JPH0811275B2 - セラミックシェル鋳型の製造方法 - Google Patents
セラミックシェル鋳型の製造方法Info
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- 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
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- Japan
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- mold
- titanium
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- shell mold
- slurry
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
らに詳細に説明する。
【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）。
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）。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12195991A JPH0811275B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | セラミックシェル鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12195991A JPH0811275B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | セラミックシェル鋳型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300047A JPH04300047A (ja) | 1992-10-23 |
| JPH0811275B2 true JPH0811275B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=14824140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12195991A Expired - Lifetime JPH0811275B2 (ja) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | セラミックシェル鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811275B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| 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 (de) * | 2003-10-09 | 2005-05-04 | Mtu Aero Engines Gmbh | Werkzeug zum Herstellen von Gussbauteilen, Verfahren zum Herstellen des Werkzeugs und Verfahren zum Herstellen von Gussbauteilen |
| CN120984815B (zh) * | 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 | 增材制造高精度易溃散陶瓷型壳 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5422774B2 (ja) | 2013-08-23 | 2014-02-19 | 福田工業株式会社 | タイヤ洗浄装置 |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP12195991A patent/JPH0811275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5422774B2 (ja) | 2013-08-23 | 2014-02-19 | 福田工業株式会社 | タイヤ洗浄装置 |
Non-Patent Citations (1)
| 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 (ja) | 1992-10-23 |
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