JP2536320B2 - 銅合金鋳造用金型 - Google Patents
銅合金鋳造用金型Info
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- JP2536320B2 JP2536320B2 JP3079771A JP7977191A JP2536320B2 JP 2536320 B2 JP2536320 B2 JP 2536320B2 JP 3079771 A JP3079771 A JP 3079771A JP 7977191 A JP7977191 A JP 7977191A JP 2536320 B2 JP2536320 B2 JP 2536320B2
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- mold
- casting
- copper alloy
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は銅合金鋳造用金型に係
り、特に、高融点の銅合金を金型鋳造することが可能な
銅合金鋳造用金型に関する。
り、特に、高融点の銅合金を金型鋳造することが可能な
銅合金鋳造用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、銅合金の鋳造において、黄銅のよ
うに鋳造温度が約1000℃程度のものは、ベリリウム
銅又はダイス鋼等の金型が用いられている。これに対し
て、青銅のように約1200℃程度で鋳造を行なうもの
は、鋳造温度が高く、金型を使用することができないこ
とから、砂型が用いられている。
うに鋳造温度が約1000℃程度のものは、ベリリウム
銅又はダイス鋼等の金型が用いられている。これに対し
て、青銅のように約1200℃程度で鋳造を行なうもの
は、鋳造温度が高く、金型を使用することができないこ
とから、砂型が用いられている。
【0003】しかしながら、砂型は金型に比べて生産効
率が悪いという欠点がある。一方、金型は、鋳造時のガ
ス抜けが悪く、得られる鋳物にボイドなどの欠陥が生じ
易いという欠点がある。
率が悪いという欠点がある。一方、金型は、鋳造時のガ
ス抜けが悪く、得られる鋳物にボイドなどの欠陥が生じ
易いという欠点がある。
【0004】このような問題を解決するものとして、金
型の内壁にイットリア(Y2 O3 )2〜10%を含み、
残部がジルコニア(ZrO2 )のセラミックス被覆を施
した改良金型が提案されている(特開平2−27095
3)。
型の内壁にイットリア(Y2 O3 )2〜10%を含み、
残部がジルコニア(ZrO2 )のセラミックス被覆を施
した改良金型が提案されている(特開平2−27095
3)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
2−270953の金型では、内壁のセラミックス被覆
層に、銅と反応し易いY2 O3を含むため、高融点の銅
合金の鋳造には使用することができないという欠点があ
る。
2−270953の金型では、内壁のセラミックス被覆
層に、銅と反応し易いY2 O3を含むため、高融点の銅
合金の鋳造には使用することができないという欠点があ
る。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、高融
点の銅合金にも有効な銅合金鋳造用金型を提供すること
を目的とする。
点の銅合金にも有効な銅合金鋳造用金型を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の銅合金鋳造用金
型は、金型本体の型面に多孔質ZrO2 質セラミックス
溶射被膜を形成してなる銅合金鋳造用金型において、該
ZrO2 質セラミックスの組成が酸化ジルコニウム90
〜98重量%、酸化マグネシウム(MgO)及び/又は
酸化カルシウム(CaO)10〜2重量%であることを
特徴とする。
型は、金型本体の型面に多孔質ZrO2 質セラミックス
溶射被膜を形成してなる銅合金鋳造用金型において、該
ZrO2 質セラミックスの組成が酸化ジルコニウム90
〜98重量%、酸化マグネシウム(MgO)及び/又は
酸化カルシウム(CaO)10〜2重量%であることを
特徴とする。
【0008】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
銅合金鋳造用金型は金型本体の型面、即ち、合金溶湯と
接する面に、多孔質ZrO2 質セラミックス溶射被覆を
形成したものであるが、この溶射被膜を構成するZrO
2 質セラミックスは、安定剤としてCaO及び/又はM
gOを2〜10重量%含有し、90〜98重量%、好ま
しくは残部が実質的にZrO2のものである。このCa
O及び/又はMgOの含有率が10重量%を超えると、
被膜の耐食性が悪くなり、2重量%未満では耐熱衝撃性
が悪くなる。
銅合金鋳造用金型は金型本体の型面、即ち、合金溶湯と
接する面に、多孔質ZrO2 質セラミックス溶射被覆を
形成したものであるが、この溶射被膜を構成するZrO
2 質セラミックスは、安定剤としてCaO及び/又はM
gOを2〜10重量%含有し、90〜98重量%、好ま
しくは残部が実質的にZrO2のものである。このCa
O及び/又はMgOの含有率が10重量%を超えると、
被膜の耐食性が悪くなり、2重量%未満では耐熱衝撃性
が悪くなる。
【0009】この多孔質ZrO2 質セラミックス溶射被
膜の厚さは、厚過ぎると型面の耐熱衝撃性が悪くなり、
薄過ぎると十分な断熱効果が得られず、金型の寿命が短
くなることから、20〜300μm程度とするのが好ま
しい。
膜の厚さは、厚過ぎると型面の耐熱衝撃性が悪くなり、
薄過ぎると十分な断熱効果が得られず、金型の寿命が短
くなることから、20〜300μm程度とするのが好ま
しい。
【0010】このような多孔質ZrO2 質セラミックス
溶射被膜は、例えば、金型本体の型面にZrO2 質セラ
ミックスをプラズマ溶射することにより容易に形成する
ことができる。なお、溶射にあたり、セラミックス粒子
の粒径は溶射層の接着強度の面から100μm以下であ
ることが好ましく、また、通気性のある良好な多孔質層
とするために10μm以上であることが好ましい。
溶射被膜は、例えば、金型本体の型面にZrO2 質セラ
ミックスをプラズマ溶射することにより容易に形成する
ことができる。なお、溶射にあたり、セラミックス粒子
の粒径は溶射層の接着強度の面から100μm以下であ
ることが好ましく、また、通気性のある良好な多孔質層
とするために10μm以上であることが好ましい。
【0011】このような多孔質ZrO2 質セラミックス
溶射被膜は、金型本体に直接形成することも可能ではあ
るが、好ましくは、金型本体と多孔質ZrO2 質セラミ
ックス溶射被膜との接着性の向上、及び、金型本体と多
孔質ZrO2 質セラミックス溶射被膜との熱膨張差の緩
和のための中間層として、予め、両者との濡れ性の良い
多孔質ニッケル(Ni)−クロム(Cr)合金又はNi
溶射層を形成し、この中間層上に形成する。ここで、N
i−Cr合金としては、Crを0〜50重量%含有する
もの、特に80重量%Ni−20重量%Cr合金が好ま
しい。このようなNi−Cr合金溶射層もプラズマ溶射
により容易に形成することができ、その場合、用いるN
i−Cr合金の粒子の粒径は、前述のセラミック粒子の
粒径範囲と同様の理由から、10〜100μmであるこ
とが好ましい。
溶射被膜は、金型本体に直接形成することも可能ではあ
るが、好ましくは、金型本体と多孔質ZrO2 質セラミ
ックス溶射被膜との接着性の向上、及び、金型本体と多
孔質ZrO2 質セラミックス溶射被膜との熱膨張差の緩
和のための中間層として、予め、両者との濡れ性の良い
多孔質ニッケル(Ni)−クロム(Cr)合金又はNi
溶射層を形成し、この中間層上に形成する。ここで、N
i−Cr合金としては、Crを0〜50重量%含有する
もの、特に80重量%Ni−20重量%Cr合金が好ま
しい。このようなNi−Cr合金溶射層もプラズマ溶射
により容易に形成することができ、その場合、用いるN
i−Cr合金の粒子の粒径は、前述のセラミック粒子の
粒径範囲と同様の理由から、10〜100μmであるこ
とが好ましい。
【0012】このNi−Cr合金溶射層の厚さは、薄過
ぎると中間層を形成することにより十分な熱膨張差緩和
効果が得られず、厚過ぎるとNi−Cr合金は、断熱性
や靱性が低いことから金型特性の低下を招く。従って、
多孔質Cr−Ni合金溶射層の厚さは20〜100μm
程度とするのが好ましい。
ぎると中間層を形成することにより十分な熱膨張差緩和
効果が得られず、厚過ぎるとNi−Cr合金は、断熱性
や靱性が低いことから金型特性の低下を招く。従って、
多孔質Cr−Ni合金溶射層の厚さは20〜100μm
程度とするのが好ましい。
【0013】本発明において、金型本体は、粉末冶金に
より製造された多孔質合金金型本体であることが好まし
い。しかして、その合金組成は、Ni,Cr,W,M
o,V及びCoを15重量%以上、Cを0.6重量%以
下含有し、残部がFeのもの、若しくはCr,W,M
o,V,Coを添加したNi基合金が好ましい。特に、
高融点の銅合金の鋳造に用いる場合には、下記組成のも
のが好適である。 Ni:30〜80重量% Cr:1〜30重量% W :10重量%以下 Mo:10重量%以下 V :5重量%以下 Co:30重量%以下 C :0.6重量%以下 Fe:残部 上記合金成分のうち、Niは靱性を付与し、Crは耐酸
化性を高め、W,Moは熱膨張を小さくし、V,Coは
硬度を高める作用を奏する。
より製造された多孔質合金金型本体であることが好まし
い。しかして、その合金組成は、Ni,Cr,W,M
o,V及びCoを15重量%以上、Cを0.6重量%以
下含有し、残部がFeのもの、若しくはCr,W,M
o,V,Coを添加したNi基合金が好ましい。特に、
高融点の銅合金の鋳造に用いる場合には、下記組成のも
のが好適である。 Ni:30〜80重量% Cr:1〜30重量% W :10重量%以下 Mo:10重量%以下 V :5重量%以下 Co:30重量%以下 C :0.6重量%以下 Fe:残部 上記合金成分のうち、Niは靱性を付与し、Crは耐酸
化性を高め、W,Moは熱膨張を小さくし、V,Coは
硬度を高める作用を奏する。
【0014】なお、上記組成の合金は、靱性が低く、熱
衝撃に弱いが、金型本体を多孔質とすることにより、こ
のような不具合を克服することができる。もとより、金
型本体を多孔質とすることにより、脱ガス作用が改善さ
れ、ボイドなどの欠陥のない鋳物を確実に得ることが可
能とされる。
衝撃に弱いが、金型本体を多孔質とすることにより、こ
のような不具合を克服することができる。もとより、金
型本体を多孔質とすることにより、脱ガス作用が改善さ
れ、ボイドなどの欠陥のない鋳物を確実に得ることが可
能とされる。
【0015】このような多孔質金型本体の気孔率は、通
気性と強度との兼合いから20〜40%程度が望まし
い。また、このような多孔質金型本体を粉末冶金法によ
り製造する場合、得られる多孔質金型本体の気孔率、耐
酸化性、表面粗さの兼合いから、用いる合金粉末の粒径
は10〜200μmであることが望ましい。
気性と強度との兼合いから20〜40%程度が望まし
い。また、このような多孔質金型本体を粉末冶金法によ
り製造する場合、得られる多孔質金型本体の気孔率、耐
酸化性、表面粗さの兼合いから、用いる合金粉末の粒径
は10〜200μmであることが望ましい。
【0016】本発明の銅合金鋳造用金型は、金型鋳造に
よる優れた生産効率を損なうことなく、ガス抜き性が改
善されたものであり、しかも、その耐熱性、耐熱衝撃
性、断熱性も著しく良好であるため、高融点の銅合金の
鋳造にも有効に使用可能である。
よる優れた生産効率を損なうことなく、ガス抜き性が改
善されたものであり、しかも、その耐熱性、耐熱衝撃
性、断熱性も著しく良好であるため、高融点の銅合金の
鋳造にも有効に使用可能である。
【0017】
【作用】本発明の銅合金鋳造用金型では、金型本体の型
面形成された、多孔質溶射被膜を構成する2〜10重量
%MgO及び/又はCaO−ZrO2 質セラミックス
は、耐食性、断熱性に優れる上に、銅に対して非常に安
定で反応性が著しく低い。しかも、被膜は多孔質である
ことから、熱衝撃にも非常に強い。
面形成された、多孔質溶射被膜を構成する2〜10重量
%MgO及び/又はCaO−ZrO2 質セラミックス
は、耐食性、断熱性に優れる上に、銅に対して非常に安
定で反応性が著しく低い。しかも、被膜は多孔質である
ことから、熱衝撃にも非常に強い。
【0018】このため、金型の利点を損なうことなく、
ガス抜き性、耐食性、耐熱性、耐熱衝撃性、断熱性を改
善し、極めて良好な銅合金鋳造用金型が提供される。
ガス抜き性、耐食性、耐熱性、耐熱衝撃性、断熱性を改
善し、極めて良好な銅合金鋳造用金型が提供される。
【0019】因みに、本発明の銅合金鋳造用金型におい
ては、多孔質ZrO2 質セラミックス溶射被膜の断熱性
により、1200℃の溶湯の鋳造を行なった場合でも、
金型本体には800℃程度の温度しか負荷されず、通常
の場合、1300℃程度の溶湯であれば、有効に使用可
能である。
ては、多孔質ZrO2 質セラミックス溶射被膜の断熱性
により、1200℃の溶湯の鋳造を行なった場合でも、
金型本体には800℃程度の温度しか負荷されず、通常
の場合、1300℃程度の溶湯であれば、有効に使用可
能である。
【0020】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。実施例1平均粒径9
0μmで、下記組成の合金粉末を用い、粉末冶金法によ
り気孔率30%の多孔体を製造し、このものを水栓金具
用鋳造型に加工して金型本体とした。 この金型本体の型面に、プラズマ溶射にて、20重量
%Cr−80重量%Ni合金の多孔質層を40μm厚さ
に形成し、更に、7重量%CaO−93重量%ZrO2
の多孔質溶射被膜を100μm厚さに形成した。
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。実施例1平均粒径9
0μmで、下記組成の合金粉末を用い、粉末冶金法によ
り気孔率30%の多孔体を製造し、このものを水栓金具
用鋳造型に加工して金型本体とした。 この金型本体の型面に、プラズマ溶射にて、20重量
%Cr−80重量%Ni合金の多孔質層を40μm厚さ
に形成し、更に、7重量%CaO−93重量%ZrO2
の多孔質溶射被膜を100μm厚さに形成した。
【0021】このようにして得られた金型を用いて、下
記組成の銅合金(融点:900℃、鋳造温度:1200
℃)を溶融、鋳造した。 その結果、1000回試験後も、型の損傷はなく、ま
た、欠陥のない、表面が美麗で寸法精度の良い鋳造が得
られた。
記組成の銅合金(融点:900℃、鋳造温度:1200
℃)を溶融、鋳造した。 その結果、1000回試験後も、型の損傷はなく、ま
た、欠陥のない、表面が美麗で寸法精度の良い鋳造が得
られた。
【0022】実施例2 7重量%CaO−93重量%ZrO2 の代りに、8重量
%MgO−92重量%ZrO2 を用いたこと以外は、実
施例1と同様にして金型を製造し、銅合金の鋳造試験を
行なった。その結果、実施例1のものと同様に、金型の
損傷をひき起こすことなく、表面が美麗で寸法精度が良
く、欠陥のない鋳物を得ることができた。
%MgO−92重量%ZrO2 を用いたこと以外は、実
施例1と同様にして金型を製造し、銅合金の鋳造試験を
行なった。その結果、実施例1のものと同様に、金型の
損傷をひき起こすことなく、表面が美麗で寸法精度が良
く、欠陥のない鋳物を得ることができた。
【0023】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の銅合金鋳造
用金型によれば、 砂型を用いることなく、金型によ
り高い生産効率を実現できる。 金型の耐熱衝撃性、
耐食性、断熱性、銅合金に対する安定性が改善され、寿
命が大幅に延長される。 金型の脱ガス作用が改善さ
れ、内部欠陥がなく、表面が美麗な鋳物が得られる。
得られる鋳物の寸法精度が良く、後加工が軽減され
る。 鋳造工程の自動化が可能で、ダイカストにも有
効である。等の効果が奏され、高融点銅合金であって
も、容易かつ効率的に、低コストにて、良好な鋳物を得
ることが可能とされる。
用金型によれば、 砂型を用いることなく、金型によ
り高い生産効率を実現できる。 金型の耐熱衝撃性、
耐食性、断熱性、銅合金に対する安定性が改善され、寿
命が大幅に延長される。 金型の脱ガス作用が改善さ
れ、内部欠陥がなく、表面が美麗な鋳物が得られる。
得られる鋳物の寸法精度が良く、後加工が軽減され
る。 鋳造工程の自動化が可能で、ダイカストにも有
効である。等の効果が奏され、高融点銅合金であって
も、容易かつ効率的に、低コストにて、良好な鋳物を得
ることが可能とされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 4/06 C04B 35/48 A (56)参考文献 特開 昭56−86655(JP,A) 特開 昭63−282249(JP,A) 特開 平2−229643(JP,A) 特開 平2−267253(JP,A) 特開 平4−266457(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】 金型本体の型面に多孔質ジルコニア質セ
ラミックス溶射被膜を形成してなる銅合金鋳造用金型に
おいて、該ジルコニア質セラミックスの組成が酸化ジル
コニウム90〜98重量%、酸化マグネシウム及び/又
は酸化カルシウム10〜2重量%であることを特徴とす
る銅合金鋳造用金型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079771A JP2536320B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 銅合金鋳造用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3079771A JP2536320B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 銅合金鋳造用金型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04314851A JPH04314851A (ja) | 1992-11-06 |
JP2536320B2 true JP2536320B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=13699471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3079771A Expired - Fee Related JP2536320B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 銅合金鋳造用金型 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2536320B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05132752A (ja) * | 1991-06-13 | 1993-05-28 | T-P Kogyo Kk | 鋳造用金型へのセラミツク溶射方法 |
CN102862439A (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-09 | 金星铜集团有限公司 | 一种喷丸法制造仿铸铜效果艺术品的方法 |
CN112225580A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-15 | 苏州沪之光智能制造科技有限公司 | 一种光固化3d打印氧化锆泡沫陶瓷过滤器及其制备方法 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP3079771A patent/JP2536320B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04314851A (ja) | 1992-11-06 |
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