JPH07246442A

JPH07246442A - 鋳型材

Info

Publication number: JPH07246442A
Application number: JP3872894A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yuasa; 茂樹湯浅; Teruo Tamura; 輝雄田村
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【構成】アルミナセメント、並びに酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム等の骨材を主成分とする鋳型材に
おいて、アルミナセメントに対して、酢酸リチウム、酒
石酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、炭酸リチ
ウム等のようなリチウム化合物０．０５〜５重量％を含
有し、且つ該リチウム化合物がリチウム化合物に対して
２０〜１００重量％のブタノール、ｎ−オクチルアルコ
ール、ｎ−デシルアルコール、ラウリルアルコール、ス
テアリルアルコール等の高級アルコールで被覆されてい
ることを特徴とする鋳型材。【効果】本発明の鋳型材は、練和直後から所定時間流
動性が持続するため操作余裕時間が充分に取れ、しかも
一定の所用時間経過後に迅速に硬化する。従って、ワッ
クスパターンの細部まで充分に練和物が流れ込み、精密
な鋳造物が得られる。また、鋳造圧に耐え、割り出し易
い適当な強度があり、鋳造操作に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチタン鋳造用鋳型材に関
し、流動性が良好で、迅速に硬化する鋳型材を提供す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体適合性の良好なチタンまたは
チタン合金が、従来のニッケル、クロム、コバルトなど
の合金に代わって使用されるようになってきた。

【０００３】しかし、チタンまたはチタン合金は融点が
高く、酸化されやすい。従って、従来のシリカ系、燐酸
系鋳型材を模型のワックスパターン上に流し込み、硬化
させ、ロストワックスを行った後、チタンを溶解して鋳
造するとチタン表面が容易に酸化され、硬くて脆くなる
ので、精密な寸法精度や良好な鋳肌が得られなかった。

【０００４】そこで、上記問題を解決するため、特開昭
６０−１８２５０号では、酸化マグネシウム、酸化カル
シウムなどの酸化物を主成分とする骨材に、ジルコニア
アルコキサイド、ジルコニアゾルなどのジルコニア化合
物を用いることが開示されている。さらに、特開平４−
７５７４４号には、コロイド状ジルコニア粉末、アルカ
リ性ジルコニアゾルとカルシウムの酸化物、炭酸物、ま
たは水酸化物を用いることが開示されている。また、特
開平５−２４６８１８号には、アルミナセメントと骨材
を主成分とし、さらにアルカリ土類金属の炭酸塩を硬化
助剤として含む鋳型材が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記アルミナセメント
と骨材を主成分とする鋳型材は、アルカリ土類金属の炭
酸塩を初めとして種々の硬化助剤を用いることにより水
と練和して短時間に硬化させることができるが、水と練
和した直後から硬化が始まり、練和物の流動性がすぐに
低下し、操作余裕時間が短くなる。そのため、ワックス
パターンの細部に充分に流れ込まず、最終的には精密な
鋳造体が得られなかった。逆に練和物の流動性を得るた
めに、硬化助剤の含有率を低くすると短時間で硬化が起
こらず、次の作業に入るのに長時間待たざるを得ないの
で、不経済であった。

【０００６】本発明は、鋳型材と練和液からなる練和物
が、練和直後から所定時間流動性を持続し、充分な操作
余裕時間を有し、所定の時間経過後は迅速に硬化する鋳
型材を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意研究した結果、高級アルコールで被覆
したリチウム化合物を硬化助剤として用いることによ
り、練和直後から流動性が低下することなく、所定の時
間経過後は迅速に硬化する鋳型材を見いだし、本発明を
完成させるに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、アルミナセメント及
び骨材を主成分とする鋳型材において、アルミナセメン
トに対してリチウム化合物０．０５〜５重量％を含有し
且つ該リチウム化合物がリチウム化合物に対し２０〜１
００重量％の高級アルコールで被覆されていることを特
徴とする鋳型材である。

【０００９】本発明に用いられるアルミナセメントは結
合材としての役割をする。該アルミナセメントはＣａＯ
・Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とする公知のものがなんら制限なく
使用される。具体的に例示すれば、ホワイトボーキサイ
トと石灰石を原料として溶解法により製造された粉末状
アルミナセメント、レッドボーキサイトと石灰石を原料
として溶解法により製造された粉末状アルミナセメント
等が挙げられる。

【００１０】本発明の鋳型材において、全成分に占める
アルミナセメントの割合は通常５〜８０重量％、好まし
くは１０〜７０重量％である。５重量％より少ないと強
度が弱く、８０％を越えると、鋳造後の強度が高すぎて
割り出しが難しくなり実用的でない。アルミナセメント
の平均粒径は０．１〜１００μｍのものが好適に使用で
きる。

【００１１】本鋳型材に用いる骨材としては耐火性のあ
るものであれば制限なく使用できる。具体例を示すと、
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウ
ム、ジルコン、ムライト、酸化チタン、スピネル、炭化
珪素、窒化珪素およびシリカ等の粉末が挙げられる。こ
れらを１種または２種以上組み合わせて使用することが
できる。これら骨材は、アルミナセメント１００重量部
に対して通常７０〜９００重量部配合される。

【００１２】本発明では、硬化助剤として用いるリチウ
ム化合物が高級アルコールで被覆されていることが特徴
となる。

【００１３】上記リチウム化合物としては、塩化リチウ
ム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、フッ化リチウム及び
炭酸リチウム等の無機リチウム塩、酢酸リチウム、酒石
酸リチウム、クエン酸リチウム等の有機リチウム塩、水
酸化リチウム等のアルカリリチウム化合物などの粉末が
使用できる。これらのうち、有機リチウム塩は、焼成
後、有機成分が分解し、焼失し、不安定な酸化物を作ら
ない、しかも無機酸の発生がなく電気炉等の装置に悪影
響を及ぼさない等の理由により好適に用いられる。

【００１４】これらリチウム化合物の含有量はアルミナ
セメントに対して０．０５〜５重量％の範囲が好適であ
る。含有量が０．０５重量％より少ないと硬化が迅速で
なく、５重量％を越えると融点の低下が起こり、金属と
の焼き付き等が起き始める。

【００１５】該リチウム化合物を被覆する高級アルコー
ルとしては、炭素数が４以上のものが好適に用いられ
る。炭素数が３以下の低級アルコールは揮発性が高く実
質的にリウム化合物を被覆できないので使用できない。

【００１６】該高級アルコールを具体的に例示すれば、
ブタノール、2-エチルヘキサノール、ヘプタノールトリ
デカノール、ｎ−オクチルアルコール、ｎ−デシルアル
コール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステ
アリルアルコール等の高級飽和脂肪族アルコール、オレ
イルアルコール等の高級不飽和脂肪族アルコールが挙げ
られる。特に、室温で固体状の炭素数１２以上の高級ア
ルコールは、高級アルコールで被覆されたリチウム化合
物が粉末状となり、取扱い易くなる点で好適に用いられ
る。

【００１７】高級アルコールによるリチウム化合物の被
覆は、高級アルコールが室温で液状である場合には、リ
チウム化合物を高級アルコール中に入れ、攪拌しながら
分散混合してリチウム化合物表面に高級アルコールを保
持させ、その後、表面が高級アルコールで湿った粉体ま
たはペーストとして取り出して用いる。また、高級アル
コールが室温で固体状である場合には、温度を加えて液
状にした高級アルコール中にリチウム化合物を入れ、攪
拌しながら分散混合してリチウム化合物表面に高級アル
コールを被覆させた後、室温に戻し、その後高級アルコ
ール被覆リチウム化合物が粉末状であればそのまま用
い、塊状であれば乳鉢、揺動ミキサー、ボールミルなど
の解砕機を用いて粉末状にする。また、必要に応じて、
低沸点の有機溶媒に高級アルコールを溶解させた溶液を
用いて被覆させることも可能である。

【００１８】被覆する高級アルコールの量は、リチウム
化合物に対して２０〜１００重量％の範囲が好適であ
る。この高級アルコールの量を変えることによりリチウ
ム化合物の水への溶解の時期を変えることができ、鋳型
材の練和物の流動性を保持できる時間、すなわち操作余
裕時間を制御することができる。高級アルコールの被覆
量が多い程操作余裕時間が長くなるが、通常、有効な操
作余裕時間が２分から５分の範囲になるように被覆量を
決定する。高級アルコールの被覆量が１００重量％を越
えると、高級アルコールが有機物として硬化体中に残
り、焼成後、それらが空洞として残り、焼成した硬化体
表面が荒れ、また空焼き強度が低下することになり好ま
しくない。逆に、被覆量が２０重量％未満であると、リ
チウム化合物を十分に被覆することができず、操作余裕
時間を制御する効果がなくなる。

【００１９】本発明の鋳型材は、必要に応じて膨張調整
材として金属ジルコニウム、でんぷん等を添加してもよ
い。

【００２０】本発明の鋳型材は、アルミナセメント、高
級アルコールで被覆したリチウム化合物、骨材及び必要
に応じて膨張調整材をいかなる順序で混合して調製して
もよい。また、その混合方法にも限定はない。ただし、
高級アルコールで被覆したリチウム化合物の鋳型材に対
する添加量が少ない場合には、予め酸化マグネシウム、
酸化ジルコニウム等の骨材成分と該高級アルコールで被
覆したリチウム化合物を先に高濃度で乳鉢または揺動ミ
キサー等で混合してマスターバッチとし、マスターバッ
チから必要量を、アルミナセメント、骨材及び必要に応
じて膨張調整材等と混合して鋳型材とする調整方法が好
適に採用される。

【００２１】本発明の鋳型材においては、アルミナセメ
ント、並びに酸化ジルコニウム及び／又は酸化マグネシ
ウムからなる骨材を主成分とする鋳型材において、アル
ミナセメントに対して有機リチウム塩からなるリチウム
化合物０．０５〜５重量％を含有し且つ該リチウム化合
物がリチウム化合物に対して２０〜１００重量％の炭素
数１２以上の高級アルコールで被覆されている鋳型材
が、操作余裕時間が充分にあり、迅速な硬化が起こり、
しかも製造し易さ、取扱易いこと等の理由により特に好
適である。

【００２２】本発明の鋳型材を硬化させるために用いる
練和液は、鋳型材の基本的性質に影響を与えない水溶液
であれば制限なく使用できる。例えば、水、コロイダル
シリカ水溶液、アルミナコロイド水溶液、ジルコニアコ
ロイド水溶液等が挙げられる。鋳型材と該練和液の混合
比は、得られる練和物が適度な流動性を有し、物性に影
響を与えない範囲であればよい。一般には鋳型材と練和
液の比が１０／１〜１／１の範囲で使用される。

【００２３】

【発明の効果】本発明の鋳型材は、練和直後から所定時
間流動性を持続するため操作余裕時間が充分に取れ、し
かも一定時間経過後には迅速に硬化する。従って、ワッ
クスパターンの細部まで充分に練和物が流れ込み、精密
な鋳造物が得られる。また、本発明の鋳型材は、鋳造圧
に耐え、割り出し易い適当な強度があり、鋳造操作に優
れている。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものでは
ない。なお、実施例中に示した試験方法については次の
通りである。

【００２５】１．硬化時間日本工業規格Ｔ６６０１の凝固時間試験方法に準じ、内
径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍの金属の円筒形の中に混和し
た試料を充填し、混和を開始した時から荷重３００ｇの
ビカー針（針の直径２ｍｍ）が試料の中に入らなくなる
までの時間を硬化時間とする。

【００２６】２．流動性混和した試料を内径４０ｍｍ、高さ３０ｍｍの枠内に満
たし、混和開始から２分後に枠を取り外し、硬化後の試
料の広がりを流動性の尺度とした。流動性は、広がった
試料の直径の値で表す。

【００２７】３．操作余裕時間混和した試料を内径４０ｍｍ、高さ３０ｍｍの容器に充
填し、容器を９０度に傾けて、練和開始から試料が流れ
出なくなるまでの時間を操作余裕時間とする。

【００２８】４．破砕抗力日本工業規格Ｔ６６０１のの破砕抗力試験方法に準じ、
内径３０ｍｍ、高さ６０ｍｍの金属の円筒形の中の混和
した試料を満たし、取扱いに耐える程度に凝固した後に
型より取り出して、室温に放置し、混和開始より２４時
間後に圧縮試験機を用いて、クロスヘッド１ｍｍ／分で
測定し、その値を鋳型材の生強度とした。

【００２９】空焼き後の強度も同様の方法で試料を作
り、電気炉にて所定の温度まで１０℃／分で昇温し、３
０分係留し、室温まで法令させた後、圧縮強度を測定し
その値を空焼成強度とした。

【００３０】実施例１加温して溶解したステアリルアルコール１００重量部中
に粉末状酢酸リチウム３００重量部を入れ充分に混合し
た後室温に戻し、ステアリルアルコールによって被覆さ
れた固体状の酢酸リチウムを得た。この固体状物を乳鉢
で粉砕しておよそ５００μｍの粉末にして、この粉末１
重量部と酸化マグネシウム（平均粒径５μｍ）９９重量
部を充分に混合した。この混合物すなわち酸化マグネシ
ウム希釈のステアリルアルコール被覆の酢酸リチウムを
マスターバッチ粉末とした。

【００３１】次に、結合材としてアルミナセメント〔ア
サノアルミナセメント１号、日本セメント（株）製、ホ
ワイトボーキサイトと石灰石を原料としたもの〕１００
重量部、骨材として、酸化アルミニウム粉（平均粒径２
０μｍ）１５０重量部、酸化ジルコニウム粉（平均１０
０μｍ）１５０重量部、上記マスターバッチ粉末４重量
部を充分に混合し、粉末成分とした。粉末成分中、アル
ミナセメント１００重量部に対して酢酸リチウム０．３
重量部、ステアリルアルコール０．１重量部である。

【００３２】この粉末成分と練和液（水）の比（Ｐ／
Ｌ）を１００対２０の重量部で混合し、前出の方法に従
って硬化時間、流動性、操作余裕時間、破砕抗力につい
て調べた。なお、焼成温度は１０００℃である。その結
果、硬化時間は１３分１０秒、生強度５ＭＰａ、空焼成
強度は６ＭＰａ、流動性７０ｍｍ、操作余裕時間４分３
０秒であり、充分な流動性と操作余裕時間があった。

【００３３】実施例２〜１２、比較例１〜４実施例１における酢酸リチウムまたはステアリルアルコ
ールの代わりに他のリチウム化合物、高級アルコールを
用いた場合、これらの含有量を変えた場合、および比較
例として高級アルコールで被覆しないリチウム化合物を
用いた場合および高級アルコール量を変えた場合の結果
を表１に示す。これ以外は実施例と同様に行った。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例１３結合材としてアルミナセメント〔アサノアルミナセメン
ト１号：日本セメント（株）製〕１００重量部、骨材と
して酸化マグネシウム粉（平均粒径５μｍ）１５０重量
部、酸化ジルコニウム粉１５０重量部、およびステアリ
ルアルコール０．１重量部で被覆した炭酸リチウム粉
０．３重量部を十分に混合し粉末成分とした。この粉末
成分１００ｇを２０％コロイダルシリカ水溶液（カタロ
イドＳ１４０：触媒化成工業製）３０ｍｌで混和し実施
例１と同様に硬化時間、流動性、操作余裕時間、空焼成
強度について調べた。その結果、硬化時間１２分、流動
性６８ｍｍ、操作余裕時間４分、空焼成強度６．１ＭＰ
ａであった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 22/00 24/02 28/06 //(Ｃ０４Ｂ 28/06 24:04 22:00）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナセメント及び骨材を主成分とす
る鋳型材において、アルミナセメントに対してリチウム
化合物０．０５〜５重量％を含有し且つ該リチウム化合
物がリチウム化合物に対し２０〜１００重量％の高級ア
ルコールで被覆されていることを特徴とする鋳型材。