JPH038534A - 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
ス鋳型製造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（Ｙ２
Ｏ２）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
るためにケミカルミーリング等により研削、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製造用希
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、水溶性有機高分子の種類と
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
溶性有機高分子０．１〜１０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とし
ては、Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｐｒ、　Ｎｄ、　Ｓｍ、　Ｅｕ
、　Ｇｄ、　Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｈｏ。

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２μｍ以下の粒子が
３０〜１００重量％（以下ｗｔ％とする）のものが良く
、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％の粒度分布を持つものが良い。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か弱（、剥げ落ち易
（なる。希土類酸化物のスラリー濃度は４０〜８０ｗｔ
％が良（、好ましくは５５〜６５ｗｔ％である。４０ｗ
ｔ％以下では被覆層の乾燥時にクラックを生じ易く、８
０ｗｔ％以上ではスラリーの粘度が高過ぎて、所望の厚
さの被覆層を構成することが困難となる。　　次に希土
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
めに水溶性有機高分子を添加するが、本発明ではポリエ
チレングリコール、エチルセルロース、メチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロース、ポリビニルアルコールデキストリン
、アラビアゴムから選択される一種または二種以上から
なり、その水溶液濃度は０１〜ｌ　０ｗｔ％がよく、さ
らに好ましくは１〜５ｗｔ％である。０．１ｗｔ％以下
ではバインダー効果がな（１０ｗｔ％以上ではスラリー
が高粘度となり所望の被覆層の厚さにならない。希土類
酸化物に対する添加量は酸化物１００重量部に対し０．
１〜１０重量部がよ（、好ましくは１〜５重量部である
。０゜１部以下ではバインダー効果がなく、１０部以上
では焼結時焼結体空隙率が増大し、密度が低下し強度低
下を招くことになる。

この希土類酸化物スラリーの製法は常法に従えばよ（、
先づ水溶性有機高分子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濃度のスラリーとす
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。必要によっては脱水成形体に気泡の混入を防
止するため、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、０，０
１〜１．０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有機高分子含有希土類酸化物
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く前に、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）を互
選なく付着させる。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％は全で重量基準とする。

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 ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡとする）として信越
ポバールＣ−１７（信越化学工業■製部品名）２７７部
（以下重量部とする）に水を加えて９８℃まで昇温し、
完全に溶解して３．０ｗｔ％の水溶液９２３３部を作っ
た。次にボールミルにイツトリア（Ｙ、０３）　　５０
０部、ＰＶＡ水溶液９２３３部、消泡剤としてプルロニ
ックＬ−６１（サンノブコ社製商品名）　０．２７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く前に、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、コロイダルシリカ粉末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であるイツトリアス
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。被覆層表面にクラック
は全くなく、また、被覆層の断面には気泡はなかった。

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ＰＶＡの対イツトリア添加量が少
なく、比較例２は多い以外は実施例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３．４） 実施例３．４はイツトリアの粒度分布が第２表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ＰＶＡの対イツトリア添加量とイツトリ
アのスラリー濃度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有機高分子を
夫々ヒドロキシプロピルメチルセルロース（以下ＨＰＭ
Ｃと略記する）信越メトローズ６０ＳＨ４００（信越化
学工業■製部品名）、ポリエチレングリコール（以下Ｐ
Ｇと略記する）　”６０００に変え、これらバインダー
の水溶’ｔａ　ｉｌＡ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連の鋳型に組合わせた。

電子ビーム溶解炉にてアルミニウム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
ブラスト仕上げした後、表面硬化層の深さおよび表面粗
さを測定した。この結果を第３表に示す。

（発明の効果） 本発明の水溶性有機高分子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として
使用した場合に好適であり、鋳型第 ２ 表 表面に肌荒れがなく、 寸法精度が高（、 気泡、 プロ 隙のない精密な鋳造品を作製可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、水溶性有機高分
   子０．１〜１０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。