JPS5939445A - 鋳造用中子および鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は成型用材料の造形、たとえば金属ならびｅこ合
金鋳物の製造に関し、時にそ、の際に用いられる＃現な
中子またはインサートの提供に関する。

史に詳細には、本発明は金属および金属合金、たとえば
軽金属を鋳造するに際して用いる中子またはインサート
を提供することに関する。

鋳物の製造に関して、セラミック配合物から潤製された
中子あるいはインサートＹ用いることは周知であり、こ
の中子またはインサートの周囲に金属または合金が鋳造
され、鋳造後それらは機械的な手段、たとえは１ｍｉ　
１１式せん孔によって、あるいは複合中子造形物の場合
には、鋳物金属と反応しないｍ剤中の溶解によって除去
されるものである。

英１チ］特Ｗ！ｆ第１，００５，１３６号明細書には、
粉末ケイ酸トリカルシウム″！たは先駆物質ならびに結
合剤を含んで成る混合物？成形し、次いで成形した造形
物ｖ１０７５℃乃至１１２５℃の範囲の温度で焼成する
ことにより中子またはインサート火製造することが記載
されている。こσ）ようにして形成された中子は金属お
よび合金、たとえばアルミニウムおよびアルミニウム合
金σ）鋳造に際して特に有用であり、これら金属および
合金から引続いて中子を５０係硝酸中の溶解により除去
することができる。苛性ソーダ水溶液中の溶解によって
除去可能な中子は英国特許第１．Ｏ１３，９３８号明細
書中に記載されており、該発明によれば中子は酸化チタ
ン３０〜７０％および１檜類以ヒの、ノ々リウム、カル
シウム、ストロンチウム、マグネシウムマタはアルミニ
ウムの酸化物あるいは先駆′４ＩｆｌＪ寅ケ含んで成る
混合物から形成されるものである。英国特許第１，０７
０，３８２号明細書には、中子と一体の型を有する、も
しくは有さない中子を、ＩＩＡ族金槁の１種類以上の酸
化物または酸化物先駆物貞および／または１種類以上の
、その他の耐火性酸化物または先駆物置と共に酸化ジル
コニウムｆたはケイ酸塩から成形された造形物を焼成す
ることにより製造することが記載されている。これらの
中子はニッケルベース合金の鋳造に際して有用であり、
これらの合金から、中子は溶融苛性ソーダまたは苛性ソ
ーダ水溶液もしくはフッ化水素酸で処理することにより
除去される。英国特許第１．１１５，４４１号明細書中
には、金属および合金鋳物、特にアルミニウム合金鋳物
について有用な型および／または中子が記載されており
、これらはリン酸カルシウムから形成され、硝酸で処理
することにより成形された鋳物から除去可能なものであ
る。第■族遷移金属の鋳物について過当な中子が英国時
ｆｆ第１．２９９，９０１号明＃１１１誓中に記載され
ており、該発明によれば、この中子はアルミナ、マグネ
シアおよび／またはジルコニアからｇＭＪ製され、そし
て焼成後、炭質材料で処理して、内部および／まには外
部層中の微粉砕された炭素またはグラファイトの一部分
を残留させるものである。

これらの記載によって調製された中子および型は町成り
の範囲に亘って用いられて来た。これらの中子による成
功にも拘らず、金属加工工業においては、周知の中子の
長所を有する一万、水中に溶解し、その結果水浴中に単
純に浸漬することによって、しばしば非常に複Ｉ＠な内
部形状を有する成形造形物７＋）ら中子を容易に除去す
ることができるものについての要求が嶋まって米た。

本発明の目的は、この柚の水溶性中子を提供することに
ある。

本発明によって、耐火物中の水浴性塩の粒度分布はそれ
ら粒状体が粒径１３乃至７５０μｍであり、８状体９０
取−１ｔ％は粒径８〜６００μｍ。

粒状体８０車菫囁は粒径５．５〜５００μｍ。

粒状体７０車１％は粒径４〜４００μｍ。

粒状体６０重量係は粒径２．８〜３５０μｍ。

粒状体５０重吋係は粒径２．０〜２８０ｐｍ。

粒状体４ｏ處蓋ｑｂは粒径１．６〜２２０１１ｍ。

粒状体３０嵐ｉｔ係は粒径１．０〜１８０μｍ、粒状体
２０重量幅は粒径帆３〜１６０μＩｎ。

粒状体１０４ｉ４は粒径ｏ、１〜１２５μｍ。

を有するものであって、本質的にこの水溶性塩を含んで
成る耐火物が提供される。

本発明の好ましい一態憬によれば、水溶性塩は次のよう
な粒度分布ｙ！１′；ＫＬ、ている。すなわち、粒状体
８乃至１１重ｊ１％は粒径３μｍ未満、粒状体９乃至１
４重量％は粒径４μｍ未満、粒状体１２乃至１９重ｔ％
は粒径６μｍ未満、粒状体１５乃至２３重ｆ％は粒径８
μｍ未満、粒状体１９乃至２９車菫囁は粒径１１μｍ未
満、粒状体２５乃至３６重、１ｉｔｑｂは粒径１６　ｐ
ｍ未満、粒状体３１・乃至４２厘ｊｔ％は粒径２２μｍ
未満、粒状体３８乃至５０重を係は粒径３１μｍ未満、
粒状体４４乃至５８重ＪＪｋ％は粒径４４μｍ未満、粒
状体５４乃至６８厘ｊｊｋｑｂは粒径６２１１ｍ未調１
粒状体６５乃至７７淑′ｔ％は粒径８８μｍ未満、粒状
体７５乃至８５重を憾は粒径１２５μｍ未満、粒状体１
００重破係は粒径１７５μｍ未満を夫々有している。

更に本発明は、鋳造可能金属または合金鋳物を製造する
方法を提供するものであり、この方法は水溶性塩の粒度
分布が前記のように規定されるものであって、本質的に
この水浴性塩を含んで成る配合物から構成される型およ
び／または中子ケ包含する鋳Ｍを形成し、この鋳型を含
む鋳型アッセンブリ内に溶融状の鋳造可曲金属または合
金から成る装入物を尋人し、この装入物を固化させ、そ
して成形されＴこ鋳物から前記型および／または中子を
除去することケ％徴とするものである。

本発明の中子／型の製造に除して用いられる適切な水浴
性塩には、塩化ナトリウムおよび塩化カリウムならびに
メタケイ酸ナトリウムがある。塩化ナトリウムは好まし
い塩であり、そして勿陶この塩によって＃！済的に興味
ある鮭に効果なあげることができる。如４ａ５なる特定
の場合に用いられる水浴性塩も勿論その使用温度、すな
わちその周りｄ鋳造もしくは成形される金属筐１こはそ
の他の材料の融点附近において溶融もしくは分解しては
ならないということに留意して適確に選択されるものと
する。たとえば、融点８００℃を有する塩化ナトリウム
を、融点６６０℃のアルミニウムσ）＠造に用いるのは
非常に適切である。ぞしてまた、塩化カリウムおよびメ
タケイ酸ナトリウム（融点は夫々７７６℃および１０８
８℃〕も同様である。

本発明の中子は、水ｍ性塩と一時的結合剤とを含んで成
る混合切を調製し、この混合物を所望の形状に造形し、
そしてこの造形物ケ、とりわけ結合剤金除去するＬめに
焼成することによって適切に製造される。この混合物は
、必背により、たとえは中子の成る所望の性能を強化す
るために他の物置を含有していてもよく、この檎の付加
的成分は、たとえば１補備以上のシリカ、アルミナ、ジ
ルコン、アルミノケイ酸塩、タルク、マグネシア、ムラ
イト、粉砕（６器およびシリマナイトを金山していても
よい。この付加的成分は８ｏｏ″Ｃを超える温度で溶融
するのが好ましく、最も好ましいの％↓１０００℃？超
える温度であり、また中子形成混合物中には全混合物の
ｗボ１−係までの喰で存在してもよく、最も適切には同
一？！Ａ準で２．０乃至２．５係の藺で存在するのがよ
い。

その造形の曲に中子形成混合物の成分を互いに結合する
ために用いられ、そして焼成σ）間に燃え尽きてしまう
一時的結合剤は先に言及した先行技術明細誉中に記載さ
れた如何なる周知の結合剤であってもよい。従って、結
合剤は・ゼラフインろつ、会成有磯樹脂、たとえはポリ
スチレンまたはシリコーン４刺月旨であればよい。しか
し、目？リエチレングリコールを用いるのが良いと思わ
れる。′ｆなわち、４０００〜８０００の範囲の分子藺
を有するもσ）が好捷しく、そして分子−：６００（ｌ
有するもσ）が最も好ましい。任意に充積された粉体中
にボイドを供給することにｒｌす、そして造形する結果
となるので、結合剤は丁腋そのＪ９ｒ　”１１献たけ存
在するσ）がνｔましい。

水浴性塩は結合剤によって湿潤化されるべきことが必要
とされる。着千〇）場合には、こσ）こと？確実にする
ため湿潤剤の存在が必要とされるかも知れない。水溶性
塩が、その表面に陰電荷を有するとき、たとえば塩化ナ
トリウムまたは塩化カリウムの場合には、アニオン界面
活性剤の存在が望ましい。適当な界面活性剤はエーテル
硫酸タイプのものであり、その中でも使用するのに好ま
しいと思われろものは、ニー・ビ・エム、ケミカルズ、
リミテッドにより［ソルミン（Ｓｏｌｕｍｌｎ　）　Ｐ
ＥＮ２１ＪＪの閤品名で販売されているものである。界
面活性剤は中子形成混合物中に混合物のＮ　ｉｆニーＡ
Ｉ；準で０．２〜２．（ｌｉｉ′縫憾の分財で存在する
のが適当である。

本発明の中子′１Ｔこはインサートは、先ず成形材料混
合物、すなわち、水ｍ性塩、界面活性剤ならびにその他
の所望σ］物買から成る混合物？調製し、そしてこれら
の成分を充分に混合することによって作成される。慢ら
オＩたペーストを顆粒状とシフ。

そして次ＶこＨ［望の中子形状に造形する。造形は等圧
圧縮、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、押出
し−ま１こは流し込みによって行えはよい。

射出成形は好ましい方法であり、そして造形中子の焼成
が引続いて有機材料を追い出し、そして水浴性塩の粒状
体を焼結することＶＣ７”、ｃる。焼結は、隣接する塩
の粒状体を備かに＠融させる効果を有し、これが造形中
子に多孔性構造を与える。焼結中に生ずる中子の収縮の
度合いか最小に保持されるべきことは勿論望ましいこと
であり、そして中子形成混合物の不活性物質はこの収縮
を阻止するために助けとなる。

本発明のｉＫ要な特徴は、中子形成混合物の主要成分と
して用いられる水ｍ性基の粒状体が特殊かつ特別な粒塵
分布を有すべきことである。本発明σ）更にもう一つの
特徴は、この粒度分布を達成するための手段である。本
発明によれは、これは非１票準湿式磨伜技法により達成
される。塩化ナトリウム、塩化カリウムまたはメタケイ
ボナトリウムは標準ボールミル磨砕技法を用いて磨砕す
ると、物質の粒子は、夫々が同一の粒径チＴこ（工非常
に狭い範囲内の粒径の分布を有する、より小さな粒状体
に変化する。本発明において、磨砕は上に列挙した粒度
分布をもたらすように行われる。これを達成するための
一つの方法は塩の粒状体′ｆ！−暦砕して、先に引用し
た範囲内の粒度を有する各）々ツチを得、そして次に磨
砕粒状体の混合を行って、規定された粒度分布を有する
粒状体混合物を生成することである。しかしながら、本
発明の特徴によれは、塊粒状体の磨砕は、適当な磨砕液
中で塊粒状体を湿式粉砕することにより一段操作で行わ
れる。磨砕液は非水性、非極性で、そθ）Ｌ塊粒状体に
対し不活性であるべきであり、その実例にはエタノール
および流動パラフィンがある。ボールミル磨砕法は下記
のＡラメータを包含する。

ＩＩＩ　　略等答畦の水浴性塩と磨砕媒体（たとえば、
ボール）と？ミルに装入すること。

（１１；　　磨砕液１　ｄｍに対し水爵性塩約２　Ｋｇ
を用いること。

ｕｎ＋　　ミル容量５　ｄｍ３に対し水浴性塩約Ｉ　Ｋ
ｙを用いること。

磨砕はｊ５ｒ要の粒就分布が慢られるまで進行する。

代表的な磨砕条件はボールミルの回転速度６８　ｒ、　
ｐ、ｍ、、ミルの直径；ｊ６　ｃｍ　ｓおよび磨砕時間
０．５乃至１時間である。

以下の実施例は本発明を例示する目的で示されるもσ）
である。

実施例 １５０〜２００μｍの範囲内の粒状体単一寸法（ｐａｒ
ｃｅｌｓ　ｍｏｎｏ　１Ｉｉｚｅ　）　Ｙ有する塩化ナ
トリウム結晶をエタノール中で湿式磨砕した。

磨砕条件は仄の辿りであった： （目　等６責σ）塩化ナトリウムおよび磨砕用ポール、
１ｌｌｌ　　エタノール１　ｄｍ３に対し塩化ナトリウ
ム２　Ｋ９．１１ｉ１　　ミル荏敏５　ｄｍ”に対し塩
化ナトリウムＩＫｆ０暦砕した後、塩化ナトリウム粒状
体′？結住削で湿潤ａＪ能とするため、これケアニオン
界面活性剤で処理した。具体的には、塩化ナトＩＪウム
粒状体？７０℃に加熱し、そして［ソルビンＰＦＮ２１
１Ｊ　（ニー・ビー・エム・ケミカルズ、リミテッド）
１束量幅ケ箔加しＴこ。次にこの混合物を双２−羽根ミ
キサ−（ｔｗｉｎ　Ｚ−ｂｌａｄｅ　ｍ１ｘｅｒ　）中
で（資）外曲光分に混合し１こ。

中子形成混合物は以下の成分から調製することができる
ニー 塩化ナトリウム　７０〜８５重駄係、 界ｒｍｉ　ｉ内性ハリ　　０．５〜１．５　重前係、ポ
リエチレングリコール（分子１６０００）１２〜１９東
１転 ジエチレングリコールモノステアレート４．８〜７．６
小量係、 ジイソオクチルフタレート　１．６〜２．７取址’１６
゜符に虐切な成形材料は上記の成分ケ詮んで構成される
ニー 塩化ナトリウム　７０．７５屯Ｉ五係、界面活性剤　１
．００厭隘係 ポリエチレングリコール（分子ｔ　６０００　）１８．
３５屯−４係、 ジエチレングリコールモノステアレート７．３５重賛係
、 ジイソオクチルフタレート　２．５５ｔｔｑｂ。

上記混８物のＡ製に際して、残存成分を界面活性剤処理
しｙ：塩化ナトリウムに重加し、そして混合は約６０分
間行われる。このようにしてＩＡＩｎされたペーストｖ
ミキサーから除去し、そして射出成形に適した寸法に顆
粒化する。

中子はこれらの顆粒から従来の射出成形により成形され
、この場合、成形材料の温度は約７０℃であり、そして
型σ）温度は約６℃である。

造形した中子を射出成形用型から取り出し１こ俊、これ
を耐火性箱（たとえば、さや（ｓａｇｇｓｒ　）　）内
の耐火性粉体（たとえばアルミナ微粉）中に配置し、そ
して７００℃に加熱する。温度上昇の速度は２００℃ま
では加℃／時聞未満、そして７００℃までは４０℃／時
間未７両であることが好捷しい。造形した中子は７００
℃で、少くとも４時間焼成する。

造形した中子は、そのｆ＆’Ｖ　１４　＆よび金属合金
の鋳造に敵して使用され、ｇ造鏝中子はこれら金属およ
び金属合金から引続いて水中の溶解によって除去すれば
よい。利用ｏＴＭ目な鋳造技術には、車力ダイカスト、
圧力ダイカスト、砂型鋳物、インベストメント鋳造法ｒ
ｌらひにその他の耐火性型技術がある。この中子はアル
ミニウムおよびアルミニウム合金の鋳造、マグネシウム
鋳造および亜鉛ペースダイキャスティングに際して特別
な有用性を示す。

本発明は特に金属および金属合金の鋳造に関連して説明
して来たが、本発明の中子は、たとえば射出およびトラ
ンスファー成形技術を利用するプラスチックス材料の成
形においても、また有用であることに注目すべきである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火物中に水溶性塩を含み、この水浴性塩の耐火物
   中の粒度分布は粒状体が粒径】］乃至７５０μｍであり
   、 粒状体９０重計係は粒径８〜６００μｍ。 粒状体８０ｍ１％は粒径５．５〜５００　／Ｊｍ。 粒状体７０厘畦憾は粒径４〜４００μｍ。 粒状体６０嵐重係は粒径２．８〜３４０μｍ。 粒状体５０東輸、係は粒径２．０〜２８０μｍ。 粒状体４０重ｆ％は粒径１．６〜２２０　ｐｍ。 粒状体３０重ｉ係は粒径１．０〜１８０μｍ。 粒状体２０重ｊｉｋ係は粒径０．３〜１６０μｍ、およ
   び粒状体１０重ｊｉｔ　％　＆’！粒径０．１〜１２５
   ７４ｍを南することを特徴とする耐火物。 ２、水浴性塩の粒度分布が特ｆＦａｐ求の範囲第１項に
   規定されるものであって、本質的にこの水浴性塩を含ん
   で成る配合物から構成される型および／または中子を包
   含する鋳型う・形成し、この鋳型？含む鋳型アッセンブ
   リ内に浴融状の鋳造可能金属または合金から成る装入物
   を導入し、この装入物を固化させ、そして成形された鋳
   物からＡｉｌ記型および／または中子を除去すること？
   特徴とする鋳造可能金属または合金８ｆｉＩ物の製造方
   法。