JPH1052733A - Method for casting beryllium alloy, mold and core therefor - Google Patents
Method for casting beryllium alloy, mold and core thereforInfo
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- JPH1052733A JPH1052733A JP14427697A JP14427697A JPH1052733A JP H1052733 A JPH1052733 A JP H1052733A JP 14427697 A JP14427697 A JP 14427697A JP 14427697 A JP14427697 A JP 14427697A JP H1052733 A JPH1052733 A JP H1052733A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】ベリリウム合金、特にベリリ
ウム−アルミニウム合金の鋳造物を準備するにおいて、
多くの合金が中子(及び、ある場合にはモールド)材料
と反応的であり、中子の劣化と品位の劣る鋳造品とをも
たらすことが分かった。鋳造工程の際に中子(モール
ド)に悪影響を与える反応を十分に押さえられる被膜を
選択し、中子(及び、必要であるならばモールド)を保
護すること可能であることが分かった。BACKGROUND OF THE INVENTION In preparing beryllium alloys, particularly beryllium-aluminum alloy castings,
Many alloys have been found to be reactive with the core (and, in some cases, mold) materials, leading to core degradation and poor grade castings. It has been found that it is possible to protect the core (and the mold, if necessary) by selecting a coating that sufficiently suppresses reactions that adversely affect the core (mold) during the casting process.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルミニウム合金及びマグネシウム合金
の鋳造物は、軽量、良好な耐食性及び適度の強度を重要
とする種々の適用に対して、望ましい性質を有する。こ
れらの金属の種々の合金は強度及び高温特性を改良する
ために開発された。ある種のベリリウム合金、特にベリ
リウム−アルミニウム合金は、所望の性質の組合せを付
与する高靭性、低密度及び高融点を備える。これらの合
金の鋳造の際に、これらの合金の高鋳造温度と腐食性に
より、実質的に許容しえない中子の劣化、ならびに、冶
金学的に劣る鋳造物完全性を生じせいめられることが分
かった。鋳造合金及び中子から形成される反応生成物は
鋳造中に有害な欠陥を生じる。BACKGROUND OF THE INVENTION Castings of aluminum and magnesium alloys have desirable properties for various applications where light weight, good corrosion resistance and moderate strength are important. Various alloys of these metals have been developed to improve strength and high temperature properties. Certain beryllium alloys, particularly beryllium-aluminum alloys, have high toughness, low density and high melting point that provide the desired combination of properties. When casting these alloys, the high casting temperatures and corrosiveness of these alloys can result in virtually unacceptable core degradation and poor metallurgical casting integrity. I understood. The reaction products formed from the casting alloy and the core create harmful defects during casting.
【0003】ベリリウム−アルミニウム合金は鋳造する
ことが困難であり、相互不溶性と広い凝固温度が過度の
微孔質をもたらし 且つ粗い顕微鏡組織が強度と延性と
の低下をもたらす。これらの影響を減少するために、種
々の三元、四元及びさらに多元系の合金が開発され、珪
素、銅、ニッケルまたはコバルトのような添加物を含有
させる。代わりに或いは付加的に粉末冶金法がこれらの
合金に適用され、これらの困難を削減しようとした。し
かしながら、溶湯を鋳造する際に、中子(及びあるモー
ルド)材料との反応性問題が多元系の合金にいまだ存在
する。典型的な3元及びさらに多元系の合金が、199
5年5月23日の米国特許第5,417,778号、1
995年6月6日の米国特許第5,421,916号に
記載され、双方はNachtrab等に発行された。Grensing等
の1995年10月12日の出願番号PCT/WO95
/27088号には、ベリリウムを含有するあるアルミ
ニウム合金及びこれらの合金の成形と焼き流し精密鋳造
とが開示される。[0003] Beryllium-aluminum alloys are difficult to cast, mutual insolubility and wide solidification temperatures result in excessive microporosity and a coarse microstructure results in reduced strength and ductility. In order to reduce these effects, various ternary, quaternary and even multi-element alloys have been developed to include additives such as silicon, copper, nickel or cobalt. Alternatively or additionally, powder metallurgy has been applied to these alloys in an attempt to reduce these difficulties. However, reactivity issues with core (and certain mold) materials still exist in multi-component alloys when casting the melt. Typical ternary and even multi-component alloys are 199
U.S. Pat. No. 5,417,778, May 23, 5, 1;
No. 5,421,916, June 6, 995, both issued to Nachtrab et al. Grensing et al., Application number PCT / WO95, dated October 12, 1995.
No./27088 discloses certain aluminum alloys containing beryllium and the shaping and casting precision casting of these alloys.
【0004】鋳造中に、これらの溶湯合金の影響に耐え
ることができる中子を作ることが望まれ、高品質の鋳物
が得られ且つ離型が可能であり、場合によって、その中
子を再利用することが望まれる。[0004] During casting, it is desired to make cores that can withstand the effects of these molten alloys, so that high quality castings can be obtained and mold release is possible, and in some cases, the cores are re-used. It is desirable to use it.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】鋳造工程の間に実質的
に不活性または非反応性にするために選択した被膜をこ
の中子(及び任意にモールド)に塗布することによっ
て、中子材料(及び影響を受けやすいモールド材料)を
ベリリウム合金の溶湯鋳造の間に保護しうることが分か
った。実質的に不活性または非反応性であるとは、鋳造
工程中に、有害な影響を及ぼすために中子または鋳物の
いずれかと反応しないことを意味する。The core material (and optionally the mold) is applied to the core (and optionally the mold) by applying a coating selected to be substantially inert or non-reactive during the casting process. And susceptible mold materials) can be protected during the casting of the beryllium alloy. Substantially inert or non-reactive means that it does not react with either the core or the casting during the casting process to have a detrimental effect.
【0006】本発明の目的は、溶融合金と著しい反応性
があるベリリウム合金を鋳造する方法において、モール
ド材料または中子材料の改良を提供すること、すなわ
ち、鋳造工程中に実質的に非反応性にするために選択さ
れる保護被膜で被覆したモールドまたは中子の少なくと
も一つを使用することを含む。さらに本発明は、ベリリ
ウム合金を鋳造するために、成型したモールド(shaped
mold) または中子またはその組合せを含み、このモール
ド及び/または中子は、鋳造工程を通して、鋳物となる
ベリリウム合金と実質的に非反応性にするために選択し
た保護被膜を有する。[0006] It is an object of the present invention to provide an improvement in the molding or core material in a method of casting a beryllium alloy that is significantly reactive with the molten alloy, ie, substantially non-reactive during the casting process. The use of at least one of a mold or a core coated with a protective coating selected to achieve this. Further, the present invention relates to a method for casting a beryllium alloy, comprising the steps of:
mold or core or combination thereof, the mold and / or core having a protective coating selected to be substantially non-reactive with the beryllium alloy being cast throughout the casting process.
【0007】さらに特別に、本発明は、重量で約20〜
約80%のベリリウムを含むベリリウム−アルミニウム
合金の鋳造方法、すなわち、所望の形状を生産する鋳造
モールド及び少なくとも一つの中子を備えること、合金
と不活性にするために選択した酸化物、硼化物、窒化物
及びサーメットからなる群の少なくとも1種で中子及び
任意にモールドを被覆すること、溶融中に合金をモール
ド内に及び中子の周囲に鋳造すること、モールドを冷却
及び取り外しをすること、及び鋳造部品を回収すること
を含んでなる。[0007] More particularly, the present invention relates to a method for producing a composition comprising:
A method of casting a beryllium-aluminum alloy containing about 80% beryllium, i.e., providing a casting mold and at least one core to produce the desired shape, oxides, borides selected to be inert with the alloy. Coating the core and optionally the mold with at least one of the group consisting of: nitride, cermet, casting the alloy into and around the mold during melting, cooling and removing the mold. , And collecting the cast part.
【0008】場合によって、このモールドはさらに鋳物
を形成するために使用することができる。中子が鋳物か
ら無傷のままで取り外された場合は、中子も再利用する
ことができる。幾つかの中子の被膜は、中子取り外しを
容易する離型剤として役立つことができる。本発明のも
う一つの目的は、ベリリウム合金を鋳造する方法を提供
することであり、溶湯金属と接触して反応するモールド
表面が中子表面と同様に被覆されることである。この利
点は、溶湯金属との反応性が低下し且つ鋳造物品位を改
良する。好ましい実施態様は、被膜が保護バリアーと同
様に離型剤としも役立ち、すなわち、モールドと中子と
の双方の取り外しを容易にする 離型剤特性のあることが分かったこれらの被膜は、Mg
O、ZrO2 、TiN及びAl2 O3 である。組合せと
して特に好ましい保護化学バリヤー被膜を加えた離型剤
は、ZrO2 またはAl2 O3 である。[0008] Optionally, the mold can be used to further form a casting. If the core is removed intact from the casting, the core can also be reused. Some core coatings can serve as release agents to facilitate core removal. It is another object of the present invention to provide a method for casting a beryllium alloy, wherein the surface of the mold that reacts upon contact with the molten metal is coated as well as the surface of the core. This advantage reduces reactivity with the molten metal and improves casting quality. The preferred embodiment is that the coatings serve as a release agent as well as a protective barrier, i.e., those coatings that have been found to have release agent properties that facilitate removal of both the mold and the core, have a Mg
O, ZrO 2 , TiN and Al 2 O 3 . Release agent added Particularly preferred protective chemical barrier coating as a combination is ZrO 2 or Al 2 O 3.
【0009】好ましくは、ベリリウム合金は、重量で約
20〜約80%のベリリウムを含有するベリリウム−ア
ルミニウム合金であり、顕微鏡組織と強度と延性とを改
良するために添加物を含有する。さらに好ましくは、こ
の合金は約50〜約70%のベリリウムを含有すること
ができる。Preferably, the beryllium alloy is a beryllium-aluminum alloy containing about 20 to about 80% by weight beryllium and contains additives to improve microstructure, strength and ductility. More preferably, the alloy can contain about 50 to about 70% beryllium.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】鋳
造合金は重量で約80%までのベリリウムを含有するこ
とがでる。鋳造容易なベリリウム合金は、重量で約20
〜約80%のベリリウム、重量で約20〜約75%のア
ルミニウム、及び残部は珪素、銀、マグネシウム、銅、
ニッケル、コバルトから選択した添加物、及び不純物を
含有する合金である。これらの合金の全ては、約115
0℃(ベリリウムは1277℃で溶融する)を越える温
度で溶融する。SUMMARY OF THE INVENTION Cast alloys can contain up to about 80% beryllium by weight. Beryllium alloy, which is easy to cast, has a weight
About 80% beryllium, about 20% to about 75% aluminum by weight, and the balance silicon, silver, magnesium, copper,
An alloy containing additives and impurities selected from nickel and cobalt. All of these alloys have about 115
Melts at temperatures above 0 ° C. (Beryllium melts at 1277 ° C.).
【0011】溶融ベリリウム合金を包含する鋳造技術、
及び、反応し易いモールドまたは中子は、本発明によっ
て解決することができ、焼き流し精密鋳造(investment
casting)、成型鋳造(shape casting) 、砂型鋳造、永久
モールド及び型鋳造を包含する。一般的に真空または不
活性ガスの雰囲気(例えば、アルゴン、ヘリウム)が鋳
造中保持される。A casting technique involving a molten beryllium alloy,
And molds or cores that are susceptible to reaction can be solved by the present invention, and investment casting
casting, shape casting, sand casting, permanent mold and mold casting. Generally, a vacuum or inert gas atmosphere (eg, argon, helium) is maintained during casting.
【0012】このように鋳造技術に用いられる一般のモ
ールド材料は、砂を加えたバインダー、アルミナ(バイ
ンダーとともに)のようなセラミック、シリカ、アルミ
ナ−シリケート混合物、ジルコン、珪酸ナトリウム及び
珪酸カリウム、ジルコニア(バインダーとともに)、石
膏、グラファイト、及びマグネシウム/鉄シリケートを
含む。モールドを成型する既知の方法のいずれも使用で
きる。多くのこれらのモールド材料が溶融ベリリウム合
金と反応し且つ反応を防止するために中子と同様に被覆
することができる。[0012] Thus, the general molding materials used in the casting technique include binders with sand, ceramics such as alumina (along with the binder), silica, alumina-silicate mixtures, zircon, sodium and potassium silicates, zirconia ( (With binders), gypsum, graphite, and magnesium / iron silicate. Any of the known methods of molding a mold can be used. Many of these mold materials react with the molten beryllium alloy and can be coated as well as the core to prevent reaction.
【0013】中子は、a)鋳造温度を越える温度で溶融
する適切な金属(または合金)、b)適切なセラミック
であり、例えばアルミナ/バインダーまたはシリカ系セ
ラミック、及び、c)それらの混合物で作ることができ
る。このような混合物は、例えば、ステンレス鋼+シリ
カ系セラミック、チタニウム+Al2 O3 +バインダ
ー、及び混合セラミックを包含する。しばしば、アルミ
ナが所定形状のバインダーとともに使用され、且つバイ
ンダーは溶融合金と反応的であることが分かった。中子
を作るのに有効な金属の例は、種々のステンレス鋼の例
えば304、316及び321、チタニウム及びTi6
Al4VのようなTi基合金、ニッケル及びIN−10
0のようなNi基合金である。鋳造中この中子は、ベリ
リウム合金と反応することが分かった。The core may be a) a suitable metal (or alloy) that melts above the casting temperature, b) a suitable ceramic, such as an alumina / binder or silica-based ceramic, and c) a mixture thereof. Can be made. Such mixtures include, for example, stainless steel + silica-based ceramics, titanium + Al 2 O 3 + binders, and mixed ceramics. Often, alumina has been used with a binder of a predetermined shape, and the binder has been found to be reactive with the molten alloy. Examples of metals useful for making cores include various stainless steels such as 304, 316 and 321, titanium and Ti6
Ti-based alloys such as Al4V, nickel and IN-10
0 is a Ni-based alloy. This core was found to react with the beryllium alloy during casting.
【0014】中子本体は既知の冶金学的技術(金属の場
合)、またはセラミックモールド技術(セラミック及び
混合物の場合)によって形成することができる。中子は
中空にすることができ、例えば、金属チューブまたはス
リップ鋳込み焼成セラミック(slip-cast fired ceramic
s)のようなものであるか、或いは、実質的に中実であ
る、例えば、金属棒または焼結したセラミック粉末のよ
うなものである。中子を仕上がった部品から取り外す場
合は、中子材料が化学的に溶解容易にするかまたは機械
的に破壊容易にする必要がある。これらの機械的離型処
理は、振動、ドリル穿孔、摩耗、及び/または研磨を包
含する。方法に依存して、残留中子被膜材料は損傷なし
に鋳造中に残留することができる。また、保護被膜が離
型剤として作用するならば、ユニットまたはいくつかの
部品にして中子を取り出すことも可能である。The core body can be formed by known metallurgical techniques (for metals) or ceramic molding techniques (for ceramics and mixtures). The core can be hollow, for example, a metal tube or a slip-cast fired ceramic.
as in s) or substantially solid, such as, for example, metal rods or sintered ceramic powder. When the core is removed from the finished part, the core material must be either chemically dissolvable or mechanically destructible. These mechanical demolding processes include vibration, drilling, abrasion, and / or polishing. Depending on the method, residual core coating material can remain during casting without damage. Also, if the protective coating acts as a release agent, it is possible to remove the core into units or several parts.
【0015】選択された被膜は、鋳造する間に実質的に
非反応性であり、且つ溶融ベリリウム合金からモールド
及び/または中子を保護することが可能であることが分
かった。被膜としては、酸化物は例えば、アルミナ、マ
グネシア、ベリリア、トリア、タイタニア及びジルコニ
アであり、硼化物は例えば、硼化ベリリウム、硼化アル
ミニウム及び硼化チタニウムであり、並びに、窒化物は
例えば、窒化ベリリウム、窒化ボロン、窒化アルミニウ
ム及び窒化チタニウムである。サーメットも使用するこ
とができ、例えば、Be+ベリリア、Be+アルミナ、
Be+ジルコニア、Mo+アルミナ、Ta+アルミナ及
びTa+ジルコニアである。金属間酸化物または硼化物
または窒化物またはサーメットも使用することができ、
例えば、Be−Ti硼化物、Be−Al窒化物、ベリリ
ア−ジルコニア、アルミナ−トリアである。It has been found that the selected coating is substantially non-reactive during casting and is capable of protecting the mold and / or core from molten beryllium alloy. As coatings, the oxides are, for example, alumina, magnesia, beryllia, thoria, titania and zirconia, the borides are, for example, beryllium boride, aluminum boride and titanium boride, and the nitrides are, for example, nitrides. Beryllium, boron nitride, aluminum nitride and titanium nitride. Cermets can also be used, for example, Be + beryllia, Be + alumina,
Be + zirconia, Mo + alumina, Ta + alumina and Ta + zirconia. Intermetallic oxides or borides or nitrides or cermets can also be used,
For example, Be-Ti boride, Be-Al nitride, beryllia-zirconia, alumina-tria.
【0016】被膜が、適切ないずれかの技術、例えばプ
ラズマスプレー、蒸着、浸漬、電着、中子本体周囲の射
出、ブラッシング、スプレー、含浸、メッキ、及び、流
れまたは重力またはカスケード被覆によって中子上に形
成され。蒸発温度、溶融温度及び焼成温度は、必要とす
る被膜形成中に達成される。被膜厚さは、全鋳造工程の
あいだ有効な拡散バリヤーを構成するために選択する必
要がある。一般に厚さは、約20〜1000ミクロン、
好ましくは約50〜200ミクロンの範囲内にある。多
層被膜を用いることができ、例えば、ZrO 2 の下にA
l2 O3 及びTiO2 の下にAl2 O3 を含む。The coating may be formed by any suitable technique, for example,
Plasma spray, evaporation, immersion, electrodeposition, spray around core body
Out, brushing, spraying, impregnating, plating and flowing
Or formed on the core by gravity or cascade coating
Done. Evaporation temperature, melting temperature and firing temperature are required.
Achieved during film formation. The thickness of the coating
Must be selected to constitute an effective diffusion barrier
It is necessary. Generally, the thickness is about 20-1000 microns,
Preferably it is in the range of about 50-200 microns. Many
Layer coatings can be used, for example, ZrO TwoA under
lTwoOThreeAnd TiOTwoAl belowTwoOThreeincluding.
【0017】好ましい被膜は、約50〜100ミクロン
の厚さを有するプラズマスプレーまたは物理蒸着したア
ルミナである。他の好ましい被膜はZrO2 である。鋳
造製品は、滑らかで欠陥のない細部通路、ポケット及び
キャビティーのような形状に改良されることが分かった
(これらの被覆されたモールド及び/または中子を使用
した場合)。A preferred coating is plasma sprayed or physical vapor deposited alumina having a thickness of about 50-100 microns. Another preferred coating is ZrO 2. The cast product was found to be improved to a shape such as smooth, defect-free detail passages, pockets and cavities (when using these coated molds and / or cores).
【0018】完全に離型できるならば、被覆したモール
ド及び中子は再利用することができる。必要であるなら
ば被膜層が再被覆される。次の実施例は典型的説明であ
り、限定または完全を意図するものでない。If it can be completely released, the coated mold and core can be reused. The coating layer is recoated if necessary. The following examples are exemplary and are not intended to be limiting or complete.
【0019】[0019]
実施例1 ステンレス鋼チューブ(321)から構成される中子
は,100μmの厚さのAl2 O3 でプラズマコートさ
れた。焼き流し精密鋳造(investment casting)の業界で
既知の技術を使用することにより、中子をセラミックシ
ェルモールドの内部キャビティー内側に配置した。セラ
ミックシェルを900℃〜1250℃(好ましくは12
00℃〜1250℃)の範囲に予備加熱し、その後12
00〜1470℃(好ましくは1400℃〜1450
℃)の範囲の溶融アルミニウム−ベリリウム40:60
合金が鋳湯され、内部キャビティーすなわちAl2 O3
で被覆されたチューブ周囲を充填した。鋳造及び冷却の
間は、アルゴンガス雰囲気が保持された。鋳造品が冷却
されると、この鋳造品はアルミニウム鋳造品及びマグネ
シウム鋳造品の通常の製品と同様の状態に洗浄されて提
供された。Al2 O3 で被覆されたチューブは、この溶
湯合金に耐性があり且つ非常に高品位の鋳造品が得られ
ることが分かった。 実施例2 中子をセラミックスラリー(酸化ベリリウムの水系スラ
リー)に浸漬して被覆し引き続き焼成したことを除き、
全ての方法は実施例1と同様であった。ベリリアが被覆
されたチューブは、この溶融合金に対して耐性があり且
つ高品位の鋳造品を生じることが分かった。 実施例3 中子がチタニウム基金属のチューブで作られ且つプラズ
マスプレーによって硼化アルミニウムを被覆したことを
除き、全ての方法は実施例1と同様であった。硼化物が
被覆されたチューブはこの溶湯合金に対して耐性があり
且つ高品位の鋳造品が得られることが分かった。 実施例4 被膜はトリア(thotia)をプラズマスプレーしたことを除
き、全ての方法は実施例1と同様であった。高品位の鋳
造品が得られた。 実施例5 被膜をアルミナ−ジルコニアで蒸着したことを除き、全
ての方法は実施例1と同様であった。アルミナ−ジルコ
ニアで被覆した中子が、この溶湯合金に対して耐性があ
り且つ高品位の鋳造品が得られることが判明した。 実施例6 実施例1の方法が、セラミックシェルモールドを溶湯合
金で曝される全表面に100μmのプラズマスプレーア
ルミナで被覆したことを除き繰り返された。モールド及
び中子が取り除かれたときに非常に高品位の鋳造品が得
られた。 実施例7 SiO2 基セラミック中子を厚さ50μmのAl2 O3
で被覆した。確実で化学的に不活性なバリヤーを作るプ
ラズマスプレーが、層を設けるために使用された。被覆
されたセラミック中子は、焼き流し精密鋳造するセラミ
ックシェルの内部キャビティー内に配置されるので、中
子部品が鋳造物に曝される。セラミックシェルは900
℃〜1250℃の範囲に予備加熱され、その後1200
〜1450℃の範囲の温度で65%ベリリウムの溶融ア
ルミニウム−ベリリウム合金がシェルに鋳湯され、内部
キャビティーすなわちAl2 O3 を被覆したチューブ周
囲に充填された。鋳造品が冷却されると、この鋳造品は
既知のアルミニウム鋳造品及びマグネシウム鋳造製品と
同様の状態で冷却され提供された。その後、曝されたセ
ラミック中子は、硼化水素酸の溶液中で濾過することに
よって取り除かれた。非常に高品位の鋳造品が得られ
た。 実施例8 被膜がマグネシアをプラズマスプレーしたことを除き、
全ての方法は実施例7と同様であった。マグネシアを被
覆した中子は溶湯合金に対し耐性があり、高品位の鋳造
品が生産された。 実施例9 中子被膜が、次のセラミック、ThO2 、ZrO2 、M
gO、TiO2 、AlN、BeN、BN、TiNから作
られていることを除き、方法は実施例7と同じであっ
た。各々の場合において、被覆された中子は溶融された
合金に対し耐性があり、高品位の鋳造品が生産された。 実施例10 被膜が、異なるセラミック材料のアルミナ及びジルコニ
アの少なくとも2つの層から作られることを除き、方法
は実施例7と同じである。優れた品位の鋳造品が得られ
た。 実施例11 被膜が、サーメットBe+アルミナから作られているこ
とを除き、方法は実施例7と同じであった。優れた品位
の鋳造品が得られた。Example 1 A core composed of a stainless steel tube (321) was plasma-coated with Al 2 O 3 having a thickness of 100 μm. The core was placed inside the internal cavity of the ceramic shell mold by using techniques known in the investment casting industry. The ceramic shell is heated to 900 ° C to 1250 ° C (preferably 12 ° C
(00 ° C. to 1250 ° C.).
00 to 1470 ° C (preferably 1400 ° C to 1450
° C) molten aluminum-beryllium 40:60
The alloy is cast and the internal cavity or Al 2 O 3
Around the tube covered with. An argon gas atmosphere was maintained during casting and cooling. When the casting was cooled, the casting was provided in a cleaned condition similar to conventional aluminum and magnesium castings. It has been found that a tube coated with Al 2 O 3 is resistant to this molten alloy and gives a very high quality cast product. Example 2 Except that the core was immersed in a ceramic slurry (aqueous slurry of beryllium oxide) to coat and then fired,
All methods were the same as in Example 1. The beryllia coated tubing was found to be resistant to this molten alloy and to produce high quality castings. Example 3 All procedures were similar to Example 1 except that the core was made of a tube of titanium-based metal and was coated with aluminum boride by plasma spraying. It has been found that the boride coated tube is resistant to this molten alloy and gives a high quality cast. Example 4 All coatings were the same as in Example 1 except that the coating was plasma sprayed with thotia. A high quality cast product was obtained. Example 5 All procedures were the same as in Example 1, except that the coating was deposited with alumina-zirconia. It has been found that a core coated with alumina-zirconia is resistant to this molten alloy and a high-quality cast product can be obtained. Example 6 The method of Example 1 was repeated except that the ceramic shell mold was coated with 100 μm plasma spray alumina on all surfaces exposed to the molten alloy. Very high quality castings were obtained when the mold and core were removed. Example 7 A 50 μm thick Al 2 O 3 was prepared by using a SiO 2 -based ceramic core
Covered. Plasma spray, which creates a reliable and chemically inert barrier, was used to apply the layers. The coated ceramic core is placed in the internal cavity of the ceramic shell to be cast and precision cast so that the core component is exposed to the casting. 900 ceramic shell
Preheated to a temperature in the range of
A molten aluminum-beryllium alloy of 65% beryllium at a temperature in the range of 141450 ° C. was cast into the shell and filled around the inner cavity or Al 2 O 3 coated tube. Once the casting was cooled, it was cooled and provided in a manner similar to known aluminum and magnesium castings. Thereafter, the exposed ceramic core was removed by filtration in a solution of borohydride. Very high quality castings were obtained. Example 8 Except that the coating was plasma sprayed with magnesia
All methods were the same as in Example 7. The magnesia-coated core was resistant to the molten alloy and produced a high-grade casting. Example 9 The core coating was made of the following ceramic, ThO 2 , ZrO 2 , M
gO, except TiO 2, AlN, BeN, BN , that is made of TiN, the method was the same as in Example 7. In each case, the coated core was resistant to the molten alloy, producing a high quality casting. Example 10 The method is the same as in Example 7, except that the coating is made from at least two layers of alumina and zirconia of different ceramic materials. An excellent quality cast product was obtained. Example 11 The procedure was the same as in Example 7, except that the coating was made from Cermet Be + Alumina. An excellent quality cast product was obtained.
【0020】本発明の実施態様を上記に説明したが、そ
れらに限定されるものでなく、本発明の範囲内で種々の
改良がなされ、それらは発明の詳細な説明及び請求の範
囲、趣旨及び本質から離脱するものでない。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements can be made within the scope of the present invention. It does not depart from the essence.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリッツ グレンシング アメリカ合衆国,オハイオ 43551,ペリ ースバーグ,インディアン ウェルズ レ ーン 632 (72)発明者 ロバート トムバリー カナダ国,ケベック エイチ9ビー 2ピ ー9,ドラール デ オルモー,ヒルトン ドライブ 153 (72)発明者 スティーブン ケナークネクト カナダ国,ケベック エイチ7アール 1 ビー3,ラバル シュル ル ラク,レ エラブル 629 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Fritz Glenning, United States, 43551, Perrysburg, Indian Wells Lane 632 (72) Inventor, Robert Tombury, Canada Quebec H9B2P9, Doralde Olmoux, Hilton Drive 153 (72) Inventor Stephen Kenner Nectect Quebec H. 7R 1 Canada 1 B3, Laval sur Le Lac, Les Hélable 629
Claims (17)
の範囲で溶融ベリリウム合金と反応的であるベリリウム
合金の鋳造方法であって、 鋳造工程の間に実質的に非反応性にするために選択した
保護被膜を有するモールド及び中子の少なくとも一つを
利用するベリリウム合金の鋳造方法。1. A method for casting a beryllium alloy, wherein the mold material or the core material is reactive with the molten beryllium alloy to a significant extent, wherein the beryllium alloy is substantially non-reactive during the casting process. A method of casting a beryllium alloy using at least one of a mold and a core having a selected protective coating.
ールド材料並びに前記中子材料と反応せしめるに充分な
ベリリウムを含む請求項1記載の方法。2. The method of claim 1 wherein said alloy comprises sufficient beryllium to react with up to about 80% by weight of said mold material and said core material.
らの混合物からなる群から選択した材料で形成され、溶
融金属と反応的であり且つ鋳造温度で固体である請求項
1記載の方法。3. The method of claim 1 wherein said core is formed of a material selected from the group consisting of metals, ceramics and mixtures thereof, is reactive with molten metal and is solid at the casting temperature.
びそれらの混合物を含んでなる群から選択した材料で形
成され、溶融した前記合金の温度で固体である請求項1
記載の方法。4. The coating of claim 1 wherein said coating is formed of a material selected from the group comprising oxides, borides, nitrides, and mixtures thereof, and is solid at the temperature of said molten alloy.
The described method.
カ系セラミックを含んでなり、且つ前記被膜の材料がア
ルミナ、酸化ベリリウム、酸化トリウム、酸化マグネシ
ウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウムまたは前記酸
化物の少なくとも2種の混合物を含んでなる請求項1記
載の方法。5. The core material comprises stainless steel or silica-based ceramic, and the material of the coating is at least two of alumina, beryllium oxide, thorium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, zirconium oxide or the oxide. The method of claim 1, comprising a mixture of species.
モールドまたは中子であって、 前記モールドまたは中子が、前記合金と反応的であり、
且つ鋳造温度で鋳造される前記合金と実質的に非反応性
にするために選択した保護被膜を有するモールドまたは
中子。6. A molded mold or core for a method of casting a beryllium alloy, wherein the mold or core is reactive with the alloy.
And a mold or core having a protective coating selected to be substantially non-reactive with the alloy cast at the casting temperature.
ウム、Ti基合金、ニッケル及びNi基合金から選択し
た金属を含んでなる請求項6記載の中子。7. The core according to claim 6, wherein the core material comprises a metal selected from stainless steel, titanium, a Ti-based alloy, nickel and a Ni-based alloy.
から選択したセラミックを含んでなる請求項6記載の中
子。8. The core according to claim 6, wherein the core material comprises a ceramic selected from silica-based ceramics.
度で固体である酸化物、硼化物、窒化物またはサーメッ
トを含んでなる請求項6記載のモールドまたは中子。9. The mold or core of claim 6, wherein said coating comprises an oxide, boride, nitride or cermet that is solid at said molten beryllium alloy temperature.
ム、酸化トリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウ
ム、及び酸化マグネシウムの少なくとも1種を含んでな
る請求項9記載のモールドまたは中子。10. The mold or core according to claim 9, wherein the coating comprises at least one of alumina, beryllium oxide, thorium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and magnesium oxide.
でなる請求項9記載のモールドまたは中子。11. The mold or core according to claim 9, comprising an intermetallic compound of boron or nitrogen.
トとしての組合せ。12. A combination of the mold of claim 6 and a core as a unit.
中子との双方の表面が前記保護被膜で被覆される請求項
12記載の組合せ。13. The combination of claim 12, wherein both the surface of both the mold and the core exposed to the alloy are coated with the protective coating.
を有するベリリウム−アルミニウム合金を鋳造する方法
であって、 所定形状を得る鋳造モールドと少なくとも一つの中子を
準備し、 前記溶融金属と不活性にするために選択した酸化物、硼
化物、窒化物及びサーメットから成る群から少なくとも
1種で前記中子及び任意に前記モールドを被覆し、 溶融中に前記合金を前記モールド及び前記中子周囲に鋳
造し、且つ前記モールドと任意に前記中子とを冷却して
取り除き、且つ鋳造部品を回収することを含んでなるベ
リリウム−アルミニウム合金を鋳造する方法。14. A method of casting a beryllium-aluminum alloy having about 20 to about 80% beryllium by weight, comprising: providing a casting mold to obtain a predetermined shape and at least one core; Coating said core and optionally said mold with at least one selected from the group consisting of oxides, borides, nitrides and cermets selected to be active, and surrounding said alloy during melting with said mold and said core Casting a beryllium-aluminum alloy comprising cooling the mold and optionally the core and removing the cast part.
任意に再被覆し、且つ前記鋳造工程に再び戻して使用
し、さらに鋳物を形成する請求項14記載の方法。15. The method of claim 14, wherein the mold and the core are recovered, optionally recoated, and returned to the casting process for use to form a casting.
ールドの表面が前記溶融合金と反応性があり、且つ鋳造
以前に前記中子と同様に被覆される請求項14記載の方
法。16. The method of claim 14, wherein the surface of the mold exposed to the molten alloy is reactive with the molten alloy and is coated like the core prior to casting.
に選択される請求項14記載の方法。17. The method of claim 14, wherein said coating is selected to also have a release agent effect.
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