JPH05169185A - 活性金属精密鋳造用無機バインダー及び鋳型材 - Google Patents

活性金属精密鋳造用無機バインダー及び鋳型材

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JPH05169185A
JPH05169185A JP3341066A JP34106691A JPH05169185A JP H05169185 A JPH05169185 A JP H05169185A JP 3341066 A JP3341066 A JP 3341066A JP 34106691 A JP34106691 A JP 34106691A JP H05169185 A JPH05169185 A JP H05169185A
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JP
Japan
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inorganic binder
active metal
zirconia
precision casting
mold
Prior art date
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Pending
Application number
JP3341066A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Yamazaki
博幸 山崎
Yutaka Kimura
裕 木村
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Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性良好で、かつ、鋳造後、金属表面の酸
素汚染を最小限にとどめ、しかも、1100℃の焼成で
鋳型の強度が低下しない、活性金属の精密鋳造用無機バ
インダー及び鋳型材の提供にある。 【構成】 耐火物粉末、有機バインダー、無機バインダ
ー、界面活性剤および消泡剤等からなるスラリーを使用
する活性金属精密鋳造用鋳型材において、無機バインダ
ーが、粒子径2〜20mμで、かつ、pH7〜12の間
で安定なカルシア若しくはマグネシアが固溶したジルコ
ニアゾルまたは、希土類元素が固溶したジルコニアゾル
であることを特徴とする無機バインダー及び活性金属精
密鋳造用鋳型材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性金属精密鋳造用無
機バインダー及びおよび活性金属精密鋳造用鋳型材に関
する。
【0002】
【従来の技術】チタン合金に代表される活性金属の鋳造
には、1600℃以上の高温で行なわれる事から鋳型材
料に高融点の酸化物粉末がフィラーとして要求されるよ
うになり、シリカ、ジルコン等から、より高融点なジル
コニア、カルシア等がフィラーとして適用される傾向に
ある。
【0003】鋳型に焼結強度を付与する無機バインダー
としては、従来、コロイダルシリカを用いる方法(特開
昭61−216833号)が一般的であったが、少量で
あっても、バインダーに従来、コロイダルシリカを用い
ると、シリカがチタン合金を酸化し、チタン合金の表面
に汚染層を形成する問題があった。この酸化反応を抑制
する手段として、無機バインダーに水性ジルコニアゾル
を用いる方法(特開昭58−204865号)が知られ
ている。さらに、塩基性耐火物であるカルシアやカルシ
ア安定化ジルコニアをフィラーとした場合、酸安定化さ
れた水性ジルコニアゾルがゲル化を起こしやすい欠点を
有しているので、カルシアやカルシア安定化ジルコニア
と混合しても長期間安定なゾルとして、塩基性ジルコニ
アゾルを無機バインダーに用いる方法(特開平2−16
7826号)が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の塩基性ジルコニ
アゾルを用いる方法は、カルシアやカルシア安定化ジル
コニアと混合しても長期間安定なことから、作業性は良
好である。しかし、鋳型の焼結時、1100℃付近まで
までの中間領域において、鋳型の強度が低下するため、
特に、複雑形状をもつ鋳型を歩留りよく製造できない欠
点を有していた。
【0005】本発明者らは、上記の問題点を解決するた
め、鋭意研究した結果、無機バインダーとして塩基性の
カルシア若しくはマグネシアが固溶したジルコニアゾル
または、塩基性の希土類元素が固溶したジルコニアゾル
を用いる方法において、これらのジルコニア系ゾルの粒
子径が特定範囲のものをもちいると作業性良好で、か
つ、鋳造後、金属表面の酸素汚染を最小限にとどめ、し
かも、1100℃の焼成で鋳型の強度が低下せず、14
00℃焼成で高強度を得ることを見出し、本発明を完成
した。
【0006】本発明の目的は、作業性良好で、かつ、鋳
造後、金属表面の酸素汚染を最小限にとどめ、しかも、
1100℃の焼成で鋳型の強度が低下しない、活性金属
の精密鋳造用無機バインダー及び鋳型材の提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ジルコ
ニア系ゾルよりなる活性金属精密鋳造用無機バインダー
において、ジルコニア系ゾルが、粒子径2〜20mμ
で、かつ、pH7〜12の間で安定なカルシア若しくは
マグネシアが固溶したジルコニアゾルまたは、希土類元
素がが固溶したジルコニアゾルであることを特徴とする
活性金属精密鋳造用無機バインダーに関する。
【0008】また、本発明は、耐火物粉末、有機バイン
ダー、無機バインダー、界面活性剤および消泡剤等から
なるスラリーを使用する活性金属精密鋳造用鋳型材にお
いて、無機バインダーが、二次粒子径2〜20mμで、
かつ、pH7〜12の間で安定なカルシア若しくはマグ
ネシアが固溶したジルコニアゾルまたは、希土類元素が
が固溶したジルコニアゾルであることを特徴とする活性
金属精密鋳造用鋳型材に関する。
【0009】本発明の無機バインダーとして用いる、ジ
ルコニア系ゾルは、粒子径2〜20mμより望ましくは
2〜7mμで、かつ、pH7〜12より望ましくは、p
H7〜10で安定な、カルシア若しくはマグネシアが固
溶したジルコニアゾルまたは、希土類元素がが固溶した
ジルコニアゾルである。本発明で用いる、ジルコニア系
ゾルは、例えば、特開昭59−107969号公報に示
された方法で得らた、透過型電子顕微鏡法により測定し
た、粒子径が、2〜20mμで、かつ、pH2〜4、濃
度10〜20%の酸性ジルコニアゾルを、特開平2 -1
67826号公報に示された方法でアルカリ化し、10
〜40%に濃縮することで得る事ができる。
【0010】本発明の活性金属精密鋳造用鋳型材は次の
方法で製造される。濃度を調整して最適化を図った上記
の塩基性ジルコニア系ゾルと、耐火物粉末、有機バイン
ダー、無機バインダー、界面活性剤および消泡剤等より
なるスラリーに、あらかじめ、作製したロウ型を浸漬す
る。その後、スタッコ材とよばれる、耐火物の粉末をふ
りかけ、乾燥する。この操作を数回繰返した後、脱ロウ
する。脱ロウ後、1400℃〜1600℃で焼成し鋳型
を得る。
【0011】ロウ型を浸漬するスラリー中の塩基性ジル
コニア系ゾルの割合は、重量%で10〜40%である。
スラリーは、耐火物および、耐火物混合物の粒度分布に
応じて製造する事ができる。耐火物としては、アルミ
ナ、ジルコニア、電融カルシア安定化ジルコニア、電融
マグネシア安定化ジルコニア、ジルコン、イットリア、
チタニア、ジルコニウム酸カルシウム、イットリア安定
化ジルコニア、ムライト、セリア、アルミン酸リチウ
ム、チタン酸リチウム、アルミン酸カルシウム、ベリリ
ア、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、アル
ミン酸カルシウム、および、ジルコニアゾルと焼結する
耐火物のうちから選ばれる、一種または、一種以上の耐
火物および、耐火物混合物を用いることができる。
【0012】有機バインダーとしては、ポリ酢酸ビニル
エマルジョン、メチルセルロース、ポリアクリル酸エマ
ルジョン、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル
共重合体エマルジョン、および、水によく分散する、有
機バインダーのうちから選ばれる、一種または、一種以
上の有機バインダーを用いることができる。界面活性剤
としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性
剤のうちから選ばれる、一種または、一種以上の界面活
性剤を用いることができる。
【0013】消泡剤は、オクタノール、ジエチレングリ
コール、などのアルコール系消泡剤、ノニオン系界面活
性剤、および、水系で使用する消泡剤を用いる。スラリ
ーの粘度は、上記の成分の濃度を調整して最適化を図
る。スタッコ材としては、粒度が30〜200メッシュ
の間で、成分が、アルミナ、ジルコニア、電融カルシア
安定化ジルコニア、ベリリア、電融マグネシア安定化ジ
ルコニア、ジルコン、イットリア、チタニア、ジルコニ
ウム酸カルシウム、イットリア安定化ジルコニア、ムラ
イト、セリア、アルミン酸リチウム、チタン酸リチウ
ム、アルミン酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタ
ン酸マグネシウム、アルミン酸カルシウム、および、ジ
ルコニアゾルと焼結する耐火物のうちから選ばれる、一
種または、一種以上の耐火物および、耐火物混合物を用
いることができる。
【0014】本発明の塩基性ジルコニア系ゾルをもちい
た場合、鋳型の焼結時、1100℃付近までまでの中間
領域において、鋳型の強度が低下せず、特に、複雑形状
をもつ鋳型を歩留りよく製造できる。以下に実施例と比
較例をもって本発明をより具体的に説明する。
【0015】
【実施例】
実施例1 (スラリーの製造)粒子径2〜6mμの範囲にあり、か
つ、pH10のカルシアを8モル%固溶したジルコニア
ゾルを、バインダーに用い、生型を作製し、1400℃
で焼成したのち、形状を観察した。
【0016】鋳型の作製は、以下のロストワックス法に
より行なった。ワックスでコーティングした真ちゅう板
(20×150mm)を元型とし、表1に示すスラリー
を、上記の塩基性ジルコニアゾルを用いて作製し、元型
を浸漬した。次に、スタッコ剤(粒状の耐火物、組成は
表2参照)を、浸漬処理した元型の表面にサンディング
し、23℃、湿度56%の条件で表2に記載する時間乾
燥した。この浸漬から乾燥操作を6回繰返し行なった後
に、前記と同じスラリーに浸漬のみを行ない、乾燥し
た。乾燥終了後、ガスバーナーで真ちゅう板を加熱し、
脱型を行なったが、鋳型の崩壊やクラックの発生もな
く、生型を得ることができた。この生型を電気炉で14
00℃1時間焼成し、焼成した鋳型を得た。この焼成鋳
型は、変形や層間のはく離も無く、実用に充分適用でき
るものであった。
【0017】
【表1】
【0018】* 1 フィラー ; 電融ジルコニア( 福島製
鋼社製 ジルボンGA325メッシュ品 ) * 2 有機バインダー; ヘキスト合成社製 商品名 DM
−60 * 3 界面活性剤; ストファーケミカル社製 商品名ビク
ターウエット * 4 消泡剤; サンノプコ社製 商品名 SN- デイフォ
マー5016
【0019】
【表2】
【0020】 * 1 福島製鋼社製 商品名 ジルボンGA 325 メッシュ品 * 2 日軽化工社製 商品名 ニッケイランダム 14 メッシュ品 実施例2 (スラリーの製造)粒子径2〜6mμの範囲にあり、か
つ、pH10のカルシアを8.3モル%固溶したジルコ
ニアゾルを、バインダーに用い、生型を作製し、140
0℃で焼成したのち、形状を観察した。
【0021】鋳型の作製は、以下のロストワックス法に
より行なった。ワックスでコーティングした真ちゅう板
(20×150mm)を元型とし、表1に示すスラリー
を、上記の塩基性ジルコニアゾルを用いて作製し、元型
を浸漬した。次に、スタッコ剤(粒状の耐火物、組成は
表2参照)を、浸漬処理した元型の表面にサンディング
し、23℃、湿度56%の条件で表2に記載する時間乾
燥した。この浸漬から乾燥操作を6回繰返し行なった後
に、前記と同じスラリーに浸漬のみを行ない、乾燥し
た。乾燥終了後、ガスバーナーで真ちゅう板を加熱し、
脱型を行なったが、鋳型の崩壊やクラックの発生もな
く、生型を得ることができた。この生型を電気炉で14
00℃1時間焼成し、焼成した鋳型を得た。この焼成鋳
型は、変形や層間のはく離も無く、実用に充分適用でき
るものであった。 実施例3〜4及び比較例1〜2 実施例1と同様の方法で、pHを変えた塩基性ジルコニ
ア系ゾルをバインダーに用いて、抗折強度測定用の試験
片を作製し、室温で乾燥させたのちの試験片、室温で乾
燥後1100℃1時間焼成を行なった後の試験片、及び
室温で乾燥後1400℃ 1時間焼成を行なった後の試験
片の抗折強度をそれぞれ測定した。その結果を、表3に
示す。
【0022】比較例として、特開平2−167826号
公報に提案されている塩基性ジルコニアゾルの中で、粒
子径の異なる塩基性ジルコニアゾルを用いて、実施例1
と同様の方法で得た試験片を作製し、同様に抗折強度を
測定した。その結果を、表3に併せて示す。
【0023】
【表3】
【0024】実施例1〜3における、1100℃での焼
結強度は、比較例1〜2における、1100℃での焼結
強度より高く、本発明の効果は明白である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニアゾルよりなる活性金属精密鋳
    造用無機バインダーにおいて、ジルコニアゾルが、粒子
    径2〜20mμで、かつ、pH7〜12の間で安定なカ
    ルシア若しくはマグネシアが固溶したジルコニアゾルま
    たは、希土類元素が固溶したジルコニアゾルであること
    を特徴とする活性金属精密鋳造用無機バインダー。
  2. 【請求項2】 耐火物粉末、有機バインダー、無機バイ
    ンダー、界面活性剤および消泡剤等からなるスラリーを
    使用する活性金属精密鋳造用鋳型材において、無機バイ
    ンダーが、粒子径2〜20mμで、かつ、pH7〜12
    の間で安定なカルシア若しくはマグネシアが固溶したジ
    ルコニアゾルまたは、希土類元素が固溶したジルコニア
    ゾルであることを特徴とする活性金属精密鋳造用鋳型
    材。
JP3341066A 1991-12-24 1991-12-24 活性金属精密鋳造用無機バインダー及び鋳型材 Pending JPH05169185A (ja)

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