JPH05200479A - 精密鋳造用セラミック中子 - Google Patents
精密鋳造用セラミック中子Info
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- JPH05200479A JPH05200479A JP968292A JP968292A JPH05200479A JP H05200479 A JPH05200479 A JP H05200479A JP 968292 A JP968292 A JP 968292A JP 968292 A JP968292 A JP 968292A JP H05200479 A JPH05200479 A JP H05200479A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属製品の精密鋳造用セラミック中子に関
し、鋳造温度下における寸法収縮が小さく、優れた耐熱
衝撃性を有し、さらに鋳造後の中子の溶出除去性に優れ
る精密鋳造用セラミックス中子を提供することを目的と
する。 【構成】 ７０〜９９重量％の溶融シリカ原料と、１〜
３０重量％のムライトウィスカーとを配合してなる複合
酸化物材料をマトリックス原料とするか、あるいは５０
〜７９重量％の溶融シリカ原料と、１〜３０重量％のム
ライトウィスカーと、０〜２０重量％の酸化物粉末原料
とを配合してなる複合酸化物材料をマトリックス原料と
した構成とする。
し、鋳造温度下における寸法収縮が小さく、優れた耐熱
衝撃性を有し、さらに鋳造後の中子の溶出除去性に優れ
る精密鋳造用セラミックス中子を提供することを目的と
する。 【構成】 ７０〜９９重量％の溶融シリカ原料と、１〜
３０重量％のムライトウィスカーとを配合してなる複合
酸化物材料をマトリックス原料とするか、あるいは５０
〜７９重量％の溶融シリカ原料と、１〜３０重量％のム
ライトウィスカーと、０〜２０重量％の酸化物粉末原料
とを配合してなる複合酸化物材料をマトリックス原料と
した構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック中子に関し、
特に金属製品の精密鋳造用セラミック中子に関するもの
である。
特に金属製品の精密鋳造用セラミック中子に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】金属製の機械部品の製造方法としては、
古くは溶融金属を砂型に流し込む鋳造が広く行われてい
た。また、さらに複雑な形状の部品についてはワックス
を使用したロストワックス法による鋳造が行われてい
る。
古くは溶融金属を砂型に流し込む鋳造が広く行われてい
た。また、さらに複雑な形状の部品についてはワックス
を使用したロストワックス法による鋳造が行われてい
る。
【０００３】しかしながら最近ではさらに複雑な形状
で、かつ高寸法精度の要求される部品のニーズが高まっ
ており、例えば、ガスタービン用のブレードは、冷却効
果を高めるためにブレードの中に冷却用空気の通り道と
なる複雑かつ高精度な空洞部分を形成する必要がある
が、この場合では上記ロストワックス法では対応できな
くなっている。
で、かつ高寸法精度の要求される部品のニーズが高まっ
ており、例えば、ガスタービン用のブレードは、冷却効
果を高めるためにブレードの中に冷却用空気の通り道と
なる複雑かつ高精度な空洞部分を形成する必要がある
が、この場合では上記ロストワックス法では対応できな
くなっている。
【０００４】そこでこのような複雑な形状で、かつ高寸
法精度の要求される部品の製造に、溶融シリカ原料をベ
ースとしたセラミック製の中子（以下セラミック中子と
いう）を使用することが試みられている。
法精度の要求される部品の製造に、溶融シリカ原料をベ
ースとしたセラミック製の中子（以下セラミック中子と
いう）を使用することが試みられている。
【０００５】ところでこのような精密部品の鋳造にセラ
ミック中子は、金属とともに鋳込まれるところから、鋳
造温度下で寸法収縮あるいは変形を生じないだけの寸法
安定性が要求されるとともに、溶融金属と反応による変
質が起こりにくい品質安定性も要求される。
ミック中子は、金属とともに鋳込まれるところから、鋳
造温度下で寸法収縮あるいは変形を生じないだけの寸法
安定性が要求されるとともに、溶融金属と反応による変
質が起こりにくい品質安定性も要求される。
【０００６】さらに、セラミック中子は、ハンドリング
時および鋳造時の溶融金属の浮力等に耐え、寸法精度が
維持できるだけの機械的強度及び耐熱衝撃性が求められ
る反面、鋳造完了後には、例えば水酸化ナトリウム溶液
のような、金属を侵すことなく、該セラミック材料のみ
を選択的に溶出させる除去液に浸漬して、該セラミック
中子を金属製品から除去することが行われ、この場合の
溶出の容易さも兼ね備える必要がある。
時および鋳造時の溶融金属の浮力等に耐え、寸法精度が
維持できるだけの機械的強度及び耐熱衝撃性が求められ
る反面、鋳造完了後には、例えば水酸化ナトリウム溶液
のような、金属を侵すことなく、該セラミック材料のみ
を選択的に溶出させる除去液に浸漬して、該セラミック
中子を金属製品から除去することが行われ、この場合の
溶出の容易さも兼ね備える必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記諸
条件を完全に満たす精密鋳造用セラミック中子として最
適なマトリクス原料は、提供されていないのが現状であ
る。
条件を完全に満たす精密鋳造用セラミック中子として最
適なマトリクス原料は、提供されていないのが現状であ
る。
【０００８】例えばある合金の単結晶製造（精密鋳造
用）に供されるセラミック中子は、鋳造温度１６００℃
で１〜２時間、寸法精度を維持しなければならないが、
複雑な形状の中子表面の平滑度を増すために、微細な粉
体を主原料としているため、例えば上記溶融シリカ原料
をベースとしたセラミック中子では、焼成による収縮率
が１５００℃焼成で８％程度にも達し、上記条件を満た
しているとは言い難い。
用）に供されるセラミック中子は、鋳造温度１６００℃
で１〜２時間、寸法精度を維持しなければならないが、
複雑な形状の中子表面の平滑度を増すために、微細な粉
体を主原料としているため、例えば上記溶融シリカ原料
をベースとしたセラミック中子では、焼成による収縮率
が１５００℃焼成で８％程度にも達し、上記条件を満た
しているとは言い難い。
【０００９】また、鋳造時の機械的強度及び耐熱衝撃性
を確保しながらも、鋳造後の金属製品からの溶出除去の
容易さを考慮したセラミック中子は未だ開発されていな
い。本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたもので
あって、鋳造温度下における寸法収縮が小さく、優れた
耐熱衝撃性を有し、さらに鋳造後の中子の溶出除去性に
優れる精密鋳造用セラミックス中子を提供することを目
的とするものである。
を確保しながらも、鋳造後の金属製品からの溶出除去の
容易さを考慮したセラミック中子は未だ開発されていな
い。本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたもので
あって、鋳造温度下における寸法収縮が小さく、優れた
耐熱衝撃性を有し、さらに鋳造後の中子の溶出除去性に
優れる精密鋳造用セラミックス中子を提供することを目
的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段を採用している。すなわち、７
０〜９９重量％の溶融シリカ原料と、１〜３０重量％の
ムライトウィスカーとを配合してなる複合酸化物材料を
マトリックス原料とした精密鋳造用セラミック中子であ
る。
めに本発明は以下の手段を採用している。すなわち、７
０〜９９重量％の溶融シリカ原料と、１〜３０重量％の
ムライトウィスカーとを配合してなる複合酸化物材料を
マトリックス原料とした精密鋳造用セラミック中子であ
る。
【００１１】また、上記溶融シリカ原料の一部を酸化物
粉末原料で置換した、５０〜７９重量％の溶融シリカ原
料と、１〜３０重量％のムライトウィスカーと、０〜２
０重量％の酸化物粉末原料とを配合してなる複合酸化物
材料をマトリックス原料とした精密鋳造用セラミック中
子も上記目的を達成する上で好ましく、この場合上記酸
化物粉末原料は、結晶質シリカ原料、アルミナ原料、ジ
ルコニア原料のうちから少なくとも１種選択された粉末
原料とすることができる。
粉末原料で置換した、５０〜７９重量％の溶融シリカ原
料と、１〜３０重量％のムライトウィスカーと、０〜２
０重量％の酸化物粉末原料とを配合してなる複合酸化物
材料をマトリックス原料とした精密鋳造用セラミック中
子も上記目的を達成する上で好ましく、この場合上記酸
化物粉末原料は、結晶質シリカ原料、アルミナ原料、ジ
ルコニア原料のうちから少なくとも１種選択された粉末
原料とすることができる。
【００１２】
【作用】上記溶融シリカ原料とは、水酸化ナトリウム溶
液に容易に溶解するいわゆる非晶質のシリカ粉であり、
鋳造後の該セラミック中子の溶出除去が容易となる。ま
た、上記溶融シリカ原料とともに配合したムライトウィ
スカーにより、該セラミック中子の鋳造温度下における
過焼結を抑制し、寸法安定性の向上を図ることができる
上に、マトリクス原料に適度のポーラス性を付与するこ
ととなり上記溶出除去を促進させる作用を奏する。
液に容易に溶解するいわゆる非晶質のシリカ粉であり、
鋳造後の該セラミック中子の溶出除去が容易となる。ま
た、上記溶融シリカ原料とともに配合したムライトウィ
スカーにより、該セラミック中子の鋳造温度下における
過焼結を抑制し、寸法安定性の向上を図ることができる
上に、マトリクス原料に適度のポーラス性を付与するこ
ととなり上記溶出除去を促進させる作用を奏する。
【００１３】本発明においては溶融シリカ原料の配合量
は７０〜９９重量％とし、ムライトウィスカーを１〜３
０重量％とする。また、溶融シリカ原料の一部を、酸化
物粉末原料と置換することも可能で、その場合には溶融
シリカ原料を５０〜７９重量％、ムライトウィスカーを
１〜３０重量％とし、上記酸化物粉末原料２０重量％以
下の配合とする。
は７０〜９９重量％とし、ムライトウィスカーを１〜３
０重量％とする。また、溶融シリカ原料の一部を、酸化
物粉末原料と置換することも可能で、その場合には溶融
シリカ原料を５０〜７９重量％、ムライトウィスカーを
１〜３０重量％とし、上記酸化物粉末原料２０重量％以
下の配合とする。
【００１４】上記ムライトウィスカーの配合量が３０重
量％を超える（溶融シリカ原料単独、もしくは溶融シリ
カ原料及び上記酸化物粉末原料の配合量が７０重量％未
満である）と、ムライトウィスカーの分散性が低下する
とともに、上記溶融シリカ原料、もしくは溶融シリカ原
料及び上記酸化物粉末原料の焼結性が大幅に損なわれ、
良好な焼結体が得られない。一方、ムライトウィスカー
の配合量が１重量％未満であると、ムライトウィスカー
の配合によって期待できる過焼結抑制効果および寸法安
定性の向上効果（収縮率の抑制効果）が得られなくな
る。
量％を超える（溶融シリカ原料単独、もしくは溶融シリ
カ原料及び上記酸化物粉末原料の配合量が７０重量％未
満である）と、ムライトウィスカーの分散性が低下する
とともに、上記溶融シリカ原料、もしくは溶融シリカ原
料及び上記酸化物粉末原料の焼結性が大幅に損なわれ、
良好な焼結体が得られない。一方、ムライトウィスカー
の配合量が１重量％未満であると、ムライトウィスカー
の配合によって期待できる過焼結抑制効果および寸法安
定性の向上効果（収縮率の抑制効果）が得られなくな
る。
【００１５】また、溶融シリカ原料と置換する上記酸化
物粉末原料の配合量が２０重量％を超えると水酸化ナト
リウム溶液に溶解し難くなり好ましくない。上記溶融シ
リカ原料の粒径は５００μｍ以下であれば良いが、ムラ
イトウィスカーを混合して焼結した場合の焼結性、およ
び得られる焼結体表面の平滑度を考慮すると、平均粒径
数μｍで一定の粒度構成を持つものが望ましく、一般に
市販されている溶融シリカ原料を使用することが出来
る。
物粉末原料の配合量が２０重量％を超えると水酸化ナト
リウム溶液に溶解し難くなり好ましくない。上記溶融シ
リカ原料の粒径は５００μｍ以下であれば良いが、ムラ
イトウィスカーを混合して焼結した場合の焼結性、およ
び得られる焼結体表面の平滑度を考慮すると、平均粒径
数μｍで一定の粒度構成を持つものが望ましく、一般に
市販されている溶融シリカ原料を使用することが出来
る。
【００１６】ムライトウィスカーとしては、例えば直径
０．１〜３．０μｍ、アスペクト比２０〜１０００の市
販品を使用することができるが、本発明は特に上記各種
物性を限定するものではない。
０．１〜３．０μｍ、アスペクト比２０〜１０００の市
販品を使用することができるが、本発明は特に上記各種
物性を限定するものではない。
【００１７】また、溶融シリカ原料以外の酸化物原料粉
末は各種市販品を使用することができ、本発明は特に上
記酸化物原料粉末を限定するものではないが、溶融シリ
カ以外の結晶質シリカ原料、アルミナ原料、ジルコニア
原料のうちから少なくとも１種選択される物質を適量配
合して使用することができる。
末は各種市販品を使用することができ、本発明は特に上
記酸化物原料粉末を限定するものではないが、溶融シリ
カ以外の結晶質シリカ原料、アルミナ原料、ジルコニア
原料のうちから少なくとも１種選択される物質を適量配
合して使用することができる。
【００１８】尚、本発明にかかるセラミック中子は、上
記に開示したマトリクス原料以外に、例えばワックス系
のバインダー等、その他の添加物を配合することを妨げ
ない。
記に開示したマトリクス原料以外に、例えばワックス系
のバインダー等、その他の添加物を配合することを妨げ
ない。
【００１９】
【実施例】以下表１に記載した本発明に基づく実施例１
〜２と従来技術に基づく比較例１との配合及び各物性を
比較しながら説明する。 〈実施例１〉溶融シリカ原料８５重量％（うち平均粒径
３μｍの粉末３５重量％及び平均粒径２０μｍの粉末５
０重量％）と、粒径０．５μｍ、アスペクト比２５のム
ライトウィスカー１５重量％に、ワックス系のバインダ
ーを外掛けで３重量％添加し、ポットミルで約３時間湿
式混合した後、造粒し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で
金型成形し、得られた成形体を１３５０℃で２時間焼成
を行い、精密鋳造用セラミック中子を製造した。 〈実施例２〉溶融シリカ原料７５重量％（うち平均粒径
３μｍの粉末５０重量％及び平均粒径２０μｍの粉末２
５重量％）と、粒径０．５μｍ、アスペクト比２５のム
ライトウィスカー１５重量％と、平均粒径２μｍのアル
ミナ原料及びジルコンを各々５重量％配合したマトリク
ス原料に、ワックス系のバインダーを外掛けで３重量％
添加し、ポットミルで約３時間湿式混合した後、造粒
し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で金型成形し、得られ
た成形体を１３５０℃で２時間焼成を行い、精密鋳造用
セラミック中子を製造した。 〈比較例１〉平均粒径３μｍの溶融シリカ原料１００重
量％にワックス系のバインダーを外掛けで３重量％添加
し、ポットミルで約１時間湿式混合した後、造粒し、造
粒し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で金型成形し、得ら
れた成形体を１３５０℃で２時間焼成を行い、精密鋳造
用セラミック中子を製造した。
〜２と従来技術に基づく比較例１との配合及び各物性を
比較しながら説明する。 〈実施例１〉溶融シリカ原料８５重量％（うち平均粒径
３μｍの粉末３５重量％及び平均粒径２０μｍの粉末５
０重量％）と、粒径０．５μｍ、アスペクト比２５のム
ライトウィスカー１５重量％に、ワックス系のバインダ
ーを外掛けで３重量％添加し、ポットミルで約３時間湿
式混合した後、造粒し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で
金型成形し、得られた成形体を１３５０℃で２時間焼成
を行い、精密鋳造用セラミック中子を製造した。 〈実施例２〉溶融シリカ原料７５重量％（うち平均粒径
３μｍの粉末５０重量％及び平均粒径２０μｍの粉末２
５重量％）と、粒径０．５μｍ、アスペクト比２５のム
ライトウィスカー１５重量％と、平均粒径２μｍのアル
ミナ原料及びジルコンを各々５重量％配合したマトリク
ス原料に、ワックス系のバインダーを外掛けで３重量％
添加し、ポットミルで約３時間湿式混合した後、造粒
し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で金型成形し、得られ
た成形体を１３５０℃で２時間焼成を行い、精密鋳造用
セラミック中子を製造した。 〈比較例１〉平均粒径３μｍの溶融シリカ原料１００重
量％にワックス系のバインダーを外掛けで３重量％添加
し、ポットミルで約１時間湿式混合した後、造粒し、造
粒し、１０００kgf/cm2 の成形圧力で金型成形し、得ら
れた成形体を１３５０℃で２時間焼成を行い、精密鋳造
用セラミック中子を製造した。
【００２０】上記各試料の物性値を測定したところ、下
記表１に示すように、実施例１〜２はムライトウィスカ
ーを配合しない比較例１よりも寸法収縮率が小さく、寸
法安定性が高いことが確認できる。また、ムライトウィ
スカーを配合しているため、実施例１、２は組織が若干
ポーラスになっており、水酸化ナトリウム水溶液に対す
る溶解性が向上しており、比較例１よりも速やかに溶出
除去が行えることが確認できる。
記表１に示すように、実施例１〜２はムライトウィスカ
ーを配合しない比較例１よりも寸法収縮率が小さく、寸
法安定性が高いことが確認できる。また、ムライトウィ
スカーを配合しているため、実施例１、２は組織が若干
ポーラスになっており、水酸化ナトリウム水溶液に対す
る溶解性が向上しており、比較例１よりも速やかに溶出
除去が行えることが確認できる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る精密鋳造用
セラミック中子は、ムライトウィスカーを配合したこと
により、従来のセラミック中子に比べて寸法安定性が向
上することに加え、鋳造後の金属製品からの溶出除去が
容易となり、精密な金属製品の鋳造に有用な特性を付与
したものといえる。
セラミック中子は、ムライトウィスカーを配合したこと
により、従来のセラミック中子に比べて寸法安定性が向
上することに加え、鋳造後の金属製品からの溶出除去が
容易となり、精密な金属製品の鋳造に有用な特性を付与
したものといえる。
Claims (3)
- 【請求項１】 ７０〜９９重量％の溶融シリカ原料と、
１〜３０重量％のムライトウィスカーとを配合してなる
複合酸化物材料をマトリックス原料としたことを特徴と
する精密鋳造用セラミック中子。 - 【請求項２】 ５０〜７９重量％の溶融シリカ原料と、
１〜３０重量％のムライトウィスカーと、０〜２０重量
％の酸化物粉末原料とを配合してなる複合酸化物材料を
マトリックス原料としたことを特徴とする精密鋳造用セ
ラミック中子。 - 【請求項３】 上記酸化物粉末原料を、結晶質シリカ原
料、アルミナ原料、ジルコニア原料のうちから少なくと
も１種選択された粉末原料とした請求項２に記載の精密
鋳造用セラミック中子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP968292A JPH05200479A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 精密鋳造用セラミック中子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP968292A JPH05200479A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 精密鋳造用セラミック中子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200479A true JPH05200479A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=11726982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP968292A Pending JPH05200479A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 精密鋳造用セラミック中子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05200479A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012161805A (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-30 | Hitachi Metals Ltd | セラミック中子およびその製造方法 |
| WO2013018393A1 (ja) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | 日立金属株式会社 | セラミック中子およびその製造方法 |
| US20130244914A1 (en) * | 2010-09-21 | 2013-09-19 | Oxane Materials, Inc. | Light Weight Proppant With Improved Strength And Methods Of Making Same |
| US9670763B2 (en) | 2010-01-29 | 2017-06-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Self-toughened high-strength proppant and methods of making same |
| CN114656247A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 兴化市兴东铸钢有限公司 | 一种力学性能优良硅基陶瓷型芯补强方法 |
| US11952480B2 (en) | 2018-02-05 | 2024-04-09 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Enhanced processability of LLDPE by addition of ultra-high molecular weight density polyethylene |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP968292A patent/JPH05200479A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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