JPH0386353A

JPH0386353A - 有機自硬性鋳型用セラミックスボールの製造法

Info

Publication number: JPH0386353A
Application number: JP22230889A
Authority: JP
Inventors: Takao Horie; 孝男堀江; Shoichi Sakai; 正一酒井
Original assignee: Okamoto Corp
Current assignee: Okamoto Corp
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790671B2

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】（技術分野）本発明は、有機自硬性鋳型用セラミックスボールの製造
法に係り、特にその焼成時において、セラミックス材料
からなる外殻層の収縮による割れを良好に回避する手法
に関するものである。

（背景技術）一般に、有機自硬性の鋳物砂を用いて造型される有機自
硬性鋳型は、熱を加えることなく硬化して、目的とする
鋳型を与えるものであるが、そのために用いられる樹脂
等の有機粘結材やその硬化剤が高価であること等から、
かかる鋳型を用いた鋳造法では、その鋳造コストが高く
なる問題がある。特に、工作機械の鋳物部品のように、
非量産型の場合には、製品ごとに専用の鋳枠が用いられ
ているが、それには金枠費の増大と保管、管理が難しい
ことから、サンドメタル（Ｓ／Ｍ）比が大きくなるため
に、製品コストの上昇に繋がっていたのである。

そのため、従来にあっては、有機自硬性鋳型を構成する
鋳物砂の充填部位において、溶湯と接する肌砂層を除く
中間部に位置するように、鋳物砂に代えて、無垢の金属
球等のボリューム増加材が充填されていた。このような
ボリューム増加材の充填により、（１）サンドメタル比
（３７Ｍ比）を向上させることが出来、砂処理設備を小
型化できる、（２）充填材を再利用することによりコス
トダウンを図ることが出来る、（３）鋳型の硬化時間を
コントロールすることにより、造型サイクルを短縮出来
、また硬化剤の種類や、添加量を一定にすることが出来
る、（４）ガス欠陥がなくなる、（５）解枠が容易にな
る、等の効果が得られることとなるのである。しかしな
がら、かかる金属球は、重量が重く、取扱い、作業性が
悪いことは勿論、有機自硬性鋳型内に配置されて、鋳造
プロセスに供されることとなるところから、注湯後に肌
砂近くのものは８００″Ｃ近くまで温度が上昇せしめら
れたり、また解枠時に砕塊と分離するために、ローラ間
を通され、衝撃と圧力が加えられて、割れ易い等の苛酷
な状況に晒されることとなり、無垢の金属球では問題が
あったのである。

そこで、ボリューム増加材として要求される緒特性、即
ち、（ａ）高温（８００〜１０００℃）に強く、（ｂ）
耐衝撃性・耐摩耗性があり、（ｃ）鋳型の解枠時におい
て鋳物砂と分離し易い、（ｄ）低コスト、（ｅ）鋳物砂
に添加される樹脂によるシミ付がない、（ｆ）加温・冷
却されるため、比熱・熱伝導が適度である（比熱が低過
ぎず、熱伝導率が良い）、（ｇ）軽い、等を満たすボリ
ューム増加材を得るために、セラミックス材料の成分を
コントロールし、プレス底形を行なう工程中において、
無垢材で外周が未処理の磁性材料からなる塊状の芯体を
包み込ませ、焼成する手法や、芯体の周りにセラごツク
ス粒子を徐々に被覆せしめていく手法等が考えられてい
るが、これらの手法により得られる成形体（セラミック
スボール）は、その焼成時において、セラ亀ツクスから
なる外殻層がｌＯ〜２０％程度収縮してしまう一方、内
部に包み込まれている磁性芯体は、熱膨張を生じるとこ
ろから、外殻層にクランクを生じ、実用に供し得ないも
のであったのである。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところは
、有機自硬性鋳型用セラミックスボールを製造するに際
して、焼成にょリセラごツクスからなる外殻層にクラッ
クが発生することを効果的に回避し得、以てボリューム
増加材として有機自硬性鋳型に有効に用いられるセラミ
ックスボールを有利に製造する手法を提供することにあ
る。

（解決手段）そして、本発明は、上記の如き課題を解決するために、
有機自硬性の鋳物砂を用いて造型して得られる有機自硬
性鋳型における肌砂層の背後に、前記鋳物砂に代えて充
填せしめられるボリューム増加材としてのセラミックス
ボールを製造する方法において、磁性材料から主として
構成され、見かけ上収縮が可能な磁性芯体０周りに、所
定のセラミックス材料にて所定厚さの外殻層を形成した
後、焼成を行ない、かかる外殻層を一体的なセラミック
ス焼結体と為すことを、その特徴とするものである。

また、本発明にあっては、有利には、前記磁性芯体とし
て、（Ａ）磁性材料からなる粉体の圧縮成形体、（Ｂ）
磁性材料からなる粒体乃至は球体の塊状乃至は球状団結
物、（Ｃ）ｍ性材料からなる塊状乃至は球状体の外表面
に、焼成操作において消失する材料からなる消失層を所
定厚さで設けるようにした構成が何れも採用される。

（具体的構成〉要するに、本発明は、主に磁性材料からなる磁性芯体を
用いて、その外側を覆うように、所定のセラミックス材
料からなる外殻層を形成した後、所定の焼成操作を施す
ことにより、目的とするセラミックスボールを得るもの
であるが、かかる焼成の際における磁性芯体の膨張や外
殻層としてのセラミックス層の収縮を吸収するように、
該磁性芯体を見かけ上の収縮が可能な構成としたところ
に、その特徴を有するものである。

ところで、かかる本発明にあっては、前記磁性芯体を構
成する磁性材料としては、軟磁性材料。

硬磁性材料から適宜に選択されるものであるが、特に本
発明にあっては、得られるセラミックスボールの保守管
理（取扱い易さ）の点から、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、
Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライ
ト、Ｎｉ−Ｃｕ系フェライト等の軟磁性材料が有利に選
択され、高周波磁芯材料、磁気記録材料等に用いられて
いる材料をそのまま使用することが出来る。

けだし、鋳造の自動化ラインの中に設けられるマグネッ
ト分離装置により、鋳型解枠後、砂とボリューム増加材
であるセラミックスボールとを分離するに際して、硬磁
性材料を用いた場合には、マグネットから離れた後にお
いても磁性を帯びていることから、ラインの大半が軟磁
性材であるために、ラインにボールが磁着してしまった
り、セラミックスボール同士が磁着して団子状となって
しまう等の理由により、ライントラブルが惹起される虞
があるからである。しかも、軟磁性材料は酸化物を主体
としているために、原料が安価であり、希望形状を容易
に底形することが出来、更には材料が入手し易い等の特
徴を有しているからである。

また、外殻層を形成するためのセラミックス材料として
は、アル５す、コーディエライト、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素、ジルコニア等から適宜に選定されるものである。

このような本発明に従う磁性芯体の好ましい態様の一つ
が、第１図に示されている。即ち、かかる図において、
セラミックスボール２に内包された磁性芯体は、磁性材
料からなる粉体、例えば焼結用の金属粉等を用いて、所
定密度、好ましくは７０％程度の密度となるようにプレ
ス底形されて得られた圧縮成形体６である。

本発明にあっては、このような構成、とされた圧縮成形
体６を、外殻層４となる所定のセラミックス材料の内部
に包み込んだ状態で焼威し、一体的なセラ藁ツクス焼結
体（２）を形成するものであるが、かかる圧縮成形体６
全体の密度が小さくされているところから、焼成時にお
いて、かかる圧縮成形体６の膨張はそれ自体に吸収され
ると共に、見かけ上は収縮することとなり、以てセラミ
ックスからなる外殻Ｎ４が収縮しても、かかる外殻層４
にクラックが発生することはないのである。

なお、圧縮成形体６の密度は、用いられる磁性粉体、外
殻層の厚さやそれを構成するセラミックス材料等に応じ
て、適宜に設定される。

また、本発明に従う磁性芯体の他の態様としては、第２
図に示される如き塊状乃至は球状の団結物１２がある。

これは、所定の大きさ、好ましくは直径がｌｎｗ〜３　
ｍｍ程度の、磁性を有する球体或いは粒体１０を、適当
なバインダーにて略球状乃至は塊状となるように軽微に
固めることにより、１季られるものである。そして、本
発明に従って、かかる団結物１２を、前記と同様に、外
殻層１３を構成するセラミックス材料内に包み込むよう
にして、焼成を行なうことにより、目的とするセラくツ
タスポール８が得られるのである。なお、かかる団結物
１２を得るために用いられるバインダーとしては、通常
用いられる有機系または無機系のバインダーが適宜に選
択される。

そして、前記団結物１２は、それを構成する粒体乃至は
球体１０が適当なバインダにて比較的粗雑に結合されて
なるものであるところから、粒体乃至は球体１０間に空
隙が存し、それにより、セラ旦ツクスポール形成のため
の焼成時において、粒体乃至は球体１０自体の熱膨張は
前記空隙にて吸収され、以て団結物１２は、見かけ上に
おいては収縮することとなり、セラミックス材料からな
る外殻層１３が収縮しても、その収縮を許容するのであ
る。

さらに、本発明の他の好ましい態様において、磁性芯体
は、第３図に示される如き形態において構成されている
。即ち、この磁性芯体は、所定の磁性材料からなる塊状
乃至は球状体１６の外表面に対して、焼成により消失す
る材料からなる消失層１８を、所定厚さ、好ましくは０
．５〜１＋ｎ＋ａ程度の厚さにおいて形成したものであ
る。なお、かかる消失Ｍ１８の厚さとしては、塊状乃至
は球状体１６の材質及び外殻層２０のセラミックス材料
等により適宜に選定され、また、消失層１８の材質とし
ては、通常用いられる可燃性又は昇華性の物質が適宜に
採用される。

そして、本発明にあっては、このような構成の磁性芯体
を、前記と同様に、所定のセラミックス材料にて外側を
被覆して外殻１ｉ２０を形成した後、所定の焼成操作を
施すこととなるが、前記消失層１８は、該焼成時に燃焼
又は昇華により消失させられることとなるところから、
消失層１８の厚さ分だけ、塊状乃至は球状体１６と外殻
層２０との間に空隙が形成され、それによって、焼成の
際の外殻層２０の収縮及び塊状乃至は球状体１６の膨張
を許容するのである。従って、得られるセラミックスボ
ール１４には、その外殻層２０にタラツクが生ぜしめら
れることはないのである。

なお、本発明に従って得られる、上記の如き態様の磁性
芯体を有する各セラミックスボールは、所定の有機自硬
性鋳型において、肌砂層を除く中間部位に、ボリューム
増加材として鋳物砂に代えて、好適に採用されることと
なる。

（実施例）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。

実施例　１第１図に示される如きセラミックスボール（２）を製造
すべく、先ず、外殻層（４）を構成するセラよツクスの
材質としては、コーディエライト（２Ｍｇ０・２，１．
０．　　・５ＳｉＯ□）を用いると共に、磁性芯体とし
ては、純鉄パウダーからなり、１２ｍｇ＋φの大きさに
プレス成形された、比重が５．７の圧縮成形体（６）を
用いた。そして、かかる圧縮成形体（６）を前記の如き
セラミックス材料により包み込んだ状態下において、プ
レス成形を行ない、更に１２５０　’Ｃの温度で２４時
間焼成を施すことにより、外径が３０ｒｍφ、重量が２
５ｇ、比重が約３の、目的とするセラ５ツクスポール（
２）が得られた。

実施例　２磁性芯体材料として２飾φの鋼球（１０）を用い、これ
を、ウレタン系接着剤をバインダーとして用いて、略１
２Ｍφの略球状に結合せしめてなる、第２図に示される
如き団結物（１２）を作製した。次いで、かかる団結物
（１２）の周りに、実施例１と同様なセラミックス材料
を用いて外殻層１３を形成した後、前記と同様にして焼
成を行なうことにより、目的とするセラミックスボール
（８）を得た。

実施例　３第３図に示される如く、外径が１１閾φの鋼球（１６）
の外表面に、ウレタンを用いて０．３　ｍｍの厚さのコ
ーティングＮ（消失Ｎ１８）を付与し、所定の磁性芯体
を得た。次いで、実施例１と同様なセラミックス材料を
用いて、前記と同様にして、外殻層２０を形成した後、
焼成することにより、外径が３０鴫φのセラミックスボ
ール（１４）を得た。

以上の実施例１〜３において得られたセラミックスボー
ルは、何れも、その焼成時において磁性芯体の見かけ上
の収縮が為され、それによって外殻層の収縮が吸収され
たため、該外殻層にクランクは生じておらず、また磁性
芯体をセラミックス材料からなる外殻層に包み込んだ状
態で、一体的な焼成が行なわれたところから、耐衝撃性
・耐摩耗性に優れたものであった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明にあっては、磁
性材料からなる磁性芯体を見かけ上の収縮が可能な構成
とし、かかる磁性芯体の周りに、セラミックス材料から
なる外殻層を形成して、焼成を行なうところから、その
焼成時に、外殻層の収縮を磁性芯体の見かけ上の収縮に
て効果的に吸収し得、以て外殻層にクランクが発生する
ことが有効に回避され得ることとなり、有機自硬性鋳型
に有利に用いられ得る実用的なセラミックスボールが得
られることとなったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ、本発明に従う磁性芯体の
異なる態様において、セラミックスボールを構成する断
面説明図である。２．８，１４：セラミックスボール４．１３，２０：外殻層６：圧縮成形体　１２：団結物１０：粒体（球体）１６：塊状体１８：消失層第１ｒＩＩＩ第２図第３ｒＩ！Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機自硬性の鋳物砂を用いて造型して得られる有
機自硬性鋳型における肌砂層の背後に、前記鋳物砂に代
えて充填せしめられるボリューム増加材としてのセラミ
ックスボールを製造する方法にして、磁性材料から主として構成され、見かけ上収縮が可能な
磁性芯体の周りに、所定のセラミックス材料にて所定厚
さの外殻層を形成した後、焼成を行ない、かかる外殻層
を一体的なセラミックス焼結体と為すことを特徴とする
有機自硬性鋳型用セラミックスボールの製造法。
（２）前記磁性芯体が、前記磁性材料からなる粉体の圧
縮成形体である請求項（１）記載の製造法。
（３）前記磁性芯体が、前記磁性材料からなる粒体乃至
は球体の塊状乃至は球状団結物である請求項（１）記載
の製造法。
（４）前記磁性芯体が、前記磁性材料からなる塊状乃至
は球状体の外表面に、前記焼成操作において消失する材
料からなる消失層を所定厚さで有するものである請求項
（１）記載の製造法。