JP2016501131A - 鋳型および他の製品を製造するためのセラミック層の組成物 - Google Patents
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Abstract
鋳型および他の製品を製造するための、特に、インベストメント鋳造による鋳物の作製が意図される、セラミック層の組成物であって、0.04mm未満の大きさの粒子が最低で90%を占める粒度分布を有し且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO430〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、セラミック材料50〜75重量%と、金属酸化物および改質剤の水性または水性有機コロイド溶液を含む結合剤25〜50%とからなる液体セラミック集合体、ならびに重量%で以下の相組成:フォルステライトMg2SiO430〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、散布用のセラミック材料を含む、組成物。
Description
本発明は、鋳型および他の製品を製造するための、特に、インベストメント鋳造による鋳物の作製が意図される、セラミック層の組成物に関する。
優れた技術的特性を有する鋳物を得るための主な条件の1つは、望ましくない遅い三次元凝固(volumetric solidification)プロセスではなく、鋳型中の鋳物の、いわゆる方向性凝固および迅速な凝固ならびに自己冷却を誘導することである。方向性凝固により、収縮空洞または収縮多孔性などの鋳造欠陥のない稠密で微細粒径の鋳物構造を得ることが可能となり、これによって優れた技術的特性が保証される。方向性凝固は、可変の壁厚を有し高い技術的要求を満たさなければならない、構造的に複雑な鋳物にとっては、特に重要である。これは、欠陥製品の数を減らすことにもつながる。鋳物の方向性凝固を可能にする方法の1つは、低温の鋳型を液体金属で充填することであるが、これは、インベストメント鋳造によって作製される鋳物の場合には困難である。
自立型中でインベストメント鋳造によって鋳物を作製する既知の技術において、基本操作の1つは、得られたセラミック型を900〜1200℃の高温で焼成することであり、その目的は、すべての有機物残留物を焼き尽くすと同時に、その焼結の結果として、得られる型のセラミックについて、必要とされる高い強度を得ることである。実際、この技術では、焼成されてなお高温である型に、直接液体金属を充填する。この技術では、最も高頻度で使用されるセラミック材料は安価な石英であるが、その物理特性に起因して、その温度がまだ900℃から1200℃の間である焼成の直後に、型を液体金属で充填しなければならない。充填される鋳型が高温であるため、金属の凝固および自己冷却は望ましくない体積特性を有し、鋳物の技術特性はより好適でないものとなる。しかし、充填前に型の温度を低下させて方向性凝固を引き起こすことは、充填中の型の割れおよび破壊につながると考えられ、これは、温度低下時に生じる石英マトリックスの結晶格子の変形に加え、温度変動に起因する石英セラミックの実質的な寸法変化と関連する。この理由により、構造的に複雑で可変の壁厚を有し、要求される優れた特性を有する、信頼性のある鋳物を作製する場合、この技術では、鋳型は、ジルコニウムまたはアロキサイトなどの、石英よりも遥かに高額なセラミック材料から作製され、よって、焼成後のセラミック型は、その特定の技術によって要求される温度、通常は約300℃に冷却され、損傷を受けない。
石英セラミックマトリックスを含む組成物から作製された自立鋳型は、その凝固の体積特性と関連した技術的理由により、アルミニウム合金の鋳物の作製において特に有利ではない。これらは、シリカ中に存在する酸素に対するマグネシウムの高い親和性に起因して、マグネシウム合金の鋳物を作製するために使用することはできない。型が液体マグネシウム合金で充填されているとき、合金の酸化によって合金が発火する可能性があり、さらには、化学反応が生じている間に、ケイ素が有害な元素としてマグネシウム合金に移行する。
鋳型および他の製品を製造するためのセラミック層の既知の組成物は、液体セラミック集合体、および技術的要求を満たす好適な粒度分布を有するセラミック材料からなる。セラミック材料は既に原型上に塗布された液体セラミック集合体の上に散布され、乾燥すると、両成分が、製造されたセラミック型の単一の層を形成する。型は、典型的には数層から数十層程度でできている。その後に続く技術的操作は、原型を溶融させることによって除去する工程、型を乾燥させる工程、次いで鋳型を高温、最も多くの場合、900℃から1200℃までの温度で焼成する工程を含む。
PL145903の記載によれば、ムライト形態のセラミック材料およびリン酸クロムアルミニウムの水溶液である結合剤からなる、インベストメント鋳造によって作製される自立セラミック型の層のための組成物が開示されている。
本発明によれば、鋳型および他の製品を製造するための、特に、インベストメント鋳造による鋳物の作製が意図される、液体セラミック集合体および散布用のセラミック材料を含むセラミック層の組成物は、0.04mm未満の大きさの粒子が最低で90%を占める粒度分布を有し且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 30〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、セラミック材料50〜75重量%と、金属酸化物および改質剤の水性または水性有機コロイド溶液を含む結合剤25〜50%とからなる液体セラミック集合体、ならびに重量%で以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 30〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、散布用のセラミック材料を含むことを特徴とする。
本発明によれば、鋳型および他の製品を製造するための、特に、インベストメント鋳造による鋳物の作製が意図される、セラミック層の組成物は、セラミック材料中のSiO2の含有量が、Si元素で表して、最大で25重量%であることを特徴とする。
セラミック製品、特に、鋳型および他の製品は、数層から数十層程度でできており、その最適な数は2から8までである。本発明による組成物から作製される型は、真鍮、青銅、鋳鉄、鋳鋼、特に、アルミニウム合金またはマグネシウム合金の鋳物を作製するために使用される。
本発明による鋳型および他の製品を製造するためのセラミック層の組成物から作製される型および他の製品は、最初に800℃から1250℃までの温度で焼成された後、適用される技術によって必要とされる通りに、周囲温度または300℃未満のいずれかの温度に冷却され、次いで、損傷を受けるリスクを伴わずに液体金属で充填される。本発明による組成物から作製される鋳型は、鋳物の方向性凝固および自己冷却を確実に行うことができ、これはその品質にとって有利である。このような型において方向性凝固を確実に行うことにより、これらの型を薄壁製品および複雑な形状を有する製品の鋳造に使用することが可能となる。Si元素で表して最大で25%である、セラミックマトリックス中の低いSiO2含有量のため、本発明による組成物は、鋳型の作製、特に、マグネシウム合金の鋳造のために使用することができる。
本発明による鋳型を製造するためのセラミック層の組成物の実施例。
(実施例1)
真鍮、青銅、鋳鉄および鋳鋼の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
真鍮、青銅、鋳鉄および鋳鋼の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
セラミック層Iの組成(重量%):
−液体セラミック集合体I:結合剤28%(30%のSiO2+改質剤を含有するコロイド状シリカの水性溶液)、ならびに0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%および他の成分24%を含むセラミック材料72%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を有する。
−液体セラミック集合体I:結合剤28%(30%のSiO2+改質剤を含有するコロイド状シリカの水性溶液)、ならびに0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%および他の成分24%を含むセラミック材料72%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を有する。
セラミック層IIの組成(重量%):
−液体セラミック集合体II:結合剤30%(加水分解ケイ酸エチル40(SiO216%を含有するコロイド状シリカの水性アルコール性溶液))、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布ならびに以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%および他の相成分24%を有する。
−液体セラミック集合体II:結合剤30%(加水分解ケイ酸エチル40(SiO216%を含有するコロイド状シリカの水性アルコール性溶液))、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布ならびに以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%および他の相成分24%を有する。
セラミック層IIIおよび後続のセラミック層の組成(重量%):
−液体セラミック集合体(層IまたはIIと同様の組成を有する)、
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を有する。
−液体セラミック集合体(層IまたはIIと同様の組成を有する)、
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO414%、他の相成分24%を有する。
鋳型を作製する方法:
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体の各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する液体セラミック集合体である、得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場でセラミック材料をこれらに散布する。セラミック型の層Iを自然対流の条件下で8時間乾燥させる。
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体の各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する液体セラミック集合体である、得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場でセラミック材料をこれらに散布する。セラミック型の層Iを自然対流の条件下で8時間乾燥させる。
型の層IIを作製する方法:液体セラミック集合体の各成分を、ミキサー中で24時間混合する。250cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する液体セラミック集合体である、得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場でセラミック材料を原型に十分に散布する。セラミック型の層IIを自然対流の条件下で8時間乾燥させる。
鋳型の後続の層IIIからXまでを作製する方法:層を、液体セラミック集合体IおよびIIによって交互に作製する。2つのセラミック層が既に塗布された原型をスラリー中に浸漬してその過剰量を落として除いた後、その後の作業場において、0.4mmから1.0mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に十分に散布するべきである。各層の塗布後、これを自然対流の条件下で少なくとも8時間乾燥させなければならない。型の最後の層は、粘度250cPを有する液体セラミック集合体Iでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、型を24時間乾燥させ、次いで、蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた型を再び乾燥させ、真鍮または青銅の場合は900℃、鋳鉄または鋳鋼の場合は1100℃の温度で焼成した後、液体金属で充填する。
(実施例2)
アルミニウム合金の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
アルミニウム合金の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
セラミック層Iの組成(重量%):
−液体セラミック集合体I:結合剤30%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 48%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分42%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分28%を有する。
−液体セラミック集合体I:結合剤30%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 48%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分42%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分28%を有する。
セラミック層IIの組成(重量%):
−液体セラミック集合体II:結合剤32%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 65%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分25%を含むセラミック材料68%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 65%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分25%を有する。
−液体セラミック集合体II:結合剤32%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 65%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分25%を含むセラミック材料68%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 65%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分25%を有する。
セラミック層IIIおよび後続のセラミック層の組成(重量%):
−液体セラミック集合体:層IまたはIIと同様の組成を有する、
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIの散布用についての相組成を有する。
−液体セラミック集合体:層IまたはIIと同様の組成を有する、
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIの散布用についての相組成を有する。
作製する方法:
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体の各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する液体セラミック集合体である、得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型をスラリーから取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場でセラミック材料を原型に十分に散布する。セラミック型の第1の層を自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体の各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する液体セラミック集合体である、得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型をスラリーから取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場でセラミック材料を原型に十分に散布する。セラミック型の第1の層を自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
型の層IIを作製する方法:液体セラミック集合体IIの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。200cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1から0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。自然対流の条件下で約8時間乾燥させると、セラミック型の第2の層となる。
セラミック型の後続の層(IIIからX)を作製する方法:
これらの層を、液体セラミック集合体IおよびIIによって交互に作製する。2つのセラミック層が既に塗布された原型を液体セラミック集合体スラリー中に浸漬して取り出し、過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場において、0.4mmから1.0mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。各層を自然対流の条件下で少なくとも8時間乾燥させる。型の最後の層は、粘度300cPを有する液体セラミック集合体Iでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、型を24時間乾燥させ、次いで、蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた型を再び乾燥させ、約800℃の温度で焼成した後、250℃の温度に冷却し、次いで、液体アルミニウム合金で充填する。
これらの層を、液体セラミック集合体IおよびIIによって交互に作製する。2つのセラミック層が既に塗布された原型を液体セラミック集合体スラリー中に浸漬して取り出し、過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場において、0.4mmから1.0mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。各層を自然対流の条件下で少なくとも8時間乾燥させる。型の最後の層は、粘度300cPを有する液体セラミック集合体Iでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、型を24時間乾燥させ、次いで、蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた型を再び乾燥させ、約800℃の温度で焼成した後、250℃の温度に冷却し、次いで、液体アルミニウム合金で充填する。
型の温度を低下させることにより、高い強度を有する、鋳物の有利な微細粒径構造を得ることができると同時に、鋳物の迅速な方向性凝固および自己冷却が可能となる。
(実施例3)
マグネシウム合金の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
マグネシウム合金の鋳物の作製が意図される、鋳型を製造するためのセラミック層の組成物。
セラミック層Iの組成(重量%):
−液体セラミック集合体:結合剤30%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 75%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分15%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1から0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO412%、他の相成分26%を有する。
−液体セラミック集合体:結合剤30%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 75%、ファイアライト Fe2SiO410%、他の成分15%を含むセラミック材料70%;
−散布用のセラミック材料:0.1から0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO412%、他の相成分26%を有する。
セラミック層IIの組成(重量%):
−液体セラミック集合体II:結合剤32%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO412%、他の成分26%を含むセラミック材料68%;
セラミック層IIIおよび後続のセラミック層の組成(重量%):
−液体セラミック集合体(層IまたはIIと同様の組成を有する);
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIの散布用についての相組成を有する。
−液体セラミック集合体II:結合剤32%(18%のZrO2+改質剤を含有するコロイド状ジルコン酸化物の水溶液)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 62%、ファイアライト Fe2SiO412%、他の成分26%を含むセラミック材料68%;
セラミック層IIIおよび後続のセラミック層の組成(重量%):
−液体セラミック集合体(層IまたはIIと同様の組成を有する);
−散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIの散布用についての相組成を有する。
鋳型を作製する方法:
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体Iの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られた液体セラミック集合体スラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1から0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これがセラミック型の第1の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
型の層Iを作製する方法:液体セラミック集合体Iの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られた液体セラミック集合体スラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1から0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これがセラミック型の第1の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
型の層IIを作製する方法:液体セラミック集合体IIの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。250cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られたスラリー中に蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体セラミック集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1から0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これがセラミック型の第2の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
セラミック型の後続の層(IIIからX)を作製する方法:
後続の層を、液体セラミック集合体IおよびIIによって交互に作製する。2つのセラミック層が既に塗布された原型を液体セラミック集合体スラリー中に浸漬して、その過剰量を落として除いた後、その後の作業場において、0.4mmから1.0mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。各層を自然対流の条件下で少なくとも8時間乾燥させる。型の最後の層は、粘度300cPを有する液体セラミック集合体Iでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、型を24時間乾燥させ、次いで、蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた型を再び乾燥させ、約900℃の温度で焼成した後、周囲温度に冷却し、次いで、保管しておく。必要に応じて、型を保管庫から取り出し、250〜300℃の温度に加熱して、次いで、液体マグネシウム合金で充填する。
後続の層を、液体セラミック集合体IおよびIIによって交互に作製する。2つのセラミック層が既に塗布された原型を液体セラミック集合体スラリー中に浸漬して、その過剰量を落として除いた後、その後の作業場において、0.4mmから1.0mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。各層を自然対流の条件下で少なくとも8時間乾燥させる。型の最後の層は、粘度300cPを有する液体セラミック集合体Iでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、型を24時間乾燥させ、次いで、蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた型を再び乾燥させ、約900℃の温度で焼成した後、周囲温度に冷却し、次いで、保管しておく。必要に応じて、型を保管庫から取り出し、250〜300℃の温度に加熱して、次いで、液体マグネシウム合金で充填する。
型の温度を低下させることにより、高い強度を有する、鋳物の有利な微細粒径構造を得ることができると同時に、鋳物の迅速な方向性凝固および自己冷却が可能となる。
(実施例4)
他の製品(セラミック製るつぼ)を製造するためのセラミック層の組成物。
他の製品(セラミック製るつぼ)を製造するためのセラミック層の組成物。
セラミック層Iの組成(重量%):
−液体セラミック集合体I:結合剤25%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料75%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を有する。
−液体セラミック集合体I:結合剤25%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料75%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を有する。
セラミック層IIの組成(重量%):
−液体セラミック集合体II:結合剤28%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料72%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の相成分6%を有する。
−液体セラミック集合体II:結合剤28%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料72%;
−散布用のセラミック材料:0.1〜0.3mmの粒度分布および以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の相成分6%を有する。
セラミック層IIIおよび後続のセラミック層(IIIからX)の組成(重量%):
−液体セラミック集合体:結合剤35%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料65%;
−後続の層の上への散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIと同様の相組成を有する。
−液体セラミック集合体:結合剤35%(21%のSiO2+改質剤を含有するケイ酸塩結合剤)、および0.04mm未満の直径を有する粒子が90%を占め且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 87%、ファイアライト Fe2SiO47%、他の成分6%を含むセラミック材料65%;
−後続の層の上への散布用のセラミック材料:0.4〜1.0mmの粒度分布ならびに層IおよびIIと同様の相組成を有する。
セラミック製るつぼを作製する方法:
るつぼの層Iを作製する方法:液体セラミック集合体Iの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。350cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られた液体セラミック集合体スラリー中にるつぼの蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1〜0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これはセラミック製るつぼの第1の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
るつぼの層Iを作製する方法:液体セラミック集合体Iの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。350cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られた液体セラミック集合体スラリー中にるつぼの蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1〜0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これはセラミック製るつぼの第1の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
るつぼの層IIを作製する方法:液体セラミック集合体IIの各成分を、ミキサー中で24時間混合する。300cPの見掛け粘度(フォードカップφ=5mmで測定)を有する得られた液体セラミック集合体スラリー中にるつぼの蝋原型を浸漬し、次いで原型を取り出して過剰量の液体集合体を落として除いた後、その後の作業場で0.1〜0.3mmの粒度分布を有するセラミック材料を原型に散布する。これがセラミック製るつぼの第2の層であり、これを自然対流の条件下で約8時間乾燥させる。
セラミック製るつぼの後続の層(IIIからX)を作製する方法:後続のセラミック層を、200cPの(液体セラミック集合体の)スラリー見掛け粘度を有する液体セラミック集合体IIIによって作製する。最後の層は、粘度300cPを有する液体セラミック集合体IIでできているが、セラミック材料は散布されていない。すべての層を塗布後、るつぼを24時間乾燥させ、次いで、るつぼを形取った蝋原型を高圧オートクレーブ内で除去する。得られた未焼成のるつぼを再び乾燥させ、1250℃の温度で焼成した後、周囲温度に冷却し、次いで、保管しておく。
必要に応じて、製品を保管庫から取り出し、例えば、金属溶融、鋳型の充填またはセラミック材料を焼成する用途で、最高1250℃の高温で運用するために使用する。
Claims (2)
- 鋳型および他の製品を製造するための、特に、インベストメント鋳造による鋳物の作製が意図される、液体セラミック集合体および散布用のセラミック材料を含むセラミック層の組成物であって、
0.04mm未満の大きさの粒子が最低で90%を占める粒度分布を有し且つ以下の相組成:フォルステライトMg2SiO4 30〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、セラミック材料50〜75重量%と、金属酸化物および改質剤の水性または水性有機コロイド溶液を含む結合剤25〜50%とからなる液体セラミック集合体、ならびに
重量%で以下の相組成:フォルステライト Mg2SiO4 30〜90%、ファイアライト Fe2SiO45〜15%、ならびにクリソライト 2(Mg0.88Fe0.12)SiO2、エンスタタイトMgSiO3、トレモライト Ca2Mg5Si8O22(OH)2、リングウッダイト(Mg,Fe)2、ディオプサイド Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6およびその他などの相成分の混合物5〜65%を有する混合物である、散布用のセラミック材料
を含むことを特徴とする、組成物。 - セラミック材料中のSiO2の含有量が、Si元素で表して、最大で25重量%であることを特徴とする、請求項1に記載の鋳型および他の製品を製造するためのセラミック層の組成物。
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