JPH0811275B2 - Method for manufacturing ceramic shell mold - Google Patents

Method for manufacturing ceramic shell mold

Info

Publication number
JPH0811275B2
JPH0811275B2 JP12195991A JP12195991A JPH0811275B2 JP H0811275 B2 JPH0811275 B2 JP H0811275B2 JP 12195991 A JP12195991 A JP 12195991A JP 12195991 A JP12195991 A JP 12195991A JP H0811275 B2 JPH0811275 B2 JP H0811275B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
titanium
ceramic shell
shell mold
slurry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP12195991A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04300047A (en
Inventor
良広 吉田
泰之 山崎
千歳 林
渡 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyama Prefecture
Original Assignee
Toyama Prefecture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyama Prefecture filed Critical Toyama Prefecture
Priority to JP12195991A priority Critical patent/JPH0811275B2/en
Publication of JPH04300047A publication Critical patent/JPH04300047A/en
Publication of JPH0811275B2 publication Critical patent/JPH0811275B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高融点活性金属、例え
ばチタンまたはチタン合金の精密鋳造用鋳型の製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a mold for precision casting of a high melting point active metal such as titanium or titanium alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】チタンまたはチタン合金等の高融点活性
金属材料は、溶融状態において鋳型耐火物との反応およ
び耐火物自体の解離によって、鋳造品が汚染されやす
い。このため、従来はチタンまたはチタン合金の鋳型材
料として、高温での耐熱性があり、チタンとの反応性の
低い黒鉛、イットリア、ジルコニア、カルシア、マグネ
シア等の耐火物材料が用いられてきた。
2. Description of the Related Art A high melting point active metal material such as titanium or a titanium alloy is liable to be contaminated in a cast product by a reaction with a mold refractory and dissociation of the refractory itself in a molten state. For this reason, conventionally, refractory materials such as graphite, yttria, zirconia, calcia, and magnesia, which have heat resistance at high temperatures and low reactivity with titanium, have been conventionally used as template materials for titanium or titanium alloys.

【0003】チタンまたはチタン合金の鋳型は、大別し
てラドムグラファイト法とロストワックス法によるもの
とがある。前者は耐火物材料として黒鉛を主骨材とし、
炭素系もしくは樹脂系バインダーを用い、黒鉛粒を模型
上に充填し、つき固めた後模型を脱型して乾燥した後
に、焼成して鋳型とする。
Templates of titanium or titanium alloys are roughly classified into those by the Radom graphite method and the lost wax method. The former uses graphite as the main aggregate as a refractory material,
Using a carbon-based or resin-based binder, graphite particles are filled on a model, and after solidification, the model is demolded, dried, and then baked to form a mold.

【0004】後者は、耐火物材料としてイットリア等の
酸化物系耐火物を主骨材として用い、エチルシリケート
加水分解液、水系もしくは無水系コロイダルシリカゾ
ル、アルミナゾル等を酸化物系バインダーとするセラミ
ックシェル鋳型が用いられている。酸化物系耐火物を用
いた鋳型は、鋳造品と相似のワックスパターンを成形
し、これを酸化物系耐火物スラリー中に浸漬(ディッ
プ)して、スラリー層を形成し、該スラリー層に酸化物
系耐火物粒をふりかけて付着させ(スタッコ)、このコ
ーティング作業を数回繰り返し、シェル層の厚さ6〜1
0mmのセラミックシェル鋳型とする。次いで、オート
クレーブもしくはショックヒーティング等で鋳型を加熱
して、該鋳型内のワックスパターンを消失させるもので
ある。
The latter is a ceramic shell mold that uses an oxide refractory such as yttria as a main aggregate as a refractory material, and uses an ethyl silicate hydrolyzate, an aqueous or anhydrous colloidal silica sol, an alumina sol or the like as an oxide binder. Is used. A mold using oxide refractory forms a wax pattern similar to the cast product, dips this in oxide refractory slurry to form a slurry layer, and oxidizes the slurry layer. Particles of refractory material are sprinkled to adhere (stucco), and this coating operation is repeated several times to obtain a shell layer thickness of 6 to 1
Use a 0 mm ceramic shell mold. Then, the mold is heated by autoclaving, shock heating, or the like to eliminate the wax pattern in the mold.

【0005】特に、ロストワックス法におけるセラミッ
クシェル鋳型では、鋳型厚みが6〜10mmと比較的肉
薄であるために、コーティング、脱ワックス、焼成、鋳
造の各工程においてコーティング、熱ショック、溶湯重
量等に耐え得る鋳型強度を具備する必要がある。このた
め、一般的には、エチルシリケート加水分解液、水系も
しくは無水系コロイダルシリカゾル、アルミナゾル等の
酸化物系バインダーを用いている。
Particularly, in the ceramic shell mold in the lost wax method, since the mold thickness is relatively thin as 6 to 10 mm, coating, heat shock, molten metal weight, etc. are caused in each step of coating, dewaxing, firing and casting. It is necessary to have a mold strength that can withstand. For this reason, an oxide binder such as an ethyl silicate hydrolyzate, an aqueous or anhydrous colloidal silica sol, and an alumina sol is generally used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、黒鉛鋳
型では、溶湯と接触する鋳型材とが反応して、鋳造品の
鋳肌部にはチタンの炭化物の反応層ができる。また、セ
ラミックシェル鋳型では、前述のようにバインダーにシ
リカ、もしくはアルミナを含有させているので、これら
の耐火物がプライマリーコート層に存在することにな
り、溶融チタンと反応すると、耐火物中の酸素が解離し
チタンを酸化するため、鋳肌部が汚染される。
However, in the graphite mold, a reaction layer of the titanium carbide reacts with the molten metal and the mold material in contact therewith to form a reaction layer of titanium carbide on the casting surface of the casting. Further, in the ceramic shell mold, since the binder contains silica or alumina as described above, these refractories are present in the primary coat layer, and when they react with molten titanium, oxygen in the refractory Dissociates and oxidizes titanium, contaminating the casting surface.

【0007】したがってこれらの鋳型材料を用いた場
合、チタンまたはチタン合金などの溶湯との反応によっ
て生じた汚染層を、除去する工程が必要となり、多大な
経費と時間がかった。本発明では、チタンまたはチタン
合金の溶湯との反応を抑制するセラミックシェル鋳型を
提供しようとするものである。
Therefore, when these mold materials are used, a step of removing the contaminated layer generated by the reaction with the molten metal such as titanium or titanium alloy is required, which is very expensive and time-consuming. The present invention seeks to provide a ceramic shell mold that suppresses the reaction of titanium or titanium alloy with the molten metal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、有機溶媒で溶
解したポリカーボネートの溶液中に安定化ジル コニア
(ジルコニアにカルシア、イットリア、マグネシア等を
添加して固 溶体を生成させ、安定化したものをいう。)
を配合して作製したスラリー中にワックスパターンを浸
漬した後、前記耐火物粒を付着させたプライマリーコー
ト層を形成し、その外側に精密鋳造用シェル鋳型からな
るバックアップシェル層を形成し、ワックスパターンを
除去した後、焼成することを特徴とするセラミックシェ
ル鋳型の製造方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is stabilized Jill Konia in a solution of the polycarbonate dissolved in an organic solvent
(Calcia, yttria, magnesia, etc. in zirconia
Added to to produce a solid solution, it refers to stabilized. )
After immersing the wax pattern in the slurry prepared by blending, the primary coat layer to which the refractory particles are adhered is formed, and the backup shell layer made of the shell mold for precision casting is formed on the outside thereof, and the wax pattern is formed. The method is for producing a ceramic shell mold, which comprises firing after removing the.

【0009】バックアップシェル層は、通例のセラミッ
クシェル鋳型の製法に従い、耐火物材料として、ムライ
ト、アルミナ、ジルコン砂、溶融シリカ等を、バインダ
ーとしてはエチルシリケート加水分解液、水系もしくは
無水溶媒系コロイダルシリカゾル等をそれぞれ用いて成
形するものである。
The backup shell layer is made of mullite, alumina, zircon sand, fused silica, etc. as a refractory material, and ethyl silicate hydrolyzed liquid, a water-based or anhydrous solvent-based colloidal silica sol as a refractory material according to a usual ceramic shell mold manufacturing method. And the like are used for molding.

【0010】[0010]

【作用】有機溶媒で溶解したポリカーボネート溶液と耐
火物粉末からなるスラリーは、有機溶媒が気化するに従
って、ワックスパターン上のプライマリーコート層を強
固にすると共に、該層に付着させた耐火物粒を結合させ
る。このようにして形成されたプライマリーコート層
は、樹脂の耐水性、耐熱性および機械的強度により、鋳
型のコーティング工程や、脱ワックス工程において鋳型
の変形や割れの発生を防止する。特に、プライマリーコ
ート層に、シリカ系および、アルミナ系のバインダーを
使用しないために、チタン溶湯との反応が抑制され、低
酸素化が図れる。従って、本発明によれば、健全なチタ
ンまたはチタン合金鋳造品を得ることが出来る。
The slurry composed of the polycarbonate solution dissolved in the organic solvent and the refractory powder strengthens the primary coat layer on the wax pattern as the organic solvent vaporizes and binds the refractory particles attached to the layer. Let The primary coat layer thus formed prevents deformation and cracking of the mold in the mold coating step and the dewaxing step due to the water resistance, heat resistance and mechanical strength of the resin. In particular, since the silica-based and alumina-based binders are not used in the primary coat layer, the reaction with the molten titanium is suppressed, and oxygen can be reduced. Therefore, according to the present invention, a sound titanium or titanium alloy casting can be obtained.

【0011】本発明のセラミックシェル鋳型の製造方法
において、プライマリーコーティング用スラリーのバイ
ンダーを溶解する有機溶媒には、ケトン系、芳香族系、
エステル系、エーテル系、フェノール系、及び塩素系な
どが挙げられる。とくに、塩素系ではクロロホルム、ク
ロロベンゼン、エーテル系ではテトラヒドロフラン、ジ
オキサン、フェノール系ではクレゾールが用いられる
が、溶解性及び作業環境の安全性において、テトラヒド
ロフランが好適である。
In the method for producing a ceramic shell mold of the present invention, the organic solvent that dissolves the binder of the slurry for primary coating includes a ketone type, an aromatic type,
Examples include ester-based, ether-based, phenol-based, and chlorine-based. In particular, chloroform is used as chloroform, chlorobenzene, ether is used as tetrahydrofuran, dioxane, and phenol is used as cresol. Tetrahydrofuran is preferable in terms of solubility and work environment safety.

【0012】また、バインダーには、ポリカーボネート
のほかにABS樹脂、ポリアミド、アクリル樹脂、及び
ポリエーテルスルフォンなどが挙げられるが、これらの
樹脂材料の中には、脱ワックス工程において鋳型に熱変
形を生じるものや、有機溶媒に対するバインダーの溶解
度が劣るものがある。本発明において好ましくは、ポリ
カーボネートがバインダーとして好適である。
As the binder, in addition to polycarbonate, ABS resin, polyamide, acrylic resin, polyether sulfone and the like can be mentioned. Among these resin materials, thermal deformation occurs in the mold during the dewaxing process. Some have poor solubility of the binder in the organic solvent. In the present invention, polycarbonate is preferably used as the binder.

【0013】以下、本発明の具体的な実施例を上げ、さ
らに詳細に説明する。
Specific examples of the present invention will be given below to describe in more detail.

【0014】[0014]

【実施例】スラリーの作製例を3例示す。テトラヒドロ
フラン888gに対し、60gのポリカーボネート(分
子量≒50000)を配合し、60℃で攪拌しながら溶
解し、バインダー溶液を得た。この溶液400gに純度
92.0%、350メッシュ通過が60〜80%のカル
シア安定化ジルコニアを1200g加えることによりス
ラリーを作製した(作製例1)。
[Examples] Three examples of producing a slurry will be shown. 60 g of polycarbonate (molecular weight≈50000) was mixed with 888 g of tetrahydrofuran and dissolved at 60 ° C. with stirring to obtain a binder solution. To 400 g of this solution, 1200 g of calcia-stabilized zirconia having a purity of 92.0% and passing through 350 mesh of 60 to 80% was added to prepare a slurry (Preparation Example 1).

【0015】スラリー作製例1のポリカーボネート溶液
400gに、325メッシュ通過が60〜80%のイッ
トリア安定化ジルコニアを1260g添加することによ
り、スラリーを作製した(作製例2)。スラリー作製例
1のポリカーボネート溶液400gに、300メッシュ
通過が40〜60%の電融カルシア粉末(純度99.7
%)1100gを加えることによりスラリーを作製した
(作製例3)。
A slurry was prepared by adding 1260 g of yttria-stabilized zirconia having a 325 mesh passage of 60 to 80% to 400 g of the polycarbonate solution of the slurry preparation example 1 (preparation example 2). To 400 g of the polycarbonate solution of Slurry Preparation Example 1, 300 to 40% of electromelted calcia powder having a mesh of 40 to 60% (purity: 99.7) was used.
%) 1100 g to prepare a slurry (Preparation Example 3).

【0016】次に上記作製例で作製したスラリーを用い
たセラミックシェル鋳型作製例を示す。スラリー作製例
3で作製した電融カルシアスラリー中に、ワックスパタ
ーンを浸漬し、次いで溶剤が気化しないうちに、純度9
2%、粒径0.2〜0.4mmのカルシア粒を付着させ
てプライマリーコート層を形成させた。次いで、通例の
セラミックシェル鋳型製作法に基づいてコーティングを
行い、バックアップコート層を形成させた。バインダー
は無水コロイダルシリカ、このときのスラリー用耐火物
として、ムライトフラワー、スタッコ用耐火物としてア
ルミナを使用した。
Next, an example of producing a ceramic shell mold using the slurry produced in the above example of production will be shown. The wax pattern was dipped in the electrofused calcia slurry prepared in Slurry Preparation Example 3, and then the purity was set to 9 before the solvent was vaporized.
2% and calcia particles having a particle size of 0.2 to 0.4 mm were adhered to form a primary coat layer. Then, coating was performed based on a usual ceramic shell mold manufacturing method to form a backup coat layer. Anhydrous colloidal silica was used as the binder, mullite flour was used as the refractory for the slurry at this time, and alumina was used as the refractory for the stucco.

【0017】このようにしてワックスパターン上に形成
された鋳型を、1000℃の炉内にて脱ワックスを行っ
た後、焼成炉にて1400℃で1時間焼成することによ
り、プライマリーコート層がカルシア安定化ジルコニア
からなるチタン又は高チタン合金鋳造用のセラミックシ
ェル鋳型を得た。この鋳型を用いて純チタンの鋳造を行
った。鋳造時の雰囲気はアルゴン1気圧、溶湯の温度は
約1700℃であった。炉冷後、セラミックシェル鋳型
を鋳造品から除去した後、製品のマイクロビッカース硬
度を測定したところ、鋳肌部にあっては198Hv、鋳
肌から300μm離れた部分は119Hvであった。純
チタンのマイクロビッカース硬度はおよそ100Hv程
度であることから、当該セラミックシェル鋳型を用いた
鋳造品の鋳肌は、汚染層がほとんどない良好なものであ
る。
After dewaxing the mold thus formed on the wax pattern in a furnace at 1000 ° C., it is baked at 1400 ° C. for 1 hour in a baking furnace so that the primary coat layer is calcia. A ceramic shell mold for casting titanium or high titanium alloys consisting of stabilized zirconia was obtained. Pure titanium was cast using this mold. The atmosphere during casting was 1 atm of argon, and the temperature of the molten metal was about 1700 ° C. After cooling the furnace, the ceramic shell mold was removed from the casting, and the micro Vickers hardness of the product was measured. As a result, the casting surface had 198 Hv and the portion 300 μm away from the casting surface had 119 Hv. Since the micro Vickers hardness of pure titanium is about 100 Hv, the casting surface of the cast product using the ceramic shell mold is good with almost no contamination layer.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、有機溶媒
で溶解したポリカーボネートと、高温において化学的安
定性のある耐火物材料からなるスラリーで形成されたプ
ライマリーコート層を有するセラミックシェル鋳型は、
溶融チタンとの反応が抑制されるので、チタン又はチタ
ン合金鋳造用鋳型として提供できる。
As described above, according to the present invention, a ceramic shell mold having a primary coat layer formed of a polycarbonate which is dissolved in an organic solvent and a slurry of a refractory material which is chemically stable at high temperature is provided. ,
Since the reaction with molten titanium is suppressed, it can be provided as a mold for casting titanium or titanium alloy.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 渡 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 特開 平3−8533(JP,A) 特公 昭54−22774(JP,B2) 富山工業技術センター研究報告 NO. 4(平成2年10月1日)第37,38ページに 発表 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Watano Mizuno 150 Nikamicho, Takaoka City, Toyama Prefecture, Toyama Industrial Technology Center (56) Reference JP-A-3-8533 (JP, A) Japanese Patent Publication No. 54-22774 (JP, B2) Toyama Industrial Technology Center Research Report No. 4 (October 1, 1990) Announced on pages 37 and 38

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機溶媒で溶解したポリカーボネートの溶
液中に安定化ジル コニア粉末を配合して作製したスラリ
ー中にワックスパターンを浸漬した後、前記耐火物粒を
ふりかけてプライマリーコート層を形成させ、 その外側に精密鋳造用シェル鋳型からなるバックアップ
シェル層を形成させ、次いでワックスパターンを消失さ
せた後に、該鋳型を焼成することを特徴とするセラミッ
クシェル鋳型の製造方法。
[Claim 1 was dipped wax pattern in a slurry prepared by blending a stabilizing Jill Konia powder in a solution of the polycarbonate dissolved in an organic solvent, to form a primary coating layer sprinkle the refractory grains, A method for producing a ceramic shell mold, which comprises forming a backup shell layer made of a shell mold for precision casting on the outside thereof, then eliminating the wax pattern, and then calcining the mold.
JP12195991A 1991-03-26 1991-03-26 Method for manufacturing ceramic shell mold Expired - Lifetime JPH0811275B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12195991A JPH0811275B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Method for manufacturing ceramic shell mold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12195991A JPH0811275B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Method for manufacturing ceramic shell mold

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04300047A JPH04300047A (en) 1992-10-23
JPH0811275B2 true JPH0811275B2 (en) 1996-02-07

Family

ID=14824140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12195991A Expired - Lifetime JPH0811275B2 (en) 1991-03-26 1991-03-26 Method for manufacturing ceramic shell mold

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0811275B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407001A (en) * 1993-07-08 1995-04-18 Precision Castparts Corporation Yttria-zirconia slurries and mold facecoats for casting reactive metals
DE10346953A1 (en) * 2003-10-09 2005-05-04 Mtu Aero Engines Gmbh Tool for making cast components, method of making the tool, and method of making cast components
CN120984815B (en) * 2025-10-24 2026-02-03 中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司 High-precision easy-to-collapse ceramic shell manufactured by additive

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5422774B2 (en) 2013-08-23 2014-02-19 福田工業株式会社 Tire cleaning equipment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5422774B2 (en) 2013-08-23 2014-02-19 福田工業株式会社 Tire cleaning equipment

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
富山工業技術センター研究報告NO.4(平成2年10月1日)第37,38ページに発表

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04300047A (en) 1992-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0204674B1 (en) Casting of reactive metals into ceramic molds
US4196769A (en) Ceramic shell mold
EP0910488B1 (en) Inert calcia facecoats for investment casting of titanium and titanium-aluminide alloys
US4664172A (en) Method for production of investment shell mold for grain-oriented casting of super alloy
CN106363131B (en) The method that Ti alloy casting is modified with ceramic shell surface layer
JP2663392B2 (en) Core for casting titanium and its alloys
CN1101284C (en) Integrated crucible and mold for low cost 'gamma'-tial castings
CN107324787A (en) A kind of method that carburizing deposition prepares high intensity silicon-base ceramic core
CN104662387B (en) Crucible and surface coating composition and method for melting titanium and titanium aluminide alloys
US5004039A (en) Refractory material
JPH0335839A (en) Molding material
EP0016127B1 (en) Ceramic shell mold
JPH0811275B2 (en) Method for manufacturing ceramic shell mold
RU2098220C1 (en) Mixture and method for manufacturing casting ceramic cores
CN117534483B (en) Preparation of modified white corundum powder and application of modified white corundum powder in ceramic shell surface layer material
JP3589601B2 (en) Thick large-sized cast steel products and their molds
JPH05200479A (en) Ceramic core for precision casting
EP0093212B1 (en) Refractory material
JPH05208241A (en) Casting mold for precision casting of titanium or titanium alloy
JPH05123820A (en) Mold for precision casting of titanium or tianium alloy
KR20110040104A (en) Alpha case interfacial reaction control mold for titanium alloy casting and its manufacturing method
JPS63140740A (en) Mold for casting active metal of high melting point
JP2772090B2 (en) Ceramic shell mold and core for reactive metal casting
JP2524678B2 (en) Fireproof molding
JP3130962B2 (en) High melting point active metal casting mold and method for producing the same