JPH0474108B2 - - Google Patents

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JPH0474108B2
JPH0474108B2 JP62503450A JP50345087A JPH0474108B2 JP H0474108 B2 JPH0474108 B2 JP H0474108B2 JP 62503450 A JP62503450 A JP 62503450A JP 50345087 A JP50345087 A JP 50345087A JP H0474108 B2 JPH0474108 B2 JP H0474108B2
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silica
mold
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JP62503450A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

請求の範囲 1 シエル鋳型を構成する材料層を、ろうを浸漬
することによつて形成するのに使用される水性ス
ラリーであつて、20〜40重量%のコロイダルシリ
カと、20〜40重量%のジルコン粉と、15〜25重量
%のシリカ砂とを含み、更に15〜35重量%の溶融
シリカ粉と、1〜5重量%のクリストバライト粉
とを含む水性スラリー。
2 シエル鋳型を構成する材料層を、ろうを浸漬
することによつて形成するのに使用し、20〜40重
量%のコロイダルシリカと、20〜40重量%のジル
コン粉と、15〜25重量%のシリカ砂と、更に15〜
35重量%の溶融シリカ粉と、1〜5重量%のクリ
ストバライト粉とを含む水性スラリーを用いてシ
エル鋳型を製造する方法であつて、ろう製型を前
記スラリーに浸漬し且つ乾燥させ、次いで得られ
た成形体を熱処理することからなり、前記熱処理
では前記成形体を炉に入れて1050〜1200℃に加熱
し、この温度を1〜2時間維持し、その後、全体
を室温まで冷却する製造方法。
3 ろうを浸漬することによつてシエル鋳型を構
成する材料層の形成に使用され、20〜40重量%の
コロイダルシリカと、20〜40重量%のジルコン粉
と、15〜25重量%のシリカ砂と、更に15〜35重量
%の溶融シリカ粉と、1〜5重量%のクリストバ
ライト粉とを含む水性スラリーに、ろう製型を浸
漬且つ乾燥し、得られた成形体を炉に入れ1050〜
1200℃に加熱し、この温度を1〜2時間維持し、
その後全体を室温まで冷却する熱処理により成る
シエル鋳型であつて、クリストバライトを10〜30
重量%含むシエル鋳型。
4 ろうを浸漬することによつてシエル鋳型を構
成する材料層の形成に使用され、20〜40重量%の
コロイダルシリカと、20〜40重量%のジルコン粉
と、15〜25重量%のシリカ砂と、更に15〜30重量
%の溶融シリカ粉と、1〜5重量%のクリストバ
ライト粉とを含む水性スラリーに、ろう製型を浸
漬且つ乾燥し、得られた成形体を炉に入れ1050〜
1200℃に加熱し、この温度を1〜2時間維持し、
その後全体を室温まで冷却する熱処理により成る
シエル鋳型であると共にクリストバライトを10〜
30重量%含むシエル鋳型を使用することによつて
鋳造を行う方法であつて、 当該シエル鋳型に存在するシリカの少なくとも
95%がクリストバライトに鋳造操作終了前に変換
されるのに足る温度で鋳造を行う鋳造方法。
明細書 本発明は鋳造用、特に精密鋳造用のクリストバ
ライト含有シエル鋳型に係わる。本発明はまた、
該鋳型の製造に使用される生成物及び該鋳型の製
造方法にも係わる。
或る種の部材、特に例えば凝固が管理された過
程が制御された部材の鋳造では、使用されるシエ
ル鋳型が極めて厳しい条件(温度、熱衝撃)で大
きな応力を受ける。しかるに、これら鋳型の壁の
厚みを8mmのオーダーより大きくすることによつ
て、部材の冶金学的性質を著しく低下させる危険
を伴わずに、これら鋳型の機械的性質を大幅に改
善することは周知のように不可能である。そこ
で、シエル鋳型を構成する材料の組成及び/又は
構造を変えることによつて機械的性質を所望通り
に改善する方法が研究された。
高温で使用できるシエル鋳型の製造に最も適し
た材料の1つとして、シリカとジルコンの混合物
を使用することは既に開示されている。この材料
を用いてシエル鋳型を製造する方法は、結合剤
(コロイドシリカ)中の耐火物質(ジルコン)微
粒子からなる泥漿中に蝋製模型を浸漬する第1ス
テツプと、このようにして形成された湿潤泥漿コ
ーテイングの上に耐火物質粒子を配置する第2ス
テツプとからなり、乾燥後に前記諸ステツプを繰
り返すことによつて所望の厚さ(4〜8mm)のシ
エル鋳型を形成する。
また、前記シリカブレンドとジルコン微細粉と
結合剤構成シリコーン樹脂と、任意的潤滑剤及び
触媒との他に、2.5〜3.5重量%のクリストバライ
トを導入して形成した鋳造用中子も既に開示され
ている。これらの鋳造用中子は蝋で被覆された後
互いに協働して、前述のごときシエル鋳型を形成
せしめる。このような鋳造用中子がクリストバラ
イトの存在に起因して有利な機械的性質を有する
ことは明らかであるが、鋳造用中子の耐性改善に
関する問題はシエル鋳型の場合とは異なる。
その他、様々な用途に関して、高温で且つ種々
の無機触媒(例えばアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の塩)を作用させて、シリカをクリストバ
ライトに変換させる方法も開示されたが、これも
周知のようにこのようなクリストバライトは2種
類の結晶形態、即ち低温(約250℃未満)で安定
したα形態、及び高温で安定したβ形態で存在
し、これらの形態は互いに異なる密度を有する。
本出願人はこれらの諸事情を考慮して、高温で
の機械的性質を改善するために、クリストバライ
トを含むシエル鋳型を実現することが可能ではな
いかと思料するに至つた。この発想の成功性は全
く未知のものであつた。なぜなら、前記2種類の
クリストバライトが互いに異なる密度を有するた
め、前記鋳型が破損するか又は脆弱化する危険が
あつたからである。
研究の結果、下記のことが判明した: −クリストバライトの使用によつて十分な特性改
善を得るためには、シリカ変換用無機触媒(例
えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属の塩)
を使用しない方がよい。
−α及びβ形態のクリストバライト変換による悪
影響を回避すべく、シエル鋳型がクリストバラ
イトの結晶形態変化発生ゾーンで温度変化を受
ける場合には、該鋳型に存在するクリストバラ
イトの量を調整し且つ限定するのが望ましい。
以上の理由から本発明は第1に、蝋をその中に
浸漬することによつてシエル鋳型構成材料層を形
成するのに使用される水性浴(即ち泥漿)を提供
する。このスラリーは20〜40重量%のコロイドシ
リカと、20〜40重量%のジルコン粉と、15〜25重
量%のシリカ砂(ケイ砂)とを含み、且つ −15〜30重量%の溶融シリカ粉と −1〜5重量%のクリストバライト粉 とを含むことを特徴とする。
尚、 −粉とは50/1000mm未満の粒度をもつ微細粉末物
質を意味し、 −砂とは約0.25〜約0.50mmの平均粒度をもつ粒状
物質を意味する。
従つて、本発明ではクリストバライトを粉(粒
度50/1000mm未満)の形態で、但し好ましくは約
20/1000mm未満の粒度の微粉の形態で使用する。
尚、使用するスラリーは結合剤(有機又はシリ
コーン含有)も、シリカをクリストバライトに変
換させる触媒も含まない。添加したクリストバラ
イトが触媒又は核の役割を果たすと考えられるか
らである。
本発明のスラリーの各成分の含有量の上下限を
限定する理由(つまりコロイダルシリカ20〜40重
量%、ジルコン粉20〜40重量%、シリカ砂15〜25
重量%、溶融シリカ15〜35重量%、クリストバラ
イト粉1〜5重量%とする理由)は、第一に、上
記各成分のスラリーから成形・焼成して完成する
シエル鋳型中のクリストバライト構造を、その全
体の10〜30重量%とするためである(完成された
鋳型がこのようになつたときの利点は、後述す
る)。即ち、少なくとも、原料各成分が上記含有
量範囲ならば、それら成分が相互に作用して、製
造後のシエル鋳型[所定の限定された温度範囲
(後述)で焼成されてできる鋳型]の一部の構造
が、上記のように確定されるのである。どれか一
成分でも上下限を外れると、この構造確定は保証
されない。シエル鋳型中10〜30重量%とすべきク
リストバライトの成分は、SiO2であるために、
原料中のSiO2成分(つまりシリカ砂、溶融シリ
カ、クリストバライト粉)の含有量の上下限が関
係してくるが、当然他成分の含有量の上下限も
SiO2成分との関わりから特定されたのである。
また、後掲の実施例が実証するように、ジルコン
粉が25.5〜38重量%で、溶融シリカが17.8〜30.3
重量%であるなら少なくとも、高温での変形が特
に小さいことが、つまり高温での機械特性が特に
優れていることが明らかである。この点と、前記
第一の点とを勘案して特にジルコン粉については
20〜40重量%、溶融シリカについては15〜35重量
%としてある。
本発明はまた、本発明のスラリーを使用するシ
エル鋳型製造方法にも係わる。この製造方法は、
蝋製模型を本発明のスラリーに浸漬し乾燥させる
一連の操作を公知の方法で実施し、次いで得られ
た成形体(非加熱処理体)を熱処理してシエル鋳
型のクリストバライトの含量を増加及び制御する
ことからなる。前記熱処理は、前記成形体(非加
熱処理体)を炉に入れてこの炉を1050〜1200℃の
温度に加熱し、この温度を1〜2時間維持し、そ
の後全体を室温まで冷却することを特徴とする。
炉の温度上昇時間は約1〜2時間であり、冷却時
間も約2時間程度である。このようにして形成し
たシエル鋳型の組成を分析すると、10〜30重量%
のクリストバライトが均一に分布した状態で含ま
れていることがわかる。クリストバライトの量を
このように調節すると、シエル鋳型を高速で温度
変化にかけた場合でも前記クリストバライト(α
形態、β形態)の構造変化時点で問題が生じるこ
とはない。
一般にセラミツクは焼成条件によつてその内部
構造が非常に変わる。本発明でも、上記のように
シエル鋳型の中のクリストバライトを10〜30重量
%とするためには、その加熱温度は1050〜1200
℃、時間は1〜2時間とする必要がある。
そこで本発明は、クリストバライトを10〜30重
量%含むことを特徴とするシエル鋳型を提供す
る。
寸法上の安定性と優れた機械的特性とを有する
本発明の鋳型はあらゆる種類の鋳造、特に精密鋳
造で約1600℃までの温度で使用できる。この鋳型
を構成している材料の構造は、このシエル鋳型に
溶融金属(又は合金)を注入すると変化する。例
えば、1500℃の温度では、鋳型に存在するシリカ
全部が急速に(数分で)クリストバライトに変換
され、その結果鋳型に最適の特性が付与される。
触媒又は種々の添加物のような化合物を使用した
場合には、クリストバライト結晶の他に、鋳型の
性質を劣化させるようなガラス質部分が形成され
ることになる。本発明によるクリストバライトが
10〜30重量%含まれるシエル鋳型の特徴の1つ
は、高温で加熱すると、存在するシリカの95%以
上がクリストバライトに変換されるような鋳型に
なることにある。
以下、非限定的実施例を挙げて本発明を詳細に
説明する。
実施例 1 24重量%のコロイドシリカと、16.7重量%のシ
リカ砂と、3.5重量%のクリストバライト粉と、
種々の割合のジルコン粉及び溶融シリカ粉とを含
む水性泥漿(スラリー)を数種類形成した。
これら種々の泥漿に蝋を繰り返し浸漬して、厚
み約6mmのシエル鋳型を製造した。
乾燥したこれらのシエル鋳型を炉に入れ、温度
を1150℃まで徐々に上げた。この温度上昇時間は
合計で1時間30分であつた。次いでこの温度を1
時間1150℃に維持し、その後炉を徐々に室温まで
冷却した。この冷却処理時間は約2時間であつ
た。
このような条件では、クリストバライトα含量
(室温で測定)が約20%のシエル鋳型が得られる
ことが判明した。
この形態で使用し得るシエル鋳型をテストすべ
く、試験片を採取して3〜15分の種々の処理時間
で1500℃に加熱した。1500℃で一定の応力の下で
変形テスト(1978年に改定された1970年の
PRE18規格に記載されている高温3点曲げ破壊
係数の測定から誘導したテスト)を行い、生じた
変形を測定した。
得られた結果を次表に示す。
【表】 〓
JP62503450A 1986-06-10 1987-06-10 シェル鋳型形成用のスラリー、それによるシェル鋳型の製造方法、該方法によるシェル鋳型、及び該鋳型による鋳造方法 Granted JPH01500020A (ja)

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FR86/08337 1986-06-10

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JPH01500020A JPH01500020A (ja) 1989-01-12
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JP62503450A Granted JPH01500020A (ja) 1986-06-10 1987-06-10 シェル鋳型形成用のスラリー、それによるシェル鋳型の製造方法、該方法によるシェル鋳型、及び該鋳型による鋳造方法

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DE (1) DE3769712D1 (ja)
FR (1) FR2599649B1 (ja)
IN (1) IN171229B (ja)
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FR2599649B1 (fr) 1988-09-02
DE3769712D1 (de) 1991-06-06
EP0251847B1 (fr) 1991-05-02
EP0251847A1 (fr) 1988-01-07
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US4844148A (en) 1989-07-04
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