JPH0211243A - 鋳造用鋳型 - 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、表面性状の良好な鋳物を得ることができる鋳
造用鋳型に関する。

さらに詳しくは、鋳物の表面性状を向上するため、酸化
スケール等の形成を防止するガス吸収ゲッター材を用い
た鋳造用鋳型に関する。

〈従来の技術〉 普通鋳造の鋳型においては、通常、鋳物の鋳肌を平滑に
し、焼き付き、特に溶湯の砂型への浸透を防止するため
に、鋳型の内面にジルコン、黒煙粉末等の塗型材を、水
、アルコール等に懸濁させへヶ塗りしたり、吹き付は等
により塗布する。

ところが、このような鋳型を用いた鋳造においては、鋳
込時に溶湯の熱により前記の塗型材に含まれる水分等が
分解し、水素ガス、酸素ガス等の鋳物に悪影響を与える
分解ガスが発生する。　そして、このような分解ガスさ
らには外気より侵入した空気の影響により、鋳肌の酸化
や表面層の脱炭、ざらには水素脆化等が起こり、鋳物の
寸法不良、強度の低下等の問題が生じる。　また、鋳肌
の酸化等により、いわゆる酸化スケールが発生し、鋳物
の鋳肌の性状が損なわれてしまうという問題もある。

さらに、このような酸化スケールや脱炭層は、通常サン
ドブラスト等により表面を研削、研磨する表面仕上にて
除去されており、さらなる鋳造製品の寸法不良を生じて
しまい、特に高い寸法精度の要求される精密鋳造におい
ては問題となっている。

このような問題に対し、鋳造を真空中の容器内にて行う
真空鋳造法や、また、特開昭５８−１４８０５２号公報
では耐熱容器内にて溶湯の熱によりアルカリ土類金属を
燃焼させ、容器内の酸素分圧を減少させて還元性雰囲気
とすることにより、良好な鋳肌を有する鋳物を得ること
ができる鋳造装置が提案されている。

しかしながら、真空鋳造法は真空ポンプ、各種の通気弁
、真空計等の多くの装置を必要とし、装置全体が大掛り
なものになり、コスト的にも有利な方法ではない。　ま
た、所定の真空度に達するまでの時間に生じる鋳型温度
の冷却が問題となる。　またこの方法によれば、外気か
ら侵入した空気による悪影響は防止できるが、塗型材か
らの分解ガスの悪影響を防止することはできない。

また、特開昭５８−１４８０５２号公報に開示された鋳
造装置は、やはり大きな耐熱容器が必要であり、コスト
高になってしまう。　また、この装置では、塗型材から
の分解ガスの悪影響を防止することはできるが、外気か
ら侵入した空気による悪影響を防止することができない
。

〈発明が解決すべぎ課題〉 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決すること
にあり、安価でしかも容易に、酸素ガス、水素ガス等の
塗型材からの分解ガスや、外気からの空気の鋳造製品へ
の悪影響を防止することが可能で、酸化スケール等のな
い良好な表面性状を有し、鋳肌の酸化や脱炭、さらには
水素脆化等のない良好な鋳造製品を得ることができる鋳
造用鋳型を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討を
行った。

その結果、このような鋳肌の酸化、表面層の脱炭、鋳物
の水素脆化、さらにはそれらに伴う酸化スケールの生成
を防止するためには、鋳物に接触する酸素ガス、水素ガ
ス等を減少させることが重要である事に着目し、鋳型を
改良してこのような機能を持たせることにより目的の達
成が可能であることを見出し本発明を成すに至った。

すなわち、本発明は、砂型の表面に塗型材とガス吸収ゲ
ッター材とを有することを特徴とする鋳造用鋳型である
。

また、砂型の表面にガス吸収ゲッター材を塗布し、その
上に塗型材を塗布することが好ましい。

また、ガス吸収ゲッター材を混合した塗型材を砂型の表
面に塗布することが好ましい。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の鋳造用鋳型は、砂型と鋳物との間にガス吸収ゲ
ッター材を備えるものであり、このガス吸収ゲッター材
により、外気から侵入した空気や、塗型材の分解により
生じた水素ガスや酸素ガス等の鋳物に悪影響を与える各
種のガスを吸収し、これらが鋳物に接触することを防止
するものである。

そのため、本発明の鋳造用鋳型を用いると、鋳肌の酸化
や表面層の脱炭、鋳物の水素脆化等の発生、およびそれ
らに伴う酸化スケール等の生成がなく、表面性状が良好
で、寸法不良、強度低下等のない良好な鋳物を得ること
ができる。

本発明に用いることのできるガス吸収ゲッター材は、酸
素ガス、水素ガス、窒素ガス、酸化炭素ガス、二酸化炭
素ガス等を好適に吸収する各種のものが適用可能である
が、特にＺｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、ＴｈおよびＶ
の金属単体や、それらの合金を用いることが好ましい。

　なかでも特にＺｒ−Ａ１合金。

Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ合金等は好適に用いられる。

このようなガス吸収ゲッター材は、溶湯の熱により活性
な状態となり、鋳型内より発生した水素ガスあるいは酸
素ガスや、外気からの窒素ガスあるいは酸素ガス等を吸
収、吸着するものである。

本発明において用いるゲッター材は、ｍ　ｔ％の温度と
ゲッター材の活性化温度とに応じて適宜決定すればよく
、通常、溶湯の温度が低い場合は活性化温度の低いゲッ
ター材を用い、溶湯の温度が高い場合は活性化温度の高
いゲッター材を用いる。

なお、低温で活性化するゲッター材は、高温になると燃
える場合があり、注意を要する。

本発明において、用いるガス吸収ゲッター材の粒径は４
０〜２００μｍ１好ましくは１００μｍ程度である。

ガス吸収ゲッター材の粒径が４０μｍ未満ではゲッター
材が酸化しやすくガス吸収能力が小さくなる。　　また
、２００μｍを超えるとゲッター材の活性な表面積が小
さくなりガス吸収速度が小さくなるからである。

本発明においてはガス吸収ゲッター材と共に塗型材も用
いられるが、用いる塗型材はジルコン、黒鉛等公知の塗
型材はいずれも適用可能である。

このようなガス吸収ゲッター材を有する鋳造用鋳型の一
例の断面概略図が第１図および第２図に示される。

第１図に示される例は、砂型２の表面にガス吸収ゲッタ
ー材１を塗布し、その上に塗型材３を塗布した例であり
、第２図に示される例は、塗型材にガス吸収ゲッター材
を混合した混合塗型材４を砂型２の表面に塗布した例で
ある。

本発明の鋳造用鋳型において、塗型材とガス吸収ゲッタ
ー材とを別々に塗布する場合は、第１図に示されるもの
のように、砂型２の表面にガス吸収ゲッター材を塗布し
、その上に塗型材３を塗布するのが好ましい。　ガス吸
収ゲッター材ｌと塗型材３とをこのように塗布すること
により、砂型で発生したガスおよび大気から侵入するガ
スが鋳物に侵入するのを防止できる等の点でより好まし
い結果を得る。

第１図に示される例において、砂型２の表面にガス吸収
ゲッター材１を塗布する方法としては吹き付けによる方
法、各種のバインダーに分散させへケ等を用いて塗布す
る方法、浸漬させる方法等、公知の方法はいずれも適用
可能である。

なお、バインダーを用いる場合、好ましいバインダーと
しては、アルコール等の有機物または水性バインダーを
用いることができる。

また、このような場合における塗布するガス吸収ゲッタ
ー材の厚さは、０．３〜０．８ｍｍ、好ましくは０．５
ｍｍ程度である。

ガス吸収ゲッター材の厚さが０．３ｍｍ未満では本発明
の効果が小さくゲッター材層で吸収されるガス量が少な
く、０．８ｍｍを超えると塗型の強度が低下し剥離しや
すくなるだからである。

なお、この場合において、塗型材３の厚さは通常と同様
でよい。

第２図に示される例は、塗型材にガス吸収ゲッター材を
混合した混合塗型材４を砂型２の表面に塗布した例であ
る。

塗型材とガス吸収ゲッター材の混合比は特に制限はない
が、通常、体積比で塗型材に対してガス吸収ゲッター材
１／３〜２／３、好ましくは１／２程度である。　塗型
材に対するガス吸収ゲッター材の量が１／３未満では本
発明の効果がなく、発生したガスが鋳物に混入する。　
また、２／３を超えると塗型の強度が低下し剥離が生じ
てしまう。

このような、塗型材とガス吸収ゲッター材との混合方法
は、水性コロイダルシリカ、エチルシリケート加水分解
液、アルコール等の有機物の混合バインダーを用いる各
種の混合方法はいずれも適用可能である。

このようにして塗型材にガス吸収ゲッター材を混合した
混合塗型材４を塗布する方法は、各種の溶媒に分散して
へヶ等により塗布する方法、吹ぎ付けによる方法等、各
種の公知の方法により行えばよい。

また、このような場合における塗布する混合塗型材４の
厚さは、０．３〜１．０ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ程
度である。

ガス吸収ゲッター材を混合した塗型材４の厚さが０．３
ｍｍ未満では本発明の効果がなく、発生したガスか鋳物
に混入し、１．０ｍｍを超えると塗型の性質が失われる
。

本発明の鋳造用鋳型は、上記のようにガス吸収ゲッター
材を有するものであるが、このような本発明の鋳造用鋳
型に用いる砂型には制限はなく、ケイ砂、山砂、ジルコ
ン砂、クロマイト砂、オビリン砂等通常の鋳型に用いら
れるものはいずれも通用可能である。

また、本発明の鋳造用鋳型は、鋳型の造型方法も制限は
なく、公知の方法はいずれも適用可能である。

ざらに、本発明の鋳造用鋳型を用いた鋳物の製造方法は
、制限はなく、通常の鋳造方法によればよい。

〈実施例〉 以下に実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例） 砂型としてケイ砂（Ｓ　ｉ　０２　）を用い、塗型材と
してジルコン砂（ＺｒＯ２，Ｓ　ｉ　０２　）を用いて
下記の各種の鋳型を作製した。

ここで、ガス吸収ゲッター材を用いなかったものを鋳型
Ａ； 砂型の上にガス吸収ゲッター材をハケ塗りにより塗布し
たもの（第１図に示される方法）を鋳型Ｂ； 砂型の上に塗型材にガス吸収ゲッター材を混合した混合
塗型材をハケ塗りにより塗布したもの（第２図に示され
る方法）を鋳型Ｃ；とした。　ガス吸収ゲッター材の材
質は、鋳造する材料の種類によって異なるので後に述べ
る。

鋳型Ｂにおけるガス吸収ゲッター材の厚みは０．５ｍｍ
であった。

また、鋳型Ｃの混合塗型材における塗型材とガス吸収ゲ
ッター材の混合比は、体積比で塗型材：ガス吸収ゲッタ
ー材＝２：１ で、混合には混合バインダーとして水性コロイダルシリ
カを用いた。　また、混合塗型材の厚みは０．７ｍｍで
あった。

このようにして得られた各種の鋳型を用い、Ａ１合金（
ＡＣ４Ｃ）５ｋｇ、鋳鉄（ＦＣｌ　５）２０ｋｇおよび
鋳鋼（３４５Ｃ）５０ｋｇを表１に示す温度で鋳込み、
鋳物を作製した。

なお、ガス吸収ゲッター材は、Ａ１合金の鋳造を行った
際にはＺｒ−Ｖ−Ｆｅ合金（７０−２４，６−５，４ｗ
ｔ％）を用い、鋳鉄および鋳鋼の鋳造を行った際にはＺ
ｒ−Ａ１合金（８４−１６ｗｔ％）を用いた。

このようにして得られた各種の鋳物について、その表面
の酸化スケール、脱炭層、鋳肌について、酸化スケール
および鋳肌については目視にて、 脱炭層については光学顕微鏡による金属組織の観察で評
価した。

評価方法は、 △　・・・・・・　不良 ○　・・・・・・　やや良好 ◎　・・・・・・　良好 とした。

結果を表１に示す。

略断面図である。

符号の説明 １・・・ガス吸収ゲッター材、 ２・・・砂型、 ３・・・塗型材、 ４・・・混合塗型材 〈発明の効果〉 本発明の鋳造用鋳型は、砂型と鋳物の間に酸素ガス、水
素ガス等の塗型材からの分解ガスや、外気からの空気等
を吸収、吸着するガス吸収ゲッター材を有するものであ
る。

そのため、本発明の鋳造用鋳型を用いると、安価でしか
も容易に、前記のガス等の鋳造製品への悪影響を防止す
ることが可能で、酸化スケール、脱炭層の除去の必要の
ない良好な表面性状を有する鋳物を得ることができる。

　　しかも鋳物の内部に侵入する酸素ガス、水素ガス等
を大巾に減少することができるので、酸化や水素脆化等
のない高品質な鋳物製品を得ることができる。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の鋳造用鋳型の一例の概略断面図であ
る。 第２図は、本発明の鋳造用鋳型の別の例の概ＦＩＧ、１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）砂型の表面に塗型材とガス吸収ゲッター材とを有
   することを特徴とする鋳造用鋳型。
2. （２）砂型の表面にガス吸収ゲッター材を塗布し、その
   上に塗型材を塗布してなることを特徴とする請求項１に
   記載の鋳造用鋳型。
3. （３）ガス吸収ゲッター材を混合した塗型材を砂型の表
   面に塗布してなることを特徴とする請求項１に記載の鋳
   造用鋳型。