JPH0615406A

JPH0615406A - 金型鋳造用離型剤

Info

Publication number: JPH0615406A
Application number: JP4197539A
Authority: JP
Inventors: Sadao Deyama; 貞夫出山; Masato Hakoiwa; 正人箱岩
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1994-01-25
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JP2964369B2

Abstract

(57)【要約】【目的】溶湯の冷えを抑制し、湯回りを改善すること
により、低速金型鋳造において品質の良好な鋳造品を得
ることを目的とする。【構成】比表面積が４０ｍ²/ｇ以上の多孔質合成珪酸
化合物からなる離型剤粒子を、分散剤を含有する水に懸
濁させたことを特徴とする、断熱性の優れた金型鋳造用
離型剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウムの金型
鋳造のうち、スクイズダイキャストなどのように、溶湯
を射出する速度が遅く、溶湯が冷え易い鋳造方法に好適
に使用することができる断熱性（保温性）のよい離型剤
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶湯の射出速度が遅い（低速鋳込み）金
型鋳造法は、鋳造品へのガスの巻き込みがなく、高強度
の鋳造品を得ることができる。従って、このような鋳造
品は、自動車の軽量化指向に伴うアルミニウム部品の製
造に広く採用されている。従来、金型鋳造の際に用いら
れる離型剤は、黒鉛が主流であったが、黒色で周囲を汚
損するため、タルク、セリサイト、ろう石などの天然鉱
物、あるいは窒化硼素、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）等の白色離型剤が多く用いられている。これ
らの離型剤粒子は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）等の分散剤を含む水中に懸濁させた塗料の形態で加
熱された鋳型に塗布し被膜を形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の金型鋳造法は、
金型内に溶湯を完全に充填する前に溶湯温度が下ると、
湯回りが悪くなり、湯じわ、湯境、あるいは欠肉などの
品質上の欠陥を起こし易いという欠点が潜在している。
従来の離型剤は熱伝導性がよいため、鋳造欠陥が比較的
出難い単純な形状の小形部品用としては好適であった
が、大形で複雑な形状あるいは薄肉の部品の場合には、
湯回り不良による品質欠陥が発生し易いという問題点が
あった。この発明は、以上のような事情に鑑み、溶湯が
冷え難いという効果を示す断熱性（保温性）を有し、低
速鋳込みの鋳造法において品質欠陥を起こさない離型剤
を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の金型鋳造用離型剤は、分散剤を含む水
中に懸濁させる離型剤粒子として、多孔質で比表面積が
４０ｍ²/ｇ以上の合成珪酸化合物粒子を用いることを特
徴とするものである。この場合、合成珪酸化合物は、珪
酸アルミン酸マグネシウム、メタ珪酸アルミン酸マグネ
シウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸ア
ルミン酸マグネシウムビスマスおよび珪酸カルシウムの
少なくとも１種であることを特徴としている。また、前
記合成珪酸化合物からなる離型剤粒子の他に、固形分と
して９０重量％未満のタルク、セリサイト、ろう石、窒
化硼素、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、マイ
カ、エンスタタイト、弗化黒鉛、ＰＴＦＥ、メラミンシ
アヌレートおよび黒鉛のうち少なくとも１種を含有する
ことを特徴とする。更に、これらの離型剤懸濁液中に、
水ガラスまたはコロイド状シリカを含有することを特徴
とするものである。

【０００５】上記合成珪酸化合物は、従来、医薬品の酸
吸着剤等として用いられているものと同様に、化学的に
合成される化合物であり、多孔質で、比表面積は４０ｍ
²/ｇ以上で、粒度は０.０１〜３μｍ程度である。この
合成珪酸化合物は、例えば珪酸アルミン酸マグネシウム
の場合、珪酸ソーダ、アルミン酸ソーダおよび塩化マグ
ネシウムの複分解により作られる。また、珪酸アルミン
酸マグネシウムビスマスの場合には、アルミニウム塩の
水溶液に炭酸マグネシウム等の塩基性マグネシウム化合
物の希薄溶液を加えて塩基性アルミニウム塩を沈澱さ
せ、アンモニア水を加えて塩基性アルミニウムマグネシ
ウム塩を沈澱させ、これにビスマス塩の酸性水溶液を加
えて反応させ、塩基性アルミニウムマグネシウム塩と水
酸化ビスマスとを結合させて調製することができる。ま
た、前記の６種類の合成珪酸化合物は、現在入手し易い
物質であるが、これらと類似する各種の誘導体も作用お
よび効果は同様であると推察される。

【０００６】前記の多孔質とは、粒子表面部または粒子
全体が多孔質であるもの、および微細な一次粒子が約１
μｍ前後の凝集粒子を形成して多孔質状になっているも
のを包含する。断熱性試験を行った結果によれば、比表
面積が４０ｍ²/ｇより小さい合成珪酸化合物は断熱性が
劣っている。また、比表面積の大きいものとしては、工
業上は４００ｍ²/ｇ程度のものがあり、これも勿論使用
できる。

【０００７】この発明の離型剤のうち、珪酸化合物粒子
単独の離型剤は、潤滑性は比較的低いが断熱性が良いた
め、鋳造品が単純な形状の場合に適している。鋳造品が
複雑な形状の場合には、珪酸化合物粒子のみの離型剤よ
りも、前記のタルク、窒化硼素、弗化黒鉛などの固体潤
滑剤粒子を添加して潤滑性を向上させたものが適してい
る。この場合、合成珪酸化合物粒子の量は固形分として
１０重量％以上である。合成珪酸化合物粒子の量がこれ
より少ないと断熱性があまり向上しない。また、上記の
固体潤滑剤粒子のうち黒鉛は黒色であるから、用いる場
合は少量にすることが好ましい。

【０００８】鋳物品の形状や寸法によって、金型面への
離型剤塗膜の接着性が必要な場合には、懸濁液中に水ガ
ラスまたはコロイド状シリカを添加することができる。
その量は固形分として約２〜１５重量％程度が好まし
い。

【０００９】なお、この発明に係る離型剤懸濁液は、調
合時には固形分の濃度を高くしておき、通常、使用時に
金型の寸法、形状、塗布条件などに合わせて適宜の濃度
に水で希釈して用いる。

【００１０】

【作用】従来から用いられているタルク等の天然鉱物や
窒化硼素などは、結晶性の単一粒子からなり、粒子自体
は熱伝導性がよい。このような材料の離型剤を金型面に
塗布して被膜を形成して溶湯を注ぎ込むと、溶湯の熱は
容易に金型に伝わり放熱されるから、溶湯温度の低下が
著しく、湯流れが悪化する。合成珪酸化合物は、多孔質
粒子であるから、塗膜を形成した場合に、塗膜中に細か
に分散した空隙により優れた断熱性を示し、これによっ
て溶湯の冷えを抑制するため、湯回り性が改善される。
また、合成珪酸化合物は、白色物質であるから作業環境
を悪化させない。合成珪酸化合物粒子は、多孔質であ
り、天然鉱物に比べて粉末が外力に対して崩れ易く、見
掛け上、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤と同様の劈開
性を示すため、これらの潤滑機構に似た潤滑効果が期待
できる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により説明する。分散剤として
２重量％のＣＭＣを水に溶解した液に、各種の無機粉体
２０重量％を、凝集塊が生じないように徐々に添加し、
十分に撹拌して離型剤試料を調製した。表１に無機粉体
の種類とそれぞれの比表面積を示す。表１のタルク、セ
リサイト、ろう石、窒化硼素および黒鉛は、従来の離型
剤に含まれている無機粉体であり、一方、珪酸アルミン
酸マグネシウム、珪酸アルミニウムおよび珪酸マグネシ
ウムはこの発明に係る合成珪酸化合物である。また、表
２および表３に、無機粉体の全量を１００重量％とする
各材料の配合量と、離型剤を塗布した被膜の断熱性を試
験した結果を示す。なお、表２および表３において、材
料欄の「珪酸Al・Mg」、「珪酸Al」および「珪酸Mg」はそ
れぞれ表１のＦ、Ｇ、Ｈ、すなわち、合成珪酸アルミン
酸マグネシウム、合成珪酸アルムニウムおよび合成珪酸
マグネシウムを示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】離型剤被膜の断熱性は、下記の方法による
溶湯の凝固時間で評価した。金型は、２０ｍｍ×２００
ｍｍで深さ２００ｍｍのキャビティを有し、厚さは２０
ｍｍである。また、上方に湯口と、キャビティ中央の温
度を測定する熱電対とを備え、縦割りに二分割されてボ
ルトで組み立てられる構造を有している。この金型を分
解して約１５０℃に加熱し、前記各懸濁液試料を水で１
０倍に希釈したものを金型内面に噴霧して、厚さ約５μ
ｍの塗膜を形成し、金型を組み立てた後、２４０℃に昇
温して、温度７２０℃のアルミニウム（ＡＣ４Ｃ）の溶
湯を注入し、凝固までの時間を測定した。

【００１６】表２に示すように、窒化硼素、ろう石、タ
ルク、セリサイトおよび黒鉛のみの試料１〜５は、凝固
時間が１２０秒以下であるのに比し、珪酸アルミン酸マ
グネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムの多
孔質粒子を用いた本発明の試料６〜８は、凝固時間が１
９０秒前後を示しており、断熱効果が優れていることが
判る。特に、珪酸アルミン酸マグネシウムは１９５秒で
最も断熱性が良好である。また、表２および表３から、
従来の無機粉体に珪酸アルミン酸マグネシウム、珪酸ア
ルミニウムまたは珪酸マグネシウムを添加した試料９〜
２０においても、断熱効果が著しく向上していることが
判る。セリサイトおよび珪酸アルミン酸マグネシウムの
混合割合と断熱性との関係については、試料２、６、
９、１０、１１、１２の比較によって知ることができる。
すなわち、珪酸アルミン酸マグネシウムのみの試料は断
熱性が最も高く、珪酸アルミン酸マグネシウムの割合が
７０、５０、３０、１０重量％と少なくなるに従って断
熱性は徐々に低下し、セリサイトのみのもの（試料２）
は断熱性が一段と低いことが判る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の離型材は
断熱性に優れているため、金型内に充填されるアルミニ
ウム溶湯の冷却速度を遅らせることができるので、低速
射出鋳造に適用すれば、湯回り、湯流れ性がよくなり、
複雑な形状の高品質アルミ鋳物を生産することが可能と
なる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比表面積が４０ｍ²/ｇ以上の多孔質合成
珪酸化合物からなる離型剤粒子を、分散剤を含有する水
に懸濁させたことを特徴とする金型鋳造用離型剤。
【請求項２】前記合成珪酸化合物が、珪酸アルミン酸
マグネシウム、メタ珪酸アルミン酸マグネシウム、珪酸
アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミン酸マグ
ネシウムビスマスおよび珪酸カルシウムの少なくとも１
種であることを特徴とする請求項１に記載の金型鋳造用
離型剤。
【請求項３】前記離型剤粒子が、固形分として９０重
量％未満のタルク、セリサイト、ろう石、窒化硼素、二
硫化モリブデン、二硫化タングステン、マイカ、エンス
タタイト、弗化黒鉛、ＰＴＦＥ、メラミンシアヌレート
および黒鉛のうちの少なくとも１種を含有することを特
徴とする請求項１または２に記載の金型鋳造用離型剤。
【請求項４】前記離型剤粒子の懸濁液中に、水ガラス
またはコロイド状シリカを含有することを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の金型鋳造用離型剤。