JPH05161938A

JPH05161938A - 高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料およびそれを用いた鋳型による鋳造品の製造方法

Info

Publication number: JPH05161938A
Application number: JP4077347A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishikawa; 川浩二西; Hiroaki Toda; 田広朗戸; Kenichiro Suzuki; 木健一郎鈴; Yuji Kimura; 村裕司木; Akifumi Yoshida; 田紀史吉
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-06-29
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3212124B2; US5492957A

Abstract

(57)【要約】【構成】希土類酸化物および希土ガラスを含み、更に合
成樹脂、水溶性有機高分子、シリカゾル、ジルコニアゾ
ルおよび／またはイットリアゾルを含有する高融点金属
鋳造用フェースコート材料。【効果】本発明フェースコート材料を用いて得られる鋳
造品は表面に硬化層がなく、従って寸法精度が高い。ま
た、鋳型表面に肌荒れが無く、気泡、空隙のない精密な
鋳造品の作製が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高融点金属鋳造に用い
られる鋳型のフェースコート材料と、該フェースコート
材料を用いる高融点金属鋳造品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】チタン、チタン合金等の高融点活性金属
を鋳造するに際して用いるロストワックス鋳型は、通
常、溶湯と接するキャビティー面（フェースコート）
と、その外側に位置し、鋳型自体の形状を維持すると共
に鋳型に強度を付与するバックアップコートからなる。

【０００３】このようなロストワックス鋳型の溶湯と接
するキャビティー面（フェースコート）には、通常は耐
火性材料が用いられており、そのような耐火性材料とし
ては、Ｗ、Ｍｏ等の高融点金属と、ＺｒＯ₂ 、ＣａＯ等
の酸化物が知られている。ところが、耐火性材料として
前者を用いると、鋳造前の鋳型焼成段階で水素還元を行
なう必要があるため、設備が大型化し、制御が複雑にな
るという問題点を有する。一方、後者のうち、ＺｒＯ₂
を用いると、ＺｒＯ₂ は鋳込み金属と反応して鋳造品表
面に反応硬化層を生成するために、その除去に多大の工
数を必要とし、また、寸法精度を補償しえなくなるとい
う問題点を有し、ＣａＯを用いると、ＣａＯは吸湿性が
強いため、造型ならびに造型後の取り扱いが難しいとい
う問題点を有している。

【０００４】そこで、鋳型フェースコートに用いる耐火
性材料として、チタン合金等の高融点活性金属との反応
が極めて小さいといわれているイットリアの使用が提案
された。

【０００５】例えば、高融点活性金属鋳造用鋳型のフェ
ースコート材料として、Ｙ₂ Ｏ₃ スラリーを用いるとい
うSchulyerらの報告がある（D.R.Schulyer, J.A.Petrus
ha and W.R.Keu, Proceedings Vac. Metall.Conf., R.
C.Krutenat 編，Scientific発行，Princeton, NJ., 197
7年，475 〜503頁）。

【０００６】Schulyerらの報告では、細粒状イットリア
を分散させたコロイド状珪酸カリウム液に粗粒状イット
リアを加えたものを、鋳型の表面被覆剤として用いてい
る。Schulyerらは、「この表面被覆剤によって形成され
た表面被覆層は、工場の技術水準における正常品と比較
してなめらかではなく、気泡やピットがあり、スタッコ
が各所に見られた。」と報告している。

【０００７】また、特開昭６２−１４３８６４号公報に
は、溶媒として水、バインダーとしてＹ₂ Ｏ₃ ゾルを使
用したフェースコート材料（スラリー）が開示されてい
る。そして、上記公報では、バインダーとしてＺｒＯ₂
ゾルを使用した場合についても言及しており、このよう
なスラリーを使用して作製した鋳型で鋳造された鋳造品
は、表面の反応硬化層が薄くてよいと評価している。し
かし、Ｙ₂ Ｏ₃ ゾルは不安定な物質であるので、スラリ
−としての安定性に疑問がある。

【０００８】特開昭６３−１１５６４４号公報には、Ｙ
₂ Ｏ₃、溶媒としてのアルコールおよびバインダーとし
てエチルシリケート加水分解液を使用したフェースコー
ト材料（スラリー）が開示され、比較例として、溶媒を
水にかえた例が記載されている。上記公報によれば、こ
のようなスラリーを使用して作製した鋳型で鋳造された
鋳造品は、表面の反応硬化層が薄くてよいと評価してい
る。本発明者の追試によれば、上記利点は確認したが、
このスラリーは物性が不安定であり、ちなみに、溶質の
Ｙ₂ Ｏ₃ に対するＳｉＯ₂ の割合が７．５％を超えると
半日以内に、それ以下の場合でも数日のうちにスラリー
は固化し、スラリーの使用可能期間（寿命）が非常に短
いという問題点があった。

【０００９】さらに、上記フェースコート材料から製造
せられた鋳型でチタンあるいはチタン合金等の高融点活
性金属を鋳造すると、スラリー中のＳｉＯ₂ 分が高融点
活性金属と反応し、鋳造品表面に硬くて脆い反応硬化層
を生じる。そのため、この反応硬化層を除去する必要が
生じ、ケミカルミーリング等により、研削、研磨等を施
すので、高い寸法精度が得られない欠点がある。

【００１０】このような問題点に加え、フェースコート
中の耐火性材料としてイットリアを用いる場合、下記の
ような問題点もある。

【００１１】すなわち、イットリアを用いる場合、溶湯
流によって破壊されたり押し流されることのない強度を
付与するためには、その焼成温度を１６００℃以上とす
る必要がある。一方、鋳型のバックアップコートには、
耐火性材料として、一般的にジルコンあるいはムライト
系耐火性材料が用いられているが、これらの耐火性材料
は、その耐火度から１１００℃以上での鋳型焼成は不可
能であり、これ以上の温度に保持した場合には、バック
アップコート中の耐火性材料が軟化し、鋳型が割れてし
まう。このため、焼成温度の観点から、フェースコート
の耐火性材料としてイットリアを用い、バックアップコ
ートの耐火性材料としてジルコンあるいはムライト系耐
火性材料を用いることはできないという問題があった。

【００１２】一方、本願出願人は水系のイットリアスラ
リーとして、水溶性有機高分子をバインダーとするスラ
リーを提案したが（特開平３−８５３４号）、表面被覆
剤としてのグリーン強度が弱く、そのため、ロストワッ
クス鋳造法の一工程である脱ろう（ワックス溶出）工程
において、この表面被覆剤が破壊し、ワックスと共に流
出してしまうという欠点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、鋳造品表面に硬化層の無い、つまり、寸法精度の高
いロストワックス鋳造品を得ることができ、しかも表面
被覆剤として充分なグリーン強度を有する高融点金属鋳
造用鋳型のフェースコート材料を提供することである。

【００１４】本発明の第２の目的は、肌荒れのない表面
性状にすぐれる鋳造品が製造可能であり、使用可能期間
が長いフェースコート材料を提供することである。

【００１５】本発明の第３の目的は低温で焼成しても高
強度のフェースコートが得られるフェースコート材料を
提供することである。

【００１６】本発明の第４の目的は上記フェースコート
材料を用いて優れた鋳造品を製造する方法を提供するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、希土類酸化物と合成樹脂系エマルジョンを含有す
ることを特徴とする高融点金属鋳造用鋳型フェースコー
ト材料が提供され、本発明の第１の目的が達成される。

【００１８】本発明の第２の態様によれば、希土類酸化
物、希土ガラスおよび合成樹脂系エマルジョンを含有
し、前記希土ガラスの含有量が、前記希土類酸化物１０
０重量部に対して１〜１５重量部であることを特徴とす
る高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料が提供さ
れ、本発明の第１〜第３の目的が達成される。

【００１９】本発明の第３の態様によれば、希土類酸化
物、希土ガラスおよび水溶性有機高分子化合物を含有
し、前記希土ガラスの含有量が、前記希土類酸化物１０
０重量部に対して１〜１５重量部であることを特徴とす
る高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料が提供さ
れ、本発明の第１〜第３の目的が達成される。

【００２０】本発明の第４の態様によれば、希土類酸化
物、希土ガラス、合成樹脂系エマルジョンおよび水溶性
有機高分子化合物を含有し、前記希土ガラスの含有量
が、前記希土類酸化物１００重量部に対して１〜１５重
量部であることを特徴とする高融点金属鋳造用の鋳型フ
ェースコート材料が提供され、本発明の第１〜第３の目
的が達成される。

【００２１】本発明の第５の態様によれば、希土類酸化
物、希土ガラスを含有し、更にシリカゾル、ジルコニア
ゾルおよびイットリアゾルから選択される一種を含有
し、前記希土ガラスの含有量が、前記希土類酸化物１０
０重量部に対して１〜１５重量部であるこを特徴とする
高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料が提供さ
れ、本発明の第３の目的が達成される。

【００２２】本発明の第６の態様によれば、合成樹脂系
エマルジョンおよび／または水溶性有機高分子化合物
と、シリカゾル、ジルコニアゾルおよびイットリアゾル
から選択される一種と、希土類酸化物およひ希土ガラス
を含有し、前記希土ガラスの含有量が、前記土類酸化物
１００重量部に対して１〜１５重量部であることを特徴
とする高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料が提
供され、本発明の第１〜第３の目的が達成される。

【００２３】本発明の第７の態様によれば、所定形状を
有するワックス模型表面に、本発明の鋳型フェースコー
ト材料を用いて被覆層（ａ）を形成し、しかるのちに、
該被覆層（ａ）上にセラミックス粒状物を付着させる工
程を１回以上繰返した後、さらにその上に、耐火性材料
による被覆層（ｂ）を形成して乾燥する工程と、ワック
スを溶出し、焼成する工程を経て鋳型を作製し、該鋳型
に溶融金属を注入し、鋳造品を得ることを特徴とする高
融点活性金属鋳造品の製造方法が提供され、本発明の第
４の目的が達成される。

【００２４】

【構成】以下、本発明の構成を詳述するが、より好まし
い態様およびそれに基づく利点が自ずと明らかとなろ
う。本発明の第１の態様

【００２５】本発明第１の態様で使用する希土類酸化物
は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等の酸化物、
およびＹあるいはＳｃの酸化物から選択される１種また
は２種以上の混合物である。

【００２６】これら酸化物の粒度分布は、特に限定され
るわけではないが、焼成後の鋳型の強度を保つ目的に於
いて２μm 以下の粒子が３０〜１００重量％のものが良
く、２μm 以下が５０〜９０重量％、２〜５μm が０〜
４０重量％、かつ、５μm 以上が１０〜５０重量％の粒
度分布を持つものがさらに良い。

【００２７】合成樹脂系エマルジョンとしては、合成樹
脂系化合物が不連続相、水が連続相となっており、か
つ、非イオン系乳化剤あるいは陰イオン系乳化剤を含有
するものである。

【００２８】該エマルジョン中に含有される合成樹脂系
化合物としては、例えば、エチレン、スチレン、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル等のモノマーから得られる単重合体ある
いは共重合体、あるいはシリコーン樹脂やワックス類等
が例示される。これらは、１種のみが含有されても、２
種以上が含有されてもよい。

【００２９】また、該エマルジョン中に含有される非イ
オン系乳化剤としては、ソルビタンモノラウレート、ポ
リオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテル等が例示される。陰イオン
系乳化剤としてはラウリル硫酸ナトリウム等が例示され
る。

【００３０】また、合成樹脂系エマルジョン中に、非イ
オン系あるいは陰イオン系乳化剤含有量が０．５重量％
以上のものを用いるのがよい。

【００３１】上記の合成樹脂系エマルジョンは、フェー
スコート材料としてのスラリーの安定性を保持し、希土
類酸化物の分散性を高めると共に、該スラリーとセラミ
ックス粒状物とで形成される鋳型のグリーン強度（乾燥
時の強度）を高めるために有用である。

【００３２】なお、合成樹脂系エマルジョンは、その構
成成分から直接製造してもよいが、より合成樹脂系化合
物含有量の多いエマルジョンを予め製造しておき、それ
を水で希釈して製造してもよい。

【００３３】フェースコート材料（スラリー）中の希土
類酸化物の含有量は特に限定されないが、水等も含めた
スラリー全量中の４０〜９０重量％程度となるように用
いるのがよく、５５〜８５重量％程度となるように用い
るのがさらによい。過少では、乾燥時にクラックが生じ
やすく、一方、過剰では、スラリー状とならなかった
り、スラリー状となった場合でも、粘度が高くなりす
ぎ、そのために、使用時に模型表面に所望の厚さの層を
形成するのが困難となる。

【００３４】前記エマルジョンの合成樹脂系化合物の含
有量は、バインダーとしての効果を発現し鋳型の強度を
維持する目的に於いて、前記希土類酸化物１００重量部
に対して０．１〜１０重量部が好ましく、１〜５重量部
がより好ましい。

【００３５】また、前記合成樹脂系化合物は、その含有
量が、水等も含めたフェースコート材料全量中の０．１
〜９重量％程度となるように用いるのがよく、１〜４．
５重量％程度となるように用いるのがさらによい。その
ようにすることによりフェースコート材料のスラリー性
および粘度が適度に保たれる。

【００３６】本発明の第１の態様のフェースコート材料
は、例えば、合成樹脂エマルジョンを攪拌しつつ、粒度
調整した希土類酸化物の微粉末を少量づつ添加し、所定
濃度のスラリーとし、（なお、粒度調整した希土類酸化
物の微粉末に、前記エマルジョンを加えていってもよ
い）、次いで、このスラリーをボールミル、自動乳鉢等
に仕込み、希土類酸化物の未分散粒子が消滅するまで充
分混練することにより得ることができる。スラリー製造
時に気泡の混入を防止するため、必要に応じて消泡剤を
添加することが好ましく、シリコーン系、ＰＯＥ−ＰＯ
Ｐ縮合物（ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン
共重合体）系等が消泡剤として用いられる。消泡剤は、
希土類酸化物１００重量部に対して０．０１〜１．０重
量部含有させることが好ましい。

【００３７】このように製造された本発明の第１の態様
のフェースコート材料は、水（連続相）に、希土類酸化
物および合成樹脂系化合物がそれぞれ分散しているもの
である。

【００３８】本発明の第１の態様のフェースコート材料
を用いて得られる鋳造品は表面に硬化層がなく、従って
寸法精度が高い。また、鋳型表面に肌荒れが無く、気
泡、空隙のない精密な鋳造品の作製が可能である。

【００３９】本発明の第２の態様本発明の第２の態様に於いては、本発明の前記した第１
の態様に更に少量の希土ガラスが配合されたフェースコ
ート材料である。希土ガラスの配合により焼成後の強度
が著しく向上し、低温焼成を行っても高融点金属鋳造用
ロストワックス鋳型として充分に機能する。

【００４０】使用できる希土ガラスは二種類ありその一
つは一般式ａＬｎ₂ Ｏ₃ ・ｂＭＯ・ｃＭ´・ｄＢ₂ Ｏ₃ で表わされるガラス粉末である。ただし、ＬｎはＹおよ
びランタン系列の元素からなる群から選ばれた少なくと
も一種の元素、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺ
ｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｍ´
はＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＳｂ₂ Ｏ₃ からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の酸化物を表わし、ａ、ｂ、
ｃ、およびｄは、それぞれ１≦ａ≦３０モル％、０≦ｂ
≦６０モル％、０≦ｃ≦２０モル％、３０≦ｄ≦８０モ
ル％の範囲の値であり、かつｂ＋ｃは、０≦ｂ＋ｃ≦６
０モル％の範囲の値であるのが適切である。

【００４１】また、もう一つの希土ガラスは一般式ａＬｎ₂ Ｏ₃ ・ｂＭＯ・ｃＭ′・ｅＭ₂ ″Ｏ・ｄＢ₂ Ｏ
₃ で表わされるガラス粉末である。ただし、ＬｎはＹおよ
びランタン系列の元素からなる群から選ばれた少なくと
も一種の元素、Ｍは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺ
ｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｍ′
はＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＳｂ₂ Ｏ₃ からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の酸化物、Ｍ″はＬｉ、Ｎ
ａ、およびＫからなる群から選ばれた少なくとも一種の
元素を表わし、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅは、それぞれ１
≦ａ≦３０モル％、０≦ｂ≦６０モル％、０≦ｃ≦２０
モル％、３０≦ｄ≦８０モル％、０＜ｅ≦１５モル％の
範囲の値であり、かつｂ＋ｃは、０≦ｂ＋ｃ≦６０モル
％の範囲の値であるのが適切である。

【００４２】前記二つの式のａの値が１モル％未満であ
ると水中における分解または溶解の度合（以下単に水溶
解度という）が大きい。水溶解度は、ａの値が１モル％
以上で小さくなり、３モル％以上で極めて小さくなる。
一方、ａの値が３０モル％を越えるとガラスの軟化点が
高くなるので３０モル％以下であることが好ましく、２
０モル％以下であるのがより好ましい。それ故、ａの範
囲として１≦ａ≦３０モル％の範囲であることが好まし
いが、１≦ａ≦２０モル％の範囲であることがより好ま
しく、さらに３≦ａ≦２０モル％の範囲であることがも
っとも好ましい。

【００４３】Ｍで表される元素としては、Ｚｎ、Ｍｇ及
びＣａを用いることが好ましい。Ｓｒ及びＢａを用いた
ときは、水溶解度がやや増加する。それ故Ｓｒを用いる
ときは好ましくは４０モル％以下、より好ましくは３０
モル％以下、Ｂａを用いるときは好ましくは４０モル％
以下、より好ましくは２０モル％以下であることが望ま
しい。

【００４４】またｂの値が６０モル％を越えるとガラス
化し難くなるので６０モル％以下であることが好まし
く、５０モル％以下であることがより好ましい。

【００４５】Ｍ´で表される酸化物としては、Al₂O₃,Si
O₂,Sb₂O₃が用いられる。このうち、Sb₂O₃ は軟化点を下
げる効果がみられる。一方、Al₂O₃,SiO₂は、軟化点はや
や高くなる傾向にあるが、水溶解度を下げる効果がみら
れる。それ故、Ｍで表わされる元素としてＢａ，Ｓｒな
どを用いて水溶解度の大になるとき、上記Al₂O₃,SiO₂な
どを加えることが好ましい。以上の理由からｃの値とし
ては、０≦ｃ≦２０モル％の範囲が好ましいが、０≦ｃ
≦１０モル％の範囲がより好ましい。

【００４６】ｄの値としてはガラスとしての性質を保つ
ために３０≦ｄ≦８０モル％の範囲であることが好まし
く、４０≦ｄ≦７０モル％の範囲であることがより好ま
しい。

【００４７】Ｍ″Ｏで表わされる化合物は、わずかでも
加えることによって軟化点を下げる効果がある。しかし
１モル％以上加えることにより効果がより大きくなる。
一方１５モル％を越えるとＴｉまたはＴｉ合金溶湯との
反応が無視できなくなるので、好ましいｅの範囲は０＜
ｅ≦１５モル％であり、より好ましい範囲は１≦ｅ≦１
５モル％である。

【００４８】希土ガラスは、希土類酸化物１００重量部
に対して１〜１５重量部、好ましくは１〜５重量部含有
させるのが適切である。この範囲であれば焼成強度の向
上効果が達成されると同時に得られた鋳型の希土ガラス
と金属溶湯との反応も無視できる程少ない。

【００４９】第２の態様に於いて、合成樹脂系エマルジ
ョンの種類、配合量、合成樹脂の量は第１の態様で記載
したことがそのままあてはまる。

【００５０】第２の態様のフェースコート材料の製法は
第１の態様で記載したことがそのままあてはまる。希土
ガラス粉末の添加は、一例として希土類酸化物と共に少
量ずつ合成樹脂系エマルジョンに添加する方法を挙げら
れる。

【００５１】第２の態様のフェースコート材料を用いて
製造された鋳造品表面には硬化層が薄いので寸法精度の
高いロストワックス鋳造品が得られ、この鋳造品の肌荒
れも少なく、表面性状に優れる。また、鋳型焼成温度が
低くてもフェースコートが高強度である。しかも、フェ
ースコート材料（スラリー）の可使時間が長く鋳型の製
造に於いてフェースコート材料の可使時間による操作上
の制約が少ない。

【００５２】さらに、鋳型の製造に当たって、上記の如
く鋳型焼成温度を高温にする必要が無いのでバックアッ
プコート形成以降の工程には従来の方法が適用でき、比
較的安価な耐火材料を使用できるので材料費の節約にな
る。

【００５３】本発明の第３の態様本態様に於いては、第２の態様で使用する合成樹脂系エ
マルジョンに替えて、水溶性有機高分子をバインダーと
して用いる。

【００５４】水溶性有機高分子化合物としては、例え
ば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、
ポリビニルブチラール等の水溶性アルコール系高分子化
合物、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、エチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース
等のセルロース誘導体やデキストリン、アラビアゴム、
カラゲニン等の多糖類、アルギン酸ナトリウム、アルギ
ン酸アンモニウム、アルギン酸アミン、ポリアクリル酸
ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、メタアクリ
ル酸等の水溶性ポリカルボン酸の塩等が例示される。な
お、これらの水溶性有機高分子化合物は、１種でもよい
し、２種以上の混合物で用いてもよい。

【００５５】水溶性有機高分子化合物の含有量は特に限
定されないが、水溶性アルコール系高分子化合物および
多糖類からなる群から選択される化合物を用いる場合
は、その含有量は、バインダーの効果の発現および焼成
後の密度の確保のために、前記希土類酸化物１００重量
部に対して０．１〜１０重量部とするのがよい。

【００５６】また、水溶性アルコール系高分子化合物お
よび多糖類からなる群から選択される化合物は、その含
有量が水等も含めた本発明の鋳型材料全量中の０．１〜
９重量％程度となるように用いるのがよい。この範囲で
あれば、フェースコート材料のスラリー性状が良好であ
り、粘度も適度で使用時に模型表面に所望の厚さの層を
形成することができる。

【００５７】水溶性ポリカルボン酸の塩を用いる場合
は、その含有量は、前記と同様の理由で前記希土類酸化
物１００重量部に対して０．１〜５重量部とするのがよ
い。

【００５８】また、前記と同様の理由で、水溶性ポリカ
ルボン酸の塩は、その含有量が水等も含めた本発明のフ
ェースコート材料全量中の０．１〜４．５重量％程度と
なるように用いるのがよい。

【００５９】本態様のフェースコート材料は、例えば、
水溶性有機高分子化合物を未溶解分のない所望の濃度の
水溶液に溶解し、これを攪拌しつつ、粒度調整した希土
類酸化物および希土ガラスの微粉末を少量づつ添加し、
所定濃度のスラリーとし（なお、粒度調整した希土類酸
化物および希土ガラスの微粉末に、水溶性有機高分子化
合物の水溶液を加えていってもよい）、次いで、このス
ラリーをボールミル、自動乳鉢等に仕込み、未分散粒子
が消滅するまで充分混練することによって得ることがで
きる。

【００６０】スラリー製造時に気泡の混入を防止するた
め、必要に応じて消泡剤を添加することが好ましいの
は、本発明の第１の態様と同様である。第３の態様に於
いても第２の態様と同様の優れた効果を示す。

【００６１】本発明の第４の態様本態様においては、第２の態様で使用する合成樹脂エマ
ルジョンに替えて、合成樹脂エマルジョンと水溶性有機
高分子の両者を同時にバインダーとして用いる。合成樹
脂エマルジョンの種類、配合量、合成樹脂の量は、第２
の態様で記載したことがそのままあてはまる。水溶性有
機高分子の種類、配合量合成樹脂の量は、第３の態様で
記載したことがそのままあてはまる。

【００６２】第４の態様のフェースコート材料の製法
は、例えば、水溶性有機高分子化合物を未溶解分のない
所望の濃度の水溶液に溶解し、これを撹拌しつつ所定量
の合成樹脂エマルジョンを添加した後、さらに撹拌を継
続しつつ、粒度調整した希土類酸化物および希土ガラス
の微粉末を少量づつ添加し、所定濃度のスラリーとな
し、次いで、このスラリーをボールミル、自動乳鉢等に
仕込み、未分散粒子が消滅するまで十分混練する事によ
って得ることができる。第４の態様に於いても第２ある
いは第３の態様と同様の優れた効果を示す。

【００６３】本発明の第５の態様本態様に於いては、第２の態様で使用する合成樹脂エマ
ルジョンに替えて、シリカゾルたはジルコニアゾルまた
はイットリアゾルのうちのいずれかをバインダーとして
用いる。

【００６４】シリカゾルまたはジルコニアゾルまたはイ
ットリアゾルとしては、分散媒が水あるいはアルコール
等の有機系のどちらであっても良く、分散する酸化物粒
子の濃度は１５〜３０wt％のものを用いるのが良い。ま
た、そのｐＨを問わない。さらに、分散粒子の粒径も問
わない。また、シリカゾルにはエチルシリケート等の加
水分解液を含み、ジルコニアゾルには、酢酸ジルコニル
等の水溶液を含む。

【００６５】シリカゾルまたはジルコニアゾルまたはイ
ットリアゾルの含有量は特に限定されないが、その含有
量は、バインダーの効果の発現および焼成後の密度の確
保のためと、鋳造品表面の硬化層の形成状況を勘案し
て、前記希土類酸化物１００重量部に対して２０〜５０
重量部とするのがよい。この範囲であれば、フェースコ
ート材料のスラリー性状が良好であり、粘度も適度で使
用時に模型表面に所望の厚さの層を形成することができ
る。

【００６６】本態様のフェースコート材料は、例えば、
市販のシリカゾルまたはジルコニアゾルまたはイットリ
アゾルをその溶媒と同一の水あるいはアルコール等の有
機溶剤で所望の酸化物粒子分散濃度に調製し、これを撹
拌しつつ、粒度調整した希土類酸化物および希土ガラス
の微粉末を少量づつ添加し、所定濃度のスラリーとな
し、次いで、このスラリーをボールミル、自動乳鉢等に
仕込み、未分散粒子が消滅するまで十分混練する事によ
って得ることができる。

【００６７】スラリー製造時に気泡の混入を防止するた
め、必要に応じて消泡剤を添加することが好ましいの
は、本発明の第１の態様と同様である。第５の態様に於
いてはとりわけ焼成後の強度の発現が顕著である。

【００６８】本発明の第６の態様本態様に於いては、第２の態様で使用する合成樹脂エマ
ルジョンに替えて、合成樹脂系エマルジョンおよび水溶
性有機高分子化合物のいずれかあるいは両者と、シリカ
ゾルまたはジルコニアゾルまたはイットリアゾルのうち
の一つとをバインダーとして用いる。合成樹脂エマルジ
ョンの種類、配合量、合成樹脂の量は、第２の態様で記
載したことがそのままあてはまる。水溶性有機高分子の
種類、配合量、合成樹脂の量は、第３の態様で記載した
ことがそのままあてはまる。シリカゾルまたはジルコニ
アゾルまたはイットリアゾルの種類、酸化物粒子分散濃
度、配合量は、第５の態様で記載したことがそのままあ
てはまる。

【００６９】本態様のフェースコート材料は、例えば、
市販のシリカゾルまたはジルコニアゾルまたはイットリ
アゾルをその溶媒と同一の水あるいはアルコール等の有
機溶剤で所望の酸化物粒子分散濃度に調製し、これを撹
拌しつつ、水溶性有機高分子化合物を未溶解分のない所
望の濃度の水溶液に溶解し、これを撹拌しつつ所定量の
合成樹脂エマルジョンを添加した後、さらに撹拌を継続
しつつ、粒度調整した希土類酸化物および希土ガラスの
微粉末を少量づつ添加し、所定濃度のスラリーとなし、
次いで、このスラリーをボールミル、自動乳鉢等に仕込
み、未分散粒子が消滅するまで十分混練する事によって
得ることができる。第６の態様に於いても第２あるいは
第３の態様と同様の優れた効果を示す。

【００７０】本発明の第２〜第６の態様においてフェー
スコートの強度が上昇するが、その理由は、以下の説明
からより明らかとなろう。

【００７１】本発明の第２〜第６の態様によれば、希土
類酸化物に焼成助剤として、低融点ガラスの希土ガラス
を添加したことにより、希土類酸化物単独の場合に比べ
て８００〜１３００℃における焼成後強度は著しく向上
する。

【００７２】例えば、イットリア粉１００重量部に対し
て、０．１重量部から２０重量部の希土ガラス（組成は
Ｅｒ₂ Ｏ₃ １０モル％、ＭｇＯ４０モル％、Ｂ₂ Ｏ
₃５０モル％）を添加した混合粉をプレス成形（圧力２
００kgf/cm² ）し、直径２０ｍｍ、高さ６ｍｍの円筒状
ペレットとし、それを電気炉にて１１００℃に３時間保
持して、その後炉冷したものについて、圧縮強度を測定
すると、その結果は図１の如くになる。

【００７３】イットリア単独の場合に比べて、希土ガラ
スを添加することで、１１００℃焼成での焼成後強度が
向上していることがわかる。希土ガラス１重量部の添加
で圧縮強度は添加しない場合の約２倍の値を示し、強度
向上効果が充分である。

【００７４】また、上記の希土ガラス含有イットリア焼
成体ディスクを埋めこんだ鋳型にＴｉ溶湯を溶解・鋳造
し、表面の反応硬化層を調べた結果、希土ガラスの添加
量がイットリア１００重量部に対し１５重量部を越える
と、希土ガラスと鋳込み金属溶湯との反応が無視できな
くなる。

【００７５】焼成助剤の低融点ガラスとして希土ガラス
を用いると、希土ガラスは水中においてほとんど溶解ま
たは分解しないので好適である。たとえば、ＣａＯ・Ｂ
ａＯ・Ｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスは水中で分解してＢ₂ Ｏ₃ を溶
出し、使用することができない。

【００７６】本発明の第７の態様第７の態様は第１〜第６の態様のフェースコート材料を
用いて高融点金属鋳造品を製造する方法に関するもの
で、その好適な工程を下記する。

【００７７】［フェースコートの形成］ 1) 目的とする鋳造品と同じ大きさ、形状のワックス模
型を１個以上準備し、これをワックス製の湯口、湯道に
接着し、いわゆるツリーとする。ここで用いるワックス
は、パラフィンを主体とする公知のものでよいが、それ
に限定されるものではない。 2) 上記ツリーをスラリー状の本発明の第１〜第６の態
様の高融点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料に浸漬
し、ワックス模型表面に、該鋳型材料にて被覆層（ａ）
を形成させる。 3) ワックス模型表面に形成された被覆層（ａ）が乾く
前に、被覆層（ａ）上にセラミックス粒状物（スタッ
コ）を万遍なく付着させる。ここで用いるセラミックス
粒状物は、耐火度の高い耐火性材料であればその種類は
問わないが、2)の工程で用いた高融点活性金属鋳造用鋳
型材料中に含有される希土類酸化物が好ましい。 4) 上記2)および3)の工程を、必要により、さらに１回
以上繰返す。

【００７８】［バックアップコートの形成］ 5) 1)〜4)の処理がなされたワックス模型を、コロイダ
ルシリカあるいはエチルシリケート加水分解液、及びジ
ルコンフラワーあるいは溶融シリカフラワー等のセラミ
ックス微粉を含有する公知のバックアップコート用スラ
リーに浸漬した後、ムライト質あるいはジルコン等のセ
ラミックス粒状物（スタッコ）を万遍なく付着して被覆
層（ｂ）を形成する。 6) 上記5)の工程を、被覆層（ｂ）の厚さが所定の厚さ
となるまで繰返す。 7) 被覆層（ｂ）を十分に乾燥する。

【００７９】［焼成］ 8) 約１８０℃程度でワックスを溶出させた後、約１０
００〜１１００℃で鋳型を焼成する。

【００８０】［鋳造］ 9) チタンあるいはチタン合金等の高融点活性金属を融
解し、前記鋳型に注湯する。前記金属の融解方法は問わ
ないが、真空あるいは非酸化性雰囲気中での融解が望ま
しい。 10) 鋳型内で金属が冷却、凝固した後、鋳型を除去し
て鋳造品を取出し、湯道、湯口等を除去して製品とす
る。なお、上記工程のうち5)〜10) の工程は、従来から実施
されている公知の方法がいずれも適用可能である。

【００８１】以上、詳述した本発明のフェースコート材
料および製造方法により高融点金属の鋳造品が製造する
ことができるが、例えば、チタン、チタン合金、ジルコ
ニウム、ジルコニウム合金などの高融点活性金属の鋳造
品を製造するのに好適である。

【００８２】

【実施例】以下に、実施例により、本発明を具体的に説
明する。なお、下記の実施例では、本発明をＴｉ合金の
鋳造に適用した例について説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

【００８３】（実施例１）１．スラリーの調製ボールミルに、イットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）１００重量部
と、ポリエチレン３．０重量％、ポリオキシエチレン
（１０）ノニルフェニルエーテル（乳化剤）０．２重量
％、残部が水のエマルジョン６０重量部、消泡剤（旭電
化製プルロニックＬ−６１）０．０５重量部を入れ、
４０分間混練し、スラリーを調製した。イットリアは、
その粒度分布が表２中Ｉ−Ａのものを使用した。２．ロストワックス法鋳造鋳型の製作目的とする鋳物の形をしたワックス製の模型を準備
し、上記スラリーにこの模型を浸漬し、模型表面にスラ
リー被覆層（ａ）を形成させ、スラリーが乾く前に、ス
ラリー被覆層（ａ）の上からイットリア粉（平均粒径２
５０μｍ）をスタッコとして付着させ、フェースコート
を形成した。以降は、従来から実施されている公知の方法に基い
て行った。すなわち、フェースコート形成後の模型につ
いて、これをコロイダルシリカ及びジルコンフラワーか
らなるスラリーに浸漬した後、ムライト質スタッコによ
り被覆層（ｂ）を形成するという工程を、被覆層（ｂ）
が所定の厚さ（６〜１０ｍｍ）となるまで行い、バック
アップコートを形成した。乾燥後、オートクレーブで１８０℃にて脱ロウし、
続いて、電気炉にて１１００℃で焼成して試験鋳型を得
た。

【００８４】３．試験・評価作製した鋳型の半数を分解してスラリー被覆層
（ａ）および被覆層（ｂ）の厚さ約１ｍｍの外観および
断面を観察し、評価した。作製した鋳型の残りの半数に、電子ビーム溶解炉に
て溶解させた、Ａｌを６重量％とＶを４重量％とを含む
チタン合金を、鋳込み温度１９５０℃で、真空（１０^-3
Ｔｏｒｒ）にて注湯した。チタン合金が冷却、凝固後、
試験鋳型を除去し、サンドブラストにて鋳造品表面を仕
上げた後、鋳造品表面に存在する鋳型に起因する介在物
およびピンホールを数えた。また、鋳造品中央部の表面
から深さ方向の硬さをマイクロビッカース硬度計にて測
定し、反応硬化層深さを求めた。なお、使用したスラリ
ーの組成と試験・評価結果は、表１に示した。

【００８５】（実施例２）イットリアとして、表２中Ｉ
−Ｂの粒度分布のものを使用した以外は、実施例１と同
様に実施した。

【００８６】（実施例３、４）希土類酸化物を夫々セリ
ウム酸化物（粒度分布は表２中II）、エルビウム酸化物
（粒度分布は表２中III ）に変えた以外は、実施例１と
同様に実施した。

【００８７】（実施例５）ポリエチレンの代りにアクリ
ル酸エステル３．５重量部、ポリオキシエチレン（１
０）ノニルフェニルエーテルの代りにラウリル硫酸ナト
リウム０．２重量部に変え、その用いたエマルジョン中
の濃度、スラリー中における対イットアリ添加量を変化
させた以外は、実施例１と同様に実施した。

【００８８】

【表１】＊１希土類酸化物を１００重量部とする。＊２Ｐ．Ｅ．：ポリエチレンエマルジョンＡ．Ｅ．：アクリル酸エステルエマルジョンＰＶＡ：ポリビニルアルコール水溶液＊３ ○：良好 △：やや良好 ×：不可

【００８９】

【００９０】（実施例６）イットリア粉１００重量部と
希土ガラス(Er₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル％、B₂O₃
５０モル％）５重量部とをボールミルにいれ、ここに
ポリエチレンを３．０重量％含むエマルジョン６０重量
部を添加して５０分間混練し、スラリーを作製した。な
お、このスラリーは、６０日以上経過してもなお使用可
能であった。

【００９１】次に、２５ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの
ワックス製の模型を準備し、上記スラリーにこの模型を
浸漬し、模型表面にスラリー被覆層（ａ）を形成させ、
スラリーが乾く前に、スラリー被覆層（ａ）の上からイ
ットリア粉（平均粒径２５０μｍ）をスタッコとして付
着させフェースコートを形成した。

【００９２】以降は、従来から実施されている公知の方
法に基いて行なった。

【００９３】すなわち、フェースコート形成後の模型に
ついて、これをコロイダルシリカ及びジルコンフラワー
からなるスラリーに浸漬した後、ムライト質スタッコに
より被覆層（ｂ）を形成するという工程を７回行ない、
バックアップコートを形成した。

【００９４】乾燥後、オートクレーブで１８０℃にて脱
ロウし、続いて、電気炉にて１１００℃で焼成して試験
鋳型を得た。

【００９５】電子ビーム溶解炉にて、Ａｌを６重量％と
Ｖを４重量％とを含むチタン合金を融解し、これを鋳込
み温度１９５０℃で、真空（１０^-3Ｔｏｒｒ）にて、上
記試験鋳型に注湯した。

【００９６】チタン合金が冷却、凝固後、試験鋳型を除
去し、サンドブラストにて鋳造品表面を仕上げた後、鋳
造品表面に存在する鋳型に起因する介在物およびピンホ
ールを数えた。

【００９７】また、鋳造品中央部の表面から深さ方向の
硬さをマイクロビッカース硬度計にて測定し、反応硬化
層深さを求めた。結果を表３に示した。

【００９８】（実施例７）希土ガラス(Er₂O₃ １０モル
％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の代
りに、希土ガラス(Er₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）１０重量部を用いた以外は実施
例６と同様に実施した。

【００９９】（実施例８）希土ガラス(Er₂O₃ １０モル
％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の代
りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル％、
B₂O₃ ５０モル％）２重量部を用いた以外は実施例６と
同様に実施した。

【０１００】（実施例９）希土ガラス(Er₂O₃ １０モル
％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の代
りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル％、
B₂O₃ ５０モル％）１２重量部を用いた以外は実施例６
と同様に実施した。

【０１０１】（実施例１０）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の
代りに、希土ガラス(Gd₂O₃１０モル％、ZrO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）６重量部を用い、バインダーと
してアクリル酸エステルを５重量％含むエマルジョンを
用いた以外は実施例６と同様に実施した。

【０１０２】（比較例１）ジルコニア粉１００重量部に
２０重量％のジルコニアゾル３０重量部を添加し、ボー
ルミルで混合してスラリーを作製した。フェースコート
の形成にあたり、このスラリーとスタッコとしてイット
リア粉に代ってジルコニア粉（平均粒径３５０μｍ）を
用いた以外は、実施例１と同様に実施した。

【０１０３】以上のようにして得られたサンプルについ
て、鋳造品の表面状態および反応硬化層深さを調べ総合
評価した。その結果を表３に示す。

【０１０４】（１）鋳造品の表面状態鋳造品表面の１００ｍｍ×２５ｍｍの範囲にみられる欠
陥の数を下記の基準で評価した。 ◎：欠陥が３個未満 ○：欠陥が３個以上１０個未満 △：欠陥が１０個以上２０個未満 ×：欠陥が２０個以上

【０１０５】（２）総合評価鋳造品の表面状態および反応硬化層深さにしたがい、総
合評価した。 ○：良好 △：やや良 ×：不良

【０１０６】

【表２】

【０１０７】（実施例１１）イットリア粉１００重量部
と希土ガラス(Er₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル％、B₂
O₃５０モル％）５重量部とをボールミルにいれ、ここに
１．５重量％のメチルセルロース（ＭＣ）水溶液６０重
量部を添加して５０分間混練し、スラリーを作製した。
なお、このスラリーは、６０日以上経過してもなお使用
可能であった。

【０１０８】次に、２５ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの
ワックス製の模型を準備し、上記スラリーにこの模型を
浸漬し、模型表面にスラリー被覆層（ａ）を形成させ、
スラリーが乾く前に、スラリー被覆層（ａ）の上からイ
ットリア粉（平均粒径２５０μｍ）をスタッコとして付
着させフェースコートを形成した。

【０１０９】以降は、従来から実施されている公知の方
法に基いて行なった。すなわち、フェースコート形成後
の模型について、これをコロイダルシリカ及びジルコン
フラワーからなるスラリーに浸漬した後、ムライト質ス
タッコにより被覆層（ｂ）を形成するという工程を７回
行ない、バックアップコートを形成した。

【０１１０】乾燥後、オートクレーブで１８０℃にて脱
ロウし、続いて、電気炉にて１１００℃で焼成して試験
鋳型を得た。

【０１１１】電子ビーム溶解炉にて、Ａｌを６重量％と
Ｖを４重量％とを含むチタン合金を融解し、これを鋳込
み温度１９５０℃で、真空（１０^-3Ｔｏｒｒ）にて、上
記試験鋳型に注湯した。

【０１１２】チタン合金が冷却、凝固後、試験鋳型を除
去し、サンドブラストにて鋳造品表面を仕上げた後、鋳
造品表面に存在する鋳型に起因する介在物およびピンホ
ールを数えた。

【０１１３】また、鋳造品中央部の表面から深さ方向の
硬さをマイクロビッカース硬度計にて測定し、反応硬化
層深さを求めた。結果は表４に示した。

【０１１４】（実施例１２）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の
代りに、希土ガラス(Er₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）１０重量部を用いた以外は実施
例１１と同様に実施した。

【０１１５】（実施例１３）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の
代りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）２重量部を用いた以外は実施例
１１と同様に実施した。

【０１１６】（実施例１４）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の
代りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル％、MgO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）１２重量部を用いた以外は実施
例１１と同様に実施した。

【０１１７】（実施例１５）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ４０モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部の
代りに、希土ガラス(Gd₂O₃１０モル％、ZnO ４０モル
％、B₂O₃ ５０モル％）６重量部を用い、バインダーと
して１．５重量％、ＭＣ水溶液の代りに３重量％ＰＶＡ
水溶液を用いた以外は実施例１と同様に実施した。

【０１１８】（比較例２）希土ガラスを無添加とした以
外は実施例１１と同様に実施した。

【０１１９】（比較例３）希土ガラスを無添加とし、バ
インダーとして１．５重量％、ＭＣ水溶液の代りに３重
量％ＰＶＡ水溶液を用いた以外は実施例１と同様に実施
した。

【０１２０】実施例１１〜１５および比較例２、３で得
られたサンプルについて、鋳造品の表面状態および反応
硬化層深さを調べ総合評価した。その結果を表４に示
す。

【０１２１】（１）鋳造品の表面状態鋳造品表面の１００ｍｍ×２５ｍｍの範囲にみられる欠
陥の数を下記の基準で評価した。 ◎：欠陥が３個未満 ○：欠陥が３個以上１０個未満 △：欠陥が１０個以上２０個未満 ×：欠陥が２０個以上

【０１２２】（２）総合評価鋳造品の表面状態および反応硬化層深さにしたがい、総
合評価した。 ○：良好 △：やや良 ×：不良

【０１２３】

【表３】

【０１２４】（実施例１６）イットリア粉１００重量部
と希土ガラス(Er₂O₃ １０モル％、MgO ３６モル％、Li
₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モル％）５重量部とをボール
ミルにいれ、ここに１．５重量％のメチルセルロース
（ＭＣ）水溶液６０重量部を添加して５０分間混練し、
スラリーを作製した。なお、このスラリーは、６０日以
上経過してもなお使用可能であった。

【０１２５】次に、２５ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの
ワックス製の模型を準備し、上記スラリーにこの模型を
浸漬し、模型表面にスラリー被覆層（ａ）を形成させ、
スラリーが乾く前に、スラリー被覆層（ａ）の上からイ
ットリア粉（平均粒径２５０μｍ）をスタッコとして付
着させフェースコートを形成した。

【０１２６】以降は、従来から実施されている公知の方
法に基いて行なった。

【０１２７】すなわち、フェースコート形成後の模型に
ついて、これをコロイダルシリカ及びジルコンフラワー
からなるスラリーに浸漬した後、ムライト質スタッコに
より被覆層（ｂ）を形成するという工程を７回行ない、
バックアップコートを形成した。

【０１２８】乾燥後、オートクレーブで１８０℃にて脱
ロウし、続いて、電気炉にて１１００℃で焼成して試験
鋳型を得た。

【０１２９】電子ビーム溶解炉にて、Ａｌ６重量％とＶ
４重量％とを含むチタン合金を融解し、これを鋳込み温
度１９５０℃で、真空（１０^-3Ｔｏｒｒ）にて、上記試
験鋳型に注湯した。

【０１３０】チタン合金が冷却、凝固後、試験鋳型を除
去し、サンドブラストにて鋳造品表面を仕上げた後、鋳
造品表面に存在する鋳型に起因する介在物およびピンホ
ールを数えた。

【０１３１】また、鋳造品中央部の表面から深さ方向の
硬さをマイクロビッカース硬度計にて測定し、反応硬化
層深さを求めた。結果は表５に示した。

【０１３２】（実施例１７）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モ
ル％）５重量部の代りに、希土ガラス(Er₂O₃ １０モル
％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モル
％）１０重量部を用いた以外は実施例１６と同様に実施
した。

【０１３３】（実施例１８）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モ
ル％）５重量部の代りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル
％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モル
％）２重量部を用いた以外は実施例１６と同様に実施し
た。

【０１３４】（実施例１９）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モ
ル％）５重量部の代りに、希土ガラス(Y₂O₃ １０モル
％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モル
％）１２重量部を用いた以外は実施例１６と同様に実施
した。

【０１３５】（実施例２０）希土ガラス(Er₂O₃ １０モ
ル％、MgO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モ
ル％）５重量部の代りに、希土ガラス(Gd₂O₃１０モル
％、ZnO ３６モル％、Li₂O ４モル％、B₂O₃ ５０モル
％）６重量部を用い、バインダーとして１．５重量％、
ＭＣ水溶液の代りに３重量％ＰＶＡ水溶液を用いた以外
は実施例１６と同様に実施した。

【０１３６】以上のようにして得られたサンプルについ
て、鋳造品の表面状態および反応硬化層深さを調べ総合
評価した。その結果を表５に示す。

【０１３７】（１）鋳造品の表面状態鋳造品表面の１００ｍｍ×２５ｍｍの範囲にみられる欠
陥の数を下記の基準で評価した。 ◎：欠陥が３個未満 ○：欠陥が３個以上１０個未満 △：欠陥が１０個以上２０個未満 ×：欠陥が２０個以上

【０１３８】（２）総合評価鋳造品の表面状態および反応硬化層深さにしたがい、総
合評価した。 ○：良好 △：やや良 ×：不良

【０１３９】

【表４】

【０１４０】（実施例２１）イットリア粉１００重量部
と希土ガラス（Ｅｒ₂ Ｏ₃ １０モル％、ＭｇＯ４０モ
ル％、Ｂ₂ Ｏ₃ ５０モル％）５重量部とをボールミル
にいれ、ここに１．０重量％のメチルセルロース（Ｍ
Ｃ）を溶解し、かつポリエチレンを２．０重量％含むエ
マルジョン６０重量部を添加して５０分間混練し、スラ
リーを作製した。

【０１４１】次に、２５ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの
ワックス製の模型を準備し、上記スラリーにこの模型を
浸漬し、模型表面にスラリー被覆層（ａ）を形成させ、
スラリーが乾く前に、スラリー被覆層（ａ）の上からイ
ットリア粉（平均粒径２５０μm ）をスタッコとして付
着させフェースコートを形成した。以降は、従来から実
施されている公知の方法に基づいて行なった。

【０１４２】すなわち、フェースコート形成後の模型に
ついて、これをコロイダルシリカおよびジルコンフラワ
ーからなるスラリーに浸漬した後、ムライト質スタッコ
により被覆層（ｂ）を形成するという工程を７回行な
い、バックアップコートを形成した。乾燥後、オートク
レーブで１８０℃にて脱ロウし、続いて、電気炉にて１
１００℃で焼成して試験鋳型を得た。電子ビーム溶解炉
にて、Ａｌを６重量％とＶを４重量％とを含むチタン合
金を融解し、これを鋳込み温度１９５０℃で、真空（１
０^-3Ｔｏｒｒ）にて、上記試験鋳型に注湯した。チタン
合金が冷却、凝固後、試験鋳型を除去し、サンドブラス
トにて鋳造品表面を仕上げた後、鋳造品表面に存在する
鋳型に起因する介在物およびピンホールを数えた。ま
た、鋳造品中央部の表面から深さ方向の硬さをマイクロ
ビッカース硬度計にて測定し、反応硬化層深さを求め
た。

【０１４３】（実施例２２）１．０重量％のメチルセル
ロース（ＭＣ）を溶解し、かつポリエチレンを２．０重
量％含むエマルジョン６０重量部の代わりに、１．５重
量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を溶解し、かつ
アクリル酸エステルを３重量％含むエマルジョン６０重
量部を用いた以外は実施例２１と同様に実施した。

【０１４４】（実施例２３）イットリア粉１００重量部
と希土ガラス（Ｅｒ₂ Ｏ₃ １０モル％、ＭｇＯ４０モ
ル％、Ｂ₂ Ｏ₃ ５０モル％）５重量部および２０重量
％の分散ＳｉＯ₂粒子を含むシリカゾル４０重量部をボ
ールミルに入れ、５０分間混練し、スラリーを作製し
た。次に、２５ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍのワックス
製の模型を準備し、上記スラリーにこの模型を浸漬し、
模型表面にスラリー被覆層（ａ）を形成させ、スラリー
が乾く前に、スラリー被覆層（ａ）の上からイットリア
粉（平均粒径２５０μm ）をスタッコとして付着させフ
ェースコートを形成した。

【０１４５】以降は、従来から実施されている公知の方
法に基づいて行なった。すなわち、フェースコート形成
後の模型について、これをコロイダルシリカおよびジル
コンフラワーからなるスラリーに浸漬した後、ムライト
質スタッコにより被覆層（ｂ）を形成するという工程を
７回行ない、バックアップコートを形成した。乾燥後、
オートクレーブで１８０℃にて脱ロウし、続いて、電気
炉にて１１００℃で焼成して試験鋳型を得た。電子ビー
ム溶解炉にて、Ａｌを６重量％とＶを４重量％とを含む
チタン合金を融解し、これを鋳込み温度１９５０℃で、
真空（１０^-3Ｔｏｒｒ）にて、上記試験鋳型に注湯し
た。チタン合金が冷却、凝固後、試験鋳型を除去し、サ
ンドブラストにて鋳造品表面を仕上げた後、鋳造品表面
に存在する鋳型に起因す介在物およびピンホールを数え
た。また、鋳造品中央部の表面から深さ方向の硬さをマ
イクロビッカース硬度計にて測定し、反応硬化層深さを
求めた。

【０１４６】（実施例２４）２０重量％の分散ＳｉＯ₂
粒子を含むシリカゾル４０重量部の代わりに、２７重量
％の分散ＺｒＯ₂ 粒子を含むジルコニアゾル３５重量部
を用いた以外は実施例２３と同様に実施した。

【０１４７】（実施例２５）２０重量％の分散ＳｉＯ₂
粒子を含むシリカゾル４０重量部の代わりに、２５重量
％の分散Ｙ₂ Ｏ₃ 粒子を含むイットリアゾル５０重量部
を用いた以外は実施例２３と同様に実施した。

【０１４８】（実施例２６）２０重量％の分散ＳｉＯ₂
粒子を含むシリカゾル４０重量部の代わりに、１０重量
％の分散ＳｉＯ₂ 粒子と１．０重量％のメチルセルロー
ス（ＭＣ）を含むシリカゾル４０重量部を用いた以外は
実施例２３と同様に実施した。

【０１４９】（実施例２７）２０重量％の分散ＳｉＯ₂
粒子を含むシリカゾル４０重量部の代わりに、２０重量
％の分散ＺｒＯ₂ 粒子とアクリル酸エステルを３重量％
含むジルコニアゾル３５重量部を用いた以外は実施例２
３と同様に実施した。

【０１５０】（実施例２８）２０重量％の分散ＳｉＯ₂
粒子を含むシリカゾル４０重量部の代わりに、２０重量
％の分散ＺｒＯ₂ 粒子とポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）１．５重量％およびアクリル酸エステル３重量％含
むジルコニアゾル３５重量部を用いた以外は実施例２３
と同様に実施した。

【０１５１】以上のようにして得られた実施例２１〜２
８のサンプルについて、鋳造品の表面状態および反応硬
化層深さを調べた結果、更には総合評価の結果を表６に
示す。

【０１５２】（１）鋳造品の表面状態鋳造品表面の１００ｍｍ×２５ｍｍの範囲にみられる欠
陥の数を下記の基準で評価した。 ◎：欠陥が３個未満 ○：欠陥が３個以上１０個未満 △：欠陥が１０個以上２０個未満 ×：欠陥が２０個以上

【０１５３】（２）総合評価鋳造品の表面状態および反応硬化層深さにしたがい、総
合評価した。 ○：良好 △：やや良 ×：不良

【０１５４】

【表５】

【０１５５】

【表６】

【０１５６】

【発明の効果】本発明の第１の態様のフェースコート材
料を用いて得られる鋳造品は表面硬化層が薄く、従って
寸法精度が高い。また、鋳型表面に肌荒れが無く、気
泡、空隙のない精密な鋳造品の作製が可能である。

【０１５７】本発明の第２〜第６の態様のフェースコー
ト材料を用いて製造された鋳造品表面には硬化層が薄い
ので寸法精度の高いロストワックス鋳造品が得られ、こ
の鋳造品の肌荒れも少なく、表面性状に優れる。また、
鋳型焼成温度が低くてもフェースコートが高強度であ
る。しかも、フェースコート材料（スラリー）の可使時
間が長く鋳型の製造に於いてフェースコート材料の可使
時間による操作上の制約が少ない。

【０１５８】そして本発明の第７の態様である製造方法
により優れた鋳造品を鋳造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】希土ガラス添加量と圧縮強度の関係を示すグ
ラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸田広朗千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者鈴木健一郎千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者木村裕司福井県武生市北府２丁目１番５号信越化学工業株式会社磁性材料研究所内 (72)発明者吉田紀史福井県武生市北府２丁目１番５号信越化学工業株式会社磁性材料研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類酸化物と合成樹脂系エマルジョンを
含有することを特徴とする高融点金属鋳造用鋳型フェー
スコート材料。
【請求項２】合成樹脂系エマルジョンの合成樹脂が、該
フェースコート材料に希土類酸化物１００重量部に対し
て０．１〜１０重量部含有されていることを特徴とする
請求項１に記載の高融点金属鋳造用の鋳型フェースコー
ト材料。
【請求項３】希土類酸化物、希土ガラスおよび合成樹脂
系エマルジョンを含有し、前記希土ガラスの含有量が、
前記希土類酸化物１００重量部に対して１〜１５重量部
であることを特徴とする高融点金属鋳造用の鋳型フェー
スコート材料。
【請求項４】希土類酸化物、希土ガラスおよび水溶性有
機高分子化合物を含有し、前記希土ガラスの含有量が、
前記希土類酸化物１００重量部に対して１〜１５重量部
であることを特徴とする高融点金属鋳造用の鋳型フェー
スコート材料。
【請求項５】希土類酸化物、希土ガラス、合成樹脂系エ
マルジョンおよび水溶性有機高分子化合物を含有し、前
記希土ガラスの含有量が、前記希土類酸化物１００重量
部に対して１〜１５重量部であることを特徴とする高融
点金属鋳造用の鋳型フェースコート材料。
【請求項６】希土類酸化物、希土ガラスを含有し、更に
シリカゾル、ジルコニアゾルおよびイットリアゾルから
選択される一種を含有し、前記希土ガラスの含有量が、
前記希土類酸化物１００重量部に対して１〜１５重量部
であることを特徴とする高融点金属鋳造用の鋳型フェー
スコート材料。
【請求項７】合成樹脂系エマルジョンおよび／または水
溶性有機高分子化合物と、シリカゾル、ジルコニアゾル
およびイットリアゾルから選択される一種と、希土類酸
化物および希土ガラスを含有し、前記希土ガラスの含有
量が、前記希土類酸化物１００重量部に対して１〜１５
重量部であることを特徴とする高融点金属鋳造用の鋳型
フェースコート材料。
【請求項８】希土ガラスは一般式ａＬｎ₂ Ｏ₃ ・ｂＭＯ・ｃＭ′・ｄＢ₂ Ｏ₃ （ただし、ＬｎはＹおよびランタン系列の元素からなる
群から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｍは、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群から選ばれた少な
くとも一種の元素、Ｍ′はＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ および
Ｓｂ₂ Ｏ₃ からなる群から選ばれた少なくとも一種の酸
化物を表わし、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは、それぞれ１≦
ａ≦３０モル％、０≦ｂ≦６０モル％、０≦ｃ≦２０モ
ル％、３０≦ｄ≦８０モル％の範囲の値であり、かつｂ
＋ｃは、０≦ｂ＋ｃ≦６０モル％の範囲の値である。）
で表わされるガラス粉末である請求項３〜７いずれかに
記載の高融点活性金属鋳造用の鋳型フェースコート材
料。
【請求項９】希土ガラスは一般式ａＬｎ₂ Ｏ₃ ・ｂＭＯ・ｃＭ′・ｅＭ₂ ″Ｏ・ｄＢ₂ Ｏ
₃ （ただし、ＬｎはＹおよびランタン系列の元素からなる
群から選ばれた少なくとも一種の元素、Ｍは、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎからなる群から選ばれた少な
くとも一種の元素、Ｍ′はＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ および
Ｓｂ₂ Ｏ₃ からなる群から選ばれた少なくとも一種の酸
化物、Ｍ″はＬｉ、Ｎａ、およびＫからなる群から選ば
れた少なくとも一種の元素を表わし、ａ、ｂ、ｃ、ｄお
よびｅは、それぞれ１≦ａ≦３０モル％、０≦ｂ≦６０
モル％、０≦ｃ≦２０モル％、３０≦ｄ≦８０モル％、
０＜ｅ≦１５モル％の範囲の値であり、かつｂ＋ｃは、
０≦ｂ＋ｃ≦６０モル％の範囲の値である。）で表わさ
れるガラス粉末である請求項３〜７いずれかに記載の高
融点活性金属鋳造用の鋳型フェースコート材料。
【請求項１０】所定形状を有するワックス模型表面に、
請求項１〜９のいずれかに記載の高融点金属鋳造用の鋳
型フェースコート材料を用いて被覆層（ａ）を形成し、
しかるのちに、該被覆層（ａ）上にセラミックス粒状物
を付着させる工程を１回以上繰返した後、さらにその上
に、耐火性材料による被覆層（ｂ）を形成して乾燥する
工程と、ワックスを溶出し、焼成する工程を経て鋳型を
作製し、該鋳型に溶融金属を注入し、鋳造品を得ること
を特徴とする高融点活性金属鋳造品の製造方法。