬化後の耐火性及び強度
特性が低下することがあり、５０質量％を超えると、組
成物のゲル化が早く起こり、鋳型作製の作業性が悪化す
ることがある。
％未満であると、組成物の自己硬化後の耐火性及び強度
特性が低下することがあり、５０質量％を超えると、組
成物のゲル化が早く起こり、鋳型作製の作業性が悪化す
ることがある。
【００４３】 また、石膏の含有量は、耐火材の合計に
対して、２０〜５０質量％であることが好ましい。
対して、２０〜５０質量％であることが好ましい。
【００４４】 石膏以外の耐火材としては、例えば、ア
ルミナ、シリカ、タルク等を挙げることができる。
ルミナ、シリカ、タルク等を挙げることができる。
【００４５】 石膏の含有量が、２０質量％未満である
と、組成物の自己硬化性が低下することがあり、原型か
ら鋳型を脱型する際に、鋳型欠け等の問題が発生しやす
くなり、５０質量％を超えると、組成物の自己硬化後の
耐火性が低下することがある。
と、組成物の自己硬化性が低下することがあり、原型か
ら鋳型を脱型する際に、鋳型欠け等の問題が発生しやす
くなり、５０質量％を超えると、組成物の自己硬化後の
耐火性が低下することがある。
【００４６】 また、石膏を含む耐火材の含有量は、コ
ロイダルシリカ、水及び耐火材の合計に対して、７０〜
８５質量％であることが好ましい。
ロイダルシリカ、水及び耐火材の合計に対して、７０〜
８５質量％であることが好ましい。
【００４７】 石膏を含む耐火材の含有量が、７０質量
％未満であると、組成物の自己硬化後の強度特性が低下
することがあり、８５質量％を超えると、調製時にスラ
リーとしての性質を与えられない程、粘性が高くなって
しまったり、自己硬化が鋳型作成作業に支障をきたす程
早くなってしまうことがある。
％未満であると、組成物の自己硬化後の強度特性が低下
することがあり、８５質量％を超えると、調製時にスラ
リーとしての性質を与えられない程、粘性が高くなって
しまったり、自己硬化が鋳型作成作業に支障をきたす程
早くなってしまうことがある。
【００４８】 なお、石膏の酸、塩基性度によって、コ
ロイダルシリカがゲル化してしまう可能性があるため、
コロイダルシリカ材としては、これらの反応を起さない
安定化処理を施したものが好ましい。
ロイダルシリカがゲル化してしまう可能性があるため、
コロイダルシリカ材としては、これらの反応を起さない
安定化処理を施したものが好ましい。
【００４９】 本発明の鋳造用鋳型の製造方法（上述の
鋳造用鋳型の製造方法）は、結合材としてのコロイダル
シリカ、溶媒としての水及び耐火材としての石膏を混合
して、自己硬化性を有する第１の鋳型用組成物を調製
し、この第１の鋳型用組成物を硬化することを特徴とす
る。
鋳造用鋳型の製造方法）は、結合材としてのコロイダル
シリカ、溶媒としての水及び耐火材としての石膏を混合
して、自己硬化性を有する第１の鋳型用組成物を調製
し、この第１の鋳型用組成物を硬化することを特徴とす
る。
【００５０】 具体的には、まず、コロイダルシリカと
水を所定の比率で混練しておいたバインダーを調製して
おき、容器内に計量した後、石膏を含む耐火材（所定の
配合比率で調製したもの）を散布し、これを攪拌し、必
要に応じて減圧等により脱泡し、シリコーンゴム等から
なる模型に注入し、１０〜５０分ほど室温放置し、硬化
させた後、模型を脱型することで鋳型を完成させること
を挙げることができる。
水を所定の比率で混練しておいたバインダーを調製して
おき、容器内に計量した後、石膏を含む耐火材（所定の
配合比率で調製したもの）を散布し、これを攪拌し、必
要に応じて減圧等により脱泡し、シリコーンゴム等から
なる模型に注入し、１０〜５０分ほど室温放置し、硬化
させた後、模型を脱型することで鋳型を完成させること
を挙げることができる。
【００５１】 この場合、コロイダルシリカを、コロイ
ダルシリカ及び水の合計に対して、１０〜５０質量％混
合することが好ましい。
ダルシリカ及び水の合計に対して、１０〜５０質量％混
合することが好ましい。
【００５２】 また、石膏を、耐火材の合計に対して、
２０〜５０質量％混合することが好ましい。
２０〜５０質量％混合することが好ましい。
【００５３】 また、耐火材を、コロイダルシリカ、水
及び耐火材の合計に対して、７０〜８５質量％混合する
ことが好ましい。
及び耐火材の合計に対して、７０〜８５質量％混合する
ことが好ましい。
【００５４】 本発明の鋳造用鋳型は、上述の鋳型用組
成物を硬化させることによって得ることができる。本発
明の鋳造用鋳型は、寸法精度に優れた、鋳造欠陥のない
鋳物を、高生産性かつ安価に作製することができる。
成物を硬化させることによって得ることができる。本発
明の鋳造用鋳型は、寸法精度に優れた、鋳造欠陥のない
鋳物を、高生産性かつ安価に作製することができる。
【００５５】 また、本発明の鋳造用鋳型は、水及び石
膏を含む耐火材から構成した鋳型用組成物を硬化させて
得られる硬化物の表面に、コロイダルシリカを含浸させ
てなることを特徴とするものであってもよい。
膏を含む耐火材から構成した鋳型用組成物を硬化させて
得られる硬化物の表面に、コロイダルシリカを含浸させ
てなることを特徴とするものであってもよい。
【００５６】 このように、基本的に石膏を結合材とし
た硬化物（鋳型）を作製しておき、この硬化物（鋳型）
の表面に後からコロイダルシリカを含浸させることで鋳
型の耐火性を向上させることができる。すなわち、ま
た、これまで石膏鋳造法では対応困難であった若干融点
の高い鋳造合金（８００℃〜１２００℃程度の鋳込み温
度）や、石膏と反応性の高い添加元素（例えば、Ｂｅ、
Ｃａ等）を含む鋳造合金に対しても対応することができ
る。
た硬化物（鋳型）を作製しておき、この硬化物（鋳型）
の表面に後からコロイダルシリカを含浸させることで鋳
型の耐火性を向上させることができる。すなわち、ま
た、これまで石膏鋳造法では対応困難であった若干融点
の高い鋳造合金（８００℃〜１２００℃程度の鋳込み温
度）や、石膏と反応性の高い添加元素（例えば、Ｂｅ、
Ｃａ等）を含む鋳造合金に対しても対応することができ
る。
【００５７】 具体的には、通常の石膏鋳造法を用いて
石膏硬化物（鋳型）を作製し、これから余剰水（遊離
水）を除去した後、この石膏硬化物（鋳型）をコロイダ
ルシリカの液中に１０〜６０分程度含浸させることを挙
げることができる。このように、予め、石膏硬化物（鋳
型）から余剰水を除去しておくことが、コロイダルシリ
カの含浸を速めることができることから好ましい。ま
た、含浸させるコロイダルシリカは、必ずしも原液であ
る必要はなく、水で希釈したものを用いてもよい。一般
に、水で希釈したものの方が、含浸を速めることができ
る。
石膏硬化物（鋳型）を作製し、これから余剰水（遊離
水）を除去した後、この石膏硬化物（鋳型）をコロイダ
ルシリカの液中に１０〜６０分程度含浸させることを挙
げることができる。このように、予め、石膏硬化物（鋳
型）から余剰水を除去しておくことが、コロイダルシリ
カの含浸を速めることができることから好ましい。ま
た、含浸させるコロイダルシリカは、必ずしも原液であ
る必要はなく、水で希釈したものを用いてもよい。一般
に、水で希釈したものの方が、含浸を速めることができ
る。
【００５８】 この場合も、コロイダルシリカは、石膏
の酸、塩基性度によってゲル化反応を起して含浸が不十
分となることを防止するため、安定化処理を施したもの
が好ましい。
の酸、塩基性度によってゲル化反応を起して含浸が不十
分となることを防止するため、安定化処理を施したもの
が好ましい。
【００５９】 コロイダルシリカの含浸量は、コロイダ
ルシリカ、水及び石膏の合計に対して、０．５〜２０質
量％であることが好ましい。０．５質量％未満である
と、耐火性が低下することがある。また、２０質量％を
超えるまでコロイダルシリカを含浸させるのは実用上困
難である。
ルシリカ、水及び石膏の合計に対して、０．５〜２０質
量％であることが好ましい。０．５質量％未満である
と、耐火性が低下することがある。また、２０質量％を
超えるまでコロイダルシリカを含浸させるのは実用上困
難である。
【００６０】 本発明の鋳造用鋳型の製造方法（上述の
鋳造用鋳型の製造方法）は、水及び石膏を含む耐火材を
混合して、第２の鋳型用組成物を調製し、この第２の鋳
型用組成物を硬化させ、得られた硬化物の表面にコロイ
ダルシリカを含浸させることを特徴とする。
鋳造用鋳型の製造方法）は、水及び石膏を含む耐火材を
混合して、第２の鋳型用組成物を調製し、この第２の鋳
型用組成物を硬化させ、得られた硬化物の表面にコロイ
ダルシリカを含浸させることを特徴とする。
【００６１】 具体的には、容器内に所定の量の水を計
量しておき（石膏重量に対して４０〜８０重量％程度、
石膏材質により異なる）、ここに石膏を含む耐火材を散
布し、攪拌、必要に応じて減圧等により脱泡し、シリコ
ーンゴム等からなる模型に注入し、３０〜５０分ほど室
温放置し、硬化させた後、模型を脱型することで第２の
鋳型用組成物を完成させ、これを別の容器に調製してお
いたコロイダルシリカ水溶液 （水分含有量 ０〜５０質
量％程度）に沈め、１０〜６０分ほど放置し、石膏鋳型
中にコロイダルシリカを含浸させることを挙げることが
できる。この際、コロイダルシリカ溶液中に石膏鋳型を
沈めたままの状態で減圧すれば、より高い含浸状態を短
時間に実現することができる。
量しておき（石膏重量に対して４０〜８０重量％程度、
石膏材質により異なる）、ここに石膏を含む耐火材を散
布し、攪拌、必要に応じて減圧等により脱泡し、シリコ
ーンゴム等からなる模型に注入し、３０〜５０分ほど室
温放置し、硬化させた後、模型を脱型することで第２の
鋳型用組成物を完成させ、これを別の容器に調製してお
いたコロイダルシリカ水溶液 （水分含有量 ０〜５０質
量％程度）に沈め、１０〜６０分ほど放置し、石膏鋳型
中にコロイダルシリカを含浸させることを挙げることが
できる。この際、コロイダルシリカ溶液中に石膏鋳型を
沈めたままの状態で減圧すれば、より高い含浸状態を短
時間に実現することができる。
【００６２】 この場合、コロイダルシリカを、コロイ
ダルシリカ、水及び石膏の合計に対して、０．５〜２０
質量％含浸させることが好ましい。
ダルシリカ、水及び石膏の合計に対して、０．５〜２０
質量％含浸させることが好ましい。
【００６３】 本発明の鋳造用鋳型の製造方法は、上述
の製造方法によって得られた鋳造用鋳型を、８００℃〜
１０００℃で加熱し、鋳型中の石膏分をＩＩ型無水石膏
まで変態させることを特徴とするものであってもよい。
の製造方法によって得られた鋳造用鋳型を、８００℃〜
１０００℃で加熱し、鋳型中の石膏分をＩＩ型無水石膏
まで変態させることを特徴とするものであってもよい。
【００６４】 このように、上述の製造方法で得られた
鋳造用鋳型を、さらに、８００〜１０００℃で高温焼成
することによって、少なくとも鋳型表面の溶湯接触面に
おけるコロイダルシリカ部分は完全にガラス化して高温
強度が向上し、また、石膏部分はＩＩ型無水石膏へと変
態を完了し、焼成後の鋳型の再吸湿が防止されるため、
鋳造時の鋳型水分による鋳造欠陥の発生を有効に防止す
ることができる。また、石膏部分自体もコロイダルシリ
カ（ガラス化したもの）でガードされることになるた
め、これまで石膏鋳造法では対応困難であった若干融点
の高い鋳造合金（８００℃〜１２００℃程度の鋳込み温
度）や、石膏と反応性の高い添加元素（例えば、Ｂｅ、
Ｃａ等）を含む鋳造合金に対しても対応することができ
る。
鋳造用鋳型を、さらに、８００〜１０００℃で高温焼成
することによって、少なくとも鋳型表面の溶湯接触面に
おけるコロイダルシリカ部分は完全にガラス化して高温
強度が向上し、また、石膏部分はＩＩ型無水石膏へと変
態を完了し、焼成後の鋳型の再吸湿が防止されるため、
鋳造時の鋳型水分による鋳造欠陥の発生を有効に防止す
ることができる。また、石膏部分自体もコロイダルシリ
カ（ガラス化したもの）でガードされることになるた
め、これまで石膏鋳造法では対応困難であった若干融点
の高い鋳造合金（８００℃〜１２００℃程度の鋳込み温
度）や、石膏と反応性の高い添加元素（例えば、Ｂｅ、
Ｃａ等）を含む鋳造合金に対しても対応することができ
る。
【００６５】 本発明の鋳造用鋳型は、上述の特徴のほ
かに、コロイダルシリカ単体を結合材として用いた組成
物（スラリー）から得られる鋳型に比べて、崩壊性が高
いという特徴も併有している。このため、鋳造後の型バ
ラシ時において、鋳型を壊して鋳物を回収する作業が実
施し易いという利点がある。これは強度の低い鋳造合金
種の鋳造や、微細形状を鋳出しにて作製する場合におい
て大きな効果を発揮する。
かに、コロイダルシリカ単体を結合材として用いた組成
物（スラリー）から得られる鋳型に比べて、崩壊性が高
いという特徴も併有している。このため、鋳造後の型バ
ラシ時において、鋳型を壊して鋳物を回収する作業が実
施し易いという利点がある。これは強度の低い鋳造合金
種の鋳造や、微細形状を鋳出しにて作製する場合におい
て大きな効果を発揮する。
【００６６】 また、鋳型の通気性についても、コロイ
ダルシリカ単体を用いた場合よりも高くすることがで
き、鋳造欠陥の防止にも大きな効果を発揮する。この場
合、発泡させた鋳型を用いることによって、さらに通気
性を向上させることができる。
ダルシリカ単体を用いた場合よりも高くすることがで
き、鋳造欠陥の防止にも大きな効果を発揮する。この場
合、発泡させた鋳型を用いることによって、さらに通気
性を向上させることができる。
【００６７】 換言すれば、本発明の鋳造用鋳型は、寸
法安定性（寸法精度）の面で石膏鋳造法とほぼ同等で、
コスト的には、結合材としてエチルシリケートを用いる
方法によって得られるものより安価で、中程度の融点
（８００〜１２００℃程度）の合金の鋳造が可能で、か
つ鋳造欠陥を発生することがないという、これまでには
ない新たな特徴を有するものである。
法安定性（寸法精度）の面で石膏鋳造法とほぼ同等で、
コスト的には、結合材としてエチルシリケートを用いる
方法によって得られるものより安価で、中程度の融点
（８００〜１２００℃程度）の合金の鋳造が可能で、か
つ鋳造欠陥を発生することがないという、これまでには
ない新たな特徴を有するものである。
【００６８】 本発明の鋳物は、上述の鋳造用鋳型を用
いて作製してなることを特徴とする。
いて作製してなることを特徴とする。
【００６９】 上述のようにして作製した鋳型、及び８
００〜１０００℃で加熱した鋳型を用いることで、従来
製法（石膏鋳造法）では鋳造欠陥が多発して対応が困難
であった、ベリリウム銅合金や、５０ｐｐｍ程度以上ベ
リリウム又はカルシウムを含有したアルミニウム合金
を、焼失模型法やセラミックモールド法より高い寸法精
度と低いコストで鋳造することが可能となる。このよう
にして得られる本発明の鋳物は、寸法精度に優れるとと
もに、安価で、鋳造欠陥がなく、外観性状においても優
れたものである。
００〜１０００℃で加熱した鋳型を用いることで、従来
製法（石膏鋳造法）では鋳造欠陥が多発して対応が困難
であった、ベリリウム銅合金や、５０ｐｐｍ程度以上ベ
リリウム又はカルシウムを含有したアルミニウム合金
を、焼失模型法やセラミックモールド法より高い寸法精
度と低いコストで鋳造することが可能となる。このよう
にして得られる本発明の鋳物は、寸法精度に優れるとと
もに、安価で、鋳造欠陥がなく、外観性状においても優
れたものである。
【００７０】
【実施例】 以下、本発明を実施例によってさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によっていか
なる制限を受けるものではない。
的に説明するが、本発明はこれらの実施例によっていか
なる制限を受けるものではない。
【００７１】 実施例１ 結合材としての、水６０質量部及びコロイダルシリカ
（日産化学（株）製、商品名：スノーテックス−Ｃ）４
０質量部の混合品（コロイダルシリカの含有量は、コロ
イダルシリカ及び水の合計に対して、４０質量％）中
に、耐火材としての、α石膏（ノリタケカンパニーリミ
テド製、商品名：ＰＥ２０Ａ）３０質量部及びアルミ
ナ、ムライト、ジルコニアの、質量比が１：１：１の混
合粉体７０質量部の混合品（石膏の含有量は、耐火材の
合計に対して、３０質量％）を、耐火材の含有量が、結
合材及び耐火材の合計に対して、７９質量％となるよう
に添加して、鋳型用組成物（スラリー）を調製した。
（日産化学（株）製、商品名：スノーテックス−Ｃ）４
０質量部の混合品（コロイダルシリカの含有量は、コロ
イダルシリカ及び水の合計に対して、４０質量％）中
に、耐火材としての、α石膏（ノリタケカンパニーリミ
テド製、商品名：ＰＥ２０Ａ）３０質量部及びアルミ
ナ、ムライト、ジルコニアの、質量比が１：１：１の混
合粉体７０質量部の混合品（石膏の含有量は、耐火材の
合計に対して、３０質量％）を、耐火材の含有量が、結
合材及び耐火材の合計に対して、７９質量％となるよう
に添加して、鋳型用組成物（スラリー）を調製した。
【００７２】 次いで、図１に示すような、ステンレス
鋼板１１上に積層した円盤状模型１２（直径：１００ｍ
ｍ、厚さ：３０ｍｍのシリコーンゴム（東芝シリコーン
（株）製、商品名：ＴＳＥ３５０））から構成した原型
１を作製した。
鋼板１１上に積層した円盤状模型１２（直径：１００ｍ
ｍ、厚さ：３０ｍｍのシリコーンゴム（東芝シリコーン
（株）製、商品名：ＴＳＥ３５０））から構成した原型
１を作製した。
【００７３】 次いで、図２（ａ）に示すように、原型
１と型枠２とで形成した原型枠３に、鋳型用組成物（ス
ラリー）４注入した後、４０分で脱型し、８００℃、１
２ｈｒの焼成を施した後、空冷して鋳型５を作製した。
１と型枠２とで形成した原型枠３に、鋳型用組成物（ス
ラリー）４注入した後、４０分で脱型し、８００℃、１
２ｈｒの焼成を施した後、空冷して鋳型５を作製した。
【００７４】 次いで、図２（ｂ）に示すように、得ら
れた鋳型５、減圧チャンバー６、鋳枠７、断熱材８から
構成した鋳造手段９中に、これにベリリウム銅合金（Ｂ
ｅＡ２７５Ｃ：Ｂｅが２．５質量％、Ｃｏが０．８質量
％、Ｃｕがｂａｌ．）の１２００℃の溶湯１０を注入
し、図２（ｃ）に示すように、鋳造手段９から製品鋳物
１３を取出すことで製品鋳物１３を作製した。得られた
製品鋳物１３は、鋳型割れも、鋳造欠陥もない、外観性
状に優れた製品鋳物１３を作製することができた。な
お、図２（ｃ）において、符号１４は押湯、１５は引け
巣を示す。
れた鋳型５、減圧チャンバー６、鋳枠７、断熱材８から
構成した鋳造手段９中に、これにベリリウム銅合金（Ｂ
ｅＡ２７５Ｃ：Ｂｅが２．５質量％、Ｃｏが０．８質量
％、Ｃｕがｂａｌ．）の１２００℃の溶湯１０を注入
し、図２（ｃ）に示すように、鋳造手段９から製品鋳物
１３を取出すことで製品鋳物１３を作製した。得られた
製品鋳物１３は、鋳型割れも、鋳造欠陥もない、外観性
状に優れた製品鋳物１３を作製することができた。な
お、図２（ｃ）において、符号１４は押湯、１５は引け
巣を示す。
【００７５】 また、完成した鋳物１１の寸法精度（真
円度、平面度）は以下のようであった。 外周面の真円度：０．１０ｍｍ（楕円変形）、天面部の
平面度：０．０８ｍｍ（中央部：凸形状のタイコ変形）
円度、平面度）は以下のようであった。 外周面の真円度：０．１０ｍｍ（楕円変形）、天面部の
平面度：０．０８ｍｍ（中央部：凸形状のタイコ変形）
【００７６】 比較例１ 鋳型用組成物として、石膏（非発泡石膏：ノリタケカン
パニーリミテド社製、商品名：Ｇ−６）１００質量部に
対して、水５０質量部でスラリーを調製し、原型に注入
した後、４０分で脱型することで作製した鋳型に、２０
０℃、１２ｈｒの焼成を施した後、空冷し、これに実施
例１の場合と同様にベリリウム銅合金（ＢｅＡ２７５
Ｃ）の１２００℃の溶湯を注入し、鋳物を作製した。
パニーリミテド社製、商品名：Ｇ−６）１００質量部に
対して、水５０質量部でスラリーを調製し、原型に注入
した後、４０分で脱型することで作製した鋳型に、２０
０℃、１２ｈｒの焼成を施した後、空冷し、これに実施
例１の場合と同様にベリリウム銅合金（ＢｅＡ２７５
Ｃ）の１２００℃の溶湯を注入し、鋳物を作製した。
【００７７】 得られた鋳物は、鋳型と溶湯中のベリリ
ウムとの反応によって発生したと考えられるピンホール
欠陥が無数に発生し、かつ、鋳肌も原型の表面性状とは
全く異なり、フクレ状の凹凸欠陥がほぼ全面に発生し
た。
ウムとの反応によって発生したと考えられるピンホール
欠陥が無数に発生し、かつ、鋳肌も原型の表面性状とは
全く異なり、フクレ状の凹凸欠陥がほぼ全面に発生し
た。
【００７８】 比較例２ 実施例１で得られた形状の鋳型をコロイダルシリカを結
合材とする鋳型用組成物（アルミナ：ムライト：ジルコ
ニア＝１：１：１の質量比からなる耐火材とコロイダル
シリカの合計に対して、コロイダルシリカが２１質量％
となるように調製した物）で作製しようとしたが、鋳型
を硬化させることができず、作製不能であった。
合材とする鋳型用組成物（アルミナ：ムライト：ジルコ
ニア＝１：１：１の質量比からなる耐火材とコロイダル
シリカの合計に対して、コロイダルシリカが２１質量％
となるように調製した物）で作製しようとしたが、鋳型
を硬化させることができず、作製不能であった。
【００７９】 比較例３ 結合材としての、エチルシリケート４０（加水分解率４
０％）７０質量部、エチルアルコール２０質量部、蒸留
水１０質量部、濃塩酸０．１質量部を攪拌後、一晩熟成
させたものの中に、実施例１で用いたのと同一の耐火材
を、耐火材の含有量が、結合材及び耐火材の合計に対し
て、７６質量％となるように添加して、鋳型用組成物
（スラリー）を調製し、結合材１００ｇに対して、４ｍ
ｌの１０％炭酸アンモニウム溶液を硬化剤として添加し
て攪拌し、原型枠に注入した後、４０分で脱型すること
で作製した鋳型を、脱型直後に直火で１分間、一次焼成
を実施し、この後、８００℃、１２ｈｒの二次焼成を施
し、空冷後、ベリリウム銅合金（ＢｅＡ２７５Ｃ）の１
２００℃の溶湯を注入し、鋳物を作製した。
０％）７０質量部、エチルアルコール２０質量部、蒸留
水１０質量部、濃塩酸０．１質量部を攪拌後、一晩熟成
させたものの中に、実施例１で用いたのと同一の耐火材
を、耐火材の含有量が、結合材及び耐火材の合計に対し
て、７６質量％となるように添加して、鋳型用組成物
（スラリー）を調製し、結合材１００ｇに対して、４ｍ
ｌの１０％炭酸アンモニウム溶液を硬化剤として添加し
て攪拌し、原型枠に注入した後、４０分で脱型すること
で作製した鋳型を、脱型直後に直火で１分間、一次焼成
を実施し、この後、８００℃、１２ｈｒの二次焼成を施
し、空冷後、ベリリウム銅合金（ＢｅＡ２７５Ｃ）の１
２００℃の溶湯を注入し、鋳物を作製した。
【００８０】 得られた鋳物は、鋳型割れ及び鋳造欠陥
のない、外観性状も優れたものであったが、寸法精度
は、以下に示すように実施例１の場合と比べて、劣るも
のであった。これは鋳型への一次焼成、急加熱が必須で
あったことが原因であると考えられる。
のない、外観性状も優れたものであったが、寸法精度
は、以下に示すように実施例１の場合と比べて、劣るも
のであった。これは鋳型への一次焼成、急加熱が必須で
あったことが原因であると考えられる。
【００８１】 外周面の真円度：０．２０ｍｍ（楕円変
形）、天面部の平面度：０．１５ｍｍ（中央部、凸形状
のタイコ変形）
形）、天面部の平面度：０．１５ｍｍ（中央部、凸形状
のタイコ変形）
【００８２】 実施例２ 石膏（非発泡石膏：ノリタケカンパニーリミテド社製、
商品名：Ｇ−６）１００質量部に対して、水６０質量部
で鋳型用組成物（スラリー）を調製し、原型枠に注入し
た後、４０分で脱型し、８０℃、１２ｈｒで余剰水を除
去、乾燥した。
商品名：Ｇ−６）１００質量部に対して、水６０質量部
で鋳型用組成物（スラリー）を調製し、原型枠に注入し
た後、４０分で脱型し、８０℃、１２ｈｒで余剰水を除
去、乾燥した。
【００８３】 得られた鋳型を、コロイダルシリカ（日
産化学（株）製、商品名：スノーテックス−Ｃ）５０質
量部及び水５０質量部の混合溶液中に６０分浸漬し、鋳
型表面の余分な溶液分を除去した後、８００℃、１２ｈ
ｒで焼成を施した。空冷後この鋳型に、ベリリウム銅合
金（ＢｅＡ２７５Ｃ）の１２００℃の溶湯を注入し、鋳
物を作製した。
産化学（株）製、商品名：スノーテックス−Ｃ）５０質
量部及び水５０質量部の混合溶液中に６０分浸漬し、鋳
型表面の余分な溶液分を除去した後、８００℃、１２ｈ
ｒで焼成を施した。空冷後この鋳型に、ベリリウム銅合
金（ＢｅＡ２７５Ｃ）の１２００℃の溶湯を注入し、鋳
物を作製した。
【００８４】 得られた鋳物は、若干の鋳型割れが確認
されたものの、鋳造欠陥も殆どなく、若干のピンホール
欠陥は発生したものの外観性状も実用に十分耐えるもの
であった。
されたものの、鋳造欠陥も殆どなく、若干のピンホール
欠陥は発生したものの外観性状も実用に十分耐えるもの
であった。
【００８５】 このように、実施例３によって、通常の
石膏鋳造法では、対応することが困難なベリリウム銅合
金の鋳造にも対応することができることがわかった。
石膏鋳造法では、対応することが困難なベリリウム銅合
金の鋳造にも対応することができることがわかった。
【００８６】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によっ
て、自己硬化性を有するとともに吸湿特性が改善され、
かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳造欠陥
を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳型用組
成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供することがで
きる。
て、自己硬化性を有するとともに吸湿特性が改善され、
かつ、安価で、寸法安定性及び生産性が高く、鋳造欠陥
を生じ難い鋳造用鋳型を提供することができる鋳型用組
成物、鋳造用鋳型及びその製造方法を提供することがで
きる。
【図１】 本発明の鋳造用鋳型及びその製造方法の実施
例に用いられる原型を模式的に示す斜視図である。
例に用いられる原型を模式的に示す斜視図である。
【図２】 本発明の鋳造用鋳型及びその製造方法の実施
例において、原型から鋳物を作製するまでの工程を模式
的に示す断面図である。
例において、原型から鋳物を作製するまでの工程を模式
的に示す断面図である。
１…原型、２…型枠、３…原型枠、４…鋳型用組成物
（スラリー）、５…鋳型、６…減圧チャンバー、７…鋳
枠、８…断熱材、９…鋳造手段、１０…ベリリウム銅合
金の１２００℃の溶湯、１１…ステンレス鋼板、１２…
円盤状模型、１３…製品鋳物、１４…押湯、１５…引け
巣。
（スラリー）、５…鋳型、６…減圧チャンバー、７…鋳
枠、８…断熱材、９…鋳造手段、１０…ベリリウム銅合
金の１２００℃の溶湯、１１…ステンレス鋼板、１２…
円盤状模型、１３…製品鋳物、１４…押湯、１５…引け
巣。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｃ 9/02 １０３ Ｂ２２Ｃ 9/02 １０３Ｄ Ｃ０４Ｂ 14/04 Ｃ０４Ｂ 14/04 Ｃ 28/16 28/16
Claims (15)
- 【請求項１】 結合材、溶媒及び耐火材を含有する鋳型
用組成物であって、 前記結合材としてコロイダルシリカを、前記溶媒として
水を、かつ前記耐火材として石膏をそれぞれ含んでなる
とともに、自己硬化性を有してなることを特徴とする鋳
型用組成物。 - 【請求項２】 前記コロイダルシリカの含有量が、コロ
イダルシリカ及び水の合計に対して、１０〜５０質量％
である請求項１に記載の鋳型用組成物。 - 【請求項３】 前記石膏の含有量が、前記耐火材の合計
に対して、２０〜５０質量％である請求項１又は２に記
載の鋳型用組成物。 - 【請求項４】 前記耐火材の含有量が、前記コロイダル
シリカ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、７０〜
８５質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の鋳型
用組成物。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の鋳型用
組成物を硬化させてなる鋳造用鋳型。 - 【請求項６】 水及び石膏を含む耐火材から構成した鋳
型用組成物を硬化させて得られる硬化物の表面に、コロ
イダルシリカを含浸させてなることを特徴とする鋳造用
鋳型。 - 【請求項７】 前記コロイダルシリカの含浸量が、前記
コロイダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計に対し
て、０．５〜２０質量％である請求項６に記載の鋳造用
鋳型。 - 【請求項８】 結合材としてのコロイダルシリカ、溶媒
としての水及び耐火材としての石膏を混合して、自己硬
化性を有する第１の鋳型用組成物を調製し、この第１の
鋳型用組成物を硬化することを特徴とする鋳造用鋳型の
製造方法。 - 【請求項９】 前記コロイダルシリカを、コロイダルシ
リカ及び水の合計に対して１０〜５０質量％混合する請
求項８に記載の鋳造用鋳型の製造方法。 - 【請求項１０】 前記石膏を、前記耐火材の合計に対し
て、２０〜５０質量％混合する請求項８又は９に記載の
鋳造用鋳型の製造方法。 - 【請求項１１】 前記耐火材を、前記コロイダルシリ
カ、前記水及び前記耐火材の合計に対して、７０〜８５
質量％混合する請求項８〜１０のいずれかに記載の鋳造
用鋳型の製造方法。 - 【請求項１２】 水及び石膏を含む耐火材を混合して、
第２の鋳型用組成物を調製し、この第２の鋳型用組成物
を硬化させ、得られた硬化物の表面にコロイダルシリカ
を含浸させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造方法。 - 【請求項１３】 前記コロイダルシリカを、前記コロイ
ダルシリカ、前記水及び前記石膏の合計に対して、０．
５〜２０質量％含浸させる請求項１２に記載の鋳造用鋳
型の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項８〜１３のいずれかに記載の方
法によって得られた鋳造用鋳型を、８００℃〜１０００
℃で加熱し、鋳型中の石膏分をＩＩ型無水石膏まで変態
させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造方法。 - 【請求項１５】 請求項５〜７のいずれかに記載の鋳造
用鋳型を用いて作製してなることを特徴とする鋳物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093282A JP3761414B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 鋳造用鋳型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093282A JP3761414B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 鋳造用鋳型及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002282995A true JP2002282995A (ja) | 2002-10-02 |
| JP3761414B2 JP3761414B2 (ja) | 2006-03-29 |
Family
ID=18947635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001093282A Expired - Fee Related JP3761414B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 鋳造用鋳型及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3761414B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112935201A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-11 | 广西南宁市高创机械技术有限公司 | 一种铸造模具内表面易脱模处理方法 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001093282A patent/JP3761414B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3761414B2 (ja) | 2006-03-29 |
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