JPH09155495A

JPH09155495A - 金型用塗型剤

Info

Publication number: JPH09155495A
Application number: JP31395295A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Masuda; 裕益田; Ryuichi Masuda; 隆一升田; Takayuki Baba; 隆之馬場; Masaru Yasufuku; 勝安福; Yuji Sengoku; 裕司仙石
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】塗型膜の強度を確保し、寿命確保に貢献できる
金型用塗型剤を提供することにある。【解決手段】金型用塗型剤は、ケイアルミン酸ソーダ
（ｋＨ₂Ｏ・ｈＮａ₂Ｏ・ｍＳｉＯ₂・ｎＡｌ₂Ｏ₃）
及びケイジルコン酸ソーダ（ｋＨ₂Ｏ・ｈＮａ₂Ｏ・ｍ
ＳｉＯ₂・ｎＺｒＯ₂）の少なくとも１種と、炭酸カル
シウムやジルコン等の骨材とを含む。この金型用塗型剤
によれば、カジリを発生することなく、鋳造できる鋳造
数が増加する（特性線Ａ１、Ａ２、Ａ３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属を金型で
鋳造する際に用いられる金型用塗型剤に関する。本発明
はアルミ系等の非鉄溶融金属、鋳鉄系や鋳鋼系等の鉄系
溶融金属を鋳造する際に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】金型用塗型剤は、金型のキャビティ型面
に塗布され、溶融金属からキャビティ型面を保護すると
共に鋳造品の離型性を確保するものである。金型用塗型
剤は、一般的には、骨材、粘結剤等を含む構成である。
粘結剤としてケイ酸ソーダ（特開昭６４−５７９４３号
公報など）やモノリン酸アルミが用いられ、骨材として
溶融点が高い金属の酸化物、窒化物、炭化物等が用いら
れている。更には金型用塗型剤には可塑剤や添加剤が含
まれることが多い。可塑剤として粘土系材料が用いら
れ、添加剤として発泡剤、分散剤、安定化剤等が用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記金型用塗型剤は、
塗型膜の強度が必ずしも充分ではなく耐久性に限界があ
り、鋳造可能なショット数は少なく、寿命が充分ではな
い。従って、少ない鋳造数で塗型膜が損耗する。そのた
め損耗した塗型膜を修正する補助コートなしでは、鋳造
不良が多発する。骨材や添加剤の材質を変更しても、あ
まり大差がない。

【０００４】ところで金型用塗型剤は、鋳造品と接触す
る接触面の全体が損耗して寿命となるのではなく、鋳造
品形状の限られた条件の悪い所で寿命が定まる。その条
件の悪い所は次のイ）〜ニ）である。イ）局部的に金型温度が高温になる部分。ロ）溶融金属が大量に流れる部分。ハ）鋳造品の抜き勾配が急な部分。ニ）溶融金属が流れる時に、溶融金属が攪乱されたり
金型のキャビティ型面と衝突したりする部分。

【０００５】従来の金型用塗型剤では、上記イ）〜ニ）
に係る部分では鋳造数が増すと、塗型膜の剥離や摩耗に
より塗型膜が消失してしまう。塗型膜が消失すると、鋳
造品質が維持出来なくなり、補助コートによる塗型膜の
修正が必要とされる。具体的には、金型用塗型剤が上記
したケイ酸ソーダ、モノリン酸アルミを含む場合には次
の様な事情となる。

【０００６】ケイ酸ソーダ（ｋＨ₂Ｏ・ｍＮａ₂Ｏ・ｎ
ＳｉＯ₂）では、これを含む金型用離型剤を１００％と
したとき、粘結剤としての添加量が重量％で約３０％ま
では塗型膜の強度が上昇するが、それを越えると逆に低
下してしまう。これは成分中の水分が塗型膜から抜けに
くくなり、発泡して塗型膜の強度を低下させるためと考
えられる。又完全に水分が蒸発して無くなった場合には
組成が（ｍＮａ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂）となり、塗型膜の強
度は得られるが、塗型膜の融点が約８００℃程度と低く
なり、耐熱性が低下し、鋳造時の金型温度（例えば４０
０〜５００℃）に近づく。また、溶融金属がアルミ系の
場合には、溶融金属に直接触れる塗型膜の最表面の温度
は６００〜７００℃となるため、塗型膜の耐熱性が不足
する。

【０００７】またモノリン酸アルミ（ｋＨ₂Ｏ・ｍＡｌ
₂Ｏ₃・Ｐ₂Ｏ₅）では、これを含む金型用塗型剤を１
００％としたとき、粘結剤としての添加量は重量％で約
４０％までは、塗型膜の強度が上昇するが、それを超え
ると残留リン酸が反応して鋳造品の表面が紫色に着色し
てしまう。又、高温で鋳造を続けると、徐々に塗型膜の
強度が低下して、塗型膜が鋳造品表面に付着転写し易
い。

【０００８】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、塗型膜の強度、寿命が向上する金型用塗型剤を
提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は金型用塗型剤
について鋭意開発を進め、そして、鋳造する上での問
題、特に上記したイ〜ニ）に係る部分における問題を改
善し、塗型膜の強度及び寿命を更に向上させるために
は、ケイアルミン酸ソーダ（ｋＨ₂Ｏ・ｈＮａ₂Ｏ・ｍ
ＳｉＯ₂・ｎＡｌ₂Ｏ₃）やケイジルコン酸ソーダ（ｋ
Ｈ₂Ｏ・ｈＮａ₂Ｏ・ｍＳｉＯ₂・ｎＺｒＯ₂）を用い
れば良いことを知見し、試験で確認し、本発明を完成し
たものである。

【００１０】即ち、本発明に係る金型用塗型剤は、ケイ
アルミン酸ソーダ及びケイジルコン酸ソーダの少なくと
も１種と、骨材とを含むことを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】ケイアルミン酸ソーダやケイジル
コン酸ソーダは、基本的には粘結剤として機能する。ケ
イアルミン酸ソーダやケイジルコン酸ソーダを単独で用
いても良いし、両者を併用しても良い。場合によって
は、ケイアルミン酸ソーダやケイジルコン酸ソーダの他
に、従来からのケイ酸ソーダ、モノリン酸アルミ、ある
いは他の種の粘結剤との併用も可能である。

【００１２】金型用塗型剤全体を１００％としたとき、
ケイアルミン酸ソーダやケイジルコン酸ソーダの上限値
や下限値は金型用塗型剤の種類や用途等によっても異な
るが、例えば上限値は６０％、３０％にでき、下限値は
例えば１０％、５％にできる。なお本明細書では、％
は、特に断らないかぎり重量％を意味する。金型用塗型
剤に用いる骨材としては耐熱性が高いものが好ましく、
例えば炭酸カルシウム粉末、ジルコン粉末、アルミナ粉
末等の公知の骨材を採用できる。可塑剤としてはカオリ
ン粘土を採用できる。金型用塗型剤全体を１００％とし
たとき、骨材の上限値や下限値は金型用塗型剤の種類や
用途等によっても異なるが、例えば９０％、８０％にで
き、下限値は例えば１０％、５％にできる。

【００１３】本発明に係る金型用塗型剤は、金型のキャ
ビティ型面に塗布する前の形態、塗布した後の形態を含
む。ケイアルミン酸ソーダ（ｋＨ₂Ｏ・ｈＮａ₂Ｏ・ｍ
ＳｉＯ₂・ｎＡｌ₂Ｏ₃）によれば、（ｍ／ｈ）は粘結
性に影響し、塗型膜の強度確保のためには、（ｍ／ｈ）
＝１／２〜２／１、特に２／３〜３／２にできる。また
耐熱性確保のためには、（ｎ／ｈ）＝１／２〜５／２、
特に４／５〜５／４にできる。

【００１４】ケイジルコン酸ソーダ（ｋＨ₂Ｏ・ｈＮａ
₂Ｏ・ｍＳｉＯ₂・ｎＺｒＯ₂）によれば、（ｍ／ｈ）
は粘結性に影響し、塗型膜の強度確保のためには、（ｍ
／ｈ）＝１／２〜２／１にできる。また耐熱性確保のた
めには、（ｎ／ｈ）＝１／２〜２／１にできる。なおＡ
ｌ₂Ｏ₃やＺｒＯ₂はアルミナ粒子やジルコニア粒子を
添加したものではなく、ケイ酸ソーダに溶けて分散して
いるものであり、網目状のネットワークの形成に有利と
考えられている。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の各実施例について説明する。
各実施例では、金型のキャビティ型面に金型用塗型剤を
塗布して塗型膜を形成した。塗布にあたり、金型用塗型
剤を水で希釈した後に、高温状態の金型のキャビティ型
面にスプレーガンで塗布し、その後更に４２０℃程度に
加熱した。希釈の程度は、重量比で金型用塗型剤：水＝
１：２とした。

【００１６】上記した塗型膜を形成した後、溶融金属と
しての高温のアルミ溶湯を金型のキャビティに注入し、
凝固させ、実際の製品である鋳造品を得た。各実施例で
は、途中での補助コート無しで鋳造を行い、良品が得ら
れにくくなるまでの鋳造数で、金型用塗型剤を評価し
た。この例で用いるケイアルミン酸ソーダは、ｈ＝１、
ｍ＝１、ｎ＝１である。ケイジルコン酸ソーダは、ｈ＝
１、ｍ＝１、ｎ＝０．５である。

【００１７】（実施例１）鋳造品：車両のアルミホイール（低圧鋳造法）金型用塗型剤の骨材、可塑剤：炭酸カルシウム（骨材）５０％ジルコン（骨材）４０％カオリン粘土（可塑剤）１０％実施例１−１ではこの合計分（骨材、可塑剤）が６０
％、ケイアルミン酸ソーダが４０％とした。実施例１−
２ではこの合計分が２０％、ケイアルミン酸ソーダが８
０％とした。鋳造数：実施例１−１では１２６個、実施例１−２で
は１２８個までカジリを発生することなく、鋳造でき
た。この様に本例に係る塗型膜は強度が向上して耐久性
があった。塗型膜評価：実施例１によれば、上記した鋳造数でカ
ジリが生じたが、その下側に塗型膜がまだ残っていた。

【００１８】（実施例２）鋳造品：車両のアルミホイール（低圧鋳造法）金型用塗型剤の骨材、可塑剤：炭酸カルシウム（骨材）５０％ジルコン（骨材）４０％カオリン粘土（可塑剤）１０％実施例２−１ではこの合計分が６０％、ケイジルコン酸
ソーダが４０％とした。実施例２−２ではこの合計分が
２０％、ケイジルコン酸ソーダが８０％とした。鋳造数：実施例２−１では８７個、実施例２−２では
１３８個まで、カジリを発生することなく鋳造できた。
この様に本例に係る塗型膜は強度が向上して耐久性があ
った。塗型膜評価：実施例２によれば、上記した鋳造数でカ
ジリが生じたが、その下側に塗型膜がまだ残っていた。
更に金型温度が高温の部分であっても、残留している塗
型膜の厚さが厚かった。

【００１９】（実施例３）鋳造品：車両のアルミホイール（低圧鋳造法）金型用塗型剤の骨材、可塑剤：炭酸カルシウム（骨材）５０％ジルコン（骨材）４０％カオリン粘土（可塑剤）１０％実施例３−１ではこの合計分が６０％とし、ケイアルミ
ン酸ソーダが２０％とし、ケイジルコン酸ソーダが２０
％とした。実施例３−２ではこの合計分が２０％とし、
ケイアルミン酸ソーダが４０％とし、ケイジルコン酸ソ
ーダが４０％とした。実施例３−３ではこの合計分が４
０％とし、ケイアルミン酸ソーダが４０％とし、ケイジ
ルコン酸ソーダが２０％とした。鋳造数：実施例３−１では１４９個、実施例３−２で
は１４６個、実施例３−３では１５３個まで、カジリを
発生することなく鋳造できた。この様に本例に係る塗型
膜は強度が向上して耐久性があった。塗型膜評価：上記鋳造数であっても塗型膜がまだ残留
していた。

【００２０】（実施例４）鋳造品：車両の内燃機関のシリンダーヘッド（低圧鋳
造法）金型用塗型剤：炭酸カルシウム（骨材）５０％ジルコン（骨材）４０％カオリン粘土（可塑剤）１０％実施例４−１ではこの合計分が６０％とし、ケイアルミ
ン酸ソーダが４０％とした。実施例４−２ではこの合計
分が８０％とし、ケイアルミン酸ソーダが２０％とし
た。鋳造数：実施例４−１では１１２個、実施例４−１で
は１０６個まで、カジリを発生することなく鋳造でき
た。この様に本例に係る塗型膜は強度が向上して耐久性
があった。塗膜評価：上記した鋳造数でカジリでアルミ合金が付
着したが、その下側に塗型膜が残っていた。なお本例で
は時間当たりの鋳造数が増加したため、金型温度が上が
り、シェル中子のガスが増えて巣穴となった。

【００２１】（実施例５）鋳造品名：車両のインテークマニホールド（重力鋳造
法）金型用塗型剤：炭酸カルシウム（骨材）５０％ジルコン（骨材）４０％カオリン粘土（可塑剤）１０％実施例４−１ではこの合計分が６０％、ケイアルミン酸
ソーダが２０％、ケイジルコン酸ソーダが２０％とし
た。実施例４−２ではこの合計分が２０％、ケイアルミ
ン酸ソーダが４０％、ケイジルコン酸ソーダが４０％と
した。実施例４−３ではこの合計分が４０％、ケイアル
ミン酸ソーダが４０％、ケイジルコン酸ソーダが２０％
とした。鋳造数：実施例４−１では３０２個、実施例４−２で
は３２３個、実施例４−３では３０８個まで、カジリを
発生することなく鋳造できた。この様に本例に係る塗型
膜は強度が向上して耐久性があった。塗膜型評価：上記鋳造数であっても塗型膜がまだ残留
していた。

【００２２】（比較例）鋳造品名：車両のアルミホイール（低圧鋳造法）塗型剤：商品名フォセコダイコート＃１４０鋳造数：２０個でカジリが生じた。塗膜評価：鋳造数が２０個と少ないにもかかわらず、
カジリ部分の塗型膜が消失していた。この様に比較例に
係る塗型膜は、耐久性が充分ではなかった。

【００２３】上記したダイコート＃１４０の基本組成は
酸化マグネシウムが４０〜５５％、水ガラスが３０〜４
０％、水分が１５〜２０％である。上記したダイコート
を水で希釈した後に、高温状態の金型のキャビティ型面
にスプレーガンで塗布し、塗型膜とした。（試験例）金型用塗型剤に占める粘結剤の重量％を変更
した試験を行った。特性線Ａ１はケイアルミン酸ソー
ダ：ケイジルコン酸ソーダ＝１：１（重量比）の粘結剤
を用いた場合である。特性線Ａ２はケイアルミン酸ソー
ダを用いた場合である。特性線Ａ３はケイジルコン酸ソ
ーダを用いた場合である。特性線Ｂ１はケイ酸ソーダを
用いた場合である。特性線Ｂ２はモノリン酸アルミを用
いた場合である。＋印は上記したダイコート＃１４０を
用いた場合である。

【００２４】この試験例では、図１における特性線Ａ１
で示される様にケイアルミン酸ソーダとケイジルコン酸
ソーダとの双方を用いた場合、特性線Ａ２で示される様
にケイアルミン酸ソーダを用いた場合には、粘結剤配合
率が２０〜８３％程度、特に４２〜８３％程度で良好な
結果が得られることがわかる。また特性線Ａ３で示され
る様にケイジルコン酸ソーダを用いた場合には、４０〜
９５％程度、特に６０〜８５％程度で良好な結果が得ら
れることがわかる

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る金型用塗型剤によれば、塗
型膜の強度、寿命が向上する。従って、塗型膜の修正を
行う補助コートなしで、良品を得る鋳造可能数を増加で
きる。よって金型交換や金型用塗型剤の施工回数を低減
でき、鋳造品質の向上、鋳造サイクルの安定を図り得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】粘結剤を変更した場合における粘結剤の配合率
と鋳造数との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬場隆之愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者安福勝愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者仙石裕司愛知県岡崎市橋目町字請地57番地１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケイアルミン酸ソーダ及びケイジルコン酸
ソーダの少なくとも１種と、骨材とを含むことを特徴と
する金型用塗型剤。