JP6368596B2

JP6368596B2 - 精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物及びその製造方法

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Publication number: JP6368596B2
Application number: JP2014184798A
Authority: JP
Inventors: 貴之亀田; 眞松原
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Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-08-01
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Description

本発明は、精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物及びその製造方法に係り、特に、ロストワックス法により精密鋳造鋳型を造型するに際して、好適に用いられ得るスラリー組成物と、それを工業的に有利に製造する方法に関するものである。

従来から、ロストワックス法による精密鋳造鋳型の造型においては、先ず、微粒子状の骨材（フィラー材）を懸濁させたバインダを含むスラリーにて、製品形状に対応した形状を有するろう型（蝋模型）の表面を被覆して、スラリー層を形成した後、そのスラリー層の表面にスタッコ材を散布して、乾燥することにより、かかるろう型の表面に第１のセラミックシェル層を形成し、その後、再度スラリーによる被覆と、その形成されたスラリー層へのスタッコ材の散布により、第２のセラミックシェル層を形成せしめるようにするのである。そして、そのような作業を複数回繰り返すことによって、セラミックシェル層を複数層積層形成した後、ろう型を加熱溶融して除去せしめ、更に焼成することにより、目的とする精密鋳造鋳型が製造されるようになっている。なお、鋳物は、かかるろう型の取り除かれた鋳型の空洞部分に、所定の金属溶湯（溶融した高温の金属材料）を鋳込むことにより、得られることとなる。

また、そのようなロストワックス法による精密鋳造鋳型の造型に際して、一般的に用いられるスラリーの骨材としては、ジルコン微粉末、シリカ微粉末、アルミナ微粉末、ムライト微粉末等が知られており、その中でも、ジルコン微粉末が、スタッコ材としてのジルコン粒と共に、広く用いられてきている（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、第３１〜３６頁、及び特開昭６１−２８９９４４号公報等参照）。

特に、それら骨材の中でも、ジルコン粒やジルコン微粉末は、高温の金属溶湯と反応し難く、また鋳物への差し込み等も惹起され難いことから、美しい鋳肌を容易に得ることが出来る特徴があり、また熱膨張も比較的小さいところから、得られる鋳物の寸法精度も良い等という特徴を有しているのであるが、その比重が大きいために、造型して得られる鋳型の重量が重くなって、大型な鋳造品の製造や複雑形状品の製造が困難となる等の問題を内在している他、天然に大量に産出するものではなく且つその産地も偏在しているところから、将来的には鋳型用材料としての使用が困難となる恐れがある。更に、ジルコン粒やジルコン微粉末は、化学成分としてＺｒＯ₂ とＳｉＯ₂ とを有するものであるために、通常、スタッコ材として共に用いられるＡｌ₂Ｏ₃系成分との間で、化学組成のコントロールが難しく、その結果、使用済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等という問題も内在するものであった。

そこで、そのような問題を解決するために、ジルコン粒やジルコン微粉末を用いない精密鋳造用の鋳型が提案されており、例えば、特開２００５−３２４２５３号公報や特開２００３−２２５７３９号公報には、ムライト粒又はアルミナ粒を用いた例が明らかにされている。また、本願出願人にあっても、特開２０１３−７５３１２号公報や特開２０１３−７５３１３号公報において、骨材として、ムライト粒やアルミナ粒、或いはそれらの混合物等を用いて、それらをバインダとしてのコロイダルシリカに配合せしめることによってスラリーを調製し、そしてそのスラリーを用いて、セラミックシェル層を形成せしめることを明らかにしている。

ところで、このような耐火性の骨材（フィラー材）をコロイダルシリカ等の無機バインダに配合せしめて得られるスラリー（精密鋳造鋳型におけるプライマリー層やバックアップ層の形成用）にあっては、これまで耐火物微粉の種類と配合量にて粘性コントロールされてきているのであるが、そのような耐火骨材として、ムライト系耐火物粉末を用いた場合において、目的とするスラリーの形成に必要とされる配合量を採用すると、スラリー粘度が著しく上昇し、そのコントロールが不可能となる問題があり、またスラリーと為し得るような低い配合割合においては、スラリー粘性が低くなり過ぎて、スラリー特性を維持することが出来ない問題を内在しているのである。

具体的には、スラリー基材となる骨材として、ムライト系耐火物からなる粉末を用い、それを、コロイダルシリカ等のバインダに配合せしめて、ろう型の表面に塗布するに適した粘度のスラリーを形成しようとしたとき、その配合初期から、ムライト系耐火物粉末の添加せしめられたバインダ組成物が高粘性化して、目的とする粘性を有するスラリーを調製することが著しく困難となる問題が内在しているのである。また、スラリーとしての粘性を確保し得る範囲において、ムライト系耐火物粉末の配合割合を低下せしめて、バインダに添加せしめた場合にあっては、ムライト系耐火物粉末が配合されてなるバインダ組成物の粘度が経時的に低下して、安定した粘度となったときに、そのようなバインダ組成物の粘性が低くなり過ぎて、ろう模型に対する塗布性が悪化し、均一な塗布や所定厚さでの塗布が困難となり、目的とする厚さのセラミックシェル層を形成し難い等、実用上において大きな問題が惹起されるようになる。

さらに、バインダーに対して、ムライト系耐火物粉末を、少量ずつ、長時間に亘って添加せしめて、スラリーの調製を試みた場合にあっても、生成するスラリーの初期粘度が高く、そのために、ムライト系耐火物粉末の添加作業が長時間となって、スラリー調製作業が面倒となることに加えて、スラリー生産性においても問題を内在するものであったのであり、またそのようなムライト系耐火物粉末をバインダーに添加して形成されるスラリーの撹拌を継続すると、それを収容する容器の壁部や底部、隅部等にムライト系耐火物粉末が沈降して、硬い沈殿物を形成するようになるところから、常にその沈降する粉末を突き崩して、再分散させる必要が生じる等という面倒な作業を伴う問題も内在するものであった。

特開昭６１−２８９９４４号公報特開２００５−３２４２５３号公報特開２００３−２２５７３９号公報特開２０１３−７５３１２号公報特開２０１３−７５３１３号公報

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、第３１〜３６頁

ここにおいて、本発明は、かくの如き事情を背景に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、骨材としてムライト系耐火物粉末を用いて構成される精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物において、スラリーとして必要とされる粘性と耐火物特性の両立を図りつつ、スラリー調製時における初期粘性を低下せしめて、スラリー組成物の調製を容易に且つ迅速に行い得るようにすると共に、有効なスラリー粘性を長時間に亘って保持することの出来るスラリー組成物を提供することにあり、またそのような特性に優れた精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物を有利に製造し得る手法を提供することにある。

そして、本発明にあっては、かかる課題を解決するために、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に、リン酸塩及びケイ酸塩からなる群より選ばれた初期粘度降下剤を配合してなるバインダ組成物に対して、骨材として、ムライト系耐火物の粉末を懸濁せしめて、スラリーを構成したことを特徴とする精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物を、その要旨とするものである。

なお、かくの如き本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物にあっては、有利には、前記初期粘度降下剤が、前記無機バインダと前記ムライト系耐火物粉末との合計量に対して０．０１〜０．５重量％の割合となるように配合せしめられている。

また、本発明にあっては、前記ムライト系耐火物は、４５〜８５重量％のＡｌ₂Ｏ₃と残部がＳｉＯ₂ 及び不純物からなる化学組成を有していることが望ましい。

さらに、本発明の有利な態様によれば、前記ムライト系耐火物の粉末は、前記無機バインダに対して、重量基準にて、２．２倍超２．５倍未満の割合で配合せしめられることとなる。

そして、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物は、精密鋳造鋳型におけるプライマリー層の形成に好適に用いられるものである。

また、本発明にあっては、前記した精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法に係る課題を解決すべく、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に、リン酸塩及びケイ酸塩からなる群より選ばれた初期粘度降下剤を配合して、バインダ組成物を調製した後、かかるバインダ組成物に対して、ムライト系耐火物の粉末を、骨材として添加して、懸濁せしめることにより、スラリーとすることを特徴とする精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法を、その要旨とするものである。

なお、このような本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法の有利な態様によれば、前記無機バインダに前記初期粘度降下剤を配合した後、撹拌下、１０分以上保持し、次いで前記ムライト系耐火物粉末の添加が行われることとなる。

このように、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物にあっては、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に、初期粘度降下剤として、リン酸塩やケイ酸塩を配合せしめてなるバインダ組成物を用いて、これに、骨材としてムライト系耐火物の粉末を懸濁せしめて、スラリーとすることによって、調製されるスラリーの初期粘度が効果的に低下せしめられ得て、ムライト系耐火物粉末の配合が、容易に且つ迅速に行われ得ることとなると共に、配合したムライト系耐火物粉末の沈降も、効果的に阻止され得て、スラリーとして必要とされる粘性を長時間に亘って保持することが出来るものとなったのであり、これによって、精密鋳造鋳型の製造に際して、良好な耐火物特性を有するセラミックシェル層を有利に形成し得ることとなったのである。

また、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法によれば、上述の如き特定の初期粘度降下剤を無機バインダに予め配合せしめ、その後、その得られたバインダ組成物に対して、骨材としてのムライト系耐火物粉末が懸濁、分散せしめられるように添加せしめることにより、骨材量を増減させることなく、スラリーとして必要とされる粘性を有利に実現しつつ、形成されるスラリーの初期粘度を効果的に低下せしめ得ることとなったのであり、これによって、ムライト系耐火物粉末を、耐火物特性が充分に発揮され得る配合割合において、無機バインダに容易に且つ迅速に配合せしめて、ろう模型への塗布に必要な粘性を有するスラリーを有利に得ることが出来たのである。

実施例２において得られたスラリー組成物のザーンカップ粘度（＃５）とスラリー調製後の撹拌継続時間との関係を示すグラフである。

ところで、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の構成成分の一つである無機バインダとしては、従来からロストワックス法（インベストメント法）においてセラミックシェル層を形成するために用いられてきているスラリーを与える、公知の各種のコロイダルシリカ又はエチルシリケートが、用いられることとなる。また、そのような無機バインダには、必要に応じて、水やアルコール等の媒体を配合したものが、有利に用いられ得るのである。

なお、かかる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。

また、かかる無機バインダに配合せしめられて、バインダ組成物を構成する本発明に従う初期粘度降下剤は、リン酸塩及びケイ酸塩からなる群より選ばれた少なくとも１種以上の化合物からなるものであって、具体的には、リン酸塩としては、オルソリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等が用いられ得、またケイ酸塩としては、メタケイ酸ナトリウム、セスキケイ酸ナトリウム等が用いられることとなる。それらの中でも、特に、ヘキサメタリン酸ナトリウムが、初期粘度降下特性や長期粘度安定化特性等の点よりして、有利に用いられる。

さらに、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物において、骨材（フィラー材）として用いられるムライト系耐火物の粉末は、ムライト結晶又はムライトとコランダムの混合結晶から主として構成されるものであって、一般に、Ａｌ₂Ｏ₃源原料とＳｉＯ₂ 源原料とを混合して、焼成することにより、人工的に得られるものが、用いられることとなるが、また、天然の産出物であっても、同様に使用可能である。

ここで、そのようなムライト系耐火物の組成について、一義的に限定することは困難であるが、本発明にあっては、４５〜８５重量％の割合のＡｌ₂Ｏ₃を含み、残部がＳｉＯ₂ 及び不純物からなる化学組成を有しているものが、好適に用いられることとなる。また、残部のＳｉＯ₂ の含有量としては、一般に、１５〜５５重量％程度であり、その他の酸化物からなる不純物は、５重量％程度以下の含有量とされている。また、このようなムライト系耐火物は、粉末として用いられるものであって、具体的には１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の粉末として、用いられることとなる。

そして、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物を製造するに際しては、上記した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に対して、先ず、特定の初期粘度降下剤の所定量が配合せしめられて、充分に撹拌、分散せしめられることにより、バインダ組成物が調製されるのである。ここで用いられる初期粘度降下剤量としては、最終的に得られるスラリー組成物の粘性に応じて、適宜に選定されるところであるが、一般に、無機バインダとムライト系耐火物粉末との合計量に対して０．０１〜０．５重量％、好ましくは０．０５〜０．３重量％程度の割合となるように用いられる。なお、この初期粘度降下剤の使用量が少なくなると、その添加効果を充分に発揮し難くなる問題があり、またその使用量が多くなり過ぎると、バインダ組成物の粘性が増大して、目的とするスラリー組成物の製造が困難となる問題を惹起する恐れがある。

また、このような初期粘度降下剤の配合は、それによって得られるバインダ組成物の均質化のために、無機バインダの撹拌下において、初期粘度降下剤を少量ずつ添加せしめることにより実施され、更にそのような初期粘度降下剤の添加の終了後、得られたバインダ組成物は、その撹拌を継続しつつ、少なくとも１０分以上、有利には３０分以上保持されるようにすることが望ましい。このような所定時間の保持によって、バインダ組成物中において、初期粘度降下剤の均一化が効果的に図られ得て、本発明の目的が有利に達成され得ることとなるのである。

次いで、かかる得られたバインダ組成物に対して、それを撹拌しつつ、骨材としてムライト系耐火物粉末の所定量を添加し、懸濁せしめることにより、目的とするスラリー組成物が形成されるのであるが、そのようなムライト系耐火物粉末は、その全量が一度に添加されるものではなく、少量ずつ、時間をかけて、バインダ組成物中に添加され、そして撹拌せしめられることにより、均一に分散させられることとなる。そして、このようにして調製されるスラリー組成物の粘性は、本発明に従う初期粘度降下剤の存在によって、ムライト系耐火物粉末の添加直後における上昇が効果的に抑制され、それにより、ムライト系耐火物粉末の添加速度を効果的に高め得ることとなり、その添加作業が容易と為され得ると共に、添加時間の短縮、ひいてはスラリー組成物の製造の迅速化が有利に実現せしめられ得るのである。なお、このようにして得られたスラリー組成物は、ムライト系耐火物粉末の添加作業の終了後においても、継続して撹拌されることとなるが、そのような撹拌下において、時間の経過と共に、スラリー粘性が少し低下するようになるが、かかるスラリー組成物中において、ムライト系耐火物粉末の沈殿が惹起されるようなことはなく、従って、スラリーとして必要とされる粘性が３日以上に亘って継続して実現され得ることとなるのであり、以て特性保持時間の長いスラリー組成物を有利に得ることが出来ることとなったのである。

なお、上述の如くバインダ組成物に添加せしめられるムライト系耐火物粉末の使用量としては、目的とするセラミックシェル層の有効な形成のために、適宜に選定されるところであるが、一般に、無機バインダに対して、重量基準にて、２．２倍超２．５倍未満、好ましくは２．２５倍〜２．４５倍程度の割合で用いられることとなる。このムライト系耐火物粉末の配合量が多くなり過ぎると、バインダ組成物に対する配合初期において、系の粘性が極端に増大して、それ以上の配合が困難となる恐れがあり、一方、その配合割合が少なくなり過ぎると、均一なセラミックシェル層の形成が困難となったり、目的とする耐火特性を付与し難くなる等の問題が、惹起される恐れがある。

また、このようにして得られる、本発明に従うスラリー組成物に対しては、必要に応じて、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、適宜の割合において含有せしめられ得るものである。

そして、かくの如くして得られた本発明に従うスラリー組成物を用いて、精密鋳造鋳型を製造するに際しては、従来と同様にして、精密鋳造鋳型におけるプライマリー層が形成され、更に、そのようなプライマリー層の上に（背後に）バックアップ層が形成されることとなるのである。即ち、本発明に従うスラリー組成物を用いた精密鋳造鋳型の製造においては、そのようなスラリー組成物中に浸漬（ディッピング）せしめられたツリー（ろう型）を、スラリー組成物から引き上げた後、かかるツリーを被覆し、付着するスラリー組成物が乾かないうちに、所定のスタッコ材が振り掛けられる（スタッコイングされる）ようにされる。なお、このスタッコ材の振り掛けに際しては、従来から公知の振り掛け方法が、何れも適宜に選択され、例えば、スタッコ材を雨状に落とすことによって、振り掛けを行う落下式振り掛け法（レインサンダー法）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又は流動させることによって、振り掛けを行う固体流動床式振り掛け法等を採用して、目的とするスタッコイングが行われるのである。

また、ここで用いられるスタッコ材としては、公知のものの中から適宜に選定され得るところであって、例えば、ジルコンサンド、アルミナサンド、シリカサンドの如き天然の耐火性粒子の他、ムライト質やコランダム質、ムライト・コランダム質の人工の耐火性粒子等が用いられることとなる。なお、そのような耐火性粒子の粒子径としては、一般に、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の、好ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の範囲において採用されることとなる。

その後、かかるスラリー組成物の被覆や、スタッコ材の振り掛けが施されたツリー（ろう型）を、自然乾燥や機械乾燥を行うことによって、最内層となる第１層目のセラミックシェル層（プライマリー層）が形成されるのである。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層のセラミックシェル層の形成されたろう型に対して、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シェル層形成工程を複数回（４〜１０回程度）繰り返すことにより、ろう型上に複数のセラミックシェル層（全体厚さ：約３〜１０ｍｍ）が積層形成されるのである。なお、それら複数層のセラミックシェル層において、第１層目と第２層目のセラミックシェル層が、一般に、プライマリー層と呼称され、また３層目以降のセラミックシェル層が、バックアップ層と称されている。そして、本発明に従うスラリー組成物は、特に、かかるプライマリー層の形成に有利に用いられることとなるのであるが、また、バックアップ層の形成にも用いられ得ることは、勿論である。バックアップ層の形成には、本発明に従うスラリー組成物の他にも、公知のスラリーを用いることが可能である。また、バックアップ層の形成のために用いられるスタッコ材には、一般に、プライマリー層の形成に用いられたスタッコ材よりも粒径の大きな、例えば０．２〜３ｍｍ程度の耐火物粒子が採用されることとなる。

次いで、このようにしてツリー（ろう型）上に積層形成された複数のセラミックシェル層を、オートクレーブ内にて１２０〜１５０℃程度の温度に加熱することにより、ろう型を溶融除去し、さらにその後、かかるろう型の除去された複数のセラミックシェル層を、焼成炉内において、８００〜１２００℃程度の温度にて、３０分〜１２０分の間、焼成することにより、複数のセラミックシェル層（焼結層）からなる鋳型壁を有する中空の精密鋳造鋳型が得られるのである。

そして、上述のようにして製造された精密鋳造鋳型を用いて鋳物を製造するに際しては、ろう型が除去されて出来た鋳型の空洞部分に、所定の金属溶湯を流し込むことにより、目的とする鋳物が鋳造されることとなるのであるが、そのような鋳物の鋳込み方法は、何等限定されるものではなく、例えば、置き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。

更にその後、かかる鋳造された鋳物には、溶湯が凝固した後、型ばらしが施される。この型ばらしは、ノックアウトマシンで処理することにより、鋳物から概ねの鋳型を除去せしめ、更にショットブラスト処理及び／又はサンドブラスト処理等を行うことにより、鋳肌に付着した鋳型を除去し、鋳肌を整えることが行われる。一方で、穴部やスリット部を含む、ステンレス鋼や耐熱鋼の鋳物等、酸やアルカリへの耐蝕性の高い鋳物にあっては、ノックアウトマシンでの処理後に化学的に鋳型を崩壊除去せしめ、その後にショットブラスト処理及び／又はサンドブラスト処理が実施されるのである。かくして、目的とする精密鋳造品が得られることとなるのである。

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。

例えば、本発明に従う精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物を構成する無機バインダや初期粘度降下剤としてのリン酸塩やケイ酸塩、更にはムライト系耐火物の粉末は、何れも、各種のものが市販されており、本発明にあっては、それら市販のものを適宜に選択して組み合わせ、目的とするスラリー組成物を構成することが可能である。

また、上記した精密鋳造鋳型の製造に際しては、目的とする鋳物形状を有する製品ろう型を多数作製し、そしてそれら作製された製品ろう型の適数個を、湯口、湯道、堰の部分となる湯口系ろう型と共に、一体的に組み立てることにより、製作されたツリー（ろう型又はろう模型）が用いられているが、単に、１個の製品ろう型について、上記と同様にして精密鋳造鋳型を製造し、そして鋳造によって、目的とする精密鋳造品の一つを鋳造するようにすることも可能である。

以下に、本発明の実施例を示し、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、更には上記した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。

−実施例１−
先ず、無機バインダとして、液状形態を呈する市販のコロイダルシリカ（米国：Ransom & Randolph 社製品；プライムコート）を準備し、またムライト系耐火物粉末としては、市販の合成ムライト粉末（伊藤忠セラテック株式会社製品；ＭＭ、−３２５メッシュ）を準備し、更に初期粘度降下剤としては、市販のヘキサメタリン酸ナトリウムとトリポリリン酸ナトリウムを準備した。

次いで、直径：１４０ｍｍの有底円筒形状のステンレス容器に、コロイダルシリカの７５０重量部とヘキサメタリン酸ナトリウム又はトリポリリン酸ナトリウムの２．５５重量部、５．１３重量部又は１０．２６重量部を収容して、φ７０ｍｍの撹拌羽根を用いて、１００〜１５０ｒｐｍの回転数にて、１時間撹拌保持した。ここで、初期粘度降下剤としてのヘキサメタリン酸ナトリウムやトリポリリン酸ナトリウムの使用量は、コロイダルシリカと後述する合成ムライト粉末の合計量に対して、重量基準で約０．１％、０．２％又は０．４％の割合となるように設定されている。そして、この得られたバインダ組成物に対して、上記の撹拌を継続しつつ、合成ムライト粉末の１８２０重量部を、凝集や沈降が惹起されないように、約２０分を要して、少しずつ添加せしめて、ゆっくりと混合した。なお、撹拌羽根の回転数は、空気を巻き込まないように徐々に上げ、最大で６００〜７２０ｒｐｍまで上げた。そして、かかる合成ムライト粉末の１８２０重量部の全量を全て添加混合せしめた後、そのまま１０分間保持し、その後回転数を４５０ｒｐｍまで下げ、以後、４５０ｒｐｍにて撹拌保持することにより、各種のスラリー組成物（Ａ〜Ｅ）を得た。

このようにして得られたヘキサメタリン酸ナトリウムやトリポリリン酸ナトリウムの添加量の異なるスラリー組成物（Ａ〜Ｅ）について、それぞれ撹拌下に保持して、その調製直後から、その粘性が安定化するまでの間、ザーンカップ粘度を測定し、それぞれのスラリー組成物の粘性（粘度）変化を調べた。なお、ザーンカップ粘度は、ボーケル社製の＃５を用い、スラリーの滴りがなくなるまでの時間を測定して、ザーンカップ粘度とした。そして、それぞれのスラリー組成物についてのザーンカップ粘度のスラリー調製時からの経過時間に伴う粘度変化の結果を、下記表１に示した。

また、比較のために、上記の初期粘度降下剤（ヘキサメタリン酸ナトリウム又はトリポリリン酸ナトリウム）の添加されていないバインダ組成物を用いて、上記と同様にして、スラリー組成物（Ｆ）を調製した。その際、合成ムライト粉末のバインダ組成物に対する添加混合を、上記のスラリー組成物（Ａ〜Ｅ）と同様な添加速度で行ったところ、スラリー調製直後の初期撹拌中に凝集が著しく、スラリーの調製が困難となったため、合成ムライト粉末の１回当たりの添加量を更に少量と為すと共に、その添加間隔を長くして、更にゆっくりとした添加速度において添加混合せしめることにより、約４０分以上を要して、合成ムライト粉末の全量の添加を終了した。そして、この得られたスラリー組成物（Ｆ）についても、その調製直後から、その粘性が安定するまでの間のザーンカップ粘度を、上記と同様にして測定し、その結果を、下記表１に併せ示した。

かかる表１の結果から明らかな如く、初期粘度降下剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムやトリポリリン酸ナトリウムを無機バインダに配合してなるバインダ組成物を用いて得られたスラリー組成物Ａ〜Ｅにおいては、何れも、スラリー調製直後の初期撹拌時の段階において低粘度化の効果が現れており、また撹拌時間の経過と共に、粘度はある程度は低下するものの、その粘度低下の度合いが小さく、精密鋳造鋳型の造型に適したスラリー粘度が安定して長時間に亘って維持され得ることが認められるのである。そして、比較的高い粘度でスラリー組成物が保持されるところから、精密鋳造鋳型の造型に際して、ろう模型に対するスラリー組成物の付着も、より均一と為し得ることとなり、造型に適しているものと認められる。更に、粘度低下の効果は、トリポリリン酸ナトリウムよりも、ヘキサメタリン酸ナトリウムの方が高いと言うことが出来る。

これに対して、無機バインダに対して、初期粘度降下剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムやトリポリリン酸ナトリウムを加えることなく、調製されたスラリー組成物Ｆにあっては、合成ムライト粉末の添加配合に際して、凝集や沈降が惹起されて、スラリー調製操作に時間がかかり、またその添加操作も面倒となったことに加えて、スラリー調製直後からの初期粘度が高く、撹拌操作に困難を来して、添加された合成ムライト粉末の沈降を生じた。また、スラリー組成物Ｆの撹拌の進行につれて、粘度が急激に低下し、安定した粘度域に達するのに時間がかかると共に、鋳型造型に適した粘度領域に維持する時間が短いことに加えて、最終的なスラリー粘度が低くなり過ぎて、均一なセラミックシェル層の形成に問題を生じることが認められる。

−実施例２−
無機バインダとして、コロイダルシリカの７５０重量部と、ムライト系耐火物粉末として、合成ムライト粉末の１７２５重量部とを用いて、精密鋳造鋳型製造用スラリーを調製するに際して、初期粘度降下剤としてのヘキサメタリン酸ナトリウムの９．９重量部の無機バインダに対する添加の有無により、調製されたスラリー組成物の粘度が、スラリーの調製直後からどのように変化するかを調べた。なお、スラリー組成物の調製や粘度の測定は、実施例１と同様にして行った。その結果を、図１に示す。その図１において、スラリーＧは、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加したスラリー組成物を示し、スラリーＨは、ヘキサメタリン酸ナトリウム無添加のスラリー組成物を示している。

かかる図１の結果から明らかなように、初期粘度降下剤として、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加することにより、スラリー組成物Ｇの初期粘度が著しく低下せしめられ得ると共に、撹拌時間が経過しても、その粘度低下の幅が小さく、安定した粘度を維持していることが認められる。これに対して、ヘキサメタリン酸ナトリウムが添加されていないスラリー組成物Ｈにあっては、初期粘度が高く、しかも経時的に粘度が低下して、その粘度低下幅も大きいことが認められる。このため、目的とする精密鋳造鋳型を安定して造型するためには、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加して得られたスラリー組成物Ｆを用いることが有利であると言うことが出来る。

Claims

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に、ヘキサメタリン酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウムからなる群より選ばれた初期粘度降下剤を配合してなるバインダ組成物に対して、骨材として、ムライト系耐火物の粉末を懸濁せしめて、スラリーを構成したことを特徴とする精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物。
前記初期粘度降下剤が、前記無機バインダと前記ムライト系耐火物粉末との合計量に対して０．０１〜０．５重量％の割合となるように配合せしめられている請求項１に記載の精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物。
前記ムライト系耐火物が、４５〜８５重量％のＡｌ₂Ｏ₃と残部がＳｉＯ₂ 及び不純物からなる化学組成を有している請求項１又は請求項２に記載の精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物。
前記ムライト系耐火物の粉末が、前記無機バインダに対して、重量基準にて、２．２倍超２．５倍未満の割合で配合せしめられている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物。
精密鋳造鋳型におけるプライマリー層の形成に用いられる請求項４に記載の精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物。
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に、ヘキサメタリン酸ナトリウム及びトリポリリン酸ナトリウムからなる群より選ばれた初期粘度降下剤を配合して、バインダ組成物を調製した後、かかるバインダ組成物に対して、ムライト系耐火物の粉末を、骨材として添加して、懸濁せしめることにより、スラリーとすることを特徴とする精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法。
前記無機バインダに前記初期粘度降下剤を配合した後、撹拌下、１０分以上保持し、次いで前記ムライト系耐火物粉末の添加を行うことを特徴とする請求項６に記載の精密鋳造鋳型製造用スラリー組成物の製造方法。