JPH038533A - 希土類酸化物スラリー - 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） 本発明は希土類酸化物を主剤とするチタンあるいはチタ
ン合金等の高融点活性金属の鋳造に用いるロストワック
ス鋳型用スラリー組成物に関するものである。

（従来の技術） 希土類酸化物はセラミックス原料としてその特性を利用
して顔料、釉薬、ガラス、耐火ルツボ等に用途が拡大し
ている。ロストワックス鋳造法の鋳型の表面被覆剤（特
開昭６３−１１５６４４　参照）として非水系のイツト
リア（ｙ、ｏ、）スラリーが用いられているが、これは
例えば、エチルシリケート加水分解液をバインダーとし
て鋳型を製造した場合、　ＳｉＯ□分がチタンあるいは
チタン合金等の高融点活性金属を鋳造した際にこれらと
反応して、鋳造体表面に硬（て脆い反応硬化層を生じ、
これを除去するためケミカルミーリング等の研削、研磨
等を施すので高い寸法精度が得られず、また、非水系の
プロピレングリコール、エチルエーテルを使用するため
防爆対策や作業衛生環境対策に多大の費用を要する等の
欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は前述した不利、欠点を解決することを技術的課
題とするもので、鋳造体表面に硬化層のない、寸法精度
の高いロストワックス鋳造品を得るための鋳型用希土類
酸化物スラリーを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等はかかる課題を解決するために希土類酸化物
の粒度分布、スラリー濃度、水溶性ポリカルボン酸塩と
添加量、水溶液濃度等鋳型被覆層の特性に関与する因子
について検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った
。

本発明の要旨は、 希土類酸化物１００重量部に対し、水溶性ポリカルボン
酸塩０，１〜２．５重量部を含む水溶液を添加して成る
希土類酸化物スラリーにある。

以下、本発明の詳細な説明する。

先づ、本発明の対象となるスラリー用希土類酸化物はＬ
ａ、　Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ、Ｈａ、Ｅｒ、Ｔｍ、　Ｙｂ、　Ｌｕ等の他、Ｙある
いはＳｃの酸化物から選択される１種または２種以上の
混合物に適応される。

これら酸化物の粒度分布は２　ｊｔ　ｍ以下の粒子が３
０〜１００重量％（以下ｗｔ％とする）のものが良（、
さらに好ましくは、２μｍ以下が５０〜９０ｗｔ％、２
〜５μｍが０〜４０ｗｔ％、および５μｍ以上が１０〜
５０ｗｔ％である。２μｍ以下の微粒子が３０ｗｔ％未
満で、５μｍ以上が５０ｗｔ％以上になると焼成後の被
覆層の強度が弱く、剥げ落ち易くなる。希土類酸化物の
スラリー濃度は４０〜８０ｗｔ％が良く、好ましくは５
５〜６５ｗｔ％である。４０ｗｔ％以下では乾燥時にク
ラックを生じ易く、８０ｗｔ％以上ではスラリーの粘度
が高過ぎて、所望の厚さの被覆Ｍを構成することが困難
となる。

次に本発明の最大の特徴である希土類酸化物スラリーの
安定性を保持し、酸化物微粒子の分散性を高め、被覆層
乾燥時のグリーン強度を維持するために水溶性ポリカル
ボン酸塩を添加するが、本発明では、アルギン酸ソーダ
（以下ＳＡＡとする）、アルギン酸アンモニウム（以下
ＡＡＡとする）、アルギン酸アミン、ポリアクリル酸ソ
ーダ（以下５ＰＡＡとする）、ポリアクリル酸アンモニ
ウムから選択される１種または２種以上から成る混合物
がよく、中でもアルギン酸塩が好適に使用される。その
水溶液濃度は０．１〜５ｗｔ％がよく、さらに好ましく
は０．５〜２ｗｔ％である。　　０．１ｗｔ％以下では
バインダー効果がなく、５ｗｔ％以上ではスラリーが高
粘度となり所望の被で層の厚さにならない。希土類酸化
物に対する添加】は酸化物１００重量部に対しく１．１
〜２．５重量部がよく、好ましくは０３〜１．０重量部
である。０．１重量部以下では乾燥時にクラックを生じ
易く、２．５重量部以上ではスラリーの粘度が高過ぎて
成形不能となる。

この希土類酸化物スラリーの製法は常法に従えばよ（、
先づ水溶性ポリカルボン酸塩水溶液を未溶解分のない所
望の濃度に溶解調整し、これを撹拌しつつ粒度調整した
希土類酸化物微粉末を少量づつ添加し所定１度のスラリ
ーとする。次いでこのスラリーをボールミル、自動乳鉢
等に仕込み、未分散粒子が消滅するまで充分混練しスラ
リーを製造する。脱水成形体に気泡の混入を防止するた
め、必要に応じ消泡剤を添加することが好ましく、シリ
コーン系、ＰＯＥ−ＰＯＰ縮合縮合環系用いられる。添
加量としては、希土類酸化物１００重量部に対し、０．
Ｏ１〜１．０重量部が好ましい。

次に上記スラリーを用いたロストワックス鋳造法による
高融点活性金属鋳造品の製造方法について詳述する。

■目的とする鋳造品と同形状のワックス模型を１個以上
準備し、これをワックス製の湯口、湯道に接着し、所謂
ツリーとする。

■上記ツリーを前記水溶性ポリカルボン酸塩含有希土類
酸化物スラリーに浸漬し、ワックス表面をスラリーにて
被覆する。

■ワックス表面のスラリーが乾（前に、スラリー被覆層
の上からセラミック粒状物（以下スタッコという）を万
遍なく付着させる。ここで用いるスタッコは耐火度の高
い耐火材であればその種類を問わないが、スラリーに使
用した希土類酸化物が好ましい。

■上記■および■の工程を１回以上繰返す。

■その後は、従来から実施されている公知の方法に基づ
き、コロイダルシリカあるいはエチルシリケート加水分
解液及びジルコン粉末あるいは溶融シリカ粉末等のセラ
ミック微粉から成るスラリーに浸漬した後、ムライト質
あるいはジルコン等のセラミックで被覆するという操作
を被覆層の厚さが所定の厚さになるまで繰返す。

■被覆層が充分に乾燥した後ワックスを溶出し、残った
鋳型を焼成する。

■チタンあるいはチタン合金等の高融点活性金属を溶解
し、前記鋳型に注湯する。これら金属の溶解方法は問わ
ないが、真空あるいは非酸化性雰囲気中での溶解が望ま
しい。

■鋳型内で金属が凝固、冷却した後、鋳型を除去して鋳
造品を取出し、湯道、湯口等を除去して製品とする。

以下本発明をロストワックス鋳造用鋳型の表面被覆剤に
適応した実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は
これら実施例に限定されるものではない。例中、部およ
び％はすべで重量基準である。

始めに、鋳型の性状について述べる。

（実施例１） １、スラリーの調整 アルギン酸アンモニウム（ＡＡＡ）２部に水１９８部を
加えて１ｗｔ％水溶液とし、これに消泡剤として、プル
ロニックＬ−６１（サンノブコ社製商品名）を加えて完
全に溶解した。次にボールミルにイツトリア（Ｙ、Ｏ，
）　　１００部を仕込み、これに上記水溶液５５部を添
加し４０分間混練しスラリーを調整した。イツトリアの
粒度分布は第２表Ｉ−Ａのものを使用した。

２、ロストワックス法鋳造鋳型の製作 ■目的とする鋳物の形をしたワックス製の型を準備し、
上記スラリーにこの型を浸漬し、ワックス表面をスラリ
ーで被覆する。

■ワックス表面のスラリーが乾（前に、スラリー被覆層
の上からイツトリアスタッコを互選なく付着させる。

■第２層以降は従来から実施されている公知の方法にも
とづき、コロイダルシリカ及びジルコン粉末から成るス
ラリーに浸漬した後、ムライト質耐火物のスタッコ被覆
という操作を被覆層の厚さが所定の厚さになるまで繰り
返す。

■被覆層が十分に乾燥した後ワックスを溶出し、残った
鋳型を焼成する。

次いで、作製した鋳型の表面被覆層（イツトリアスラリ
ーおよびイツトリアスタッコ層）の厚さ約１ｍｍの外観
および断面を観察し評価した。被覆属表面にクラックは
全（な（、また、被覆層の断面に気泡は存在しなかった
。このスラリー組成と鋳型の表面被覆層の外観評価結果
を第１表に示した。

（実施例２、比較例１．２） 実施例２は消泡剤を無添加とした以外は実施例１と同様
に実施し、比較例１はＡＡＡの対イツトノア添加量が少
ない場合、比較例２は多い場合でスラリー組成と鋳型の
表面被覆層の評価結果を第１表に示した。

（実施例３．４） 実施例３．４はイツトリアの粒度分布が第２表のＩ−Ｂ
、Ｉ−Ｃのものを使用した以外は実施例１と同様に実施
し、スラリー組成と鋳型の表面被覆層の評価結果を第１
表に示した。

（実施例５．６） 実施例５．６は希土類酸化物を夫々セリウム酸化物、エ
ルビウム酸化物に変えた以外は実施例１と同様に実施し
、その条件と結果を第１表に示す。また、希土類酸化物
の粒度分布を第２表に示す。

（比較例３．４） 比較例３．４はイツトリアのスラリー濃度と水溶性ポリ
カルボン酸塩の対イツトリア添加量を変化させた以外は
実施例１と同様に実施し、その条件と結果を第１表に示
した。

（実施例７．８） 実施例７．８はバインダーとしての水溶性ポリカルボン
酸塩を夫々ＳＡＡ、５ＰＡＡに変え、これらバインダー
の水溶液濃度、対イツトリア添加量を変化させた以外は
実施例１と同様に実施し、その条件と結果を第１表に示
す。

次に、上記実施例に示した鋳型にチタン合金を鋳造した
際の条件と結果を述べる。

（実施例９．１０、比較例５．６） 実施例９．１０として実施例１．８で作製した鋳型並び
に比較例５．６として第３表に示すスラリーおよびスタ
ッコを第１層とし、以後、実施例１と同一条件で作製し
た鋳型を１個の湯口を共有する１連の鋳型に組み合わせ
た。電子ビーム溶解炉にアルミニウム６％、バナジウム
４％を含むチタン合金を溶解し、前記鋳型内に遠心鋳造
した。

チタン合金が凝固、冷却後鋳型を除去し、サンドブラス
ト仕上した後、表面硬化層深さおよび表面粗さを測定し
た。その結果を第３表に示す。

（発明の効果） 本発明の水溶性ポリカルボン酸塩を配合した希土類酸化
物スラリーは、ロストワックス鋳造用鋳型の表面被覆剤
用スラリーとして使用した場合に好適であり、鋳型表面
に肌荒れがな（、寸法精度が高く、気泡、空隙のない精
密な鋳造品を作製可第 ２ 表 能で産業上極めて利用価値の高いものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、希土類酸化物１００重量部に対し、水溶性ポリカル
   ボン酸塩０．１〜２．５重量部を含む水溶液を添加して
   成る希土類酸化物スラリー。 ２、所定形状を有するワックス模型に耐火物粉末のスラ
   リーを塗布した後、セラミックス粒状物を散布する工程
   を１回以上繰返して、該模型に耐火物による被覆層を形
   成し乾燥する工程と、該模型からワックスを溶出し焼成
   する工程を経て鋳型を作製し、該鋳型に金属融液を注入
   して成形品を得る高融点活性金属成形品の製造法におい
   て、該スラリーとして請求項１に記載の希土類酸化物ス
   ラリーを用いることを特徴とする表面性状の優れた高融
   点活性金属成形品の製造方法。