JPH0636954B2

JPH0636954B2 - 易崩壊性鋳型用組成物

Info

Publication number: JPH0636954B2
Application number: JP62194765A
Authority: JP
Inventors: 良広吉田; 純男舛田; 元栄高野
Original assignee: Toyama Prefecture
Current assignee: Toyama Prefecture
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS6440135A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はインベストメント鋳造法におけるセラミックシ
エルモールド法及びソリッドモールド法等の精密鋳造用
鋳型、あるいは泥しようセラミック材料の成形用鋳型の
製造方法に関する。

（従来技術）従来、精密鋳造における鋳型材料としては、シャモッ
ト、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン等の熱的・化学的
に比較的安定な耐火物材料が使用されているが、これら
の耐火物材料を使用した鋳型の強度は高く、鋳造後にお
いても粘結剤の強い結合によって鋳造品から耐火物を除
去するのは容易でなく、機械的または化学的な方法によ
って後処理をしている。精密鋳造において上記の欠点を
改良するものとして、鋳型材料に炭酸カルシウムを配合
する提案が種々なされている。例えば特公昭４９−２６
５５号公報では、鋳型材料として炭酸カルシウムを添加
し、鋳型組成物中に１０重量％以上含有せしめ、かつ鋳
型の焼成温度を８５０℃以上とし、鋳型の一部を酸化カ
ルシウムとすることゆより崩壊性の優れた精密鋳造用鋳
型の製造方法が提案された。

また従来から、泥しようセラミック材料の鋳込み成形法
として石膏型によるグリーンボディの成形を行ってい
る。しかし、成形品の形状が複雑になれば分割型か多く
必要となり、量産には適しないものである。

（発明が解決せんとする問題点）前記の特許公報に記載された鋳型配合物としての炭酸カ
ルシウムは、加熱により酸化カルシウムとなり、前記の
優れた特性を有している。しかしなお当該法では、鋳型
材料として炭酸カルシウム１０重量％以上添加、配合す
る必要があり、かつ鋳型の焼成温度を８５０℃以上とし
なければならない。驚くべきことに具化石粉末を炭酸カ
ルシウム源として用いることにより、７６０℃の低い焼
成温度においても崩壊性の良い鋳型を作り得ること、ま
た銅合金等の高融点金属においても、該鋳型の崩壊性を
失わせることなく鋳造性を保持し得ることを見い出し、
本発明を完成したものである。

また、本発明は複雑形状のセラミックス成形品には分割
型が多く必要であるという従来法の欠点を改良し、セラ
ミックスの泥しよう鋳込みにおいて型を分割することな
くグリーンボデイの成形を行うことを目的とするもので
ある。

（発明の構成）本発明の出発材料として使用する貝化石粉末は、堆積層
によって該粉末組成物の成分量は変化するが、貝化石粉
末が炭酸カルシウム１０〜９０重量％、残部が珪砂及び
長石その他粘土質組成物である。その他粘土質組成物中
にはアルミナ、酸化第二鉄、酸化マグネシウム、炭酸ス
トロンチウム等が含まれる。ＪＩＳ−Ｍ８８５０に準じ
て分析した結果の一例は第１表に示すとおりであった。
該粉末は、通常の精密鋳造用鋳型材料に比べ非常に安価
でかつ豊富に産出する。貝化石粉末中の炭酸カルシウム
は加熱されることによって熱分解し、炭酸ガスを放出し
て酸化カルシウムに変化する。

本発明による鋳型材料ある貝化石粉末は炭酸カルシウム
単独で添加、配合された鋳型に比べ、低い焼成温度で前
記反応を生じる。これは貝化石の粒子が微細な空隙をも
つ多孔質な形状であることから、加熱によって炭酸ガス
の放出が促進されるためと思われる。第１図には炭酸カ
ルシウム、第２図には貝化石粉末の熱分析図の一例を示
す。

精密鋳造においてセラミックシエルモールド及びソリッ
ドモールドを使用することは当技術分野においては周知
のプロセスである。

本発明による貝化石粉末を使用したセラミックシエルモ
ールドはシリカゾルまたはエチルシリケート加水分解液
を粘結剤として、該粉末もしくは一部耐火物粉末を添
加、配合することによってスラリーを作成し、溶融可能
な模型を該スラリーに浸漬して前記耐火物粒子を被覆
後、乾燥する。

必要とする鋳型厚みが形成されるまで、模型にディッ
プ、スタッコ、乾燥を繰り返し行う。このときシリカ重
量約２０％以上のシリカゾルで作成したスラリーによる
鋳型は、加熱により前記ゾルに含まれるＳｉＯ_２の結合
及び鋳型組成物粒子との結合が強固となるため、鋳造後
の鋳型の崩壊性が損なわれ易くなる。また粘結剤として
エチルシリケート加水分解液を使用する時には、該粘結
剤のｐＨ値は１〜３で酸性側であるため、耐酸性を有す
る界面活性剤の添加によってスラリーのゲル化を防ぐ必
要がある。さらに、本発明による貝化石粉末を使用した
ソリッドモールドもしくは中子型は、該粉末７重量％以
上配合し、残部がその他耐火物材料で構成される骨材に
対して、セメント系硬化剤１５〜３０重量％及び水２５
〜３５重量％添加・配合して作成した泥しよう中に溶融
可能な模型を埋没し、該泥しようを硬化させて造型す
る。

ソリッドモールドの硬化剤として石膏（硫酸カルシウ
ム）もしくはエチルシリケート加水分解液等の無機系材
料の使用が可能であるが、発明者らが種々実験をした結
果、急結性を有するセメント系硬化剤を使用した造型時
の作業性が良く、かつ鋳造後の鋳型の崩壊性を損なうこ
とがなかった。

該硬化剤の好適な配合量は、鋳型骨材に対し１５〜３０
重量％であり、第２表にＪＩＳ−Ｒ５２０２に準じて分
析した結果を示した。また、ソリッドモールドに適用す
る鋳型材料は、真土型或は石膏鋳型用の中子としても使
用できるが、とくにセラミックシエルモールドにおける
複雑形状及び中子除去の困難な形状の中子材料として好
適である。

ソリッドモールドに含有する貝化石粉末７重量％より少
ないと、鋳造後の鋳型の崩壊性が悪いために該粉末の含
有量を７重量％以上に限定した。

貝化石粉末の含有量増加とともに、焼成過程における酸
化カルシウム生成量が増え、鋳型の崩壊性は良好となる
が、鋳型の耐火物中に貝化石粉末が８５重量％を超える
と、焼成過程において鋳型の熱収縮により鋳造品の寸法
精度が損なわれる。

これは、ソリッドモールドのみならずセラミックシエル
モールドにおいても同様な傾向が認められた。このた
め、貝化石粉末の添加・配合量は７重量％以上８５重量
％以下に限定した。

焼成温度が７６０℃より低いと、貝化石粉末中の炭酸カ
ルシウムの熱分解が十分に進行せず、鋳型の崩壊性が損
なわれる。焼成温度７６０℃以上であれば特に問題はな
いが、焼成時間と経済性の観点から、通常は１０００℃
以下で行う。

本発明に使用する耐火物としては、珪砂、シャモット、
溶融シリカ、ジルコン、アルミナ、ムライト、その他熱
的・化学的に比較的安定な耐火物材料である。

通常、精密鋳造法における鋳型用耐火物材料の粒度構成
は、鋳肌精度、耐スポーリング性、通気性、寸法精度
等、の諸性質を満たすために、１０メッシュから４００
メッシュまでの粒度範囲に調整されている。貝化石粉末
の粒度は、１０メッシュより大きいと鋳肌精度が悪く、
４００メッシュより小さいと鋳型の通気性が損なわれ、
鋳造欠陥が生じ易い。それ故、本発明に用いる貝化石粉
末の粒度範囲を１０〜４００メッシュとした。

貝化石粉末を含有する中子は押し出し或は流し込み等に
よって造型でき、該中子にワックス或はポリスチレン等
の溶融可能な模型材料で被覆し、通例のプロセスによる
セラミックシエルモールドを製作し、鋳造後に鋳型を適
度に冷却させ、注水もしくは水中に浸漬することによっ
て中子は速やかに崩壊する。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１本発明によるセラミックシエルモールドは次のような手
順によって製作する。

（１）粒度３２５メッシュ以下の貝化石粉末、もしくは
その他耐火物粉末と貝化石粉末の混合したものをフイラ
ー材とし、粘結剤であるコロイダルシリカ（ＳｉＯ_２１
０〜２０重量％）に前記フイラー材を添加・配合し、一
次及び二次スラリーを作成する。

（２）一次スラリー粘度をZahn Cup No.5で45〜50secと
し、またZahn Cup No.4で25〜330secとして二次スラリ
ーを調整する。

（３）ワックス等の溶融可能な模型をスラリーに浸漬
し、模型の周囲に均一に被覆する。

（４）粒度１０〜４８メッシュの貝化石もしくはその他
耐火物をスタッコ材とし、スラリー被覆後の模型に均一
に付着させ、乾燥する。

（５）（３）及び（４）を繰り返し行い、所望する厚み
の鋳型を形成し、セラミックシエルモールドを製作す
る。

このようにして製作したセラミックシエルモールドを、
オートクレーブもしくは急速加熱処理によって、鋳型か
らワックス等の溶融可能な模型を溶出させ、次いで７６
０〜８５０℃の温度域で所定時間、鋳型を焼成してアル
ミニウム、銅合金等の注湯に供する。鋳造後の鋳型を適
度に冷却した後、水中に浸漬もしくは大気中で放置（吸
湿作用）させることにより、鋳型は自己崩壊する。

また、ソリッドモールド或はセラミックシエルモールド
用の中子は以下の方法で造型する。すなわち、粒度１０
〜４００メッシュの貝化石粉末にその他耐火物粉末を混
合し、実質７重量％以上の炭酸カルシウムを含有するよ
うに調整し、骨材とする。該骨材にセメント系硬化剤を
１５〜３０重量％及び水２５〜３０重量％配合し、泥し
よう状としてゴム型に流し込んで造型する。実施例２〜
７までを以下に示す。

実施例４の中子は、貝化石（炭酸カルシウム７０重量
％）１００重量部、シャモット７００重量部、セメント
系硬化剤２００重量鳴部を混合したものに水３５０重量
部加えて泥しようを作り、ゴム型に流し込んで造型し
た。また、実施例６のソリッドモールドは、貝化石（炭
酸カルシウム４０重量％）１００重量部シャモット１０
０重量部、セメント系硬化剤４０重量部を混合したもの
に水７０重量部を加えて造型し、使用した中子は実施例
４と同様に造型した。

実施例２〜６までの各鋳型は脱ワックス、焼成工程にお
いて鋳型にクラツクの発生はなかった。

実施例２〜５のセラミックシエルモールドを珪砂を用い
てバッキングし、７６０℃で９０分間焼成した後、機械
部品（重量５００ｇ）及び美術工芸品（重量１２００
ｇ）を製造した。また、実施例６のソリッドモールドを
８００℃で２時間焼成し、鋳型温度１５０℃銅合金（Ｂ
Ｃ６種）による前記機械部品を製造した。

鋳造後の各鋳型を１００〜２００℃まで冷却し、水中に
浸漬したところ、鋳型は速やかに崩壊した。また、中子
の一部は製品に残留したが、化学変化による体積膨張で
軟化しているため、容易に製品から除去された。各鋳型
による鋳造品に欠陥は生じなかった。

実施例７２０mm×８５mmの水溶性ワックス模型を埋没した泥し
よう鋳込み用型を、実施例５の方法で製作し、前記ワッ
クスを除去した後、調整されたアルミナ泥しようを該鋳
型に注型した。乾燥後の鋳型を９００℃で仮焼し、空冷
後、高湿度雰囲気中において前記鋳型は自己崩壊し、容
易にセラミックス仮焼体を得ることができた。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば天然に豊富に産出す
る安価な貝化石粉末を用いることにより、インベストメ
ント鋳造法による精密鋳造品の製造ができ、しかも鋳型
の焼成温度が低く、その上少量の貝化石粉末を通常の耐
火物材料と配合することによっても崩壊性を有する鋳型
ができる。さらに分割する必要のない泥しよう鋳込み用
の成形型として利用でき、何れもその作業性が著しく向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭酸カルシウムの熱分析図第２図は貝化石の一例の熱分析図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高野元栄富山県高岡市二上町150番地富山県工業技術センター内 (56)参考文献特公昭49−2655（ＪＰ，Ｂ１) 岩波「理化学辞典」（第３版）岩波書店（1971年５月20日発行）Ｐ．800右欄下から12−11行

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒度１０メッシュ以下ないし４００メッシ
ュ以上の炭酸カルシウムが１０〜９０重量％で残部が珪
砂及び長石その他粘土質組成物である砂質層を形成する
貝化石粉末を７〜８５重量％、珪砂、シャモット、溶融
シリカ、ジルコン、アルミナ、ムライトのうち１種或い
は２種以上を１５〜９３重量％からなる耐火物材料に、
粘結剤を混合することによって鋳型を造型し、７６０℃
以上で焼成することを特徴とする易崩壊性鋳型用組成
物。