JPH01236A - Method for manufacturing fluid permeable castings - Google Patents

Method for manufacturing fluid permeable castings

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Publication number
JPH01236A
JPH01236A JP62-156292A JP15629287A JPH01236A JP H01236 A JPH01236 A JP H01236A JP 15629287 A JP15629287 A JP 15629287A JP H01236 A JPH01236 A JP H01236A
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JP
Japan
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skeleton
dimensional network
network structure
ceramic
molten metal
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JP62-156292A
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Inventor
孝男 堀江
正一 酒井
西川 秀輝
Original Assignee
株式会社ナべヤ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、流体透過性鋳造品の製造方法に係り、特に連
続気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有する鋳造品
を、冶金的乃至は機械的な処理を加えることなく、有利
に製造する方法の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a method for manufacturing a fluid-permeable cast product, and in particular, the present invention relates to a method for producing a fluid-permeable cast product, and in particular, a method for manufacturing a cast product that has continuous pores and has the property of allowing fluid to permeate through a metallurgical or mechanical process. The present invention relates to an improvement in a manufacturing method that can be advantageously produced without additional treatment.

(背景技術) 連続気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有する鋳造
品を、冶金的乃至は機械的な処理を加えることなく、有
利に製造し得る方法として、本願出願人は、先に、特願
昭61−246360号や特願昭62−6925号等に
おいて、三次元網目構造体等の構造体の骨格組織の骨格
の周りに付着させたセラミックス材料を焼結せしめると
共に、かかる骨格組織を構成する材料を消失させること
により得られる、前記付着セラミックス材料の焼結にて
三次元網目構造が保持される一方、かかる三次元網目構
造の骨格自体が中空とされて、全体として連続した空孔
が該骨格内に形成されたセラミックス多孔体を、用い、
このセラミックス多孔体を所定の鋳型の鋳造キャビティ
内に配置せしめた状態下において、所定の金属溶湯をマ
トリックス材料として注湯し、その三次元網目構造の間
隙内に入り込ませて、凝固せしめ、一体的な構造と為す
ことにより、該セラミックス多孔体の三次元編目構造の
骨格内に形成された空孔を利用して、流体を透過せしめ
るようにした鋳造品を製造する手法を明らかにした。
(Background Art) The applicant has previously proposed a method for advantageously manufacturing a cast product having continuous pores and the property of allowing fluid to pass therethrough without adding any metallurgical or mechanical treatment. , Japanese Patent Application No. 61-246360, Japanese Patent Application No. 62-6925, etc., a ceramic material attached around the skeleton of a structure such as a three-dimensional network structure is sintered, and such a skeleton structure is While the three-dimensional network structure is maintained by sintering the adhered ceramic material, which is obtained by eliminating the material constituting the Using a ceramic porous body in which pores are formed in the skeleton,
With this ceramic porous body placed in the casting cavity of a predetermined mold, a predetermined molten metal is poured as a matrix material, penetrates into the gaps in the three-dimensional network structure, solidifies, and forms an integral part. We have clarified a method for manufacturing a cast product that allows fluid to pass through by making use of the pores formed in the skeleton of the three-dimensional mesh structure of the ceramic porous body.

ところで、このような流体透過性鋳造品の製造手法にあ
っては、鋳型の鋳造キャビティ内に配置されるセラミッ
クス多孔体の三次元網目構造内において、注湯される金
属溶湯の湯流れが悪(、特にそれは、セラミックス多孔
体として小さな網目構造のものを用いれば用いる程、著
しく、そしてその結果、セラミックス多孔体の全体に溶
湯が廻らないという問題が惹起され、目的とする鋳造品
の品質を低下せしめて、その製品歩留りを低下させたり
、全(目的とする用途に使用され得ないものとなること
が、本発明者らの更なる検討によって明らかとなったの
である。
By the way, in the manufacturing method of such a fluid-permeable cast product, the flow of the molten metal poured into the three-dimensional network structure of the ceramic porous body placed in the casting cavity of the mold is poor ( In particular, this problem becomes more pronounced when a porous ceramic body with a small network structure is used, and as a result, the problem arises that the molten metal does not spread throughout the porous ceramic body, reducing the quality of the intended cast product. Further studies by the present inventors have revealed that, at the very least, the product yield is lowered or the product cannot be used for its intended purpose.

この原因としては、セラミックス多孔体と金属溶湯との
濡れ性が良くないこと二三次元網目構造の骨格間が狭く
なると、セラミックス材料の付着時に、三次元網目構造
体の目詰まりが増加し、それがそのままセラミックス多
孔体の目詰まりの増大をもたらし、結果的に湯流れを悪
くすること:流体透過性鋳造品における、流体透過特性
を与えるセラミックス多孔体存在部分の割合が、多過ぎ
ること:鋳造方案が不適切であること等、が挙げられる
The reason for this is that the wettability between the ceramic porous body and the molten metal is not good.2) When the distance between the skeletons of the three-dimensional network structure becomes narrower, the clogging of the three-dimensional network structure increases when the ceramic material is attached. This leads to increased clogging of the porous ceramic body, resulting in poor flow of the metal. In a fluid-permeable cast product, the proportion of the porous ceramic body that provides fluid permeability properties is too large. Casting Examples include that the plan is inappropriate.

そして、これらの原因に対する対策としては、(a)セ
ラミックス多孔体を構成するセラミックス材料を変更す
ることによって、金属溶湯に対する濡れ性を向上させる
こと、(b)セラミックス材料の変更により、均一なセ
ラミックス網目構造骨格となるようにすること、(C)
セラミックス多孔体の温度を鋳込前に上昇せしめておく
こと、(d)押湯を設ける等して、鋳造方案を変更する
こと、(e)金属溶湯の流動性を向上させること等、が
考えられる。
Countermeasures against these causes include (a) improving wettability for molten metal by changing the ceramic material that makes up the ceramic porous body, and (b) creating a uniform ceramic network by changing the ceramic material. (C) to form a structural skeleton; (C)
Ideas include raising the temperature of the porous ceramic body before casting, (d) changing the casting method by installing a riser, and (e) improving the fluidity of the molten metal. It will be done.

しかしながら、これらの対策は、何れも、その目的を充
分に達成し得ないものであり、例えば上記(a)及び(
b)の対策は、はっきりとその効果を期待することが困
難であり、また(c)の対策についても、セラミックス
多孔体自体にヒートクラックが惹起される問題が新たに
発生し、また(d)の対策においては、鋳造品における
、流体透過性能を付与するセラミックス多孔体存在部分
の割合が、必然的に減少することとなり、使用目的から
して、効率の悪い鋳造品ということになる。
However, none of these measures can fully achieve their objectives, such as (a) and (a) above.
It is difficult to expect a clear effect from the measure (b), and the measure (c) also causes a new problem of heat cracking in the porous ceramic body itself, and (d) In this countermeasure, the proportion of the ceramic porous material that provides fluid permeability in the cast product inevitably decreases, resulting in a cast product that is inefficient in terms of its intended use.

更に、(e)の対策において、金属溶湯の流動性を向上
させるには、溶湯温度を上げるか、添加剤によって行な
うか、の手段が考えられるが、それには、セラミックス
多孔体の耐熱性及び脆性化が問題となるのである。
Furthermore, in order to improve the fluidity of the molten metal in the countermeasure (e), it is possible to raise the molten metal temperature or use additives, but this may be done by increasing the heat resistance and brittleness of the porous ceramic body. The problem is that

(発明の目的) ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その目的とするところは、連続
気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有する鋳造品を
、冶金的乃至は機械的な処理を加えることなく、有利に
製造することの出来る、改良された方法を提供すること
にあり、また他の目的とするところは、セラミックスの
材質、鋳造方案等を変更することなく、骨格間の小さな
セラミックス多孔体を用いても、また鋳造品内に占める
セラミックス多孔体部位の割合を多くしても、特に押湯
等の方案の採用を必須とすることなく、セラミックス多
孔体の三次元網目構造内への湯廻りの改善を図ることに
ある。
(Object of the Invention) The present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and its object is to provide a cast product having continuous pores and having the property of being able to permeate fluid. The purpose is to provide an improved method that can advantageously produce ceramics without metallurgical or mechanical processing, and other purposes include improving the quality of ceramic materials, casting methods, etc. Even if a small ceramic porous body is used between the skeletons without changing the structure, or even if the proportion of the ceramic porous body portion in the cast product is increased, it is not necessary to adopt measures such as a riser. The objective is to improve the flow of hot water into the three-dimensional network structure of a ceramic porous body.

(発明の構成) そして、このような目的を達成するために、本発明は、
消失性材料からなる三次元網目構造体の骨格組織の骨格
の周りに付着させたセラミックス材料を焼結せしめると
共に、かかる骨格組織を構成する消失性材料を消失させ
ることにより得られる、前記付着セラミックス材料の焼
結にて三次元網目構造が保持される一方、かかる三次元
網目構造の骨格自体が中空とされて、全体として連続し
た空孔が該骨格内に形成されたセラミックス多孔体を用
い、その三次元網目構造の間隙内に所定の金属溶湯をマ
トリックスとして入り込ませて凝固せしめ、一体的な構
造と為すことによ、す、該セラミックス多孔体の三次元
網目構造の骨格内に形成された空孔を利用して、流体を
透過せしめ得るようにした鋳造品を製造するに際して、
前記金属溶湯の鋳込に先立ち、前記セラミックス多孔体
における三次元網目構造の骨格の周りに、所定厚さの金
属被覆層を形成せしめて、かかる骨格の表面が前記金属
溶湯に直接に接触しないようにしたのである。
(Structure of the invention) In order to achieve such an object, the present invention has the following features:
The attached ceramic material is obtained by sintering the ceramic material attached around the skeleton of the skeletal structure of the three-dimensional network structure made of the fugitive material, and at the same time causing the fugitive material constituting the skeletal structure to disappear. While the three-dimensional network structure is maintained by sintering, the skeleton of the three-dimensional network structure itself is hollow, and continuous pores are formed in the skeleton as a whole. By injecting a predetermined molten metal as a matrix into the gaps of the three-dimensional network structure and solidifying it to form an integral structure, the voids formed within the skeleton of the three-dimensional network structure of the ceramic porous body are When manufacturing a cast product that allows fluid to pass through using holes,
Prior to casting the molten metal, a metal coating layer of a predetermined thickness is formed around the skeleton of the three-dimensional network structure in the porous ceramic body, so that the surface of the skeleton does not come into direct contact with the molten metal. I made it.

(具体的構成・実施例) ところで、かくの如き本発明手法に従って、目的とする
流体透過性鋳造品を製造する場合にあっては、例えば第
1図に示されているように、鋳型内の所定位置に、第2
図に示される如き特定構造のセラミックス多孔体を配置
せしめた状態下において、所定の金属溶湯を注湯するこ
とにより、第3図乃至第5図に示されている如き、三次
元的に連続した気孔(空孔)を備えて、流体を透過し得
る特性を有する、目的とする鋳造品が製造されこととな
るのである。
(Specific Structure/Example) By the way, when manufacturing a desired fluid-permeable cast product according to the method of the present invention, for example, as shown in FIG. in place, the second
By pouring a predetermined molten metal into a ceramic porous body having a specific structure as shown in the figure, a three-dimensional continuous structure as shown in Figures 3 to 5 is created. The desired cast product is manufactured, which has pores (voids) and has the property of being able to permeate fluid.

なお、かかる第1図において、10は、上型12と下型
14とから構成された鋳型であり、一般に、生型砂また
は樹脂を硬化媒体に用いた自硬性鋳型抄成いはパーマネ
ント鋳型(金型)等によって製作されたものである。ま
た、かかる鋳型10内には、所定形状の鋳造キャビティ
20が形成されており、そしてこのキャビティ20内に
、所定の三次元網目構造を呈する、本発明に従うセラミ
ックス多孔体22がセットされているのである。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a mold composed of an upper mold 12 and a lower mold 14. Generally, self-hardening mold making using green sand or resin as a hardening medium is a permanent mold (metallic mold). It was manufactured using a mold (type) etc. Further, a casting cavity 20 having a predetermined shape is formed in the mold 10, and a ceramic porous body 22 according to the present invention having a predetermined three-dimensional network structure is set in the cavity 20. be.

なお、かかるキャビティ20内にセットされたセラミッ
クス多孔体22の周りには、湯溜り24が設けられてお
り、更に所定の金属溶湯26は、取鍋28より受湯口3
0を通じて注湯されることとなる。
A pool 24 is provided around the ceramic porous body 22 set in the cavity 20, and a predetermined molten metal 26 is fed from a ladle 28 to a molten metal inlet 3.
The hot water will be poured through 0.

また、かかる第1図においては、直方体形状のセラミッ
クス多孔体2205面が所定厚さの鋳造金属で取り囲ま
れる如き鋳造品を得るために、かかるセラミックス多孔
体22が鋳造キャビティ20の底面上に配置されて、セ
ットせしめられているが、更に第5図に示されている如
き、鋳造品32の全体に亘ってセラミックス多孔体22
が鋳込まれた製品を得る場合にあっては、セラミックス
多孔体22が鋳造キャビティ20内の全体に亘って位置
する状態で配置、セットせしめられるのであり、このよ
うに、その鋳造品におけるセラミックス多孔体22の配
設位置及びその形状は、何隻限定されるものではなく、
目的とする製品に応じて適宜に決定されるものであり、
例えば該セラミックス多孔体22を、その幾つかの外周
面が鋳造キャビテイ20内面から浮いた状態でセントす
る場合には、常法に従って、ケレン等の適当な止め金具
が用いられることとなる。
Further, in FIG. 1, the porous ceramic body 22 is placed on the bottom surface of the casting cavity 20 in order to obtain a cast product in which the surface of the porous ceramic body 2205 in the shape of a rectangular parallelepiped is surrounded by cast metal of a predetermined thickness. Furthermore, as shown in FIG.
When obtaining a product in which the ceramic porous body 22 is cast, the ceramic porous body 22 is placed and set so as to cover the entire inside of the casting cavity 20, and in this way, the ceramic porous body 22 in the cast product is The arrangement position of the body 22 and its shape are not limited to the number of ships;
It is determined as appropriate depending on the intended product.
For example, if the ceramic porous body 22 is to be inserted with some of its outer circumferential surfaces floating above the inner surface of the casting cavity 20, a suitable fastener such as a keren will be used in accordance with a conventional method.

ここにおいて、このキャビティ20内に配置、固定され
る、本発明に従う三次元網目構造を有するセラミックス
多孔体22は、先ず、合成樹脂等の所定の消失性材料か
らなる三次元網目構造体の骨格組織の骨格の周りに、所
定のセラミックス材料を付着させて、それを焼結せしめ
ると共に、かかる骨格組織を構成する消失性材料を、焼
結時に同時に或いは別途溶剤等によって、消失させるこ
とにより、前記付着セラミックス材料の焼結にて三次元
網目構造が保持される一方、かかる三次元網目構造の骨
格自体が中空とされて、全体として連続した空孔が骨格
内に形成されたセラミックス多孔体素材と為し、次いで
更にそのセラミックス多孔体素材における三次元網目構
造の骨格組織の骨格の周りに、後述のように、所定厚さ
の金属被覆層を形成せしめることにより、得られるもの
である。
Here, the ceramic porous body 22 having a three-dimensional network structure according to the present invention, which is placed and fixed in the cavity 20, is first constructed using a skeletal structure of a three-dimensional network structure made of a predetermined fugitive material such as a synthetic resin. A predetermined ceramic material is attached around the skeleton and sintered, and the fugitive material constituting the skeletal structure is made to disappear at the same time as sintering or separately with a solvent, etc., thereby eliminating the adhesion. While the three-dimensional network structure is maintained by sintering the ceramic material, the skeleton of the three-dimensional network structure itself is hollow, and continuous pores are formed within the skeleton as a whole. This can then be obtained by further forming a metal coating layer of a predetermined thickness around the skeleton of the three-dimensional network structure of the porous ceramic material, as described below.

なお、そのような所定の消失性材料からなる三次元網目
構造体の骨格の表面に対して付着せしめられるセラミッ
クス材料としては、目的とする製品に要求される特性に
応じて、コージェライト、アルミナ、アルミナ・コージ
ェライト、炭化珪素、ムライト、ジルコニア等の公知の
材料が適宜に選択採用されるものである。
The ceramic material to be attached to the surface of the skeleton of the three-dimensional network structure made of such a predetermined fugitive material may include cordierite, alumina, Known materials such as alumina cordierite, silicon carbide, mullite, and zirconia are appropriately selected and employed.

ところで、かかるセラミックス多孔体22の基本的な三
次元網目構造の素材を与える、合成樹脂等からなる三次
元網目構造体としては、一般に、エステル系ポリウレタ
ン等の合成樹脂を発泡させた後、その骨格の周りに残っ
た膜状物質(発泡pl;4)を、公知の手法に従って、
圧縮空気等を用いて除去することにより得られる、三次
元網目構造の骨格組織を有する合・成樹脂発泡体が有利
に用いられることとなる。また、そのようなポリウレタ
ンフォーム等の樹脂発泡体における発泡は、化学的反応
により発゛生ずる炭酸ガス等のガス及び/又は揮発性発
泡剤の蒸発ガスの作用によって行なわれ、以て所定の樹
脂材料内に多数の球形の気泡が形成せしめられ、そして
、それら気泡間に存在する樹脂部分によって12面体を
為す三次元網目構造の骨格組織の構造体となるのである
が、その発泡直後のポリウレタンフォーム等は、その骨
格の周囲に薄いポリウレタン等の材料膜が付着している
ため、公知の如く熱処理、溶剤による溶解、水圧(ウォ
ータージェット)による除去等の手法に従って、骨格以
外の薄膜が除去されることとなる。
By the way, the three-dimensional network structure made of synthetic resin, which provides the material for the basic three-dimensional network structure of the ceramic porous body 22, is generally made by foaming a synthetic resin such as ester-based polyurethane, and then forming its skeleton. The film-like substance (foamed PL; 4) remaining around the is removed according to a known method.
A synthetic/synthetic resin foam having a three-dimensional network structure obtained by removal using compressed air or the like will be advantageously used. In addition, foaming in resin foams such as polyurethane foam is performed by the action of gas such as carbon dioxide gas generated by chemical reaction and/or evaporated gas of a volatile blowing agent, thereby forming a foam of a specified resin material. A large number of spherical bubbles are formed inside the foam, and the resin portions between these bubbles form a three-dimensional network skeleton structure in the shape of a dodecahedron. Because a thin film of material such as polyurethane is attached around the skeleton, the thin film other than the skeleton must be removed using known methods such as heat treatment, dissolution with a solvent, and removal using water pressure (water jet). becomes.

次いで、このようにして得られた三次元網目構造体には
、更に公知の手法に従って、所定のセラミックス材料が
スラリー状態等において、含浸、付着せしめられ、また
余剰のスラリーの除去、更には乾燥が行なわれた後、付
着セラミックス材料に対応した焼成操作が施されること
により、かかるセラミックス材料の焼結と同時に、或い
は別途に、合成樹脂等の消失性材料からなる骨格が焼失
乃至は除去せしめられ、これによって、その形状に対応
した空孔36が、第2図に示される如く、焼結セラミッ
クス材料からなる三次元網目構造の骨格34内に形成さ
れ、三次元網目構造のセラミックス多孔体素材となるの
である。
Next, the thus obtained three-dimensional network structure is further impregnated and adhered with a predetermined ceramic material in a slurry state according to a known method, and the excess slurry is removed and further dried. After sintering, a firing operation corresponding to the deposited ceramic material is performed, so that the skeleton made of fugitive material such as synthetic resin is burned out or removed, either simultaneously with the sintering of the ceramic material or separately. As a result, pores 36 corresponding to the shape are formed in the three-dimensional network structure skeleton 34 made of the sintered ceramic material, as shown in FIG. It will become.

そして、本発明にあっては、このような三次元網目構造
のセラミックス多孔体素材に対して、第6図(a)、(
b)に示される如く、その骨格34表−に所定厚さの金
属被覆層35を形成せしめて、注湯される金属溶湯26
に対する濡れ性を向上せしめるようにしたものであって
、そのような金属被覆層35は、公知の各種の手法に従
って、セラミックス多孔体素材の骨格34の周りを覆い
、かかる骨格34の表面が金属溶湯26に直接に接触し
ないように形成されることとなるが、好適には、そのよ
うな金属被覆層35は、通常の無電解メッキ手法に従っ
て形成されるメッキ層にて、構成されるものである。
In the present invention, the ceramic porous material having such a three-dimensional network structure is prepared in the manner shown in FIGS. 6(a) and (
As shown in b), a metal coating layer 35 of a predetermined thickness is formed on the surface of the skeleton 34, and the molten metal 26 is poured.
The metal coating layer 35 is coated around the skeleton 34 of the porous ceramic material according to various known methods, so that the surface of the skeleton 34 is coated with molten metal. Although the metal coating layer 35 is formed so as not to come into direct contact with the metal coating layer 26, preferably, such a metal coating layer 35 is composed of a plating layer formed according to a normal electroless plating method. .

なお、かかる無電解メッキ手法は、よく知られているよ
うに、セラミックス多孔体素材を苛性ソーダ等によって
脱脂した後、コンディショニングを行ない、更に触媒化
工程、活性化処理を経由させた後、目的とする金属(合
金を含む)を無電解メッキ操作にて、かかるセラミック
ス多孔体素材の骨格組織の骨格の表面に沈着せしめるこ
とにより、容易に実施され得るものであり、これにより
、ニッケル、コバルト、パラジウム等の金属やそれらを
ベースとする合金、更には銅、銀、金等の金属からなる
所定厚さのメッキ層が金属被覆層35としてセラミック
ス多孔体素材の骨格34の周りを覆うように形成される
のである。
As is well known, in this electroless plating method, the ceramic porous material is degreased with caustic soda, etc., then conditioned, and then subjected to a catalytic process and an activation process, and then the desired plating process is performed. It can be easily carried out by depositing metals (including alloys) on the surface of the skeleton of the skeletal structure of the porous ceramic material by electroless plating, and thereby metals such as nickel, cobalt, palladium, etc. A plating layer of a predetermined thickness made of metals, alloys based on them, or metals such as copper, silver, and gold is formed as a metal coating layer 35 so as to cover the skeleton 34 of the porous ceramic material. It is.

また、このようにセラミックス多孔体素材の骨格34の
周りに形成される金属被覆層35の厚さとしては、目的
に応じて適宜の厚さが選定されることとなるが、一般に
、少なくとも0.5μmの厚さを有するようにすること
が望ましく、例えば上記の無電解メッキ手法にあっては
、骨格表面に、0.5μm〜2μmの厚さでメッキ層が
形成されることとなる。更に、このような無電解メッキ
手法に組み合わせて、通常の電解メッキ手法を併用する
ことによって、かかる金属皮膜層35の厚さを更に厚く
することが可能であり、例えば数十μmの厚さの金属被
覆層を形成することが出来る。なお、この電気メッキさ
れる金属としては、ニッケル、クロムを初め、亜鉛、カ
ドミウム、錫、鉛、鉄、銅、銀、金やそれらの合金等の
、公知の各種の金属が、目的に応じて適宜に選択される
こととなる。特に、この金属被覆層35の厚さを厚くし
て、その表層部が注湯される金属溶湯内に溶は込むよう
にすれば、マトリックス金属の改質も可能となる。
Further, the thickness of the metal coating layer 35 formed around the skeleton 34 of the porous ceramic material is selected depending on the purpose, but generally, the thickness is at least 0.5 mm. It is desirable to have a thickness of 5 μm; for example, in the above-mentioned electroless plating method, a plated layer with a thickness of 0.5 μm to 2 μm is formed on the surface of the skeleton. Furthermore, by using a normal electrolytic plating method in combination with such an electroless plating method, it is possible to further increase the thickness of the metal film layer 35, for example, a thickness of several tens of μm. A metallization layer can be formed. The metals to be electroplated include various known metals such as nickel, chromium, zinc, cadmium, tin, lead, iron, copper, silver, gold, and alloys thereof, depending on the purpose. It will be selected as appropriate. In particular, if the thickness of the metal coating layer 35 is increased so that its surface layer penetrates into the molten metal, it becomes possible to modify the matrix metal.

そして、このように、骨格34の周りに所定厚さの金属
被覆層35が形成されてなるセラミックス多孔体22は
、前述したように、鋳造キャビティ20内に配置された
状態下において、その鋳造品に求められる物理特性に応
じて管理された化学成分を有する金属溶湯26が注湯せ
しめられるのである。なお、かかる金属溶湯26として
は、鋳鉄や鋳鋼組成のものが一般に用いられるものであ
るが、その他、銅合金やアルミニウム合金等の種々なる
金属製品の鋳造にも、本発明は有利に適用され得るもの
であり、それ故かかる金属溶湯26としては、そのよう
な製品原料に応じて、適宜に選定されるものであること
は言うまでもないところである。
As described above, the ceramic porous body 22 in which the metal coating layer 35 of a predetermined thickness is formed around the skeleton 34 is placed in the casting cavity 20 to form a cast product. A molten metal 26 having chemical components controlled according to the physical properties required for the process is poured. Although the molten metal 26 is generally made of cast iron or cast steel, the present invention can also be advantageously applied to the casting of various metal products such as copper alloys and aluminum alloys. Therefore, it goes without saying that the molten metal 26 is appropriately selected depending on the raw material for the product.

また、このように注湯される金属溶湯26は、一般に、
第1図に示されている如く、受湯口30及び湯道16を
通じて鋳造キャビティ20内に導かれ、そこにセットさ
れているセラミックス多孔体22の三次元網目構造の骨
格34間の間隙を充満せしめることとなるが、その際、
かかるセラミックス多孔体22の骨格34の表面には、
第6図   へ(b)に示される如く、所定厚さの金属
被覆層35が形成され、骨格34の表面が金属溶湯26
に直接に接触しないようにされているところから、換言
すれば金、属被覆層35の存在によって、セラミックス
多孔体22と溶湯26との親和性(濡れ性)が向上せし
められているところから、渦流れが良く、それ故に、セ
ラミックス多孔体22の全体に効果的に溶湯26を廻ら
せることが出来るのであり、これによって、湯廻りの不
良に基づく製品歩留りの低下の問題が効果的に改善され
得ることとなったのである。
Moreover, the molten metal 26 poured in this way is generally
As shown in FIG. 1, it is introduced into the casting cavity 20 through the inlet 30 and the runner 16, and fills the gap between the three-dimensional network structure skeleton 34 of the ceramic porous body 22 set therein. However, in that case,
On the surface of the skeleton 34 of the ceramic porous body 22,
As shown in FIG. 6(b), a metal coating layer 35 of a predetermined thickness is formed, and the surface of the skeleton 34 is covered with the molten metal 2.
In other words, the affinity (wettability) between the porous ceramic body 22 and the molten metal 26 is improved due to the presence of the metal coating layer 35. The vortex flow is good, and therefore the molten metal 26 can be effectively circulated throughout the porous ceramic body 22, thereby effectively resolving the problem of reduced product yield due to poor molten metal circulation. I ended up getting it.

なお、この金属溶湯26としては、上述したように、非
鉄、鉄系の制限はないが、鋳造キャビティ20内に導入
される際、鋳型10内壁面との接触による温度降下は避
けられず、更にセラミックス多孔体22の設置により、
なおその傾向が助長されることとなるところから、注湯
時の溶湯温度としては、通常のものより高めに設定する
ことが望ましい。また、本発明によれば、金属被覆層3
5の存在によって、かかる金属溶湯26をセラミックス
多孔体22の骨格組織間(セル内)に有利に導入して、
凝固させ得るものであるが、更に必要に応じて、適量な
押湯を設定し、適当な溶湯ヘッドを与えるようにしても
何隻差支えないが、本発明では、そのような溶湯ヘッド
を効果的に低く為し得るのである。
As mentioned above, this molten metal 26 is not limited to non-ferrous or ferrous metals, but when it is introduced into the casting cavity 20, a drop in temperature due to contact with the inner wall surface of the mold 10 is unavoidable. By installing the ceramic porous body 22,
Since this tendency will be exacerbated, it is desirable to set the molten metal temperature at the time of pouring to be higher than normal. Further, according to the present invention, the metal coating layer 3
5, the molten metal 26 can be advantageously introduced between the skeletal structures (inside the cells) of the porous ceramic body 22,
Although it is possible to solidify the molten metal, if necessary, an appropriate amount of feeder may be set to provide an appropriate molten metal head, but in the present invention, such a molten metal head can be effectively It can be done as low as possible.

そして、このように、金属溶湯26の注湯作業が終了し
た後、その凝固が行なわれ、そしてその凝固の完了した
鋳造製品にあっては、第3図及び第4図に示されている
ように、セラミックス多孔体22の三次元網目構造を有
する骨格34にて構成されるセル内に、鋳造金属40が
入り込んで、該鋳造金属40がセラミックス多孔体22
に対するマトリックスを構成してなる一体的な構造を呈
するものとなるのである。
After the pouring of the molten metal 26 is completed, the molten metal 26 is solidified, and the solidified cast product is as shown in FIGS. 3 and 4. Then, the cast metal 40 enters into the cell constituted by the skeleton 34 having a three-dimensional network structure of the ceramic porous body 22, and the cast metal 40 enters the ceramic porous body 22.
The result is an integrated structure consisting of a matrix for the elements.

なお、このような鋳造製品は、その凝固が完了した後、
通常の鋳造作業と同様な解枠、冷却、ショツトブラスト
等による清掃、グラインダ仕上げ等の工程を経て、目的
とする完成鋳造品32とされることとなるが、特に、本
発明における鋳造製品にあっては、その内部に埋設され
たセラミックス多孔体22の骨格34の露出面38にお
ける空孔36の開口が鋳造金属40にて閉塞されている
ために、かかる露出面38に対して、切削加工や研磨加
工が施されることによって、かかる空孔36が外部に開
口せしめられることとなるのであり、それによって、第
3図乃至第5図に示されている如き、内部に三次元網目
構造の微細な連続気孔を備えて、流体を透過し得る特性
を有する、目的とする鋳造品32が得られるのである。
Furthermore, after the solidification of such cast products is completed,
The desired finished cast product 32 is obtained through the same processes as in normal casting work, such as cracking, cooling, cleaning by shot blasting, etc., and finishing with a grinder. In this case, since the openings of the holes 36 in the exposed surface 38 of the skeleton 34 of the ceramic porous body 22 buried therein are closed with the cast metal 40, the exposed surface 38 is not subjected to cutting or other processing. By performing the polishing process, the holes 36 are opened to the outside, and as a result, a fine three-dimensional network structure is formed inside as shown in FIGS. 3 to 5. The desired cast product 32 can be obtained, which has continuous pores and has the property of being able to permeate fluid.

以上、流体透過性鋳造品を製造する具体例に基づいて、
本発明の詳細な説明してきたが、本発明が、そのような
具体例及びそれに関連する具体的な構成の説明にのみ限
定して解釈されるものでないことは、言うまでもないと
ころである。
The above is based on a specific example of manufacturing a fluid-permeable cast product.
Although the present invention has been described in detail, it goes without saying that the present invention is not to be construed as being limited only to the description of such specific examples and specific configurations related thereto.

例えば、土偶においては、セラミックス多孔体を与える
合成樹脂の三次元網目構造体として、本発明が有利に適
用され得る、発泡膜を除去した合成樹脂発泡体、なかで
も、ボリウレクンフォームが用いられているが、また他
の方法によって製造される、合成樹脂等の適当な消失性
材料からなる各種の三次元網目構造体を用いても、何隻
差支えないのである。
For example, in clay figurines, a synthetic resin foam from which the foam membrane has been removed, to which the present invention can be advantageously applied, is used as a three-dimensional network structure of synthetic resin that provides a ceramic porous body, in particular polyurecne foam. However, any number of three-dimensional network structures manufactured by other methods and made of suitable fugitive materials such as synthetic resins may be used.

その他、−々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様
において実施され得るものであり、そのような実施態様
のものが、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何
れも、本発明の範囲内に含まれるものであることが、理
解されるべきである。
In addition, although not listed, the present invention can be implemented in embodiments with various changes, modifications, improvements, etc. based on the knowledge of those skilled in the art, and such embodiments include: It should be understood that any such modifications are included within the scope of the present invention as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、三次
元網目構造のセラミックス多孔体を一体的に内蔵する流
体透過性鋳造品を製造するに際して、かかるセラミック
ス多孔体の骨格組織の骨格の周りに、所定厚さの金属被
覆層が形成されているところから、注湯される金属溶湯
がセラミックスに直接に接触せず、金属被覆層によりて
、かかる溶湯との親和性(濡れ性)が有利に向上せしめ
られることとなるのであり、それ故に渦流れが良く、従
って湯廻りが向上せしめられ得て、セラミックス多孔体
全体の骨格組織間に効果的に入り込み、以て目的とする
流体透過性鋳造品の品質の向上、ひいては歩留りの向上
を有利に達成し得たのであり、またそのような湯廻りの
向上によって、溶湯ヘッドの低い方案を有利に採用し得
ることとなったのである。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, when manufacturing a fluid-permeable cast product that integrally incorporates a porous ceramic body with a three-dimensional network structure, the structure of the porous ceramic body Since a metal coating layer of a predetermined thickness is formed around the tissue skeleton, the poured molten metal does not come into direct contact with the ceramics, and the metal coating layer increases the affinity with the molten metal ( Therefore, the vortex flow is good, and therefore the water circulation can be improved, and the water can effectively penetrate between the skeletal structures of the entire porous ceramic body, thereby achieving the purpose. This enabled us to advantageously improve the quality of fluid-permeable cast products and, in turn, improve the yield.Also, by improving the flow of the molten metal, we were able to advantageously adopt a method with a lower molten metal head. It is.

また、本発明によれば、湯廻りの向上によって、鋳造品
に占めるセラミックス多孔体の割合を大きく設定するこ
とが出来ることとなり、これによって、鋳造品の全面を
流体透過性とする場合においては、その加工比率を下げ
ることが出来る利点も生じ、更に目の細かいセラミック
ス多孔体を用いても、湯廻り不良が発生し難(、更にま
た、湯が廻り難いとされていたアルミ鋳物や青銅鋳物等
においても、健全な鋳造品を得ることが可能となったの
である。
Furthermore, according to the present invention, by improving the flow of hot water, it is possible to set a large proportion of the ceramic porous body in the cast product, and thereby, when the entire surface of the cast product is made fluid permeable, There is also the advantage of being able to lower the machining ratio, and even if a fine ceramic porous body is used, it is difficult to cause poor molten metal circulation (furthermore, aluminum castings and bronze castings, which were considered difficult to circulate, etc.) It has become possible to obtain sound cast products even in

そしてまた、本発明によれば、セラミックス多孔体の骨
格の周りに所定厚さの金属被覆層が形成されているとこ
ろから、かかるセラミックス多孔鰺自体の強度が向上さ
れ、鋳造作業時におけるその取り扱いに対して、骨格の
欠は等の問題が効果的に防止され得て、得られる流体透
過性鋳造品の品質も有利に向上され得るのであり、更に
そのような金属被覆層の形成によって、セラミックス多
孔体からの成分の溶は出しによって、マトリックス成分
たる溶湯の品質が劣化せしめられる問題、例えば炭化珪
素からなるセラミックス多孔体を使用する場合において
は、マトリックスへの炭素の侵入に基づく鋳鋼等の溶湯
の性能の劣化等の問題を有利に解消することが出来るの
である。
Furthermore, according to the present invention, since a metal coating layer of a predetermined thickness is formed around the skeleton of the porous ceramic body, the strength of the porous ceramic body itself is improved, making it easier to handle during casting work. On the other hand, problems such as skeleton defects can be effectively prevented, and the quality of the obtained fluid-permeable cast product can be advantageously improved.Furthermore, by forming such a metal coating layer, ceramic porous The problem is that the quality of the molten metal, which is a matrix component, deteriorates due to the elution of components from the body. Problems such as performance deterioration can be advantageously resolved.

なお、かくの如き本発明手法に従って得られる流体透過
性鋳造品にあっては、その内部に三次元網目構造を有す
る微細な連続気孔を備えて、流体を透過し得る特性を有
するものであり、このような特性を有する製品は、従来
においては全(見られず、その使用目的に応じて、かか
る空孔(気孔)内に空気、ガス、水、湯或いは油等の流
体を自由に通ずることが可能であることから、その特性
を利用した各種の部材に広範囲に利用され得るのである
In addition, the fluid-permeable cast product obtained according to the method of the present invention as described above has fine continuous pores having a three-dimensional network structure inside, and has the property of being able to permeate fluid. Products with such characteristics have not been seen in the past, and depending on the purpose of use, fluids such as air, gas, water, hot water, or oil can freely pass through the pores. Since it can be used in a wide variety of materials that take advantage of its properties.

また、かかる本発明手法に従えば、目的とする流体透過
性製品を、冶金的乃至は機械的な処理を加えることなく
、従来と同様な手法に従って、良好なる生産性をもって
有利に製造することが出来ること、また言うまでもない
ところである。
Further, according to the method of the present invention, the desired fluid-permeable product can be advantageously manufactured with good productivity without adding any metallurgical or mechanical treatment and according to the same conventional method. It goes without saying that it is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に従う製造手法の一工程を示す断面説
明図であり、第2図は、そこにおいて用いられるセラミ
ックス多孔体を示す要部断面拡大説明図であり、また第
3図は、かかる製造手法にて得られる鋳造品を示す要部
拡大断面説明図であり、第4図は、第3図における鋳造
品の拡大説明図であり、第5図は、かかる鋳造品の全体
斜視図である。更に、第6図(a)は、金属被覆層が所
定厚さで形成されるセラミックス多孔体素材の骨格の一
部を拡大して示す断面説明図であり、第6図(b)は、
そのような骨格の周りに所定の金属被覆層が形成されて
なる状態を示す要部拡大断面説明図である。 10:鋳型     20:鋳造キャビティ22:セラ
ミックス多孔体 26:金属溶湯   34:骨格 35:金属被覆層  36:空孔 40:鋳造金属 出願人  株式会社 す ベ ヤ 第3121 第4図 第5図 (a) 3図 (b)
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing one step of the manufacturing method according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the ceramic porous body used therein, and FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional explanatory view of a main part showing a cast product obtained by such a manufacturing method, FIG. 4 is an enlarged explanatory view of the cast product in FIG. 3, and FIG. 5 is an overall perspective view of the cast product. It is. Further, FIG. 6(a) is an explanatory cross-sectional view showing an enlarged part of the skeleton of the porous ceramic material on which the metal coating layer is formed with a predetermined thickness, and FIG. 6(b) is
It is an explanatory enlarged cross-sectional view of a main part showing a state in which a predetermined metal coating layer is formed around such a skeleton. 10: Mold 20: Casting cavity 22: Porous ceramic body 26: Molten metal 34: Skeleton 35: Metal coating layer 36: Hole 40: Casting metal Applicant Subeya Co., Ltd. No. 3121 Figure 4 Figure 5 (a) Figure 3(b)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)消失性材料からなる三次元網目構造体の骨格組織
の骨格の周りに付着させたセラミックス材料を焼結せし
めると共に、かかる骨格組織を構成する消失性材料を消
失させることにより得られる、前記付着セラミックス材
料の焼結にて三次元網目構造が保持される一方、かかる
三次元網目構造の骨格自体が中空とされて、全体として
連続した空孔が該骨格内に形成されたセラミックス多孔
体を用い、その三次元網目構造の間隙内に所定の金属溶
湯をマトリックスとして入り込ませて凝固せしめ、一体
的な構造と為すことにより、該セラミックス多孔体の三
次元網目構造の骨格内に形成された空孔を利用して、流
体を透過せしめ得るようにした鋳造品を製造するに際し
て、 前記金属溶湯の鋳込に先立ち、前記セラミックス多孔体
における三次元網目構造の骨格の周りに、所定厚さの金
属被覆層を形成せしめて、かかる骨格の表面が前記金属
溶湯に直接に接触しないようにしたことを特徴とする流
体透過性鋳造品の製造方法。
(1) The above-mentioned method obtained by sintering a ceramic material attached around the skeleton of a skeletal structure of a three-dimensional network structure made of a fugitive material and causing the fugitive material constituting the skeletal structure to disappear. While the three-dimensional network structure is maintained by sintering the adhered ceramic material, the skeleton of the three-dimensional network structure itself is made hollow, and continuous pores as a whole form the ceramic porous body formed within the skeleton. By injecting a predetermined molten metal as a matrix into the gaps in the three-dimensional network structure and solidifying it to form an integral structure, the voids formed within the skeleton of the three-dimensional network structure of the ceramic porous body are When manufacturing a cast product that allows fluid to pass through using pores, prior to casting the molten metal, a metal of a predetermined thickness is placed around the skeleton of the three-dimensional network structure in the porous ceramic body. 1. A method for manufacturing a fluid-permeable cast product, characterized in that a coating layer is formed so that the surface of the skeleton does not come into direct contact with the molten metal.
(2)前記金属被覆層が、少なくとも無電解メッキによ
って形成されたメッキ層である特許請求の範囲第1項記
載の製造方法。
(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein the metal coating layer is a plating layer formed by at least electroless plating.
(3)前記金属被覆層が、少なくとも0.5μmの厚さ
を有する特許請求の範囲第1項または第2項に記載の製
造方法。
(3) The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the metal coating layer has a thickness of at least 0.5 μm.
(4)前記三次元網目構造体が、発泡膜を除去してなる
ポリウレタン発泡体である特許請求の範囲第1項乃至第
3項の何れかに記載の製造方法。
(4) The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the three-dimensional network structure is a polyurethane foam obtained by removing a foam membrane.
(5)前記金属溶湯が、鋳鉄若しくは鋳鋼の溶湯である
特許請求の範囲第1項乃至第4項の何れかに記載の製造
方法。
(5) The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the molten metal is a molten cast iron or cast steel.
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