JP4059785B2 - Pouring container - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶湯との濡れ性が低く、優れた機械的特性を有し、そして寿命の長いコーティング層を有する注湯容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト鋳造、重力鋳造等では、溶融した金属である溶湯を鋳型に流し込んで鋳造品を成形するが、鋳造の際に溶湯はラドル等の注湯容器中に一時的に貯留される。該注湯容器は鋳鉄、鉄鋼、セラミック等の種々の材料からなるが、注湯容器表面と溶湯との濡れ性を低く保つ必要があり、そのため、注湯容器本体の表面に様々な材料からなるコーティング層を形成した注湯容器が用いられている。
【０００３】
該コーティング層について問題となるのは、注湯容器本体とコーティング層との熱膨張率の差異であり、該差異によりコーティング層にひび割れが発生する。一度ひび割れが発生すると、該ひび割れに溶湯が浸入して注湯容器本体が侵食されたり、該ひび割れに溶湯が付着して徐々に堆積して注湯容器が使用不可能となったりする。この問題は、注湯容器が金属製であってもセラミック製であっても同様に起こり、またコーティング層が耐久性の不足により磨耗した場合にも生じる。
【０００４】
金属の表面に剥離や割れを生じない耐熱被覆を形成する方法として、少なくとも酸化アルミナ、二酸化ジルコニウム、無水珪酸、カオリナイト、黒鉛、ケイ酸カリウムを含むと共に、四三酸コバルト相当品、ホウ酸ナトリウム相当品、酸化亜鉛相当品、若しくは酸化マグネシウム相当品を含む水溶液を被処理物に塗布し、被処理物の融点より低い温度で焼成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−５３７７５号公報（第２頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、濡れ性、耐久性等の良好なコーティング層を有する注湯容器、および該コーティング層を形成し得るコーティング材料を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る注湯容器は、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：４０〜５０％、ＳｉＯ 2 ：４０〜５０％およびＭｇＯ：５〜１５％からなるセラミック成分から構成される注湯容器本体の表面にコーティング層を焼成してなる注湯容器であって、前記コーティング層は、ジルコン・ジルコニア成分：７０〜８０％と、前記セラミック成分：２０〜３０％とから構成されることを特徴とする。
本発明では、セラミック製の注湯容器に、注湯容器を構成するセラミック成分を一部含む材料からなるコーティング層を設けることにより、溶湯に対する低い濡れ性、耐久性等を兼備した注湯容器を提供できる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る注湯容器は、請求項１の注湯容器において、前記ジルコン・ジルコニア成分は、ＺｒＯ2 ：５２〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：７〜８％、ＳｉＯ2 ：２４〜３５％およびＭｇＯ：３〜４％からなることを特徴とする。
本発明では、セラミック成分およびジルコン・ジルコニア成分を上記の組成とすることにより、良好な特性のコーティング層を有する注湯容器となる。
【０００９】
本発明の請求項３に係る注湯容器は、アルミニウム注湯用ラドルであることを特徴とする。
本発明の注湯容器は、アルミニウム注湯の際に使用するラドルとして好ましい。
【００１０】
本発明の請求項４に係る注湯容器は、請求項１の注湯容器において、前記コーティング層の厚さは０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
本発明では、コーティング層の厚さを上記範囲内とすることにより、注湯容器のコーティング層が焼成時にひび割れたり、使用時に磨耗したりすることを回避することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係るコーティング材料は、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：４０〜５０％、ＳｉＯ 2 ：４０〜５０％およびＭｇＯ：５〜１５％からなるセラミック成分から構成される注湯容器の表面にコーティング層を形成するためのコーティング材料であって、ジルコン・ジルコニア成分：７０〜８０％と、前記セラミック成分：２０〜３０％とからなることを特徴とする。
本発明では、主としてジルコン・ジルコニア成分からなるコーティング材料に、コーティング対象である注湯容器の原料であるセラミック成分を一部配合することにより、濡れ性、耐久性等を満足するコーティング層を形成し得る。
【００１２】
本発明の請求項６に係るコーティング材料は、請求項５記載のコーティング材料において、前記ジルコン・ジルコニア成分は、ＺｒＯ2 ：５２〜６５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：７〜８％、ＳｉＯ2 ：２４〜３５％およびＭｇＯ：３〜４％からなることを特徴とする。
本発明では、セラミック成分とジルコン・ジルコニア成分を上記の組成とすることにより、注湯容器に良好な特性のコーティング層を形成することができる。
【００１３】
本発明の請求項７に係るコーティング材料は、請求項５記載のコーティング材料において、粒度が５０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明では、コーティング材料を構成する鉱物の粒度を５０μｍ以下とすることにより、焼成時のひび割れを防止し、また焼成後の緻密度を確保することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の注湯容器は、注湯容器本体がセラミック成分から構成され、そして該注湯容器本体の表面上に形成されるコーティング層が、主成分であるジルコン・ジルコニア成分と副成分であるセラミック成分を含むコーティング材料から構成されることを特徴とする。コーティング材料の一部に溶湯容器本体を構成する材料を配合することにより、形成されたコーティング層が溶湯容器本体に良くなじみ、その結果、コーティング層の密着性が向上する。前記コーティング材料中に含まれるセラミックス成分の量は、全成分に基いて２０〜３０％である。
【００１５】
前記溶湯容器本体を構成するセラミック成分の組成としては、Ａｌ2 Ｏ3 ：４０〜５０％、ＳｉＯ2 ：４０〜５０％およびＭｇＯ：５〜１５％からなるものを使用する。
【００１６】
本発明の注湯容器は、特にアルミニウム溶湯のために好ましく用いることができる。アルミニウム溶湯用の注湯容器とする場合、コーティング層はアルミニウム溶湯に対して濡れ性の低い材料、例えばジルコン、ジルコニア系の材料から構成される。コーティング材料は好ましくは、ＺｒＯ2：５２〜６５％、Ａｌ2Ｏ3：７〜８％、ＳｉＯ2：２４〜３５％およびＭｇＯ：３〜４％のジルコン・ジルコニア成分を含むことが好ましい。
【００１７】
こうして形成されるコーティング層の厚さは、厚過ぎると焼成時にひび割れが発生して不良の原因となり、一方、薄すぎるとコーティング層の磨耗による耐久性の低下が顕著となる。好ましいコーティング層の厚さは、０．１〜０．５ｍｍである。
【００１８】
本発明の注湯容器は例えば、所定の組成を有するセラミック成分から注湯容器本体を成形し、前記注湯容器本体の表面にコーティング材料を塗布してコーティング層を形成し、そして前記注湯容器本体と前記コーティング層を１２００〜１３００℃で同時焼成することにより製造できる。注湯容器本体とコーティング層とを同時焼成すると、コーティング層の密着性が向上して好ましい。また所定の組成を有するセラミック成分から注湯容器本体を成形し、前記注湯容器本体を焼成した後、前記注湯容器本体の表面にコーティング材料を焼付処理することによっても、本発明の注湯容器は製造可能である。
【００１９】
前記コーティング材料の粒度は５０μｍ以下であることが好ましい。小さな粒度は焼成時のひび割れを防止し、また焼成後のコーティング層表面を平滑に保つため、溶湯容器表面に溶湯が付着し難くなる。
【００２０】
【実施例】
実施例１〜２および比較例１〜７
Ａｌ2Ｏ3：４５％、ＳｉＯ2：４５％およびＭｇＯ：１０％を含むセラミック成分から溶湯容器本体を作製した。該溶融容器本体に、以下の表１に示す組成を有するコーティング材料を塗布してコーティング層を形成し、溶湯容器本体とコーティング層を同時焼成して溶湯容器を製造した。
製造した溶湯容器本体を用いて、１回の注湯量が４ｋｇであるアルミニウムダイカスト製品の製造を行い、その際の焼付き性、アルミニウムに対する濡れ性、アルミニウムの付着性、コーティング層の剥離性、並びに耐久性を評価した。評価結果を表１に示す。
【表１】
２）溶湯容器本体を構成するセラミック成分である。
３）「○」は良好に使用し得ることをしめし、また「×」は使用不可であることを示す。
４）溶湯容器表面へのアルミニウム溶湯の付着状況を示す。
５）使用時におけるコーティング層の剥離の有無を示す。
６）使用可能なショット数（回）を示す。
【００２１】
表１に示す結果から明らかなように、ジルコン・ジルコニア成分、アルミナ９９％およびムライト質の３種から形成したコーティング層について、コーティング層の特性および原料価格を総合的に判断すると、本発明の溶融容器が最も優れた特性を示していた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：４０〜５０％、ＳｉＯ 2 ：４０〜５０％およびＭｇＯ：５〜１５％からなるセラミック成分から構成される注湯容器本体の表面に、前記セラミック成分：２０〜３０％と、ジルコン・ジルコニア成分：７０〜８０％とからなるコーティング層を焼成して形成することにより、濡れ性、付着性、剥離性、耐久性等の優れたコーティング層を有する注湯容器を提供することができる。この注湯容器は特にアルミニウム溶湯を用いたダイカスト成形、重力鋳造等に用いられるラドルとして好ましく用いられる。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a pouring container having a coating layer with low wettability with molten metal, excellent mechanical properties, and a long life.
[0002]
[Prior art]
In die casting, gravity casting, and the like, molten metal, which is a molten metal, is poured into a mold to form a cast product. During casting, the molten metal is temporarily stored in a pouring container such as a ladle. The pouring container is made of various materials such as cast iron, steel, and ceramic, but it is necessary to keep the wettability of the pouring container surface and the molten metal low, and therefore, the surface of the pouring container body is made of various materials. A pouring container in which a coating layer is formed is used.
[0003]
The problem with the coating layer is the difference in the coefficient of thermal expansion between the pouring container body and the coating layer, which causes cracks in the coating layer. Once a crack occurs, the molten metal enters the crack and the molten metal main body is eroded, or the molten metal adheres to the crack and gradually accumulates, making the molten metal container unusable. This problem occurs similarly whether the pouring container is made of metal or ceramic, and also occurs when the coating layer is worn due to insufficient durability.
[0004]
As a method of forming a heat-resistant coating that does not cause peeling or cracking on the metal surface, it contains at least alumina oxide, zirconium dioxide, anhydrous silicic acid, kaolinite, graphite, potassium silicate, cobalt tetraphosphate equivalent, sodium borate It is known to apply an aqueous solution containing an equivalent product, a zinc oxide equivalent product, or a magnesium oxide equivalent product to an object to be processed, and fire it at a temperature lower than the melting point of the object to be processed (see, for example, Patent Document 1). .
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-53775 (2nd page)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
This invention makes it a subject to provide the pouring container which has favorable coating layers, such as wettability and durability, and the coating material which can form this coating layer.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a pouring container according to claim 1 of the present invention is a ceramic component comprising Al 2 O 3 : 40 to 50%, SiO 2 : 40 to 50% and MgO: 5 to 15%. a pouring vessel comprising firing the coating layer to the pouring vessel surface of the body constituted by the coating layer, zircon-zirconia component: and 70-80%, before Symbol ceramic component: 20-30% It is comprised from these.
In the present invention, the ceramic pouring vessel, by providing a coating layer made of a material containing partially a ceramic component constituting the pouring vessel, a low wettability to the molten metal, the pouring vessel having both durability Can be provided.
[0008]
Pouring container according to claim 2 of the present invention, in the pouring container according to claim 1, before Symbol zircon zirconia component, ZrO 2: 52~65%, Al 2 O 3: 7~8%, SiO 2 : 24-35% and MgO: 3-4%.
In this invention, it becomes a pouring container which has a coating layer of a favorable characteristic by making a ceramic component and a zircon zirconia component into said composition.
[0009]
The pouring container according to claim 3 of the present invention is an aluminum pouring ladle.
The pouring container of the present invention is preferable as a ladle used for aluminum pouring.
[0010]
The pouring container according to claim 4 of the present invention is the pouring container according to claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 0.1 to 0.5 mm.
In this invention, it can avoid that the coating layer of a pouring container cracks at the time of baking, or is worn out at the time of use by making the thickness of a coating layer into the said range.
[0011]
Further, the coating material according to claim 5 of the present invention, Al 2 O 3: 40~50% , SiO 2: 40~50% and MgO: pouring container made of a ceramic component comprising 5-15% a coating material for forming a coating layer on the surface, the zircon-zirconia components: 70-80% and, before Symbol ceramic component: characterized by consisting of 20-30%.
In the present invention, a coating layer that satisfies wettability, durability, and the like is formed by partially blending a ceramic component that is a raw material of a pouring vessel that is a coating target with a coating material mainly composed of a zircon / zirconia component. obtain.
[0012]
Coating material according to Claim 6 of the present invention, in the coating material according to claim 5, wherein, prior Symbol zircon zirconia component, ZrO 2: 52~65%, Al 2 O 3: 7~8%, SiO 2: It is characterized by comprising 24-35% and MgO: 3-4%.
In the present invention, by setting the ceramic component and the zircon / zirconia component to the above composition, a coating layer having good characteristics can be formed on the pouring container.
[0013]
The coating material according to a seventh aspect of the present invention is the coating material according to the fifth aspect, wherein the particle size is 50 μm or less.
In the present invention, by setting the particle size of the mineral constituting the coating material to 50 μm or less, cracking during firing can be prevented, and the density after firing can be ensured.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the pouring container of the present invention, the pouring container body is composed of a ceramic component, and the coating layer formed on the surface of the pouring container body is a zircon / zirconia component that is a main component and a ceramic that is a subcomponent. It is composed of a coating material containing components. By blending the material constituting the molten metal container body into a part of the coating material, the formed coating layer is well adapted to the molten metal container body, and as a result, the adhesion of the coated layer is improved. The amount of ceramic component contained in the coating material is 20-30% based on all components.
[0015]
It is a set formed of a ceramic component constituting the molten metal container body, Al 2 O 3: 40~50% , SiO 2: using one made of 5-15%: 40-50% and MgO.
[0016]
The pouring container of the present invention can be preferably used particularly for molten aluminum. In the case of a pouring container for molten aluminum, the coating layer is made of a material having low wettability with respect to the molten aluminum, such as a zircon or zirconia material. The coating material is preferably, ZrO 2: 52~65%, Al 2 O 3: 7~8%, SiO 2: 24~35% , and MgO: preferably contains 3-4% of zircon-zirconia components.
[0017]
If the thickness of the coating layer formed in this way is too thick, cracks will occur during firing, resulting in a failure. On the other hand, if it is too thin, the durability will be significantly reduced due to wear of the coating layer. A preferred coating layer thickness is 0.1 to 0.5 mm.
[0018]
The pouring container of the present invention is formed, for example, by forming a pouring container body from a ceramic component having a predetermined composition, applying a coating material on the surface of the pouring container body to form a coating layer, and the pouring container. The main body and the coating layer can be manufactured by co-firing at 1200 to 1300 ° C. It is preferable to co-fire the pouring container body and the coating layer because the adhesion of the coating layer is improved. Further, the molten metal pouring body of the present invention can also be obtained by forming a pouring container body from a ceramic component having a predetermined composition, baking the pouring container body, and baking the coating material on the surface of the pouring container body. The container can be manufactured.
[0019]
The particle size of the coating material is preferably 50 μm or less. The small particle size prevents cracking during firing and keeps the surface of the coating layer after firing smooth, so that the molten metal hardly adheres to the surface of the molten metal container.
[0020]
【Example】
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-7
A molten metal container main body was prepared from ceramic components containing Al 2 O 3 : 45%, SiO 2 : 45% and MgO: 10%. A coating material having the composition shown in Table 1 below was applied to the melting container main body to form a coating layer, and the molten metal container main body and the coating layer were simultaneously fired to produce a molten metal container.
Using the manufactured molten metal container body, an aluminum die-cast product with a pouring amount of 4 kg at one time is manufactured. At that time, seizure property, wettability to aluminum, adhesion of aluminum, peelability of coating layer, and Durability was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
[Table 1]
2) A ceramic component constituting the molten metal container body.
3) “◯” indicates that it can be used satisfactorily, and “x” indicates that it cannot be used.
4) Shows the state of adhesion of molten aluminum to the surface of the molten metal container.
5) Indicates whether the coating layer is peeled off during use.
6) Shows the number of shots that can be used (times).
[0021]
As is clear from the results shown in Table 1, when the coating layer characteristics and raw material prices are comprehensively determined for the coating layer formed from the three types of the zircon / zirconia component, 99% alumina and mullite, the melting of the present invention The container showed the best properties.
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, on the surface of a pouring vessel body composed of ceramic components composed of Al 2 O 3 : 40-50%, SiO 2 : 40-50% and MgO: 5-15% , the ceramic component: A pouring having a coating layer excellent in wettability, adhesion, peelability, durability, etc. by firing and forming a coating layer comprising 20-30% and a zircon / zirconia component: 70-80% A container can be provided. This pouring container is particularly preferably used as a ladle used for die casting, gravity casting, etc. using molten aluminum.
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