JP2718460B2 - 易崩壊性鋳型及びその製造方法 - Google Patents
易崩壊性鋳型及びその製造方法Info
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- JP2718460B2 JP2718460B2 JP3003221A JP322191A JP2718460B2 JP 2718460 B2 JP2718460 B2 JP 2718460B2 JP 3003221 A JP3003221 A JP 3003221A JP 322191 A JP322191 A JP 322191A JP 2718460 B2 JP2718460 B2 JP 2718460B2
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- Japan
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- mold
- casting
- alumina
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、易崩壊性鋳型及びその
製造方法に関するもので、さらに詳しくは、自己崩壊性
を有する鋳型であり、金属加工技術における鋳造技術、
例えばインベストメント鋳造（精密鋳造）に用いて最適
の鋳型とその製造方法に関するものである。
製造方法に関するもので、さらに詳しくは、自己崩壊性
を有する鋳型であり、金属加工技術における鋳造技術、
例えばインベストメント鋳造（精密鋳造）に用いて最適
の鋳型とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、インベストメント鋳造品の周囲に
付着した鋳型材の大半はサンドブラスト、ノックアウト
マシン、ショットブラストといった機械的手段により除
去される。さらに、この手法によって除去できないほど
強固に付着した鋳型材あるいは複雑な形状部分に付着し
た鋳型材は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、苛性カリウム
（ＫＯＨ）の単体もしくは両者を混合した水溶液を満た
したオートクレーブ中、あるいは、前記したアルカリ物
質の単体もしくは混合物を４００〜５００℃に加熱して
溶融した融液中に鋳造品を浸漬して鋳型材を除去してい
た。
付着した鋳型材の大半はサンドブラスト、ノックアウト
マシン、ショットブラストといった機械的手段により除
去される。さらに、この手法によって除去できないほど
強固に付着した鋳型材あるいは複雑な形状部分に付着し
た鋳型材は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、苛性カリウム
（ＫＯＨ）の単体もしくは両者を混合した水溶液を満た
したオートクレーブ中、あるいは、前記したアルカリ物
質の単体もしくは混合物を４００〜５００℃に加熱して
溶融した融液中に鋳造品を浸漬して鋳型材を除去してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとするする課題】従来技術では、機
械的手法により除去を行うため、鋳造品に変形を生じた
り、鋳造品表面に傷が生じる危険性がある。また、機械
的手法により除去できない鋳型材の除去には、劇物であ
るアルカリ融液を用いて高温下で処理するため、処理装
置周辺にアルカリ物質が飛散して汚染され、作業環境が
悪化するとともに、周辺設備の腐食及び人体への危害が
懸念されていた。
械的手法により除去を行うため、鋳造品に変形を生じた
り、鋳造品表面に傷が生じる危険性がある。また、機械
的手法により除去できない鋳型材の除去には、劇物であ
るアルカリ融液を用いて高温下で処理するため、処理装
置周辺にアルカリ物質が飛散して汚染され、作業環境が
悪化するとともに、周辺設備の腐食及び人体への危害が
懸念されていた。
【０００４】そこで、本発明の目的とするところは、鋳
型材に自己崩壊性を付与し、鋳造品から鋳型材を容易に
除去し得る易崩壊性鋳型およびその製造方法を提供する
ところにある。
型材に自己崩壊性を付与し、鋳造品から鋳型材を容易に
除去し得る易崩壊性鋳型およびその製造方法を提供する
ところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、鋳型材として
自己崩壊性を有する耐火物を用いるか、あるいはこのよ
うな耐火物を従来から使用しているジルコン、アルミ
ナ、ムライト、シリカ等の鋳型材に配合すれば鋳型に自
己崩壊性を付与することができ、上記機械的手法による
鋳型材の除去並びにアルカリ融液処理における弊害を回
避し得るとの知見に基づき鋭意検討を重ねた結果、ジル
コニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料、例えば
ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコ
ニア−チタニア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−
マグネシア及びジルコニア−イットリア等を鋳型材とし
て用いて造型し、８００〜１０００℃で焼成すれば、目
的とする易崩壊性インベストメント鋳型が得られること
を確認した。
自己崩壊性を有する耐火物を用いるか、あるいはこのよ
うな耐火物を従来から使用しているジルコン、アルミ
ナ、ムライト、シリカ等の鋳型材に配合すれば鋳型に自
己崩壊性を付与することができ、上記機械的手法による
鋳型材の除去並びにアルカリ融液処理における弊害を回
避し得るとの知見に基づき鋭意検討を重ねた結果、ジル
コニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料、例えば
ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコ
ニア−チタニア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−
マグネシア及びジルコニア−イットリア等を鋳型材とし
て用いて造型し、８００〜１０００℃で焼成すれば、目
的とする易崩壊性インベストメント鋳型が得られること
を確認した。
【０００６】したがって、この発明は、ジルコニアを１
０重量％以上含むジルコニア系材料であるジルコニア−
アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコニア−チタニ
ア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−マグネシア及
びジルコニア−イットリアの１種若しくは２種以上をス
ラリー又はスタッコの耐火物として用いて造型し、８０
０〜１０００℃で焼成してなる易崩壊性インベストメン
ト鋳型を提案するものである。また、この発明は、ジル
コニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料であるジ
ルコニア−アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコニ
ア−チタニア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−マ
グネシア及びジルコニア−イットリアの１種若しくは２
種以上をスラリー又はスタッコの耐火物として用いて造
型し、８００〜１０００℃で焼成する易崩壊性インベス
トメント鋳型の製造方法をも提案する。
０重量％以上含むジルコニア系材料であるジルコニア−
アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコニア−チタニ
ア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−マグネシア及
びジルコニア−イットリアの１種若しくは２種以上をス
ラリー又はスタッコの耐火物として用いて造型し、８０
０〜１０００℃で焼成してなる易崩壊性インベストメン
ト鋳型を提案するものである。また、この発明は、ジル
コニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料であるジ
ルコニア−アルミナ、ジルコニア−ムライト、ジルコニ
ア−チタニア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−マ
グネシア及びジルコニア−イットリアの１種若しくは２
種以上をスラリー又はスタッコの耐火物として用いて造
型し、８００〜１０００℃で焼成する易崩壊性インベス
トメント鋳型の製造方法をも提案する。
【０００７】ジルコニアを１０重量％以上含むジルコニ
ア系材料の製造方法としては、一般的な焼成法、焼結法
または電融法のいずれでも良く、特に電融法は量産化並
びに結晶の大きさ等を容易に制御できる点から望まし
い。
ア系材料の製造方法としては、一般的な焼成法、焼結法
または電融法のいずれでも良く、特に電融法は量産化並
びに結晶の大きさ等を容易に制御できる点から望まし
い。
【０００８】さらにまた、ジルコニアに固溶し、安定化
剤となり得るチタニア、カルシア、マグネシア及びイッ
トリア等を１種もしくは２種以上添加すれば、溶湯の鋳
造終了後における鋳型強度の劣化は前記材料よりやや小
さくなるが、鋳型成型時の強度を向上せしめることがで
きる。
剤となり得るチタニア、カルシア、マグネシア及びイッ
トリア等を１種もしくは２種以上添加すれば、溶湯の鋳
造終了後における鋳型強度の劣化は前記材料よりやや小
さくなるが、鋳型成型時の強度を向上せしめることがで
きる。
【０００９】
【作用】ジルコニアは１１００℃付近で、単斜晶ジルコ
ニア、正方晶ジルコニアの変態があり、この変態による
体積変化は約７％と極めて大きい。したがって、ジルコ
ニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料を用いて造
型した鋳型は、加熱溶融された金属溶湯の注湯によって
これらの物質中に微細なクラックが無数に発生するた
め、容易に自已崩壊する。
ニア、正方晶ジルコニアの変態があり、この変態による
体積変化は約７％と極めて大きい。したがって、ジルコ
ニアを１０重量％以上含むジルコニア系材料を用いて造
型した鋳型は、加熱溶融された金属溶湯の注湯によって
これらの物質中に微細なクラックが無数に発生するた
め、容易に自已崩壊する。
【００１０】アルミナ−ジルコニア系材料は、アルミナ
もしくはジルコニアの初晶とアルミナ−ジルコニア共晶
とからなり、また、ジルコニア−ムライト系材料はムラ
イト結晶とジルコニア結晶との混晶からなり、いずれも
５０ミクロン〜サブミクロンもしくはそれ以下の微細な
結晶構造をとっている。したがって、これらの材料に含
まれた１０重量％以上のジルコニアが体積変化すると、
さらに多くのクラックが発生し、自己崩壊性が一層高ま
る。
もしくはジルコニアの初晶とアルミナ−ジルコニア共晶
とからなり、また、ジルコニア−ムライト系材料はムラ
イト結晶とジルコニア結晶との混晶からなり、いずれも
５０ミクロン〜サブミクロンもしくはそれ以下の微細な
結晶構造をとっている。したがって、これらの材料に含
まれた１０重量％以上のジルコニアが体積変化すると、
さらに多くのクラックが発生し、自己崩壊性が一層高ま
る。
【００１１】なお、従来から用いられているジルコン
は、ジルコニアを約６７重量％含んでいるが、約１５０
０℃付近からジルコニアとシリカに分解し始め、鋳造中
にシリカと鋳造品との間で反応が生じたり、溶湯の鋳造
終了後、冷却時にシリカが再結晶し、本発明の目的とす
る鋳造終了後の強度低下は生じない。
は、ジルコニアを約６７重量％含んでいるが、約１５０
０℃付近からジルコニアとシリカに分解し始め、鋳造中
にシリカと鋳造品との間で反応が生じたり、溶湯の鋳造
終了後、冷却時にシリカが再結晶し、本発明の目的とす
る鋳造終了後の強度低下は生じない。
【００１２】
【実施例】以下、インベストメント鋳型についての適用
例について説明する。
例について説明する。
【００１３】インベストメント鋳型は常温で造型され、
８００〜１０００℃で焼成後、直ちに溶融金属が注湯さ
れ、鋳造が行われる。従って注湯後、鋳型は１０００℃
以上に加熱され、その後常温まで冷却し鋳型は除去され
る。そこで、このような工程に準じた熱履歴を鋳型に与
えて鋳型強度を測定した結果を従来の鋳型と比較して表
１及び表２に示す。
８００〜１０００℃で焼成後、直ちに溶融金属が注湯さ
れ、鋳造が行われる。従って注湯後、鋳型は１０００℃
以上に加熱され、その後常温まで冷却し鋳型は除去され
る。そこで、このような工程に準じた熱履歴を鋳型に与
えて鋳型強度を測定した結果を従来の鋳型と比較して表
１及び表２に示す。
【００１４】表１は、ジルコニア系材料をスラリーの耐
火物として用いた例を示しており、バインダーとしての
コロイダルシリカ１００部に対し耐火物（電融粉砕品、
＃３２５Ｆ；約５０μｍ下）を３５０部用いている。ス
タッコ（Ｓｔｕｃｃｏ）としては従来品同様アルミナ
（＃６０）を使用した。
火物として用いた例を示しており、バインダーとしての
コロイダルシリカ１００部に対し耐火物（電融粉砕品、
＃３２５Ｆ；約５０μｍ下）を３５０部用いている。ス
タッコ（Ｓｔｕｃｃｏ）としては従来品同様アルミナ
（＃６０）を使用した。
【００１５】表２は、ジルコニア系材料をスタッコ（Ｓ
ｔｕｃｃｏ）として用いた例を示しており、電融粉砕
品、＃６０（約３００−２００μｍ）を用いた。スラリ
ーの耐火物としては従来品同様電融粉砕品、＃３２５Ｆ
のジルコンを用いた。
ｔｕｃｃｏ）として用いた例を示しており、電融粉砕
品、＃６０（約３００−２００μｍ）を用いた。スラリ
ーの耐火物としては従来品同様電融粉砕品、＃３２５Ｆ
のジルコンを用いた。
【００１６】本発明実施品の鋳型の強度は、スラリーの
耐火物として用いた場合、表１に示したように試料番号
２〜９のいずれも、従来品の試料番号１０と１１に比
べ、ほぼ同等から２倍以上と優れており、１２００℃焼
成・冷却後は従来品の強度が７０あるいは６５ｋｇｆ／
ｃｍ２と高いのに比べ、５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２と著し
く小さくなる。
耐火物として用いた場合、表１に示したように試料番号
２〜９のいずれも、従来品の試料番号１０と１１に比
べ、ほぼ同等から２倍以上と優れており、１２００℃焼
成・冷却後は従来品の強度が７０あるいは６５ｋｇｆ／
ｃｍ２と高いのに比べ、５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２と著し
く小さくなる。
【００１７】また、表２に示したようにスタッコとして
用いた場合、成型後の鋳型強度は試料番号２〜９のいず
れも、従来品の試料番号１０と１１に比べ、ほぼ同等か
ら２倍以上と優れており、１２００℃焼成・冷却後は
０．５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２と著しく小さくなる。
用いた場合、成型後の鋳型強度は試料番号２〜９のいず
れも、従来品の試料番号１０と１１に比べ、ほぼ同等か
ら２倍以上と優れており、１２００℃焼成・冷却後は
０．５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２と著しく小さくなる。
【００１８】次に表２に示した試料番号４の鋳型により
実際に鋳造を行い、鋳型の崩壊性について調べた。
実際に鋳造を行い、鋳型の崩壊性について調べた。
【００１９】鋳造品の材質：ＳＫＤ−６１ （組成［％］Ｆe −０．４、Ｃ−１．０、Ｓｉ−０．３ Ｍｎ−５．０、Ｃｒ−１．２、Ｍｏ−０．３Ｖ） 鋳造した部品：ロッカーアーム（自動車部品） 湯口の周囲に３０個のロッカーアームを取り付けたワッ
クス模型の周囲に、表２の試料番号４に示した本発明に
おける鋳型（厚さ：約７ｍｍ）を形成し、脱ワックス
後、８００℃で１．５時間焼成して鋳型を造型した。こ
の鋳型に１６５０℃の溶湯（ＳＫＤ−６１）を注湯し
た。その後鋳型を常温まで冷却した後、鋳型の除去処理
を行ったところ、極めて簡単に鋳造品から取り除くこと
ができた。
クス模型の周囲に、表２の試料番号４に示した本発明に
おける鋳型（厚さ：約７ｍｍ）を形成し、脱ワックス
後、８００℃で１．５時間焼成して鋳型を造型した。こ
の鋳型に１６５０℃の溶湯（ＳＫＤ−６１）を注湯し
た。その後鋳型を常温まで冷却した後、鋳型の除去処理
を行ったところ、極めて簡単に鋳造品から取り除くこと
ができた。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上の通り、この発明に係る鋳型および
その製造方法は、熱履歴によって容易に崩壊する易崩壊
性鋳型を提供し得たのであり、従来鋳造後の型ばらしに
難があった鋳造技術の問題点を払拭し得たのであり、鋳
型除去作業における大幅な省力化を図ることができる。
その製造方法は、熱履歴によって容易に崩壊する易崩壊
性鋳型を提供し得たのであり、従来鋳造後の型ばらしに
難があった鋳造技術の問題点を払拭し得たのであり、鋳
型除去作業における大幅な省力化を図ることができる。
【００２３】特に銅合金、鉄基、ニッケル基、コバルト
基合金などを用いてインベストメント鋳造する際におけ
る鋳型材料として適用すれば、従来のような機械的手法
による型材の除去さらにはアルカリ融液を用いた処理を
不要とするもので、インベストメント鋳造の作業性、作
業環境を一変させ得るものである。
基合金などを用いてインベストメント鋳造する際におけ
る鋳型材料として適用すれば、従来のような機械的手法
による型材の除去さらにはアルカリ融液を用いた処理を
不要とするもので、インベストメント鋳造の作業性、作
業環境を一変させ得るものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 ジルコニアを１０重量％以上含むジルコ
ニア系材料であるジルコニア−アルミナ、ジルコニア−
ムライト、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−カルシ
ア、ジルコニア−マグネシア及びジルコニア−イットリ
アの１種若しくは２種以上をスラリー又はスタッコの耐
火物として用いて造型し、８００〜１０００℃で焼成し
てなる易崩壊性インベストメント鋳型。 - 【請求項２】 ジルコニアを１０重量％以上含むジルコ
ニア系材料であるジルコニア−アルミナ、ジルコニア−
ムライト、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−カルシ
ア、ジルコニア−マグネシア及びジルコニア−イットリ
アの１種若しくは２種以上をスラリー又はスタッコの耐
火物として用いて造型し、８００〜１０００℃で焼成す
る易崩壊性インベストメント鋳型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003221A JP2718460B2 (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 易崩壊性鋳型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3003221A JP2718460B2 (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 易崩壊性鋳型及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0615404A JPH0615404A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2718460B2 true JP2718460B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=11551384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3003221A Expired - Lifetime JP2718460B2 (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | 易崩壊性鋳型及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718460B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10259034B2 (en) | 2014-03-12 | 2019-04-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Slurry for forming mold, mold and method for producing mold |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102009120B (zh) * | 2010-12-10 | 2012-05-09 | 北京工业大学 | 一种氧化锆系口腔专用包埋材料及其铸型制作方法 |
| JP6317995B2 (ja) * | 2014-05-08 | 2018-04-25 | 伊藤忠セラテック株式会社 | 精密鋳造鋳型製造用スラリーのフィラー材及びそれを用いて得られたスラリー並びに精密鋳造鋳型 |
| FR3054149B1 (fr) * | 2016-07-22 | 2019-04-05 | Safran | Procede de fabrication de moule carapace |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56119641A (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-19 | Toshiba Corp | Production of mold for quick precision casting |
| JPH02169144A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-06-29 | Nkk Corp | 崩壊性鋳型 |
-
1991
- 1991-01-16 JP JP3003221A patent/JP2718460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本鋳物協会編「鋳物便覧」改訂４版（昭６１−１−２０）ｐ．１０４７〜１０４８ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10259034B2 (en) | 2014-03-12 | 2019-04-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Slurry for forming mold, mold and method for producing mold |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0615404A (ja) | 1994-01-25 |
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