JPH0460737B2 - - Google Patents
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- JPH0460737B2 JPH0460737B2 JP58120497A JP12049783A JPH0460737B2 JP H0460737 B2 JPH0460737 B2 JP H0460737B2 JP 58120497 A JP58120497 A JP 58120497A JP 12049783 A JP12049783 A JP 12049783A JP H0460737 B2 JPH0460737 B2 JP H0460737B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/165—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents in the manufacture of multilayered shell moulds
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Casting Devices For Molds (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
この発明は、例えばNi基、Co基の超耐熱合金
の一方向性凝固鋳造用インベストメントシエル鋳
型の製造法に関する。 従来、インベストメント鋳型の製造法としては
埋込み型とシエル型とがある。このうちシエル型
によるインベストメント鋳型は、アルミナ、ジル
コン、溶融シリカ等の耐火物粉にコロイダルシリ
カ、エチルシリケート加水分解液等を添加したス
ラリーをワツクス等可溶融或いは可燃物により形
成された模型に重ね塗りした後、模型を溶出或い
は燃焼させて製造するものであり、複雑形状ある
いは難切削性金属材料の精密鋳造の多く用いられ
ている。 一方、超耐熱合金については、冷却条件を適当
に制御することにより結晶粒を一方向に揃えて凝
固させ、機械的強度を改善する試みが多くなさ
れ、各種の一方向性凝固用超耐熱合金が開発され
ている。下記に組成例を示したがNi基の一方向
性凝固用超耐熱合金にはマトリツクスの強化およ
び高温強化相形成のために、Al、Ti、Mo、Ｗ、
Ta等の高活性元素が含まれている。 一方向性凝固用Ni基超耐熱合金の組成例 Cr Mo Ｗ Al Ti Ta Ni 9.0 1.0 10.5 5.8 1.2 3.3 残 しかし、以上のように高活性元素を含む合金系
には、従来のように遊離シリカが生成するシエル
型で造型されたインベストメント鋳型を使用して
一方向に結晶粒の整つた鋳造物を得るには不適当
である。 これは、結合材として用いたシリカの大半が遊
離シリカとして鋳型のキヤビテイ面に現われるた
め、一方向凝固過程において上記合金中の活性元
素と反応して合金組成の変動と結晶の整合析出を
阻害するためである。 したがつて鋳型のキヤビテイ面が以上のような
合金系の溶湯と接触しても反応の極めて少ない耐
火物で形成されていることが必要であり、従来の
インベストメントシエル鋳型製造においてはキヤ
ビテイ面に、コロイダルシリカ或いはエチルシリ
ケート加水分解液等の結合材にアルミナ等の耐火
物粉を加えたスラリーを塗布してフエースコート
層を形成することが行われていた。 しかし、以上のような方法においては遊離シリ
カがキヤビテイ面に現われるという欠点がある。 この発明は、上記実情に鑑み鋳型の強度を損わ
ず、しかも溶湯に対して不活性なキヤビテイ面を
有するインベストメント鋳型の製造を目的として
鋭意研究の結果、インベストメントシエル鋳型の
製造法においてワツクス等可溶融或いは可燃物に
より形成された模型の表面に第１層としてMgO、
Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaO、の１種又は
２種以上とSiO2の複合酸化物粉末を有機可溶性
セルローズ誘導体の有機溶液鋳に分散させたスラ
リーを塗布し、前記金属酸化物とSiO2との複合
酸化物の形態で形成する。このようにすると合金
溶湯と接触するキヤビテイー面に溶湯との反応が
極めて少ないMgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、
Y2O3、CaOの１種又は２種以上とSiO2の複合酸
化物からなる防護層が形成され、しかも合金溶湯
圧にも十分に耐え得るような強度を有するインベ
ストメント鋳型が得られるのである。 この発明で使用するMgO、Al2O3、ZrO2、
HfO2、Y2O3、CaOは溶湯中に含まれているAl、
TiMo、Ｗ等の高活性元素との反応が極めて少な
く、且つ毒性の少ない点から選択された金属酸化
物であり、しかもこの発明では、これ等の金属酸
化物の１種又は２種以上を、SiO2の複合酸化物
の形態で防護層を形成してあるため、第２層以降
のシリカを使用した層と防護層との間の熱膨張の
差が殆んどなく、したがつて合金溶湯圧にも十分
に耐え得るような強度を有する鋳型を得ることが
できると同時に、超合金の一方向凝固を行う時の
温度勾配に伴う熱衝撃による鋳型の割れを減少さ
せることができる。 また有機可溶性セルローズ誘導体としては好ま
しくはエトキシ基含有率が43〜50％のエチルセル
ローズ又はメトキシ基含有率が38〜43％のメチル
セルローズであり、更に有機溶剤としては好まし
くはエチルアルコールのような毒性のないアルコ
ールを使用する。 以上のような有機溶剤中にセルローズ誘導体を
溶解させ、更に金属酸化物を分散させてスラリー
とし、このようなスラリーをワツクス等の可溶融
或いは可燃物により形成された模型の表面に第１
層として塗布する。 なお第２層以降は、例えばコロイダルシリカ、
エチルシリケート加水分解液等の高温用結合材に
MgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaO等の耐
火物粉末を混合してスラリーとし、これを繰返し
て塗布し、シリカを結合材とする層を１又は２以
上形成する。 そして内部の模型は常法に従つて加熱溶融或い
は燃焼により除去して造型する。 この過程で第１層中の有機溶剤、次いでセルロ
ーズ誘導体が高温焼成により除去され、第１層即
ち合金溶湯と接触するキヤビテイー面（フエース
コート面）には溶湯との反応が極めて少ない
MgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaOの１種
又は２種以上とSiO2の複合酸化物からなる防護
層が形成され、しかも鋳型の強度も損われること
はない。 したがつて、以上のようにして造型されたイン
ベストメント鋳型を用いれば、Al、Ti、Mo、Ｗ
等の高活性元素を含むNi基或いはCo基等の超耐
熱合金についても、一方向性凝固鋳造品を得るこ
とができる。 以上のようにして得られたこの発明に係る鋳型
はNi基或いはCo基の超耐熱合金について著効を
有する。 以下、この発明の実施例を示す。 実施例 １ フエースコート（第１層用）スラリーの組成 エチルセルローズ（エトキシ基置換率49％）の
2.5％アルコール溶液 100c.c. 電融ムライト粉（3Al2O3、2SiO2） 190ｇ 第２層以降のスラリーの結合材にはコロイダル
シリカあるいはエチルシリケート加水分解液を用
いる。 第２層以降のスラリーの組成コロイダルシリカ
を用いる場合 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. 電融ムライト粉 200ｇ エチルシリケート加水分解液を用いる場合 エチルシリケート加水分解液 100c.c. 電融ムライト粉 200ｇ スタツコ材 第１、２層 電融ムライト粒（53〜105μ） 第３〜７層 電融ムライト粒（150μｍ） 実施例１により得られた鋳型の組織をＸ線回折
により調べた結果を図に示した。また、熱膨張係
数は５×10-6（常温〜1000℃）であり、電融ムラ
イト粉に替えてAl2O3粉を使用して得られた鋳型
の熱膨張係数8.2×10-6（常温〜1000℃）よりも小
さい。このため実施例１の鋳型はNi基超合金の
一方向凝固を行う時の温度勾配Ｇに伴う熱衝撃に
よる鋳型の割れが減少し、Al2O3粉を使用した場
合よりもかなり有意である。 実施例１により得られた鋳型中にてNi基超合
金溶湯を単結晶化制御に相当する条件で保持し、
溶解後のインゴツトの組成分析から鋳型との反応
について検討した結果を下の表に示した。
の一方向性凝固鋳造用インベストメントシエル鋳
型の製造法に関する。 従来、インベストメント鋳型の製造法としては
埋込み型とシエル型とがある。このうちシエル型
によるインベストメント鋳型は、アルミナ、ジル
コン、溶融シリカ等の耐火物粉にコロイダルシリ
カ、エチルシリケート加水分解液等を添加したス
ラリーをワツクス等可溶融或いは可燃物により形
成された模型に重ね塗りした後、模型を溶出或い
は燃焼させて製造するものであり、複雑形状ある
いは難切削性金属材料の精密鋳造の多く用いられ
ている。 一方、超耐熱合金については、冷却条件を適当
に制御することにより結晶粒を一方向に揃えて凝
固させ、機械的強度を改善する試みが多くなさ
れ、各種の一方向性凝固用超耐熱合金が開発され
ている。下記に組成例を示したがNi基の一方向
性凝固用超耐熱合金にはマトリツクスの強化およ
び高温強化相形成のために、Al、Ti、Mo、Ｗ、
Ta等の高活性元素が含まれている。 一方向性凝固用Ni基超耐熱合金の組成例 Cr Mo Ｗ Al Ti Ta Ni 9.0 1.0 10.5 5.8 1.2 3.3 残 しかし、以上のように高活性元素を含む合金系
には、従来のように遊離シリカが生成するシエル
型で造型されたインベストメント鋳型を使用して
一方向に結晶粒の整つた鋳造物を得るには不適当
である。 これは、結合材として用いたシリカの大半が遊
離シリカとして鋳型のキヤビテイ面に現われるた
め、一方向凝固過程において上記合金中の活性元
素と反応して合金組成の変動と結晶の整合析出を
阻害するためである。 したがつて鋳型のキヤビテイ面が以上のような
合金系の溶湯と接触しても反応の極めて少ない耐
火物で形成されていることが必要であり、従来の
インベストメントシエル鋳型製造においてはキヤ
ビテイ面に、コロイダルシリカ或いはエチルシリ
ケート加水分解液等の結合材にアルミナ等の耐火
物粉を加えたスラリーを塗布してフエースコート
層を形成することが行われていた。 しかし、以上のような方法においては遊離シリ
カがキヤビテイ面に現われるという欠点がある。 この発明は、上記実情に鑑み鋳型の強度を損わ
ず、しかも溶湯に対して不活性なキヤビテイ面を
有するインベストメント鋳型の製造を目的として
鋭意研究の結果、インベストメントシエル鋳型の
製造法においてワツクス等可溶融或いは可燃物に
より形成された模型の表面に第１層としてMgO、
Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaO、の１種又は
２種以上とSiO2の複合酸化物粉末を有機可溶性
セルローズ誘導体の有機溶液鋳に分散させたスラ
リーを塗布し、前記金属酸化物とSiO2との複合
酸化物の形態で形成する。このようにすると合金
溶湯と接触するキヤビテイー面に溶湯との反応が
極めて少ないMgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、
Y2O3、CaOの１種又は２種以上とSiO2の複合酸
化物からなる防護層が形成され、しかも合金溶湯
圧にも十分に耐え得るような強度を有するインベ
ストメント鋳型が得られるのである。 この発明で使用するMgO、Al2O3、ZrO2、
HfO2、Y2O3、CaOは溶湯中に含まれているAl、
TiMo、Ｗ等の高活性元素との反応が極めて少な
く、且つ毒性の少ない点から選択された金属酸化
物であり、しかもこの発明では、これ等の金属酸
化物の１種又は２種以上を、SiO2の複合酸化物
の形態で防護層を形成してあるため、第２層以降
のシリカを使用した層と防護層との間の熱膨張の
差が殆んどなく、したがつて合金溶湯圧にも十分
に耐え得るような強度を有する鋳型を得ることが
できると同時に、超合金の一方向凝固を行う時の
温度勾配に伴う熱衝撃による鋳型の割れを減少さ
せることができる。 また有機可溶性セルローズ誘導体としては好ま
しくはエトキシ基含有率が43〜50％のエチルセル
ローズ又はメトキシ基含有率が38〜43％のメチル
セルローズであり、更に有機溶剤としては好まし
くはエチルアルコールのような毒性のないアルコ
ールを使用する。 以上のような有機溶剤中にセルローズ誘導体を
溶解させ、更に金属酸化物を分散させてスラリー
とし、このようなスラリーをワツクス等の可溶融
或いは可燃物により形成された模型の表面に第１
層として塗布する。 なお第２層以降は、例えばコロイダルシリカ、
エチルシリケート加水分解液等の高温用結合材に
MgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaO等の耐
火物粉末を混合してスラリーとし、これを繰返し
て塗布し、シリカを結合材とする層を１又は２以
上形成する。 そして内部の模型は常法に従つて加熱溶融或い
は燃焼により除去して造型する。 この過程で第１層中の有機溶剤、次いでセルロ
ーズ誘導体が高温焼成により除去され、第１層即
ち合金溶湯と接触するキヤビテイー面（フエース
コート面）には溶湯との反応が極めて少ない
MgO、Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、CaOの１種
又は２種以上とSiO2の複合酸化物からなる防護
層が形成され、しかも鋳型の強度も損われること
はない。 したがつて、以上のようにして造型されたイン
ベストメント鋳型を用いれば、Al、Ti、Mo、Ｗ
等の高活性元素を含むNi基或いはCo基等の超耐
熱合金についても、一方向性凝固鋳造品を得るこ
とができる。 以上のようにして得られたこの発明に係る鋳型
はNi基或いはCo基の超耐熱合金について著効を
有する。 以下、この発明の実施例を示す。 実施例 １ フエースコート（第１層用）スラリーの組成 エチルセルローズ（エトキシ基置換率49％）の
2.5％アルコール溶液 100c.c. 電融ムライト粉（3Al2O3、2SiO2） 190ｇ 第２層以降のスラリーの結合材にはコロイダル
シリカあるいはエチルシリケート加水分解液を用
いる。 第２層以降のスラリーの組成コロイダルシリカ
を用いる場合 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. 電融ムライト粉 200ｇ エチルシリケート加水分解液を用いる場合 エチルシリケート加水分解液 100c.c. 電融ムライト粉 200ｇ スタツコ材 第１、２層 電融ムライト粒（53〜105μ） 第３〜７層 電融ムライト粒（150μｍ） 実施例１により得られた鋳型の組織をＸ線回折
により調べた結果を図に示した。また、熱膨張係
数は５×10-6（常温〜1000℃）であり、電融ムラ
イト粉に替えてAl2O3粉を使用して得られた鋳型
の熱膨張係数8.2×10-6（常温〜1000℃）よりも小
さい。このため実施例１の鋳型はNi基超合金の
一方向凝固を行う時の温度勾配Ｇに伴う熱衝撃に
よる鋳型の割れが減少し、Al2O3粉を使用した場
合よりもかなり有意である。 実施例１により得られた鋳型中にてNi基超合
金溶湯を単結晶化制御に相当する条件で保持し、
溶解後のインゴツトの組成分析から鋳型との反応
について検討した結果を下の表に示した。
【表】
表より、実施例１により得られた鋳型はNi基
超合金溶湯とほとんど反応しない。従つて一方向
凝固用鋳型として使用することが可能である。 実施例 ２ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズ（エトキシ基置換率49％）の
2.5％のアルコール溶液 100c.c. 2MgO・SiO2（粒度７〜8μｍ） 230ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ 100c.c. 2MgO・SiO2 200ｇ (3) スツタコ材 第１、２層 2MgO・SiO2粉（210〜250μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粉（297〜350μｍ） ワツクスで制作された模型表面に上記第１層用
スラリーを塗布し、その上に上記第１層用スツタ
コ材を散布する。以後、第２層以降のスラリーと
第２層以降のスツタコ材の塗布と散布を交互に行
つて７層のシエル（殻）状の鋳型とする。 また、Ｘ線回折結果から、鋳型キヤビテイ面は
2MgO・SiO2で全て構成されていた。 この鋳型の乾燥強度は52.6Kgｆ／cm2、800℃×
2h、焼成強度は180Kgｆ／cm2であり、鋳造時の合
金の溶湯圧に十分耐えることができる。したがつ
て、超耐熱合金溶湯との反応はほとんど起こり得
ないと考えられる。この点について実証する為、
Ni基超耐熱合金（Alloy454）の溶湯を上記によ
り得られた鋳型中で1540℃×1h（一方向凝固鋳造
の条件）保持した時の溶湯への鋳型からの汚染に
ついて調べた結果を示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 溶解インゴツト 9.8 4.0 5.1 12.1 4.78 Ti Ｃ Si ［Ｎ］ ［Ｏ］ 1.4 0.005 0.01 0.0009 0.0006 1.42 0.005 ＜0.1 0.0008 0.0007 （重量（％）、残部＝Ni） 本結果から、鋳型の汚染が懸念されるSi及び
［Ｏ］の増加はほとんど認められない。よつて、
前記により得られた鋳型はNi基超耐熱合金の一
方向凝固鋳造にする事が可能である。尚、Crの
減量は蒸発によるものである。 実施例 ３ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. HfO2・SiO2粉（５〜10μｍ） 260ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エチルシリケート加水分解液（SiO2＝18％）
100c.c. HfO2・SiO2粉 240ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 HfO2・SiO2粉（105〜125μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粉（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は、実施例と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面はすべてHfO2・
SiO2で構成されていた。 上記の組成による鋳型中で、Ni基超耐熱合金
（Alloy454）の溶湯1540℃×1h保持した時の溶解
インゴツトの分析結果を以下に示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Si Ｙ ［Ｎ］
［Ｏ］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 0.01 − 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 9.9 4.0 5.1 12.0 4.77 1.41 0
.004 ＜0.1 ＜0.1 0.0009 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 本結果から、上記の鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向凝固鋳型へ適用が可能である。 実施例 ４ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. ZrO2・SiO2粉（５〜10μｍ） 260ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. ZrO2・SiO2粉 240ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 ZrO2・SiO2粉（105〜125μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粉（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は実施例１と同様である。Ｘ線
回折から鋳型キヤビテイ面は全てZrO2・SiO2で
構成されていた。 上記の組成による鋳型中でCo基超耐熱合金
（HS21合金）の溶湯を1510℃×1h保持し、冷却
以後に得られたインゴツトの分析結果を以下に示
す。 元素 Ｃ Ti Mn Cr Ni Mo Fe Zr ［Ｎ］ ［Ｏ
］ マスターインゴツト 0.25 0.6 0.6 27.0 3.0 5.0
1.0 − 0.0020 0.0010 溶解インゴツト 0.23 0.59 0.6 26.2 2.9 5.0 1
.1 ＜0.01 0.0027 0.0012 （重量（％）、残部＝Co） 本結果から、上記の鋳型はCo基耐熱合金の一
方向凝固鋳造に使用可能である。 実施例 ５ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. 2CaO・SiO2粉（５〜10μｍ） 240ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エチルシリケート加水分解液（SiO2＝14％）
100c.c. 2CaO・SiO2粉 210ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 CaO・SiO2粒（88〜105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全て2CaO・SiO2
粉で構成されていた。 上記組成による鋳型中でNi基超耐熱合金
（Alloy454）の溶湯を1550℃×1h保持し、冷却後
に得られたインゴツトの分析結果を以下に示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 溶解インゴツト 9.7 4.0 5.2 12.2 Al Ti Ｃ Si Zr ［Ｎ］ ［Ｏ］ 4.8 1.4 0.005 0.01 − 0.0009 0
.0006 4.7 1.38 0.004 ＜0.1 ＜0.01 0.0
010 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記の鋳型はNi基超耐熱合
金の一方向凝固鋳型への適用が可能である。 実施例 ６ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. 3Al2O3・2SiO2粉（５〜10μｍ） 190ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. 3Al2O3・2SiO2粉 170ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 Al2O3・2SiO2粒（53〜105μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粒（150μｍ） 鋳型の製作法は、実施例１と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面は全て3Al2O3・
2SiO2で構成されていた。 上記組成により作成した鋳型中で、Ni基超耐
熱合金（Alloy454）の溶湯を1540℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Si ［Ｎ］ ［Ｏ
］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 0.01 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 10.0 4.0 5.1 12.2 4.7 1.5 0.
004 ＜0.1 0.0009 0.0006 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記組成の鋳型はNi基超耐
熱合金の一方向凝固鋳造に適用できる。 実施例 ７ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. MgO・SiO2粉（５〜10μｍ） 220ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エテルシリケート加水分解液（SiO2＝18％）
100c.c. MgO・SiO2粉 200ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 MgO・SiO2粒（53〜105μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粒（150μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全てMgO・SiO2
で構成されていた。 上記組成により作成した鋳型中でNi基超耐熱
合金（Alloy454）の溶湯を1560℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Mg Si ［Ｎ］
［Ｏ］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 − 0.01 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 9.8 4.0 5.1 12.1 4.76 1.45 0
.004 ＜0.01 ＜0.01 0.0008 0.000 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向性凝固鋳造への適用が可能である。 実施例 ８ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルローズのアルコール溶液 100c.c. CaO・MgO・SiO2粉（５〜10μｍ） 230ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. CaO・MgO・SiO2粉 200ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 CaO・MgO・SiO2粒（88〜
105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全てCaO・
MgO・SiO2で構成されていた。 上記組成により得られた鋳型中でCo基超耐熱
合金（Ｘ−40合金）の溶湯を1510℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Ｃ Si Mn Cr Ni Ｗ Fe Zr Ca マスターインゴツト 0.5 0.5 0.5 25.0 10.0 7.5
1.5 − − 溶解インゴツト 0.49 0.51 0.5 24.7 10.0 7.5
1.48 ＜0.01 ＜0.01 以上の結果から、上記鋳型はCo基超耐熱合金
の一方向凝固鋳造に適用できる。 実施例 ９ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルローズのアルコール溶液 100c.c. Y2O3・SiO2粉（５〜10μｍ） 300ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. Y2O3・SiO2粉 270ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 ZrO2・SiO2粒（88〜105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は実施例１と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面は全てY2O3・
ZrO2で構成されていた。 上記組成により得られた鋳型中でNi基超耐熱
合金（Alloy454）の溶湯を1540℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 溶解インゴツト 9.9 4.0 5.0 12.2 Al Ti Ｃ Zr Ｙ ［Ｎ］ ［Ｏ］ 4.8 1.4 0.005 − − 0.0009 0.0
006 4.78 1.41 0.006 ＜0.01 ＜0.01 0
.0010 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向凝固鋳造に適用できる。
超合金溶湯とほとんど反応しない。従つて一方向
凝固用鋳型として使用することが可能である。 実施例 ２ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズ（エトキシ基置換率49％）の
2.5％のアルコール溶液 100c.c. 2MgO・SiO2（粒度７〜8μｍ） 230ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ 100c.c. 2MgO・SiO2 200ｇ (3) スツタコ材 第１、２層 2MgO・SiO2粉（210〜250μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粉（297〜350μｍ） ワツクスで制作された模型表面に上記第１層用
スラリーを塗布し、その上に上記第１層用スツタ
コ材を散布する。以後、第２層以降のスラリーと
第２層以降のスツタコ材の塗布と散布を交互に行
つて７層のシエル（殻）状の鋳型とする。 また、Ｘ線回折結果から、鋳型キヤビテイ面は
2MgO・SiO2で全て構成されていた。 この鋳型の乾燥強度は52.6Kgｆ／cm2、800℃×
2h、焼成強度は180Kgｆ／cm2であり、鋳造時の合
金の溶湯圧に十分耐えることができる。したがつ
て、超耐熱合金溶湯との反応はほとんど起こり得
ないと考えられる。この点について実証する為、
Ni基超耐熱合金（Alloy454）の溶湯を上記によ
り得られた鋳型中で1540℃×1h（一方向凝固鋳造
の条件）保持した時の溶湯への鋳型からの汚染に
ついて調べた結果を示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 溶解インゴツト 9.8 4.0 5.1 12.1 4.78 Ti Ｃ Si ［Ｎ］ ［Ｏ］ 1.4 0.005 0.01 0.0009 0.0006 1.42 0.005 ＜0.1 0.0008 0.0007 （重量（％）、残部＝Ni） 本結果から、鋳型の汚染が懸念されるSi及び
［Ｏ］の増加はほとんど認められない。よつて、
前記により得られた鋳型はNi基超耐熱合金の一
方向凝固鋳造にする事が可能である。尚、Crの
減量は蒸発によるものである。 実施例 ３ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. HfO2・SiO2粉（５〜10μｍ） 260ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エチルシリケート加水分解液（SiO2＝18％）
100c.c. HfO2・SiO2粉 240ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 HfO2・SiO2粉（105〜125μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粉（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は、実施例と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面はすべてHfO2・
SiO2で構成されていた。 上記の組成による鋳型中で、Ni基超耐熱合金
（Alloy454）の溶湯1540℃×1h保持した時の溶解
インゴツトの分析結果を以下に示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Si Ｙ ［Ｎ］
［Ｏ］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 0.01 − 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 9.9 4.0 5.1 12.0 4.77 1.41 0
.004 ＜0.1 ＜0.1 0.0009 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 本結果から、上記の鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向凝固鋳型へ適用が可能である。 実施例 ４ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. ZrO2・SiO2粉（５〜10μｍ） 260ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. ZrO2・SiO2粉 240ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 ZrO2・SiO2粉（105〜125μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粉（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は実施例１と同様である。Ｘ線
回折から鋳型キヤビテイ面は全てZrO2・SiO2で
構成されていた。 上記の組成による鋳型中でCo基超耐熱合金
（HS21合金）の溶湯を1510℃×1h保持し、冷却
以後に得られたインゴツトの分析結果を以下に示
す。 元素 Ｃ Ti Mn Cr Ni Mo Fe Zr ［Ｎ］ ［Ｏ
］ マスターインゴツト 0.25 0.6 0.6 27.0 3.0 5.0
1.0 − 0.0020 0.0010 溶解インゴツト 0.23 0.59 0.6 26.2 2.9 5.0 1
.1 ＜0.01 0.0027 0.0012 （重量（％）、残部＝Co） 本結果から、上記の鋳型はCo基耐熱合金の一
方向凝固鋳造に使用可能である。 実施例 ５ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. 2CaO・SiO2粉（５〜10μｍ） 240ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エチルシリケート加水分解液（SiO2＝14％）
100c.c. 2CaO・SiO2粉 210ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 CaO・SiO2粒（88〜105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全て2CaO・SiO2
粉で構成されていた。 上記組成による鋳型中でNi基超耐熱合金
（Alloy454）の溶湯を1550℃×1h保持し、冷却後
に得られたインゴツトの分析結果を以下に示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 溶解インゴツト 9.7 4.0 5.2 12.2 Al Ti Ｃ Si Zr ［Ｎ］ ［Ｏ］ 4.8 1.4 0.005 0.01 − 0.0009 0
.0006 4.7 1.38 0.004 ＜0.1 ＜0.01 0.0
010 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記の鋳型はNi基超耐熱合
金の一方向凝固鋳型への適用が可能である。 実施例 ６ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. 3Al2O3・2SiO2粉（５〜10μｍ） 190ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロイダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. 3Al2O3・2SiO2粉 170ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 Al2O3・2SiO2粒（53〜105μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粒（150μｍ） 鋳型の製作法は、実施例１と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面は全て3Al2O3・
2SiO2で構成されていた。 上記組成により作成した鋳型中で、Ni基超耐
熱合金（Alloy454）の溶湯を1540℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Si ［Ｎ］ ［Ｏ
］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 0.01 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 10.0 4.0 5.1 12.2 4.7 1.5 0.
004 ＜0.1 0.0009 0.0006 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記組成の鋳型はNi基超耐
熱合金の一方向凝固鋳造に適用できる。 実施例 ７ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルセルローズのアルコール溶液 100c.c. MgO・SiO2粉（５〜10μｍ） 220ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 エテルシリケート加水分解液（SiO2＝18％）
100c.c. MgO・SiO2粉 200ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 MgO・SiO2粒（53〜105μｍ） 第３〜７層 3Al2O3・2SiO2粒（150μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全てMgO・SiO2
で構成されていた。 上記組成により作成した鋳型中でNi基超耐熱
合金（Alloy454）の溶湯を1560℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta Al Ti Ｃ Mg Si ［Ｎ］
［Ｏ］ マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 4.8 1.4
0.005 − 0.01 0.0009 0.0006 溶解インゴツト 9.8 4.0 5.1 12.1 4.76 1.45 0
.004 ＜0.01 ＜0.01 0.0008 0.000 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向性凝固鋳造への適用が可能である。 実施例 ８ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルローズのアルコール溶液 100c.c. CaO・MgO・SiO2粉（５〜10μｍ） 230ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. CaO・MgO・SiO2粉 200ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 CaO・MgO・SiO2粒（88〜
105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作法は実施例１と同様である。Ｘ線回
折結果から鋳型キヤビテイ面は全てCaO・
MgO・SiO2で構成されていた。 上記組成により得られた鋳型中でCo基超耐熱
合金（Ｘ−40合金）の溶湯を1510℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Ｃ Si Mn Cr Ni Ｗ Fe Zr Ca マスターインゴツト 0.5 0.5 0.5 25.0 10.0 7.5
1.5 − − 溶解インゴツト 0.49 0.51 0.5 24.7 10.0 7.5
1.48 ＜0.01 ＜0.01 以上の結果から、上記鋳型はCo基超耐熱合金
の一方向凝固鋳造に適用できる。 実施例 ９ (1) 第１層用スラリーの組成 エチルローズのアルコール溶液 100c.c. Y2O3・SiO2粉（５〜10μｍ） 300ｇ (2) 第２層以降のスラリーの組成 コロダルシリカ（SiO2＝30％） 100c.c. Y2O3・SiO2粉 270ｇ (3) スタツコ材 第１、２層 ZrO2・SiO2粒（88〜105μｍ） 第３〜７層 Al2O3・SiO2粒（297〜350μｍ） 鋳型の製作方法は実施例１と同様である。Ｘ線
回折結果から鋳型キヤビテイ面は全てY2O3・
ZrO2で構成されていた。 上記組成により得られた鋳型中でNi基超耐熱
合金（Alloy454）の溶湯を1540℃×1h保持し、
冷却後に得られたインゴツトの分析結果を以下に
示す。 元素 Cr Ｗ Co Ta マスターインゴツト 10.1 4.0 5.1 12.0 溶解インゴツト 9.9 4.0 5.0 12.2 Al Ti Ｃ Zr Ｙ ［Ｎ］ ［Ｏ］ 4.8 1.4 0.005 − − 0.0009 0.0
006 4.78 1.41 0.006 ＜0.01 ＜0.01 0
.0010 0.0008 （重量（％）、残部＝Ni） 以上の結果から、上記鋳型はNi基超耐熱合金
の一方向凝固鋳造に適用できる。
Claims (1)
- １ Ni基、Co基の超耐熱合金の一方向性凝固鋳
造用インベストメントシエル鋳型の製造において
模型表面に第１層としてMgO、Al2O3、ZrO2、
HfO2、Y2O3、CaOの１種又は２種以上とSiO2の
複合酸化物粉末を有機可溶性セルローズ誘導体の
有機溶液中に分散させたスラリーを塗布し、更に
第２層以降に結合材としてシリカゾルを用いた層
を１又は２以上形成して造型することを特徴とす
る超合金の一方向性凝固鋳造用インベストメント
シエル鋳型の製造法。
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|---|---|---|---|
| JP58120497A JPS6012246A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 超合金の一方向性凝固鋳造用インベストメントシエル鋳型の製造法 |
| US06/625,895 US4557316A (en) | 1983-07-01 | 1984-06-29 | Method for manufacture of investment shell mold suitable for casting grain-oriented super alloy |
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|---|---|---|---|
| JP58120497A JPS6012246A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 超合金の一方向性凝固鋳造用インベストメントシエル鋳型の製造法 |
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|---|---|
| JPS6012246A JPS6012246A (ja) | 1985-01-22 |
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|---|---|---|---|
| JP58120497A Granted JPS6012246A (ja) | 1983-07-01 | 1983-07-01 | 超合金の一方向性凝固鋳造用インベストメントシエル鋳型の製造法 |
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| DE102008042375A1 (de) * | 2008-09-25 | 2010-04-15 | Manfred Renkel | Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Vergießen von Metallschmelzen |
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- 1983-07-01 JP JP58120497A patent/JPS6012246A/ja active Granted
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1984
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