JPH0262102B2

JPH0262102B2 -

Info

Publication number: JPH0262102B2
Application number: JP2717087A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Sasaki
Original assignee: KYADEITSUKU TEKUNOROJII SAABISU KK
Current assignee: KYADEITSUKU TEKUNOROJII SAABISU KK
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1990-12-21
Also published as: JPS63194841A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、インベストメント鋳造に用いる中
子、その製造方法およびこの中子を用いたインベ
ストメント鋳造用鋳型の製造方法に関するもので
ある。

（発明の背景）インベストメント鋳造に用いるセラミツク中子
は表面の十分な平滑さと、ろう模型の射出成形に
耐えるに充分な強度と、焼成あるいは注湯時に耐
えうる高い熱間強度とを備えることが求められ
る。そこで従来は骨材にアルミナ、ジルコン、溶
融シリカ等を用いて中子を成形し、この中子を単
独で焼成、焼結していた。このため中子の生産性
が悪く寸法精度も悪くなり、特に大型のものでは
希望の精度を出すのが非常に困難で高価でもあつ
た。

また特に焼結による中子は崩壊性が悪く、物理
的な振動や衝撃で中子を除去するのは不可能であ
り、中子の除去工程が面倒で能率の悪いものにな
つていた。

さらにこのように焼結を必要とする中子では、
焼結が困難な骨材例えば安価なけい砂等は使用で
きなかつた。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたもので
あり、適切な表面の滑らかさを備え、ろう模型の
射出成形時に充分耐えると共に高い熱間強度を有
し、中子単独での焼成が不要で生産性が高く安価
でもあり、物理的手段による崩壊性が良好で中子
の除去が容易であり、さらに安価なけい砂等の骨
材も使用可能となる中子を提供することを第１の
目的とする。

また本発明はこの中子の製造方法を提供するこ
とを第２の目的とする。

さらに本発明は、前記中子を使用する方法、特
にインベストメント鋳造用鋳型の製造方法を提供
することを第３の目的とする。

（発明の構成）本発明によれば第１の目的は、骨材と低温粘着
力の大きい無機バインダと高温強度の高い高温用
バインダとを主成分とする中子素体と、この中子
素体の表面にスラリを塗布して形成したコーテイ
ング層と、このコーテイング層の外表面に塗布さ
れたパラフインワツクス層とを有することを特徴
とする中子により達成される。

また第２の目的は、以下の工程からなることを
特徴とする中子の製造方法、 (a) 骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと、
高温強度の高い高温用バインダとを混練する工
程； (b) この混練物を中子型に注入し硬化して中子素
体を成形する工程； (c) この中子素体にスラリをコーテイングした後
乾燥する工程； (d) このコーテイング層にパラフインワツクスを
塗布する工程；により達成される。

さらに第３の発明は、以下の工程からなること
を特徴とするインベストメント鋳造用鋳型の製造
方法： (a) 骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高
温強度の高い高温用バインダとを混練する工
程； (b) この混練物を中子型に注入し硬化して中子素
体を成形する工程； (c) この中子素体にスラリをコーテイングした後
乾燥する工程； (d) このコーテイング層の表面にパラフインワツ
クスを塗布することにより中子とする工程； (e) この中子を型内に位置決めしてこの型内に消
失模型材を注入し、前記中子を鋳ぐるんだ消失
模型を形成する工程； (f) この消失模型にスラリおよびスタツコ粒を交
互に複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する
工程； (g) 前記消失模型を消失させて鋳型を形成する工
程； (h) 前記中子と前記耐火物層とを同時に焼成する
工程；により達成される。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の工程流れ図。第２
図はその各工程の説明図である。

まず中子の主原料として、骨材と、低温粘結力
の大きい無機バインダと、高温強度の高い高温用
バインダとを混練する。骨材としては例えば、けい砂 90重量％シリカフラワー 10重量％を混合して用いる。ここにけい砂はJIS規格
G5901（1954）の規定による７号程度の粒度のも
のが望ましい。

無機バインダとしては珪酸ソーダ（水ガラス）
の３号程度のものを用い、これは中子の低温時の
強度を確保し中子を速やかに硬化させる作用を持
つものである。高温用バインダとしてはエチルシ
リケートやコロイダルシリカが用いられる。この
高温用バインダは中子の高温時の強度を確保する
作用を持つものである。一般に無機バインダとし
ての珪酸ソーダは200℃を超えると粘結力が急激
に低下するが、高温用バインダはこの無機バイン
ダの粘結力の低下を補つて高温時の強度を向上さ
せるものである。

これら無機バインダと高温用バインダとは例え
ば50重量％づつ程度の割合で予め混合され、この
混合液を骨材に少量づつ加えながら混練する（ス
テツプ１００）。この混合液は全体重量の８％程
度まで混入できるが、４％位とするのが望まし
い。高温用バインダの混合量は中子の寸法、重量
が大きくなるにつれて増大させて、高温時の中子
の強度増加を図るべきであるが、中子の崩壊性を
考慮してできるだけ少ない混合量とするのが望ま
しい。

なをこの混練は、室温20℃、湿度55％の雰囲気
中で20分程度行うが、混練後は直ちに密封する。
これは珪酸ソーダが大気中の炭酸ガスによつて硬
化する性質を持つため、これによる混練後の原料
が硬化するのを防ぐためである。

このように混練した原料は中子の型（図示せ
ず）内に供給し、中子素体１０（第２図Ａ）を成
形する（ステツプ１０２）。この場合型内に高温
（140゜〜150゜C位）の空気を送り込んで硬化させ
る。なおCO₂プロセスを用いて中子素体１０を硬
化させてもよい。すなわち予め60〜80℃に熱した
木型などの型を用いて中子素体を成形し、この型
のブローホール、分割面などから炭酸ガスを吹き
こんで硬化させるものである。このように無機バ
インダの働きにより、ろう模型の射出成形に充分
耐えうる強度を中子に持たせることが可能にな
る。

以上のように作られた中子素体１０は、十分に
小さくて十分に強度を有するものであれば、その
ままスラリ塗布し乾燥するステツプ（ステツプ１
０６）に入る。中子素体１０の強度が不足してい
て歩留りが悪い場合、換言すればこの中子素体１
０が大型の場合には、さらにこの中子素体１０を
高温用バインダに数分間浸漬してバインダ含浸層
１２を形成するのが望ましい（ステツプ１０４、
第２図Ｂ）。この高温用バインダとしては、前記
中子素体１０に混入した高温用バインダと同様に
エチルシリケートやコロイダルシリカを用いる。
このバインダは中子素体１０の表面から適度の深
さまで浸み込み、熱間強度を増大させる作用を持
つ。すなわち前記ステツプ１００において、骨材
に混入する珪酸ソーダは通常200℃位まで充分な
強度を保持しこれを超えると強度が急激に低下す
るが、このステツプ１０４で含浸させる高温用バ
インダは200〜1000℃で充分な熱間強度を中子に
持たせる作用を有するものである。なお中子素体
１０にはステツプ１００で予め高温用バインダが
混入されているので、これが呼び水となつてこの
ステツプ１０４での含浸は速みやかかつ深く行わ
れる。また含浸する時間はステツプ１００で混入
する高温用バインダ量の増加につれて短く設定で
きる。

次にこのように必要に応じて高温用バインダを
含浸させた中子素体１０の表面にスラリを塗布す
る（ステツプ１０６、第２図Ｃ）。このスラリは、エチルシリケート 50重量％ジルコンフラワー350番 50重量％などを用いたバインダとフイラを含有するものが
望ましい。このスラリは、スラリ槽に中子素体１
０を浸漬するデイツピング法、スラリを噴霧する
スプレー法、あるいは中子素体１０と噴霧器との
間に静電圧を印加して噴霧を行う静電塗装法等に
より塗布することができる。例えばデイツピング
法の場合には、中子素体１０をスラリ槽に約60秒
浸漬する。なおこのスラリを塗布するステツプ１
０６の前に、バインダ含浸層１２を形成した中子
素体１０を乾燥させておいてもよい。

このようにして中子素体１０のバインダ含浸層
１２の表面にスラリを塗布し含浸させることによ
り、コーテイング層１４を形成する。これにより
前記中子素体１０の表面粗さを改善し、表面を滑
らかにできる。また鋳込み時における鋳型と溶湯
とのモールドリアクシヨンの改善が可能で、さら
に中子の熱間強度を一層向上させることも可能と
なる。このようにスラリを塗布した後、乾燥す
る。例えば温度28℃、湿度50％、風速1m／secの
風によつて約３時間乾燥する。なお大型の中子の
場合にはさらに電子レンジなどで10分程度追加乾
燥する。

次にこの乾燥後の中子素体１０にパラフインワ
ツクスを塗布する（ステツプ１０８、第２図Ｄ）、
この塗布は80〜90℃で溶融したパラフインワツク
ス中にコーテイング層１４付きの中子素体１０を
10分程度浸漬することにより行う。この結果コー
テイング層１４の表面にワツクス層１６が形成さ
れ、コーテイング層１４の砂落ちが防止される。
また中子の強度を増大させ中子の移送中における
破損を防止すると共に、中子保存中に中子が吸湿
するのを防止できる。

このように中子素体１０の表面にコーテイング
層１４およびワツクス層１６を順次形成すること
により第２図Ｄに示す中子１０Ａが完成する。こ
の中子１０Ａは金型１８内に固定され、この金型
１８内にワツクスや発泡スチロールなどの消失模
型材料を射出して消失模型２０を成形する（ステ
ツプ１１０、第２図Ｅ）。このように中子１０Ａ
を鋳ぐるんだ状態の消失模型２０の外側には、耐
火物がコーテイングされる。すなわちスラリ槽に
浸漬して（ステツプ１１２）スタツコ粒を振りか
ける（ステツプ１１４）工程を複数回繰り返し、
所定厚さの耐火物層２２を形成する（第２図Ｆ）。
そしてこの耐火物層２２を十分に乾燥させた後
（ステツプ１１６）、消失模型１８を脱ろうして
（ステツプ１１８）さらに焼成する（ステツプ１
２０）。脱ろうにより中子１０Ａのワツクス層１
６も消失し、中子１０Ａの表面にはコーテイング
層１４が現れる。この焼成によつて外側の耐火物
層２２と共に、内側のワツクス層１６を除去した
中子１０Ａも同時に焼成される。この結果中子素
体１０、バインダ含浸層１２およびコーテイング
層１４を含むセラミツクシエル鋳型２４が出来上
がる（第２図Ｆ）。

次にこの鋳型２４内、すなわち耐火物層２２と
コーテイング層１４とで挟まれる間隙に金属溶湯
が注湯される（ステツプ１２２）。そして冷却後
型ばらしされ（ステツプ１２４）、中子素体１０
とコーテイング層１４が除去される（ステツプ１
２６）。この中子素体１０およびコーテイング層
１４の除去は、例えば振動や衝撃などの物理的手
段により中子の大部分を除去し、残部を溶融苛性
ソーダに浸漬してこれを溶融することにより行わ
れる。この結果製品２６が完成する（第２図Ｇ）。
特に中子素体１０は予め焼結するものではないか
ら、中子の崩壊性が良好であり、また中子素体１
０の表面に高温用バインダを含浸させた場合には
表面から適度な深さまでしか含浸しないので、中
子の崩壊性を良好に保つことができ、中子の除去
が容易である。

この実施例では高温用バインダを中子素体１０
に含浸させるステツプ１０４を設けたが、こステ
ツプ１０４を省いたものも本願は包含する。また
このステツプ１０４を設けた場合には、このステ
ツプ１０４とスラリを塗布するステツプ１０６と
を別工程とせずに両工程を一度に処理して製作し
たものも含む。すなわちスラリに含まれるバイン
ダをステツプ１０４に用いるものと同一とし、ス
ラリ層に中子素体を充分な時間浸漬しバインダを
中子素体内に含浸させるようにしてもよい。

以上の実施例はセラミツクシエル鋳型を用いた
インベストメント法に適用したものであるが、本
発明はソリツドモールド法等の他のインベストメ
ント鋳造法にも適用できるのは勿論である。

また本発明に用いる骨材、バインダ等は前記実
施例に限られるものではないのは勿論である。例
えば骨材としてはけい砂に代えてアルミナ、溶融
シリカ、ジルコン、溶融ムライトなどを用いるこ
とが可能である。またこの骨材に混練する無機バ
インダとしては燐酸セメント等も使用可能であ
る。

（発明の効果）以上のように第１の発明の中子は、骨材と低温
粘結力の大きい無機バインダと高温強度の大きい
高温用バインダとを主成分とする中子素体の表面
にコーテイング層を形成し、このコーテイング層
をさらにワツクス層で被覆したものである。骨材
に混練する無機バインダは中子素体の低温強度を
増大させ、高温用バインダは高温時の強度を増大
させて中子の熱間強度を充分に増大させる。この
ため中子単独で焼結することなくろう模型の射出
成形に耐え得る強度と、鋳型焼成および注湯時の
充分な熱間強度を持たせることができる。このよ
うに中子単独での焼成、焼結が不要であるから生
産工程が単純になり、生産性向上とコスト低下が
可能になる。また中子は焼成が不要なので中子の
寸法精度が向上し中子の崩壊性が良好となり中子
の除去が容易になる。特に鋳型を形成する耐火物
層と同質の材料を使用すれば、中子と耐火物層と
の熱膨張などのコントロールが容易であり、大型
の鋳造に好適なものになる。

またコーテイング層が中子素体の表面を滑らか
にし、鋳造製品の中子側の表面が荒れるのを防止
できる。またこのコーテイング層は溶湯と中子と
のモールドリアクシヨンを抑制し製品表面の荒れ
を防止する働きをする。さらに鋳型の焼成時ある
いは注湯時に中子が高温になつた際にも、このコ
ーテイング層は中子の熱間強度を一層増大させて
いるので破損しにくく、鋳造歩止まりが一層向上
する。

一方ワツクス層はコーテイング層の脱落を防止
し中子の強度を増大させる作用をするから、中子
の移送時に中子を傷めるおそれがなくなる。また
中子の保存中に水分を吸収して、中子焼成時に中
子が破損するなどの不都合を防止できる。

また第２の発明によれば、この中子の製造方法
を提供することが可能になる。

また第３の発明によれば、中子を鋳型の焼成と
同時に焼成でき、この中子の最適な使用方法、す
なわちインベストメント鋳造用の鋳型の製造方法
が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程流れ図、第２
図はその各工程の説明図である。１０……中子素体、１０Ａ……中子、１２……
バインダ含浸層、１４……コーテイング層、１６
……ワツクス層、２０……消失模型、２４……鋳
型、２６……製品。

Claims

【特許請求の範囲】１骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高
温強度の高い高温用バインダとを主成分とする中
子素体と、この中子素体の表面にスラリを塗布し
て形成したコーテイング層と、このコーテイング
層の外表面に塗布されたパラフインワツクス層と
を有することを特徴とする中子。２以下の工程からなることを特徴とする中子の
製造方法： (a) 骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと、
高温強度の高い高温用バインダとを混練する工
程； (b) この混練物を中子型に注入し硬化して中子素
体を成形する工程； (c) この中子素体にスラリをコーテイングした後
乾燥する工程； (d) このコーテイング層にパラフインワツクスを
塗布する工程。３前記工程(a)において、骨材はけい砂を主成分
とし、無機バインダは珪酸ソーダを主成分とし、
高温用バインダはエチルシリケートおよびコロイ
ダルシリカの少くとも一方を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の中子の製造方法。４前記工程(c)において、スラリは静電塗装法に
より塗布されることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の中子の製造方法。５前記工程(c)において、中子素体をスラリ槽に
浸漬することによりスラリを塗布することを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の中子の製造方
法。６前記工程(c)において、スラリはスプレー塗装
法により塗布されることを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の中子の製造方法。７以下の工程からなることを特徴とするインベ
ストメント鋳造用鋳型の製造方法： (a) 骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高
温強度の高い高温用バインダとを混練する工
程； (b) この混練物を中子型に注入し硬化して中子素
体を形成する工程； (c) この中子素体にスラリをコーテイングした後
乾燥する工程； (d) このコーテイング層の表面にパラフインワツ
クスを塗布することにより中子とする工程； (e) この中子を型内に位置決めしてこの型内に消
失模型材を注入し、前記中子を鋳ぐるんだ消失
模型を形成する工程； (f) この消失模型にスラリおよびスタツコ粒を交
互に複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する
工程； (g) 前記消失模型を消失させて鋳型を形成する工
程； (h) 前記中子と前記耐火物層とを同時に焼成する
工程。