JP5178366B2 - Stucco material for mold manufacturing for precision casting and mold for precision casting using the same - Google Patents
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Description
本発明は、精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材及びそれを用いた精密鋳造用鋳型に係り、特に、美しい鋳肌の鋳物が有利に得られ、また使用後には容易に再利用され得る精密鋳造用鋳型を製造するために好適に用いられる精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材、及びそれを用いた精密鋳造用鋳型に関するものである。 The present invention relates to a stucco material for producing a precision casting mold and a precision casting mold using the same, and in particular, for a precision casting that can advantageously obtain a beautiful casting and can be easily reused after use. The present invention relates to a precision casting mold manufacturing stucco material suitably used for manufacturing a mold, and a precision casting mold using the same.
従来から、寸法精度や表面粗度が特に優れた鋳物を得るための精密鋳造法として、ロストワックス法(インベストメント鋳造法)が、知られている。そして、このロストワックス法に用いられる精密鋳造用鋳型の製作は、一般に、以下のようにして行なわれてきている。即ち、先ず、目的とする製品形状を有するろう模型を製作し、次いで、このろう模型を、微粒のセラミック骨材を含むセラミックスラリー中に浸漬せしめた(ディッピングした)後、その表面にスタッコ材(耐火砂)を振り掛け(スタッコイングして)、乾燥することにより、ろう模型の表面に、セラミックコーティング層(最内層)が形成される。そして、そのセラミックコーティング層の形成されたろう模型に対して、更に、上記と同様にして、ディッピング、スタッコイング及び乾燥のコーティング層形成工程を複数回(4〜10回)繰り返して行なうことにより、ろう模型の表面に、複数のセラミックコーティング層(厚さ:約3〜10mm)が積層、形成される。その後、かかる複数のセラミックコーティング層の形成されたろう模型を加熱することにより、ろう模型を溶融、除去し、更にその後、ろう模型の除去された複数のセラミックコーティング層を焼成することにより、複数のセラミックシェル層からなる精密鋳造用鋳型が完成されるのである。そして、鋳造時には、かかるろう模型が除去されて出来た鋳型の空洞部分に、溶湯を鋳込むことにより、鋳物が製造されることとなる。 Conventionally, the lost wax method (investment casting method) is known as a precision casting method for obtaining a casting with particularly excellent dimensional accuracy and surface roughness. And the manufacture of the precision casting mold used for this lost wax method has generally been performed as follows. That is, first, a wax model having a desired product shape is manufactured, and then this wax model is immersed (dipped) in a ceramic slurry containing fine ceramic aggregates, and then a stucco material ( A ceramic coating layer (innermost layer) is formed on the surface of the wax model by sprinkling (stuccoing) refractory sand) and drying. Then, the soldering model in which the ceramic coating layer is formed is further subjected to the dipping, stuccoing and drying coating layer forming steps by repeating the process a plurality of times (4 to 10 times) in the same manner as described above. A plurality of ceramic coating layers (thickness: about 3 to 10 mm) are laminated and formed on the surface of the model. Thereafter, the wax model in which the plurality of ceramic coating layers are formed is heated to melt and remove the wax model, and then, the plurality of ceramic coating layers from which the wax model has been removed is fired to thereby form a plurality of ceramics. A precision casting mold comprising a shell layer is completed. And at the time of casting, a casting will be manufactured by casting a molten metal in the cavity of the casting_mold | template produced by removing this wax model.
ところで、このロストワックス法による精密鋳造用鋳型の製作に際して用いられるスタッコ材としては、従来から、シャモット粒やムライト粒、アルミナ粒、シリカ粒、ジルコニア粒、ジルコン粒等の砂粒が用いられてきている。その中でも、特に、ジルコン粒は、それをスタッコ材として用いて製造された鋳型が、溶湯に対して化学的に安定であり、また鋳型壁への溶湯の差込み等の欠陥が発生し難いために、美しい鋳肌を有する鋳物が有利に得られるところから、一般に、広く使用されているのである(日本鋳物協会精密鋳造研究部会編、「精密鋳造法」、日刊工業新聞社、昭和59年1月発行、p.31−36(非特許文献1)及び特開昭61−289944号公報(特許文献1)、特開平7−47444号公報(特許文献2)等参照)。 By the way, as stucco materials used in the production of a precision casting mold by the lost wax method, sand particles such as chamotte particles, mullite particles, alumina particles, silica particles, zirconia particles, and zircon particles have been conventionally used. . Among them, in particular, zircon grains are produced by using the stucco material as a stucco material because the mold is chemically stable to the molten metal, and defects such as insertion of the molten metal into the mold wall are unlikely to occur. Since castings with beautiful casting surface can be advantageously obtained, they are widely used in general (edited by the Japan Foundry Association Precision Casting Research Group, “Precision Casting”, Nikkan Kogyo Shimbun, January 1984) Issue, p.31-36 (Non-Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-289944 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-47444 (Patent Document 2), etc.).
しかしながら、そのようなジルコン粒は、天然の産出量が少なく、またその産出地域も偏在しているところから、近年、原料価格が高騰し、しかもその入手が困難な状況になって来ており、そのため、スタッコ材としての利用が難しくなって来ている。更に、ジルコン粒は、化学成分としてZrO2 とSiO2 とを有しているが、通常、スタッコ材として共に用いられるAl2 O3 系成分との間で、化学組成のコントロールが難しく、そのために、使用済みの鋳型の再利用が困難となっているのであり、加えて、微量ながら放射性物質を含むために、その廃棄にも、費用がかかるという問題も、内在するものであったのである。 However, such zircon grains are low in natural production, and since the production areas are unevenly distributed, in recent years, the price of raw materials has soared, and it has become difficult to obtain them. Therefore, the use as a stucco material has become difficult. Furthermore, although zircon grains have ZrO 2 and SiO 2 as chemical components, it is usually difficult to control the chemical composition with the Al 2 O 3 system components used together as stucco materials. In addition, it is difficult to reuse the used mold, and in addition, since the radioactive material is contained in a small amount, there is a problem that the disposal is expensive.
かかる状況下、特開2005−324253号公報(特許文献3)には、廃棄物処理のコストを削減する観点から、ジルコン粒を全く含まないセラミックシェル層からなる精密鋳造用鋳型が提案されている。しかしながら、そのような精密鋳造用鋳型は、単に、一般に、スタッコ材中にジルコン粒と共に配合されているムライト粒やアルミナ粒等の組成比を増大させて、ジルコン粒を含まないようにしたスタッコ材を用いて、セラミックシェル層を形成したものであり、そのような精密鋳造用鋳型にあっては、アルミナ粒やムライト粒の溶融温度が高いところから、耐火性の高い鋳型が得られるものの、ジルコン粒に比して、スタッコ材の融着(焼付き)や溶湯の差込み等の問題が惹起され易く、滑らかな鋳肌を得ることが困難となるという問題を有するものであった。 Under such circumstances, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-324253 (Patent Document 3) proposes a precision casting mold comprising a ceramic shell layer that does not contain any zircon grains from the viewpoint of reducing the cost of waste disposal. . However, such a precision casting mold is generally simply a stucco material that does not contain zircon grains by increasing the composition ratio of mullite grains, alumina grains, etc. blended with the zircon grains in the stucco material. In such a precision casting mold, a high fire resistance mold can be obtained from the high melting temperature of alumina grains and mullite grains. As compared with grains, problems such as fusion (seizure) of stucco materials and insertion of molten metal are easily caused, and it is difficult to obtain a smooth casting surface.
ここにおいて、本発明は、かくの如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、ジルコン粒を用いることなく、美しい鋳肌を有する鋳物が有利に得られる精密鋳造用鋳型の製造に有利に用いられ得る精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材、及びそれを用いた精密鋳造用鋳型を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is precision casting in which a casting having a beautiful casting surface can be advantageously obtained without using zircon grains. It is an object to provide a stucco material for producing a precision casting mold that can be advantageously used in the production of a casting mold, and a precision casting mold using the same.
そして、本発明者等は、そのような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定割合のアルミナ及びシリカを含んで構成される、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなる耐火性多孔質球状粒子であって、特定の粒子径と見掛気孔率を有するものが、上記した課題の解決のために有効であることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。 And as a result of intensive investigations to solve such problems, the present inventors have made refractory porous materials composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum, which contain a specific proportion of alumina and silica. The inventors have found that a spherical particle having a specific particle diameter and apparent porosity is effective for solving the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
従って、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、上記した課題又は明細書全体の記載から把握される課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいても、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載乃至はそこに開示の発明思想に基づいて、認識され得るものであることが、理解されるべきである。 Accordingly, the present invention has been completed based on such knowledge, and is suitable for various aspects as listed below in order to solve the problems described above or the problems grasped from the description of the entire specification. However, each aspect described below can be adopted in any combination. It should be noted that aspects or technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the description of the entire specification or the inventive idea disclosed therein. Should be understood.
(1) Al2 O3 :70〜90重量%、SiO2 :10〜30重量%及びその他の酸化物:0〜5重量%からなり、且つムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される粒子であって、粒子径が0.05〜0.5mm、見掛気孔率が5〜14%である耐火性多孔質球状粒子からなることを特徴とする精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材。 (1) Al 2 O 3 : 70 to 90% by weight, SiO 2 : 10 to 30% by weight and other oxides: 0 to 5% by weight, and composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum. A stucco material for producing a casting mold for precision casting, comprising particles of a refractory porous spherical particle having a particle diameter of 0.05 to 0.5 mm and an apparent porosity of 5 to 14%.
(2) 前記耐火性多孔質球状粒子に対して、更に、その他のアルミナ/シリカ系粒子の少なくとも1種を、30重量%以下の含有量となる割合において混合せしめてなることを特徴とする上記態様(1)に記載の精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材。 (2) The above refractory porous spherical particles are further mixed with at least one other alumina / silica-based particle in a proportion of 30% by weight or less. A stucco material for producing a mold for precision casting according to the aspect (1).
(3) 上記態様(1)又は(2)に記載のスタッコ材を用いて得られたことを特徴とする精密鋳造用鋳型。 (3) A precision casting mold obtained by using the stucco material according to the aspect (1) or (2).
(4) 鋳型壁が複数のセラミックシェル層にて構成されていると共に、それらセラミックシェル層のうち、金属溶湯に接する最内層が、上記態様(1)又は(2)に記載のスタッコ材を用いて形成されている一方、該最内層よりも外側の少なくとも一つのセラミックシェル層が、前記耐火性多孔質球状粒子及び/又はその他のアルミナ/シリカ系粒子をスタッコ材として用いて形成されていることを特徴とする上記態様(3)に記載の精密鋳造用鋳型。 (4) The mold wall is composed of a plurality of ceramic shell layers, and among these ceramic shell layers, the innermost layer in contact with the molten metal uses the stucco material described in the above aspect (1) or (2). On the other hand, at least one ceramic shell layer outside the innermost layer is formed using the refractory porous spherical particles and / or other alumina / silica-based particles as a stucco material. The casting mold for precision casting according to the above aspect (3), characterized in that:
(5) 鋳型壁を構成するセラミックシェル層を形成するために用いられるスラリーに、バインダとして、コロイダルシリカ又はエチルシリケートからなる無機バインダが配合されていることを特徴とする上記態様(3)又は(4)に記載の精密鋳造用鋳型。 (5) The above aspect (3) or (3), wherein an inorganic binder composed of colloidal silica or ethyl silicate is blended as a binder in the slurry used to form the ceramic shell layer constituting the mold wall. The precision casting mold as described in 4).
(6) 前記スラリーに、骨材として、アルミナ/シリカ系粒子の少なくとも1種が懸濁せしめられていることを特徴とする上記態様(5)に記載の精密鋳造用鋳型。 (6) The precision casting mold according to the aspect (5), wherein at least one kind of alumina / silica-based particles is suspended as an aggregate in the slurry.
(7) 上記態様(3)乃至(6)の何れかに記載の精密鋳造用鋳型を解砕し、篩い分けして得られる回収粒が、前記アルミナ/シリカ系粒子に代えて、或いはそれと共に、用いられていることを特徴とする上記態様(3)乃至(6)の何れか一つに記載の精密鋳造用鋳型。 (7) The recovered particles obtained by crushing and sieving the precision casting mold according to any one of the above aspects (3) to (6) may be used in place of or together with the alumina / silica-based particles. The precision casting mold according to any one of the above aspects (3) to (6), wherein the precision casting mold is used.
このように、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、耐火性に優れると共に、熱膨張率の小さい、所定割合のアルミナとシリカからなる、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される耐火性多孔質球状粒子からなるものであるところから、それを用いて製造される精密鋳造用鋳型の耐火性が効果的に優れたものとなるのであって、以て、鋳型壁が溶湯と化学的に反応して、スタッコ材の焼付き(融着)が惹起されたりすること等に起因する鋳物の肌荒れが、有利に防止され得ることとなると共に、得られる鋳物の寸法精度のバラツキや鋳造時の鋳型の切れや割れ等の発生が、有利に防止され得ることとなる。 Thus, in the stucco material for precision casting mold production according to the present invention, the mullite crystal or the mixed crystal of mullite and corundum, which is excellent in fire resistance and has a low coefficient of thermal expansion and is composed of a predetermined ratio of alumina and silica. Since the fire-resistant porous spherical particles are composed of the above, the fire resistance of the precision casting mold produced using the same is effectively improved. As a result, the rough surface of the casting caused by the chemical reaction with the molten metal and seizure (fusion) of the stucco material can be advantageously prevented, and the dimensional accuracy of the resulting casting is obtained. This can advantageously prevent the occurrence of variations and mold breaks and cracks during casting.
しかも、本発明にあっては、スタッコ材を構成する耐火性多孔質球状粒子が、特定の粒子径を有する球状の粒子であるところから、砂の詰まりが良く、従って、それを用いて製造される精密鋳造用鋳型を用いて得られる鋳物において、鋳肌の荒れの原因となる差込み等の欠陥が発生するようなことが、有利に防止され得ると共に、表面粗度の低い、滑らかな鋳肌が、有利に得られるのである。 Moreover, in the present invention, since the refractory porous spherical particles constituting the stucco material are spherical particles having a specific particle diameter, clogging of the sand is good, and therefore, it is produced using the spherical particles. In a casting obtained using a precision casting mold, it is possible to advantageously prevent the occurrence of defects such as insertion that causes roughness of the casting surface, and a smooth casting surface with a low surface roughness. Is advantageously obtained.
さらに、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を構成する耐火性多孔質球状粒子は、特定の見掛気孔率を有する多孔質構造のものであるところから、かかる粒子がスラリーで被覆されたろう模型上に振り掛けられた際に、ろう模型に対して、有利に強固に付着せしめられ得ることとなるのであり、従って、そのようなスタッコ材を用いて製造された精密鋳造用鋳型の、鋳造時に溶湯と接する鋳型壁の一部が、注湯前や注湯時に崩れたりするようなことが、有利に防止され得、以て、鋳肌の荒れのない、美麗な鋳肌を有する鋳物が、有利に得られることとなる。 Furthermore, since the refractory porous spherical particles constituting the stucco material for producing a precision casting mold according to the present invention have a porous structure having a specific apparent porosity, such particles will be coated with a slurry. When it is sprinkled on the model, it can be adhered to the wax model in an advantageous and strong manner. Therefore, during casting of a precision casting mold manufactured using such a stucco material, It can be advantageously prevented that a part of the mold wall in contact with the molten metal collapses before or during pouring, so that a casting having a beautiful casting surface with no rough casting surface is advantageous. Will be obtained.
加えて、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、かかるスタッコ材を構成する耐火性多孔質球状粒子が、ジルコン粒を含まない、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなるものであるところから、それを用いて製造された精密鋳造用鋳型の使用後には、その再利用が容易であるという利点をも有するのである。 In addition, in the stucco material for manufacturing a precision casting mold according to the present invention, the refractory porous spherical particles constituting the stucco material are composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum that do not contain zircon grains. Therefore, after the precision casting mold manufactured using the same is used, it has an advantage that it can be easily reused.
ところで、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、Al2 O3 :70〜90重量%、SiO2 :10〜30重量%及びその他の酸化物:0〜5重量%からなり、且つムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される耐火性の多孔質球状粒子からなるものであるが、そこにおいて、ムライト結晶は、3Al2 O3 ・2SiO2 〜2Al2 O3 ・SiO2 の化学組成を有し、71.8〜77.3重量%のAl2 O3 と28.2〜22.7重量%のSiO2 とからなる(「セラミックス工学ハンドブック(第2版)〔応用〕」2002年3月発行、技報堂出版株式会社、88頁参照)ものであるところから、かかる耐火性多孔質球状粒子にあっては、それを構成する結晶成分のうち、ムライト結晶が主成分を占めるものとなる。 By the way, the stucco material for mold production for precision casting according to the present invention comprises Al 2 O 3 : 70 to 90% by weight, SiO 2 : 10 to 30% by weight and other oxides: 0 to 5% by weight, and mullite. Although the crystal or mixed crystals of mullite and corundum is made of a refractory porous spherical particles composed, in which, mullite crystals, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ~2Al 2 O 3 · SiO 2 chemical The composition is composed of 71.8-77.3 wt% Al 2 O 3 and 28.2-22.7 wt% SiO 2 (“Ceramics Engineering Handbook (Second Edition) [Application]” 2002 In the case of such refractory porous spherical particles, among the crystal components constituting the refractory porous spherical particles, the main component is mullite crystals. Become.
そして、本発明にあっては、精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材が、そのようなムライト結晶を主体として、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される耐火性粒子からなるものであるところ、かかるムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶は、一般に、JIS−R−2204(1999)に規定されるゼーゲルコーン耐火度として、SK37〜SK39(1820℃〜1880℃)を示し、これは、一般に、SK37(1825℃)の耐火度を有するジルコン粒に比して、同等、或いはそれ以上の耐火性を示すものであるために、そのような精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を用いて得られる鋳型の耐火性が、有利に優れたものとなるのである。このように、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、それを用いて形成される鋳型の耐火性が優れたものとなるところから、鋳造時に、溶湯と鋳型壁が融着して、得られる鋳物の表面(鋳肌)に、焼付きによる肌荒れ等が発生するようなことが、有利に防止せしめられ得ることとなるのである。 And in the present invention, the stucco material for mold production for precision casting is composed of refractory particles mainly composed of such mullite crystals or composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum. Such a mullite crystal or a mixed crystal of mullite and corundum generally shows SK37-SK39 (1820 ° C.-1880 ° C.) as a Zegel cone fire resistance as defined in JIS-R-2204 (1999). A mold obtained by using such a stucco material for producing a mold for precision casting because it exhibits equivalent or higher fire resistance than zircon grains having a fire resistance of SK37 (1825 ° C). The fire resistance of this is advantageously excellent. As described above, in the stucco material for manufacturing a precision casting mold according to the present invention, since the fire resistance of the mold formed using the same is excellent, the molten metal and the mold wall are fused at the time of casting. Thus, it is possible to advantageously prevent the occurrence of surface roughness due to seizure on the surface (cast surface) of the obtained casting.
しかも、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、かかるスタッコ材が、優れた熱膨張特性(熱膨張率が低い)を有するムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなる耐火性粒子から構成されてなるものであるところから、それを用いて得られる鋳型によって鋳造される鋳物の寸法精度が有利に優れたものとなると共に、鋳造時に鋳型の切れや割れ等の不良が発生するようなことも、有利に防止され得るのである。 Moreover, in the stucco material for mold production for precision casting according to the present invention, the stucco material is made of mullite crystal having excellent thermal expansion characteristics (low thermal expansion coefficient) or a refractory composed of mullite and corundum mixed crystal. Since it is composed of particles, the dimensional accuracy of the casting cast by the mold obtained by using it is advantageously excellent, and defects such as cutting and cracking of the mold occur during casting. Such a thing can also be advantageously prevented.
なお、上記の精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を構成する耐火性粒子中のAl2 O3 の割合が、前記した範囲よりも多くなると、換言すれば、前記耐火性粒子中のSiO2 の量が、前記した範囲よりも少なくなると、耐火性粒子中に占めるコランダム結晶の割合が増加することとなり、それによって、かかる粒子の耐火性は向上せしめられるものの、熱膨張率が高くなり、その結果、かかる耐火性粒子をスタッコ材として用いて製造される鋳型において、得られる鋳物の寸法精度の悪化や、鋳型の切れや割れ等の問題が惹起される。一方、前記耐火性粒子中のAl2 O3 の割合が、前記した範囲よりも少なくなり、前記耐火性粒子中のSiO2 の割合が、前記した範囲よりも多くなると、耐火性粒子における結晶構成が、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなる組成から外れ、SiO2 の結晶が含まれるようになる。そして、その場合には、得られる鋳型の耐火性が低くなるところから、かかる鋳型を用いて得られる鋳物において、焼付き(融着)等の問題が惹起されるようになる。 In addition, when the ratio of Al 2 O 3 in the refractory particles constituting the stucco material for producing precision casting molds is larger than the above range, in other words, the amount of SiO 2 in the refractory particles. However, if it is less than the above range, the proportion of corundum crystals in the refractory particles will increase, thereby improving the fire resistance of such particles, but the coefficient of thermal expansion will be increased. In a mold manufactured using such refractory particles as a stucco material, problems such as deterioration of the dimensional accuracy of the resulting casting and breakage or cracking of the mold are caused. On the other hand, when the proportion of Al 2 O 3 in the refractory particles is smaller than the above range, and the proportion of SiO 2 in the refractory particles is larger than the above range, the crystal structure in the refractory particles However, it deviates from the composition consisting of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum, and SiO 2 crystals are included. In that case, since the fire resistance of the obtained mold is lowered, problems such as seizure (fusion) are caused in the casting obtained by using such a mold.
また、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、かかるスタッコ材を構成する粒子中に、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶を構成する成分たるAl2 O3 、SiO2 の他に、0〜5重量%のその他の酸化物を含んでいてもよい。そのようなその他の酸化物としては、本発明にあっては、特に限定されるものではなく、一般に、ムライト結晶やムライト及びコランダムの混合結晶を形成するための原料中に不純物として含まれる、Fe2 O3 やMgO、CaO、Na2 O、K2 O、P2 O5 等の酸化物が挙げられる。なお、このその他の酸化物の含有割合が多くなり過ぎると、得られる鋳型の耐火性が悪化し、焼付き(融着)等の問題が発生するようになるため、望ましくなく、一般に0〜5重量%程度、好ましくは0〜3重量%程度の割合での含有量に止められることとなる。 Moreover, in the stucco material for mold production for precision casting according to the present invention, the particles constituting the stucco material include Al 2 O 3 and SiO 2 which are components constituting the mullite crystal or the mixed crystal of mullite and corundum. In addition, 0 to 5% by weight of other oxides may be included. Such other oxide is not particularly limited in the present invention, and is generally Fe as an impurity contained in a raw material for forming a mullite crystal or a mixed crystal of mullite and corundum. Examples thereof include oxides such as 2 O 3 , MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O, and P 2 O 5 . If the content of other oxides is too large, the fire resistance of the resulting mold deteriorates and problems such as seizure (fusion) occur. The content is limited to about wt%, preferably about 0 to 3 wt%.
さらに、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、前記した特定割合のAl2 O3 、SiO2 及びその他の酸化物からなる、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される耐火性粒子であると共に、0.05〜0.5mmの粒子径を有する球状の粒子からなるものである。このように、本発明の対象とする精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、かかるスタッコ材を構成する粒子が、特定の粒子径を有する球状の粒子であるところから、それを用いて鋳型を製造する際に、得られる鋳型の砂の詰まりが良く、従って、それを用いて製造される精密鋳造用鋳型によって鋳造される鋳物において、鋳肌の荒れの原因となる差込み等の欠陥が発生するようなことが、有利に防止され得ると共に、表面粗度の低い、滑らかな鋳肌が、有利に得られることとなるのである。特に、かかる精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材が、第1層目のセラミックシェル層、即ち鋳造時に金属溶湯と接して、得られる鋳物の鋳肌面を形成する、最内層のセラミックシェル層(セラミックコーティング層)を形成するために用いられる場合には、耐火性球状粒子の粒径は、有利には、0.1〜0.3mm程度とされることが望ましく、より望ましくは、0.1〜0.2mm程度とされることとなる。 Further, the stucco material for producing a casting mold for precision casting according to the present invention is a refractory material composed of mullite crystal or mixed mullite and corundum crystal composed of Al 2 O 3 , SiO 2 and other oxides in a specific proportion as described above. It consists of spherical particles having a particle diameter of 0.05 to 0.5 mm. Thus, in the stucco material for mold production for precision casting that is the subject of the present invention, since the particles constituting the stucco material are spherical particles having a specific particle diameter, it is used. When the mold is manufactured, the sand of the resulting mold is well clogged. Therefore, in the casting cast by the precision casting mold manufactured using the mold, there is a defect such as an insertion that causes the roughening of the casting surface. Such occurrence can be advantageously prevented, and a smooth casting surface having a low surface roughness can be advantageously obtained. In particular, the stucco material for mold production for precision casting is the first ceramic shell layer, that is, the innermost ceramic shell layer (ceramic) that forms the casting surface of the resulting casting by contacting the molten metal during casting. When used to form a coating layer), the particle size of the refractory spherical particles is preferably about 0.1 to 0.3 mm, more preferably 0.1 to 0.3 mm. It will be about 0.2 mm.
なお、上記の耐火性球状粒子において、その粒子径が小さくなり過ぎると、かかる粒子からなるスタッコ材を、スラリーにて被覆されたろう模型上に振り掛けた際に、付着せしめられる耐火性球状粒子が小さく、それにより形成されるセラミックコーティング層(セラミックシェル層)の厚さが薄くなり過ぎるところから、上述した精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材の有利な特徴が、充分に発揮され得ず、得られる鋳型の耐火性が不足して、焼付き(融着)等の問題が発生する恐れがある。一方、上記耐火性球状粒子の粒子径が大き過ぎる場合には、それを用いて得られる鋳型壁の表面粗度が高くなるところから、そのような鋳型を用いて鋳造される鋳物の鋳肌の表面粗度が粗くなったり、また差込み等の鋳造欠陥が発生したりして、鋳肌が荒れる恐れがある。 In the above refractory spherical particles, if the particle diameter becomes too small, the refractory spherical particles adhering to the stucco material made of such particles when sprinkled on the wax model coated with the slurry are small. Since the thickness of the ceramic coating layer (ceramic shell layer) formed thereby becomes too thin, the advantageous characteristics of the above-described stucco material for precision casting mold production cannot be fully exhibited, and the resulting mold Insufficient fire resistance may cause problems such as seizure (fusion). On the other hand, when the particle diameter of the refractory spherical particles is too large, the surface roughness of the mold wall obtained using the sphere becomes high. There is a possibility that the surface of the casting becomes rough due to rough surface roughness or casting defects such as insertion.
また、本発明に係る精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を構成する耐火性球状粒子において、「球状」とは、実質的に球状形状を呈していることを意味するものであって、鋭角部の無い、丸みを帯びた球形状であれば、何等差し支えなく、楕円球形状や紡錘球形状をも含むものである。尤も、本発明においては、円形度(円形面積相当周長/粒子投影像輪郭周長)が、一般に0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上のものが、好適に用いられることとなる。 Further, in the refractory spherical particles constituting the precision casting mold manufacturing stucco material according to the present invention, “spherical” means that it has a substantially spherical shape, and has an acute angle portion. Any rounded spherical shape is acceptable, and includes an elliptical sphere shape and a spindle sphere shape. However, in the present invention, a circularity (circular area equivalent circumference / particle projection image contour circumference) is generally 0.6 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more. Will be used.
しかも、そのような精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、その見掛気孔率が、5〜14%、好ましくは6〜13%の多孔質構造のものとされている。このように、本発明の対象とする精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、上述せる如き耐火性球状粒子が、特定の見掛気孔率を有する多孔質構造のものとされているところから、かかる粒子が、ろう模型上に被覆されたスラリー上に振り掛けられて、スラリーに付着した際に、粒子の表面に開口する孔に接するスラリーが、孔内に入り込み、それにより働く表面張力によって、かかる耐火性多孔質球状粒子が、ろう模型上に、有利に強固に付着せしめられることとなるのである。 Moreover, such a stucco material for producing precision casting molds has a porous structure with an apparent porosity of 5 to 14%, preferably 6 to 13%. Thus, in the stucco material for precision casting mold production that is the subject of the present invention, the refractory spherical particles as described above have a porous structure having a specific apparent porosity. Then, when such particles are sprinkled on the slurry coated on the wax model and adhere to the slurry, the slurry in contact with the holes opening on the surface of the particles enters the holes, and thereby the surface tension exerted thereby Such a refractory porous spherical particle is advantageously adhered firmly on the wax model.
なお、スタッコ材を構成する耐火性粒子が、そのような多孔質構造を有しない場合には、スタッコ材とスラリーとの接触面積が小さく、それらの間に働く表面張力が小さいため、スタッコ材が、スラリーに対して強固に固着し得ないのであり、従って、そのようなスタッコ材を用いて製造された鋳型にあっては、鋳造前や鋳造時に、スタッコ材(耐火性粒子)が脱落したり、また複雑なろう模型の場合には、角部等において、スタッコ材の付着漏れが発生したりするようになるのであり、以て、かかる鋳型によって鋳造される鋳物において、砂噛みや鋳肌の肌荒れ等の欠陥が惹起される問題がある。 When the refractory particles constituting the stucco material do not have such a porous structure, the contact area between the stucco material and the slurry is small, and the surface tension acting between them is small. Therefore, in a mold manufactured using such a stucco material, the stucco material (refractory particles) may fall off before or during casting. In addition, in the case of complex wax models, stucco material may leak out at the corners, etc., so in castings cast with such molds, There is a problem that defects such as rough skin are caused.
また、かかる耐火性多孔質球状粒子において、その見掛気孔率が、上記した範囲よりも大き過ぎる場合には、粒子中において、気孔の占める体積が大きくなり過ぎるところから、摩耗し易くなり、それにより得られる鋳型において、充分な強度が確保され得ない恐れがあり、一方、前記耐火性多孔質球状粒子の見掛気孔率が、上記した範囲よりも小さ過ぎる場合には、粒子の表面に開口する気孔の密度が低くなり過ぎて、上述したようなスラリー上への付着性の向上効果が充分に発揮され得ない恐れがある。 In addition, in such a refractory porous spherical particle, when the apparent porosity is too larger than the above-mentioned range, the volume occupied by the pores in the particle becomes too large, and it is easy to wear. In the mold obtained by the above, there is a possibility that sufficient strength may not be ensured, on the other hand, if the apparent porosity of the refractory porous spherical particles is too small than the above range, the surface of the particles is opened. There is a possibility that the density of pores to be reduced becomes too low, and the effect of improving the adhesion to the slurry as described above cannot be sufficiently exhibited.
ところで、上記のような本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を製造するに際して、その製造方法としては、特に限定されるものではなく、公知の耐火性粒子の製造方法が、何れも、適宜に採用され得るものであって、例えば、珪砂、珪石、耐火粘土、粘土鉱物、クレー、カオリン、バン土頁岩、ボーキサイト、アンダリューサイト、カイアナイト、シリマナイト、水酸化アルミニウム、アルミナ、仮焼アルミナ等の、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶を形成する耐火物原料を、Al2 O3 及びSiO2 の組成が、上記した特定の割合となるように、適宜に組み合わせて、泥漿を調製した後、かかる泥漿を、スプレードライヤー法にて球状に造粒したり、或いはかかる泥漿を脱水乾燥した後、造粒機により球状に造粒した後、ロータリーキルンやトンネルキルン、シャトルキルン等の焼成炉にて焼成することにより、製造することが出来る。 By the way, when manufacturing the stucco material for precision casting mold manufacturing according to the present invention as described above, the manufacturing method is not particularly limited, and any known method for manufacturing refractory particles can be used as appropriate. For example, silica sand, silica stone, refractory clay, clay mineral, clay, kaolin, van earth shale, bauxite, andalusite, kyanite, sillimanite, aluminum hydroxide, alumina, calcined alumina, etc. After preparing the slurry, the refractory raw material forming the mullite crystal or the mixed crystal of mullite and corundum is appropriately combined so that the composition of Al 2 O 3 and SiO 2 becomes the above-mentioned specific ratio, The slurry is granulated into a sphere by a spray dryer method, or the slurry is dehydrated and dried and then granulated into a sphere by a granulator. After granulation, it can be produced by firing in a firing furnace such as a rotary kiln, tunnel kiln or shuttle kiln.
また、上記したような、所定形状の粒子を造粒した後、焼成することにより、耐火性多孔質球状粒子を得る方法以外にも、例えば、上記せる如き耐火物原料を、高温加熱炉内で溶融状態にした後、加圧空気にて吹き飛ばすことにより、耐火性多孔質球状粒子を得るようにしたり、或いは公知の火炎溶融法等によって、耐火性多孔質球状粒子を得るようにすることも、可能である。 In addition to the method for obtaining refractory porous spherical particles by granulating particles having a predetermined shape as described above and then firing, for example, a refractory raw material as described above is used in a high-temperature heating furnace. After making it into a molten state, it is possible to obtain refractory porous spherical particles by blowing off with pressurized air, or to obtain refractory porous spherical particles by a known flame melting method or the like. Is possible.
さらに、そのような耐火性多孔質球状粒子は、前記した耐火物原料からの造粒物として製造されるものに限られるものではなく、天然の砂粒を球形状に加工することにより得られるものを用いるようにしても、何等、差し支えない。例えば、Al2 O3 :70〜90重量%、SiO2 :10〜30重量%及びその他の酸化物:0〜5重量%からなり、且つムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成される天然の耐火性材料であって、上記した所定の見掛気孔率を有するものを、粉砕、整粒した後、ロータリークレーマー、サンドシャイナ、サンドフィッシャー、ハイブリタイザー等の研磨機を用いて砂の表面を研磨することにより、鋭角部を除去した後、篩い分けすることによって得られるもの等も、用いられ得るのである。 Furthermore, such refractory porous spherical particles are not limited to those produced as a granulated product from the above-mentioned refractory raw materials, but those obtained by processing natural sand grains into a spherical shape. There is no problem even if it is used. For example, a natural material composed of Al 2 O 3 : 70 to 90% by weight, SiO 2 : 10 to 30% by weight and other oxides: 0 to 5% by weight, and composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum. After pulverizing and sizing the above-mentioned refractory material having a predetermined apparent porosity, the surface of the sand is removed using a polishing machine such as a rotary kramer, sand shine, sand fisher, or hybridizer. What was obtained by sieving after removing an acute angle part by grinding | polishing can also be used.
そして、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材にあっては、上記したような耐火性多孔質球状粒子に対して、更に、その他のアルミナ/シリカ系粒子の少なくとも1種が、必要に応じて混合せしめられていても、何等差支えない。なお、かかるスタッコ材が、最内層(第1層)のセラミックコーティング層(セラミックシェル層)を形成するために用いられる場合には、そのようなその他のアルミナ/シリカ系粒子は、30重量%以下の含有量となる割合において、混合せしめられることとなる。このその他のアルミナ−シリカ系粒子の含有量が多くなり過ぎると、相対的に、耐火性多孔質球状粒子の含有量が少なくなり過ぎて、耐火性多孔質球状粒子による上述せる如き優れた特徴が有利に発揮され得ず、かかるスタッコ材を用いて製造された鋳型により鋳造される鋳物において、差込みや焼付き(融着)等による肌荒れが発生したり、また鋳肌の表面粗度が粗いものとなってしまう恐れがあるからである。これに対し、その他のアルミナ/シリカ系粒子を含有するスタッコ材が、最内層よりも外層側の、第2層目以降のセラミックコーティング層(セラミックシェル層)を形成するために用いられる場合には、その含有量は特に限定されない。第2層目以降のセラミックシェル層は、鋳造時に、金属溶湯に直接接触せず、得られる鋳物の鋳肌を形成する面ではないところから、かかるその他のアルミナ/シリカ系粒子の含有量が多くなっても、それにより鋳造される鋳物の鋳肌の美醜に与える悪影響は少ないからである。 In addition, in the stucco material for producing a casting mold for precision casting according to the present invention, at least one of other alumina / silica-based particles is further added to the refractory porous spherical particles as described above. Even if they are mixed together, there is no problem. When such a stucco material is used to form the ceramic coating layer (ceramic shell layer) of the innermost layer (first layer), such other alumina / silica particles are 30% by weight or less. It will be mixed in the ratio used as content. If the content of the other alumina-silica-based particles is excessively increased, the content of the refractory porous spherical particles is relatively decreased. In castings that are cast using a mold manufactured using such a stucco material, rough surface due to insertion, seizure (fusion), etc., or the surface roughness of the casting surface is rough. This is because there is a risk of becoming. On the other hand, when a stucco material containing other alumina / silica-based particles is used to form the second and subsequent ceramic coating layers (ceramic shell layers) on the outer layer side than the innermost layer. The content is not particularly limited. The ceramic shell layer after the second layer is not in direct contact with the molten metal at the time of casting, and is not a surface that forms the casting surface of the resulting casting, so the content of such other alumina / silica particles is large. Even if it becomes, it is because the bad influence which it has on the beauty of the casting skin of the casting cast by it is few.
また、上記したその他のアルミナ/シリカ粒子とは、上記した耐火性多孔質球状粒子以外の、アルミナ粒子、シリカ粒子及びアルミナ−シリカ粒子を指し、アルミナ及び/又はシリカを主成分として含有する耐火性酸化物粒子であって、例えば、珪砂、珪石粒、クリストバライト粒、トリジマナイト粒、クオルツ粒、溶融シリカ粒、シャモット粒、焼成カオリン粒、ムライト粒、アルミナ粒、仮焼アルミナ粒、焼結アルミナ粒、溶融アルミナ粒、コランダム粒等が破砕されて、0.05〜0.5mm程度の大きさの粒子とされたものが、単独で、或いは組み合わせて、用いられることとなる。また、その粒子形状は、球状に限られるものではなく、角張った形状のものであっても良く、何等限定されるものではない。 The other alumina / silica particles described above refer to alumina particles, silica particles, and alumina-silica particles other than the above-mentioned fire-resistant porous spherical particles, and contain fire-resistance that contains alumina and / or silica as a main component. Oxide particles, for example, silica sand, silica particles, cristobalite particles, trizimanite particles, quartz particles, fused silica particles, chamotte particles, calcined kaolin particles, mullite particles, alumina particles, calcined alumina particles, sintered alumina particles, Those obtained by crushing fused alumina particles, corundum particles, etc. to particles having a size of about 0.05 to 0.5 mm are used alone or in combination. Further, the particle shape is not limited to a spherical shape, but may be an angular shape, and is not limited at all.
ところで、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を用いて、精密鋳造用鋳型を製造するに際しては、例えば、以下のようにして行なわれることとなる。 By the way, when a precision casting mold is manufactured using the precision casting mold manufacturing stucco material according to the present invention, for example, the following process is performed.
先ず、従来と同様にして、目的とする鋳物の形状を有するろう模型を多数作製し、そして、それら作製されたろう模型の適数個を、湯口、湯道、堰の部分となるろう模型と共に、一体的に組み立てることにより、ツリーを製作する。 First, in the same manner as in the prior art, a large number of wax models having the shape of the target casting are produced, and an appropriate number of the produced wax models, together with a wax model that becomes a part of the gate, runner, and weir, Build a tree by assembling together.
次いで、かかるツリーを、撹拌機にて撹拌することにより懸濁状態とされたセラミックスラリー中に浸漬(ディッピング)することにより、ツリー(ろう模型)表面に、スラリーを被覆せしめる。 Next, the tree (wax model) surface is coated with the slurry by dipping the tree in a ceramic slurry that has been suspended by stirring with a stirrer.
なお、そこにおいて用いられるスラリーは、本発明にあっては特に限定されるものではなく、従来から、ロストワックス法(インベストメント法)において、セラミックシェル層を形成するために用いられて来ている公知の各種のスラリーが、何れも、適宜に選択され得るものであるが、好ましくは、コロイダルシリカ又はエチルシリケートからなる無機バインダを用い、それを、必要に応じて、水やアルコール等の媒体に配合して、調製されてなるものが、有利に用いられることとなる。 The slurry used therein is not particularly limited in the present invention. Conventionally, the slurry used for forming a ceramic shell layer in the lost wax method (investment method) has been known. Any of these various slurries can be selected as appropriate, but preferably, an inorganic binder made of colloidal silica or ethyl silicate is used, and it is blended in a medium such as water or alcohol as necessary. Thus, the prepared one is advantageously used.
ここで、無機バインダとしてのコロイダルシリカには、粒子径が3〜200nm程度の超微粒子の無定形シリカが分散媒に対して安定的に分散されてなるものが、一般に用いられることとなる。中でも、そのようなコロイダルシリカとしては、特に、シリカ粒子径が3〜30nm程度であり、且つ20〜40重量%程度の濃度で分散せしめられてなるシリカゾルが、好ましく用いられるのである。また、エチルシリケートとしては、テトラエチルオルソシリケートやエチルシリケート40、エチルシリケート28等が好ましく用いられることとなる。 Here, as the colloidal silica as the inorganic binder, those in which ultrafine amorphous silica having a particle diameter of about 3 to 200 nm is stably dispersed in a dispersion medium are generally used. Among these, as such colloidal silica, silica sol having a silica particle diameter of about 3 to 30 nm and dispersed at a concentration of about 20 to 40% by weight is particularly preferably used. Further, as ethyl silicate, tetraethyl orthosilicate, ethyl silicate 40, ethyl silicate 28, or the like is preferably used.
また、前記スラリーには、骨材として、上述せる如きアルミナ又はシリカを主成分として含有する耐火性酸化物からなるアルミナ/シリカ系粒子の少なくとも1種が懸濁せしめられていることが、望ましい。なお、かかるアルミナ/シリカ系粒子をスラリーに懸濁せしめる場合には、粒子をスラリー中で沈降させることなく、安定的に浮遊・分散せしめるために、その粒径は、0.2mm未満のものであることが好ましく、より好ましくは0.1mm未満のものである。また、かかるアルミナ/シリカ系粒子は、スラリー中、40〜90重量%程度の割合において懸濁せしめられていることが望ましい。 In addition, it is desirable that at least one kind of alumina / silica-based particles composed of a refractory oxide containing alumina or silica as a main component as described above is suspended as an aggregate in the slurry. In addition, when suspending such alumina / silica-based particles in a slurry, in order to stably float and disperse the particles without allowing them to settle in the slurry, the particle diameter is less than 0.2 mm. It is preferred that it is less than 0.1 mm. Further, it is desirable that the alumina / silica-based particles are suspended in the slurry at a ratio of about 40 to 90% by weight.
さらに、前記スラリーに対しては、従来からロストワックス法(インベストメント法)において用いられている公知のスラリーと同様に、各種の界面活性剤やゲル化促進剤等が、必要に応じて、適宜に含有せしめられることとなる。 Furthermore, for the slurry, various surfactants, gelation accelerators, and the like are appropriately added as necessary, as in the known slurry conventionally used in the lost wax method (investment method). It will be included.
そして、本発明に従う精密鋳造用鋳型の製造にあっては、そのようなスラリー中に浸漬(ディッピング)せしめられたツリー(ろう模型)を、スラリーから引き揚げた後、かかるツリーを被覆し、付着するスラリーが乾かないうちに、上述せる如き本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材が振り掛けられる(スタッコイングされる)のである。なお、このスタッコ材の振り掛けに際しては、従来から公知の振掛け方法が、何れも適宜に採用され、例えば、スタッコ材を雨状に落すことによって振掛けを行なう落下式振掛け法や、ツリーを容器内に収容し、容器の底部から吹き出される空気によって、スタッコ材を浮遊させることにより振掛けを行なう固体流動床式振掛け法等を採用して、目的とするスタッコイングが行なわれるのである。 In the production of a precision casting mold according to the present invention, a tree (wax model) dipped in such a slurry is lifted from the slurry, and then the tree is coated and adhered. Before the slurry dries, the stucco material for producing a precision casting mold according to the present invention as described above is sprinkled (stuccoed). In addition, when the stucco material is sprinkled, any conventionally known sprinkling method is appropriately employed.For example, a drop-type sprinkling method in which sprinkling is performed by dropping the stucco material in a rainy state or a tree is used. The target stuccoing is performed by adopting a solid fluidized bed type sprinkling method in which the stucco material is suspended by floating in the container and air blown out from the bottom of the container. .
その後、かかる本発明に従うスタッコ材の被覆されたツリー(ろう模型)を、自然乾燥や機械乾燥を行なうことによって、最内層となる第1層目のセラミックコーティング層が形成される。そして、セラミック・シェル・モールド法によれば、かかる第1層のセラミックコーティング層の形成されたろう模型に対して、更に、上記と同様にして、ディッピング、スタッコイング及び乾燥からなる一連のコーティング層形成工程を複数回(4〜10回)繰り返すことにより、ろう模型上に、複数のセラミックコーティング層(厚さ:約3〜10mm)が積層、形成されることとなる。 Thereafter, the tree (wax model) covered with the stucco material according to the present invention is subjected to natural drying or mechanical drying to form the first ceramic coating layer as the innermost layer. According to the ceramic shell mold method, a series of coating layers including dipping, stuccoing, and drying are further formed in the same manner as described above for the wax model on which the first ceramic coating layer is formed. By repeating the process a plurality of times (4 to 10 times), a plurality of ceramic coating layers (thickness: about 3 to 10 mm) are laminated and formed on the wax model.
このように、本発明の対象とする精密鋳造用鋳型の製造にあっては、上述せる如き本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を用いて、最内層(第1層)のセラミックコーティング層を形成し、かかる一層のセラミックコーティング層が形成されたツリー(ろう模型)に対して、更に、コーティング層形成工程を複数回繰り返すことにより、鋳型壁となる複数のセラミックコーティング層を積層形成するのであるが、そこにおいて、最内層よりも外側の少なくとも一つのセラミックコーティング層は、スタッコ材として、前記耐火性多孔質球状粒子及び/又はその他のアルミナ/シリカ系粒子を用いて形成することが望ましい。 Thus, in the manufacture of the precision casting mold that is the subject of the present invention, the ceramic coating layer of the innermost layer (first layer) is formed using the stucco material for precision casting mold manufacturing according to the present invention as described above. Since a single layer of the ceramic coating layer is formed on the tree (wax model), the coating layer forming process is repeated a plurality of times, so that a plurality of ceramic coating layers serving as mold walls are laminated. However, it is preferable that at least one ceramic coating layer outside the innermost layer is formed using the refractory porous spherical particles and / or other alumina / silica-based particles as a stucco material.
すなわち、鋳造時に金属溶湯に接して、得られる鋳物の鋳肌面を形成するセラミックコーティング層(セラミックシェル層)は、最内層(第1層)のセラミックコーティング層であるところから、かかる最内層のセラミックコーティング層(セラミックシェル層)を形成せしめるスタッコ材としては、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を用いる一方、最内層よりも外側のセラミックコーティング層については、本発明に従う耐火性多孔質球状粒子の他にも、前記したその他のアルミナ/シリカ系粒子やそれらの混合物等が、適宜に用いられ得るのであり、それにより、得られる精密鋳造用鋳型において、上述せる如き優れた効果が、経済的に有利に得られることとなるのである。 That is, the ceramic coating layer (ceramic shell layer) that contacts the molten metal at the time of casting and forms the casting surface of the resulting casting is the innermost layer (first layer) ceramic coating layer. As the stucco material for forming the ceramic coating layer (ceramic shell layer), the stucco material for precision casting mold production according to the present invention is used, while the ceramic coating layer outside the innermost layer is used as the fireproof porous material according to the present invention. In addition to the spherical particles, the other alumina / silica-based particles described above or a mixture thereof can be used as appropriate. Thus, in the precision casting mold to be obtained, the excellent effects as described above are obtained. This is advantageous economically.
なお、より好ましくは、本発明に従う精密鋳造用鋳型の製造に際して用いられる精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、最内層のセラミックコーティング層から最外層のセラミックコーティング層へ向うに従って、その粒子径が大きくされることとなる。これにより、鋳造時に溶湯と接して、鋳物の鋳肌面を形成する内層側の表面粗度を低くして、得られる鋳物の鋳肌を、有利に、差込み等の欠陥のない、滑らかな美しいものとすると共に、得られる鋳型の強度を、有利に向上させることが可能となる。 More preferably, the precision casting mold manufacturing stucco material used in manufacturing the precision casting mold according to the present invention has a particle diameter that increases from the innermost ceramic coating layer to the outermost ceramic coating layer. Will be. As a result, the surface roughness of the inner layer forming the casting surface of the casting is lowered by contacting with the molten metal during casting, and the casting surface of the resulting casting is advantageously smooth and beautiful with no defects such as insertion. In addition, the strength of the obtained mold can be advantageously improved.
次いで、そのようにしてツリー(ろう模型)上に積層形成された複数のセラミックコーティング層を、オートクレーブ内にて120〜150℃程度に加熱することにより、ろう模型を溶融、除去し、更にその後、ろう模型の除去された複数のセラミックコーティング層を、焼成炉内において、800〜1100℃の温度にて30分〜1時間焼成することにより、複数のセラミックシェル層からなる精密鋳造用鋳型が得られるのである。 Next, the ceramic coating layer thus laminated on the tree (wax model) is heated to about 120 to 150 ° C. in an autoclave to melt and remove the wax model. By firing the plurality of ceramic coating layers from which the wax model has been removed in a firing furnace at a temperature of 800 to 1100 ° C. for 30 minutes to 1 hour, a precision casting mold comprising a plurality of ceramic shell layers is obtained. It is.
そして、上述のようにして製造された精密鋳造用鋳型を用いて、鋳物を製造するに際しては、ろう模型が除去されて出来た鋳型の空洞部分に、金属溶湯を流し込むことにより、鋳物が製造されることとなるのであるが、本発明にあっては、かかる鋳物の鋳込方法は、何等限定されるものではなく、例えば、置注ぎ法や反転加圧法、吸引鋳造法、遠心鋳造法等の従来から公知の手法が、何れも有利に用いられる。 When a casting is manufactured using the precision casting mold manufactured as described above, the casting is manufactured by pouring a molten metal into the cavity of the mold formed by removing the wax model. However, in the present invention, the casting method of the casting is not limited in any way, for example, the pouring method, the reverse pressure method, the suction casting method, the centrifugal casting method, etc. Any conventionally known method is advantageously used.
このような本発明に従う精密鋳造用鋳型を用いて鋳造された鋳物にあっては、上述したように、鋳造時に溶湯と接して、得られる鋳物の鋳肌面を形成する、精密鋳造用鋳型の最内層のセラミックシェル層が、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材を用いて構成されているところから、そのようなスタッコ材を構成する耐火性粒子における、Al2 O3 及びSiO2 からなるムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶の有する優れた耐火性によって、得られる鋳物の鋳肌が、焼付き(融着)等による肌荒れのない、美しいものとなる一方、その優れた熱膨張特性によって、鋳物の寸法精度が有利に高いものとなると共に、鋳型の切れや割れ等の発生が有利に防止されて、欠陥品の発生が、有利に抑制せしめられ得ることとなる。 In a casting cast using such a precision casting mold according to the present invention, as described above, the casting of the precision casting mold is formed in contact with the molten metal during casting to form the casting surface of the resulting casting. Since the ceramic shell layer of the innermost layer is configured using the stucco material for mold production for precision casting according to the present invention, from the Al 2 O 3 and SiO 2 in the refractory particles constituting such a stucco material. Due to the excellent fire resistance of the mullite crystal or the mixed crystal of mullite and corundum, the cast surface of the resulting casting will be beautiful, free from roughening due to seizure (fusion), etc., and its excellent thermal expansion characteristics As a result, the dimensional accuracy of the casting is advantageously high, and the occurrence of cutting and cracking of the mold is advantageously prevented, and the occurrence of defective products can be advantageously suppressed. .
しかも、本発明にあっては、上記精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材が、特定の粒子径を有する球状の耐火性粒子であるところから、得られる鋳型の鋳肌が、差込み等による肌荒れがなく、また表面粗度の低い、滑らかなものとなると共に、特定の見掛気孔率を有する多孔質構造のものであるところから、スタッコ材が、スラリーによって強く付着せしめられ、以て、鋳型の内面(鋳肌を形成する面)の崩壊による鋳肌の荒れのない、美麗なものとなるのである。 Moreover, in the present invention, since the stucco material for producing a mold for precision casting is a spherical refractory particle having a specific particle size, the casting surface of the obtained mold is free from roughening due to insertion or the like. The stucco material is strongly adhered by the slurry because it has a smooth structure with a low surface roughness and a specific apparent porosity. The surface of the casting surface is beautiful with no roughness of the casting surface due to the collapse.
そして、そのような本発明に従う精密鋳造用鋳型は、上記のようにして鋳物が鋳造された後、ジョークラッシャーやロールブレーカー等の粉砕機により解砕され、更に篩い分けされて、回収され、回収粒として、再び、鋳型の造型に用いられることとなる。例えば、目的とする精密鋳造用鋳型を製造するに際して、前記アルミナ/シリカ系粒子に代えて、或いはそれと共に、スタッコ材として、或いはスラリーに懸濁せしめられる骨材として、有利に用いられ得るのである。 And, such a precision casting mold according to the present invention, after the casting is cast as described above, is crushed by a crusher such as a jaw crusher or a roll breaker, further sieved, recovered, recovered As a grain, it will be used again for mold making. For example, when producing the target precision casting mold, it can be advantageously used as a stucco material or as an aggregate suspended in a slurry instead of or together with the alumina / silica-based particles. .
このように、本発明に従う精密鋳造用鋳型にあっては、それを構成する精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材が、ジルコン粒を含まず、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなるものであって、その鋳型成分の殆どが、アルミナとシリカとから構成されており、化学組成のコントロールが容易であるところから、鋳型使用後の鋳型の回収粒の再利用が容易であり、また、それを廃棄する際にも、放射性物質を含むジルコン粒を含むものではないところから、そのコストが、ジルコン粒を含むスタッコ材を用いて製造された鋳型に比して、有利に低減され得ることとなるのである。 As described above, in the precision casting mold according to the present invention, the stucco material for producing the precision casting mold constituting the casting mold does not contain zircon grains and is made of mullite crystal or a mixed crystal of mullite and corundum. Most of the mold components are composed of alumina and silica, and the chemical composition can be easily controlled. Therefore, it is easy to reuse the recovered grains of the mold after using the mold. Even when it is discarded, since it does not contain zircon grains containing radioactive materials, its cost can be advantageously reduced compared to a mold manufactured using a stucco material containing zircon grains. It is.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものでないことが、理解されるべきである。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples, and the present invention is interpreted in a limited manner by the specific description according to such embodiments. It should be understood that it is not.
例えば、上述の実施形態においては、本発明に従う精密鋳造用鋳型は、セラミック・シェル・モールド法によって製作されているが、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、そのようなセラミック・シェル・モールド法以外にも、例えば、容器内に充填した耐火材によるバックアップを行なって鋳造する、ソリッド・モールド法による精密鋳造用鋳型の製造にも、有利に用いられ得るものである。そして、そのようなソリッド・モールド法により得られる精密鋳造用鋳型にあっても、上記したような優れた効果が、同様に実現されるのである。また、そのようなソリッド・モールド法によって精密鋳造用鋳型を製造する際には、本発明に従う精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材は、バックアップ用の砂としても、有利に用いられ得るのである。 For example, in the above-described embodiment, the precision casting mold according to the present invention is manufactured by the ceramic shell mold method, but the stucco material for manufacturing the precision casting mold according to the present invention is such a ceramic shell. In addition to the molding method, for example, it can also be advantageously used for the production of a precision casting mold by a solid molding method in which a refractory material filled in a container is backed up and cast. Even in the precision casting mold obtained by such a solid mold method, the excellent effects as described above are similarly realized. Further, when producing a precision casting mold by such a solid mold method, the stucco material for producing a precision casting mold according to the present invention can be advantageously used as backup sand.
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。 Hereinafter, some examples of the present invention will be shown and the present invention will be more specifically clarified, but the present invention is not limited by the description of such examples. It goes without saying. In addition to the following examples, the present invention includes various changes and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the above specific description. It should be understood that improvements can be made.
<実施例1>
Al2 O3 源原料及びSiO2 源原料として、それぞれ、水酸化アルミニウムと粘土鉱物を用い、それらを粉砕して、常法に従って泥漿を調製した後、その得られた泥漿をスプレードライヤー法にて造粒することにより、球状の造粒物を得た。次いで、かかる得られた造粒物を、種々の焼成温度及び焼成時間にて焼成することによって、種々の見掛気孔率を有する耐火性粒子を作製し、そして、篩い分けすることによって、下記表1に示される如き見掛気孔率を有する各種の耐火性粒子A〜H(粒子径:0.1〜0.2mm)を得た。また、そのような耐火性粒子について、化学分析及びX線回折測定による結晶相の同定を行なったところ、Al2 O3 :71.2重量%、SiO2 :26.3重量%及びその他の酸化物:2.5重量%からなり、且つムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶からなるものであることが確認された。そして、かかる作製された耐火性粒子A〜Hについて、それぞれ、以下の試験を行なった。
<Example 1>
After using aluminum hydroxide and clay mineral as the Al 2 O 3 source material and the SiO 2 source material, respectively, pulverizing them and preparing slurry according to a conventional method, the obtained slurry was sprayed by a spray dryer method. By granulating, a spherical granulated product was obtained. Then, the obtained granulated material is fired at various firing temperatures and firing times to produce refractory particles having various apparent porosity, and sieved to obtain the following table. Various refractory particles A to H (particle diameter: 0.1 to 0.2 mm) having an apparent porosity as shown in FIG. Further, the crystal phase of such refractory particles was identified by chemical analysis and X-ray diffraction measurement. As a result, Al 2 O 3 : 71.2 wt%, SiO 2 : 26.3 wt%, and other oxidations Product: 2.5% by weight, and was confirmed to be composed of mullite crystals or mixed crystals of mullite and corundum. And about the produced fireproof particle AH, the following tests were each performed.
−付着性試験−
バインダとして、コロイダルシリカの30重量%と、骨材として、ムライト粒の70重量%とを混合、懸濁せしめることにより、スラリーを作製し、かかるスラリー中に、略矩形状のろう模型(横35mm×縦150mm×厚さ10mm)をディッピングした。そして、上記で作製された耐火性粒子を、かかるスラリーの被覆されたろう模型に対して、スタッコイングした。そして、かかるスタッコイングされたろう模型を乾燥した後、ろう模型の角部における耐火性粒子の付着漏れの有無を、目視にて観察し、付着漏れがひどい場合を×、付着漏れが僅かにある場合を△、付着漏れがない場合を○として、付着性の評価を行なった。その結果を、下記表1に併せて示す。
-Adhesion test-
A slurry is prepared by mixing and suspending 30% by weight of colloidal silica as a binder and 70% by weight of mullite grains as an aggregate, and in this slurry, a substantially rectangular wax model (35 mm wide) X vertical 150 mm x thickness 10 mm) was dipped. Then, the refractory particles produced above were stuccoed against the wax model coated with the slurry. And after drying such a stuccoed wax model, the presence or absence of adhesion leakage of refractory particles at the corners of the wax model is visually observed. If the adhesion leakage is severe, ×, if there is a slight adhesion leakage Was evaluated as Δ, and the case where there was no adhesion leakage was evaluated as ○. The results are also shown in Table 1 below.
−耐摩耗性試験−
容量3Lの磁器製ミル中に、10mmφの磁器製ボールの500gを投入し、そこに、上記で作製された耐火性粒子の1kgを加えて、回転数:20rpmにて、30分間の回転を行なった。その後、ミル内の耐火性粒子を取り出して、篩い分けを行なうことにより、0.1mm以下に粉砕された粒子の重量を求め、その重量比(0.1mm以下に粉砕された粒子の重量(kg)/1kg×100)から、摩耗率(%)を求めた。その結果を、下記表1に併せて示す。
−Abrasion resistance test−
500 g of 10 mmφ porcelain balls are put into a 3 L porcelain mill, and 1 kg of the refractory particles produced above are added to the mill and rotated at a rotation speed of 20 rpm for 30 minutes. It was. Thereafter, the refractory particles in the mill are taken out and sieved to obtain the weight of particles pulverized to 0.1 mm or less, and the weight ratio (weight of particles pulverized to 0.1 mm or less (kg ) / 1 kg × 100), the wear rate (%) was determined. The results are also shown in Table 1 below.
かかる表1の結果から明らかなように、見掛気孔率が本発明の範囲内にある耐火性粒子C〜Gにあっては、ろう模型の角部への付着漏れが無く、また、摩耗率も10%未満であるところから、スタッコ材として必要な付着性及び強度を有していることが認められた。一方、見掛気孔率が5%よりも小さい、見掛気孔率:1.3%の耐火性粒子Aや見掛気孔率:3.9%の耐火性粒子Bにあっては、ろう模型の角部において、耐火性粒子(スタッコ材)の付着漏れが発生することが認められた。また、見掛気孔率が14%よりも大きい耐火性粒子Hにあっては、摩耗率が10%以上となり、スタッコ材として実用的に使用することが困難であることが認められた。 As apparent from the results in Table 1, in the refractory particles C to G whose apparent porosity is within the scope of the present invention, there is no adhesion leakage to the corner of the wax model, and the wear rate. It was confirmed that it has the adhesion and strength required as a stucco material from the point of less than 10%. On the other hand, in the case of refractory particles A having an apparent porosity of less than 5% and an apparent porosity of 1.3% and refractory particles B having an apparent porosity of 3.9%, It was recognized that adhesion leakage of refractory particles (stucco material) occurred at the corners. Further, in the case of the refractory particles H having an apparent porosity larger than 14%, the wear rate was 10% or more, and it was recognized that it was difficult to practically use as a stucco material.
<実施例2>
先ず、精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材として、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶を形成する耐火物原料を粉砕、混合して泥漿を調製し、スプレードライヤー法にて球状の造粒物を造粒した後、得られた造粒物をロータリーキルン内で焼成して、ジョークラッシャー及びロールブレーカーを用いて解砕し、篩い分けすることによって、下記表2に示される如き化学組成、見掛気孔率、粒子形状及び粒子径を有する耐火性粒子(耐火性多孔質球状粒子)1a〜1eを準備した。また、耐火物原料及びその配合割合並びに焼成条件等を変化させることによって、下記表2に示される如き種々の化学組成及び見掛気孔率を有する耐火性粒子(耐火性多孔質球状粒子)2a〜2c、3a〜3b、4a〜4c、5a、6a〜6b及び7a〜7bを、それぞれ準備した。
<Example 2>
First, as a stucco material for mold production for precision casting, a mullite crystal or a refractory material forming a mixed crystal of mullite and corundum is pulverized and mixed to prepare a slurry, and a spherical granulated material is formed by a spray dryer method. After granulation, the obtained granulated material is fired in a rotary kiln, crushed using a jaw crusher and a roll breaker, and sieved to obtain a chemical composition and apparent porosity as shown in Table 2 below. Fire-resistant particles (fire-resistant porous spherical particles) 1a to 1e having a particle shape and a particle diameter were prepared. In addition, by changing the refractory raw material, the blending ratio thereof, and the firing conditions, etc., refractory particles (refractory porous spherical particles) 2a to 2a having various chemical compositions and apparent porosity as shown in Table 2 below. 2c, 3a-3b, 4a-4c, 5a, 6a-6b and 7a-7b were prepared, respectively.
一方、精密鋳造用鋳型製造用スタッコ材として、上記耐火性粒子に対して更に混合せしめられるその他のアルミナ/シリカ系粒子として、ムライト粒、アルミナ粒、シャモット粒、溶融シリカ粒及び回収粒1を粉砕し、それぞれ、下記表2に示される如き粒子径のものに篩い分けることにより、下記表2に示される如き粒子形状及び粒子径を有するムライト粒a〜e、アルミナ粒a〜c、シャモット粒a〜b、溶融シリカ粒a及び回収粒1aを準備した。なお、上記の回収粒1とは、後述する供試品4を得るために作製された鋳型を、ジョークラッシャー及びロールブレーカーにて解砕することによって、得られたものである。 On the other hand, pulverized mullite grains, alumina grains, chamotte grains, fused silica grains and recovered grains 1 as other alumina / silica-based particles that are further mixed with the above refractory particles as stucco materials for precision casting mold production The mullite particles a to e, the alumina particles a to c, and the chamotte particles a having the particle shapes and particle diameters shown in Table 2 below by sieving into particles having the particle diameters shown in Table 2 below. -B, fused silica particles a, and recovered particles 1a were prepared. In addition, said collection | recovery grain 1 is obtained by crushing the casting_mold | template produced in order to obtain the specimen 4 mentioned later with a jaw crusher and a roll breaker.
なお、それら準備された各粒子の化学組成は、X線回折測定による結晶相の同定を行なうことによって求めた。また、X線回折測定の結果から、耐火性粒子1a〜1e、2a〜2c、3a〜3b、4a〜4cについては、何れも、ムライト結晶又はムライト及びコランダムの混合結晶から構成されていることが確認された。 The chemical composition of each prepared particle was determined by identifying the crystal phase by X-ray diffraction measurement. Further, from the results of X-ray diffraction measurement, all of the refractory particles 1a to 1e, 2a to 2c, 3a to 3b, and 4a to 4c are composed of mullite crystals or a mixed crystal of mullite and corundum. confirmed.
さらに、各粒子の見掛気孔率(%)は、JIS−R−2205(1992)「耐火れんがの見掛気孔率・吸水率・比重の測定方法」に準じて求めた。 Furthermore, the apparent porosity (%) of each particle was determined according to JIS-R-2205 (1992) “Measurement method of apparent porosity, water absorption rate and specific gravity of refractory brick”.
次いで、精密鋳造用鋳型製造用スラリーに懸濁せしめられる骨材として、ムライト粒、溶融シリカ粒、アルミナ粒、回収粒2を、それぞれ、粉砕し、篩い分けることによって、45μm以下の粒子とし、それを、下記表3に示される組成にて、それぞれ混合することにより、骨材1〜4を準備した。なお、回収粒2とは、後述する供試品7を得るために作製された鋳型を、ジョークラッシャー及びロールブレーカーにて解砕することによって、得られたものである。また、回収粒2の化学組成を、X線回折測定による結晶相の同定によって求めたところ、Al2 O3 :52.5重量%、SiO2 :44.7重量%及びその他の酸化物:2.8重量%であった。 Next, as aggregates suspended in the slurry for producing precision casting molds, mullite particles, fused silica particles, alumina particles, and recovered particles 2 are crushed and sieved to form particles of 45 μm or less. Were mixed in the compositions shown in Table 3 below to prepare aggregates 1-4. The recovered particles 2 are obtained by crushing a mold prepared to obtain a specimen 7 to be described later with a jaw crusher and a roll breaker. Moreover, when the chemical composition of the recovered grains 2 was determined by identifying the crystal phase by X-ray diffraction measurement, Al 2 O 3 : 52.5 wt%, SiO 2 : 44.7 wt%, and other oxides: 2 0.8% by weight.
そして、準備された骨材1〜4を、バインダとしてのコロイダルシリカに混合、懸濁せしめることにより、それぞれ、精密鋳造用鋳型製造用スラリーを調製した。なお、スラリー中における骨材の含有量は、70重量%とし、またコロイダルシリカの含有量は、30重量%とした。 Then, the prepared aggregates 1 to 4 were mixed and suspended in colloidal silica as a binder to prepare slurry for precision casting mold production, respectively. The aggregate content in the slurry was 70% by weight, and the colloidal silica content was 30% by weight.
−供試品1−
略矩形状のろう模型(横35mm×縦150mm×厚さ10mm)を用意し、それを、上記で準備された骨材1を含むスラリー中にディッピングした。次いで、ろう模型を被覆するスラリーが乾かないうちに、上記で準備された耐火性粒子1aをスタッコイングし、その後、40℃で120分間の乾燥を行なうことにより、第1層(最内層)のセラミックコーティング層を形成した。
-Sample 1-
A substantially rectangular wax model (width 35 mm × length 150 mm × thickness 10 mm) was prepared and dipped in the slurry containing the aggregate 1 prepared above. Next, before the slurry covering the wax model is dried, the refractory particles 1a prepared above are stuccoed, and then dried at 40 ° C. for 120 minutes, whereby the first layer (innermost layer) is formed. A ceramic coating layer was formed.
また、得られた第1層のセラミックコーティング層の形成せしめられたろう模型に対して、スラリーに懸濁せしめられる骨材として、骨材1を用い、またスタッコ材として、耐火性粒子1bを用いること以外は、第1層のセラミックコーティング層の形成と同様にして、ディッピング、スタッコイング及び乾燥を行なった。そして、それを3回繰り返すことにより、第2層〜第4層のセラミックコーティング層を形成した。 In addition, for the wax model formed with the first ceramic coating layer, the aggregate 1 is used as the aggregate suspended in the slurry, and the refractory particles 1b are used as the stucco material. Except for the above, dipping, stuccoing and drying were performed in the same manner as the formation of the first ceramic coating layer. And the ceramic coating layer of the 2nd layer-the 4th layer was formed by repeating it 3 times.
さらに、上記で得られた4層のセラミックコーティング層の形成せしめられたろう模型に対して、スラリーに懸濁せしめられる骨材として、骨材2を用い、またスタッコ材として、耐火性粒子1cを用いること以外は、第1層のセラミックコーティング層の形成と同様にして、ディッピング、スタッコイング及び乾燥を行なった。そして、それを4回繰り返すことにより、第5層〜第8層のセラミックコーティング層を形成した。 Further, for the wax model formed with the four ceramic coating layers obtained above, the aggregate 2 is used as the aggregate suspended in the slurry, and the refractory particles 1c are used as the stucco material. Except for this, dipping, stuccoing, and drying were performed in the same manner as the formation of the first ceramic coating layer. And the ceramic coating layer of the 5th layer-the 8th layer was formed by repeating it 4 times.
その後、かかる8層のセラミックコーティング層の形成されたろう模型を、900℃で5分間加熱することにより、ろう模型を溶融、除去し、次いで、ろう模型の除去されたセラミックコーティング層を、1100℃で90分間焼成することにより、8層のセラミックシェル層からなる鋳型を得た。 Thereafter, the wax model formed with the eight ceramic coating layers is heated at 900 ° C. for 5 minutes to melt and remove the wax model, and then the ceramic coating layer from which the wax model has been removed is heated at 1100 ° C. By baking for 90 minutes, the casting_mold | template which consists of eight ceramic shell layers was obtained.
そして、得られた鋳型内に、1650℃の鋳込み温度で、300系ステンレスの溶湯を鋳込み、溶湯の凝固後、型ばらしを行ない、粒度#100のコランダム粒子にてサンドブラストをかけることにより、砂落しをして、供試品1を得た。 Then, a 300 series stainless steel melt is cast into the obtained mold at a casting temperature of 1650 ° C., and after the melt is solidified, the mold is separated and sandblasting is performed by corundum particles having a particle size of # 100, thereby removing sand. Thus, a sample 1 was obtained.
得られた供試品1について、鋳型との寸法差〔(供試品の縦長さ−ろう模型の縦長さ)/(ろう模型の縦長さ)×100〕を、寸法差の一番大きい箇所の寸法を測定することにより、算出した。その結果を、下記表4に併せて示す。 About the obtained specimen 1, the difference in dimension from the mold [(vertical length of the specimen-longitudinal length of the wax model) / (longitudinal length of the wax model) × 100] It was calculated by measuring the dimensions. The results are also shown in Table 4 below.
また、供試品1の表面粗度(Ra)を、表面粗さ計(株式会社東京精密製、サーフコム)により測定した。得られた結果を、下記表4に併せて示す。 Further, the surface roughness (Ra) of the specimen 1 was measured with a surface roughness meter (Surfcom, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). The obtained results are also shown in Table 4 below.
さらに、得られた供試品1及びかかる供試品1の鋳造に用いた鋳型(セラミックシェル層)を、目視にて観察し、肌荒れや差込み、焼付き、鋳型の切れや割れ等の鋳造欠陥の有無を確認した。その結果を、下記表4に併せて示す。 Further, the obtained specimen 1 and the mold (ceramic shell layer) used for casting the specimen 1 are visually observed, and casting defects such as rough skin, insertion, seizure, mold cuts and cracks, etc. The presence or absence was confirmed. The results are also shown in Table 4 below.
加えて、鋳型との寸法差、表面粗度及び鋳造欠陥の有無を総合的に勘案し、鋳物製品として実用上問題がない場合は○とし、問題がある場合は×として、総合評価を行なった。その結果を、下記表4に併せて示す。 In addition, the overall evaluation was performed by considering the dimensional difference from the mold, the surface roughness, and the presence or absence of casting defects comprehensively as ◯ when there is no practical problem as a cast product, and × when there is a problem. . The results are also shown in Table 4 below.
−供試品2−
第1層のセラミックコーティング層を形成するためのスタッコ材として、耐火性粒子1aの75重量%とムライト粒aの25重量%との混合物を用いること以外は、上記供試品1と同様にして、鋳型を作成し、かかる鋳型を用いて、上記と同様にして鋳造を行なうことにより、供試品2を得た。そして、得られた供試品2について、供試品1と同様にして、鋳型との寸法差、表面粗度及び鋳造欠陥の有無を調べ、またそれらの結果を基に、総合評価を行なった。その結果を、下記表4に併せて示す。
-Sample 2
As the stucco material for forming the ceramic coating layer of the first layer, in the same manner as in the above-mentioned sample 1 except that a mixture of 75% by weight of the refractory particles 1a and 25% by weight of the mullite particles a is used. Then, a mold was prepared, and using this mold, casting was performed in the same manner as described above to obtain a specimen 2. And about the obtained specimen 2, like the specimen 1, it investigated the dimensional difference with a casting_mold | template, surface roughness, and the presence or absence of a casting defect, and performed comprehensive evaluation based on those results. . The results are also shown in Table 4 below.
−供試品3〜5−
スラリーに混合せしめられる骨材として、それぞれ、下記表4に示されるものを使用し、またスタッコ材として、それぞれ、下記表4に示されるものを用いること以外は、上記供試品1と同様にして、鋳型を作成し、かかる鋳型を用いて、上記と同様にして鋳造を行なうことにより、供試品3〜5を得た。そして、得られた供試品3〜5について、供試品1と同様にして、鋳型との寸法差、表面粗度及び鋳造欠陥の有無を調べ、またそれらの結果を基に、総合評価を行なった。その結果を、下記表4に併せて示す。
-Sample 3-5
As the aggregate to be mixed in the slurry, those shown in the following Table 4 are used, respectively, and those shown in the following Table 4 are used as the stucco materials, respectively. Then, a mold was prepared, and using this mold, casting was performed in the same manner as described above to obtain specimens 3 to 5. Then, for the obtained specimens 3 to 5, in the same manner as the specimen 1, the dimensional difference with the mold, the surface roughness, and the presence or absence of casting defects were examined, and comprehensive evaluation was performed based on the results. I did it. The results are also shown in Table 4 below.
−供試品6〜10−
スラリーに混合せしめられる骨材として、それぞれ、下記表5に示されるものを使用し、またスタッコ材として、それぞれ、下記表5に示されるものを用いること以外は、上記供試品1と同様にして、鋳型を作成し、かかる鋳型を用いて、1650℃の鋳込み温度で、それぞれ、下記表5に示される溶湯を用いて鋳造を行なうことにより、供試品6〜10を得た。そして、得られた供試品6〜10について、供試品1と同様にして、鋳型との寸法差、表面粗度及び鋳造欠陥の有無を調べ、またそれらの結果を基に、総合評価を行なった。その結果を、下記表5に併せて示す。
-Samples 6-10-
As aggregates mixed in the slurry, those shown in Table 5 below are used, respectively, and those shown in Table 5 below are used as stucco materials, respectively. Samples 6 to 10 were obtained by preparing molds and casting using the molds at a casting temperature of 1650 ° C. using the melts shown in Table 5 below. Then, for the obtained specimens 6 to 10, in the same manner as the specimen 1, the dimensional difference from the mold, the surface roughness, and the presence or absence of casting defects were examined, and comprehensive evaluation was performed based on the results. I did it. The results are also shown in Table 5 below.
−供試品11〜16−
スラリーに混合せしめられる骨材として、それぞれ、下記表6に示されるものを使用し、またスタッコ材として、それぞれ、下記表6に示されるものを用いること以外は、上記供試品1と同様にして、鋳型を作成し、かかる鋳型を用いて、1650℃の鋳込み温度で、それぞれ、下記表6に示される溶湯を用いて鋳造を行なうことにより、供試品11〜16を得た。そして、得られた供試品11〜16について、供試品1と同様にして、鋳型との寸法差、表面粗度及び鋳造欠陥の有無を調べ、またそれらの結果を基に、総合評価を行なった。その結果を、下記表6に併せて示す。
-Samples 11-16-
As the aggregate to be mixed in the slurry, those shown in the following Table 6 are used, respectively, and the stucco materials shown in the following Table 6 are used, respectively. A mold was prepared, and samples 11 to 16 were obtained by casting using the mold shown in Table 6 below and casting at a casting temperature of 1650 ° C., respectively. And about the obtained specimens 11-16, like the specimen 1, it investigates a dimensional difference with a casting_mold | template, surface roughness, and the presence or absence of a casting defect, and also performs comprehensive evaluation based on those results. I did it. The results are also shown in Table 6 below.
表2及び表4〜表6の結果から明らかなように、第1層(最内層)のセラミックシェル層(セラミックコーティング層)を構成するスタッコ材として、本発明に従う耐火性粒子1a〜1c、2a〜2c、3a〜3b、4a〜4cを用いて得られた供試品1〜10にあっては、何れも、鋳型との寸法差が小さく、寸法精度が優れていることが分かった。また、鋳肌の表面粗度が低く、肌荒れや差込み、焼付き等の鋳造欠陥も無い、滑らかで美麗な鋳肌であることが認められた。 As apparent from the results of Table 2 and Tables 4 to 6, as the stucco material constituting the ceramic shell layer (ceramic coating layer) of the first layer (innermost layer), the refractory particles 1a to 1c and 2a according to the present invention are used. In the specimens 1 to 10 obtained using ˜2c, 3a to 3b, and 4a to 4c, it was found that the dimensional difference from the mold was small and the dimensional accuracy was excellent. Further, it was confirmed that the casting surface had a smooth and beautiful casting surface with low surface roughness and no casting defects such as rough surface, insertion and seizure.
また、上記供試品4を得るために作製された鋳型を解砕、篩い分けすることによって得られた回収粒1a、及び上記供試品7を得るために作製された鋳型を解砕、篩い分けすることによって得られた回収粒2にあっては、鋳型(セラミックシェル層)内にジルコンを含まないものであるところから、供試品9の第5層〜第8層のセラミックシェル層を構成するスタッコ材の一部として、また、供試品10の第5層〜第8層のセラミックシェル層を構成するスラリーに混合せしめられる骨材として、何れも、有利に容易に用いられて、またそのような回収粒1aや回収粒2を用いて得られた供試品9及び供試品10にあっても、不良の発生は、一切認められなかった。 In addition, the recovered particles 1a obtained by crushing and sieving the mold prepared to obtain the specimen 4 and the mold prepared to obtain the specimen 7 are crushed and sieved. In the recovered grains 2 obtained by dividing, since the mold (ceramic shell layer) does not contain zircon, the ceramic shell layers of the fifth to eighth layers of the specimen 9 are formed. As a part of the stucco material to constitute, and as an aggregate to be mixed with the slurry constituting the ceramic shell layers of the fifth layer to the eighth layer of the specimen 10, any of them can be advantageously used easily. In addition, even in the specimen 9 and specimen 10 obtained using such recovered grains 1a and recovered grains 2, no occurrence of defects was observed.
一方、第1層(最内層)のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、粒子径が0.5mmよりも大きい粒子を含む耐火性粒子1dを使用して得られた供試品11にあっては、鋳肌の肌荒れが起きていることが認められた。これは、最内層のセラミックシェル層を構成する耐火性粒子(スタッコ材)の粒子径が大き過ぎるために、金属溶湯に接する鋳型壁の表面粗度が大きくなり、それにより、鋳肌の表面粗度が大きくなったためであると考えられる。また、第1層のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、粒子径が0.05mmよりも小さい耐火性粒子1eを使用して得られた供試品12にあっては、鋳肌表面への鋳型の焼付きが認められた。これは、耐火性粒子(スタッコ材)の粒子径が小さ過ぎて、形成される最内層のセラミックシェル層の厚さが薄くなり、金属溶湯に接する鋳型壁の耐火性が不充分となったためであると考えられる。 On the other hand, as a stucco material constituting the ceramic shell layer of the first layer (innermost layer), there is a specimen 11 obtained by using refractory particles 1d containing particles having a particle diameter larger than 0.5 mm. It was confirmed that the cast skin was rough. This is because the particle diameter of the refractory particles (stucco material) constituting the innermost ceramic shell layer is too large, so that the surface roughness of the mold wall in contact with the molten metal is increased, thereby increasing the surface roughness of the casting skin. This is thought to be because the degree has increased. Moreover, in the specimen 12 obtained by using the refractory particles 1e having a particle diameter smaller than 0.05 mm as the stucco material constituting the first ceramic shell layer, Mold seizure was observed. This is because the particle diameter of the refractory particles (stucco material) is too small, the thickness of the innermost ceramic shell layer formed becomes thin, and the fire resistance of the mold wall in contact with the molten metal becomes insufficient. It is believed that there is.
また、第1層(最内層)のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、Al2 O3 の含有量が、70重量%よりも少なく、SiO2 の含有量が30重量%よりも多い、耐火性粒子5aを使用して得られた供試品13にあっては、鋳肌表面への鋳型の焼付きが認められた。これは、最内層のセラミックシェル層を構成する耐火性粒子(スタッコ材)中に、SiO2 の結晶が含まれるようになったために、金属溶湯に接する鋳型壁の耐火性が低下したためであると考えられる。 In addition, as a stucco material constituting the ceramic shell layer of the first layer (innermost layer), the refractory material has an Al 2 O 3 content of less than 70% by weight and an SiO 2 content of more than 30% by weight. In the specimen 13 obtained using the conductive particles 5a, the seizure of the mold on the casting surface was observed. This is because the refractory particles (stucco material) constituting the innermost ceramic shell layer contain SiO 2 crystals, so that the fire resistance of the mold wall in contact with the molten metal is reduced. Conceivable.
また更に、第1層(最内層)のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、Al2 O3 の含有量が、90重量%よりも多く、SiO2 の含有量が10重量%よりも少ない、耐火性粒子6aを使用して得られた供試品14にあっては、鋳型の切れが認められた。これは、セラミックシェル層を形成する耐火性粒子(スタッコ材)中に、コランダム結晶の割合が多くなったために、鋳型の熱膨張特性が悪化したためであると考えられる。 Furthermore, as the stucco material constituting the ceramic shell layer of the first layer (innermost layer), the content of Al 2 O 3 is more than 90% by weight and the content of SiO 2 is less than 10% by weight. In the specimen 14 obtained using the refractory particles 6a, cutting of the mold was observed. This is presumably because the thermal expansion characteristics of the mold deteriorated due to the increased proportion of corundum crystals in the refractory particles (stucco material) forming the ceramic shell layer.
さらに、第1層(最内層)のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、Al2 O3 又はSiO2 以外のその他の酸化物の含有量が5重量%よりも多い、耐火性粒子7aを使用して得られた供試品15にあっては、鋳肌表面への鋳型の焼付きが認められた。これは、最内層のセラミックシェル層を形成するスタッコ材中のAl2 O3 又はSiO2 以外の酸化物の含有量が増加し、耐火性に優れたムライト結晶又はコランダム結晶の結晶割合が相対的に減少したために、金属溶湯に接する鋳型壁の耐火性が低下したためであると考えられる。 Furthermore, as the stucco material constituting the ceramic shell layer of the first layer (innermost layer), refractory particles 7a having a content of other oxides other than Al 2 O 3 or SiO 2 of more than 5% by weight are used. In the specimen 15 obtained in this way, the mold was seized onto the casting surface. This is because the content of oxides other than Al 2 O 3 or SiO 2 in the stucco material forming the innermost ceramic shell layer is increased, and the crystal ratio of mullite crystals or corundum crystals excellent in fire resistance is relative. This is considered to be because the fire resistance of the mold wall in contact with the molten metal was lowered.
加えて、第1層(最内層)のセラミックシェル層を構成するスタッコ材として、上記耐火性粒子以外のその他のアルミナ/シリカ系粒子(ここでは、ムライト粒a)が30重量%よりも多い割合において混合せしめられているものを用いて得られた供試品16にあっては、鋳肌表面への鋳型の焼付きが認められた。これは、最内層のセラミックシェル層を形成するスタッコ材中のその他のアルミナ/シリカ系粒子の割合が増加し、耐火性に優れたムライト結晶又はコランダム結晶からなる耐火性粒子の含有割合が相対的に減少したために、金属溶湯に接する鋳型壁の耐火性が低下したためであると考えられる。
In addition, as the stucco material constituting the ceramic shell layer of the first layer (innermost layer), the proportion of other alumina / silica-based particles (here, mullite particles a) other than the above refractory particles is more than 30% by weight. In the specimen 16 obtained by using the material mixed in the above, seizure of the mold to the casting surface was observed. This is because the ratio of other alumina / silica-based particles in the stucco material forming the innermost ceramic shell layer is increased, and the content ratio of refractory particles composed of mullite crystals or corundum crystals excellent in fire resistance is relatively high. This is considered to be because the fire resistance of the mold wall in contact with the molten metal was lowered.
Claims (7)
The recovered particles obtained by crushing and sieving the precision casting mold according to any one of claims 3 to 6 are used in place of or in combination with the alumina / silica-based particles. The precision casting mold according to any one of claims 3 to 6, wherein the casting mold is a precision casting mold.
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