JPS61279335A - 精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法 - Google Patents

精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法

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JPS61279335A
JPS61279335A JP60121581A JP12158185A JPS61279335A JP S61279335 A JPS61279335 A JP S61279335A JP 60121581 A JP60121581 A JP 60121581A JP 12158185 A JP12158185 A JP 12158185A JP S61279335 A JPS61279335 A JP S61279335A
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Japan
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mold
slurry
casting mold
strength
alumina
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Kazuhiro Matsuno
松野 一弘
Toshimitsu Hori
利光 堀
Kazuo Sezaki
瀬崎 和郎
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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】 (産業上の利用分野) この発明は精密鋳造用鋳型の製作方法に係り、さらに詳
しくいえば改良されたスラリーを使用して熱間強度の大
きな鋳型を製作する方法に係る。
(従来技術) 例えば熱制御一方向凝固或いは単結晶精密鋳造品を鋳造
する場合、鋳型は溶融金属を注入する前におよそ金属の
融点以上の温度例えば1500℃前後に加熱して約10
分間保持したのち溶融金属を注入し、鋳型の外側から鋳
型を介して熱制御しながら徐冷するのが通例である。
この熱制御を容易にするためには鋳型は熱伝導率が良い
か、または鋳型の肉厚が薄いものが望ましい。しかしな
がら鋳型材料として用いられる耐火材料のアルミナは熱
伝導率が小さく、また肉厚を薄くすると鋳型の強度が低
下して破損し易く、湯漏れ等の事故を起こし易いので肉
厚を余り薄くできず、経験上肉厚は少なくとも8〜10
r@澹としており、この点からも冷却時の熱制御が難し
くなる。
(発明が解決しようとする問題点) 一般に鋳型材料として使用されるアルミナで製作した鋳
型の抗折強度(以下単に強度という)はその組成にもよ
るが鑞模型を溶融して除去するいわゆるa鑞前の生型で
30〜50kg/−であり、加熱すると約1100℃で
300〜400kg/cdとなって最大になる。しかし
ながら更に加熱して1200℃以上になると熱間の強度
は急激に低下し、例えば単結晶鋳造品の鋳造の場合の予
熱温度の1500℃に10分間保持すると約25〜30
瞳/dまで低下する。
従って鋳型の熱間強度がかなり小さい状態で溶融金属を
注入することになり、鋳型の肉厚を薄くすることができ
なかった。
本発明はこのような事情に鑑み、熱間強度の大きな精密
鋳造用鋳型の製作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) 鑞型にスラリーと耐火物粒とを被覆してシェルを形成す
る精密鋳造用鋳型の製作方法において、アルミナ粉末と
その0.1〜4重量%の二二酸化鉄粉とをコロイダルシ
リカに懸濁したスラリーを使用することを特徴とする熱
間強度の大きな精密鋳造用鋳型の製作方法に係る。
ところで、アルミナ鋳型の熱間強度低下の理由は明らか
ではなく、アルミナに不純物として含まれるNa2Oや
コロイダルシリカの安定剤であるNa20或いはアルミ
ナと結合材のシリカとの固相反応による局部的なガラス
相または液相の生成などが関与していると言われている
しかしながら発明者の研究によればNa20と1500
℃の鋳型の強度との間には有意な関係は認められなかっ
た。一方、アルミナとコロイダルシリカとの固相反応を
X線回折によって調査した結果、1300℃未満ではシ
リカが非晶質であるためσアルミナしか同定できなかっ
たが、1300℃ではシリカがクリストバライトに変態
し、1500℃で1時間以上加熱するとムライトが生成
することが判った。
そこでコロイダルシリカで結合したアルミナ鋳型を15
00℃で1時間加熱して熱間強度を測定したところ約2
00kg/−で、著しい強度の増加が認められたが、同
様な試料を1500℃で10分間加熱した場合にはX線
回折で同定できるほどの量のムライトの生成は認められ
ず、強度も約30瞼/cdであった。
即ちコロイダルシリカで結合したアルミナ鋳型は高温で
十分な時間をかけて反応焼結させればムライトが生成し
、鋳型の熱間強度を改善することができる。
これを短時間で達成させることができれば実用上有益で
あるので、これを可能にする条件を求めるため種々実験
を重ねた結果、アルミナとシリカとの固相反応の促進に
は鉱化剤として二三酸化鉄の添加が有効であることがX
線回折による同定で確認された。すなわち前記したよう
にアルミナとコロイダルシリカによるムライトの生成に
は1500℃でおよそ1時間加熱することが必要である
が、これに二三酸化鉄を加えると1500℃で約10分
間の加熱でムライトが生成する。
次に実施耐慕−−−二説明する。
(実施例 1.) 鑞型(70X150X7mm)の両面にゴム板(70X
150X2mm)を張り付けた模型2個を準備し、それ
ぞれに第1表に示すスラリーの配合のうちスラリーFと
100#のアルミナを用い、常法によって鋳型シェルの
第1層を形成した。次いで一つは第1表のスラリーA1
他の一つはスラリーBを用い、耐火物粒即ちスタッコ材
はいずれもアルミナ粒で常法によって合計7層から成る
シェルを製作した。シェルを十分乾燥したのちゴム板か
ら機械的に離して幅15Il111、長さ70IllI
11に切出し、試験片とした。
第1表(重量比) 試験片の生強度は35〜45kg/cd、 1200〜
1500℃で10分間加熱保持したときの熱間強度を第
1図に示す。なお第1図には1500℃に1時間保持し
たときの強度を対比のため示しである。
スラリーAとアルミナで製作した鋳型の強度は1200
℃の約200 kg/a11から 1500℃、10分
加熱で約25kg/cmに低下した。この状態ではX線
回折でムライトは同定できなかった。これを1500℃
に1時間加熱すると前記したようにムライトが生成され
、強度も約200kg/cdに増加する。
一方、スラリーに鉱化剤として二三酸化鉄を添加したス
ラリーBを用いて製作した鋳型は1400℃ではスラリ
ーAを用いたものと強度は同等であったが、1500℃
×10分間加熱で約150瞳/−に増加し、X線回折で
ムライトの生成が同定された。1500℃×1時間加熱
では強度が約200瞼/L31に上昇した。
二三酸化鉄の添加量はアルミナ粉に対して0.1〜4重
量%が適当で、0.1%以下では1500℃×10分間
の加熱ではムライトの生成が不充分であって鋳型の強度
の増加が期待できない、ムライトの生成量はX線回折で
同定できるおよそ5%以上が必要であるが、ムライトの
量を多くしようとして二三酸化鉄の量を多くすると鋳型
の耐火度が低下するので好ましくな(、従って4%を限
度とするのが良く、好ましくは0.5〜2%とする。そ
の粒度はおよそ300メツシユとするのが反応性の点か
ら好ましい。
加熱温度は単結晶鋳造品鋳造の場合の注入温度に近い温
度の1500℃を基準とし、注入温度が高い場合には高
くするが、経済性と作業性の点からおよそ1570℃以
下とするのが良く、またおよそ1450℃以下では満足
な鋳造品を得ることが難しい。
加熱時間は10分間を基準とし、経済性と作業性の点か
らおよそ5分以上、15分以下とするのが良い。
スラリーと共に用いる耐火物粒の大きさは強度と通気性
を考慮しておよそ0.5〜1.5 +u+が適当である
(実施例 2.) 直径6flのクリープラブチャ試験片2本を含む単結晶
鋳造用の鑞型模型を用い、鋳型は実施例1と同様にして
6回のコーティングで肉厚4〜5鶴の鋳型を製作し、説
鑞後1100℃で1時間焼成して冷却した。ついで鋳型
を単結晶炉に入れ、1500℃まで40分で昇温、10
分間保持したのち、通常の単結晶鋳物鋳造条件で注入し
た。鋳型の破壊その他の事故や欠陥を生ずることなく、
満足な単結晶精密鋳造品を得ることができた。
(効果) 以上述べたように本発明の方法によればコロイダルシリ
カに二三酸化鉄を所定量添加したスラリーとアルミナ粉
とを使って鑞型模型に着せてシェルを形成し、脱鑞した
のち凡そ1500℃で10分間加熱するだけで鋳型の熱
間強度は従来の抗折力の約6倍の150に+r/cd程
度となるので、従来10fl程度の肉厚が必要であった
鋳型が4〜5Nの肉厚の鋳型としても十分な強度を有す
ることになり、その結果鋳造後の熱制御が行いやすく、
方向性凝固或いは単結晶鋳物の鋳造が容易になり、良品
歩留りが上昇し、或いはシェルのコーティング回数を減
少させることができる等実用上の効果が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルミナ鋳型の加熱温度時間と熱間強度との関
係を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鑞型にスラリーと耐火物粒とを被覆してシェルを形成す
    る精密鋳造用鋳型の製作方法において、アルミナ粉末と
    その0.1〜4重量%の二三酸化鉄粉とをコロイダルシ
    リカに懸濁したスラリーを使用することを特徴とする熱
    間強度の大きな精密鋳造用鋳型の製作方法
JP60121581A 1985-06-06 1985-06-06 精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法 Granted JPS61279335A (ja)

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JP60121581A JPS61279335A (ja) 1985-06-06 1985-06-06 精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法

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JP60121581A JPS61279335A (ja) 1985-06-06 1985-06-06 精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61279335A true JPS61279335A (ja) 1986-12-10
JPH0229416B2 JPH0229416B2 (ja) 1990-06-29

Family

ID=14814783

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JP60121581A Granted JPS61279335A (ja) 1985-06-06 1985-06-06 精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59197338A (ja) * 1983-04-21 1984-11-08 Agency Of Ind Science & Technol 精密鋳造用鋳型の製造法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59197338A (ja) * 1983-04-21 1984-11-08 Agency Of Ind Science & Technol 精密鋳造用鋳型の製造法

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JPH0229416B2 (ja) 1990-06-29

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