JPS6390350A - 金属，無機質材料複合型の製造法 - 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】 プラスチック材料の成形加工、例えば真空成形やブロー
成形、射出成形などに使用される金型は鉄工材で切削加
工によって製作されることが最も多いが、この金型製作
法では加工に長時間を要する、手数がかかりすぎるなど
のため型製作に多大な経費がかかるのはよく知られてい
る。これに対して最近では精密鋳造技術が発達してきた
ため、複雑な形状を有する金型は鋳造法によって製造す
る比率が急増してきている。しかし、この手法にしても
、ｊ！！機型機料材料作された難題型の間に注意深く溶
融金属を流し込み、十分な後押しく収縮防止のため）を
行って冷却し、さらに各部を機［１加工によって仕上げ
するため、大幅な金型製作費の低減化にはつながらない
と言える。

さらに鋳造用鉄系材料は比較的安価であるが、低融点の
非鉄金属材料では鉄系材料に比べて１０〜２０倍の材料
費を必要とすることもまれてはないまた、金属鋳造には
かなりの経験と熟練が必要で、その鋳造型の湯道の形状
や湯口の大きさなどによって得られる鋳造品の精度が決
定されろと言われている。従って鋳造型の製造は専門工
場に依託するなどするため時間がかかり、経ｃ１高を招
く結果となる。

そこで、本発明者は型鋳造法が簡単で、鋳造は科の使用
量が少なく、強度特性に優れ、しかも鋳造型の利点を有
する新規鋳造型の製造法について鋭意検討した結果、石
膏あるいは、木型またはセラミック母型の上に、粘結剤
を混合した無機質粉体、例えば鋳造砂をつき込み形状を
整えたのち、粘結剤の固化あるいは熱硬化性樹脂の場合
には硬化を待って形状成型を行う。粘結剤混入量を適切
に調節すると該固化物は必要強度を示すとともにその組
成体は連通孔の構造物となる。この連通孔に溶融した金
属を加圧あるいは真空法を用いて注入する。従って、金
属はすべて連続した形状で冷却固化するため完全な複合
構造物となるため、得られた鋳造品は良好な熱伝導性を
示すとともに、強度とくに耐圧縮性などは金属本来の特
性を上回るようなものも製造し得ることが判明した。さ
らに従来からの鋳造法では鋳造物に収縮が発生するため
、高度な押湯技術が必要とされてきたが、本発明の方法
では、収縮及び膨張の少ない無ＩＩ質粉体がかなり多量
に理想的な形状で存在するため、鋳造時の収縮を大幅に
防止することが可能であるとともに使用鋳造金属量も大
幅に削減できることを見い出し、本発明を完成するに至
った。

本発明に使用する粘結剤は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂
あるいは無ｊｍ質系のいずれもが使用できる。熱可塑性
樹脂は溶剤に溶解したもの、あるいはエマルジョン系の
ものが用いられ、たとえばアクリル樹脂、塩化ビニル樹
脂等を適切な芳香族あるいは脂肪族の溶剤に５〜５０％
に溶解したものまたエマルジョン系では市販の酢酸ビニ
ル系、アクリル系、等が使用できる。

熱硬化性粘結剤もとくに限定するものではないが、例え
ばフェノール樹脂、ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリールフタレート樹脂、ウ
レタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ稟系樹脂、およびそ
れらの変性体が好ましく鋳造金属の種類によって選定す
る。

無機系粘結剤としては、水ガラス、各種シリケート化合
物が使用できる。

無機質粉体あるいは粒状物としては必要耐熱性を異幅し
ていればとくに限定するものではないが例えば耐熱性が
要求されるような用途にはジルコニアサンドが好ましく
、一般的にはケイ砂がｌ１Ｉｌｉ洛的に有利である。

またその他の粒状体としては金属粒状物も使用できる。

例えばアルミニューム粒子、鉄粒子、鉛粒子、亜鉛粒子
等が使用でき、この種粒状体を用いたものはさらに良好
な熱伝導性および機械加工性を有する型となる。

以下その具体例および応用例について実施例を上げて詳
述する。

実施例１゜ ５号ケイ砂９７０ｇに常温硬化型エポキシ樹脂３０ｇを
混入し、よく攪伴する。鋳造枠にはめこまれた石膏母型
の上面に本混合物を装填し、かるく上部より振動を与え
て賦形する約６０分でエポキシ樹脂は硬化した。この時
の成形組成物は体積比で約５０％の空洞を有していた。

これに市販の亜鉛合金である通称ＺＡＳを５００℃で溶
解したものを流し込み、さらに上部から５ｋｇ／ｃｉの
空ス圧をかけてｌｌ１ｆＲ金属の成形組成物の空洞部へ
の含浸を行った。

成形組成物は約５０ｍｍの厚さてあったが、得られた金
属無ｔａＭ複合品の切断断面にはＺＡＳ合金が完全な型
で含浸されていた。鋳造品は何ら押湯をしていないにも
かかわらず鋳造収縮は実用上問題とならないほど小さく
、圧縮強さ等の力学的性質もＺＡＳ合金にほぼ近似する
特性を示した。また鋳造品の熱伝導性も良好であった。

実施例２゜ 金属枠−二本製の母型をはめ込み、シリコーン系の離型
剤を塗布したのち、６号ケイ砂９５０ｇ、常温硬化型ウ
レタン樹脂５０ｇを混合したものを型上面に装填したの
ち、軽く振動加圧して賦形した。この成形組成物は約４
時間で硬化した。

これに錫９００ｇ、亜鉛１００ｇ、よりなる合金を３０
０℃で溶解したものを注入し、真空下で溶融金属を含浸
させた。

成形組成物の厚さは約２５ｍｍであったが、錫−亜鉛合
金は完全な型て含浸されていた。

強度および熱伝導ともに実施例１と同様に合金本来の特
性に近い値を示した。

実施例３゜ 金属枠に石膏製の母型をはめ込み、この表面に溶射法に
より錫−亜鉛合金を２ｍｍの厚さて塗布し、さらにこの
上面に７号ケイ砂９５０ｇ、常温硬化型エポキシ樹脂５
０ｇの混合物を実施例１と同様に振動加圧法によって賦
形し、約６０分て成形組成物を硬化させた。

つぎに鋳造枠内を真空にした状態で実施例２て用いた錫
−亜鉛合金を注入し、その後５ｋｇ／ｃｙｎ’の空気圧
で加圧した。冷却をまって鋳造品を取り出したところ、
鋳造品の外観は母型の外面と比較して何ら欠点のないす
ばらしく良好な外観を有する鋳造品が得られた。

実施例４゜ 金属枠に石膏製の母型をはめ込み、この上面に７号ケイ
砂９５０ｇ、常温硬化型ポリエステル樹脂５０ｇを混合
したものを均一に装填した後、銅製の冷却用パイプを配
置し、さらにその周辺に砂−樹脂組成物を装填した後、
充分につき固めて成形組成物を硬化させた。

つぎに実施例２て用いた錫−亜鉛合金を流し込み５ｋｇ
／ｃｔｒｒの空気圧をかけて、溶融金属を含浸させた。

得られた鋳造型中にはすてに冷却管が配置されているの
で、これに温調媒体を通したところ本鋳造型は良好な熱
伝導性を有しているため、自在に温度調節することがで
きた。

実施例５゜ 金属枠にエチルシリケート加水分解物４０ｇ、硬化触媒
５ｇ、ジルコニア粉９５０ｇよりなる混合物で作成した
セラミック製母型をはめ込み、グラファイト系離型剤を
塗布した後、この上面にジルコニアサンド９５０ｇ、エ
チルシリケート加水分解物３０ｇ、硬化触媒５ｇよりな
る混合物を装填し、振動加圧法により賦形した。この型
を６５０℃で焼成したのち、鋳造用ダクタイル鋳鉄を流
し込み空気圧により加圧鋳造した。

鋳鉄はジルコニアサンド中の空洞部に完全に含浸されて
形での鋳造品を得た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．５〜３０重量部の粘結剤および９５．５〜７０％重
   量部の無機質あるいは金属粉体あるいは粒状物よりなる
   組成物を母型の外面あるいは上面に連通孔を有する形で
   装填し、該多孔性組成物を固化あるいは硬化させたのち
   、該組成硬化物の空洞部に溶融金属を加圧あるいは真空
   下で充填し、冷却したのち、母型から成形物を離型して
   製造する金属、無機質複合金型の製造法。