JPH07132344A

JPH07132344A - 有機自硬性鋳型の浸硫防止法及びその塗型剤

Info

Publication number: JPH07132344A
Application number: JP30471293A
Authority: JP
Inventors: Keizo Yokoo; 敬三横尾; Takahiro Sugiyama; 隆博杉山; Hisashi Nakayama; 久中山; Yutaka Kurokawa; 豊黒川
Original assignee: DAIHATSU KINZOKU KOGYO KK; TSUCHIYOSHI KK
Current assignee: DAIHATSU KINZOKU KOGYO KK; TSUCHIYOSHI KK
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】有機自硬性鋳型の鋳造時において、硫黄系ガ
スの鋳物表面及び鋳物内部への浸硫現象により生ずる異
常組織の発生を防止することのできる有機自硬性鋳型の
浸硫防止法及びその浸硫防止法の実施に適する有機自硬
性鋳型用浸透性塗型剤の提供を図る。【構成】有機自硬性鋳型表面に、鉄酸化物を基材とし
て多量（基材全量の４０〜１００重量％とすることが好
ましい）に含む塗型剤を塗布して鋳型中に浸透させた第
１塗型層を設けることにより、ＣＶ化クズレ（浸硫現
象）を防止する。次いでこの第１塗型層の上に、焼着防
止用塗型剤を塗布して第２塗型層を設けることにより、
焼着を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、有機自硬性鋳型の浸
硫防止法及び有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】有機自硬性鋳型は、鋳物砂を骨材とし、
粘着剤としてフラン樹脂若しくはフェノール樹脂を添加
し、硬化剤として硫黄系の有機酸を用いているものが主
体である。一部に硬化剤としてリン酸を用いるケースが
あるが、フラン樹脂中のフラン成分を高める必要があ
り、コストの面で鋳造業界では主流となっていない。硫
黄系の有機酸としては、パラトルエンスルホン酸、キシ
レンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等が一般的であ
る。この鋳型は、酸硬化型有機自硬性鋳型と称されてい
る。他に、ウレタン反応を利用したウレタン反応型有機
自硬性鋳型があるが使用量は僅かである。有機自硬性型
は、中物から大物鋳物の多品種、少量生産に適してお
り、混練及び造型の容易さ、鋳造後の型バラシの容易
さ、回収砂の高歩留りから、わが国の重要な造型プロセ
スとなっている。

【０００３】しかしながら、上記のような利点がある反
面、有機自硬性鋳型には、鋳込み時に硬化剤中の硫黄系
の有機酸が熱分解し、Ｈ₂Ｓ，ＳＯ_X，ＣＳ₂等の硫黄
系のガスが発生するという問題がある。これらの硫黄系
のガスは、球状黒鉛鋳鉄やＣＶ鋳鉄等において、黒鉛の
球状化ＣＶ化を阻止し、組織異常の原因となる。より詳
しくは、硫黄系ガスと溶湯が接触することにより浸硫が
発生し、鋳型−溶湯界面より溶湯側数mm部分時には数１
０mm部分に、黒鉛形状の異常な組織が発生する。数mm程
度の異常組織の場合には、機械加工、研削等によって異
常組織を切削することで鋳物を製品とすることが可能で
あるが、仕上げに工数並びに多大の労力を必要とする。
また、時に発生する鋳物内部数１０mmの異常組織は、仕
上げによる手直しが不可能なため、鋳物を不良品とす
る。このような理由から、硫黄系ガスの浸硫による異常
組織の発生を防止する方法の開発が望まれている。

【０００４】このような有機自硬性鋳型による異常組織
の発生を防止する方法としては、従来より、炭酸化合
物、金属酸化物、鉱物粉末等を組み合わせて含有した塗
型を一層塗りする方法が、主として採用されてきた。ま
た、複数層の塗型で構成させる方法（特開昭６１−２９
３６２５号、特開昭５９−９４５５０号）もあるが、厚
肉鋳物や接種効果の薄れた溶湯については効果が不充分
であると認められる。また、特公昭６１−２４０９６号
公報に記載の塗型剤のように、ジルコンフラワー等の基
材に加えて少量の鉄酸化物を添加物として配合すること
も試みられているが、鉄酸化物を多量に配合することは
効果が上がらず逆に作業性の低下を招くと考えられてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかして本願発明は、
有機自硬性鋳型の鋳造時において、硫黄系ガスの鋳物表
面及び鋳物内部への浸硫現象により生ずる異常組織の発
生を防止し得る有機自硬性鋳型の浸硫防止法を提供せん
とするものである。また本願発明は、この浸硫防止法の
実施に適する有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤を提供せん
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、鉄酸化物
を基材として高純度に含む塗型剤を鋳型表面に塗布する
ことにより、硫黄系ガスによる悪影響を確実に防止し得
ることを見出し、本願発明を完成するに至ったものであ
る。詳しくは、鉄酸化物を浸透性塗型の基材とし、これ
を塗布して鋳型中に浸透させることにより、塗布された
鋳型は、その表層部から内部に行くに従って、鉄酸化物
の濃度が連続的に変化したものとなる。有機自硬性鋳型
の鋳造時における鋳型の熱分解により発生する硫黄系ガ
スは、鉄酸化物との親和力が高いため、濃度の連続的に
変化した鉄酸化物の浸透層に順次吸着される。さらに、
鋳型内に浸透せずに残った鉄酸化物の未浸透層は、溶湯
の熱影響によって緻密な焼結層となる。この焼結層は、
硫黄系ガスの溶湯への拡散を物理的に止めると同時に、
親和力によって化学的にも、その拡散を止めるものであ
る。また、鋳物砂中に鉄酸化物を添加して鋳型とするこ
とにより、鉄酸化物の浸透層における鉄酸化物の濃度が
さらに高まり、硫黄系ガスの吸着をより良好なものとす
る。さらに、鉄酸化物は耐熱性が低いため、溶湯と反応
して、焼着現象が生じることにより鋳造不良となるおそ
れがあるが、焼着防止用塗型剤を塗布して第２塗型層を
形成することにより、第２塗型層が鉄酸化物と溶湯との
反応を防ぎ、焼着現象の発生を防止することができるも
のである。

【０００７】即ち、本願発明は、浸透性鉄酸化物塗型剤
により鋳型表層より内部に向かって、鉄酸化物の濃度が
連続的に変化した鉄酸化物の浸透層を形成すると共に、
鋳型表層上に鉄酸化物の未浸透層を形成し、且つ、これ
らの鉄酸化物塗型層の上に、焼着防止用塗型剤を塗布し
て溶湯と鉄酸化物の焼着反応を未然に防ぐことを特徴と
する有機自硬性鋳型用浸硫防止法を提供するものであ
り、さらにこの浸硫防止法の実施に適する塗型剤を提供
するものである。

【０００８】本願発明において、有機自硬性鋳型表面に
第１層として塗布される有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤
は、一般の有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤と同様、基材
と、この基材を分散させる溶剤と、鋳型への浸透性や粘
結性や安定性を高めるために必要に応じて添加される助
剤とから構成されるが、この基材として、高純度の鉄酸
化物を含有する基材を用いることを特徴とする。本願発
明における鉄酸化物としては、ＦｅＯ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｆ
ｅ₃Ｏ₄の微粉末を挙げることができ、これらの塗型基
材中の含有量を４０〜１００％とする。基材成分中の鉄
酸化物の含有量が４０％を下回ると、鉄酸化物の浸透層
及び鋳型内面の鉄酸化物の未浸透層が充分に形成され
ず、黒鉛形状の異常組織の発生を充分に防止し得ない。
鉄酸化物以外の基材成分は、鉄酸化物を製造する際に、
不可避的に混入する成分であり、鉄酸化物の純度は高い
方が望ましいが、鉄酸化物の製造過程時の混入以外に、
品質向上や経済的理由等から、他の基材用物質を配合す
ることもできる。鉄酸化物以外の基材成分を具体的に例
示すれば、ＳｉＯ₂，ＭｇＯ，ＣａＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｚ
ｒＯ₂，Ｃ等が挙げられるが、これに限定されるもので
はない。

【０００９】上記の基材は、一般の有機自硬性鋳型用浸
透性塗型剤と同様、溶剤により分散して配合すればよ
く、この溶剤として一例を挙げれば、水あるいはアルコ
ール類、キシレン類、トルエン類等の有機溶剤を用いる
ことができる。

【００１０】助剤も、一般の有機自硬性鋳型用浸透性塗
型剤と同様の助剤を用いることができるものであり、例
えば基材の鋳型中への浸透を助ける界面活性剤等の浸透
助剤や、溶剤の揮発後により皮膜形成をなして塗型の強
度を高める有機或いは無機物質からなる粘結剤等が挙げ
られるが、鉄酸化物を鋳型中に浸透させるため、粘結剤
や浸透助剤は表面張力の低い物を用いることが望まし
い。その他、助剤としては、ベントナイト等の安定剤
や、界面活性剤等を配合することができ、溶剤や助剤の
種類や量については特に制限されることはなく、本願発
明の実施に際して自由に変更することができるものであ
る。

【００１１】この第１塗型層の上に塗布する第２塗型層
用の焼着防止用塗型剤としては、第１塗型層上に層形成
して鉄酸化物と溶湯との反応を防ぎ得るものを適宜選択
して採用することができるが、焼着防止の観点からは、
鉄酸化物が４０％以下であることが望ましい。また、シ
リカフラワー、珪藻土等のＳｉＯ₂源となるものも４０
％以下であることが望ましい。さらに、黒鉛粉等の炭素
物質が添加されていることが望ましい。つまり、溶湯と
鉄酸化物との焼着現象においては、まず鋳型、塗型及び
溶湯中の酸素が鉄と反応してＦｅＯが生成し、次いで、
鋳型、塗型及び溶湯中のＳｉＯ₂と反応して、２ＦｅＯ
・ＳｉＯ₂（ファイアライト）が生成して焼着現象とな
ると考えられる。従って第２塗型中には、酸素を還元さ
せる炭素物質の混合が望ましく、ＳｉＯ₂源並びにＦｅ
源が少ないことが望ましい。

【００１２】さらに、上記の塗型剤を塗布する有機自硬
性鋳型として、有機自硬性鋳物砂に鉄酸化物を添加した
有機自硬性鋳型を採用することも望ましい。この有機自
硬性鋳物砂に添加する鉄酸化物としては、ＦｅＯ，Ｆｅ
₂Ｏ₃，Ｆｅ₃Ｏ₄の微粉末を挙げることができ、これ
らの鉄酸化物を鋳物砂中に添加して鋳型とすることによ
り、鉄酸化物の浸透層における鉄酸化物の濃度がさらに
高まり、硫黄系ガスの吸着をより良好なものとすること
ができるものである。

【００１３】

【実施例】本願発明の特徴をより明確にするために、以
下にその実施例を示すが、本願発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。

【００１４】「実施例１」（鋳型）再生砂１００重量部に対して、粘結剤として
フラン樹脂０．８重量部、硬化剤として有機スルホン酸
０．４重量部を添加して、常法によりフラン鋳型を作成
した。

【００１５】（第１層塗型）上記の鋳型表面に、表１
に示す塗型剤（Ａ）を塗布して第１層塗型とした。

【００１６】

【表１】

【００１７】（第２層塗型）上記の第１層塗型表面
に、表２に示す塗型剤（Ｂ）を塗布して第２層塗型とし
た。尚、塗布作業のための塗型濃度は、塗型剤（Ａ）並
びに塗型剤（Ｂ）共に、４０ボーメに調整した。

【００１８】

【表２】

【００１９】「実施例２〜６・比較例１〜４」次に、実
施例２〜６及び比較例１〜４として、第１層塗型の塗型
基材の成分を変更し、鋳型及び第２層塗型は実施例１と
同一として、実施した（表３参照）。即ち、第１層塗型
として、上記塗型剤（Ａ）中の溶剤を除く固形成分と、
上記塗型剤（Ｂ）中の溶剤を除く固形成分とを、表３に
示す割合で配合した。塗布作業のための塗型濃度は、メ
チルアルコールの量を変化させることにより、４０ボー
メに調整した。尚、実施例２〜６及び比較例１〜４の第
１層塗型における塗型基材中のＦｅ₂Ｏ₃の含有量を、
表３に併記する。

【００２０】

【表３】

【００２１】上記の実施例１〜５の５種類の塗型と、実
施例６及び比較例１〜４の５種類の塗型を、図１に示す
ドーナツ型試験用フラン鋳型に塗布し、表４に示すＪＩ
Ｓ規格ＦＣＶ−４５０仕様の試験材を鋳造した。この塗
布は、実施例及び比較例の塗型を５種類ずつ、ドーナツ
型試験用フラン鋳型に対して７２度毎に塗り分けること
により行った。図１中、１はフラン鋳型、２は試験材を
示すものであり、フラン鋳型１の外径は２００mm、内径
は１００mm、高さ１００mmであり、試験材２の注湯深さ
は８０mmである。

【００２２】

【表４】

【００２３】鋳造後、試験材の金属組織を顕微鏡観察
（５０倍）し、ＣＶ化クズレ（浸硫現象）の状況を確認
すると共に、焼着の有無の確認を行った。その結果を表
５に示す。実施例１〜６においては、浸硫による異常組
織が鋳型溶湯界面より０．５mm以下に発生したに止ま
り、実用上、問題は認められない。

【００２４】

【表５】

【００２５】「実施例７〜１０」次に、実施例７〜１０
を挙げる。実施例７は、実施例５の第２層塗型のみを表
６に示す塗型剤（Ｃ）に変更し、他の条件は実施例１と
同一としたものである。実施例８は、実施例６の第２層
塗型のみを表６に示す塗型剤（Ｃ）に変更し、他の条件
は実施例１と同一としたものである。実施例９は、実施
例５の第２層塗型のみを表７に示す塗型剤（Ｄ）に変更
し、他の条件は実施例１と同一としたものである。実施
例１０は、実施例６の第２層塗型のみを表７に示す塗型
剤（Ｄ）に変更し、他の条件は実施例１と同一である。
これらをまとめて表８に示す。これら実施例７〜１０に
ついて、上記の実施例１〜６及び比較例１〜４と同様の
方法で鋳造し、試験材の評価結果を上記の表５に示す。
実施例７〜１０も、実施例１〜６と同様の良好な結果を
示した。

【００２６】

【表６】

【００２７】

【表７】

【００２８】

【表８】

【００２９】「実施例１１〜１４」次に、実施例１１〜
１４を挙げる。これらの実施例は、実施例６の鋳型砂
（再生砂１００重量部、フラン樹脂０．８重量部、有機
スルホン酸０．４重量部）に対して、塗型剤（Ａ）中の
溶剤を除く固形成分を配合して鋳型を製造したものであ
り、塗型の条件及び鋳造の条件は、実施例６と同様であ
る。実施例６の鋳型砂に対する塗型剤（Ａ）の固形成分
の添加量は、表９に示すように、実施例１１が０重量
％、実施例１２が０．５重量％、実施例１３が０．７５
重量％、実施例１４が１．０重量％である。鋳造試験材
の評価結果を上記の表５に示す。表５から明らかなよう
に、これらの実施例も他の実施例と同様に、ＣＶ化クズ
レ（浸硫現象）を防止することができるが、表９の右欄
に示すように、鋳造時のフラン鋳型強度の若干の低下が
認められるため、フラン鋳型に対する鉄酸化物の添加量
は、実用上１．０％以下とすることが望ましいと考えら
れる。

【００３０】

【表９】

【００３１】「比較例５，６」次に、比較例５，６を挙
げる（表１０参照）。比較例５は、実施例１の第１層塗
型のみを用い、第２層塗型を用いずに実施したもので、
他の鋳型及び鋳造の条件は、実施例１と同様である。比
較例６は、実施例６の第１層塗型のみを用い、第２層塗
型を用いずに実施したもので、他の鋳型及び鋳造の条件
は、実施例６と同様である。鋳造試験材の評価結果を上
記の表５に示す。表５に示されるように、鉄酸化物を含
有する一重塗型のみでは、ＣＶ化クズレ（浸硫現象）を
防止することができるものの、焼着が発生するため、塗
型剤としては不完全であると認められる。

【００３２】

【表１０】

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１及び第２の発明に係る有機自硬性鋳型の浸硫防止法
を実施することにより、有機自硬性鋳型の鋳造時におい
て、硫黄系ガスの鋳物表面及び鋳物内部への浸硫現象に
より生ずる異常組織の発生と、焼着現象の発生とを防止
することができ、長年の有機自硬性鋳型の鋳造に関する
課題を解決し得たものである。また、本願の第３の発明
は、上記の有機自硬性鋳型の浸硫防止法の実施に適する
有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤を提供することができた
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドーナツ型試験用フラン鋳型の中央縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１フラン鋳型２試験材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山久香川県香川郡香川町大字浅野1053番地１株式会社ツチヨシ香川工場内 (72)発明者黒川豊広島県広島市中広町１丁目７番６号株式会社ツチヨシプロダクト事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機自硬性鋳型表面に、鉄酸化物を基材
として含む塗型剤を塗布して鋳型中に浸透させた第１塗
型層を設け、次いでこの第１塗型層の上に、焼着防止用塗型剤を塗布
して第２塗型層を設けることを特徴とする有機自硬性鋳
型の浸硫防止法。
【請求項２】有機自硬性鋳物砂に、鉄酸化物を添加し
て有機自硬性鋳型を形成し、この有機自硬性鋳型表面に、鉄酸化物を基材として含む
塗型剤を塗布して鋳型中に浸透させた第１塗型層を設
け、次いでこの第１塗型層の上に、焼着防止用塗型剤を塗布
して第２塗型層を設けることを特徴とする有機自硬性鋳
型の浸硫防止法。
【請求項３】有機自硬性鋳型表面に塗布され、浸透す
る塗型剤において、鉄酸化物の１種又は２種以上を基材
として含むものであり、この鉄酸化物の１種又は２種以
上の含有量が基材全量の４０〜１００重量％であること
を特徴とする有機自硬性鋳型用浸透性塗型剤。