JPS5994550A - 球状化黒鉛鋳鉄鋳物の表層黒鉛組織の劣化防止方法 - 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】 この発明は、球状化黒鉛鋳鉄Ｃ以下ＳＧＩと略す）鋳物
の表層黒鉛組織の劣化防止方法に関し１、とくにＳＧＩ
鋳物を、酸硬化型有機粘結剤を用いた鋳型により鋳造を
行う際の表面異常組織を改善して、鋳放し状態のままで
使用されるＳＧＩ鋳物の変形防止と、耐クラツク性増強
を実現する方法を提案しようとするものである。

有機自硬性鋳型、なかでもフラン樹脂を粘結剤とする鋳
型が最近多く使われ、この粘結剤は樹脂に加える硬化剤
の量の調節により、鋳型の硬化速度を調整することで造
型能率を著しく向上する上、しかも硬化剤としてパラト
ルエンスルホン酸（ＰＴＳ　’Ｉが使用されることから
、鋳込時の加熱によって有機酸が分解、消失するため、
鋳物砂の再使用ができる利点もあり、このために利用さ
れることが多くなってきた。

ところがこのような鋳型に球状黒鉛鋳鉄を鋳造すると鋳
型から発生するＳ系ガスを吸収して、鋳物表面層の黒鉛
の球状化をわるくして、その部分の組織はその一例を第
１図に示すように片状化し、鋳放の際性質を劣化するな
どの間頴点を起していることが明らかになった。図中１
は鋳型相当部で、顕微鏡写真をとるためにベークライト
樹脂を鋳肌に沿わせて充てんした部分を示し、２は表層
黒鉛異常組織部（片状、擬片状黒鉛組織）、そして８は
球状黒鉛組織部であり、これらの組織区分は以下の組織
写真を通して共通に示した。

そこで、発明者はその原因について検討を加えた結果、
上記鋳型に含まれる硬化剤（玉揚ＰＴＳなど）から鋳造
時に発生するＳ系ガスである硫化系ガスなどが溶湯内に
浸入し、該溶湯表面部分においてＳ濃度が高くなる、所
謂浸硫現象によって惹起される事実を知見した。

この発明は上記知見にもとすいて対策を種々検討したも
のであって、前記有機自硬性鋳型の硬化剤に用いた有機
酸からＳ系ガスを発生するような鋳型を使って球状黒鉛
鋳鉄を鋳造するにあたり、該鋳型表面に亜鉛酸化物の単
体°、もしくはこれに鉄、銅、ニッケルおよびクローム
の群より選ばれた酸化物の一種以上を添加した混合物を
塗布するかまたは、まず亜鉛酸化物を第１層として塗布
し、これに重ねて鉄、銅、ニッケルおよびクロームの、
群より選ばれた酸化物の第２層を塗布し、これらにより
、鋳物表面部分の浸硫を抑制することによって表面黒鉛
組織の劣化防止をするようにしたものである。

表面球状黒鉛組織劣化の防止が出来る理由については亜
鉛酸化物と浸硫ガスの反応により亜鉛硫化物を生成し浸
硫現象を阻止するものと考えられる。

ここに浸硫現象は有機自硬性鋳型のなかでも、スルホン
酸系の硬化触媒を用いた場合にのみに詔められることか
らスルホン酸基などのＳ含有構成成分が、高温の溶湯注
入によって熱分解を起し、さらにそれが球状黒鉛鋳鉄表
面の高温部で分解し硫化系ガスを生じて球状黒鉛鋳鉄中
に移行することによって惹起されるわけである。

こうして発生するＳ系ガスなどの硫化系ガスに対し、注
湯後凝固までの過程においてとくに亜鉛系酸化物はＳの
吸収量が著しく高いことに加えて、鉄、銅、ニッケルお
よびクロームの酸化物をさらに併用することによってそ
の効果が一層助長され、このため鋳物表面の浸硫現象が
効果的に抑制されるものと推定される。

この発明の適用は、酸硬化型有機粘結剤を含む鋳型であ
る限り、けい砂、ジルコンサンド、シャモットサンド、
クロマイトサンドなど、鋳物砂の種類は問わないが、有
機粘結剤としては、フラン樹脂、フェノール樹脂などを
用い、とくにその酸硬化剤として、パラトルエンスルホ
ン酸、ベンゼンスルポン醒、キシレンスルホン酸、ニト
ロベンゼンスル、ホン酸などのスルホン酸系の硬化触媒
を用い、その結果、これらの常法の配合下に造形された
鋳型から、とくにＳＧＩの鋳造中にＳ系ガスの発生で、
鋳物の表層黒鉛組織が浸硫現象により劣化する問題につ
いて適切、簡便な解決が与えられる。

こ−に塗型材は、すでにのべたように、亜鉛の酸化物ま
たはこれにニッケル、クロム、鉄および銅のうちから選
ばれる１種以上の酸化物を併用することができ、こ＼に
塗型材配合は、たとえば基材として酸化亜鉛以外に上記
酪化物に僅かな量の、黒鉛などを、また粘結剤としては
けい酸塩または粘土系無機物、ベントナイトなど全配合
しさらに必要ならば添加材としてセロゲンなどの活性材
を添加した水溶性塗型材で濃度を５０〜７０　Ｂｅ’の
範囲に調整し、ＳＧＩ鋳物の性状に応じて適宜選択する
ことができるが、塗型材全配合中に亜鉛酸化物を少くと
も５０％以上占めることが必要である。

塗型材配合の一例は次のとおりである。

亜鉛ならびにニッケル、クロム、鉄および銅ノ各醜化物
は、少くとも５０μｍ以下の微粉末であることがのぞま
しい。

なお、この発明で目指すところとは！同主旨において、
ニッケル、鉄、銅、コバルト、マンガン及びクロムのそ
れぞれの酸化物からなる群より選ばれた１種または２種
以上を＃硬化型有機粘結剤にスルホン酸系硬化触媒を併
用した有機自硬性鋳、型それ自体に混入したり、また該
鋳型の塗型材成分に用いること、ざらに鉄酸化物を塗型
材として鋳型壁面に塗布することが試みられた事例も見
受けられるが、これらに対してこの発明は、以下の路点
において効果の較差が著しい、。

１　この発明の塗型材は酸化亜鉛を基材としたものであ
る。

従来の黒鉛を基材にしたものと異なりしかも活性相を配
合しているので作業性もよい。塗布層も従来の黒鉛では
２〜３間に対しこの発明の方法では１．５Ｍで充分効果
を得ることを知見した。何故このような効果が得られる
かは目下研究中であり、とくに亜鉛酸化物は浸硫ガスの
反応により亜鉛硫化物を生成しＳの浸入現象を阻止する
ためと考えられる。第２図に鋳造組織の一例な示した、
また酸化亜鉛に僅かな黒鉛を混合してもさしつかえない
が黒鉛量は塗型基材中の２０％以下が望ましい。それ以
上ではＳの浸硫が多く異常組織層が大きくなる。

２　従来公知のニッケル、銅またはり田−ム、鉄、など
の酸化亜鉛単体で塗布した場合の異常組ｍ層の比較を行
なった。公知のもの−うち一例として酸化ニッケルだけ
を塗布した場合（第３図）とこの発明に従い酸化亜鉛と
前記公知の酸化ニッケルを混合しこれを塗布した場合（
第４図）を比較すると、前者に比べて後者の方が表層黒
鉛異常組織層２が顕著に少ないことが判る。

３　鋳型表面層にこの発明に従い酸化亜鉛単体またはこ
れに黒鉛２０％以下で配合し、粘結材と活性材（セロゲ
ン）を加えた塗型材を一層塗布したその上に公知の酸化
物に粘結材と活性材を加えて塗装した所謂二層塗り方法
で行なった−この場合従来公知の酸化物に比し塗布状況
が異なり活性材の効果で塗り易く二層塗布しても塗布層
は従来のものとほとんど同じ程度でありしかも第５図の
ように表層黒船異常組織層２の発生が少ない。これは酸
化亜鉛の浸硫効果が上記公知１１ヒ＠ｆｊ％１長しＮ効
果を発挿しているものと考える。

サラニこれらの関做を明白にするために塗型材の実施例
を効果について整理した結果を第６１ｉ２１に、示す。

この図より従来の黒鉛塗型を使用した場合と公知の酸化
物の一例として酸化ニッケル塗型したものおよびこの発
明による酸化亜鉛と鹸化ニッケル混合塗型を塗型した場
合、酸化亜鉛のみの塗型の時の異常組織層の厚みを比較
したものでミクロ組織はいずれも５０倍である。

第７図は第６図を参考に異常組織の厚みと塗型材の配合
１４合についての結果を図表化したものである。

以下、この発明の実施例についてさらに具体的に説明す
る。

鋳型骨材であるけい砂として揚滓５号けい砂１００部重
量比に市販品の硬化剤であるｐ’ｒｓｏ、６都市社比を
添加した後尿素変性フラン樹脂１．２部重徂比を粘結剤
として添加混練し、第８図に示すような外径１８００　
ｍｍ×厚み２５１１Ｉｍで対をなす端壁を１２０龍間隔
でつないだ形状をなす鋳物の造型に供した。

鋳型面にこの発明に従い酸化亜鉛単体の塗型材を塗布し
た。また酸化亜鉛の塗型を一層塗布しそ、の上に酸化ニ
ッケルを塗布した二層塗り塗型を行なった。さらに、こ
の発明に従う酸化亜鉛に対し、特定の酸化物として酸化
ニッケルの粉末の比率を５０：５０の割合に配合した塗
型材を塗布した。

次にかくして得られた鋳型内に下記表１に示す成分の球
状黒鉛鋳鉄をそれぞれ鋳込んで上記鋳物を鋳造した。

なお従来法により黒鉛塗型を施した場合における表面層
の顕微鏡組織はすでに触れた第１図に示すとおりであり
、一方玉揚のようにこの発明の方法による組織を第２図
と第４図および第５図に掲げて比較した。各鋳物試片の
表層にて黒鉛形状の崩れた所謂表層黒鉛異常組織部２は
、この発明の塗型を施した第２図と第４図および第５図
において出現が極めて僅がであることが判る。

次に＃９図に酸化亜鉛単体とこれに酸化ニッヶ、ルの粉
末を添加した各塗型材をそれぞれ塗布したものと従来の
黒鉛塗型の場合の表面からの球状化率を比較した。

第９図の結果から明らかなように酸化亜鉛単体の塗型材
を塗布した鋳物またはこれに酸化ニッケル添加の塗型相
を塗布した鋳物にあっては付番４゜５で示した如く表層
と鋳物深部（中心部）の球状化率との間には顕著な差は
認められないのに対し、酸化亜鉛や、またはこれと間化
ニッケルとを何れも添加しない塗型材すなわち従来の黒
鉛塗型を使用した鋳型にあっては、付番６で示したよう
に、鋳物表Ｊ’ｌｊ部は球状化率が非常に悪−く顕著な
差が認められる。これらの事実より従来の黒鉛系塗型を
塗布した鋳型を用いて得られた鋳物に起きる表ｆｉＱ黒
鉛異常組織２はＳ濃化の問題であり、これがこの発明に
従って酸化亜鉛か、これに酸化ニッケルを添加した塗型
を塗布するか、または一層に酸化亜鉛を塗布し、その上
に酸化ニラチルを塗布した二層塗型を施すことによって
効果的に解消され得ること、明白である。

なお塗型材を用いる方法として揮発性塗型材で行なう方
法もあるがメタノールの残留に起因するガス欠陥などが
発生するのでなるべくさけた方が好ましい。

この発明の方法は、安価な材料で鋳型に塗型を品質を向
上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フラン樹脂鋳型に黒鉛塗型を施した球状黒鉛
鋳鉄組織、また 第２図は、フラン樹脂鋳型に酸化亜鉛の塗型を施した球
状黒鉛鋳鉄組織、さらに 第８図は、フラン樹脂鋳型に酸化ニッケル塗型のみを施
した球状黒鉛鋳鉄組織、 第４図は、フラン樹脂鋳型に酸化亜鉛と酸化ニッケルを
混合した塗型を施した球状黒鉛鋳鉄組織、そして 第５図はフラン樹脂鋳型に酸化亜鉛を一層塗布しその上
に酸化ニッケルを塗布した二層塗型を施、した球状黒鉛
鋳鉄組織の顕微鏡写真図であり、第６図は、表層黒鉛異
常組織の比較図であり、第７図は、フラン樹脂鋳型の異
常組織の厚みと塗型材配合の関係を示したグラフ、 第８図は、鋳物試片の外観図、そして 第９図は、フラン樹脂鋳型に黒鉛、酸化亜鉛および酸化
亜鉛と酸化ニッケルの混合物をそれぞれ塗型材として塗
布し、球状黒鉛鋳鉄を鋳込んだ表面からの球状比率の比
較を示すグラフである。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　亜鉛酸化物を主体とする塗型材による、酸硬化型有
   機粘結剤を含んだ鋳型の表面塗布を施した塗型をもって
   、球状黒鉛鋳鉄鋳物の鋳造に供することを特徴とする、
   球状黒鉛鋳鉄鋳物の表層黒鉛組織の劣化防止方法。 区　塗型材が、ニッケル、クロム、鉄および銅の各酸化
   物のうち少くとも１種を、さらに配合したものである、
   １記載め方法。 ＆　塗型が、亜鉛酸化物系塗型材による第１層と、その
   表面に重ねて塗布した、ニッケル。 クロム、鉄および銅の各酸化物のうち少くとも１種を含
   有する塗型材の第２層とからなる、１記載の方法。