JPH0420686B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0420686B2 JPH0420686B2 JP57086368A JP8636882A JPH0420686B2 JP H0420686 B2 JPH0420686 B2 JP H0420686B2 JP 57086368 A JP57086368 A JP 57086368A JP 8636882 A JP8636882 A JP 8636882A JP H0420686 B2 JPH0420686 B2 JP H0420686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- working surface
- metal oxide
- coating
- casting
- 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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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
- B22C23/02—Devices for coating moulds or cores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋳型、特に作用面が断熱保護被膜で
あることを特色とするアルミニウムおよびその合
金を鋳造するための鋳型に関する。
あることを特色とするアルミニウムおよびその合
金を鋳造するための鋳型に関する。
金属を鋳型で鋳造するとき、金属を凝固させる
ために溶融液を鋳型に直接接触させる。品質上の
理由から溶融液が鋳型表面と初めに接触する間、
熱伝達を非常に正確に調整する必要がある。熱の
抜き取りがあまりにも強力であると、好ましくな
い湯境が鋳造品にしばしば見られる。出発時点で
鋳型を通して強力に熱が抜き取られると、鋳型作
用面の熱によるクラツクを引き起しうる著しい熱
応力も生じる。
ために溶融液を鋳型に直接接触させる。品質上の
理由から溶融液が鋳型表面と初めに接触する間、
熱伝達を非常に正確に調整する必要がある。熱の
抜き取りがあまりにも強力であると、好ましくな
い湯境が鋳造品にしばしば見られる。出発時点で
鋳型を通して強力に熱が抜き取られると、鋳型作
用面の熱によるクラツクを引き起しうる著しい熱
応力も生じる。
溶融液と鋳型との間の熱伝達を調整する公知の
方法は、鋳型の作用面に断熱保護被膜を施こすこ
とである。そのような被膜はたとえば、高温噴霧
法によつて鋳型面に施こすセラミツク材でできて
いる。しかしながら、耐久性のセラミツク被膜は
コストが高い割には、有効寿命が比較的短いだけ
である。
方法は、鋳型の作用面に断熱保護被膜を施こすこ
とである。そのような被膜はたとえば、高温噴霧
法によつて鋳型面に施こすセラミツク材でできて
いる。しかしながら、耐久性のセラミツク被膜は
コストが高い割には、有効寿命が比較的短いだけ
である。
細かい粒状の耐熱材料を水性懸濁液の形で鋳型
面に付着させる断熱被膜も知られている。実際問
題として層が鋳型面全体にわたつて均一な厚さで
ないと、開始時点での凝固速度も均一でなく、鋳
物の表面が多孔性となつたり割れ目が入るという
ような欠陥を生ぜしめるので、不利であることが
わかつた。そしてその上、市販の塗料は鋳型の作
用面上に、新しい層を付着させるときはその前に
非常に重労働な方法で完全に取除かねばならな
い、強力に付着した保護層を形成する。
面に付着させる断熱被膜も知られている。実際問
題として層が鋳型面全体にわたつて均一な厚さで
ないと、開始時点での凝固速度も均一でなく、鋳
物の表面が多孔性となつたり割れ目が入るという
ような欠陥を生ぜしめるので、不利であることが
わかつた。そしてその上、市販の塗料は鋳型の作
用面上に、新しい層を付着させるときはその前に
非常に重労働な方法で完全に取除かねばならな
い、強力に付着した保護層を形成する。
上記の観点から、非常にすぐれた断熱性を持
ち、そして鋳型の作用面一面に容易に均一に付着
させることができるそしてその面から再び容易に
取除くことができる保護被膜を有する初めに述べ
た種類の鋳型を開発することが、本発明の目的で
ある。この目的は、保護被覆を、本質的にサブミ
クロンの金属酸化物粒子で構成して極めて薄い層
を形成させることを特徴とする本発明の方法で達
成される。
ち、そして鋳型の作用面一面に容易に均一に付着
させることができるそしてその面から再び容易に
取除くことができる保護被膜を有する初めに述べ
た種類の鋳型を開発することが、本発明の目的で
ある。この目的は、保護被覆を、本質的にサブミ
クロンの金属酸化物粒子で構成して極めて薄い層
を形成させることを特徴とする本発明の方法で達
成される。
即ち、本発明は、鋳型の作用面の保護被覆が、
本質的に５〜50nmの大きさのサブミクロンのセ
ラミツク金属酸化物粒子で構成され、鋳型作用面
の１平方センチメートルあたり0.002〜２mgの金
属酸化物の量を有することを特徴とする鋳型及び
その製造方法に関するものである。
本質的に５〜50nmの大きさのサブミクロンのセ
ラミツク金属酸化物粒子で構成され、鋳型作用面
の１平方センチメートルあたり0.002〜２mgの金
属酸化物の量を有することを特徴とする鋳型及び
その製造方法に関するものである。
鋳型の作用面の被覆にサブミクロンの金属酸化
物粒子を使うと、非常に低密度の、従つて熱伝導
性の低い薄い層を作ることが可能となる。従つ
て、有効な断熱性を得るには、単位作用面積当り
少量の金属酸化物粒子が必要なだけである。
物粒子を使うと、非常に低密度の、従つて熱伝導
性の低い薄い層を作ることが可能となる。従つ
て、有効な断熱性を得るには、単位作用面積当り
少量の金属酸化物粒子が必要なだけである。
これにより以下の利点が得られる。
第１に極めて薄い厚さの保護被覆層で有効な断
熱性を有する保護層を形成することができるの
で、従来の熱容量の大きな厚い保護層と比較し
て、被覆層の厚さを調節することによつて容易に
鋳造金属の冷却速度の良好な制御が可能となる。
熱性を有する保護層を形成することができるの
で、従来の熱容量の大きな厚い保護層と比較し
て、被覆層の厚さを調節することによつて容易に
鋳造金属の冷却速度の良好な制御が可能となる。
第２に極めて小さな粒子を用いるので、保護表
面全体にわたつて極めて均一な分布を得ることが
でき、層の不均一に起因する問題点を解消するこ
とができる。
面全体にわたつて極めて均一な分布を得ることが
でき、層の不均一に起因する問題点を解消するこ
とができる。
更に、本発明にかかる本質的に極めて微細な金
属酸化物粒子のみからなる極めて薄い厚さの被覆
層は、鋳型表面に対する適度の接着性を有してい
るので、鋳造中は所望の断熱効果が得られ、鋳造
終了後には水噴射等によつて容易に剥離して、新
たな被覆を形成させることができる。この際、別
の性質の被覆層を新たに形成させることも可能で
ある。
属酸化物粒子のみからなる極めて薄い厚さの被覆
層は、鋳型表面に対する適度の接着性を有してい
るので、鋳造中は所望の断熱効果が得られ、鋳造
終了後には水噴射等によつて容易に剥離して、新
たな被覆を形成させることができる。この際、別
の性質の被覆層を新たに形成させることも可能で
ある。
また、被覆が非常に低密度であり、即ち粒子間
に90％以下の多量の空気が存在するために、鋳造
初期の数ミリ秒においてエアークツシヨンの役目
を果たし、溶融金属の急激な冷却を防止し且つ鋳
造物に良好な影響を与える。更に、この空気の存
在のために、鋳型表面の溶融金属に対する濡れ性
が低くなる。
に90％以下の多量の空気が存在するために、鋳造
初期の数ミリ秒においてエアークツシヨンの役目
を果たし、溶融金属の急激な冷却を防止し且つ鋳
造物に良好な影響を与える。更に、この空気の存
在のために、鋳型表面の溶融金属に対する濡れ性
が低くなる。
金属酸化物粒子材料の保護層の量は好ましくは
鋳型面１平方センチメートル当り0.002〜２mgで
あり、好ましい粒子サイズは５〜50mmである。
鋳型面１平方センチメートル当り0.002〜２mgで
あり、好ましい粒子サイズは５〜50mmである。
粒子サイズが5nmよりも小さいものは製造する
のが極めて困難であり取り抜いが困難である。更
に、粒子サイズが5nmよりも小さいと、90％以下
の比較的高い空気含量を有する低密度で濡れ性の
低い構造が得られなくなる。また、粒子サイズが
50nmよりも大きいと、かかる粒子状金属酸化物
を用いて本発明の特徴である極めて薄い保護被覆
層を形成することが困難になる。
のが極めて困難であり取り抜いが困難である。更
に、粒子サイズが5nmよりも小さいと、90％以下
の比較的高い空気含量を有する低密度で濡れ性の
低い構造が得られなくなる。また、粒子サイズが
50nmよりも大きいと、かかる粒子状金属酸化物
を用いて本発明の特徴である極めて薄い保護被覆
層を形成することが困難になる。
また、鋳型作用面上の金属酸化物の量が0.002
mg／cm2よりも少ないと、層の厚さが小さすぎて所
望の保護被覆特性が得られなくなる。また、本発
明の保護層は低密度であるのであまり薄いとエア
ークツシヨン効果が十分に得られなくなる。一方
かかる量が２mg／cm2よりも大きいと、層の厚さが
大きくなり過ぎて剥離が困難になる等、本発明が
解決しようとする問題点を却つて生起せしめる結
果をもたらす。
mg／cm2よりも少ないと、層の厚さが小さすぎて所
望の保護被覆特性が得られなくなる。また、本発
明の保護層は低密度であるのであまり薄いとエア
ークツシヨン効果が十分に得られなくなる。一方
かかる量が２mg／cm2よりも大きいと、層の厚さが
大きくなり過ぎて剥離が困難になる等、本発明が
解決しようとする問題点を却つて生起せしめる結
果をもたらす。
断熱性に関する特にすぐれた結果は、サブミク
ロンのSiO2B粒子でできた保護層を使うと得られ
る。他の好ましい金属酸化物はAl2O3、MgO、
TiO2およびZrO2である。酸化物は単一酸化物と
してあるいは混合物の形で用いうる。
ロンのSiO2B粒子でできた保護層を使うと得られ
る。他の好ましい金属酸化物はAl2O3、MgO、
TiO2およびZrO2である。酸化物は単一酸化物と
してあるいは混合物の形で用いうる。
塗被方法は単に、鋳型の作用面を金属酸化物を
含有する水性ゾルでぬらし、そしてその後水相
を、好ましくは加熱して、蒸発させることによつ
て行なうことができる。
含有する水性ゾルでぬらし、そしてその後水相
を、好ましくは加熱して、蒸発させることによつ
て行なうことができる。
この方法を特に有利に行なうには、鋳型の作用
面を少なくとも60℃の温度に加熱し、次に水性ゾ
ルを噴霧またはこれに浸す。こうすることによつ
てこれらの段階を数回繰返して行なうことができ
る。被膜の密度は水性ゾルの濃度、噴霧時間およ
び浸漬と乾燥サイクルの回数により広く変化させ
うる。
面を少なくとも60℃の温度に加熱し、次に水性ゾ
ルを噴霧またはこれに浸す。こうすることによつ
てこれらの段階を数回繰返して行なうことができ
る。被膜の密度は水性ゾルの濃度、噴霧時間およ
び浸漬と乾燥サイクルの回数により広く変化させ
うる。
鋳型の作用面にこの方法で付着させた保護層は
密度が約0.2ｇ／cm3であり、これは作用面１平方
センチメートルあたり0.002〜２mgの量に対して
0.1〜100μmの厚みの層となる。
密度が約0.2ｇ／cm3であり、これは作用面１平方
センチメートルあたり0.002〜２mgの量に対して
0.1〜100μmの厚みの層となる。
サブミクロンの金属酸化物粒子の保護層は鋳造
間鋳型面に適度な接着性を示す。鋳造品の表面上
のまたは鋳型面上の粒子は、鋳造後圧縮空気また
は水噴射によつて容易に取除くことができる。
間鋳型面に適度な接着性を示す。鋳造品の表面上
のまたは鋳型面上の粒子は、鋳造後圧縮空気また
は水噴射によつて容易に取除くことができる。
サブミクロンの金属酸化物粒子の被覆は平滑な
または粗いいずれのどの種類の鋳型にも適してい
る。
または粗いいずれのどの種類の鋳型にも適してい
る。
ダイカスト金型銑鉄鋳造用の金型のような固定
金型の場合、各鋳造後、所望ならば付着している
相の除去後、金型のまだ熱い作用面を通常、圧縮
空気または水と共に噴射させることによつて、水
性ゾルを噴霧する。
金型の場合、各鋳造後、所望ならば付着している
相の除去後、金型のまだ熱い作用面を通常、圧縮
空気または水と共に噴射させることによつて、水
性ゾルを噴霧する。
作用面が水の直接噴射で冷却されている。連続
的に移動する金型壁を有する、連続鋳造金型の作
用面の塗被は、金属酸化物の水性ゾルを冷却水に
添加することにより、非常に簡単に行なうことが
できる。
的に移動する金型壁を有する、連続鋳造金型の作
用面の塗被は、金属酸化物の水性ゾルを冷却水に
添加することにより、非常に簡単に行なうことが
できる。
一般にSiO2含有量が約10〜30重量％であり、
そして所望ならば約1.5重量％までのAl2O3を含有
する商業的に入手しうるシリカゾルは、所望の被
膜の厚さにより水で自由に希釈できるものがよ
い。
そして所望ならば約1.5重量％までのAl2O3を含有
する商業的に入手しうるシリカゾルは、所望の被
膜の厚さにより水で自由に希釈できるものがよ
い。
本発明の別の利点、特徴および細部については
次の試験結果に関する記載に記す。
次の試験結果に関する記載に記す。
約100℃に加熱した銅板上に0.1％シリカゾルを
噴霧した噴霧試験では、わずか３秒間噴霧した後
で、0.005mgSiO2／cm2の被覆が得られることがわ
かつた。１％シリカゾルを使用して0.2mgSiO2／
cm2の被覆を得るには、15秒間噴霧する必要があつ
た。
噴霧した噴霧試験では、わずか３秒間噴霧した後
で、0.005mgSiO2／cm2の被覆が得られることがわ
かつた。１％シリカゾルを使用して0.2mgSiO2／
cm2の被覆を得るには、15秒間噴霧する必要があつ
た。
銅板を約100℃に加熱した後、これらを異なる
長さの時間、１％シリカゾルで噴霧した；その結
果0.002〜２mgSiO2／cm2の被膜を銅板上に得るこ
とができた。
長さの時間、１％シリカゾルで噴霧した；その結
果0.002〜２mgSiO2／cm2の被膜を銅板上に得るこ
とができた。
680℃の温度でアルミニウム溶融液を塗被した
銅板にに注いだ。凝固した金属を冷却した後、金
属構造におけるデンドライトアームの間隔を測定
した。このことから、銅板表面に0.002mgSiO2／
cm2の塗被を行なうと、被膜のない板に較べてデン
ドライトアームの間隔が著しく増加する―このこ
とはSiO2粒子の保護層によつてすぐれた断熱性
を示すことになる―ことがわかつた。
銅板にに注いだ。凝固した金属を冷却した後、金
属構造におけるデンドライトアームの間隔を測定
した。このことから、銅板表面に0.002mgSiO2／
cm2の塗被を行なうと、被膜のない板に較べてデン
ドライトアームの間隔が著しく増加する―このこ
とはSiO2粒子の保護層によつてすぐれた断熱性
を示すことになる―ことがわかつた。
アルミニウムを塗被面に繰返し注入した後に、
SiO2粒子が凝固金属に付着するため被膜が徐々
に取除かれるのが観察された。
SiO2粒子が凝固金属に付着するため被膜が徐々
に取除かれるのが観察された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 作用面及び該作用面上の耐熱保護被覆を有す
る、金属時にアルミニウム及びアルミニウム合金
を鋳造するための鋳型であつて、該保護被覆が、
本質的に５〜50nmの大きさのサブミクロンのセ
ラミツク金属酸化物粒子でできており、鋳型作用
面の１平方センチメートルあたり0.002〜２mgの
金属酸化物の量を有する鋳型。 ２ 金属酸化物がSiO2粒子である特許請求の範
囲第１項記載の鋳型。 ３ 作用面を有する鋳型を調製し、本質的に５〜
50nmの大きさのサブミクロンのセラミツク金属
酸化物粒子を含む水性ゾルで該作用面を濡らし、
鋳型作用面上に被覆する金属酸化物の量が鋳型作
用面の１平方センチメートルあたり0.002〜２mg
の量であり、その後水相を蒸発除去する工程を含
む、作用面及び該作用面上の断熱保護被覆を有す
る、金属特にアルミニウム及びアルミニウム合金
を鋳造するための鋳型の製造方法。 ４ 鋳型作用面を少なくとも60℃の温度に加熱
し、そして水性ゾルを噴霧する特許請求の範囲第
３項記載の方法。 ５ 鋳型作用面を少なくとも60℃の温度に加熱
し、そして水性ゾル中に浸漬する特許請求の範囲
第３項記載の方法。 ６ シリカゾルを水性ゾルとして用いる特許請求
の範囲第３〜５項のいずれか一に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH3309/81A CH650425A5 (de) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Kokille mit waermeisolierender schutzschicht. |
| DE3120582A DE3120582C2 (de) | 1981-05-21 | 1981-05-23 | Kokille mit wärmeisolierender Schutzschicht |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57202940A JPS57202940A (en) | 1982-12-13 |
| JPH0420686B2 true JPH0420686B2 (ja) | 1992-04-06 |
Family
ID=25692710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57086368A Granted JPS57202940A (en) | 1981-05-21 | 1982-05-21 | Die with heat insulating protective film and method of coating its working surface |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4425411A (ja) |
| JP (1) | JPS57202940A (ja) |
| AU (1) | AU554483B2 (ja) |
| CA (1) | CA1189283A (ja) |
| CH (1) | CH650425A5 (ja) |
| DE (1) | DE3120582C2 (ja) |
| FR (1) | FR2506189A1 (ja) |
| GB (1) | GB2100636B (ja) |
Families Citing this family (33)
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| JPS6046213A (ja) * | 1983-04-22 | 1985-03-13 | Takeo Nakagawa | 真空成形型の製作法 |
| CH661881A5 (de) * | 1983-06-01 | 1987-08-31 | Lauener W F Ag | Verfahren zum verhindern des eindringens einer metallschmelze zwischen eine arbeitsflaeche und ein duesenmundstueck einer giessmaschine. |
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| US4548381A (en) * | 1984-09-05 | 1985-10-22 | Solarex Corporation | Castable receiver |
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| DE4224078A1 (de) * | 1992-07-21 | 1994-01-27 | Hagen Batterie Ag | Gittergießform zum Gießen von Akkumulatoren-Bleigittern und Verfahren zu deren Herstellung |
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