JPS61283438A - 精密鋳造用高強度鋳型の製作方法 - Google Patents
精密鋳造用高強度鋳型の製作方法Info
- Publication number
- JPS61283438A JPS61283438A JP12382485A JP12382485A JPS61283438A JP S61283438 A JPS61283438 A JP S61283438A JP 12382485 A JP12382485 A JP 12382485A JP 12382485 A JP12382485 A JP 12382485A JP S61283438 A JPS61283438 A JP S61283438A
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- JP
- Japan
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- mold
- slurry
- strength
- alumina
- casting
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- Pending
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- Mold Materials And Core Materials (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。
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。
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。
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。
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物のアルミナは熱伝
導率が小さく、また肉厚を薄くすると強度が低下して破
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、経験上肉厚は通例少なくとも８〜１０ｍｍ
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物のアルミナは熱伝
導率が小さく、また肉厚を薄くすると強度が低下して破
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、経験上肉厚は通例少なくとも８〜１０ｍｍ
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）
通例鋳型材料として使用されてい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ａ模型を溶融して除去するいわゆるａｌｌ前の生
型は３０〜５０ｋＩｒ／ｃＩ１１で、加熱すると約１１
００’Ｃ？’３００〜４００ｋｇ／−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
熱間の強度は惣激に低下し、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
２５〜３゜ｋｇ ／ ｃｎｌまで低下する。
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ａ模型を溶融して除去するいわゆるａｌｌ前の生
型は３０〜５０ｋＩｒ／ｃＩ１１で、加熱すると約１１
００’Ｃ？’３００〜４００ｋｇ／−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
熱間の強度は惣激に低下し、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
２５〜３゜ｋｇ ／ ｃｎｌ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、鋳型の強度を高める製
作方法を提供することを目的とする。
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％のユニ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％のユニ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Ｎａ２０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Ｎａ２０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α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α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
００ ｋｇ／Ｉで、著しい強度の増加が認められたが、
同様な試料を１５００”Ｃで１゜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３０ｋｇ／−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
００ ｋｇ／Ｉで、著しい強度の増加が認められたが、
同様な試料を１５００”Ｃで１゜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３０ｋｇ／−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本発
明者は種々実験を重ねた結果、アルミナとコロイダルシ
リカで調製するスラリーにおいて鉱化剤としてユニ酸化
鉄を０．１〜４重量％添加すると固相反応が促進され、
熱間強度が改善されることを見出し、この知見を利用し
た精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法を提示した。
益であるので、これを可能にする条件を求めるため本発
明者は種々実験を重ねた結果、アルミナとコロイダルシ
リカで調製するスラリーにおいて鉱化剤としてユニ酸化
鉄を０．１〜４重量％添加すると固相反応が促進され、
熱間強度が改善されることを見出し、この知見を利用し
た精密鋳造用アルミナ鋳型の製作方法を提示した。
本発明者はさらに実験を重ねた結果、ユニ酸化鉄を添加
する代わりにアルミナの一部をムライトで置換したスラ
リーを使用しても熱間強度を大きく改善できることを見
出した。これはムライトおよびムライトに不純物として
含まれるユニ酸化鉄が鉱化剤の役割をしてコロイダルシ
リカとアルミナとの固相反応を促進し、鋳型強度を高め
るのに効果があるものと考えられる。
する代わりにアルミナの一部をムライトで置換したスラ
リーを使用しても熱間強度を大きく改善できることを見
出した。これはムライトおよびムライトに不純物として
含まれるユニ酸化鉄が鉱化剤の役割をしてコロイダルシ
リカとアルミナとの固相反応を促進し、鋳型強度を高め
るのに効果があるものと考えられる。
本発明はこの知見を利用した熱間強度の大きな精密鋳造
用アルミナ・ムライ］・鋳型の製作方法に係る。
用アルミナ・ムライ］・鋳型の製作方法に係る。
以下実施例について説明する。
（実施例 １）
鑞型（７０Ｘ１５０Ｘ７ｍｎ＋）の両面にゴム板（７０
Ｘ１５０Ｘ２ｍｍ）を張り付けた模型３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１００９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。
Ｘ１５０Ｘ２ｍｍ）を張り付けた模型３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１００９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。
第１表（重量比）
次いで一つは第１表のスラリーＡ１他の一つはスラリー
ＡＭ、残り一つはスラリーＭを用い、耐火物粒即ちスタ
ッコ材はいずれも０．５〜１ｍ１ＩＩサイズのムライト
粒で常法によって合計７層のシェルから成る鋳型を製作
し、十分乾燥したのちゴム板から機械的に離して幅１５
ｍｍ、長さ７０１ＩＩＩ１１に切出して試験片とした。
ＡＭ、残り一つはスラリーＭを用い、耐火物粒即ちスタ
ッコ材はいずれも０．５〜１ｍ１ＩＩサイズのムライト
粒で常法によって合計７層のシェルから成る鋳型を製作
し、十分乾燥したのちゴム板から機械的に離して幅１５
ｍｍ、長さ７０１ＩＩＩ１１に切出して試験片とした。
試験片の生強度は３５〜４５ ｋｇｌｃｄ、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。
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。
スラリーＡを使用して製作した鋳型の強度は１２００℃
において約２００ｋｇ／−であったが、１５００℃×１
０分加熱で約２５ｋｇ／−に低下した。 一方、スラリ
ーＡのアルミナの一部をムライトで置換したスラリーＡ
Ｍを用いて製作した鋳型は図に示すように１３００〜１
４００℃に於ける強度の低下は少なく、その上１５００
℃に１０分間加熱すると一転して強度が上昇して約１５
０に、 ／ ｃｄに増加した。
において約２００ｋｇ／−であったが、１５００℃×１
０分加熱で約２５ｋｇ／−に低下した。 一方、スラリ
ーＡのアルミナの一部をムライトで置換したスラリーＡ
Ｍを用いて製作した鋳型は図に示すように１３００〜１
４００℃に於ける強度の低下は少なく、その上１５００
℃に１０分間加熱すると一転して強度が上昇して約１５
０に、 ／ ｃｄに増加した。
スラリーＭを使用して製作した鋳型の強度は図に示すよ
うにスラリーＡで製作した鋳型とほぼ同程度であった。
うにスラリーＡで製作した鋳型とほぼ同程度であった。
すなわちスラリーのフィラーとしてアルミナ或いはムラ
イトを単独で使用したのでは熱間強度の改善には効果は
なく、適量のアルミナとムライＩ・を混合したスラリー
を使用した場合に鋳型の熱間強度が改善されることが判
る。
イトを単独で使用したのでは熱間強度の改善には効果は
なく、適量のアルミナとムライＩ・を混合したスラリー
を使用した場合に鋳型の熱間強度が改善されることが判
る。
第２図はスラリー中のアルミナとムライトの配合割合と
抗折力との関係を示しているが、アルミナ粉８０〜２０
重量％、残部ムライトとするのが良く、アルミナ８０％
以上ではスラリーＡの強度に近づき、またそれが２０％
以下ではスラリーＭの強度に近づき効果がない。
抗折力との関係を示しているが、アルミナ粉８０〜２０
重量％、残部ムライトとするのが良く、アルミナ８０％
以上ではスラリーＡの強度に近づき、またそれが２０％
以下ではスラリーＭの強度に近づき効果がない。
スラリー中のアルミナとムライトとのサイズは１００−
１μｍが適当であり、大きすぎると鋳型の強度が低下し
、小さすぎると二次粒子を形成すするので好ましくない
。
１μｍが適当であり、大きすぎると鋳型の強度が低下し
、小さすぎると二次粒子を形成すするので好ましくない
。
スラリーと共に用いる耐火物粒のムライトのサイズは０
．５〜１．５ ａｎとするのが鋳型の強度や通気性など
から適当である。
．５〜１．５ ａｎとするのが鋳型の強度や通気性など
から適当である。
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１５
００℃以下とするのが良く、また１ ４００℃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１５
００℃以下とするのが良く、また１ ４００℃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。
（実施例 ２）
直径６鶴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、第１表のスラリーＡＭを使用し
て実施例１と同様にして６回のコーティングで肉厚４〜
５ｆｉの鋳型を製作し、脱鑞後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溶融金属を注入した。鋳型の破壊そ
の他の事故がなく、満足すべき単結晶精密鋳造品を得る
ことができた。
造用の鑞型模型を用い、第１表のスラリーＡＭを使用し
て実施例１と同様にして６回のコーティングで肉厚４〜
５ｆｉの鋳型を製作し、脱鑞後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溶融金属を注入した。鋳型の破壊そ
の他の事故がなく、満足すべき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鋳型の熱間強度
は従来の抗折力の約５〜６倍の大きさになるので、従来
１０鶴程度の肉厚が必要であった鋳型が４〜５Ｈ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。またコロイダルシリカ
とアルミナのスラリーに鉱化剤としてユニ酸化鉄を添加
したスラリーを使用する鋳型製作方法に比較して鋳型の
崩壊性や経済性或いは加熱温度範囲が広い等の点で有利
である。
は従来の抗折力の約５〜６倍の大きさになるので、従来
１０鶴程度の肉厚が必要であった鋳型が４〜５Ｈ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。またコロイダルシリカ
とアルミナのスラリーに鉱化剤としてユニ酸化鉄を添加
したスラリーを使用する鋳型製作方法に比較して鋳型の
崩壊性や経済性或いは加熱温度範囲が広い等の点で有利
である。
第１図は本発明のスラリーＡＭを使用して製作した鋳型
の加熱温度と熱間強度との関係を対比材と対比して示し
たグラフ、第２図はスラリー中のアルミナとムライトの
割合と熱間強度との関係を示すグラフである。
の加熱温度と熱間強度との関係を対比材と対比して示し
たグラフ、第２図はスラリー中のアルミナとムライトの
割合と熱間強度との関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
ムライト粉末とをアルミナ粉末８０〜２０重量％、残部
ムライト粉末の割合で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精密鋳造用鋳型の製作
方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12382485A JPS61283438A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 精密鋳造用高強度鋳型の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12382485A JPS61283438A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 精密鋳造用高強度鋳型の製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283438A true JPS61283438A (ja) | 1986-12-13 |
Family
ID=14870268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12382485A Pending JPS61283438A (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 精密鋳造用高強度鋳型の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61283438A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348713B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2002-08-13 | 한국수력원자력 주식회사 | 정밀주조용 알루미나계 주형 및 그 제조방법 |
Citations (2)
| 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 |
| JPS6146346A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 超合金の一方向性凝固鋳型に用いるインベストメントシエル鋳型の製造法 |
-
1985
- 1985-06-07 JP JP12382485A patent/JPS61283438A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| 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 |
| JPS6146346A (ja) * | 1984-08-09 | 1986-03-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 超合金の一方向性凝固鋳型に用いるインベストメントシエル鋳型の製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348713B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2002-08-13 | 한국수력원자력 주식회사 | 정밀주조용 알루미나계 주형 및 그 제조방법 |
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