JPH0229416B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0229416B2 JPH0229416B2 JP60121581A JP12158185A JPH0229416B2 JP H0229416 B2 JPH0229416 B2 JP H0229416B2 JP 60121581 A JP60121581 A JP 60121581A JP 12158185 A JP12158185 A JP 12158185A JP H0229416 B2 JPH0229416 B2 JP H0229416B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- strength
- alumina
- slurry
- minutes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（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。 （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
品を鋳型する場合、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８〜10mm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） 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
わゆる脱鑞前の生型で30〜50Kg／cm2であり、加熱
すると約1100℃で300〜400Kg／cm2となつて最大に
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25〜30Kg／cm2まで低下する。 従つ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つた。 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。 （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エル
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
Na2O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Na2Oと
1500℃の鋳型の強度との間には有意な関係は認め
られなかつた。一方、アルミナとコロイダルシリ
カとの固相反応をＸ線回折によつて調査した結
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つたが、130℃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つ
た。 そこでコロイダルシリカで結合したアルミナ鋳
型を1500℃で１時間加熱して熱間強度を測定した
ところ約200Kg／cm2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30Kg／cm2であつ
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。 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
℃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。 次に実施例について説明する。 実施例 １ 鑞型（70×150×７mm）の両面にゴム板（70×
150×２mm）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、常法によつて
鋳型シエルの第１層を形成した。次いで一つは第
１表のスラリーＡ、他の一つはスラリーＢを用
い、耐火物粒即ちスタツコ材はいずれもアルミナ
粒で常法によつて合計７層から成るシエルを製作
した。シエルを十分乾燥したのちゴム板から機械
的に離して幅15mm、長さ70mmに切出し、試験片と
した。
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。 （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
品を鋳型する場合、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８〜10mm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） 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
わゆる脱鑞前の生型で30〜50Kg／cm2であり、加熱
すると約1100℃で300〜400Kg／cm2となつて最大に
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25〜30Kg／cm2まで低下する。 従つ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つた。 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。 （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エル
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
Na2O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Na2Oと
1500℃の鋳型の強度との間には有意な関係は認め
られなかつた。一方、アルミナとコロイダルシリ
カとの固相反応をＸ線回折によつて調査した結
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つたが、130℃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つ
た。 そこでコロイダルシリカで結合したアルミナ鋳
型を1500℃で１時間加熱して熱間強度を測定した
ところ約200Kg／cm2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30Kg／cm2であつ
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。 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
℃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。 次に実施例について説明する。 実施例 １ 鑞型（70×150×７mm）の両面にゴム板（70×
150×２mm）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、常法によつて
鋳型シエルの第１層を形成した。次いで一つは第
１表のスラリーＡ、他の一つはスラリーＢを用
い、耐火物粒即ちスタツコ材はいずれもアルミナ
粒で常法によつて合計７層から成るシエルを製作
した。シエルを十分乾燥したのちゴム板から機械
的に離して幅15mm、長さ70mmに切出し、試験片と
した。
【表】
試験片の生強度は35〜45Kg／cm2、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てある。 スラリーＡとアルミナで製作した鋳型の強度は
1200℃の約200Kg／cm2から1500℃、10分加熱で約
25Kg／cm2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つた。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／cm2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つ
たが、1500℃×10分間加熱で約150Kg／cm2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250Kg／cm2に上
昇した。 二三酸化鉄の添加量はアルミナ紛に対して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つて
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
るので好ましくなく、従つて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。 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。 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0.5〜1.5mmが適当であ
る。 このように、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紛とを使つて
鑞型模型に着せてシエルを形成し、脱鑞したのち
1500℃で10分間という短い時間加熱するだけで、
鑞型の熱間強度は従来の抗析力の約６倍の150
Kg／cm2程度となるので、従来10mm程度の肉厚が必
要であつた鋳型が４〜５mmの肉厚の鋳型としても
充分な強度を有することとなる。従つて、精密鋳
造に際して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、或いはシエルのコ−テイング回数を減少
させることができる等、実用上の効果が極めて大
きい。 実施例 ２ 直径６mmのクリープラプチヤ試験片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回のコーテイングで肉厚４〜５mm
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） 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
使用し、1450〜1570℃で５〜15分間加熱するよう
にしたので、鋳型の熱間強度を高めることがで
き、その肉厚を薄くすることが可能になつて精密
鋳造の際の熱制御が行いやすくなると共に、短時
間で焼成されることで、鋳型製作上の作業性及び
経済性が良好で、極めて実際的である。
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てある。 スラリーＡとアルミナで製作した鋳型の強度は
1200℃の約200Kg／cm2から1500℃、10分加熱で約
25Kg／cm2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つた。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／cm2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つ
たが、1500℃×10分間加熱で約150Kg／cm2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250Kg／cm2に上
昇した。 二三酸化鉄の添加量はアルミナ紛に対して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つて
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
るので好ましくなく、従つて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。 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。 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0.5〜1.5mmが適当であ
る。 このように、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紛とを使つて
鑞型模型に着せてシエルを形成し、脱鑞したのち
1500℃で10分間という短い時間加熱するだけで、
鑞型の熱間強度は従来の抗析力の約６倍の150
Kg／cm2程度となるので、従来10mm程度の肉厚が必
要であつた鋳型が４〜５mmの肉厚の鋳型としても
充分な強度を有することとなる。従つて、精密鋳
造に際して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、或いはシエルのコ−テイング回数を減少
させることができる等、実用上の効果が極めて大
きい。 実施例 ２ 直径６mmのクリープラプチヤ試験片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回のコーテイングで肉厚４〜５mm
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） 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
使用し、1450〜1570℃で５〜15分間加熱するよう
にしたので、鋳型の熱間強度を高めることがで
き、その肉厚を薄くすることが可能になつて精密
鋳造の際の熱制御が行いやすくなると共に、短時
間で焼成されることで、鋳型製作上の作業性及び
経済性が良好で、極めて実際的である。
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。
度との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- １ 鑞型にスラリーと耐火物粒とを被覆してシエ
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
を使用し、1450〜1570℃で５〜15分間加熱するこ
とを特徴とする熱間強度の大きな精密鋳造用アル
ミナ鋳型の製作方法。
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 JPS61279335A (ja) | 1986-12-10 |
| JPH0229416B2 true 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) |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61279335A (ja) | 1986-12-10 |
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