JP2014079766A

JP2014079766A - 鋳型製造方法及び鋳型

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Publication number: JP2014079766A
Application number: JP2012227495A
Authority: JP
Inventors: Sachio Shimohata; 幸郎下畠; Kazutaka Mori; 一剛森
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: JP6037756B2

Abstract

【課題】鋳型を短時間で作成することができる鋳型製造方法及び鋳型を提供すること。
【解決手段】鋳物の製造に用いる鋳型を製造する鋳型製造方法であって、鋳物に対応するろう型を製造するろう型作製工程と、ろう型に第１スラリーを塗布するスラリー塗布工程と、第１スラリーが付着されたろう型を乾燥させる工程と、乾燥したろう型を、ろう型の周囲を覆う外部箱の中に設置する設置工程と、ろう型が設置された外部箱に第２スラリーを注入する第２スラリー注入工程と、外部箱に注入した第２スラリーを固化する固化工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋳型製造方法及び鋳型に関するものである。

鋳物を製造する鋳造方法には、鋳物を高い精度で製造する場合に用いられる精密鋳造方法がある。精密鋳造方法は、特許文献１に記載されているように、成形部品と同一形状の消失性模型（ワックス型）の周囲にスラリーを塗布し、その後、初層スタッコ（フラワー）を付着させ、乾燥させる。その後、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の３つの工程を繰り返し行い、鋳物の外側を覆う型（外側鋳型）を作製する。

特開２００１−１８０３３号公報

特許文献１に記載の装置では、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の３つの工程を繰り返し行うことで、所望の厚さの外側鋳型を作成し、所望の強度の外側鋳型を作成する。ここで、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の工程は、１回の処理で半日から１日かかる。このため、この３つの工程を複数回繰り返し行い、鋳型を作製する方法は、鋳型の作製に時間がかかる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋳型を短時間で作成することができる鋳型製造方法及び鋳型を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳物の製造に用いる鋳型を製造する鋳型製造方法であって、鋳物に対応するろう型を製造するろう型作製工程と、前記ろう型に第１スラリーを塗布するスラリー塗布工程と、前記第１スラリーが付着された前記ろう型を乾燥させる工程と、乾燥した前記ろう型を、前記ろう型の周囲を覆う外部箱の中に設置する設置工程と、前記ろう型が設置された前記外部箱に第２スラリーを注入する第２スラリー注入工程と、前記外部箱に注入した前記第２スラリーを固化する固化工程と、を有することを特徴とする。

また、前記第２スラリーは、デルタアルミナと水との混合物であることが好ましい。

また、前記第２スラリーは、耐火物粒子と界面活性剤となるポリカルボン酸とが混合され、前記界面活性剤により前記耐火物粒子が分散されており、前記固化工程は、前記第２スラリーにアルカリ化合物を投入する処理であることが好ましい。

また、前記耐火物粒子は、ムライトであることが好ましい。

また、前記外部箱は、内周面が前記ろう型の外周に沿った形状であることが好ましい。

また、前記第１スラリーは、シリカゾル、アルミナ、ジルコニアのいずれか１つの粒子を含むことが好ましい。

また、前記外部箱は、前記ろう型との間の空間５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳型であって、上記のいずれかに記載の鋳型製造方法で製造されたことを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、鋳物の製造に用いる鋳型であって、前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、前記外側鋳型は、内周面に形成された第１層と、前記第１層の外側に形成された第２層と、の２層構造であることを特徴とする。

本発明は、鋳型を短時間で作成することができ、鋳物を効率よく製造することができるという効果を奏する。

図１は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。図２は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。図３は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。図４は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。図５は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。図６は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。図７は、外側鋳型の製造工程を模式的に示す説明図である。図８は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。図９は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

図１は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。以下、図１を用いて、鋳造方法について説明する。ここで、図１に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。本実施形態の鋳造方法は、鋳型を作製する（ステップＳ１）。鋳型は、予め作製しておいてもよいし、鋳造を実行する毎に作製してもよい。

以下、図２から図８を用いて、ステップＳ１の工程で実行する本実施形態の鋳型製造方法について説明する。図２は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。ここで、図２に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。

鋳型製造方法は、コア（中子）を作製する（ステップＳ１２）。コアは、鋳型で作製する鋳物の内部の空洞に対応する形状である。つまり、コアは、鋳物の内部の空洞に対応する部分に配置されることで、鋳造時に鋳物となる金属が流れ込むことを抑制する。以下、図３を用いて、コアの製造工程について説明する。図３は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図３に示すように金型１２を準備する（ステップＳ１０１）。金型１２は、コアに対応する領域が空洞となっている。コアの空洞となる部分が凸部１２ａとなる。なお、図３では、金型１２の断面で示しているが、金型１２は、空間に材料を注入する開口や空気を抜く穴以外は、基本的にコアに対応する領域の全周を覆う空洞となっている。鋳型鋳造方法は、矢印１４に示すようにセラミックスラリー１６を、金型１２の空間に材料を注入する開口から金型１２の内部に注入する。具体的には、セラミックスラリー１６を金型１２の内部に噴射する、いわゆる射出成形でコア１８を作製する。鋳型製造方法は、金型１２の内部にコア１８を作製したら、金型１２からコア１８を取り外し、取り外したコア１８を焼成炉２０に設置し、焼成させる。これにより、セラミックで形成されたコア１８を焼き固める（ステップＳ１０２）。鋳型鋳造方法は、以上のようにしてコア１８を作製する。なお、コア１８は、鋳物が固まった後に化学処理等の脱コア処理で取り除ける材料で形成される。

鋳型製造方法は、コア１８を作製したら、外部金型の作製を行う（ステップＳ１４）。外部金型は、内周面が鋳物の外周面に対応した形状となる。金型は、金属で形成してもよいし、セラミックで形成してもよい。図４は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。図４に示す金型２２ａは、内周面に形成された凹部が鋳物の外周面に対応している。なお、図４では、金型２２ａのみを示したが、金型２２ａに対応し、内周面に形成された凹部を塞ぐ向きに金型２２ａに対応する金型も作製する。鋳型製造方法は、２つの金型を合わせることで、内周面が鋳物の外周面に対応した型となる。

鋳型製造方法は、外部金型を作製したら、ろう型（ワックス型）の作製を行う（ステップＳ１６）。以下、図５を用いて説明する。図５は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、金型２２ａの所定位置にコア１８を設置する（ステップＳ１１０）。その後、金型２２ａに対応する金型２２ｂを、金型２２ａの凹部が形成されている面に被せ、コア１８の周囲を金型２２ａ、２２ｂで囲み、コア１８と金型２２ａ、２２ｂとの間に空間２４を形成する。鋳型製造方法は、矢印２６に示すように、空間２４と連結された配管から空間２４の内部に向けてＷＡＸ２８の注入を開始する（ステップＳ１１２）。ＷＡＸ２８は、所定の温度以上に加熱されると溶ける（融点が比較的低温）の物質、例えばろうである。鋳型製造方法は、空間２４の全域にＷＡＸ２８を充填させる（ステップＳ１１３）。その後、ＷＡＸ２８を固化させることで、コア１８の周囲をＷＡＸ２８が囲んだろう型３０を形成する。ろう型３０は、基本的にＷＡＸ２８で形成される部分が製造する目的の鋳物と同じ形状となる。その後、鋳物製造方法は、ろう型３０を金型２２ａ、２２ｂから分離し、湯口３２を取り付ける（ステップＳ１１４）。湯口３２は、鋳造時に溶けた金属である溶湯が投入される口である。鋳型製造方法は、以上のようにして、内部にコア１８を含み、鋳物と同一の形状のＷＡＸ２８で形成されたろう型３０を作製する。

鋳型製造方法は、ろう型３０を作製したら、スラリー塗布を行う（ステップＳ１８）。図６は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図６に示すように、スラリー（第１スラリー）４０が貯留された貯留部４１にろう型３０を浸漬させ、取り出す。これにより、ろう型３０の表面にスラリー層（第１スラリー層）４２を形成することができる。ここで、ステップＳ１８で塗布するスラリー（第１スラリー）は、ろう型３０に直接塗布されるスラリーである。この第１スラリー４０は、粒径の小さい粒子が分散されたスラリーを用いる。第１スラリーには、例えば、粒径０．３μｍのジルコニアを分散させたスラリーや、粒径２０ｎｍのシリカゾル、粒径０．５μｍのアルミナが分散されたスラリーを用いることができる。また第１スラリー４０には、フラワーとして３５０メッシュ程度の耐火性の微粒子、例えばジルコニアを用いることが好ましい。また、第１スラリーにアルミナ、ジルコニアを用いる場合、分散剤としてポリカルボン酸を用いることが好ましい。また、第１スラリーには、消泡剤（シリコン系の物質）や、濡れ性改善剤を微量、例えば０．０１％添加することが好ましい。濡れ性改善剤を添加することで、スラリーのろう型への付着性を向上させることができる。

鋳型製造方法は、スラリー塗布を行ったら、塗布して形成したスラリー層４２を乾燥させる（ステップＳ２０）。鋳型製造方法は、スラリー層を乾燥させたら、作製した型を外部箱の中に設置する（ステップＳ２２）。次いで、外部箱内にスラリーを注入し（ステップＳ２４）、外部箱の内部に注入したスラリーを固化させる（ステップＳ２６）。以下、図７を用いて説明する。図７は、外側鋳型の製造工程を模式的に示す説明図である。

鋳型製造方法は、表面にスラリー層４２が形成されたろう型３０を、外部箱５０の内部に設置する（ステップＳ１２０）。ここで外部箱５０は、ろう型３０（スラリー層４２が形成されたろう型３０）の周囲を囲う空間が内部に形成された箱である。本実施形態の外部箱５０は、内周面の形状がろう型３０に沿った形状、具体的には、ろう型３０を一回り（１０ｍｍ程度）大きくした形状である。ろう型３０は、外部箱５０の内周面とろう型３０との間に空間５２が形成された状態で外部箱５０の内部に設置される。

鋳型製造方法は、外部箱５０の内部にろう型３０を配置したら、矢印５３に示すように、空間５２に内部に向けてスラリー（第２スラリー）５４の注入を開始する（ステップＳ１２１）。鋳型製造方法は、空間５２にスラリーが充填されるまで、スラリー（第２スラリー）５４を注入し、該注入したスラリー（第２スラリー）５４を固化することで、ろう型３０の表面のスラリー層（第１スラリー層）４２の表面にスラリー層（第２スラリー層）５５を形成する（ステップＳ１２２）。以上の工程で、鋳型製造方法は、ろう型３０の表面に第１スラリー層４２と第２スラリー層５５とが形成された鋳型を形成する。なお、鋳型は、第１スラリー層４２と第２スラリー層５５とが外側鋳型６１となる。

ここで、第２スラリー５４は、空間５２に投入した後、短時間で固まるスラリーを用いることが好ましい。第２スラリー５４としては、デルタアルミナと水との混合物を用いることができる。デルタアルミナとは、δ相のアルミナ（水酸化アルミニウム、Ａｌ(ＯＨ)_３）である。デルタアルミナは、水と混合されることでスラリーとなり、その後一定時間経過すると固化する。また、第２スラリーとしては、耐火物粒子と界面活性剤となるポリカルボン酸とを混合し、界面活性剤により前記耐火物粒子が分散したスラリーを用いることができる。この場合、耐火物粒子としては、ムライトを用いることができる。ムライトとは、単鎖構造を持つアルミノケイ酸塩鉱物、すなわち酸化アルミニウムと二酸化ケイ素の化合物（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂から２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂、またはＡｌ₆Ｏ₁₃Ｓｉ₂）である。第２スラリーに界面活性剤としてポリカルボン酸を用いる場合、第２スラリーを外部箱５０に投入した後、第２スラリーにアルカリ化合物を投入することで、第２スラリーを固化することができる。アルカリ化合物は、第２スラリーを外部箱に投入する前に混合擦ることが好ましい。第２スラリーとしては、珪酸ソーダ（珪酸ナトリウム、Ｎａ₂ＳｉＯ₃、Ｎａ₄ＳｉＯ₄、Ｎａ₂Ｓｉ₂Ｏ₅、Ｎａ₂Ｓｉ₄Ｏ₉等）の溶液も用いることができる。この場合も第２スラリー５４を外部箱５０に投入した後、第２スラリー５４にアルカリ化合物を投入することで、第２スラリーを固化することができる。アルカリ化合物としては、石灰石（ＣａＣＯ_３）や消石灰（Ｃａ(ＯＨ)_２）、アルミナセメント（カルシウムアルミネート）、ポルトランドセメント（カルシウムシリケート）などを用いることができる。また、第２スラリーとしては、ケイ酸ソーダを主体としたスラリーなどを用いることができる。第２スラリー５４は、第１スラリー４０で分散されている粒子よりも粒径が大きい粒子を用いることが好ましい。これにより、第２スラリー５４によって形成される第２スラリー層５５を安価に形成することができる。

鋳型製造方法は、スラリーを固化させたら、当該型に対して熱処理を行う（ステップＳ２８）。具体的には、外側鋳型とコアとの間にあるワックスを除去し、さらに外側鋳型とコアとを焼成させる。以下、図８を用いて説明する。図８は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、ステップＳ１３０に示すように、第１スラリー層４２及び第２スラリー層５５で構成される外側鋳型６１を設けたろう型をオートクレーブ６０の内部に入れ、加熱する。オートクレーブ６０は、内部を加圧蒸気で満たすことで、外側鋳型６１を設けたろう型を加熱する。これにより、ろう型を構成するＷＡＸが溶け、溶けたＷＡＸ６２が外側鋳型６１で囲まれた空間６４から排出される。鋳型製造方法は、溶けたＷＡＸ６２を空間６４から排出することで、ステップＳ１３１に示すように、外側鋳型６１と、コア１８との間のＷＡＸが充填されていた領域に空間６４が形成された鋳型７２が作製される。その後、鋳型製造方法は、ステップＳ１３２に示すように、外側鋳型６１とコア１８との間に空間６４が形成された鋳型７２を、焼成炉７０で加熱する。これにより、鋳型７２は、外側鋳型６１に含まれる水成分や不要な成分が除され、さらに、焼成されることで硬化される。鋳物製造方法は、以上のようにして鋳型７２を作製する。

図１と図９を用いて、鋳造方法の説明を続ける。図９は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳造方法は、ステップＳ１で鋳型を作製したら、鋳型の予熱を行う（ステップＳ２）。例えば、鋳型を炉（真空炉、焼成炉）内に配置し、８００℃以上９００℃以下まで加熱する。予熱を行うことで、鋳物の製造時に鋳型に溶湯（溶けた金属）を注入した際に鋳型が損傷することを抑制することができる。

鋳造方法は、鋳型を予熱したら、注湯を行う（ステップＳ３）。つまり、図９のステップＳ１４０に示すように、溶湯８０、つまり溶解した鋳物の原料（例えば鋼）を鋳型７２の開口から外側鋳型６１とコア１８との間に注入する。

鋳造方法は、鋳型７２に注いだ溶湯を固化させたら、外側鋳型６１を除去する（ステップＳ４）。つまり、図９のステップＳ１４１に示すように、鋳型７２の内部で溶湯が固まって鋳物９０となったら、外側鋳型６１を粉砕して破片６１ａとして、鋳物９０から取り外す。

鋳造方法は、外側鋳型６１を鋳物９０から除去したら、脱コア処理を行う（ステップＳ５）。つまり、図９のステップＳ１４２に示すように、オートクレーブ９２の内部に鋳物９０を入れ、脱コア処理を行うことで、鋳物９０の内部のコア１８を溶解し、溶解したコア９４を鋳物９０の内部から排出する。具体的にはオートクレーブ９２の内部で鋳物９０をアルカリ溶液に投入し、加圧、減圧を繰り返すことで、鋳物９０から溶解したコア９４を排出する。

鋳造方法は、脱コア処理を行ったら、仕上げ処理を行う（ステップＳ６）。つまり、鋳物９０の表面や内部に仕上げ加工を行う。また、鋳造方法では、仕上げ処理とともに鋳物の検品を行う。これにより、図９のステップＳ１４３に示すように、鋳物１００を製造することができる。

本実施形態の鋳造方法は、以上のように、ＷＡＸ（ワックス）を用いたロストワックス鋳造法を用いて鋳型を作製し、鋳物を作製する。ここで、本実施形態の鋳型製造方法、鋳造方法及び鋳型は、鋳型の外側の部分である外側鋳型を、内周面となる第１スラリー層（初層）と、第１スラリー層（初層）の外部に設けられた第２スラリー層（強度保持用の鋳型、強度保持層）の２層とする。これにより、外側鋳型の層構成を簡単にすることができる。具体的には、スラリーの塗布、スタッコ（耐火性粒子）の吹きつけ、乾燥の３工程を繰り返す必要がなく、外側鋳型の層を作製する工程を２回（第１スラリー層の形成と第２スラリー層の形成）とすることができる。これにより、鋳型の作製時間を短くすることができる。

本実施形態の鋳型製造方法、鋳造方法及び鋳型は、外部箱を用い、外部箱と第１スラリー層との間に第２スラリーを充填し、当該第２スラリーを固化することで、第２スラリー層を形成している。これにより、外部箱の形状を調整することで、種々の厚みの第２スラリー層を形成することができる。これにより、スラリーを塗布して耐火性粒子（スタッコ）を吹き付け、乾燥させる工程よりも、効率よく厚い層を形成することができる。これにより強度の高い外側鋳型を短時間で作製することができる。

また、鋳型製造方法は、第２スラリーとして、固まりやすいまたは所定の処理を行うと固化する材料を用いることで、第２スラリーを厚くした場合でも、スラリーを乾燥させるよりも短い時間で第２スラリー層を形成することができる。例えば、第２スラリーとして、デルタアルミナと水との混合物を用いることで、製造時にデルタアルミナに水を加えてスラリー化させ、その後、迅速に外部箱と第１スラリー層との間に投入することで、短い時間で固化させることができる。また、界面活性剤としてポリカルボン酸を用いて第２スラリーを作製することで、スラリーにアルカリを投入すれば、当該スラリーを固化させることができる。このように、鋳型製造方法は、固まりやすいまたは所定の処理を行うと固化する材料を第２スラリーとして用いることで、短時間で第２スラリー層を形成することができる。

外部箱は、ろう型との間の空間を５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、使用する第２スラリーの量を少なくしつつ、外側鋳型の強度を適正な範囲とすることができる。

また、上記実施形態では、第２スラリーを効率よく使用することができるため、外部箱の内周面を、ろう型に沿った形状としたがこれに限定されない。外部箱の内周面は、ろう型に沿っていない形状、例えば矩形形状としてもよい。

（実施例）
以下、実施例を用いて、本実施形態の鋳型製造方法及び鋳造方法について説明する。なお、以下の実施例では、外側鋳型が形成される前のろう型を幅３０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、長さ３００ｍｍの部材とし、このろう型に第１スラリー層、第２スラリー層を形成して鋳型を作製した。

（実施例１）
まず、高純度超微粒のジルコニア（ＹＳＺ、比表面積２０ｍ^２／ｇ、粒径約０．３μｍ）を、分散剤をポリカルボン酸としてボールミルを用いて２４時間混練してスラリー化した。このスラリーは、固形分濃度は５０ｗｔ％である。また、スラリーでは、分散処理の結果、ジルコニア粒子は０．３μｍに単一分散されていることが確認された。具体的には、レーザ回折法粒度分布測定装置を用いて粒度分布の計測を行い、粒度分布が平均０．３ミクロン（０．２−０．４ミクロン）となっていることを確認した。
作製したジルコニアを含むスラリーに、３５０メッシュのジルコン粉を添加した。さらに、ジルコン粉を添加したスラリーに消泡剤としてシリコン系物質を０．０１％、濡れ性改善剤を０．０１％添加して第１スラリーを作製した。

作製した第１スラリーにろう型を浸漬した後引き上げることで、ろう型の表面（ワックス表面）にスラリーを付着させる。その後、余分なスラリーを落下させ、乾燥させることで、ろう型の表面（ワックス表面）に第１スラリー層（スラリーの第一乾燥膜）を形成した。次に、ろう型との間隔が約１０ｍｍ、つまり第２スラリー層の厚さがほぼ１０ｍｍになるように設計した外部箱を作成し、当該外部箱に第１スラリー層を形成したろう型を設置する。

次に、デルタアルミナに水を加えてスラリー化し第２スラリーを作製した。作製した第２スラリーを外部箱と第１スラリー層を形成したろう型との空間に流し込み、１時間静置した。１時間静置した結果、第２スラリーは、軽い発熱を伴い、固化していた。固化した後、第１スラリー層と第２スラリー層が形成されたろう型を外部箱から取り出し、乾燥した後、１０００℃で熱処理することで、鋳型を作製した。作製した鋳型は、スラリーと耐火性粉体を繰り返し付加した鋳型と同様の性能であった。このように、鋳型を作製することで、鋳型の製造工数を大幅に低減することができた。

（実施例２）
まず、市販のシリカゾル（ＳｉＯ_２、粒径２０ｎｍ、固形分濃度３０ｗｔ％）を準備し、このシリカゾルに、３５０メッシュのジルコン粉を添加した。さらに、ジルコン粉を添加したスラリーに消泡剤としてシリコン系物質を０．０１％、濡れ性改善剤を０．０１％添加して第１スラリーを作製した。

次に、界面活性剤としてポリカルボン酸を用いて、粒径５０μｍのムライトを分散し、スラリー化することで、第２スラリーを作製した。この第２スラリーに１ｗｔ％のセメント粉を添加して、すばやく攪拌した後、外部箱と第１スラリー層を形成したろう型との空間に流し込み、１時間静置した。１時間静置した結果、第２スラリーは、軽い発熱を伴い、固化していた。固化した後、第１スラリー層と第２スラリー層が形成されたろう型を外部箱から取り出し、乾燥した後、１０００℃で熱処理することで、鋳型を作製した。作製した鋳型は、スラリーと耐火性粉体を繰り返し付加した鋳型と同様の性能であった。このように、鋳型を作製することで、鋳型の製造工数を大幅に低減することができた。

また、第２スラリーを固化させる材料として、セメント粉の代わりに１ｗｔ％の消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）を添加しても同様に１時間程度で第２スラリーが固化した。

（実施例３）
まず、高純度超微粒のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、比表面積１０ｍ２／ｇ、粒径約０．５μｍ）を、分散剤をポリカルボン酸としてボールミルを用いて２４時間混練してスラリー化した。このスラリーは、固形分濃度は５０ｗｔ％である。また、スラリーでは、分散処理の結果、アルミナ粒子は０．５μｍに単一分散されていることが確認された。作製したアルミナを含むスラリーに、３５０メッシュのジルコン粉を添加した。さらに、ジルコン粉を添加したスラリーに消泡剤としてシリコン系物質を０．０１％、濡れ性改善剤を０．０１％添加して第１スラリーを作製した。

次に、デルタアルミナに水を加えてスラリー化し第２スラリーを作製した。作製した第２スラリーを外部箱と第１スラリー層を形成したろう型との空間に流し込み、１時間静置した。１時間静置した結果、第２スラリーは、軽い発熱を伴い、固化していた。固化した後、第１スラリー層と第２スラリー層が形成されたろう型を外部箱から取り出し、乾燥した後、１０００℃で熱処理することで、鋳型を作製した。作製した鋳型は、スラリーと耐火性粉体を繰り返し付加した鋳型と同様の性能であった。このように、鋳型を作製することで、鋳型の製造工数を大幅に低減することができた。このように、第１スラリーとしてアルミナを用いた場合も実施例１と同様の効果を得ることができた。

１２、２２ａ、２２ｂ金型
１２ａ凸部
１４、２６、５３矢印
１６スラリー
１８コア（中子）
２０、７０焼成炉
２４、５２、６４空間
２８ＷＡＸ（ろう）
３０ろう型
３２湯口
４０スラリー（第１スラリー）
４２スラリー層（第１スラリー層）
５０外部箱
５４スラリー（第２スラリー）
５４ａ破片
５５スラリー層（第２スラリー層）
６０、９２オートクレーブ
６２溶融ＷＡＸ
７２鋳型
８０溶湯
９０、１００鋳物
９４溶融コア

Claims

鋳物の製造に用いる鋳型を製造する鋳型製造方法であって、
鋳物に対応するろう型を製造するろう型作製工程と、
前記ろう型に第１スラリーを塗布するスラリー塗布工程と、
前記第１スラリーが付着された前記ろう型を乾燥させる工程と、
乾燥した前記ろう型を、前記ろう型の周囲を覆う外部箱の中に設置する設置工程と、
前記ろう型が設置された前記外部箱に第２スラリーを注入する第２スラリー注入工程と、
前記外部箱に注入した前記第２スラリーを固化する固化工程と、を有することを特徴とする鋳型製造方法。
前記第２スラリーは、デルタアルミナと水との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型製造方法。
前記第２スラリーは、耐火物粒子と界面活性剤となるポリカルボン酸とが混合され、前記界面活性剤により前記耐火物粒子が分散されており、
前記固化工程は、前記第２スラリーにアルカリ化合物を投入する処理であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型製造方法。
前記耐火物粒子は、ムライトであることを特徴とする請求項３に記載の鋳型製造方法。
前記外部箱は、内周面が前記ろう型の外周に沿った形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の鋳型製造方法。
前記外部箱は、前記ろう型との間の空間が５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の鋳造製造方法。
前記第１スラリーは、シリカゾル、アルミナ、ジルコニアのいずれか１つの粒子を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の鋳型製造方法。
請求項１から７のいずれか一項に記載の鋳型製造方法で製造されたことを特徴とする鋳型。
鋳物の製造に用いる鋳型であって、
前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、
前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、
前記外側鋳型は、内周面に形成された第１層と、前記第１層の外側に形成された第２層と、の２層構造であることを特徴とする鋳型。