JPH03446A - 精密鋳造用成形体の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、精密鋳造において中子又は鋳型等の成形体を
流し込み成形によって製作するための精密鋳造用成形体
の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来中子・鋳型又は耐火物等を製作する技術としては、
特開昭５８−２０４８６５号公報特開昭６３−５５１６
８号公報、特開昭６１−４３１３２号公報、ショウプロ
セス等がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特開昭５８−２０４８６５号公報は、耐
火物と酸安定化水性ジルコニアゾル及びＭｇＯその他の
硬化剤でスラリを調整して流し込み成形して自硬性耐大
物を製造するが、耐火物を離型する時の成形体強度が弱
くて破損しやすい、硬化物を乾燥する時比較的大きな多
数のクラックを発生する、及び乾燥・焼成時の収縮率が
大きい等の欠点がある。

特開昭６３−５５１６８号公報は、耐火材と酸性水溶性
ジルコニュウム塩及びＹ２Ｏ３又は非水溶性イツトリウ
ム化合物でスラリを調整して流し込み成形して自硬性耐
火組成物を製造する。これは上述した方法のＭｇＯの欠
点を改善するためにＭｇＯをＹ２Ｏ，に代えたものであ
るが、Ｙ　２０　ｓでは流し込んだスラリの硬化時間が
著しく長いために比較的速いサイクルの流し込み成形に
は向かない問題がある。

特開昭６１−４３１３２号公報は、耐火材とカリウムア
ルカリ性フェノール樹脂及び有機エステル硬化剤で鋳物
砂を調整して搗き固めて成形する方法で、流し込み成形
できない問題がある。

またショウプロセスは、耐火材とエチルシリケートの加
水分解液及び炭酸アンモニュウム等の硬化剤でスラリを
調整して流し込み成形し、次いで一次焼成及び二次焼成
して鋳型及び中子を製作する方法である。この方法は耐
火物をシリカで結合するために、例えば溶融チタン等に
対して反応しがたい非シリカ系の鋳型を製作することは
できない、また−次焼成で局部的に発生しやすい比較的
大きなりラックをなくすことは大変能しい。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、チタン等
高温で活性な金属を精密鋳造する際に、溶融金属に反応
せず、しかも流し込み成形により比較的簡単に製作でき
る精密鋳造用成形体の製造方法を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、上記
の目的を達成するために、耐火材粉末とカリウムアルカ
リ性フェノール樹脂を水で希釈して固形分を１０〜３０
％の水溶液とした粘結剤と硬化剤を混合してスラリーと
し、該スラリーを型に流し込んで硬化させて中子や鋳型
等の成形体を製造するものである。

耐火材粉末としては、ジルコニア、イツトリア。

炭酸カルシウムなどの粉末或いはｇＪ造する金属によっ
ては、すなわち活性元素（Ｔｉ、Ａｊｈ　Ｈｆなど）を
多量に含まない合金の鋪道用であれば、ジルコン、アル
ミナ、ムライト　マグネシア、シリカ１炭酸カルシウム
、その池の粉末を用い、これら粉末を適宜単独又は複数
混ぜたものと砂粒との混合物を使う、　流し込み用の型
としては、金型、ゴム型、ワックス型、その他の型を用
い、成形体が中子や鋳型となるように形成する。

流し込み成形用の粘結剤として、カリウムアルカリ性フ
ェノール樹脂の市販品を用い、また硬化剤として有機エ
ステル硬化剤の市販品を利用する。

カリウムアルカリ性フェノール樹脂は２０〜５０重量％
と水８０〜５０重呈％を混合して固形分濃度を１０〜３
０％程度にした水溶液を調整して粘結剤とする。

耐火材粉末は、粘結剤に対して重量で４〜１０（”混ぜ
、また硬化剤は粘結剤に対して１０〜３０重１％混ぜて
スラリとする。

このスラリを型内に流し込み、常温で数分から１０数分
でゲル化（硬化）させる、硬化物はｖ１械的に離型する
か、又は型にワックスを使った場合は、例えばオートク
レーブでワックスを溶融除去して硬化物を取り出す。

硬化物は必要なら水洗して、内部に残留するカリウムを
溶出除去する。この後硬化物を焼成して有Ｒ物その他の
揮発物を燃焼除去し、目的の強度その他の緒特性を満た
す高純度の耐反応性中子又は鋳型となる成形体を得る。

以上において、カリウムアルカリ性フェノール樹脂と硬
化剤は、通常の砂型用の搗き固め専用の粘結剤として市
販されているもので、入手の状態では以下の理由（１）
〜（３）で流し込み用の粘結剤として使用することがで
きない。

（１）樹脂の粘度が高すぎて流し込みに適した流動性の
良いスラリは調製できない。

（２）ｖＩＪ脂の固形分濃度が高すぎて、フィラーに対
する固形分の割合が多くなる。この固形分割合が多いと
成形体の乾燥・焼成等の過程で局部的なふくらみや発砲
、＆裂、剥離等の欠陥が発生しやすい。

（３）この樹脂には比較的多量のカリウムが含まれてい
る、一般に、鋳型や中子のアルカリ分が多くなると耐火
度が低下して、鋳型や中子は高温軟化を起こしやすい、
特に精密ａ″ｉｉでは高温の鋳型にＢ造するので、高温
軟化の抑制が非常に重要である。

従ってカリウムアルカリ性フェノール樹脂は２０〜５０
重量％と水８０〜５０重量％を混合して固形分濃度を１
０〜３０％程度にした水溶液を調整して粘結剤とするこ
とで、低粘度で固形分濃度が薄く、スラリの流動性が良
くなり、またカリウムの量も少なくなる。ここで、樹脂
を水で希釈するとき、水の量が８０％を越えるとゲル強
度が弱すぎて離型が難しくなり、また５０％以下では粘
度が高すぎて流し込み用として好ましい流動性の良いス
ラリは得難い、また硬化剤は、粘結剤に対して１０〜３
０重量％添加するが、１０％以下ではゲル化時間が長く
、軟弱なゲルを作って好ましくなく、また３０％以上で
はゲル化時間が速すぎてゲル化時間のコントロールが器
しくなる。

ゲル化した中子などの硬化物を離型した後、水洗するが
、これは成形体中に残留するカリウムをより少なくして
アルカリによる硬化物焼成時の高温軟化等を抑制するた
めの処置である０例えば水洗しない場合、硬化物中に残
留するカリウムの量は０．２３％であるが、水洗すると
０．０１％になり、顕著に減少することを確認した。ち
なみにこの水洗処理は場合によっては省略して差し支え
ない。

硬化物の焼成は１０００〜１６００℃、好ましくは１１
１０〜１５００℃で行いその間にフェノール樹脂その他
の可燃物を燃焼除去し、適度の強さ又は硬さに焼結して
鋳造に供する。この焼成条件は使用する耐火材の種類と
焼成後の成形体の強度によってコントロールする。比較
的焼結しやすい耐火材の場合は低い温度で、また焼結し
にくい耐火材の場合は高い温度で焼成する。更に焼成温
度は成形体に要求される強さ又は硬さによってもコント
ロールする。

弱い成形体は破損しやすく、また強すぎる成形体は鋳造
品がつり切れたり、鋳造後の成形＃（中子の場合）の除
去が難しくなる。

［実施例］ 以下、本発明の好適実施例を説明する。

実施例１ アルカリフェノール樹脂３０重量％と水７０重量％を混
合して粘結剤を調整しな、この粘結剤とジルコニアから
なる耐火材及び硬化剤を以下の割合で混合してスラリを
調整した。

粘結剤　　　　　　　　　　　　　１００重量％ＣａＯ
部分安定化ジルコニア−３２５１４００ＣａＯ部分安定
化ジルコニア８０〜１００１４００有機エステル硬化剤
　　　　　　　　２０このスラリをφ２７０のシュラウ
ド付きインペラ中子用金型に流し込んだ、スラリは調製
後、約３分でゲル化した。スラリかゲルかしてから１２
分後に離型して中子を流水で約１２時間水洗し、中子に
含まれるカリウムを溶出した。この過程で、中子の変形
、破損、崩壊等水洗による支障は見られなかった。

次いで、中子を毎分１０℃で１２５０℃まで加熱し、１
２５０℃で９０分間保持して中子に含まれる有Ｒ物等を
除去し、焼結して２．０５Ｋ　ｇの鋳造用中子を得な。

この中子は変形、クラック等の欠陥は見られなかった。

ちなみに同様にして製作した試験片で中子の抗圧強度は
４０Ｋｇ／ｃｍ２であった。

実施例２ 耐火材としてＹ２Ｏ，完全安定化ジルコニアを使ったこ
とと、１４００℃で焼成した以外は実施例１と同様にし
てインペラ用中子を得な。この中子は変形、クラック等
の欠陥は見られながった。

ちなみに、同様にして製作した試験片で中子の抗圧強度
は３５Ｋｇ／ｃｍ”であった。

実方飽例３ 実施例１で製作した中子を有する鋳型を準備した。同様
に実施例２で製作した中子を有する鋳型を準備した。

この２つの鋳型を遠心鋳造炉に組み込み、３８ＫｇのＴ
ｉ−６Ａｉ−４Ｖ合金を溶解して鋳造した。中子は、鋳
造品からサンドブラストで容易に除去することができな
。ＩＡ造品にはガス欠陥は全くなく、αケースと呼ばれ
るｇＪ造品表面のコンタミネーションも少なく、また寸
法的にも十分に良好なチタン合金インペラ２個を得な。

実施例４ 実施例１と同様のスラリをφ１５０のワックス族のオー
ブンインペラ雄型模型の周囲に流し込んでゲル化させた
。これを１２時間室温で放置して親端用のオートクレー
ブで常法によって脱脂した。得られた鋳型は変形、クラ
ック、その他の欠陥はなく、また実施例１と同様に焼成
して良好な鋳型を得た。

実施例１と同様のスラリをφ１３０のゴム製のオープン
インペラ雄型模型の周囲に流し込んでゲル化させた。こ
れを１５分後にインペラ雄型を少し捻りながら引き抜い
て鋳型を得た。得られた鋳型は変形、クラック１その他
の欠陥はなく、また実施例１と同様に焼成して良好な鋳
型を得な。

以上より、粘結剤を燃焼除去できるので高純度の中子又
は鋳型とすることができる。非シリカ系の中子又は鋳型
のため、特にチタン合金やチタンその他の活性金属を含
む合金の精密鋳造に適している。市販の搗き固め砂型用
の粘結剤と硬化剤で中子及び鋳型、更に耐火物等の流し
込み成形ができる。粘結剤は水溶性で使いやすい。スラ
リのゲル化速度が速く、またゲル化時間をコントロール
することができる。中子又は鋳型に残留するアルカリを
非常に少なくして、特に鋳造時の高温軟化を抑制するこ
とができる。成形用の型にワックス型を使って、ワック
スをオートクレーブで溶融除去することができる。成形
用の型にゴム型を使ってゴムを捻りながら引き抜くこと
ができる。かなり速い加熱速度で脱脂・焼成することが
できる。

中子及び鋳型の強度や硬さ、崩壊製等を焼成条件によっ
てコントロールすることができる。

〔発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば次
のごとき優れた効果を発揮する。

（１）水で希釈して固形分を１０〜３０％の水溶液とし
たカリウムアルカリ性フェノール樹脂からなる粘結剤を
用いて耐火材粉末を流し込み成形することで、非シリカ
系の中子又は鋳型にでき、特にチタン合金やチタンその
他の活性金属を含む合金の精密鋳造に適している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火材粉末とカリウムアルカリ性フェノール樹脂を
   水で希釈して固形分を１０〜３０％の水溶液とした粘結
   剤と硬化剤とを混合してスラリーとし、該スラリーを型
   に流し込んで硬化させることを特徴とする精密鋳造用成
   形体の製造方法。 ２、硬化させた硬化物を脱型し、これを水洗してアルカ
   リ分を溶出除去した後、該硬化物を焼成することを特徴
   とする請求項１の精密鋳造用成形体の製造方法。 ３、スラリーを流し込む型は、中子又は鋳型の製作用の
   型に形成される請求項１の精密鋳造用成形体の製造方法
   。 ４、耐火材粉末はジルコニア、イットリア、炭酸カルシ
   ウム、砂粒の１又は数種を用いる請求項１の精密鋳造用
   成形体の製造方法。 ５、耐火材粉末として、砂粒、ジルコン、アルミナ、ム
   ライト、マグネシア、シリカの１又は数種を用いる請求
   項１の精密鋳造用成形体の製造方法。