JPS59223268A - 鋳ぐるみ用セラミツク成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セラミックス釣ぐるみ鋳造法等で要求される
可撓性を有する鋳ぐるみ用セラミックス成形体に関する
ものである。

ディーゼルエンジンの排気マニホールドなどの加熱流体
が内部を通過する鋳造品において、断熱特性を向上させ
ることで、排気マニホールドの水冷を不要にすることや
、排気エネルギーを有効利用することが考えられている
。このだめの手段としてセラミックス断熱成形体を金属
溶湯によって鋳ぐるむ技術は良く知られている。

こうした鋳ぐるみ用のセラミックスに要求される性質は
以下の通シである。

１）高温の金属溶湯の鋳ぐるみ時の熱衝撃に耐えること
。

２）溶湯が凝固収縮する際の圧縮応力に耐えること。

これらの性質を満たすセラミックスの製造法や鋳ぐるみ
技術は多く提唱されている。例えは、金属とセラミック
スの間に緩衝材を設ける方法（’ｉ開昭５３−８６７０
８号公報、同５６−８６２６号公報等）、セラミックス
の外面に多孔質な）ｔＩＪを設ける方法、セラミックス
の組成を特殊にし可撓性をもたせる方法（特開昭５３−
５０６０９号公報、同５３−３０６１０号公報、同５３
−１１９２２号公報等）等が提案されている。

しかし、これらの方法にも多くの欠点がある。

緩衝材を設ける方法では、鋳ぐるみ時の工程が多くなる
。多孔質な層を設ける方法では、セラミックスの製造が
難しくコストアップの原因となる。セラミックスに可撓
性をもたせる方法では、セラミックスの組成により成形
方法が帷しくなり、特にディーゼルエンジンの排気マニ
ホールドのような複雑異形管の製造がＡｌｅ　Ｌ　＜、
工業的に安価に問ぐるみ排気マユホールドラ製造できな
い。

また、可焼性葡有するセラミックスは強度が低いため、
テ゛イーゼルエンジンの排気マニホールドのような複雑
異形管では十分な耐久性が得られないおそれがある。

そこで、本発明者らは先に、セラミックス耐火粉末〔例
えはジルコン（Ｚ　ｒ０２・５ｉ０２，１又はアルミナ
（ＡＴＯｓ　）　）と珪酸ソーダを混合した粉末を成形
した後、乾燥・固化し、加熱焼成することを特徴とする
可撓性セラミックス成形体（特願昭５８−３５７１号）
を提案した。この方法で作成した可撓性セラミックスは
、第１１２１に示すように、焼成する温度によって物性
値が変わり、焼成温度が低いと可撓性は十分であるが、
強度が低く、逆に焼成温度が高いと可撓性に劣るが、強
度が高くなる傾向となる。テ゛イーゼルエンジンの排気
マニホールド等は、振動が赦しいために、極力高強度−
のセラミックスを鋳ぐるんだものケ使用しないと耐久性
に不安がある。しかし、高強度セラミックスは、必然的
にｒＵｍ性に劣る傾向となるため、健全な鋳ぐるみ排気
マニホールドを製造するにｔよ、緩衝材を利用すること
が考えなくてはならなくなる。

本発明は、以上の諸点に鑑み、通常の成形法を用いて成
形でき、十分な強度、耐久性及び可撓性を有し、ガス緩
衝材を利用せずに鋳ぐるむことのできる鋳ぐるみ用セラ
ミックス成形体を提供するものである。

すなわち本発明は、耐火物粉末と、珪酸ソーダ、珪ジル
コン酸ソーダ及びアルミン酸ソーダのうち少なくとも１
種を粘結済として含み、これら耐火物粉末と粘結剤に対
し５〜５０　ｖｏｌ　％の中空球状体を含む、８０（ｊ
〜１ｓｏｏｃで加熱焼成してなる鋳ぐるみ用セラミック
ス成形体に関するものである。

本発明成形体は、十分に緻密化し、高強度であυ、また
内部にはカラスピース等の中空球状体が残在し、同中空
球状体の空孔が多数分布するため、高強度であり、かつ
ヤング率が低く、十分な可撓性を有している。さらに、
この空孔が多数存在しているため、断熱性も格段に優れ
ている。

本発明成形体は、テ゛イーセルエンジンの排気マニホー
ルド等の断熱性を必要とする各種部品に適用できる。

本発明においては、セラミックス耐火粉末（例えは、ジ
ルコン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪ｉ、ジルコニア、
アルミ、珪１ｊ塩、フォルステライト、マグネシア等）
に、珪酸ソーダー：珪ジルコン酸ソーダ及びアルミン酸
ソーダのうち少くとも１種を粘結剤として配合し、さら
にスチレンビーズまたはガラスピーズのような微細中空
球状体を上記配合物に対し５〜３０　ｖｏｌチ配合する
。

中空球状体を５〜３０　ｖｏ１％配合させるのは、５　
ｖｏｌ　４未満であると成形体ρ可撓性が不足腰３０　
ｖｏ１％を越えると強度が不足するからである。

なお、耐火物粉末と粘結剤との配合量は、前者が８５〜
９５ｗｔチ、後者が５〜１５ｗｔ％とすることが好まし
い。耐火物粉末が８５　ｗｔ％未満では耐火性、耐摩耗
性、強度か不足し、９５ｗｔ％を越えると粘結性が不足
するからであり、また粘結剤が５　ｗｔ％未満では粘結
性が不足し、１５ｗｔ％を越えると強度か不足するから
である。

なお、場合によっては高炉スラグ、カルシリスラグ、マ
グネスラグ等のスラグに４　ｋ　１ｉ’ｒ％加すること
もできる。

上記の配合物を所望の形状に成形し、乾燥・固化し、加
熱焼成する。あるいは、耐火物粉末と中空球状体を混合
し、所望の形状に成形し、乾燥した後に、粘結剤を含浸
させ、乾燥した後に加熱焼成する等の方法を採ることも
できる。

焼成温度としては、８００℃〜１．５００℃の範囲、で
きれば１．０００〜１．４００℃の範囲が望ましい。８
００℃以下ではソーダ類が十分に反応していないため性
能を発揮しない。ｉ、　ｏ　ｏ　。

℃以下でも焼結が十分にならないことがあるため緻密化
しないことがある。１．４００℃以上では単純形状なら
ば問題ないが、複雑形状品では変形が大きくなるおそれ
がある。ｉ、　５００℃以上では単純形状品でも変形が
大きくなり、所望の形状にすることが誰しくなる。

このようにして得られた本発明成形体は、内部に多数の
空孔を有しているために十分な可撓性を示し、高温で焼
成しでも可撓性を失うことなく高強度化することができ
る。

従って、本発明成形体は、緩衝材を設ける等の補助手段
を要することなく、直接溶湯に鋳ぐるむことができる。

なお、好ましくは、第２図のように、鋳鉄１穴壁に接す
る部分２には本発明のセラミックスを、同セラミックス
筒内の加熱流体に接する部分３には微細中空球体を含ま
ないセラミックスを使用する。

第１表に本発明成形体の配合例及び焼成条件例と圧縮試
験結果を従来材と比較して示す。同表より１男らかなよ
うに本発明材は、従来材と比較すると高温で焼成し、高
強度化させても十分にヤング率を小さくすることができ
る。

次に、本発明成形体の性能を評（ｉＴｆｉするために行
った実験例を示す。

実施例 平均粒径が１０１ｍのジＩＬ／コン粉末に容量比で２５
１１ｂのカラスビーズ（径１００１℃ｍ　　）ｋカ日え
、固体濃度が８５％になるように水をカロえてスリップ
とし、十分に攪拌する。この際、塩酸を加えてｐＩ（が
５〜４になるようにｐＨの調整を行うと、鋳込み成形法
が容易になる。このスリップを石・汁型に注入し、所定
の着肉Ｊ阜７５ｉ＃Ｉられた後、排泥を行う。

一方、１０μｍの平均粒径のジＩＬ／コン粉末のみを用
いて、同様にスリ゛ツブを作製゛Ｊ−る。このスリップ
を上記の排泥を行った石・１′−を型に注入し着肉を行
う。所定の着肉厚か得らｉｔた後Ｋ　ｔＪＦ　６Ａを行
う。石１′型よりスリップ固化ｑ勿をｌｌ免型し、十分
に乾燥した。゛この成形体を水ガラス中ｉに没して、十
分に水ガラスを含浸させた。その後再度乾燥させて、水
ガラスを同化さ一亡た。この成形体ｆ：１．３５０℃で
６時間焼成した。

この成形体を芯体として、鋳鉄を鈎ぐるんだ。

鋳鉄の鋳込み温度は１．３７０℃であり、自然放冷とし
た。このテストの結果、実施例品は、鋳ぐるみ時にも、
冷却過程にもクラックの発生は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔよ従来の可撓性セラミックスの焼成温度と圧縮
強度・ヤング率との関係を示す図表、第２図は本発明成
形体の鋳ぐるみ例を示す図である。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　− 第２図 許庁長官若杉和夫殿 一１事件の表示 昭和５８年特許願第　９２３１０　号 ２、発明の名称 鋳ぐるみ用セラミック成形体 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ｆト　所　　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号−１
復代　理　人 Ｌｉ　　所　東京都港区虎ノ門−丁目１６番２号ｊ、補
正命令の日付　　自発補正 １、補正により増加する発明の数　　なしｌ補正の対象 （１）明細書の「発明の名称」の項 （２）明細書の「発明の詳細な説明」の項（３）明細書
の「図面の簡単な説明」の項ａ補正の内容 （２）　　明細書の第４頁７行目の「利用することが」
を「利用することを」に訂正する。 （３）　　同第４頁１１行目の「カス」を「かつ」九訂
正する。 （４）　　同第５頁２〜Ｓ行の「中空球状体−御一同中
空球状体の」を「中空球状体によるＪＫ訂正する。 （５）　　同第５頁１３行目の「アルミ、珪酸塩」を「
アルミノシリクイト」に訂正する。 （６）　　同第６頁１０行目の「強度」を「耐火性」に
訂正する。 （７）　　同第６頁１２行目の「、マグネスラグ」を削
除する。 （８）　　明細書第１１頁８行目の「図表」を「図」に
訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火物粉末と、珪酸ソーダ、珪ジルコン酸ソーダ及びア
   ルミン酸ソーダのうち少なくとも１橿を粘結剤として含
   み、これら耐火物粉末と粘結剤に対し５〜５０　ｖｏｌ
   　％の中輩球状体を含む、８００〜１５００℃で加熱焼
   成してなる鋳ぐるみ用セラミックス成形体。