JPS59229253A - 高圧鋳造用砂中子の製造方法 - 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】 本発明は溶湯に高圧力を加えて成形凝固させる溶湯鍛造
に好適する砂中子の製造方法に関する。

一般に鋳造によって各種部品を得る場合、生産性向上等
の面における有利性から圧力鋳造法としてのダイカスト
法を広く利用している。しかしながら自動車用シリンダ
ヘッド、マニホールド等の如く形状の一部に空洞或いは
アンダーカットを有する製品を鋳造するには引抜中子を
使用できず、−・定圧に耐え且つ崩懐性が良、いという
相反する特性を持つ中子を用いなげればならず、斯る特
性を持つ中子の製造方法を本出願人は先に特願昭５５−
４１７０５号として提案した。

しかしながら上記の中子はダイカスト鋳造には極めて適
するものであるが、ダイカスト鋳造よりも高圧にて溶湯
を加圧する溶湯鍛造に用いるには耐圧性の面で十分とは
言えない。

即ち、溶湯鍛造法としては、第１図に示すように底板１
と金型２とによって形成されるキャビティ３内に溶湯４
を入れ、こめ溶湯４をプランジャ５によって加圧するプ
ランジャ加圧凝固法、第２図に示すように金型６内に充
填した溶湯４を雄型パンチ７にて加圧する直接押込み溶
湯鍛造方法及び第３図に示すように上型８と下型９との
間に形成したキャピテイ１０内に溶湯４を充填し、この
溶湯４を雄型パンチ７にて加圧する間接押込み溶湯鍛造
法などがあるが、いずれも高圧にて溶湯を加圧するため
、これに耐え得る中子がなく、したがって溶湯鍛造法に
よれば内部が健全で機械的性質に優れた製造を得ること
ができるにもかかわらず、コネクチングロッド、ピスト
ンバルブ、ブツシュ等の比較的簡単な形状の製品にしか
適用されていないのが現状である。

本発明は溶湯鍛造法などの高圧鋳造を複雑形状の製品を
鋳造する場合にも適用し得るように、溶湯の高圧に耐え
、面粗度及び寸法精度に優れ、製品の中子と接する面に
差込み、クラック等が生じることな（、しかも崩壊性が
良好で鋳造後に製品に付着したコーティング層の除去が
容易で且つ低コストの高圧鋳造用砂中子の製造方法を提
供することを目的とする。

斯る目的を達成すべく本発明は、有機バインダーを用い
て造型した砂中子表面に、粉末状耐火物、合成雲母及び
水溶性塩類を混合し水酸化ナトリウのスラリーを乾燥せ
しめて第１のコーティング層を形成し、次いでこの第１
のコーティング層の表面に合成雲母水溶液を塗布し、こ
の合成雲母水溶液を乾燥せしめて第２のコーティング層
を形成するようにしたことをその要旨とする。

以下に第４図乃至第６図をも参照して本発明の詳細な説
明する。

先ず、有機バインダーを用いて砂中子を造型する最初の
工程について述べる。

砂中子の骨材としては珪砂、ジルコンサンド、クロマイ
トサンド或いはハイアルミナサンド等を用い、有機バイ
ンダーとしては熱硬化性のフェノール樹脂等のシェルモ
ールド用バインダーを用い、これらの構成部材を混合し
て抗折力４ｏシ乃至６゜シの砂中子を造型する。

次に造型した砂中子表面に、粉末状の耐火物、合成雲母
、水溶性塩類及び水酸化ナトリウムを混合してなるスラ
リーを塗布し、これを乾燥せしめて第１のコーティング
層を形成する。

ここで、上記粉末状の耐火物としては、シリカフラワー
、ジルコフラワー等が挙げられ、合成雲母としてはナト
リウム、フッ素、４ケイ素を含むもの或いはリチウム、
ナトリウム、フッ素、４ケイ素を含むもの等が挙げられ
、また水溶性塩類としては例えば珪酸ナトリウム（水ガ
ラス）或いは珪酸カリウム等がある。そして上記各材料
を混合した溶液に水酸化ナトリウムを添加してＩ）　ｔ
（調整するわけであるが、その範囲はＰＨ’７〜９とす
るのが好ましい。

つまり、十分な耐圧性を有し且つ溶湯鍛造後の素材精度
を良好に維持できるコーティング一層の厚さは０１５〜
０．２０ｍｍの範囲であり、この範囲のコーティング層
を形成するスラリー粘度は１５０〜３００ｃｐであり、
スラリーの粘度をこの範囲とするには第４図からも分か
るように、スラリーのＰ　Ｈを７〜９とすることが必要
となる。

また、混合する粉末状耐火物として、粒子楯が２０μ以
上のジルコンフラワーを２０％以上配合すると、スラリ
ーの粘度が極端に低下し、被覆のダレが生じ且つスラリ
ー内の粒子の沈降が激しく、スラリー管理が困難となる
ので、耐火物としては粒子径が１０μ程度のものを主体
に使用するのが適当である。

更に、スラリー中に合成雲母を添加するのは、合成雲母
の特性として水と接触すると良好な流動性を示すので、
スラリーの粘度を下げるのに好都合であるとともに、合
成雲母は骨間性に富み鱗片状の粉末であるため、乾燥硬
化後に中子表面の微細な空孔を塞ぎ、コーティング層に
優れた耐圧性を刊与することによる。

更に砂中子表面に塗布したス”’９１Ｊ−を乾燥するに
は１００℃以上に保って水分を蒸発させる。

上記の如（して形成した第１のコーティング層によって
砂中子の表面は平滑性を有することとなるが、それでも
第５図の顕′微鏡写真（２，０００倍）に示す如く微細
なりラック或いは空孔が存在している。したがって、砂
中子をこのまま用いたのでは、耐圧性は有するものの、
溶湯が上記クラック内に差し込み、製品からコーティン
グ層を除去するのが困難となり、且つ寸法精度も劣るこ
ととなる。

そこで、上記第１のコーティング層が形成された砂中子
の表面に合成雲母を含む水溶液を塗布し。

これを乾燥せしめて第２のコーティング層を形成する。

ここで、合成雲母としては、ナトリウム、フッ素、４ケ
イ素を含むもの、或いはリチウム、ナトリウム、フッ素
、４ケイ素を含むもの等が挙げられる。

このようにして得られた第２のコーティング層は第６図
の顕微鏡写真（２，０００倍）に示すように合成雲母が
層状をなして付着し、第１のコーティング層の表面に存
在したクラック及び空孔を完全に覆い、溶湯バ中子内に
差し込む不利が生じない。

以上の如き砂中子を用いて溶湯鍛造を行なうと、合成雲
母は伸開性に富み、水と接触して流動性を示すので、溶
湯鍛造後に中子を崩壊して砂落しを行った後、製品に付
着した合成雲母のコーティング層を容易に除去すること
ができる。したがって中子の形状に制約が課せられず、
複雑形状の製品を得ることができる。

尚、アルミ合金を溶湯鍛造する場合には、アルミ溶湯と
第２のコーティング層との親和性を減少させ、中子に対
する第２のコーティング層の付着力を高めて第２のコー
ティング層の剥離を防止すへく、金属アルミ粉、アルミ
ナフラワー、シリカフラワー等の耐火物微粉末を合成雲
母水溶液に添加することが有効である。

次に、本発明によって得た砂中子を自動車用ピストンを
溶湯鍛造する場合に適用した具体的な実施例を以下に述
べる。

〔実施例〕

骨材としてＪＩＳ７号相当のジルコンサンド１００部、
有機バインダーとしてフェノールレジン０．７部、潤滑
剤としてステアリン酸カルシウム０，１部の配合からな
るシェル砂を相いて重量３５０ｇの中子を造型した。こ
こで造型条件は金型温度２８０℃、焼成時間４０秒、吹
込圧力２，５〜である。

次に８ｔの水に、バインダーとして珪酸ナトリウム（水
ガラス３号）を９５ｇ（骨材に対し０．３％）、水酸化
ナトリウムを３２ｇ（水に対し０４％）、湿潤剤として
ジアルキルスルホンコハク酸すＩ・リウムの５係水溶液
を１６０ｇ、消泡剤としてオクチルアルコールを１６ｇ
、同じく消泡剤としてフォーマスターＢ（商品名）を１
６ｇ入れて混合し、この混合溶液に１０μのジルコンフ
ラワー３４ｇ、１μのジルコンフラワー２３ｋｇ、４５
μのジルコンフラワー８ｋｇ、合成雲母（ナトリウム、
フッ素、４ケイ素を含む）の１５係水溶液２７１（９を
入Ｊ１．て充分に混合攪拌し、Ｐ　Ｉ−１８，０、比重
３，１、粘度１７０ＣＩ）のスラリーを調整した。

次いで、このスラリー中の前記シェル中子を５秒間浸漬
し、空気中に４０秒間放置した後、再度１秒間浸漬した
。そして、この中子を直ちに２００℃の熱風乾燥炉で２
０秒間乾燥硬化させて第１のコーティング層を形成した
。

一方、水３ｔ、合成雲母の１５％水溶液７Ｋ、湿潤剤と
してジアルキルスルホンコハク酸す）　ＩＪウムの５係
水溶液４０ｇ及び消泡剤２４ｇを混合攪拌し、この溶液
中に第１のコーティング層が既に形成されている前記中
子を５秒間乃至１０秒間浸漬し、室温′Ｃ：ＩＯ分間放
置後、１００℃−’（−１５分間乾燥せしめて第２のコ
ーティング層を形成した。

このようにして得た中子を金型にセットし、ＪＩＳＡＣ
，ｉＤ相当のアルミ合金を、注湯温度７５０℃、射出速
度（湯口速度）　０．５　ｍ／ｓｅｃ、射出圧力（初期
）６００製、充填１．５秒後の加圧力１３５０〜、加圧
保持時間７０秒の条件下で溶湯鍛造を行った。鍛造後湯
口切断を行い、５３０℃の炉中で溶体化処理し、その後
１６０℃Ｘ８時間の時効処理を行なって、通常のコアー
ノックアウトマシンにて中子の砂落しを行った。

この結果として、中子折れ或いは変形は皆無で且つ中子
砂は１００％除去されていた。

更にその後、サンドプラ′ストで残存するコーティング
層の除去を行うことで、平滑で寸法精度に優れた製品を
得た。

尚、第２のコーティング層を形成するための合成雲母水
溶液として、水６ｔ、合成雲母の１５％水溶液７却、金
属アルミ粉０．６　ｋｇ、湿潤斉↓としてジアルキルス
ルホンコハク酸すトリウムの５多水溶液４０ｇ、消２ｍ
剤２館を入れて混合攪拌（−だ溶液を用いた場合にも前
記と同様の良好な結果が得ら　れプこ。

以上の説明から明らかな如く本発明に係る中子の製造方
法によれば、有機）（イングーを用いて砂中子を造型し
、この砂中子表面に粉末状面」大物、合成雲母及び水溶
性塩類を混合しＩ）　Ｉ−１調整したスラリーを塗布乾
燥せしめて第１のコーティング層を形成したので、熱処
理を施すことで容易に中子を崩壊し得るとともに、溶湯
鍛造の高圧にも耐えるととができ、更に製品にイ」着し
たコーティング層の除去も容易に行える。そ（−て、上
記第１のコーティング層の表面に更に合成雲母水溶液を
塗布乾燥せしめて第２のコーティング層を最外表面に形
成したので、中子表面のクラック或いは空孔を完全に覆
うことができ平滑度及び寸法精度に優、１１゜た製品を
得ることができる。

また、中子をスラリー中に浸漬するだけで製造できるの
で従来の中子造型機及び金型をそのまま使用できるので
、製造工程の自動化が図れ、低コストの中子を得ること
ができる。したがって溶湯鍛造に好適するのは勿論のこ
と、ダイカスト鋳造、低圧鋳造にも適用でき、その用途
が極めて広い等多くの効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は溶湯鍛造法を実施する金型の縦断面
図、第４図は第１のコーティング層を形成するスラリー
の粘度とＰ　Ｉ−１との関係を示したグラフ、第５図は
第１のコーティング層を形成した中子表面を示す顕微鏡
写真、第６図は第２のコーティング層を形成した中子表
面を示す顕微鏡写真である。 尚、図面中２．　６．　８．　９は金型、４は溶湯、５
はプランジャー、７は雄゛型パンチである。 特許　出願人　　　本田技研工業株式会社代理人　弁理
士　　　　下　　１）　容一部間　　　弁理士　　　　
　大　　橋　　邦　　産量　　　弁理士　　　　小　　
山　　　　　　右筆２図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　有機バインダーを用いて砂中子を造型する工
   程と、この砂中子表面に粉末状の耐火物、合成雲母及び
   水溶性塩類を混合し水酸化ナトリウムにてＩ’　Ｉ−１
   を調整したスラリーを塗布し、とのスラリーを乾燥せし
   めて第］のコーティング層を形成する工程と、この第１
   のコーティング層の表面に合成雲母水溶液を塗布し、こ
   れを乾燥せしめて第２のコーティング層を形成する工程
   とからなることを特徴どする高圧鋳造用砂中子の製造方
   法。
2. （２）前記合成雲母水溶液は金属粉末からなる微粉状耐
   火物を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の高圧鋳造用砂中子の製造方法。