JPS62110833A - 砂型の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鋳物を鋳造する際、砂と粘結材で構成される
砂型の表面に塗膜をコーティングする方法に関するもの
である。

近年、鋳物に対するユーザーの要求は、年々厳しさを増
しており、形状および内部品質はもちろんのこと、機能
の多様化、個性化、高級化、軽薄短小化等、総花的な傾
向になりつつある。そのため発明者らは、大きな課題の
１つである鋳物の一次品質の向上、特に表面欠陥の防止
技術の開発に力を注いでおり、本発明もその中の重要な
成果の１つである。

［従来の技術］ 従来は、金属溶湯を注入して鋳物を製造する場合、砂型
の溶湯と接触する面には、ジルコンあるいは酸化マグネ
シウムなどのパウダーを各種の有機系や無機系の粘結材
と混合した通称塗型を砂型の表面にコーティングしてゆ
膜を形成していた。

即ち、塗型はスプレーガンにより吹付け、あるいは刷毛
塗りし、その後粘結材の効果が失われない範囲の温度で
、塗膜を昇熱、乾燥している。

しかしながらこの方法は、各種の有機系や無機系の粘結
材が添加されているため、本来、ジルコンあるいは酸化
マグネシウムなどのセラミックが有している性質を充分
に発揮できないうえ、乾燥により、塗膜の割れやブリス
ターの発生もあって、大きな鋳物については塗型の効果
は少なく、焼着や砂石さらには塗型中の粘結材の影響に
より、ガス欠陥などの表面欠陥を完全には防止し難い。

粘結材を使用しない方法としては、特公昭５５−５１６
５７号公報にアルミナ、ジルコニア、シリカ等を砂型え
溶射する方法が発表されている。しかし上記の公報に記
載されているアルミナ、ジルコニア、シリカ等を珪砂−
水ガラス系の紡型に溶射した場合は、砂型欠陥が発生し
易く、充分満足できる方法ではない。即ちアルミナ、ジ
ルコニアは溶射材の融点が高く、熱源として、アーク又
はプラズマ等を用いる必要がありフレームの温度が極め
て高くなり砂型表面の砂粒および粘結材が、温度上昇に
より劣化をきたし、著しく砂型を損傷する。それが金属
溶湯を注湯の際に砂型の損傷の原因となり、溶射層が剥
離し動物の不良は阻止できなくなるばかりでなく、逆に
表面欠陥などを増加させる原因になる。シリカについて
は、融点は比較的低く、フレーム温度は低くてもよいが
、シリカの場合、比熱が高く、また他の材料より、熱膨
張率も大きい。したがって、音速に近いスピードで溶射
される溶射法においては、融点が比較的低くても、物性
値、特に比熱等が高い場合には良い溶は方を示さない。

また、溶射材の熱膨張率が大きいために冷却時に溶射層
にクラックが発生しやすい。さらに溶けが悪いため、砂
型表面への付着歩留が悪く、膜の形成がすくないため、
砂型の保護が弱く、砂型の強度劣化が起りやすい。した
がって充分考慮した施工条件を設定しなければ、健全な
溶射膜層を形成することはできない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、セラミックを溶射して砂型を製造する方法に
おいて、砂型の表面を過度に高温なフレームの使用によ
って劣化させることなく、且つ溶は易い溶射材料を用い
て砂型の表面に均質で強度の高いセラミックのコーテイ
ング膜を溶射で形成し、健全な訪物を製造することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、動物製造用砂型の表面に、粒度が７０μ以下
であり且つその組成がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を１５〜
８５重量％で残部が主としてシリカ（Ｓｉｎ２）である
アルミナ−シリカ系のセラミンクパウダーを、フレー１
１の温度が３５００℃以下である熱源の溶射法で溶射し
て、セラミック層を形成する砂型の製造方法である。以
下本発明の作用について詳述する。

［作用］ 先ず溶射のフレームの温度を３５００℃以下とした理由
を述べる。砂型にセラミックパウダーを溶射する場合の
溶射法としては、熱源がプラズマ、アーク、アセチレン
−酸素およびＬＰＧ−酸素等が考えられるが、砂型への
溶射に際しては制約を伴う。本発明者らは水ガラス−珪
砂系の砂型にプラズマ法で溶射施工したが、溶射フレー
ムの温度が１０，０００℃以上となり、砂型の強度劣化
が激しく、溶射膜の形成はほとんどなく、砂型表層が剥
げ落ちる現象が起った。溶射フレーム温度を４０００℃
として溶射を行ったが、砂型の強度には劣化がみられ、
且つ砂型には微少なりラックの発生がみられた。溶射フ
レームの温度を３５００℃で溶射を行った場合は砂型の
強度劣化やクラックは発生しなかった。従って珪砂−水
ガラス系の砂型においては溶射フレームの温度は３５０
０℃以下が適当である。

溶射材料の粒度については、一般的には２５０μ以下の
ものが市販あるいは使用されているが、溶射フレームの
温度が３５００℃以下の条件では７０μ以上の粒度の耐
火物では、溶けない部分が多く、良好で均一な溶射膜層
を形成させることは難しい。

次に溶射材料の種類としては、溶射フレームの温度が３
５００℃以下で良く溶け、すなわち融点が比較的低く、
比熱が小さいもので、溶融金属に対して耐熱性、耐反応
性に優れ、ぬれ性が悪い性質を持った材料がよい。第１
表は各種の溶射材料を珪砂−水ガラス系の砂型へ溶射フ
レームの温度を３０００〜３５００℃として溶射した時
の溶射膜の品質状況を示したものである。

第１表に記載したアルミナ−シリカ系溶射材は本発明に
よるもので、主成分がＡ１２０３１５〜８５％、５Ｌ０
２１５〜８５％から構成されるセラミック材料であって
、その他の成分例えばＣａｂ、Ｋ。

０などを少呈含むものでもよく、融点が１６００℃〜１
９００℃の溶射材料である。シリカ、アルミナ、および
ジルコニアは溶融金属に対する前記の必要特性は充分も
っているが融点および比熱等の熱物性値の点で問題があ
り、第１表にみられるごとく、満足な品質の溶射膜を得
ることができなかった。特にジルコニア（Ｙ　２０３を
４％含んだもの）は、全く溶けない状態であった。本発
明の方法であるアルミナ−シリカ系の溶射材は、第１表
のごとく、３０００〜３５００℃の溶射フレームで充分
溶は良好な品質の溶射膜層が得られた。又アルミナ−シ
リカ系は溶融金属に対してぬれ性の小さい材料であり、
焼着かなく、鋳造後の砂除去が容易であった。

第２図は珪砂−水ガラス系の砂型に、本発明の方法でＡ
］□０３：　６０％、５ｉｎ２：３９％の溶射材を用い
て１．０ｍｍ厚さに溶射膜を形成し、又比較材として同
様の砂型に従来法である塗型法で１゜０ｍ厚さの塗型膜
層を形成し、これ等を６０°の角度をもったダイヤモン
ドコーンに１ｋｇの荷重をかけ１〜２■／ｓｅｃの速度
でひっかいた時のひっかき強度をひっかき痕の巾で示し
たものである。

溶射膜層は、従来の塗型膜層に比較してひっかき痰中が
非常に小さく、強度が非常に強いことがわかる。

［実施例］ １、同一条件で水ガラス−珪砂の砂型をＡ、８２個作成
し、Ａは従来の塗型法で１ｍｍの塗型膜厚を形成させ、
ＢはＡｌ２Ｏ，６０％、５Ｌ０２３２％を主成分とする
、粒度１０〜７０μの溶射材を用いて約３０００〜３５
００℃の溶射フレーム温度でＩＩＩＩＩ１１厚さの溶射
膜を形成させた。これ等両砂型に各々５０ｋｇの炭素調
髪注入した後鋳肌の表面状況を観察したが、従来法では
焼着および欠陥が発生していたが、本発明の方法では欠
陥はほとんどなかった。尚鋳造後の砂型表面の断面状況
を約４０倍に拡大し第１図のＡ、およびＢに示した。第
１図Ａは従来法の塗型層であるが、ポーラスな膜である
のに対して第１図Ｂは本発明の溶射膜を示したものであ
るが緻密な溶射膜層かのこっている。

第　　　１　　　表 ２、注入重量が約８０トンのセメント用キルンタイヤ−
（普通鋼）の製造に際して、砂型を一部は従来の塗型法
で一部を本発明の方法による溶射膜で形成した。尚この
時の溶射条件としてＡｌ、０゜６０％、５ｉ０２３９％
を主成分としたアルミナ−シリカ系の粒度１０〜７０μ
の溶射材を用いて、約３２００℃で厚さ０．６ｍｎの溶
射膜とした。従来法では多くの焼着現象がみられたが、
本発明の方法では焼着は見られず良好な鋳肌が得られた
。

［発明の効果］ 以」二のごとく、本発明によれば、表面性状が大幅に優
れた動物製品が製造できるが、又本発明によれば低級砂
型を高級砂型に相当する品質に改善することが可能であ
り、材料コスト面でのメリットも大きく、工業的効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、注入後の砂型表層部断面の拡大図でＡは従来
法、Ｂは本発明による方法の同第２図は、従来法と本発
明法で施工した膜の引かき強度を示す図 特許出願人　　日本鋳鍛錆株式会社 新日本製鐵株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳物製造用砂型の表面に、粒度が７０μ以下であり且つ
   その組成がアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）を１５〜８５重
   量％で残部が主としてシリカ（ＳｉＯ＿２）であるアル
   ミナ−シリカ系のセラミックパウダーを、フレームの温
   度が３５００℃以下である熱源の溶射法で溶射して、セ
   ラミック層を形成することを特徴とする砂型の製造方法
   。