JPH07314078A - Molding material - Google Patents

Molding material

Info

Publication number
JPH07314078A
JPH07314078A JP10938394A JP10938394A JPH07314078A JP H07314078 A JPH07314078 A JP H07314078A JP 10938394 A JP10938394 A JP 10938394A JP 10938394 A JP10938394 A JP 10938394A JP H07314078 A JPH07314078 A JP H07314078A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
binder
weight
casting
oxide
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10938394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Yuasa
茂樹 湯浅
Teruo Tamura
輝雄 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP10938394A priority Critical patent/JPH07314078A/en
Publication of JPH07314078A publication Critical patent/JPH07314078A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to freely change the coefft. of expansion of a casting mold by compounding a specific ratio of tungsten metallic powder with a binder. CONSTITUTION:The tungsten metallic powder is compounded at 5 to 40wt.% of the binder with the binder of the molding material for a titanium alloy consisting of the binder, such as alumina cement or zirconia sol, and aggregate, such as zirconium oxide or magnesium oxide as basic components. The tungsten metallic powder is oxidized to form tungsten oxide which expands to compensate the casting shrinkage of the titanium alloy. The tungsten metallic powder having purity >=95wt.% is more preferable and its grain size is adequately 3 to 50mum. An increase of a calcination speed is attained if the tungsten metallic powder is used as an expanding material. The coefft. of expansion is adjustable in a range of 0.1 to 7%. The molding material which does not roughen casting surfaces is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、チタンまたはチタン合
金鋳造用鋳型材に関し、膨張率を自由に変えることがで
きる鋳型材を提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a casting material for casting titanium or titanium alloy, and provides a casting material whose expansion coefficient can be freely changed.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, titanium or titanium alloy having good biocompatibility has been used in place of conventional alloys such as nickel, chromium and cobalt.

【0003】しかし、チタンまたはチタン合金は融点が
高く且つ酸化されやすく、従来のシリカ系、リン酸系鋳
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。
However, titanium or a titanium alloy has a high melting point and is easily oxidized, and a conventional silica-based or phosphoric-acid-based template material is cast on a wax pattern of a model, cured, and lost wax is performed, and then titanium is dissolved. When cast, the titanium surface is easily oxidized and becomes hard and brittle, so precise dimensional accuracy and good casting surface cannot be obtained.

【0004】そこで、これらを解決する方法として、特
開昭60−18250では、酸化マグネシウム、カルシ
アなどの酸化物を主成分とする骨材に、ジルコニウムア
ルコキサイド、ジルコニアゾルなどの酸化ジルコニウム
化合物の結合材を用いることが開示されている。さら
に、特開平4−75744には、コロイド状酸化ジルコ
ニウム粉末、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、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には、アルミナセメ
ントの結合材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。
In order to solve these problems, Japanese Patent Laid-Open No. 60-18250 discloses an aggregate containing an oxide such as magnesium oxide and calcia as a main component and a zirconium oxide compound such as zirconium alkoxide and zirconia sol. The use of a binder is disclosed. Further, JP-A-4-75744 discloses the use of colloidal zirconium oxide powder, alkaline zirconia sol and calcium oxide, carbonate and hydroxide. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 5-246818 proposes a mold material containing a binder of alumina cement and an aggregate as main components and further containing a carbonate of an alkaline earth metal as a hardening aid.

【0005】ところが、これら鋳型材では溶融したチタ
ン金属が鋳造されて固体状になる時に、収縮する問題が
あった。この収縮を補うために特開昭61−9940で
はZr、Fe、Si、Sn、Cu、Ni、Cr等の金属
粉末を加え、金属の酸化による膨張を利用する方法が提
案されている。これと同様に特開昭61−213459
にはTi金属の微粉末を含有する鋳型材組成物が提案さ
れている。
However, these mold materials have a problem that when molten titanium metal is cast into a solid state, it shrinks. In order to compensate for this shrinkage, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-9940 proposes a method in which metal powder such as Zr, Fe, Si, Sn, Cu, Ni and Cr is added and the expansion of the metal due to oxidation is used. Similarly to this, JP-A-61-213459
Proposes a mold material composition containing fine powder of Ti metal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記金属の酸化による
膨張を利用する方法では、酸化物生成自由エネルギーが
チタンの酸化物と同等またはより低い金属酸化物となる
金属が好ましく、ジルコニウム、チタンが最も適した金
属であることが記されている。
In the method utilizing expansion of metal due to oxidation, a metal having an oxide formation free energy equal to or lower than that of titanium oxide is preferable, and zirconium and titanium are most preferable. It is noted to be a suitable metal.

【0007】しかしながら、酸化ジルコニウム金属粉末
は酸化されやすく、室温から急激に加熱して焼成を行う
と鋳型材に割れが生じ易くなる。従って、ジルコニウム
金属粉末を含んだ鋳型材では焼成速度を遅くする必要が
ある。
However, the zirconium oxide metal powder is easily oxidized, and cracking is likely to occur in the mold material when heated rapidly from room temperature and fired. Therefore, it is necessary to slow the firing rate for the mold material containing the zirconium metal powder.

【0008】本発明は、焼成速度を速くすることがで
き、適当な膨張率が得られ、チタンまたはチタン合金の
焼き付きがない取扱いやすい鋳型材を提供することが課
題とする。
An object of the present invention is to provide a mold material that can be fired at a high rate, has an appropriate expansion coefficient, and is easy to handle without seizure of titanium or titanium alloy.

【0009】[0009]

【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、膨張材としてタングス
テン金属粉末を用いることにより、焼成速度を速くして
焼成でき、適当な膨張率が得られ、しかも鋳肌が荒れな
い鋳型材を見い出し、本発明を完成させるに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, by using a tungsten metal powder as an expansive material, it is possible to increase the firing rate and to obtain an appropriate expansion coefficient. The present invention has been completed by finding a mold material which has no deterioration in the casting surface and has no rough casting surface.

【0010】すなわち、本発明は、結合材、骨材を基本
成分とするチタンまたはチタン合金用鋳型材において、
更にタングステン金属粉末を結合材に対して5〜40重
量%配合してなることを特徴とする前記鋳型材である。
That is, the present invention relates to a casting material for titanium or titanium alloy containing a binder and an aggregate as basic components,
Further, the above-mentioned casting material is characterized in that 5 to 40% by weight of tungsten metal powder is mixed with the binder.

【0011】本発明で用いるタングステン金属粉末は特
にその製法は限定されず、純度は70重量%以上あれば
よいが、95重量%以上のものが好ましく使用される。
The method of producing the tungsten metal powder used in the present invention is not particularly limited, and the purity may be 70% by weight or more, but 95% by weight or more is preferably used.

【0012】タングステン金属粉末の粒径は、好ましく
は1μm〜100μm、特に3μm〜50μmの範囲が
好適である。粒径が小さいほど酸化されやすいが、粒径
が小さすぎると練和しにくくなる傾向にある。粒径が大
きすぎるとタングステンが充分な酸化されず、適当な膨
張率が得にくくなる傾向にある。
The particle size of the tungsten metal powder is preferably 1 μm to 100 μm, and particularly preferably 3 μm to 50 μm. The smaller the particle size, the more easily it is oxidized, but if the particle size is too small, it tends to be difficult to knead. If the particle size is too large, tungsten is not sufficiently oxidized, and it tends to be difficult to obtain an appropriate expansion coefficient.

【0013】鋳型材中におけるタングステン金属粉末の
含有量は、チタン、チタン合金の鋳造収縮率や鋳型材中
の結合材の割合、水分量によって決定され、結合材に対
して5〜40重量%の範囲が必須である。この範囲のタ
ングステン金属粉末を含有することにより膨張率は0.
1〜7%の範囲で調整でき、チタンまたはチタン合金の
鋳造収縮を補うことができる。この膨張率はタングステ
ン金属粉体の酸化により酸化タングステンが生成するこ
とに起因するものと考えられる。タングステン金属粉末
の割合が結合材に対して5重量%より少ないとチタンま
たはチタン合金の鋳造後の収縮を補償することができな
い。一方、タングステン金属粉末の割合が結合材に対し
て40重量%を越えると膨張し過ぎて鋳型材に割れが生
じやすく、実用に適しにくい。
The content of the tungsten metal powder in the mold material is determined by the casting shrinkage ratio of titanium or titanium alloy, the ratio of the binder in the mold material, and the water content, and is 5 to 40% by weight based on the binder. Range is mandatory. By including the tungsten metal powder in this range, the expansion coefficient is 0.
It can be adjusted in the range of 1 to 7% and can compensate for the casting shrinkage of titanium or titanium alloy. It is considered that this expansion coefficient is due to the generation of tungsten oxide by the oxidation of the tungsten metal powder. If the proportion of the tungsten metal powder is less than 5% by weight with respect to the binder, the shrinkage of titanium or titanium alloy after casting cannot be compensated. On the other hand, when the proportion of the tungsten metal powder exceeds 40% by weight with respect to the binder, the tungsten metal powder expands excessively and cracks easily occur in the mold material, which is not suitable for practical use.

【0014】ところで、鋳造において、鋳型材と鋳造さ
れる金属との反応により、鋳造体表面に鋳型材の一部が
焼き付くことがあってはならない。このような焼き付き
が生じると、鋳造表面が粗造となり、寸法精度の高い鋳
造体が得られないという問題が起こる。タングステン金
属粉末を含有する本発明の鋳型材を用いて鋳造したチタ
ンまたはチタン合金には焼き付きが見られない。その理
由はよくわからないが、酸化タングステンは、酸化物生
成自由エネルギーがチタンの酸化物より高いにもかかわ
らず、融点が高いので、溶融したチタンまたはチタン合
金と接触しても反応しにくいことによるものと考えられ
る。また、特に骨材に酸化マグネシウムを用いる場合に
は、酸化タングステンと酸化マグネシアとからなる複合
酸化物が生成し、この複合酸化物の酸化物生成自由エネ
ルギーがチタンの酸化物より低いために、尚更にチタン
またはチタン合金との反応が起こりにくいものと考えら
れる。
By the way, in casting, a part of the casting material should not be seized on the surface of the cast body due to the reaction between the casting material and the metal to be cast. If such seizure occurs, the casting surface becomes rough and a cast body with high dimensional accuracy cannot be obtained. No seizure is seen in titanium or titanium alloys cast using the mold material of the present invention containing tungsten metal powder. Although the reason for this is not clear, tungsten oxide has a higher melting point despite the higher free energy of oxide formation than that of titanium oxide, so it is difficult to react even if it comes into contact with molten titanium or titanium alloy. it is conceivable that. Further, particularly when magnesium oxide is used for the aggregate, a composite oxide composed of tungsten oxide and magnesia oxide is generated, and since the oxide formation free energy of this composite oxide is lower than that of titanium, it is even more It is considered that the reaction with titanium or titanium alloy hardly occurs.

【0015】本発明の鋳型材においては、結合材と骨材
はチタン、又はチタン合金鋳造用であれば公知のものが
使用できる。
In the casting material of the present invention, known binders and aggregates can be used as long as they are used for casting titanium or titanium alloy.

【0016】結合材を具体的に示すと、アルミナセメン
ト、ジルコニアゾル等が挙げられる。この中でアルミナ
セメントは得られる鋳型材の硬化体強度が高いので、特
に好適に用いられる。
Specific examples of the binder include alumina cement and zirconia sol. Of these, alumina cement is particularly preferably used because the strength of the cured product of the obtained template material is high.

【0017】アルミナセメントとしてはCaO・Al2
3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。アルミナセメントの平均粒径は0.1〜10
0μmのものが好適に使用できる。
As the alumina cement, CaO.Al 2
A known material containing O 3 as a main component is used without any limitation. Specific examples thereof include powdery alumina cement manufactured by a dissolution method using white bauxite and limestone as raw materials, and powdery alumina cement manufactured by a dissolution method using red bauxite and limestone as raw materials. Alumina cement has an average particle size of 0.1 to 10
Those having a thickness of 0 μm can be preferably used.

【0018】アルミナセメントを用いた場合、鋳型材全
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る傾向にあり実用的でな
い。
When alumina cement is used, the proportion of alumina cement in all components of the casting material is usually 5 to 80% by weight, preferably 10 to 70% by weight. If it is less than 5% by weight, the strength is weak, and if it exceeds 80%, the strength after casting tends to be too high and indexing tends to be difficult, which is not practical.

【0019】結合材としてジルコニアゾルを用いる場合
には、ジルコニアゾルは酢酸ジルコニアゾル、炭酸ジル
コニウムアンモニウムゾル等が挙げられる。特に酢酸ジ
ルコニアゾルは鋳型の収縮が少ないので特に好適に用い
られる。鋳型材全成分に対するジルコニアゾルの割合は
通常5〜50重量%である。
When zirconia sol is used as the binder, examples of the zirconia sol include zirconia acetate sol and ammonium zirconium carbonate sol. In particular, zirconia acetate sol is particularly preferably used because the mold shrinkage is small. The ratio of zirconia sol to the total components of the casting material is usually 5 to 50% by weight.

【0020】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。骨材を具体的に示
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が挙げられる。
この中で、特に酸化ジルコニウムはチタンの酸化物に対
して安定な化合物なので好ましい。さらに、酸化マグネ
シアはタングステン金属と安定な複合金属酸化物を生成
するのでより好ましい。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。特に酸化ジルコニウ
ムと酸化マグネシウムの組み合わせは焼き付きが生じに
くいので、より好ましい。これら骨材は、結合材100
重量部に対して通常70〜900重量部配合される。
As the aggregate used in the casting material of the present invention, any material having fire resistance can be used without limitation. Specific examples of the aggregate include aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, zircon, mullite, titanium oxide, spinel, silicon carbide, silicon nitride and silica.
Of these, zirconium oxide is particularly preferable because it is a compound that is stable with respect to titanium oxide. Furthermore, magnesia oxide is more preferable because it forms a stable complex metal oxide with tungsten metal. These can be used alone or in combination of two or more. In particular, a combination of zirconium oxide and magnesium oxide is more preferable because seizure hardly occurs. These aggregates are made of a binder 100.
Usually, 70 to 900 parts by weight is blended with respect to parts by weight.

【0021】本発明では、結合材にアルミナセメントを
用いる場合には、硬化助材としてリチウム化合物を用い
ることができる。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
酸リチウム等の有機リチウム塩、水酸化リチウム等が使
用できる。
In the present invention, when alumina cement is used as the binder, a lithium compound can be used as a hardening aid. As the lithium compound, inorganic lithium salts such as lithium chloride, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium fluoride and lithium carbonate, organic lithium salts such as lithium acetate and lithium tartrate, lithium hydroxide and the like can be used.

【0022】これらのリチウム化合物の中で、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のより有機リチウム塩が好まし
く、特にクエン酸リチウムは操作余裕時間があり、さら
に鋳型材と練和液とからなるスラリーの流動性があり、
且つ迅速に硬化するので好適に使用される。
Among these lithium compounds, after firing,
Organolithium salts are preferred because they decompose organic components, burn off, do not form unstable oxides, and do not adversely affect the equipment such as electric furnaces without the generation of inorganic acids, especially lithium citrate. Has an operation allowance time, and has fluidity of a slurry composed of a mold material and a kneading liquid,
It is preferably used because it cures quickly.

【0023】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傾向にある。
The content of these lithium compounds is preferably in the range of 0.05 to 5% by weight with respect to the alumina cement. If the content is less than 0.05% by weight, curing will not be rapid, and if it exceeds 5% by weight, the melting point will be lowered and seizure with a metal will tend to start.

【0024】また、操作余裕時間を調整のために、上記
リチウム化合物は高級アルコールで被覆することもでき
る。高級アルコールでリチウム化合物を被覆する場合に
は、この高級アルコールはカーボン数が4個以上のもの
であれば制限なく用いることができる。具体的なものを
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、オレイルアルコール、ステアリルアルコール等
が挙げられる。
The lithium compound may be coated with a higher alcohol in order to adjust the operation allowance time. When a lithium compound is coated with a higher alcohol, this higher alcohol can be used without limitation as long as it has 4 or more carbon atoms. Specific examples are butanol, 2-ethylhexanol, heptanol tridecanol, n-octyl alcohol, and n.
-Decyl alcohol, lauryl alcohol, cetyl alcohol, oleyl alcohol, stearyl alcohol and the like.

【0025】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の中に入れ、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にリチウム化合物を入れ、攪
拌しながら分散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。
When the higher alcohol is liquid at room temperature, the lithium compound is coated with the higher alcohol so that the lithium compound is placed in the higher alcohol and dispersed and mixed with stirring to retain the higher alcohol on the surface of the lithium compound. Then, it is taken out and used as a powder or paste whose surface is wet with higher alcohol. Further, when the higher alcohol is solid at room temperature, the lithium compound is put into a liquid higher alcohol by applying a temperature, and the lithium compound is dispersed with stirring to coat the surface of the lithium compound with the higher alcohol. If the lithium compound coated with higher alcohol is powdery, it is used as it is, and if it is lumpy, it is powdered using a crusher such as a mortar, a rocking mixer and a ball mill. Further, if necessary, it is also possible to coat with a solution in which a higher alcohol is dissolved in an organic solvent having a low boiling point.

【0026】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が保持できる時間、すなわち操作余
裕時間を変えることができる。高級アルコールの被覆量
が多い程、操作余裕時間を長くすることができるが、通
常、有効な操作余裕時間は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10
0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、また空焼成強度が低下する傾向
にあり好ましくない。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十分に発揮されにく
くなる。
The amount of higher alcohol to be coated is preferably in the range of 20 to 100% by weight based on the lithium compound. By changing the amount of this higher alcohol, the timing of dissolution of the lithium compound in water can be changed, and the time during which the fluidity of the kneaded mold material can be maintained, that is, the operating margin time can be changed. The larger the coating amount of the higher alcohol, the longer the operation allowance time can be made, but normally, the coating amount is determined so that the effective operation allowance time is in the range of 2 minutes to 5 minutes. The coating amount of higher alcohol is 10
When it exceeds 0% by weight, higher alcohols remain as organic substances in the cured product, and after baking, they remain as cavities, the surface of the baked cured product is roughened, and the empty firing strength tends to decrease, which is not preferable. On the contrary, when the coating amount is less than 20% by weight, the lithium compound cannot be sufficiently coated, and the effect of controlling the operation allowance time is not sufficiently exerted.

【0027】更に、結合材としてアルミナセメントを用
いるときは、クエン酸、クエン酸ナトリウム、炭酸ナト
リウム、トリポリリン酸、フミン酸ナトリウム、リグニ
ンスルホン酸、デキストリン、カルボキシメチルセルロ
ース等の硬化遅延剤を添加することにより操作余裕時間
を調整することもできる。これら硬化遅延剤は通常アル
ミナセメントに対して0.1〜10重量部の範囲で用い
られる。
Further, when using alumina cement as a binder, by adding a curing retarder such as citric acid, sodium citrate, sodium carbonate, tripolyphosphoric acid, sodium humate, ligninsulfonic acid, dextrin or carboxymethylcellulose. You can also adjust the operating margin. These hardening retarders are usually used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to the alumina cement.

【0028】本発明の鋳型材は、結合材、骨材、タング
ステン金属粉末および必要に応じて硬化助材、硬化遅延
剤等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を硬化助材として用いる態様
では、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取り、更にアルミナセメント、骨
材、タングステン金属粉末および必要に応じて硬化遅延
剤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。
The mold material of the present invention may be prepared by mixing a binder, an aggregate, a tungsten metal powder and, if necessary, a hardening aid, a hardening retarder and the like in any order. Also,
There is no limitation on the mixing method. However, in a mode in which a lithium compound coated with a higher alcohol is used as a curing aid, when the amount of the lithium compound coated with a higher alcohol added to the template material is small, it is necessary to use an aggregate component such as magnesium oxide or zirconium oxide in advance. A high-alcohol-coated lithium compound is first mixed in a high concentration in a mortar or rocking mixer to form a masterbatch, and the required amount is taken from the masterbatch, and further, alumina cement, aggregate, tungsten metal powder and, if necessary, An adjusting method of mixing with a curing retarder or the like to form a mold material is suitably adopted.

【0029】本発明の鋳型材においては、アルミナセメ
ント、酸化ジルコニウム及び/又は酸化マグネシウム、
有機酸リチウム塩並びにタングステン金属粉末を含有し
てなり、有機リチウム塩がアルミナセメントに対して
0.05〜5重量%、且つタングステン金属粉末がアル
ミナセメントに対して5〜40重量%である鋳型材が、
焼成速度を速くすることができ、焼成して適当な膨張率
があり、しかも強度が十分であり、鋳肌が荒れない等に
より特に好適である。
In the casting material of the present invention, alumina cement, zirconium oxide and / or magnesium oxide,
A mold material containing an organic acid lithium salt and a tungsten metal powder, wherein the organic lithium salt is 0.05 to 5% by weight with respect to the alumina cement, and the tungsten metal powder is 5 to 40% by weight with respect to the alumina cement. But,
It is particularly preferable because the firing rate can be increased, the firing has an appropriate expansion coefficient, the strength is sufficient, and the casting surface is not roughened.

【0030】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当な流動性を有し、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。本
発明の鋳型材と練和液を混合してワックスパターン上に
流し込んだ後、焼成することにより、ワックスを溶かし
出しさらに強度を高め膨張させる。該焼成の温度は通常
500〜850℃の範囲である。この焼成温度はジルコ
ニア金属粉末を用いる場合の500〜700℃に比較す
ると高めである。
The kneading liquid used for curing the template material of the present invention can be used without limitation as long as it is an aqueous solution which does not affect the basic properties of the template material. For example, water, colloidal silica aqueous solution, alumina colloidal aqueous solution, zirconia colloidal aqueous solution and the like can be mentioned. The mixing ratio of the template material and the kneading liquid may be in a range such that the kneaded product obtained has suitable fluidity and does not affect the physical properties. Generally, the ratio of the mold material to the kneading liquid is used in the range of 10/1 to 1/1. The casting material of the present invention and the kneading liquid are mixed and poured onto the wax pattern, and then baked to dissolve the wax and further increase the strength and expand the wax. The firing temperature is usually in the range of 500 to 850 ° C. This firing temperature is higher than that of 500 to 700 ° C. when zirconia metal powder is used.

【0031】本発明の鋳型材を用いる場合には、焼成速
度は5〜15℃/分で行うことが可能となり、ジルコニ
ウム金属粉末を用いる場合の焼成速度約2℃/分に比較
するとかなり速い速度で焼成することができる。この理
由は明かではないが、タングステン金属はジルコニウム
金属に比較して酸化されにくく、室温から400℃まで
ほとんど酸化されず、酸化熱の発生もなく膨張もしない
ので、急速に加熱することができ、一方、ジルコニウム
は室温から急速に加熱すると酸化熱が急激に発生し、鋳
型材に割れが生じるものと考えられる。
When the template material of the present invention is used, the firing rate can be 5 to 15 ° C./min, which is considerably faster than the firing rate of about 2 ° C./min when zirconium metal powder is used. Can be fired at. The reason for this is not clear, but tungsten metal is less likely to be oxidized than zirconium metal, is hardly oxidized from room temperature to 400 ° C., does not generate oxidation heat, and does not expand, so that it can be rapidly heated. On the other hand, when zirconium is rapidly heated from room temperature, it is considered that the heat of oxidation is rapidly generated and the mold material is cracked.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の鋳型材は、タングステン金属粉
末を含有することにより適度な膨張率が得られる。しか
も、安定な膨張を得るために、速い焼成速度で焼成する
ことができる利点がある。その結果、簡便に焼成するこ
とができ、経済的である。さらに、本発明の鋳型材を用
いてチタンまたはチタン合金を鋳造すると焼き付きのな
い鋳肌のきれいな鋳造体が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION The mold material of the present invention can obtain an appropriate expansion coefficient by containing the tungsten metal powder. Moreover, there is an advantage that firing can be performed at a high firing rate in order to obtain stable expansion. As a result, it can be easily baked and is economical. Furthermore, when titanium or a titanium alloy is cast using the casting material of the present invention, a cast body having a clean casting surface without seizure can be obtained.

【0033】また、ジルコニウム金属粉末が空気中で発
火しやすく取扱にくいのに比べて、タングステン金属粉
末は、室温で比較的安定であるため取扱やすい利点もあ
る。
In addition to the fact that zirconium metal powder is easily ignited in air and difficult to handle, tungsten metal powder has an advantage that it is easy to handle because it is relatively stable at room temperature.

【0034】[0034]

【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。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The test methods shown in the examples are as follows.

【0035】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。
1. Curing time According to the Japanese Industrial Standard T6601 coagulation time test method, a mixed sample was filled into a metal cylinder with an inner diameter of 30 mm and a height of 30 mm, and when mixing was started, a Vicat needle with a load of 300 g (needle diameter The time until 2 mm) does not enter the sample is the curing time.

【0036】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。
2. Flowability The mixed sample was filled in a frame having an inner diameter of 40 mm and a height of 30 mm, the frame was removed 2 minutes after the mixing was started, and the spread of the sample after curing was used as a measure of the fluidity. Flowability is expressed as the value of the diameter of the spread sample.

【0037】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。
3. Operation allowance time The mixed sample is filled in a container having an inner diameter of 40 mm and a height of 30 mm, the container is tilted at 90 degrees, and the time from the start of kneading until the sample does not flow out is the operation allowance time.

【0038】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。
4. Fracture resistance According to the Fracture resistance test method of Japanese Industrial Standard T6601,
Fill a mixed sample in a metal cylinder with an inner diameter of 30 mm and a height of 60 mm, and after solidifying to the extent that it can be handled, remove it from the mold, leave it at room temperature, and use a compression tester 24 hours after the start of mixing. The crosshead was measured at 1 mm / min, and the value was used as the green strength of the casting material.

【0039】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、室温まで放冷させた後、圧縮強度を測定し
その値を空焼成強度とした。
For the strength after air-baking, a sample was prepared by the same method, heated to a predetermined temperature in an electric furnace at 10 ° C./minute, and
After mooring for 0 minutes and allowing to cool to room temperature, the compressive strength was measured and the value was taken as the dry firing strength.

【0040】5.膨張率 日本工業規格T6601の加熱膨張試験方法に準じて測
定した。サンプルの大きさは直径1×10cmとし、8
50℃または1000℃まで加熱、冷却後元の長さから
長くなった長さを測定し、元の長さから長くなった率で
求め、膨張率とした。
5. Expansion coefficient Measured according to the thermal expansion test method of Japanese Industrial Standard T6601. The sample size is 1 x 10 cm in diameter, 8
After heating to 50 ° C. or 1000 ° C. and cooling, the length increased from the original length was measured, and the rate of increase from the original length was determined to obtain the expansion coefficient.

【0041】6.焼き付き 焼き付き荒れに関しては、20×10×2mmのワック
スパターンを鋳型材で埋没し、硬化後所定の温度まで焼
成後、鋳造を行い、割り出し後の金属表面に対する荒れ
を目視で観察し次の3段階で評価した。
6. Burn-in Regarding burn-in roughness, a wax pattern of 20 × 10 × 2 mm is buried in a mold material, and after curing, firing is performed to a predetermined temperature, casting is performed, and the roughness on the metal surface after indexing is visually observed and the following three stages It was evaluated by.

【0042】○:ほとんど焼き付かず △:一部焼き付く ×:全体に焼き付く 尚、金属としては、純チタン「チタデント」(Ti純度
99.5%、トーワ技研(株))またはチタン合金「チ
タデントII」(Ti90%、Al6%、V4%、トーワ
技研(株))を用い、鋳造はマイキャスト(友和産業
(株)製)を用いた。
◯: Almost no seizure Δ: Partial seizure ×: Whole seizure Note that the metal is pure titanium “Citadent” (Ti purity 99.5%, Towa Giken Co., Ltd.) or titanium alloy “Citadent II”. (Ti 90%, Al 6%, V4%, Towa Giken Co., Ltd.) was used, and casting was performed using Mycast (manufactured by Towa Sangyo Co., Ltd.).

【0043】実施例1 結合材としてアルミナセメント(アサノセメント1号、
日本セメント(株)製)100重量部、骨材として、ア
ルミナ(平均粒径20μm)100重量部、酸化ジルコ
ニウム(平均100μm)150重量部、タングステン
金属粉末40重量部(和光純薬製、純度99.9重量
%、平均粒径10μm)、クエン酸リチウム5重量部を
充分に混合し、粉末成分とした。
Example 1 Alumina cement (Asano Cement No. 1,
100 parts by weight of Nippon Cement Co., Ltd., 100 parts by weight of alumina (average particle size 20 μm), 150 parts by weight of zirconium oxide (average 100 μm), 40 parts by weight of tungsten metal powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, purity 99) 0.9% by weight, average particle size 10 μm), and 5 parts by weight of lithium citrate were sufficiently mixed to obtain a powder component.

【0044】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、膨張
率について調べた。なお、焼成温度は850℃である。
その結果、硬化時間は13分、生強度18MPa、空焼
成強度は8MPa、流動性 115mm、操作余裕時間
5分30秒、膨張率2.4%であり、充分な膨張率があ
った。また、鋳型材には割れは生じなかった。焼成温度
を1000℃としても膨張率は2.4%であり、安定な
膨張率を得るには800℃〜850℃の低い焼成温度で
充分であった。なお、焼成速度は10℃/分とした。
The ratio of this powder component and the kneading liquid (water) (P /
L) was mixed in an amount of 100: 20 by weight, and the curing time, fluidity, operating margin, crushing resistance, and expansion rate were examined according to the method described above. The firing temperature is 850 ° C.
As a result, the curing time was 13 minutes, the green strength was 18 MPa, the dry firing strength was 8 MPa, the fluidity was 115 mm, the operation margin time was 5 minutes 30 seconds, and the expansion coefficient was 2.4%, indicating a sufficient expansion coefficient. Further, the mold material did not crack. The expansion coefficient was 2.4% even when the baking temperature was 1000 ° C., and a low baking temperature of 800 ° C. to 850 ° C. was sufficient to obtain a stable expansion coefficient. The firing rate was 10 ° C./minute.

【0045】つぎに、鋳造して、焼き付きを調べたとこ
ろ、ほとんど焼き付きがなかった。 実施例2〜10、比較例1〜4 表1に示す如く、実施例1におけるタングステン金属粉
末の種類または結合材、骨材を代え、比較例としてタン
グステン金属粉末を用いない場合とジルコニウム金属粉
末を用いた。これ以外は実施例1と同様に行ったが、結
合材として酢酸ゾルを使用した場合はクエン酸リチウム
は用いなかった。結果を表2に示す。
Next, when casting was performed and the seizure was examined, there was almost no seizure. Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 As shown in Table 1, the type of tungsten metal powder or the binder and the aggregate in Example 1 were changed, and the case where the tungsten metal powder was not used and the zirconium metal powder were used as Comparative Examples. Using. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed, but when acetic acid sol was used as the binder, lithium citrate was not used. The results are shown in Table 2.

【0046】比較例3のジルコニウム金属粉末を用いた
場合には、焼成速度は10℃/分にすると、焼成途中で
割れが生じたので、膨張率、空焼成強度および焼き付き
は測定できなかった。実施例2〜10までの鋳型材では
焼き付きがほとんどなく「○」と判定した。その中で
も、実施例2〜5および実施例7と8は焼き付きが極め
て少なく良好な鋳肌が得られた。タングステン金属粉末
を含有しない比較例1と2では膨張が起こらず、むしろ
収縮が生じた。比較例4では、タングステン金属粉末の
含有量が50重量部である場合には、膨張が大きすぎて
焼成途中で割れが生じたので、膨張率、空焼成強度およ
び焼き付きは測定できなかった。
In the case of using the zirconium metal powder of Comparative Example 3, when the firing rate was set to 10 ° C./minute, cracks were generated during firing, so that the expansion coefficient, blank firing strength and seizure could not be measured. With the casting materials of Examples 2 to 10, there was almost no seizure, and it was determined to be “◯”. Among them, in Examples 2 to 5 and Examples 7 and 8, the seizure was extremely small and a good casting surface was obtained. In Comparative Examples 1 and 2 containing no tungsten metal powder, expansion did not occur, but rather contraction occurred. In Comparative Example 4, when the content of the tungsten metal powder was 50 parts by weight, the expansion rate was too large and a crack was generated during firing, so the expansion coefficient, the blank firing strength and the seizure could not be measured.

【0047】なお表中の酢酸ゾルは、第一稀元素化学工
業(株)の酢酸ジルコニルを、アルミナセメントはアサ
ノセメント1号を使用した。
The acetic acid sol shown in the table was zirconyl acetate from Daiichi Rare Element Chemical Industry Co., Ltd., and the alumina cement was Asano Cement No. 1.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】実施例13 ステアリルアルコール100重量部に温度を加えて溶解
した中に炭酸リチウム300重量部を入れ、充分に混合
し、室温に戻し固体状になったステアリルアルコールに
よって被覆された炭酸リチウムを得た。これをさらに粉
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炭酸リチウムは、炭
酸リチウムのマスターバッチとした。
Example 13 300 parts by weight of lithium carbonate was added to 100 parts by weight of stearyl alcohol by heating to dissolve it, and the mixture was thoroughly mixed and returned to room temperature to obtain lithium carbonate covered with stearyl alcohol which became solid. Obtained. This was further pulverized to a powder of about 500 μm, and 1 part by weight of this powder and 99 parts by weight of magnesium oxide (average particle size 5 μm) were sufficiently mixed. The stearyl alcohol-coated lithium carbonate diluted with magnesium oxide was used as a masterbatch of lithium carbonate.

【0051】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(平均粒径5μm)
150重量部、酸化ジルコニウム150重量部および上
記炭酸リチウムのマスターバッチ4重量部(炭酸リチウ
ム0.3重量部、ステアリルアルコール0.1重量
部)、さらにタングステン金属粉末20重量部(平均粒
子径10μm)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SI40:触媒化成工業)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、膨張率について調べた。その結果、硬化時間11
分、流動性69mm、操作余裕時間4分30秒、空焼成
強度7.1MPaで膨張率2.0%であった。焼成速度
8℃/分としたが、鋳型材には割れが生じなかった。焼
き付けを調べたところ、焼き付けはほとんど見られなく
「○」と評価した。
100 parts by weight of alumina cement (Asano alumina cement No. 1: Nippon Cement Co., Ltd.) as a binder, and magnesium oxide (average particle size 5 μm) as an aggregate.
150 parts by weight, 150 parts by weight of zirconium oxide, 4 parts by weight of the above lithium carbonate master batch (0.3 parts by weight of lithium carbonate, 0.1 part by weight of stearyl alcohol), and 20 parts by weight of tungsten metal powder (average particle diameter 10 μm). It was thoroughly mixed to obtain a powder component. 100 g of this powder component was mixed with 30 ml of a 20% colloidal silica aqueous solution (Cataloid SI40: Catalysis Co., Ltd.), and the curing time, fluidity, operation margin time, dry firing strength and expansion coefficient were examined in the same manner as in Example 1. As a result, the curing time is 11
Min, fluidity 69 mm, operation allowance time 4 minutes 30 seconds, dry firing strength 7.1 MPa and expansion rate 2.0%. The firing rate was 8 ° C./minute, but no cracks were found in the mold material. When the baking was examined, the baking was scarcely observed, and the result was evaluated as “◯”.

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 14:34) Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area C04B 14:34)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結合材、骨材を基本成分とするチタンま
たはチタン合金用鋳型材において、更にタングステン金
属粉末を結合材に対して5〜40重量%配合してなるこ
とを特徴とする前記鋳型材。
1. A mold material for titanium or titanium alloy containing a binder and an aggregate as a basic component, further comprising 5 to 40% by weight of a tungsten metal powder with respect to the binder, said mold. Material.
JP10938394A 1994-05-24 1994-05-24 Molding material Pending JPH07314078A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10938394A JPH07314078A (en) 1994-05-24 1994-05-24 Molding material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10938394A JPH07314078A (en) 1994-05-24 1994-05-24 Molding material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07314078A true JPH07314078A (en) 1995-12-05

Family

ID=14508855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10938394A Pending JPH07314078A (en) 1994-05-24 1994-05-24 Molding material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07314078A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017500210A (en) * 2013-11-26 2017-01-05 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Silicon carbide-containing mold and facecoat composition, and method for casting titanium and titanium aluminide alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017500210A (en) * 2013-11-26 2017-01-05 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Silicon carbide-containing mold and facecoat composition, and method for casting titanium and titanium aluminide alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180088658A (en) Refractory Magnesia Cement
JPH0510291B2 (en)
US4025350A (en) Gellable binders
US5492957A (en) Face coat composition for casting mold and method for the preparation of casting mold having face coat layer
JP4094353B2 (en) Rare earth metal-containing amorphous refractory and construction body and kiln furnace lined with these
JPS6065761A (en) Refractory composition
JP2874831B2 (en) Refractory for pouring
JPH07246442A (en) Molding material
JPH07314078A (en) Molding material
JPH08281371A (en) Molding material
JP2020050572A (en) Castable refractory
EP0093212B1 (en) Refractory material
JP2960631B2 (en) Irregular refractories for lining molten metal containers
JP2604310B2 (en) Pouring refractories
JPH08157267A (en) Castable refractory for flow-in execution
JPH0692817A (en) Investment material
CN113811405B (en) Investment powder
JPH0692818A (en) Investment composition
JP3026640B2 (en) Zirconia material added basic pouring material
JP2524678B2 (en) Fireproof molding
JPH04330006A (en) Dental investment and mold for dental investment
JP2533569B2 (en) Setting retarder
JPH11240773A (en) Castable refractory
JPH02247037A (en) Coating composition of molding material
JP2001253765A (en) Magnesia-alumina-titania-based brick