JP2016064436A - Manufacturing method of casting salt core and casting salt core - Google Patents

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未来 久岡
昭人 山元
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a casting salt core which is suppressed in the number of kinds of raw materials, can withstand a high-pressure die-cast method, and is high in rigidity, and the casting salt core which is manufactured by the method.SOLUTION: A manufacturing method of a casting salt core includes: a melting process for heating a mixed salt which contains a first metal salt and a second metal salt to a liquidus line temperature or higher, and generating a molten salt of the first metal salt and the second metal salt; a pouring process for pouring the molten salt into a metal mold; and a molding process for molding the salt core by solidifying the molten salt in the metal mold. In the molding process, a new metal salt is generated which is different in composition from the first metal salt and the second metal salt.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、鋳造用塩中子の製造方法および鋳造用塩中子に関する。   The present invention relates to a method for producing a casting salt core and a casting salt core.

高圧ダイカスト法は、金属溶湯を高速かつ高圧で金型内に射出し圧力をかけて金属部品(例えば、エンジンのシリンダヘッド等)を鋳造する方法である。そのため、アンダーカット形状を有する金属部品を鋳造するために用いられる中子は、高温・高圧に耐える強度が必要とされる。また、アンダーカット形状を有する金属部品の鋳造に用いられる中子は、鋳造後に除去する必要があるため、除去しやすいことも重要である。このため、金属塩(単に塩ともいう)を主成分とする崩壊性の塩中子が多く用いられている。   The high pressure die casting method is a method in which a molten metal is injected into a mold at a high speed and a high pressure, and a metal part (for example, a cylinder head of an engine, etc.) is cast. Therefore, the core used for casting a metal part having an undercut shape is required to have a strength that can withstand high temperatures and high pressures. Moreover, since it is necessary to remove the core used for casting a metal part having an undercut shape after casting, it is also important that the core is easy to remove. For this reason, collapsible salt cores mainly composed of metal salts (also simply referred to as salts) are often used.

一般的に、塩中子は、高温・高圧に耐える強度を有していない。よって、塩中子を高圧ダイカスト法で使用するためには、耐火物や骨材などの添加物を混ぜたり、数種類の金属塩を混合して多元素の組成とする等の方法によって塩中子の強度を向上させる必要があった。   Generally, a salt core does not have the strength to withstand high temperatures and high pressures. Therefore, in order to use the salt core in the high pressure die casting method, the salt core is mixed by a method such as mixing an additive such as a refractory or aggregate, or mixing several kinds of metal salts into a multi-element composition. It was necessary to improve the strength.

このような塩中子としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、および塩化バリウムの混合塩に耐火物である硬質粒子を添加し、強度を高めた塩中子が知られている(例えば、特許文献1)。   As such a salt core, a salt core in which strength is increased by adding hard particles as a refractory to a mixed salt of sodium chloride, potassium chloride, and barium chloride is known (for example, Patent Document 1). ).

また、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、および塩化カリウムなどの複数の塩を加熱して、半凝固などの固液共存状態の溶湯を形成し、この溶湯を成形することにより、強度を高めた塩中子を製造する方法が知られている(例えば、特許文献2)。   In addition, by heating a plurality of salts such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium chloride, and potassium chloride to form a melt in a solid-liquid coexisting state such as semi-solidified, the strength was increased by molding this melt. A method for producing a salt core is known (for example, Patent Document 2).

特開2011−31276号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-31276 国際公開第2007/135995International Publication No. 2007/135995

しかし、特許文献1の塩中子は、耐火物が溶融塩よりも比重が重いため、成形時に耐火物成分が沈降分離する場合があり、塩中子の強度が部分的に著しく低下し、強度のばらつきが発生するおそれがあった。さらに、射出成形法を用いて塩中子を成形する際に、耐火物が射出抵抗となり、塩中子に亀裂などが発生し、塩中子の製造歩留まりが悪化する恐れもあった。また、劇薬指定の塩化バリウムは保管や取り扱いが難しく、実際の鋳造現場での使用は困難であった。   However, since the refractory has a higher specific gravity than the molten salt, the salt core of Patent Document 1 may cause the refractory component to settle and separate at the time of molding, and the strength of the salt core is partially reduced significantly. There was a risk of variations. Furthermore, when the salt core is molded using the injection molding method, the refractory material becomes an injection resistance, cracks or the like occur in the salt core, and the production yield of the salt core may be deteriorated. In addition, barium chloride designated as a powerful drug is difficult to store and handle, and it is difficult to use it at actual casting sites.

特許文献2の塩中子もまた、原材料として用いる塩の種類が多いため、多量かつ多種類の原材料を保管する必要や、原材料の混合比を適切に管理する必要があり、原材料の管理性が悪く、製造工程が煩雑であった。   Since the salt core of Patent Document 2 also has many types of salts used as raw materials, it is necessary to store a large amount and various types of raw materials, and to appropriately manage the mixing ratio of the raw materials. Unfortunately, the manufacturing process was complicated.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、原材料の種類を抑え、かつ高圧ダイカスト法にも耐える高強度な鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造された鋳造用塩中子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a method for producing a high-strength salt core for casting that suppresses the types of raw materials and can withstand high-pressure die casting, and a casting salt produced thereby. The purpose is to provide children.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、一側面によれば、第1金属塩と第2金属塩とを含む混合塩を液相線温度以上に加熱し、前記第1金属塩および前記第2金属塩を溶融塩とする融解工程と、前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを含み、前記成形工程では、前記第1金属塩と前記第2金属塩とは組成を異にする新たな金属塩が生成する鋳造用塩中子の製造方法を提供する。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, according to one aspect of the present invention, a mixed salt containing a first metal salt and a second metal salt is heated to a liquidus temperature or higher, and the first metal salt and the second metal salt are melted. A melting step, a pouring step of pouring the molten salt into a mold, and a molding step of solidifying the molten salt in the mold to form a salt core. In the molding step, the first step Provided is a method for producing a salt core for casting, in which a new metal salt having a different composition between the metal salt and the second metal salt is produced.

本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記第1金属塩がアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択され、前記第2金属塩がアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択されることが好適である。   In one form of the method for producing a salt core for casting according to the present invention, the first metal salt is selected from an alkali metal carbonate and a sulfate, and the second metal salt is an alkaline earth metal halide. Is preferably selected from:

本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、別の側面において、アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される第1金属塩と、アルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される第2金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを含み、前記混合塩が、第2金属塩を10〜40モル%含み、第1金属塩を第2金属塩よりもモル換算で多く含む鋳造用塩中子の製造方法を提供する。   According to another aspect of the method for producing a salt core for casting according to the present invention, a second metal selected from a first metal salt selected from an alkali metal carbonate and a sulfate, and an alkaline earth metal halide. A melting step in which a mixed salt containing a metal salt is heated to form a molten salt, a casting step in which the molten salt is poured into a mold, and a molding in which the molten salt is solidified in the mold to form a salt core A method for producing a salt core for casting, wherein the mixed salt contains 10 to 40 mol% of the second metal salt and contains more of the first metal salt in terms of mole than the second metal salt.

本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記混合塩の液相線温度と固相線温度との差が24℃以上であることが好適である。   In one embodiment of the method for producing a casting salt core according to the present invention, it is preferable that the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature of the mixed salt is 24 ° C. or more.

本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記アルカリ土類金属がストロンチウムであることが好適である。   In one embodiment of the method for producing a salt core for casting according to the present invention, it is preferable that the alkaline earth metal is strontium.

本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法は、その一形態において、前記混合塩の加熱が、前記混合塩の液相線温度より5〜200℃高い温度への加熱であることが好適である。   In one form of the method for producing a casting salt core according to the present invention, it is preferable that the heating of the mixed salt is heating to a temperature higher by 5 to 200 ° C. than a liquidus temperature of the mixed salt. is there.

本発明は、別の側面において、上記の鋳造用塩中子の製造方法により製造された鋳造用塩中子を提供する。   In another aspect, the present invention provides a casting salt core produced by the above-described method for producing a casting salt core.

本発明に係る鋳造用塩中子は、その一形態において、前記アルカリ金属のハロゲン化物と、前記アルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩とを少なくとも含有することが好適である。   In one embodiment, the casting salt core according to the present invention preferably contains at least the halide of the alkali metal and the carbonate or sulfate of the alkaline earth metal.

本発明に係る鋳造用塩中子は、その一形態において、難溶性の金属塩を9モル%以上29モル%以下含み、残部が水溶性の金属塩であることが好適である。   In one form of the casting salt core according to the present invention, it is preferable that 9 mol% or less and 29 mol% or less of a hardly soluble metal salt is contained, and the balance is a water soluble metal salt.

本発明によれば、原材料の種類を抑え、かつ高圧ダイカスト法にも耐える高強度な鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造された鋳造用塩中子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the high intensity | strength salt core for casting which suppresses the kind of raw material, and also endures a high pressure die-casting method, and the salt core for casting manufactured by it can be provided.

作製例1〜4の試験片の抗折力を示す図である。It is a figure which shows the bending strength of the test piece of Preparation Examples 1-4. 作製例1〜3および5の試験片の成分分析を示す図である。It is a figure which shows the component analysis of the test pieces of Preparation Examples 1-3 and 5. 作製例4および6の試験片の抗折力を示す図である。It is a figure which shows the bending strength of the test piece of Preparation Examples 4 and 6. 過熱度と抗折力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a superheat degree and a bending strength. 金型温度と抗折力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between mold temperature and bending strength. 塩化ストロンチウムの配合量と抗折力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the compounding quantity of strontium chloride, and bending strength.

以下に、本発明に係る鋳造用塩中子の製造方法とそれによって製造される鋳造用塩中子について、さらに詳細に説明する。   Below, the manufacturing method of the salt core for casting which concerns on this invention, and the salt core for casting manufactured by it are demonstrated in detail.

[鋳造用塩中子の製造方法]
本発明に係る塩中子の製造方法は、(1)第1金属塩と第2金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、(2)前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、(3)前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程とを少なくとも含む。それぞれの工程について、以下に詳細に説明する。
[Manufacturing method of salt core for casting]
The method for producing a salt core according to the present invention includes (1) a melting step in which a mixed salt containing a first metal salt and a second metal salt is heated to form a molten salt, and (2) the molten salt as a mold. And (3) a forming step of solidifying the molten salt in the mold to form a salt core. Each step will be described in detail below.

(1)融解工程
融解工程では、鋳造用塩中子の原料である第1金属塩および第2金属塩を含む混合塩を加熱・融解し、溶融塩とする。混合塩は、実質的に完全に融解して、固相を含まない溶融塩となることが好ましい。ここで、「実質的に完全に融解する」は、100%の混合塩が融解する場合のみならず、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%の混合塩が融解することも意味する。溶融塩においては、金属塩の成分であるイオンが解離した状態で存在する。後続する工程において、溶融塩の温度が低下すると、イオン同士が結合して金属塩が新たに生成する。融解工程において原材料の塩を実質的に完全に融解して溶融塩とすることにより、新しい塩を生成する反応に寄与しない固相のままの塩が溶湯中に存在しなくなるため、新しい塩の生成反応を効率的に進行させることができる。
(1) Melting process In a melting process, the mixed salt containing the 1st metal salt and the 2nd metal salt which are the raw materials of the salt core for casting is heated and melted to make a molten salt. The mixed salt is preferably melted substantially completely to become a molten salt containing no solid phase. Here, “substantially completely melts” means not only when 100% of the mixed salt melts but also that at least 90%, at least 95%, or at least 98% of the mixed salt melts. In the molten salt, ions that are components of the metal salt exist in a dissociated state. In the subsequent step, when the temperature of the molten salt is lowered, ions are bonded to each other and a metal salt is newly generated. In the melting process, the salt of the raw material is substantially completely melted to form a molten salt, so that no salt remains in the solid phase that does not contribute to the reaction to generate a new salt, so that a new salt is generated. The reaction can proceed efficiently.

第1金属塩は、好ましくはアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される。アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩は、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。炭酸塩は、鉄を腐食させるおそれがないためより好ましい。アルカリ金属硫酸塩としては、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸セシウムなどの硫酸塩が挙げられる。アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩が挙げられる。   The first metal salt is preferably selected from alkali metal carbonates and sulfates. The alkali metal carbonate and sulfate may be used singly or in combination of two or more. Carbonates are more preferred because they do not corrode iron. Examples of the alkali metal sulfate include sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, and cesium sulfate. Examples of the alkali metal carbonate include carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.

第2金属塩は、好ましくはアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される。アルカリ土類金属のハロゲン化物は、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、塩化マグネシウムや臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウムなどのマグネシウム塩、塩化カルシウムや臭化カルシウムなどのカルシウム塩、塩化バリウムや臭化バリウムなどのバリウム塩、塩化ストロンチウムや臭化ストロンチウムなどのストロンチウム塩を用いることができる。アルカリ土類金属塩は、塩中子の強度向上の観点から、特に好ましくは、ストロンチウム塩である。さらに、アルカリ土類金属は、典型元素であるため価数が変化しないため、凝固収縮率が小さい2価の陽イオンによる塩を確実に生成することができる。このため、アルカリ土類金属塩は、塩中子の表面に割れ欠陥を発生させにくく、強度を向上できるという利点を有する。   The second metal salt is preferably selected from alkaline earth metal halides. The alkaline earth metal halide may be one kind alone or a combination of two or more kinds. Examples of the alkaline earth metal halide include magnesium salts such as magnesium chloride, magnesium bromide and magnesium iodide, calcium salts such as calcium chloride and calcium bromide, barium salts such as barium chloride and barium bromide, and chloride. Strontium salts such as strontium and strontium bromide can be used. The alkaline earth metal salt is particularly preferably a strontium salt from the viewpoint of improving the strength of the salt core. Furthermore, since the alkaline earth metal is a typical element, its valence does not change, and therefore a salt of a divalent cation having a small solidification shrinkage can be reliably generated. For this reason, the alkaline earth metal salt has the advantage that it is difficult to generate cracking defects on the surface of the salt core and the strength can be improved.

第2金属塩は、融解するとアルカリ土類金属陽イオンおよびハロゲンイオンに解離するが、アルカリ土類金属陽イオンは、冷却されると第1金属塩に由来する炭酸塩または硫酸塩と結び付くことにより、難溶性の塩を生成する。この難溶性の塩は、製造後の塩中子において耐火物としての役割を果たし、塩中子の強度向上に寄与する。従って、第2金属塩としてアルカリ土類金属ハロゲン化物を用いることにより、別途の耐火物を混合塩に混合しなくとも十分な強度を達成することができる。ここで、難溶性の塩は、水100g(25℃)への溶解量が1g未満である塩である。   When the second metal salt is melted, it dissociates into an alkaline earth metal cation and a halogen ion. When the alkaline earth metal cation is cooled, it binds to a carbonate or sulfate derived from the first metal salt. Produces sparingly soluble salts. This hardly soluble salt plays a role as a refractory in the salt core after production, and contributes to an improvement in the strength of the salt core. Therefore, by using an alkaline earth metal halide as the second metal salt, sufficient strength can be achieved without mixing a separate refractory into the mixed salt. Here, the sparingly soluble salt is a salt whose amount dissolved in 100 g of water (25 ° C.) is less than 1 g.

混合塩は、第2金属の配合割合を10〜40モル%とし、第1金属塩の配合割合が、モル換算で、第2金属塩の配合割合よりも多くなるように調製することが好ましい。混合塩中の第1金属塩の配合割合は、好ましくは第2金属以外の全量を占め、残部を構成する。第1金属塩と第2金属塩との配合割合を、上記範囲とすることにより、強度に優れた塩中子を製造することができる。また、塩中子に良好な崩壊性を付与し、容易に除去可能なものとすることができる。   The mixed salt is preferably prepared so that the blending ratio of the second metal is 10 to 40 mol% and the blending ratio of the first metal salt is larger than the blending ratio of the second metal salt in terms of mole. The mixing ratio of the first metal salt in the mixed salt preferably occupies the entire amount other than the second metal and constitutes the balance. By setting the blending ratio of the first metal salt and the second metal salt in the above range, a salt core excellent in strength can be produced. Further, the core can be given good disintegrability and can be easily removed.

さらに、第1金属塩と第2金属塩との配合割合は、90:10〜80:20であることがより好ましい。第1金属塩と第2金属塩との配合割合がこの範囲内にあるとき、混合塩を融解して得た溶融塩の固液共存域の温度範囲に24℃以上の幅を持たせることができる。溶融塩の固液共存域の温度範囲は、液相線温度と固相線温度との差に相当し、ここでは大気圧(1気圧)一定とした場合の値を指している。溶融塩の固液共存域の温度範囲が24℃以上であると、金型内に流し込まれた溶融塩の温度が下がり、液体から固体に変化するときに、金型中でゆっくりと固体化するため、成分にばらつきが発生せず、塩中子の強度を向上させることができる。一方、溶融塩が固液共存状態となる温度範囲が狭いと、金型中で一気に塩が晶出する場合があり、塩中子の成分がばらつき、強度のばらつきが発生して塩中子の強度が低下する場合がある。   Furthermore, the blending ratio of the first metal salt and the second metal salt is more preferably 90:10 to 80:20. When the mixing ratio of the first metal salt and the second metal salt is within this range, the temperature range of the solid-liquid coexistence region of the molten salt obtained by melting the mixed salt may have a width of 24 ° C. or more. it can. The temperature range of the solid-liquid coexistence region of the molten salt corresponds to the difference between the liquidus temperature and the solidus temperature, and here indicates a value when the atmospheric pressure (1 atm) is constant. When the temperature range of the solid-liquid coexistence zone of the molten salt is 24 ° C. or higher, the temperature of the molten salt poured into the mold decreases, and when it changes from liquid to solid, it slowly solidifies in the mold. Therefore, the components do not vary and the strength of the salt core can be improved. On the other hand, if the temperature range in which the molten salt is in a solid-liquid coexistence state is narrow, the salt may crystallize all at once in the mold. The strength may decrease.

混合塩の加熱温度は、混合塩の液相線温度より5〜200℃高い温度であることが好ましい。ここで、混合塩の液相線温度から加熱温度までの温度差を「過熱度」とも称する。混合塩の液相線温度に対する過熱度を5℃以上とすることにより、金型への流し込み過程で溶融塩の温度が塩の生成温度まで低下しにくいため、溶融塩の急冷により塩が晶出しない。よって、塩の沈殿による成分のばらつきや流し込み量のばらつきが発生しないため、強度のばらつきが発生するおそれがないという利点がある。さらに、流し込みまでの温度低下による溶融塩の粘度の増加を抑制し、溶融塩を炉内で保持している状態のときに、溶融塩の蒸気としての放出を抑制することができる。また、混合塩の液相線温度に対する過熱度が200℃以下であることにより、溶融塩の蒸発が起こりにくくなり、特定の塩の優先的な蒸発による成分のばらつきが発生しないため、強度のばらつきが発生するおそれがないという利点がある。   The heating temperature of the mixed salt is preferably 5 to 200 ° C. higher than the liquidus temperature of the mixed salt. Here, the temperature difference from the liquidus temperature of the mixed salt to the heating temperature is also referred to as “degree of superheat”. By setting the superheat degree to the liquidus temperature of the mixed salt to 5 ° C or higher, the temperature of the molten salt is unlikely to drop to the salt formation temperature during the pouring process into the mold. do not do. Therefore, there is an advantage that there is no possibility of variations in strength because variations in components and variations in the amount of pouring do not occur due to salt precipitation. Furthermore, increase in the viscosity of the molten salt due to a temperature drop until pouring can be suppressed, and release of the molten salt as vapor can be suppressed when the molten salt is held in the furnace. Moreover, since the superheat degree with respect to the liquidus temperature of the mixed salt is 200 ° C. or less, the molten salt is less likely to evaporate, and the component variation due to the preferential evaporation of the specific salt does not occur. There is an advantage that there is no risk of occurrence.

(2)流し込み工程
流し込み工程では、融解工程で調製した溶融塩を金型に流し込む。溶融塩の金型内への流し込みは、本発明の目的を達成する限り任意の手法によって実施することができ、例えば、溶湯の重力を利用した方法(重力鋳造法)などにより行うことができる。また、射出抵抗となる可能性がある耐火物等の添加物を溶融塩に混合しなくとも高強度の塩中子が得られるため、溶融塩を高圧で金型に圧入する方法(高圧ダイカスト法)も使用することができ、塩中子自体の製造効率を上げることができる。
(2) Casting process In the casting process, the molten salt prepared in the melting process is poured into a mold. The molten salt can be poured into the mold by any method as long as the object of the present invention is achieved. For example, the molten salt can be poured by a method using the gravity of the molten metal (gravity casting method). In addition, a high strength salt core can be obtained without mixing refractory and other additives that may cause injection resistance into the molten salt, so the molten salt is pressed into the mold at high pressure (high pressure die casting method) ) Can also be used, and the production efficiency of the salt core itself can be increased.

金型は、溶融塩を流し込む前にあらかじめ加熱されていることが好ましい。金型の予熱温度は、好ましくは100〜250℃、より好ましくは200〜250℃、特に好ましくは250℃である。金型温度が20℃(常温)であれば、高圧ダイカストに耐える強度の水準を満たす塩中子が製造可能であるが、100℃以上に予熱しておくことにより、溶融塩を流し込んだ際に溶融塩が急冷されることがない。このため、溶融塩の急冷に起因して亀裂が発生する可能性を低減させることができる。さらに、金型の予熱温度が200℃以上であると、塩中子の強度をより高めることができる。また、金型の予熱温度を250℃以下とすることにより、金型内で凝固した溶融塩が金型に張り付きにくくなり、塩中子の成形体を簡単に離型することができる。   The mold is preferably heated in advance before pouring the molten salt. The preheating temperature of the mold is preferably 100 to 250 ° C, more preferably 200 to 250 ° C, and particularly preferably 250 ° C. If the mold temperature is 20 ° C (room temperature), a salt core that satisfies the strength level that can withstand high-pressure die casting can be manufactured. However, when the molten salt is poured by preheating to 100 ° C or higher. The molten salt is not rapidly cooled. For this reason, possibility that a crack will occur due to rapid cooling of the molten salt can be reduced. Furthermore, the intensity | strength of a salt core can be raised more as the preheating temperature of a metal mold | die is 200 degreeC or more. Further, by setting the preheating temperature of the mold to 250 ° C. or less, the molten salt solidified in the mold is less likely to stick to the mold, and the molded body of the salt core can be easily released.

(3)成形工程
成形工程では、流し込まれた溶融塩を、金型内において冷却して凝固させることにより塩中子を成形する。冷却は、自然冷却や、断熱材を使用した徐冷などにより行う。
(3) Molding step In the molding step, the molten salt poured is cooled in a mold and solidified to mold a salt core. Cooling is performed by natural cooling or slow cooling using a heat insulating material.

上記(2)流し込み工程および(3)成形工程では、溶融塩の温度が徐々に低下する。溶融塩の温度が低下するのに伴い、第1金属塩および第2金属塩を構成するイオンが解離した状態で存在していたのが、相互に結合して金属塩を形成し、析出する。この際、第1金属塩および第2金属塩を構成していた陽イオンおよび陰イオンの少なくとも一部が、融解前とは別の相手と結合して塩を形成する。このように、第1金属塩および第2金属塩を構成していた陽イオンおよび陰イオンが組み換えられることにより、第1金属塩および第2金属塩とは組成を異にする別の新たな金属塩も生成する。新たな金属塩としては、例えば、第1金属塩の陽イオンおよび第2金属塩の陰イオンから構成される金属塩、すなわちアルカリ金属のハロゲン化物と、第2金属塩の陽イオンおよび第1金属塩の陰イオンから構成される金属塩、すなわちアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩、第1金属塩の陽イオンおよび第2金属の陽イオンと第1金属の陰イオンとから構成される金属塩などが挙げられるが、これらに限定されない。金属塩には、水和物の形態のものも含まれる。このように、第1金属塩および第2金属塩を構成していたイオンから金属塩を新しく生成させ、原材料の金属塩の種類よりも多い種類の金属塩を含む3元系以上の多元系の塩中子を製造することができる。このため、塩中子の強度を高めることができ、かつ原材料の金属塩の種類を減らし、原材料の管理性や製造作業性を向上させることができる。   In the above (2) casting step and (3) molding step, the temperature of the molten salt gradually decreases. As the temperature of the molten salt decreases, the ions constituting the first metal salt and the second metal salt existed in a dissociated state, but are bonded to each other to form a metal salt and precipitate. At this time, at least a part of the cation and the anion constituting the first metal salt and the second metal salt are combined with a partner different from that before melting to form a salt. Thus, another new metal having a composition different from that of the first metal salt and the second metal salt by recombination of the cation and the anion constituting the first metal salt and the second metal salt. Salt is also produced. Examples of the new metal salt include a metal salt composed of a cation of a first metal salt and an anion of a second metal salt, that is, an alkali metal halide, a cation of the second metal salt, and a first metal. Metal salts composed of salt anions, ie, alkaline earth metal carbonates or sulfates, first metal salt cations and second metal cations and first metal anions Examples include, but are not limited to, salts. Metal salts also include those in the form of hydrates. In this way, a metal salt is newly generated from the ions constituting the first metal salt and the second metal salt, and a ternary system or more multi-component system including a metal salt of a type larger than the type of the metal salt of the raw material is used. A salt core can be produced. For this reason, the strength of the salt core can be increased, the types of metal salts of the raw material can be reduced, and the manageability and manufacturing workability of the raw material can be improved.

さらに、新たに生成するアルカリ土類金属の炭酸塩および硫酸塩は、一般的に水に不溶または難溶であり、融点が高い。このため、アルカリ土類金属の炭酸塩および硫酸塩は、塩中子に含有されると、耐火物の役割を果たし、塩中子の強度を向上することができる。従って、本発明に係る製造方法では、十分な塩中子の強度を達成するために、別途の耐火物を原料に混ぜなくてもよい。従来の製造方法では、比重が重い耐火物成分が溶融塩中で沈降分離する場合があり、塩中子の強度が部分的に著しく低下し、強度のばらつきが発生するおそれがあったが、本発明に係る製造方法では耐火物が必須成分ではないため、そのようなおそれがない。   Furthermore, newly produced alkaline earth metal carbonates and sulfates are generally insoluble or hardly soluble in water and have a high melting point. For this reason, when the alkaline earth metal carbonate and sulfate are contained in the salt core, they serve as a refractory and can improve the strength of the salt core. Therefore, in the production method according to the present invention, a separate refractory does not have to be mixed with the raw material in order to achieve a sufficient salt core strength. In the conventional production method, refractory components having a high specific gravity may settle and separate in the molten salt, and the strength of the salt core may partially decrease significantly, resulting in a variation in strength. Since the refractory is not an essential component in the production method according to the invention, there is no such fear.

また、アルカリ土類金属炭酸塩は、熱分解して二酸化炭素と酸化物を生成する性質を有するため、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合すると、融解工程で熱分解して酸化物が生成してしまう可能性がある。アルカリ土類金属酸化物は、空気中の水や二酸化炭素と反応するため、塩中子に含まれると、亀裂が発生する原因になるなど塩中子の保存性を悪化させるおそれがある。しかし、本発明に係る製造方法では、製造過程でアルカリ土類金属炭酸塩を生成させることができる。このため、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合しなくとも、製造後の塩中子にはアルカリ土類金属炭酸塩を含有させることができ、強度の向上に寄与させることができる。また、原料中にアルカリ土類金属炭酸塩を配合しないことにより、製造後の塩中子におけるアルカリ土類金属酸化物の含有量を少量に抑えることができ、アルカリ土類金属酸化物に起因する塩中子の保存性の悪化を回避することができる。   In addition, since alkaline earth metal carbonate has the property of thermally decomposing to generate carbon dioxide and oxide, when alkaline earth metal carbonate is blended in the raw material, the oxide is decomposed by heat in the melting step. There is a possibility of generating. Alkaline earth metal oxides react with water and carbon dioxide in the air, so if contained in the salt core, there is a risk of deterioration of the storage stability of the salt core, such as causing cracks. However, in the production method according to the present invention, an alkaline earth metal carbonate can be produced during the production process. For this reason, even if it does not mix | blend alkaline-earth metal carbonate with a raw material, alkaline-earth metal carbonate can be contained in the salt core after manufacture, and it can contribute to the improvement of intensity | strength. Moreover, by not containing alkaline earth metal carbonate in the raw material, the content of alkaline earth metal oxide in the salt core after production can be suppressed to a small amount, resulting from the alkaline earth metal oxide. Deterioration of the storage stability of the salt core can be avoided.

[鋳造用塩中子]
本発明に係る製造方法によって製造される塩中子は、第1金属塩および第2金属塩を構成していたイオンから新たに生成した金属塩を含有しており、3元系以上の多元系の塩中子である。塩中子は、例えば、第1金属塩および/または第2金属塩に加え、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩を含有する。塩中子は、好ましくは、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩を少なくとも含有する。アルカリ土類金属炭酸塩は、塩中子の強度向上の観点から、好ましくは炭酸ストロンチウムである。アルカリ土類金属硫酸塩は、好ましくは、硫酸セシウムである。アルカリ金属ハロゲン化物は、好ましくは、塩化ナトリウムである。
[Salt core for casting]
The salt core produced by the production method according to the present invention contains a metal salt newly generated from the ions constituting the first metal salt and the second metal salt, and is a ternary or higher multicomponent system. The salt core. The salt core contains, for example, an alkali metal halide and an alkaline earth metal carbonate or sulfate in addition to the first metal salt and / or the second metal salt. The salt core preferably contains at least an alkali metal halide and an alkaline earth metal carbonate or sulfate. The alkaline earth metal carbonate is preferably strontium carbonate from the viewpoint of improving the strength of the salt core. The alkaline earth metal sulfate is preferably cesium sulfate. The alkali metal halide is preferably sodium chloride.

アルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩の塩中子における含有量は、好ましくは9〜29モル%であり、残部が水溶性の金属塩であることが好ましい。水溶性の金属塩としては、アルカリ金属ハロゲン化物若しくはアルカリ金属炭酸塩が好ましい。難溶性であるアルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩は耐火物として働くため、9〜29モル%の含有量とすることにより、別途の耐火物を含有しなくとも、向上した強度、例えば15MPa以上、好ましくは25MPa以上の抗折力を実現することができる。この強度は、高圧ダイカスト法に耐えるのに十分な程度の強度であるため、本発明に係る塩中子は、高圧ダイカスト法による鋳造にも適用することができる。さらに、難溶性の塩の含有量が50モル%以下であれば、塩中子の崩壊性には影響がないところ、アルカリ土類金属炭酸塩またはアルカリ土類金属硫酸塩の含有量が9〜29モル%であり、また、残部が水溶性のアルカリ金属ハロゲン化物若しくはアルカリ金属炭酸塩、又はその両方で構成されているため、塩中子は崩壊性であり、容易に除去されることができる。   The content of the alkaline earth metal carbonate or alkaline earth metal sulfate in the salt core is preferably 9 to 29 mol%, and the remainder is preferably a water-soluble metal salt. As the water-soluble metal salt, an alkali metal halide or an alkali metal carbonate is preferable. Alkaline earth metal carbonate or alkaline earth metal sulfate, which is hardly soluble, works as a refractory. Therefore, by setting the content to 9 to 29 mol%, an improved strength can be obtained even if no separate refractory is contained. For example, a bending strength of 15 MPa or more, preferably 25 MPa or more can be realized. Since this strength is strong enough to withstand the high pressure die casting method, the salt core according to the present invention can be applied to casting by the high pressure die casting method. Furthermore, if the content of the hardly soluble salt is 50 mol% or less, the disintegration property of the salt core is not affected, but the content of the alkaline earth metal carbonate or alkaline earth metal sulfate is 9 to 9%. 29 mol%, and the remainder is composed of water-soluble alkali metal halide or alkali metal carbonate, or both, so the salt core is disintegrating and can be easily removed .

[塩中子のための金属塩化合物の検討1]
(試験片の作製)
表1に示す第1金属塩(炭酸塩)および第2金属塩を、第1金属塩:第2金属塩=80mol%:20mol%の比率になるように秤量して混合した混合塩を、溶融アルミめっきを施したSUS316L製るつぼに入れて撹拌したのち、電気炉に入れ、720℃で加熱して溶融塩を作製した。溶融塩をあらかじめ250℃に加熱した金型へ重力によって注湯して、作製例1〜4の抗折試験片を得た。抗折試験片は、試験片幅w≒0.01m(=10mm)、試験片厚t≒0.011m(=11mm)となるように成形した。試験片の長さは、後述の3点曲げ試験において50mmの間隔で置かれた2点の支持点で支持できる程度の長さ、すなわち90mmとした。
[Study of metal salt compounds for salt cores 1]
(Preparation of test piece)
A mixed salt obtained by weighing and mixing the first metal salt (carbonate) and the second metal salt shown in Table 1 so that the ratio of the first metal salt: second metal salt = 80 mol%: 20 mol% was melted. The mixture was placed in an aluminum-plated SUS316L crucible and stirred, and then placed in an electric furnace and heated at 720 ° C. to prepare a molten salt. The molten salt was poured into a mold heated in advance to 250 ° C. by gravity to obtain bending test pieces of Production Examples 1 to 4. The bending test specimen was molded so that the specimen width w≈0.01 m (= 10 mm) and the specimen thickness t≈0.011 m (= 11 mm). The length of the test piece was set to a length that can be supported by two support points placed at intervals of 50 mm in a three-point bending test described later, that is, 90 mm.

(3点曲げ試験)
抗折試験片を用いて3点曲げ試験を行い、抗折力を測定した。3点曲げ試験では、オートグラフAG-250KNX(島津製作所社製)を用い、試験片を、支点間距離50mmに配置された2点の支点上に載せ、支点間の中央において試験片の上面に荷重を加えていき、試験片が折れたところで試験を終了し、そのときの荷重(最大荷重)を記録し、以下の計算式より抗折力を算出した。測定は室温で行った。測定結果を表1および図1に示す。

σ=3PL/2wt

(σ:抗折力(N/m)、P:最大荷重(N)、L:支点間距離(m)、w:試験片幅(m)、t:試験片厚さ(m))
(3-point bending test)
A three-point bending test was performed using a bending test piece, and the bending force was measured. In the three-point bending test, an autograph AG-250KNX (manufactured by Shimadzu Corporation) was used, and the test piece was placed on two fulcrums arranged at a distance of 50 mm between the fulcrums and placed on the upper surface of the test piece in the center between the fulcrums. The load was applied, the test was terminated when the test piece was broken, the load at that time (maximum load) was recorded, and the bending strength was calculated from the following formula. The measurement was performed at room temperature. The measurement results are shown in Table 1 and FIG.

σ = 3PL / 2wt 2

(Σ: bending strength (N / m 2 ), P: maximum load (N), L: distance between fulcrums (m), w: test piece width (m), t: test piece thickness (m))

Figure 2016064436
Figure 2016064436

表1および図1に示されるように、作製例1〜4の試験片はすべて抗折力15MPa以上であることが確認された。よって、作製例1〜4の試験片はいずれも、高圧ダイカスト法に耐える程度の強度を備えることが分かった。   As shown in Table 1 and FIG. 1, it was confirmed that all the test pieces of Production Examples 1 to 4 had a bending strength of 15 MPa or more. Therefore, it turned out that all the test pieces of Preparation Examples 1 to 4 have a strength enough to withstand the high-pressure die casting method.

(成分分析)
抗折試験片を粉末にして、Rigaku社製の粉末X線結晶構造解析(XRD)装置SmartLabを用いて成分分析を行なった。成分分析の結果を、図2に示す。図2において、(a)は作製例1、(b)は作製例2、(c)は作製例3、(d)は作製例5の成分分析結果を示す。ここで、作製例5は、作製例4と同じ組成の混合塩を用いた作製例であり、650℃で加熱して溶融塩を作製した以外は作製例4と同様にして試験片を得たものである。
(Component analysis)
The bending test piece was made into powder and component analysis was performed using a powder X-ray crystal structure analysis (XRD) apparatus SmartLab manufactured by Rigaku. The result of component analysis is shown in FIG. 2A shows the component analysis results of Production Example 1, FIG. 2B shows the Production Example 2, FIG. 2C shows the Production Example 3, and FIG. Here, Production Example 5 is a production example using a mixed salt having the same composition as in Production Example 4, and a test piece was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that a molten salt was produced by heating at 650 ° C. Is.

図2より、作製例1〜3および5の試験片では、原材料の第1金属塩(炭酸塩)および第2金属塩以外の新たな金属塩が生成し、多元系の組成となっているが確認された。特に、第1金属塩(炭酸塩)の陰イオン(炭酸イオン)と第2金属塩の2価の陽イオンからなる難溶性の塩(炭酸塩)(SrCOやCaCO)が生成していることが確認された。これらの難溶性の塩(炭酸塩)は、骨材となり、試験片の強度を向上させていると考えられる。また、第1金属塩(炭酸塩)の陽イオンと第2金属塩の陰イオンからなる水溶性の塩(KCl、LiCl、NaCl)も生成していることが確認された。このことより、作製例1〜3および5の試験片は崩壊性を有することが確認できた。 From FIG. 2, in the test pieces of Production Examples 1 to 3 and 5, new metal salts other than the first metal salt (carbonate) and the second metal salt of the raw material are generated and have a multi-component composition. confirmed. In particular, a poorly soluble salt (carbonate) (SrCO 3 or CaCO 3 ) composed of an anion (carbonate ion) of the first metal salt (carbonate) and a divalent cation of the second metal salt is generated. It was confirmed. These poorly soluble salts (carbonates) are considered to be aggregates and improve the strength of the test piece. It was also confirmed that water-soluble salts (KCl, LiCl, NaCl) composed of a cation of the first metal salt (carbonate) and an anion of the second metal salt were also generated. From this, it was confirmed that the test pieces of Production Examples 1 to 3 and 5 had disintegration properties.

以下の実験では、抗折力が最も高く、XRDの分析より新しい炭酸塩が成形していることが確認できた作製例4の組成(NaCOとSrClを使用した作製例)を用いて詳細な条件を決定していく。 In the following experiment, using the composition of Preparation Example 4 (preparation example using Na 2 CO 3 and SrCl 2 ), which had the highest bending strength and confirmed that a new carbonate was formed by XRD analysis. And determine the detailed conditions.

[塩中子のための金属塩化合物の検討2]
図2(d)に示される作製例5の試験片の金属塩の組成と同じ組成になるように、NaCO、NaCl、SrCOを、NaCO:NaCl:SrCO=50:33:17(モル%)の比率で混合した混合塩を用いた以外は、作製例1〜4と同じ手順により作製例6の試験片を成形した。
作製例6の試験片の抗折力を、作製例1〜4と同様の方法により3点曲げ試験によって測定した。表2に示されるように、作製例6の試験片は、抗折力が25.4MPaであり、高圧ダイカスト法を適用するために十分な強度を有することが確認された。
[Study of metal salt compounds for salt cores 2]
Na 2 CO 3 , NaCl, and SrCO 3 are mixed with Na 2 CO 3 : NaCl: SrCO 3 = 50 so as to have the same composition as that of the metal salt of the test piece of Preparation Example 5 shown in FIG. A test piece of Preparation Example 6 was molded by the same procedure as Preparation Examples 1 to 4, except that a mixed salt mixed at a ratio of 33:17 (mol%) was used.
The bending strength of the test piece of Production Example 6 was measured by a three-point bending test in the same manner as in Production Examples 1 to 4. As shown in Table 2, it was confirmed that the test piece of Preparation Example 6 had a bending strength of 25.4 MPa and had sufficient strength to apply the high-pressure die casting method.

Figure 2016064436
Figure 2016064436

成分分析および抗折力の測定結果から、塩中子の強度を増すためには難溶性の塩、例えば、炭酸ストロンチウム等の炭酸塩が含まれていることが重要であると推測された。   From the results of component analysis and bending strength measurement, it was estimated that it is important to contain a hardly soluble salt, for example, a carbonate such as strontium carbonate, in order to increase the strength of the salt core.

また、図3に示されるように、作製例4および作製例6を比較すると、両者の抗折力はいずれも同じ程度に高い値であったが、作製例4の試験片は作製例6の試験片よりも若干高い抗折力を有していた。作製例6では、難溶性の塩である炭酸ストロンチウムが、加熱して溶融塩にする際に熱分解してしまう可能性があるのに対し、作製例4では、製造過程で炭酸ストロンチウムを生成させることができ、熱分解しないためと推測される。このように、作製例4は、難溶性の炭酸ストロンチウムを作製例6よりも多く含有するため、より強度が高いと考えられる。さらに、作製例4は、2種類の原材料の塩を用いて3元系の塩中子を製造できるため、原材料の管理性等も向上することができるという利点もある。   Further, as shown in FIG. 3, when the production example 4 and the production example 6 are compared, both of the bending strengths are as high as the same, but the test piece of the production example 4 is the same as that of the production example 6. It had a slightly higher bending strength than the test piece. In Production Example 6, strontium carbonate, which is a poorly soluble salt, may be thermally decomposed when heated to a molten salt, whereas in Production Example 4, strontium carbonate is generated during the production process. It is presumed that it cannot be thermally decomposed. Thus, since the manufacture example 4 contains more sparingly soluble strontium carbonate than the manufacture example 6, it is thought that intensity | strength is higher. Furthermore, Production Example 4 can produce a ternary salt core using salts of two kinds of raw materials, and thus has an advantage that the manageability of the raw materials can be improved.

[溶湯の過熱度の検討]
混合塩を加熱して溶融塩とする際の加熱温度を、表3に示す温度とした以外は、作製例4と同様にして作製例7〜11の試験片を作製した。ここで、表3中の過熱度は、特定混合比の混合塩の液相線温度から加熱温度までの温度差を表している。すなわち、炭酸ナトリウムと塩化ストロンチウムを80mol%:20mol%で混ぜた混合塩の液相線温度は646℃であるため、646℃から加熱温度までの温度差を表す。
[Examination of superheat of molten metal]
Test pieces of Production Examples 7 to 11 were produced in the same manner as in Production Example 4 except that the heating temperature when heating the mixed salt to form a molten salt was changed to the temperature shown in Table 3. Here, the superheat degree in Table 3 represents the temperature difference from the liquidus temperature of the mixed salt having a specific mixing ratio to the heating temperature. That is, since the liquidus temperature of the mixed salt obtained by mixing sodium carbonate and strontium chloride at 80 mol%: 20 mol% is 646 ° C., it represents a temperature difference from 646 ° C. to the heating temperature.

作製例7〜11の試験片の抗折力を、上記3点曲げ試験によって測定した。その結果を表3および図4に示す。表3に示されるように、作製例7〜11の試験片は、抗折力が15MPa以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認された。図4から、過熱度が5〜205℃の間であれば、高い値の抗折力を維持していることが確認された。特に、過熱度が5〜20℃であるときに抗折力が高いことが示された。   The bending strength of the test pieces of Production Examples 7 to 11 was measured by the three-point bending test. The results are shown in Table 3 and FIG. As shown in Table 3, the specimens of Production Examples 7 to 11 have a bending strength of 15 MPa or more, and thus it was confirmed that the test pieces satisfy the standard that can be used for high-pressure die casting. From FIG. 4, it was confirmed that if the degree of superheat is between 5 and 205 ° C., a high bending strength is maintained. In particular, it was shown that the bending strength is high when the degree of superheat is 5 to 20 ° C.

Figure 2016064436
Figure 2016064436

[金型温度の検討]
金型温度をあらかじめ表4に示す温度に加熱した以外は、実施例4と同様の手順により作製例12〜17の試験片を作製した。作製例12〜17の試験片の抗折力を、上記3点曲げ試験によって測定した。その結果を表4および図5に示す。
[Examination of mold temperature]
Test pieces of Production Examples 12 to 17 were produced in the same procedure as in Example 4 except that the mold temperature was previously heated to the temperature shown in Table 4. The bending strength of the test pieces of Production Examples 12 to 17 was measured by the above three-point bending test. The results are shown in Table 4 and FIG.

Figure 2016064436
Figure 2016064436

表4に示されるように、作製例12〜15の試験片は、抗折力が15MPa以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。図5からは、金型温度を上げると抗折力が向上することが判明した。しかし、作製例16および17は、試験片が金型に張り付いてしまい離型できなかった。このため、金型温度は250℃以下とすることが好ましいと考えられた。また、金型温度が20度(常温)以上であれば、高圧ダイキャストに使用できる抗折力の水準を満たした試験片を製造出来るが、金型温度が100℃以上とすると、注湯した溶融塩が急冷されて割れが発生する可能性を低減できるため、より好ましいと考えられた。   As Table 4 shows, since the bending strength was 15 Mpa or more, it has confirmed that the test piece of Preparation Examples 12-15 was satisfy | filling the level which can be used for a high voltage | pressure die-cast. From FIG. 5, it was found that the bending strength is improved when the mold temperature is raised. However, in Production Examples 16 and 17, the test piece stuck to the mold and could not be released. For this reason, it was considered that the mold temperature is preferably 250 ° C. or lower. In addition, if the mold temperature is 20 degrees (normal temperature) or higher, a test piece that satisfies the bending strength level that can be used for high-pressure die casting can be manufactured. Since the possibility that the molten salt was rapidly cooled to cause cracking could be reduced, it was considered more preferable.

[混合比率の検討1]
表5に示される混合比率で第1金属塩(NaCO)および第2金属塩(SrCl)を混合した以外は、実施例4と同様の手順によって、作製例18〜20の試験片を作製した。製造過程では、金型に溶融塩を注湯した後に、押し湯部(金型上部の設けられている溶湯だまり部)に設けた熱電対の温度を測定し、この温度変化を時間でプロットしたグラフより液相温度(すべての原材料が液体である場合の温度)および固相温度(すべての原材料が固体になった場合の温度)を読み、その差を固液共存域(原材料が固体と液体の混合状態である際の温度範囲)の温度範囲とした。また、作製例18〜20の試験片の抗折力を、上記3点曲げ試験によって測定した。これらの結果を表5に示す。
[Examination of mixing ratio 1]
Test pieces of Preparation Examples 18 to 20 according to the same procedure as in Example 4 except that the first metal salt (Na 2 CO 3 ) and the second metal salt (SrCl 2 ) were mixed at the mixing ratio shown in Table 5. Was made. In the manufacturing process, after pouring the molten salt into the mold, the temperature of the thermocouple provided in the hot metal part (molten pool part provided at the upper part of the mold) was measured, and this temperature change was plotted with time. Read the liquid phase temperature (temperature when all raw materials are liquid) and solid phase temperature (temperature when all raw materials are solid) from the graph, and the difference between them is the solid-liquid coexistence zone (raw materials are solid and liquid) Temperature range at the time of the mixed state). Moreover, the bending strength of the test pieces of Production Examples 18 to 20 was measured by the three-point bending test. These results are shown in Table 5.

表5に示されるように、作製例18および19の試験片は、30MPa程度という高い抗折力を示した。これは、作製例18および19では、固液共存域の温度範囲が24℃以上にわたっており、溶湯が金型中でゆっくりと固体化するため、試験片の成分にバラつきが発生しにくいためと推測される。一方、作製例20の試験片は、固相温度を測ることができず、固液共存域がほとんど存在しなかった。また、作製例20は、抗折力が非常に低かった。これは、固液共存域がほとんどないため、金型に注湯した溶融塩の温度が下がると液相状態から固相状態へとすぐに状態変化し、共晶組織が一気に晶出してしまう状態では、試験片の成分にバラつきが発生する可能性が高く、抗折力が低下する一因になるためであると考えられる。この結果より、溶融塩の固液共存域の温度範囲は、NaCOとSrClとの混合比率により異なり、試験片の抗折力に影響を与える可能性があることが示された。よって、抗折力を高めるためには、NaCOとSrClとの混合比率を適切な範囲に調整する必要があると考えられた。
また、作製例19の試験片は液相線温度および固相線温度が低いことも確認された。よって、作製例19の塩の混合比率は、塩中子に高抗折力かつ低融点という特性を付与し、塩中子の安全性の向上や設備の簡略化を可能とすると考えられる。
As shown in Table 5, the test pieces of Production Examples 18 and 19 exhibited a high bending strength of about 30 MPa. This is presumed that, in Production Examples 18 and 19, the temperature range of the solid-liquid coexistence region is 24 ° C. or higher, and the molten metal slowly solidifies in the mold, so that the components of the test piece are less likely to vary. Is done. On the other hand, in the test piece of Production Example 20, the solid phase temperature could not be measured, and there was almost no solid-liquid coexistence region. In addition, in the manufacturing example 20, the bending strength was very low. This is because there is almost no solid-liquid coexistence zone, so when the temperature of the molten salt poured into the mold decreases, the state immediately changes from the liquid phase to the solid phase, and the eutectic structure crystallizes all at once. Then, it is considered that there is a high possibility that the components of the test piece will vary, and this will contribute to a decrease in the bending strength. From this result, it was shown that the temperature range of the solid-liquid coexistence region of the molten salt varies depending on the mixing ratio of Na 2 CO 3 and SrCl 2 and may affect the bending strength of the test piece. Therefore, in order to increase the bending strength, it was considered necessary to adjust the mixing ratio of Na 2 CO 3 and SrCl 2 to an appropriate range.
It was also confirmed that the test piece of Production Example 19 had a low liquidus temperature and a solidus temperature. Therefore, it is considered that the salt mixing ratio in Production Example 19 gives the salt core the characteristics of high bending strength and low melting point, and can improve the safety of the salt core and simplify the equipment.

Figure 2016064436
Figure 2016064436

[混合比率の検討2]
表6に示される混合比率で第1金属塩(NaCO)および第2金属塩(SrCl)を混合した以外は、実施例4と同様の手順によって、作製例21〜27の試験片を作製した。作製例21〜27の試験片の抗折力を、上記3点曲げ試験によって測定した。その結果を表6に示す。
[Examination of mixing ratio 2]
Test pieces of Preparation Examples 21 to 27 in the same procedure as in Example 4 except that the first metal salt (Na 2 CO 3 ) and the second metal salt (SrCl 2 ) were mixed at the mixing ratio shown in Table 6. Was made. The bending strength of the test pieces of Production Examples 21 to 27 was measured by the three-point bending test. The results are shown in Table 6.

表6に示される結果から、作製例21〜24のようにNaCO:SrCl=90:10〜60:40の範囲で混合して製造した試験片は、抗折力が15MPa以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。作製例25のようにNaCO:SrCl=100:0で混合すると、骨材として働く難溶性の炭酸塩が生成しないため、抗折力が低くなることが示された。また、作製例26および27のようにNaCO:SrCl=50:50や30:70で混合した場合、つまり塩化ストロンチウムの混合比率を高くして製造した試験片の抗折力は、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たさなかった(理由は不明)。これらの結果から、NaCOの配合量をSrClよりもモル換算で多くすることは、抗折力を高めるのに役立つことが見出された。 From the results shown in Table 6, the test pieces manufactured by mixing in the range of Na 2 CO 3 : SrCl 2 = 90: 10 to 60:40 as in Production Examples 21 to 24 have a bending strength of 15 MPa or more. Therefore, it was confirmed that the level that can be used for high-pressure die casting was satisfied. It was shown that when the mixture was mixed with Na 2 CO 3 : SrCl 2 = 100: 0 as in Production Example 25, a hardly soluble carbonate that works as an aggregate was not generated, so that the bending strength was reduced. In addition, when mixed at Na 2 CO 3 : SrCl 2 = 50: 50 or 30:70 as in Preparation Examples 26 and 27, that is, the bending strength of the test pieces manufactured with a high mixing ratio of strontium chloride is The level that can be used for high pressure die casting was not met (reason is unknown). From these results, it was found that increasing the compounding amount of Na 2 CO 3 in terms of moles compared to SrCl 2 helps to increase the bending strength.

Figure 2016064436
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また、作製例21〜27の試験片の成分比率の測定を行った。成分比率の測定には、Rigaku社製の粉末X線結晶構造解析(XRD)装置SmartLabを用いた。測定結果を表7に示す。表7の結果から、作製例21〜24のようにSrCOを9〜29モル%含む試験片は、抗折力が15MPa以上であるため、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たしていることが確認できた。作製例25のようにNaCOを100モル%含む試験片は骨材として働く難溶性の炭酸塩が生成しないため、抗折力が低くなることが示された。作製例26のようにSrCOを67モル%含む試験片や、作製例27のようにSrClを含む試験片の抗折力は、高圧ダイキャストに使用できる水準を満たさなかった(理由は不明)。 Moreover, the component ratio of the test pieces of Preparation Examples 21 to 27 was measured. For measurement of the component ratio, a powder X-ray crystal structure analysis (XRD) apparatus SmartLab manufactured by Rigaku was used. Table 7 shows the measurement results. From the results of Table 7, the test pieces containing 9 to 29 mol% of SrCO 3 as in Production Examples 21 to 24 have a bending strength of 15 MPa or more, and therefore satisfy the level that can be used for high pressure die casting. It could be confirmed. It was shown that the test piece containing 100 mol% of Na 2 CO 3 as in Production Example 25 does not produce a poorly soluble carbonate that works as an aggregate, so that the bending strength is low. The bending strength of the test piece containing 67 mol% of SrCO 3 as in Production Example 26 and the test piece containing SrCl 2 as in Production Example 27 did not satisfy the level that can be used for high-pressure die casting (the reason is unknown). ).

Figure 2016064436
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Claims (9)

第1金属塩と第2金属塩とを含む混合塩を液相線温度以上に加熱し、前記第1金属塩および前記第2金属塩を溶融塩とする融解工程と、
前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、
前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程と
を含み、前記成形工程では、前記第1金属塩と前記第2金属塩とは組成を異にする新たな金属塩が生成する鋳造用塩中子の製造方法。
A melting step in which a mixed salt containing a first metal salt and a second metal salt is heated to a liquidus temperature or higher, and the first metal salt and the second metal salt are made into a molten salt;
A pouring step of pouring the molten salt into a mold;
Forming a salt core by solidifying the molten salt in the mold, and in the forming step, the first metal salt and the second metal salt have different compositions. A method for producing a salt core for casting in which salt is produced.
前記第1金属塩がアルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択され、前記第2金属塩がアルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される請求項1に記載の鋳造用塩中子の製造方法。   The method for producing a salt core for casting according to claim 1, wherein the first metal salt is selected from an alkali metal carbonate and a sulfate, and the second metal salt is selected from an alkaline earth metal halide. アルカリ金属の炭酸塩および硫酸塩から選択される第1金属塩と、アルカリ土類金属のハロゲン化物から選択される第2金属塩とを含む混合塩を加熱して溶融塩とする融解工程と、
前記溶融塩を金型に流し込む流し込み工程と、
前記溶融塩を前記金型内で凝固させて塩中子を成形する成形工程と
を含み、前記混合塩が、第2金属塩を10〜40モル%含み、第1金属塩を第2金属塩よりもモル換算で多く含む鋳造用塩中子の製造方法。
A melting step of heating a mixed salt containing a first metal salt selected from alkali metal carbonates and sulfates and a second metal salt selected from alkaline earth metal halides to form a molten salt;
A pouring step of pouring the molten salt into a mold;
Forming a salt core by solidifying the molten salt in the mold, wherein the mixed salt contains 10 to 40 mol% of the second metal salt, and the first metal salt is the second metal salt The manufacturing method of the salt core for casting which contains more by mol conversion than.
前記混合塩の加熱が、前記混合塩の液相線温度より5〜200℃高い温度への加熱である請求項1〜3のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。   The method for manufacturing a salt core for casting according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating of the mixed salt is heating to a temperature higher by 5 to 200 ° C than a liquidus temperature of the mixed salt. 前記アルカリ土類金属がストロンチウムである請求項2〜4のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。   The method for producing a salt core for casting according to any one of claims 2 to 4, wherein the alkaline earth metal is strontium. 前記混合塩の液相線温度と固相線温度との差が24℃以上である請求項1〜5のいずれかに記載の鋳造用塩中子の製造方法。   The method for producing a salt core for casting according to any one of claims 1 to 5, wherein a difference between a liquidus temperature and a solidus temperature of the mixed salt is 24 ° C or higher. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により製造された鋳造用塩中子。   The salt core for casting manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-6. 前記鋳造用塩中子が、前記アルカリ金属のハロゲン化物と、前記アルカリ土類金属の炭酸塩または硫酸塩とを少なくとも含有する請求項7に記載の鋳造用塩中子。   The casting salt core according to claim 7, wherein the casting salt core contains at least the halide of the alkali metal and the carbonate or sulfate of the alkaline earth metal. 前記鋳造用塩中子が、難溶性の金属塩を9モル%以上29モル%以下含み、残部が水溶性の金属塩である請求項7または8に記載の鋳造用塩中子。   The casting salt core according to claim 7 or 8, wherein the casting salt core contains 9 mol% or less and 29 mol% or less of a hardly soluble metal salt, and the balance is a water-soluble metal salt.
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