JPH0647142B2 - 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 - Google Patents
精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法Info
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- JPH0647142B2 JPH0647142B2 JP6436285A JP6436285A JPH0647142B2 JP H0647142 B2 JPH0647142 B2 JP H0647142B2 JP 6436285 A JP6436285 A JP 6436285A JP 6436285 A JP6436285 A JP 6436285A JP H0647142 B2 JPH0647142 B2 JP H0647142B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチタンおよびチタン合金を始めとする金属やガ
ラスなどの精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法に
関するものである。
ラスなどの精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法に
関するものである。
工業用金属材料のなかでも、チタンおよびチタン合金は
比重が小さく、耐蝕性や機械的性質にもすぐれているこ
とから主として航空、宇宙、海洋、原子力関連産業や化
学工業などの分野に広く利用されている。
比重が小さく、耐蝕性や機械的性質にもすぐれているこ
とから主として航空、宇宙、海洋、原子力関連産業や化
学工業などの分野に広く利用されている。
そして近年、その生体適合性や生体為害性がないことか
ら、医科用して人工関節や人工心臓弁などに、歯科用と
しては人工歯根として切削品や鍛造品が一部使用されて
きた。
ら、医科用して人工関節や人工心臓弁などに、歯科用と
しては人工歯根として切削品や鍛造品が一部使用されて
きた。
特に歯科鋳造用金属材料としては、ステンレスやNi−Cr
合金よりも耐蝕性に優れていること、純チタンの弾性係
数は金、銀に近くNi，Cr，Coに比べて約半分であり、歯
科用非貴金属より軟らかく、貴金属に近いこと、一方合
金チタンは伸び率では劣るものの引張り強さ、ビッカー
ス硬度がNi−Cr合金やCo−Cr合金と同等以上であるこ
と、そして比重においては純チタンの比重約4.5は金合
金の約1/4、Ni−Cr合金やCo−Cr合金のほぼ半分で、歯
の比重約３に近いことなどすぐれた特徴を有しているこ
とから、すぐれた歯科鋳造用金属として幅広い用途に利
用される可能性がある。
合金よりも耐蝕性に優れていること、純チタンの弾性係
数は金、銀に近くNi，Cr，Coに比べて約半分であり、歯
科用非貴金属より軟らかく、貴金属に近いこと、一方合
金チタンは伸び率では劣るものの引張り強さ、ビッカー
ス硬度がNi−Cr合金やCo−Cr合金と同等以上であるこ
と、そして比重においては純チタンの比重約4.5は金合
金の約1/4、Ni−Cr合金やCo−Cr合金のほぼ半分で、歯
の比重約３に近いことなどすぐれた特徴を有しているこ
とから、すぐれた歯科鋳造用金属として幅広い用途に利
用される可能性がある。
ところで上述のようなすぐれた特徴を有するチタンおよ
び、チタン合金であるが、歯科用鋳造合金中最高の融点
を示すCo−Cr合金よりも約200℃以上もの高い融点1720
℃を有すること、900℃以上では、極めて酸化されやす
く溶融したチタンは、激しく酸素と化合するので真空中
もしくは不活性ガス中で溶解しなければならないこと、
そして高温時の活性が大きいため、一般のセラミツクス
製ルツボで融解すると反応によって１回でルツボも、チ
タンも使用不能になることなど、その高い歯科用金属と
しての適性と評価にも拘らず鋳造用としては種々の制約
と困難を有しており、シリカを主成分とする従来の歯科
用鋳型材は無論のこと、耐熱製のリン酸塩系でも、チタ
ンと反応するので使用に耐えなかった。
び、チタン合金であるが、歯科用鋳造合金中最高の融点
を示すCo−Cr合金よりも約200℃以上もの高い融点1720
℃を有すること、900℃以上では、極めて酸化されやす
く溶融したチタンは、激しく酸素と化合するので真空中
もしくは不活性ガス中で溶解しなければならないこと、
そして高温時の活性が大きいため、一般のセラミツクス
製ルツボで融解すると反応によって１回でルツボも、チ
タンも使用不能になることなど、その高い歯科用金属と
しての適性と評価にも拘らず鋳造用としては種々の制約
と困難を有しており、シリカを主成分とする従来の歯科
用鋳型材は無論のこと、耐熱製のリン酸塩系でも、チタ
ンと反応するので使用に耐えなかった。
これらの問題点を解決するため、最近、耐熱性の良いマ
グネシア系鋳型材が開発され、ある程度使用可能な状態
になってきている。（歯材器誌38(3)：460〜467，198
1）しかしながらマグネシア系鋳型材を使用する場合、
一般にマグネシアは粒度が粗く、硬化時間が長くかかる
こと、硬化時の収縮が大きいことそして加熱時の膨張不
足な点などまた操作上の問題点も多く、粒度の調整、硬
化促進剤や膨張剤の添加など現在も改良が検討されてお
り、まだ満足すべきチタン用鋳型材とは言えない。そこ
でマグネシア系鋳型材に代わるよりすぐれたチタンおよ
びチタン合金用鋳型材でかつその他の金属やガラスセラ
ミツクスの鋳造にも有効な鋳型材をもたらさんとするも
のである。
グネシア系鋳型材が開発され、ある程度使用可能な状態
になってきている。（歯材器誌38(3)：460〜467，198
1）しかしながらマグネシア系鋳型材を使用する場合、
一般にマグネシアは粒度が粗く、硬化時間が長くかかる
こと、硬化時の収縮が大きいことそして加熱時の膨張不
足な点などまた操作上の問題点も多く、粒度の調整、硬
化促進剤や膨張剤の添加など現在も改良が検討されてお
り、まだ満足すべきチタン用鋳型材とは言えない。そこ
でマグネシア系鋳型材に代わるよりすぐれたチタンおよ
びチタン合金用鋳型材でかつその他の金属やガラスセラ
ミツクスの鋳造にも有効な鋳型材をもたらさんとするも
のである。
本発明者らはかかる諸問題を解決するため、まず鋳型材
の基材の選定について基礎的研究を行った。その結果、
チタンに対する生成自由エネルギーと化学親和力の熱力
学的な考察からチタン用鋳型材としてはMgO以外にZr
O2，Cr2O3，BeO，CaO，Ｃ，ThO2などが候補として選定
された。これらの中でCaOは化学的安定性に欠ける事、T
hO2は放射性物質である点、BeOは毒性の点、Ｃは耐酸化
性の点、Ce2O2は産出量の面でいずれも難点がある事か
ら、ZrO2が基材として選定された。ZrO2はThO2，MgOに
ついて高い2715℃の融点をもち、その化学的安定性は高
温においても金属酸化物の浸食に耐え、溶融金属、ガラ
スにはぬれず、炉内雰囲気による影響も受けないという
すぐれた高温用耐火材料としての特性を有しており、か
つMgOと比較すると熱膨張率がやや小さく、熱伝導率は1
000℃においては約1/3と耐熱性、保温性にすぐれ、また
1000℃における熱応力に対する抵抗性を表わす熱衝撃抵
抗係数はほぼ同一であることなどすぐれた鋳型材として
の特長を具有している。加うるにZrO2はカルシア、マグ
ネシア、イットリア等を固溶することにより、異常膨張
収縮のない等軸晶系・正方晶系を不変にした安定化ジル
コニア、単斜晶系と正方晶系の二相を共存させた部分安
定化ジルコニアなどのようにある程度自由に組成や性状
を調整することにより、化学的安定性や強度、そして熱
衝撃抵抗性を向上させることが可能である。
の基材の選定について基礎的研究を行った。その結果、
チタンに対する生成自由エネルギーと化学親和力の熱力
学的な考察からチタン用鋳型材としてはMgO以外にZr
O2，Cr2O3，BeO，CaO，Ｃ，ThO2などが候補として選定
された。これらの中でCaOは化学的安定性に欠ける事、T
hO2は放射性物質である点、BeOは毒性の点、Ｃは耐酸化
性の点、Ce2O2は産出量の面でいずれも難点がある事か
ら、ZrO2が基材として選定された。ZrO2はThO2，MgOに
ついて高い2715℃の融点をもち、その化学的安定性は高
温においても金属酸化物の浸食に耐え、溶融金属、ガラ
スにはぬれず、炉内雰囲気による影響も受けないという
すぐれた高温用耐火材料としての特性を有しており、か
つMgOと比較すると熱膨張率がやや小さく、熱伝導率は1
000℃においては約1/3と耐熱性、保温性にすぐれ、また
1000℃における熱応力に対する抵抗性を表わす熱衝撃抵
抗係数はほぼ同一であることなどすぐれた鋳型材として
の特長を具有している。加うるにZrO2はカルシア、マグ
ネシア、イットリア等を固溶することにより、異常膨張
収縮のない等軸晶系・正方晶系を不変にした安定化ジル
コニア、単斜晶系と正方晶系の二相を共存させた部分安
定化ジルコニアなどのようにある程度自由に組成や性状
を調整することにより、化学的安定性や強度、そして熱
衝撃抵抗性を向上させることが可能である。
さて一般的に鋳型材としては、純度が高いほど粒子の物
理化学的性質が一定化し、粒子間の結合性並びに耐火度
が向上して、焼着が起こりにくくなる傾向にあるが、Zr
O2の場合はMgOに比べて容易に98％以上の高純度の市販
品が入手し易い利点がある。また鋳型材の粒度はより超
微粒子である方が表面エネルギーが大となり、凝集状態
での粒子間結合力が大きくなるので鋳型としての強度保
持の点で有利であると共に鋳型の内面が滑沢となり鋳肌
がよくなるが、この点においてもZrO2の場合は容易に数
μｍオーダーの超微粒子が得られる。その他粒形の点に
おいてもZrO2の場合は、容易に球状のものが得られるた
め、液体と練和する際流動性に富み、焼成後の鋳型通気
度が向上するという長所を有する。
理化学的性質が一定化し、粒子間の結合性並びに耐火度
が向上して、焼着が起こりにくくなる傾向にあるが、Zr
O2の場合はMgOに比べて容易に98％以上の高純度の市販
品が入手し易い利点がある。また鋳型材の粒度はより超
微粒子である方が表面エネルギーが大となり、凝集状態
での粒子間結合力が大きくなるので鋳型としての強度保
持の点で有利であると共に鋳型の内面が滑沢となり鋳肌
がよくなるが、この点においてもZrO2の場合は容易に数
μｍオーダーの超微粒子が得られる。その他粒形の点に
おいてもZrO2の場合は、容易に球状のものが得られるた
め、液体と練和する際流動性に富み、焼成後の鋳型通気
度が向上するという長所を有する。
このように主としてチタンおよびチタン合金用鋳型材の
基材としてZrO2はMgOに比較して種々の点でそれ自身単
独でもすぐれた素材と言えるが、他方熱膨張性が小さい
ことや熱衝撃抵抗性の点で十分とは言えないため、これ
を補強するために引き続いて副基材の選定を行った。
基材としてZrO2はMgOに比較して種々の点でそれ自身単
独でもすぐれた素材と言えるが、他方熱膨張性が小さい
ことや熱衝撃抵抗性の点で十分とは言えないため、これ
を補強するために引き続いて副基材の選定を行った。
種々のZrO2との組み合わせ実験の結果、副基材として、
最終的にジルコン（ZrSiO4）が最適であるとの決論に達
した。
最終的にジルコン（ZrSiO4）が最適であるとの決論に達
した。
ZrSiO4は溶融金属やスラグに対しての安定性に優れ、熱
膨張係数はZrO2の約1/5と小さいが、熱衝撃抵抗係数がZ
rO2の約４倍と大きく、熱衝撃に強い2000℃近くまでの
有用な材料であり、1670℃以上でZrO2＋SiO2に分解し、
体積を増加するという特徴を示す。
膨張係数はZrO2の約1/5と小さいが、熱衝撃抵抗係数がZ
rO2の約４倍と大きく、熱衝撃に強い2000℃近くまでの
有用な材料であり、1670℃以上でZrO2＋SiO2に分解し、
体積を増加するという特徴を示す。
以上のことから、チタンおよびチタン合金の鋳込みの場
合、ZrSiO4の一部熱分解の過程でSiO2成分が鋳型材の粒
子間で結合剤として作用し、焼成強度の保持に有効な役
割を果たすものと期待できる。そしてZrSiO4はZrO2に比
較して価格が安いため、ZrSiO4の副基材としての使用は
全体的な原料コストの低減にもつながり、経済的にも有
利である。以下に本発明による主としてチタンおよびチ
タン合金を始めとする金属やガラスなどの精密鋳造用鋳
型材の組成例と鋳造方法について実施例に基づいて説明
する。
合、ZrSiO4の一部熱分解の過程でSiO2成分が鋳型材の粒
子間で結合剤として作用し、焼成強度の保持に有効な役
割を果たすものと期待できる。そしてZrSiO4はZrO2に比
較して価格が安いため、ZrSiO4の副基材としての使用は
全体的な原料コストの低減にもつながり、経済的にも有
利である。以下に本発明による主としてチタンおよびチ
タン合金を始めとする金属やガラスなどの精密鋳造用鋳
型材の組成例と鋳造方法について実施例に基づいて説明
する。
〔実施例１〕 鋳型材の基材として純度94％、平均粒径が325メッシュ
パスの電融マグネシア安定化ジルコニアを用い、これに
結合剤としてシリカゾル、アクリル系エマルジョンそし
て微量の界面活性剤および消泡剤を下記の割合いで調合
し、泥状理没材を形成した。
パスの電融マグネシア安定化ジルコニアを用い、これに
結合剤としてシリカゾル、アクリル系エマルジョンそし
て微量の界面活性剤および消泡剤を下記の割合いで調合
し、泥状理没材を形成した。
ワックスパターンとして幅10mm長さ30mm厚さ２mmの板状
モデルを使用し、これを上記組成の鋳型材を用いて、公
知のインベストメント法により鋳型を製作した後、岩谷
産業（株）製、アルゴンアーク溶解加圧式鋳造機（商品
名CASTMATIC）にてチタンおよびチタン合金Ti−６Ａ
−４Ｖの鋳造を行った。この結果、鋳型の表面にかすか
なクラックが発生する場合もあったが表面の反応層はマ
グネシア系鋳型材に比べて薄く、鋳造品の酸洗い後の鋳
肌表面の性状も良好ですぐれていた。
モデルを使用し、これを上記組成の鋳型材を用いて、公
知のインベストメント法により鋳型を製作した後、岩谷
産業（株）製、アルゴンアーク溶解加圧式鋳造機（商品
名CASTMATIC）にてチタンおよびチタン合金Ti−６Ａ
−４Ｖの鋳造を行った。この結果、鋳型の表面にかすか
なクラックが発生する場合もあったが表面の反応層はマ
グネシア系鋳型材に比べて薄く、鋳造品の酸洗い後の鋳
肌表面の性状も良好ですぐれていた。
〔実施例２〕 鋳型材の基材として、純度99.5％以上が１μの平均粒径
を有する高純度ZrO2、副成分として純度99.0％、325メ
ッシュ通過が60〜80％のZrSiO4を選定し、これに結合剤
として、無機質バインダー、有機系バインダー等を次の
割合いで添加し、泥状埋没材を形成した。
を有する高純度ZrO2、副成分として純度99.0％、325メ
ッシュ通過が60〜80％のZrSiO4を選定し、これに結合剤
として、無機質バインダー、有機系バインダー等を次の
割合いで添加し、泥状埋没材を形成した。
ワックスパターンはモデル形態のフルクラウンとし、上
記組成の鋳型材を用いて、内径30mmφ、高さ50mmの金属
製リング内にカオウールリボンの内張りを施した円筒内
で埋没を行った。ワックスパターンを埋没後、約１〜２
４時間室温で静置し、電気炉中で脱ロウ、焼成した。鋳
造は合金チタンTi−６Ａ−4Vを用い、実施例１と同じ
方法で鋳造を行った。
記組成の鋳型材を用いて、内径30mmφ、高さ50mmの金属
製リング内にカオウールリボンの内張りを施した円筒内
で埋没を行った。ワックスパターンを埋没後、約１〜２
４時間室温で静置し、電気炉中で脱ロウ、焼成した。鋳
造は合金チタンTi−６Ａ−4Vを用い、実施例１と同じ
方法で鋳造を行った。
この結果、鋳型表面にはクラックや焼付現象もなく、良
好な鋳肌面を有するフルクラウン鋳造体を得ることがで
きた。
好な鋳肌面を有するフルクラウン鋳造体を得ることがで
きた。
〔実施例３〕 鋳型材の基材として、純度93.0％，70％以上が10μの平
均粒径のカルシア安定化ジルコニア、副成分として、実
施例２と同様な性状のZrSiO4を選定し、これに結合剤と
して以下のような無機質バインダー、有機系バインダー
等を添加し、泥状埋没材を形成した。
均粒径のカルシア安定化ジルコニア、副成分として、実
施例２と同様な性状のZrSiO4を選定し、これに結合剤と
して以下のような無機質バインダー、有機系バインダー
等を添加し、泥状埋没材を形成した。
上記鋳型材を使用して、前記実施例と同様な鋳造方法で
鋳造を行った結果、実施例２と同様な良い結果が得られ
た。
鋳造を行った結果、実施例２と同様な良い結果が得られ
た。
〔実施例４〕 実施例３と同様に、基材として平均粒径約20μ、純度95
％のイットリア部分安定化ジルコニア、結合剤として以
下のような無機質バインダー、有機系バインダー等を添
加し、泥状埋没材を形成した。
％のイットリア部分安定化ジルコニア、結合剤として以
下のような無機質バインダー、有機系バインダー等を添
加し、泥状埋没材を形成した。
ワックス・パターンは臨床形態のフルクラウンとし、上
記鋳型材を使用して、前記と同様な操作方法で鋳造を行
った結果、鋳型は損傷せず、鋳肌のきれいなクラウンが
得られた。
記鋳型材を使用して、前記と同様な操作方法で鋳造を行
った結果、鋳型は損傷せず、鋳肌のきれいなクラウンが
得られた。
〔実施例５〕 実施例２の組成からなるスラリーへモデル形態のクラウ
ンワックスパターンを浸漬し、コーティング層の厚みを
0.7〜1.0mmとした。次にこれを空気中で自然乾燥した
後、内径40mmφ高さ50mmの金属製リング内にアスベスト
リボンの内張りを施した円筒内におさめ、そのまわりを
インベストメント鋳造用の石膏スラリーで埋没しバック
アップした。
ンワックスパターンを浸漬し、コーティング層の厚みを
0.7〜1.0mmとした。次にこれを空気中で自然乾燥した
後、内径40mmφ高さ50mmの金属製リング内にアスベスト
リボンの内張りを施した円筒内におさめ、そのまわりを
インベストメント鋳造用の石膏スラリーで埋没しバック
アップした。
パターンを埋没後、約１〜２時間室温で放置し、更に湯
口表面にスラリーを塗付し、石膏表面をコーティングし
た。
口表面にスラリーを塗付し、石膏表面をコーティングし
た。
これを電気炉中で加熱し、脱ロウ焼成した後、前記と同
様な純チタンの鋳造を行った。この結果、純チタンの溶
湯に対するコーティング層の耐熱性と機械的強度は十分
でバックアップ材としての石膏との反応は認められず、
鋳型の損傷も発生しなかった。そして得られた鋳造体の
酸処理後の表面性状は美麗で、実施例１〜４と比較して
遜色がなかった。
様な純チタンの鋳造を行った。この結果、純チタンの溶
湯に対するコーティング層の耐熱性と機械的強度は十分
でバックアップ材としての石膏との反応は認められず、
鋳型の損傷も発生しなかった。そして得られた鋳造体の
酸処理後の表面性状は美麗で、実施例１〜４と比較して
遜色がなかった。
〔実施例６〕 モデル形態の指関節ワックスパターンに実施例３の組成
からなるスラリーを第１層コーティングし、この表面に
＃500のZrO2粉末を第１層サンディングした後、１時間
自然乾燥を行い、その後コーティング、サンディングを
交互に繰り返し最終的に約５mm厚のシエルを形成した。
この工程中、第２層目以降のサンディングはその粒径が
＃325，＃200，＃100のものを順次使用した。このよう
にして得られたシェルの最終乾燥を恒温、恒湿下で約24
時間〜48時間行った後、脱ロウ、焼成してバックアップ
なしのシェルモールドを製造した。次にこのシェルモー
ルドを使用して真空溶解鋳造炉で合金チタンTi−６Ａ
−4Vの鋳造を行った。この結果、シュルの耐熱衝撃性お
よび耐火強度は良好であり、鋳造体の表面性状は繊細な
鋳肌を有していた。
からなるスラリーを第１層コーティングし、この表面に
＃500のZrO2粉末を第１層サンディングした後、１時間
自然乾燥を行い、その後コーティング、サンディングを
交互に繰り返し最終的に約５mm厚のシエルを形成した。
この工程中、第２層目以降のサンディングはその粒径が
＃325，＃200，＃100のものを順次使用した。このよう
にして得られたシェルの最終乾燥を恒温、恒湿下で約24
時間〜48時間行った後、脱ロウ、焼成してバックアップ
なしのシェルモールドを製造した。次にこのシェルモー
ルドを使用して真空溶解鋳造炉で合金チタンTi−６Ａ
−4Vの鋳造を行った。この結果、シュルの耐熱衝撃性お
よび耐火強度は良好であり、鋳造体の表面性状は繊細な
鋳肌を有していた。
〔実施例７〕 鋳型材の基材として純度90％、平均粒径325メッシュパ
スの酸化ジルコニアを用い、実施例１と同様な鋳造方法
でステンレス鋼SUS 420J−２の鋳造を行った。その結
果、溶湯と鋳型の化学反応はほとんどよく、表面の肌荒
れのない精密な鋳造品が得られた。
スの酸化ジルコニアを用い、実施例１と同様な鋳造方法
でステンレス鋼SUS 420J−２の鋳造を行った。その結
果、溶湯と鋳型の化学反応はほとんどよく、表面の肌荒
れのない精密な鋳造品が得られた。
〔実施例８〕 実施例５と同様な鋳造方法で、下記の組成からなるガラ
スセラミツクスの鋳造を行った。この結果、クラックの
入らない機械強度にすぐれたガラス鋳造体が得られた。
スセラミツクスの鋳造を行った。この結果、クラックの
入らない機械強度にすぐれたガラス鋳造体が得られた。
ガラス組成 以上の実施例で示した本発明による主としてチタンおよ
びチタン合金を始めとする金属とガラスセラミツクス用
鋳型材の性能を調べるために、同一サイズの鋳造体を鋳
造し、リン酸塩素鋳型材およびマグネシア系鋳型材との
比較実験を純チタンおよび合金チタンTi−６Ａ−4Vで
行った。その結果を第１表に示す。
びチタン合金を始めとする金属とガラスセラミツクス用
鋳型材の性能を調べるために、同一サイズの鋳造体を鋳
造し、リン酸塩素鋳型材およびマグネシア系鋳型材との
比較実験を純チタンおよび合金チタンTi−６Ａ−4Vで
行った。その結果を第１表に示す。
この第１表に揚げたチタンおよびチタン合金鋳造体の機
械的性質の測定結果から、本発明の鋳型材の場合、リン
酸塩やマグネシア系と比較して、ZrSiO4を補強材として
添加しないZrO2単独の場合においてもすぐれた性能を示
し、かつZrSiO4を添加した場合は鋳造時におけるクラッ
クの発生や損傷もほとんどなく、十分な鋳型強度と耐久
性を有し、一層すぐれた性能を示した。
械的性質の測定結果から、本発明の鋳型材の場合、リン
酸塩やマグネシア系と比較して、ZrSiO4を補強材として
添加しないZrO2単独の場合においてもすぐれた性能を示
し、かつZrSiO4を添加した場合は鋳造時におけるクラッ
クの発生や損傷もほとんどなく、十分な鋳型強度と耐久
性を有し、一層すぐれた性能を示した。
またいずれの鋳造体の表面性状もリン酸塩系やマグネシ
ア系埋没材を使用したものよりも表面反応層が薄く、酸
洗い後の鋳肌表面は繊細で滑らかであった。なお、この
第１表には示さないが、実施例７に挙げたステンレス鋳
造品の場合も従来の鋳造型材を用いたものに比較してい
ささかも遜色が無く、むしろ機械的強度にすぐれ、鋳肌
のきれいな鋳造品が得られた。また金属以外の実施例８
に挙げたガラスセラミツクスの鋳造品の場合も熱歪みに
よるガラス表面のクラックの発生もほとんどなく、抗折
強度の向上が見られた。
ア系埋没材を使用したものよりも表面反応層が薄く、酸
洗い後の鋳肌表面は繊細で滑らかであった。なお、この
第１表には示さないが、実施例７に挙げたステンレス鋳
造品の場合も従来の鋳造型材を用いたものに比較してい
ささかも遜色が無く、むしろ機械的強度にすぐれ、鋳肌
のきれいな鋳造品が得られた。また金属以外の実施例８
に挙げたガラスセラミツクスの鋳造品の場合も熱歪みに
よるガラス表面のクラックの発生もほとんどなく、抗折
強度の向上が見られた。
ところで、本発明で使用されるZrO2の素材は非安定化ジ
ルコニア、部分安定化ジルコニア、安定化ジルコニアか
ら単独または組み合わせて使用できる。また補強材のZr
SiO4はZrO2の物理化学的特性を大幅に低下せしめない適
性範囲内において任意に配合せしめることができる。
ルコニア、部分安定化ジルコニア、安定化ジルコニアか
ら単独または組み合わせて使用できる。また補強材のZr
SiO4はZrO2の物理化学的特性を大幅に低下せしめない適
性範囲内において任意に配合せしめることができる。
一方、ZrO2の平均粒径であるが1.0mm以上では、通気度
は十分であるものの鋳型強度の保持の点で結合力が十分
でなく又、鋳造の際、繊細な鋳肌面が得にくい。他方ジ
ルコンの平均粒径も2.35mm以上では均一な混練を行うこ
とが困難であり、操作上問題がある。次に結合剤として
は、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾルなどの
無機バインダー、カルボキシメチルセルロース（CMC）
ポリビニールアルコール（PVA）、アクリル樹脂系エマ
ルジョン、ワックスエマルジョン、尿素樹脂、フェノー
ル樹脂などの有機バインダーから適切なものを選択でき
る。またスラリーの流動性を良好にし、ワックスパター
ンへのスラリーの付着をよくするための界面活性剤は陰
イオン系、非イオン系などのぬれ性のよいものを、一方
泡の発生による鋳物表面の欠陥を防止し、鋳物表面の不
均一なむらをなくすための消泡剤としては、シリコン
系、石油系などから任意に選択でき、これらは結合剤に
添加しても凝集しないものを適正な範囲内で自由に組み
合わせて使用できる。更にワックスパターンへのスラリ
ーのコーティングおよびサンディング工程でのスコッタ
材（耐火砂）としては、第１層目はZrO2が好ましいが第
２層目以降はマグネシア、ジルコンサンド、ハイアルミ
ナサンドなど公知のスコッタ材を使用してもよい。最後
に鋳造方法については、公知の全ての方法が適用できる
が、特にシェルモールド法においては、バックアップを
石膏で行うことにより、基材としてのZrO2の使用量の大
幅な低減による鋳型材のコストの低下と石膏をバックア
ップ材として用いることから簡便に寸法精度のすぐれた
製造品を鋳造できる。
は十分であるものの鋳型強度の保持の点で結合力が十分
でなく又、鋳造の際、繊細な鋳肌面が得にくい。他方ジ
ルコンの平均粒径も2.35mm以上では均一な混練を行うこ
とが困難であり、操作上問題がある。次に結合剤として
は、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾルなどの
無機バインダー、カルボキシメチルセルロース（CMC）
ポリビニールアルコール（PVA）、アクリル樹脂系エマ
ルジョン、ワックスエマルジョン、尿素樹脂、フェノー
ル樹脂などの有機バインダーから適切なものを選択でき
る。またスラリーの流動性を良好にし、ワックスパター
ンへのスラリーの付着をよくするための界面活性剤は陰
イオン系、非イオン系などのぬれ性のよいものを、一方
泡の発生による鋳物表面の欠陥を防止し、鋳物表面の不
均一なむらをなくすための消泡剤としては、シリコン
系、石油系などから任意に選択でき、これらは結合剤に
添加しても凝集しないものを適正な範囲内で自由に組み
合わせて使用できる。更にワックスパターンへのスラリ
ーのコーティングおよびサンディング工程でのスコッタ
材（耐火砂）としては、第１層目はZrO2が好ましいが第
２層目以降はマグネシア、ジルコンサンド、ハイアルミ
ナサンドなど公知のスコッタ材を使用してもよい。最後
に鋳造方法については、公知の全ての方法が適用できる
が、特にシェルモールド法においては、バックアップを
石膏で行うことにより、基材としてのZrO2の使用量の大
幅な低減による鋳型材のコストの低下と石膏をバックア
ップ材として用いることから簡便に寸法精度のすぐれた
製造品を鋳造できる。
〈発明の効果〉 叙上の如く本発明による精密鋳造用鋳型材は高温時での
化学的安定性にすぐれ耐熱性、耐蝕性そして耐久性に富
む酸化ジルコニウムを基材とした鋳型材であることか
ら、高融点金属やチタンを始めとする非常に活性の高い
金属で鋳造困難な金属そしてガラスセラミツクスなどの
鋳造に使用することができるなど従来にない広範囲な金
属その他の鋳造材料の精密鋳造を行うことができる。さ
らに、ジルコンを補強材として配合せしめた場合、耐熱
衝撃性に優れ、クラックや焼付現象もなく、良好な鋳肌
面を有する鋳造体が得られる。
化学的安定性にすぐれ耐熱性、耐蝕性そして耐久性に富
む酸化ジルコニウムを基材とした鋳型材であることか
ら、高融点金属やチタンを始めとする非常に活性の高い
金属で鋳造困難な金属そしてガラスセラミツクスなどの
鋳造に使用することができるなど従来にない広範囲な金
属その他の鋳造材料の精密鋳造を行うことができる。さ
らに、ジルコンを補強材として配合せしめた場合、耐熱
衝撃性に優れ、クラックや焼付現象もなく、良好な鋳肌
面を有する鋳造体が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】平均粒径が1.0mm未満の酸化ジルコニウム
を基材とし、これに平均粒径が2.35mm未満のジルコンを
補強材として上記酸化ジルコニウムの配合量に対し最大
40重量％添加したことを特徴とする精密鋳造用鋳型材。 - 【請求項２】鋳造対象物形状をしたろう模型を型枠中に
セットし、該型枠中に平均粒径が1.0mm未満の酸化ジル
コニウムを基材とし、これに平均粒径が2.35mm未満のジ
ルコンを補強材として上記酸化ジルコニウムの配合量に
対し最大40重量％添加してなる粉末状の鋳型材を充填す
る工程の後、脱ろう工程を経て形成された殻中に溶湯を
注入することを特徴とする精密鋳造方法。 - 【請求項３】平均粒径が1.0mm未満の酸化ジルコニウム
を基材とし、これに平均粒径が2.35mm未満のジルコンを
補強材として上記酸化ジルコニウムの配合量に対し最大
40重量％添加してなる粉末状の鋳型材と結合材を含んだ
溶液とを混練してスラリーを作る工程を経た後、そのス
ラリー中に鋳造対象物形状を成すろう模型を浸漬もしく
は、上記スラリーを表面に塗布して、ろう模型表面に鋳
型材のコート層を備えたろう模型を型枠中に石膏、ケイ
酸塩、リン酸塩などのバックアップ材を充填し、脱ろう
工程後の殻中に溶湯を注入せしめることを特徴とする精
密鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6436285A JPH0647142B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6436285A JPH0647142B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61222658A JPS61222658A (ja) | 1986-10-03 |
| JPH0647142B2 true JPH0647142B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=13256075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6436285A Expired - Lifetime JPH0647142B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647142B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6222605B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2017-11-01 | 三菱重工業株式会社 | 中子材、中子、及び中子材の製造方法、中子の製造方法。 |
| JP6315377B2 (ja) * | 2014-03-12 | 2018-04-25 | 三菱重工業株式会社 | 鋳型形成用スラリー、鋳型、および、鋳型の製造方法 |
| CN113138157B (zh) * | 2021-04-08 | 2022-08-19 | 北京科技大学 | 一种铝合金挤压型材应力腐蚀敏感性无损评估方法 |
| CN117344244B (zh) * | 2023-10-16 | 2024-09-27 | 中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司 | 一种高强度低膨胀系数因瓦合金及其制造方法 |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP6436285A patent/JPH0647142B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61222658A (ja) | 1986-10-03 |
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