JPH03146240A

JPH03146240A - 水溶性中子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03146240A
Application number: JP1281846A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsunaga; 賢二松永; Michiyuki Suzuki; 道之鈴木; Masahiro Tokuse; 徳勢　允宏
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-06-21
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH0824996B2; US5127461A

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）この発明は、金属鋳造用の水溶性中子の製造方法及びこ
れを用いた高圧鋳造法に関わるものである。

（従来の技術及びその問題点）水溶性中子の製造方法として、例えば、特開昭６０−１
１８３５０号公報には、塩化ナトリウムを主成分とする
粒子を加圧成形後に焼結する方法が開示されている。ま
た、水溶性中子の他の製造方法として、例えば、特公昭
４８−３９６９６号公報及び特公昭４９−１５１４０号
公報には、塩化ナトリウムを主成分とする粒子を溶融し
、これを型に流し込んで製造する方法が開示されている
。

しかし、上記の加圧成形により中子を製造する場合は、
複雑形状の中子を製造することは困難であり、また、上
記溶融により中子を製造する場合は、凝固する際、収縮
が起こり寸法変化が起きたり、ひび割れが発生すること
があり、従って、かかる中子を用いて金属の鋳造を行っ
ても、複雑形状で、高品質の鋳造品は得に（いなどの問
題点がある。

また、上記両方法で製造した中子は高密度であるため溶
解するのに長時間を要すると共に製品内に残留した場合
、腐食の原因となる。

（問題を解決するための手段）本発明は、このような問題点を解決するためになされた
ものである。

本発明によれば、耐火性粒子がＮａｇ　ｃｏ＊　、Ｎａｇ　Ｏ・ｎＳ　ｉ
Ｏｘ及び５ｉｎｔを構成成分とするバインダーにより結
合されてなる水溶性中子が提供される。なお、ｎは０．
５〜４であり、以下、ｎはこの数値を意味するものとす
る。

また、本発明によれば、耐火性粒子を水ガラスと混合し、成形後、ＣＯｚガスに
より硬化させ、次いで、上記水ガラスの示差熱分析にお
ける吸熱ピーク温度以下で焼結することよりなる水溶性
中子の製造方法が提供される。

さらに、本発明によれば、上記中子を鋳造金属の融点温度より３００″Ｃ低い温度
から上記吸熱ピーク温度の範囲の温度に予熱して用いる
ことを特徴とする金属の鋳造方法が提供される。

まず、本発明により得られる水溶性中子について説明す
る。

本発明の水溶性中子は、Ｎ　ａ　ｚ　ＣＯｓ　、Ｎ　ａ
　ｚＯ・ｎ５ｉｏｘ及び５ｉｆｔを結合剤として、耐火
性粒子が強固に結合されていて、成形用型の形状に成形
されている。

耐火性粒子は、けい砂、ジルコン砂、オリピン砂、クロ
マイト砂、アルミナ砂、シャモット砂、マグネシアサン
ド、炭化ケイ素粉、黒鉛粒子及び銅、鉄、ニッケル、ク
ロムなどの金属粒子からなる群から選ばれる少なくとも
一種よりなる粒子である。

上記耐火性粒子の平均粒度は、通常、１０ｔ１ｍ〜２０
０ｔＩｍである。

本発明の水溶性中子は、耐火性粒子を８５．０重量％〜
９９．０重量％、Ｎ　ａ　！　ＣＯ３を０．００１５重
量％〜２．５重量％、ＮａｚＯ−ｎｓｉｏｚを０．０５
重量％〜１２．０重量％及びＳｉｎｇを０．１重量％〜
１２．０重量％含有していることが好ましい。なお、上
記ＳｉＯ２の含有量については、その全量が、原料であ
る水ガラス中に存在するＳｉＯ２に由来する値である。

上記水溶性中子中の耐火性粒子の含有量が９９゜０重量
％より多い場合かまたはＮａ、ＣＯ，及びＮａ、０・ｎ
５ｉＯ，の総合有量が過度に少ない場合は、耐火性粒子
表面にＮａＩＣ０ｚ及びＮａ２Ｏ・ｎ５ｉｏｔ及びＳｉ
Ｏ□が均一に付着せず崩壊性が悪くなる。また、上記水
溶性中子中の耐火性粒子の含有量が８５．０重量％より
少ないが、またはＮ　ａ　２　ＣＯｓ及びＮ　ａ　ｇｏ
　・ｎ　Ｓ　ｔ　Ｏｘの総合有量が過度に多い場合は、
中子の耐熱強度が低下し好ましくない。

次に、本発明の水溶性中子の製造方法について説明する
。

先ず、前記耐火性粒子と水ガラスより成形体を製造する
。

耐火性粒子は、水分含有量の少ないものが好ましい。耐
火性粒子中に水分を多量に含むと混合中に水ガラスが希
釈されてうずくなり、ｃｏ＝ガスを通気した場合水分の
多いシリカゲルを生成し、強度の高い中子が得られない
。

水ガラスとしては、通常のＪＩＳＩ号、ＪＩＳ２号及び
ＪＩＳａ号を使用することができるが、これに限定され
るものでなく、これら以外の市販の鋳物用水ガラスも使
用できる。

耐火性粒子に対し、水ガラスを１〜１５重景％重量する
のが好ましく、そのうち、水ガラスを３〜６重量％混合
するのが特に好ましい。

上記水ガラスの混合割合が１重量％以下では、ＣＯ□Ｏ
ｘを通しても、前記中子用成形体の保形が十分でなく、
また、１５重量％以上では、ＣＯ□Ｏｘを通しても、前
記中子用成形体が硬化しにくい。

耐火性粒子と水ガラスは、通常、−船釣な混練機により
混練し、所望の型により成形する。

成形用の型としては、−ｉ形状の型はむろん、例えばピ
ストン、シリンダーブロックの冷却孔のような複雑形状
のものにも好適に使用することができる。

上記成形圧力は、鋳造時加えられる圧力により異なるが
、一般に、０〜２０００　ｋｇ／ｃｄの範囲であり、鋳
造時加えられる圧力が高圧になるほど高い圧力で成形す
ることが好ましい。なお、上記成形圧力を２０００　ｋ
ｇ／ｃ−以上としても、高くすることによる効果はなく
、非効率である。

次に、上記成形体にＣＯｔガスを吹き込み硬化させる。

吹き込み方法やその他条件については、特に制限はない
。

好適な吹き込み条件は上記成形体の形状、大きさ等によ
り異なり、−概に言えないが、ＣＯ２ガスの吹き込みは
、成形体が硬化するまで続ける。

上記のＣＯｔガス吹き込みの結果、水ガラスとＣｏ２ガ
スとの間に以下に記す■の反応が起こり、その結果成形
体が硬化する。

ＮａｚＯ・ｙｒＳ　ｉ　Ｏ２・　（ａ＋ｕ＋ｒ）ＨｚＯ
＋ＣＯｚ→Ｎａ２ＣＯ１・ｘ　Ｈｔｏ＋ｎ（ＳｉＯ２・
１ＩＩＨ！０）■ ｎ　　；　０．５〜４ｘ　；　１〜１０ｍ；　５〜１０Ｃｏ８ガスにより硬化した成形体は、１００℃から水ガ
ラスの吸熱ピーク温度の範囲の温度で焼結し、水溶性中
子を得る。

上記の水ガラスの吸熱ピーク温度は、例えば、示差熱分
析（ＤＴＡ）から知ることができる。

−例として、第１図にＪＩＳ２号の水ガラスの示差熱分
析（ＤＴＡ）結果の一例を示す、この示差熱分析（ＤＴ
Ａ）用の試料は、前処理として、７００℃で加熱・脱水
処理したものであり、第１図には、脱水に基づく吸熱ピ
ークは現れていない。

本発明で言う「水ガラスの吸熱ピーク温度」は、上記１
００℃付近から２００℃付近の間に現れる脱水に基づく
吸熱ピークではなく、これより高温側に現れる吸熱ピー
クの温度である。この図より、ＪＩＳＺ号の水ガラスの
吸熱ピーク温度は７４０〜７５０℃であることがわかる
。

前記焼結温度が１００℃より低ければ焼結できず、水ガ
ラスの吸熱ピーク温度より高い温度で焼結すれば、０式
に示した反応生成物間の反応及び未反応の水ガラスと反
応生成物間の反応により中子が水に不溶な成分に変化し
好ましくない。

次いで、上記の水溶性中子を用い金属の鋳造を行う。

上記鋳造に用いられる金属としては、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金等が
挙げられる。

鋳造に際し、水溶性中子は、予め、鋳造金属の融点温度
より３００℃低い温度から前記吸熱ピーク温度の範囲の
温度で予熱する。一般に、中子の予熱温度は、中子への
溶湯の差し込みが起こらない予熱温度以下にするが、溶
湯の差し込みが起こる場合には、溶湯の差し込みを防ぐ
ため、中子表面を耐熱性物質でコーティングすることも
できる。

予熱温度が鋳造金属の融点温度より３００℃低い温度よ
り低ければ、金型と中子の空間部分の肉厚が薄い場合、
金属溶湯が充分に回らず、ひけ巣や湯回り不良を起こし
製品に欠陥を生じ、予熱温度が水ガラスの吸熱ピーク温
度より高い場合は、前記したように中子が水に不溶とな
り本発明の目的を達成できない。

焼結温度と予熱温度の関係については、焼結温度を予熱
温度より高い値に設定したほうが以下の理由でより好ま
しい、即ち、焼結時に発生することがある中子の寸法変
化に対して、焼結後に寸法修正を行えば、焼結温度より
低い予熱温度による予熱時には、寸法変化は発生せず、
寸法の安定した製品が得られる。

中子の寸法変化が発生しない場合には、焼結と予熱を同
時に行ってもよい。この場合には、工程が省略でき、経
済的である。

アルミニウム合金の鋳造の場合を一例として挙げれば、
予熱温度を４００〜６５０℃の範囲の温度に設定し、焼
結温度を４５０〜７００℃の範囲の温度とすることが好
ましい。

（実施例）以下、実施例により詳細に説明する。

実施例１平均粒径１００μｍのジルコンサンドにＪＩＳ２号の水
ガラスを５重量％の割合で混合し、混練したものを鉄製
の型に入れ、これに１０００ｋｇ／ｄの圧力をかけて、
直径２０閤、長さ１５０ｍｍの棒状の中子用成形体を得
た。その後、該成形体にＣＯ□ガスを通して硬化、造形
し、大気中６５０℃で１時間焼結し、第２図に示す中子
ｌを製造した。

この中子１を大気中５５０℃で３０分間予熱し、第３図
に示すように、金型２のキャビティ内に、金型と中子１
の間にＩＩＩＩＩｌの薄肉部を有するように配置した。

次いで、あらかじめプランジ中４の上に注湯しておいた
アルミニウム合金（ＪＩＳ　　ＡＣ８Ａ）の７００　’
Ｃの溶湯をプランジャ４を上昇させてキャビティ内に１
０００　ｋｇｌｃｉの圧力で圧入した。凝固後、鋳造体
を型から取出し、ゲート部を切断して円柱の鋳造品を得
た。この鋳造品の中子部分にジェット水流を流し込むと
容易に中子は崩壊し、パリ等の欠陥のない鋳肌の円筒状
製品が得られた。

上記製品の１ｍｍの薄肉部を切断し、その断面を観察し
たところ、ひけ巣等の欠陥は発見できなかった。さらに
、中子を崩壊した状態で１週間放置したが円筒の内側に
変化は見られなかった。

比較例１平均粒径１００μｍの塩化ナトリウムを上記と同じ鉄製
の型に入れ、これに２０００　ｋｇｌｃｉの圧力をかけ
て直径２０ａｍ、長さ１５０ｍの棒状の中子用成形体を
得た。その後、該成形体を大気中、７００℃で２時間焼
結し中子を製造した。この中子を室温のまま、実施例１
と同様にして、第３図に示すように、金型２のキャビテ
ィ内に配置し、７００℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ　
　ＡＣ８Ａ）の溶湯を１０００ｋｇ／ｃ１ａの圧力で圧
入した。

凝固後、鋳造体を型から取出し、ゲート部を切断して円
柱の鋳造品を得た。この鋳造品の中子部分にジェット水
流を流し込んでも、中子は簡単には溶解せず、溶解する
のに、実施例１と比べ、さらに３時間程度の時間を要し
た。

実施例１と同様に、中子を溶解して得た円筒状製品のＩ
ＩＩＩＩｌｌの薄肉部を切断し、その断面を観察したと
ころ、特にキャビティの上方に相当する部分でひけ巣や
、湯回り不良部が多数観察された。さらに、中子を溶解
させた状態で１週間放置すると、円筒の内側の数カ所で
腐食部分が認められた。

比較例２中子製造用の成形体の焼結温度を８００　’Ｃとした以
外は実施例１と同様にして円柱の鋳造品を得た。この鋳
造品の中子部分にジェット水流を流し込んだが、中子は
崩壊せず、所望形状の製品は得られなかった。

（発明の効果）本発明によれば、本発明により得られる製品の腐食や品
質の悪化をもたらすことがなく、寸法の安定した、ひび
割れのない中子が得られ、従ってこの中子を用いること
により腐食等の問題の生じない、しかも、寸法安定性の
良い、高品質の製品が得られる。

また、本発明により得られる中子は、フェノール樹脂な
どの有機ポリマーからなる中子と異なり予熱が可能であ
るため、中子を予熱することにより、ひけ巣、湯回り不
良等の欠陥のない、薄肉の複雑形状の良質な鋳造品が得
られる。

一方、上記した中子の主成分は水溶性ではないが、前記
したように、成形体中の水ガラスと炭酸ガスとの間に前
記したの式の反応が進行し、中子中に水溶性のＮａｚＣ
Ｏｓが生成するため、中子は水により容易に崩壊する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＪＩＳ２号水ガラス（前処理として、７００℃
で加熱・脱水処理を施した試料である。）の示差熱分析の結果、第２図は実施例１で得られた中
子、第３図は実施例において、円筒を鋳造するための鋳
造装置の要部縦断面図、第４図は第３図におけるａ−ａ
面の横断面図である。１・−・−・−・中子２・−・−−−−−・−・・金型３　　　　アルミニウム溶湯４ −・−−−−−−−−−プランジャ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐火性粒子がＮａ＿２ＣＯ＿３、Ｎａ＿２Ｏ・ｎ
ＳｉＯ＿２（ｎ；０．５〜４）及びＳｉＯ＿２を構成成
分とするバインダーにより結合されてなる水溶性中子。
（２）耐火性粒子を水ガラスと混合し、成形後、ＣＯ＿
２ガスにより硬化させ、次いで、上記水ガラスの示差熱
分析における吸熱ピーク温度以下で焼結することを特徴
とする水溶性中子の製造方法。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載の中子
を鋳造金属の融点温度より３００℃低い温度から特許請
求の範囲第２項に記載の水ガラスの示差熱分析における
吸熱ピーク温度の範囲の温度に予熱して用いることを特
徴とする金属の鋳造方法。