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Info
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
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- mold
- slurry
- casting mold
- strength
- alumina
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
℃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。
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。
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。
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。
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。
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。
℃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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
係を示すグラフである。
Claims (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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| 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
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279335A (ja) |
Citations (1)
| 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 |
-
1985
- 1985-06-06 JP JP60121581A patent/JPS61279335A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229416B2 (ja) | 1990-06-29 |
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