JPH08274B2 - 鋳型コ−テイング層形成方法 - Google Patents
鋳型コ−テイング層形成方法Info
- Publication number
- JPH08274B2 JPH08274B2 JP62080168A JP8016887A JPH08274B2 JP H08274 B2 JPH08274 B2 JP H08274B2 JP 62080168 A JP62080168 A JP 62080168A JP 8016887 A JP8016887 A JP 8016887A JP H08274 B2 JPH08274 B2 JP H08274B2
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- JP
- Japan
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- mold
- coating layer
- layer
- coating
- carbon
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳造用炭素材からなる鋳型表面に、耐食、
耐熱性に優れ、剥離強度の高いコーティング層を容易に
形成する方法に関する。
耐熱性に優れ、剥離強度の高いコーティング層を容易に
形成する方法に関する。
（従来の技術） 鋳造用炭素材、例えば高密度炭素材からなる鋳型表面
には、溶湯を注湯したときの溶損を防止するために該鋳
型表面の保護層としてコーティング層が形成される。
には、溶湯を注湯したときの溶損を防止するために該鋳
型表面の保護層としてコーティング層が形成される。
従来より、該コーティング層は、SiC系、ZrO2系及びAl2
O3系等の耐火物粉末と骨材及び結合材を含むスラリーを
作製し、該スラリーをスプレー又は刷毛塗りによって上
記鋳型表面に塗布し、該スラリーを乾燥した後焼成して
形成されていた。
O3系等の耐火物粉末と骨材及び結合材を含むスラリーを
作製し、該スラリーをスプレー又は刷毛塗りによって上
記鋳型表面に塗布し、該スラリーを乾燥した後焼成して
形成されていた。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、SiC系、ZiO2系及びAl2O3系等の耐火物を含
むコーティング層は、その焼成温度が高い方がより耐
食、耐熱性があり、鋳造時の剥離強度が高くなる。
むコーティング層は、その焼成温度が高い方がより耐
食、耐熱性があり、鋳造時の剥離強度が高くなる。
しかしながら、上記方法によると、鋳型表面に塗布さ
れたスラリーを高温で焼成した場合、炭素材からなる鋳
型が劣化損傷するため、コーティング層の焼成温度を高
くすることができなかった。
れたスラリーを高温で焼成した場合、炭素材からなる鋳
型が劣化損傷するため、コーティング層の焼成温度を高
くすることができなかった。
従って、形成されるコーティング層の鋳造時で剥離強
度が低く、連続して数ショット程度しか鋳造作業が行え
ず、頻繁にコーティング作業を行う必要があり、生産効
率が悪いという問題があった。
度が低く、連続して数ショット程度しか鋳造作業が行え
ず、頻繁にコーティング作業を行う必要があり、生産効
率が悪いという問題があった。
本発明はかかる現状に鑑みなされたものであり、炭素
材からなる鋳型表面に、耐食、耐熱性に優れ鋳造時の剥
離強度の高いコーティング層を容易に形成する方法を提
供することを目的とする。
材からなる鋳型表面に、耐食、耐熱性に優れ鋳造時の剥
離強度の高いコーティング層を容易に形成する方法を提
供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 上記従来技術の問題点を解決する手段として、珪素
（Si）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウ
ム（Hf）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、及びタン
グステン（Ｗ）からなる群から選択される少なくとも一
種の粉末と、ホウ素（Ｂ）及び炭素（Ｃ）の少なくとも
いずれか一方の粉末と、骨材と結合材とを含む混合物を
有機溶剤中に均一に分散させてスラリーとしたコーティ
ング材を、鋳型表面に塗布し乾燥させて該鋳型表面に上
記混合物層を形成し、次いで溶湯注湯時の溶融熱により
上記混合物層に発熱反応を起こさせコーティング層とし
た。
（Si）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウ
ム（Hf）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、及びタン
グステン（Ｗ）からなる群から選択される少なくとも一
種の粉末と、ホウ素（Ｂ）及び炭素（Ｃ）の少なくとも
いずれか一方の粉末と、骨材と結合材とを含む混合物を
有機溶剤中に均一に分散させてスラリーとしたコーティ
ング材を、鋳型表面に塗布し乾燥させて該鋳型表面に上
記混合物層を形成し、次いで溶湯注湯時の溶融熱により
上記混合物層に発熱反応を起こさせコーティング層とし
た。
上記骨材としては、公知耐火物粉末のいずれかを用い
ても良いが、後述の発熱反応により生成する耐火物と同
一組成のものが好ましい。
ても良いが、後述の発熱反応により生成する耐火物と同
一組成のものが好ましい。
（作用） 以上の手段によれば、先ず上記鋳型表面に塗布された
上記コーティング材を乾燥させることにより鋳型表面に
上記混合物からなる層を形成する。該層に含まれるSi,T
i,Zr,Hf,Cr,Mo及びＷの粉末は、溶湯熱により該層に含
まれる炭素及び／またはホウ素と発熱反応を起こす。以
下その化学反応式を例示する。
上記コーティング材を乾燥させることにより鋳型表面に
上記混合物からなる層を形成する。該層に含まれるSi,T
i,Zr,Hf,Cr,Mo及びＷの粉末は、溶湯熱により該層に含
まれる炭素及び／またはホウ素と発熱反応を起こす。以
下その化学反応式を例示する。
M(I)＋Ｃ＝M(I)C …… （ただし式中M(I)はSi,Ti,Zr,Hf,M0及びＷである） 3M(II)＋2C→M(II)3C2 …… （ただし式中M(II)はCrである） M(III)＋Ｂ→M(III)B …… （ただし式中M(III)はCr,M0,Wである） M(IV)＋2B→M(IV)B2 …… （ただし式中M(IV)はTi,Zr,Hf,Mo及びＷである） 以上の反応式等に示される発熱反応により、上記層に
含まれる珪素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ク
ロム、モリブデン、及びタングステンは、耐火物（上記
反応式〜の右辺）となり、上記層はコーティング層
となるが、上記反応式，は、鋳型材である炭素とも
起こるものであり、鋳型表面は該コーティング層と強固
に結合することとなる。
含まれる珪素、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ク
ロム、モリブデン、及びタングステンは、耐火物（上記
反応式〜の右辺）となり、上記層はコーティング層
となるが、上記反応式，は、鋳型材である炭素とも
起こるものであり、鋳型表面は該コーティング層と強固
に結合することとなる。
また、スラリーにホウ素が含まれる場合、該ホウ素は以
下の反応式 4B＋Ｃ＝CB4 …… により、該層に含まれる炭素あるいは鋳型材の炭素と耐
火物を形成するため、やはり鋳型表面に形成されるコー
ティング層は鋳型表面に強固に結合される。
下の反応式 4B＋Ｃ＝CB4 …… により、該層に含まれる炭素あるいは鋳型材の炭素と耐
火物を形成するため、やはり鋳型表面に形成されるコー
ティング層は鋳型表面に強固に結合される。
更に、上記発熱反応（〜）は、大きな発熱をとも
なうものであり、反応中のコーティング層部分の温度は
1700℃以上となるため、生成する耐火物と骨材とは焼結
し、従って生成するコーティング層はより緻密なものと
なる。尚、以上の耐火物と骨材の焼結は、耐火物と骨材
との成分・組成が同一である方が有利であり、強固なコ
ーティング層を形成することができる。
なうものであり、反応中のコーティング層部分の温度は
1700℃以上となるため、生成する耐火物と骨材とは焼結
し、従って生成するコーティング層はより緻密なものと
なる。尚、以上の耐火物と骨材の焼結は、耐火物と骨材
との成分・組成が同一である方が有利であり、強固なコ
ーティング層を形成することができる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面を参照して具体的に
説明する。
説明する。
第１図は本発明方法を実施した高密度炭素材［密度1.75
（g/cm3）以上、1.85（g/cm3）以下］からなる鋳型の全
体図であり、炭素材鋳型１には、溶湯の注湯口２、湯道
３及びキャビティ４（鋳型面）が形成されており、更に
所定箇所に複数のヒータ5,5…を内蔵している。ここで
図示例にあってはキャビティ４はカムシャフトを鋳造す
るものである。
（g/cm3）以上、1.85（g/cm3）以下］からなる鋳型の全
体図であり、炭素材鋳型１には、溶湯の注湯口２、湯道
３及びキャビティ４（鋳型面）が形成されており、更に
所定箇所に複数のヒータ5,5…を内蔵している。ここで
図示例にあってはキャビティ４はカムシャフトを鋳造す
るものである。
先ず上記キャビティ４の表面に以下に説明する操作に
よりコーティング材を塗布した。
よりコーティング材を塗布した。
上記コーティング材は、平均粒径10μｍ以下のジルコ
ニウム微粉末100gと、同じく平均粒径10μｍ以下の非晶
質ホウ微粉末24kgと、骨材であるZrC50gと、結合材であ
るポリビニルアルコール18gとを含む混合物をエタノー
ル300cm3中に導入して混合し、ボールミルを用いて、上
記ポリビニルアルコールをエタノールに溶解させるとと
に上記ジルコニウム微粉末、非晶質ホウ素微粉末及び骨
材ZrCを液中に均一分散させてスラリーとする。
ニウム微粉末100gと、同じく平均粒径10μｍ以下の非晶
質ホウ微粉末24kgと、骨材であるZrC50gと、結合材であ
るポリビニルアルコール18gとを含む混合物をエタノー
ル300cm3中に導入して混合し、ボールミルを用いて、上
記ポリビニルアルコールをエタノールに溶解させるとと
に上記ジルコニウム微粉末、非晶質ホウ素微粉末及び骨
材ZrCを液中に均一分散させてスラリーとする。
上記コーティング材を空気圧縮噴霧機によって、上記
キャビティ４表面に均一に塗布し、鋳型１に内蔵される
上記ヒータ5,5…により該鋳型１を温度200℃にて60分間
保持加熱してコーティング材を乾燥させ該キャビティ４
表面にジルコニウム微粉末、非晶質ホウ素微粉末及びポ
リビニルアルコールからなる層を形成した。
キャビティ４表面に均一に塗布し、鋳型１に内蔵される
上記ヒータ5,5…により該鋳型１を温度200℃にて60分間
保持加熱してコーティング材を乾燥させ該キャビティ４
表面にジルコニウム微粉末、非晶質ホウ素微粉末及びポ
リビニルアルコールからなる層を形成した。
次に、鋼材（SKD11）の溶湯を上記湯口２より注湯し
て鋳込み、10秒後に離型してキャビティ４表面を観察し
たところ、キャビティ４表面のスラリー塗布部に緻密な
コーティング層の形成が認められた。尚該コーティング
層の厚みは0.1〜1.5mmであった。
て鋳込み、10秒後に離型してキャビティ４表面を観察し
たところ、キャビティ４表面のスラリー塗布部に緻密な
コーティング層の形成が認められた。尚該コーティング
層の厚みは0.1〜1.5mmであった。
また、上記コーティング層を備える上記鋳型１を用い
て20回連続して同様に鋳造を行ったところ、20回使用し
た後もコーティング層は剥離部分がなく健全であり、溶
着による侵食、酸化による劣化が認められず、特に溶損
抵抗が増大した。
て20回連続して同様に鋳造を行ったところ、20回使用し
た後もコーティング層は剥離部分がなく健全であり、溶
着による侵食、酸化による劣化が認められず、特に溶損
抵抗が増大した。
上記コーティング層をＸ線回析により定性したところ
主にZrB2,ZrC及びB4Cからなることが解った。
主にZrB2,ZrC及びB4Cからなることが解った。
本実施例においては、骨材としてZrCを用いたが、該
骨材は、溶湯注湯時におけるジルコニウム微粉末、非晶
質ホウ素微粉末及び鋳型材である炭素の発熱反応により
生成する他のコーティング層成分、即ちZrB2及びB4Cで
あっても良く、またこれらの混合物であっても良い。
骨材は、溶湯注湯時におけるジルコニウム微粉末、非晶
質ホウ素微粉末及び鋳型材である炭素の発熱反応により
生成する他のコーティング層成分、即ちZrB2及びB4Cで
あっても良く、またこれらの混合物であっても良い。
また、有機結合材としてポリビニルアルコールを用い
たが、有機溶剤に溶解した時点で、ジルコニウム微粉
末、非晶質ホウ素微粉末を均一分散できる程度の粘性を
有し、且つ乾燥により有機溶剤を蒸発させた時点で鋳型
表面に均一な混合物層を形成できるものであれば公知の
いずれであってもよく、例えば他にアクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、フラン樹脂等を例示でき、またそれ自身加
熱することによりSiCを生成するポリカルボシラン（PC
S）であってもよい。
たが、有機溶剤に溶解した時点で、ジルコニウム微粉
末、非晶質ホウ素微粉末を均一分散できる程度の粘性を
有し、且つ乾燥により有機溶剤を蒸発させた時点で鋳型
表面に均一な混合物層を形成できるものであれば公知の
いずれであってもよく、例えば他にアクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、フラン樹脂等を例示でき、またそれ自身加
熱することによりSiCを生成するポリカルボシラン（PC
S）であってもよい。
以上実施例により、本発明を具体的に説明したが、本
発明は、上記実施例に記載されるコーティング材の組成
にその範囲を限定するものではなく、前記特許請求の範
囲に開示される手段により得られるすべてのコーティン
グ材組成を含むものである。
発明は、上記実施例に記載されるコーティング材の組成
にその範囲を限定するものではなく、前記特許請求の範
囲に開示される手段により得られるすべてのコーティン
グ材組成を含むものである。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、上記組成の混合
物を含むスラリー状コーティグ材を炭素材から成る鋳型
表面に塗布し乾燥して該鋳型表面に該混合物層を形成
し、該鋳型に溶湯を注湯する時点での溶湯熱により、該
混合物の成分同士の間、及び該混合物の成分と上記鋳型
表面の炭素との間に発熱反応を起こして耐火物を生成さ
せ、更に発熱反応の熱により高温にて該耐火物及び骨材
を焼結させてコーティング層を生成させるようにしたた
め、緻密な剥離強度の高いコーティング層を得ることが
でき、多数回の鋳造を行っても溶着により侵食、酸化に
よる劣化がなく、コーティング層の耐久性の向上を図る
ことができる。
物を含むスラリー状コーティグ材を炭素材から成る鋳型
表面に塗布し乾燥して該鋳型表面に該混合物層を形成
し、該鋳型に溶湯を注湯する時点での溶湯熱により、該
混合物の成分同士の間、及び該混合物の成分と上記鋳型
表面の炭素との間に発熱反応を起こして耐火物を生成さ
せ、更に発熱反応の熱により高温にて該耐火物及び骨材
を焼結させてコーティング層を生成させるようにしたた
め、緻密な剥離強度の高いコーティング層を得ることが
でき、多数回の鋳造を行っても溶着により侵食、酸化に
よる劣化がなく、コーティング層の耐久性の向上を図る
ことができる。
また、コーティングの耐久性が向上することにより、
連続して鋳造を行えるため生産性を向上できるばかりで
なく、第１回目の鋳造によりコーティング層を形成でき
るため、特別にコーティング層焼成工程を必要とせず、
鋳型製造作業の省力化を図ることができる。
連続して鋳造を行えるため生産性を向上できるばかりで
なく、第１回目の鋳造によりコーティング層を形成でき
るため、特別にコーティング層焼成工程を必要とせず、
鋳型製造作業の省力化を図ることができる。
添付図面は、本発明を実施した高密度炭素材からなる鋳
型の全体図である。 尚図面中、１は鋳型、２は湯口、３は湯道、４はキャビ
ティである。
型の全体図である。 尚図面中、１は鋳型、２は湯口、３は湯道、４はキャビ
ティである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 健史 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−70743（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】珪素、チタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、クロム、モリブデン、及びタングステンからなる群
から選択される少なくとも一種の粉末と、ホウ素及び炭
素の少なくともいずれか一方の粉末と、骨材と、結合材
とを含む混合物を有機溶剤中に均一に分散させてスラリ
ーとしたコーティング材を、炭素材からなる鋳型表面に
塗布し乾燥させて該鋳型表面に上記混合物層を形成し、
次いで該鋳型に溶湯を注湯し、該溶湯熱により上記混合
物層に発熱反応を起こさせコーティング層とすることを
特徴とする鋳型コーティング層形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080168A JPH08274B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 鋳型コ−テイング層形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080168A JPH08274B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 鋳型コ−テイング層形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248541A JPS63248541A (ja) | 1988-10-14 |
| JPH08274B2 true JPH08274B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=13710794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080168A Expired - Lifetime JPH08274B2 (ja) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | 鋳型コ−テイング層形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08274B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8859034B2 (en) | 2009-01-28 | 2014-10-14 | Kyocera Corporation | Ingot mold for silicon ingot and method for making the same |
| JP5582814B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2014-09-03 | 京セラ株式会社 | 離型層形成装置および離型層形成方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828682Y2 (ja) * | 1980-10-20 | 1983-06-22 | 本田技研工業株式会社 | 鋳造用金型 |
-
1987
- 1987-04-01 JP JP62080168A patent/JPH08274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63248541A (ja) | 1988-10-14 |
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