JPS6043822B2

JPS6043822B2 - 砂型の溶射コ−テイング方法

Info

Publication number: JPS6043822B2
Application number: JP4724879A
Authority: JP
Inventors: 弘志坂口; 英雄角田; 修二小野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1979-04-19
Filing date: 1979-04-19
Publication date: 1985-09-30
Also published as: JPS55139139A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は砂型鋳造の際に鋳物表面に砂が焼着するのを防
止するために行なう砂型の溶射コーティング方法に関す
る。

一般に、砂型を用いる鋳造においては、鋳造中に、鋳物
表面へ砂型表面の砂が付着したり、砂型側へ溶湯が浸透
したりする。

いわゆる焼着現象が発生することがある。該現象が発生
すれば、その鋳物の表面仕上に多大の費用を要すること
になるので、大きな不利益をもたらす結果となる。この
対策として、通常は、砂型の表面に樹脂を粘結剤とする
耐火物の塗型材を塗布する方法が採られているが、該方
法には次のような欠点がある。すなわち、塗型材中の耐
火物粉末を粘結しているフェノール等の樹脂が鋳造中に
燃焼し、粘結力を失い、塗型材層の強度ぎ低下する。

この結果、塗型材層に割れが入つたり、砂型表面から塗
型材層が剥離するようになり、これらが原因となつて−
砂の焼着現象を生じることが多い。また、焼着現象の対
策として、一部に、砂型の表面に耐火物材料を溶射する
方法が検討されている。

しかし、該方法によれば、溶射作業時に砂型の表面が高
温に加熱されるため、砂型の粘結剤が燃焼し、砂型表面
層の砂が剥離する事態が生じる。よつて、耐火物材料の
溶射はできないとされている。なお、Ｃ０２砂型は耐火
物材料の溶射の可能性が多少あるが、表面層の砂粒の粘
結力がそれほど強くないので、表面割れや溶射層の剥離
が生じ易く、溶射作業が困難である。

本発明者等は、以上の諸点に鑑み、先に、これまで不可
能ないしは困難とされていた耐火物材料の溶射を極めて
容易に、かつあらゆる種類の砂型に適用できる方法とし
て耐火物材料の溶射に先立つて、砂型表面に水ガラスと
耐火物粉末とを含む混合液を塗布することにより、溶射
時の加熱によつて砂型が割れたり、砂粒が落下しないよ
うに砂型を補強した後、この表面に耐火物材料を溶射す
ることを特徴とする砂型の溶射コーティング方法（特願
昭５３−１５１０４時明細書参照）を提供した。

本発明者等は、この方法につき更に検討を重ねたところ
、鋳込温度の高い（１５８０〜１６００℃）普通鋼や合
金鋼（Ｃｒを１．０％以上含む合金鋼）の鋳造の場合、
完全には焼着を防止できない場合があるという知見を得
た。そこで本発明者等は、高い鋳込温度を必要とする鋳
造の場合でも完全に焼着を防止できる砂型の溶射コーテ
ィング方法につき鋭意研究の結果、本発明方法を開発す
るに至つた。

すなわち本発明方法は砂型の表面に水ガラスと耐火物粉
末とを含む混合液を塗布し、乾燥後、この表面に耐火物
材料を溶射し、しかる後鋳造時の溶湯に対する抵抗力を
高めるために該溶射層の上に主として熱硬化性樹脂、耐
火物粉末および溶剤からなる塗型材を塗布することを特
徴とするものである。

本発明方法において、水ガラスとしてはＳｉＯ２／Ｎａ
２Ｏモル比１〜４程度のものが使用でき、耐火物粉末と
してはジルコンフラワー、アルミナ、シリカ、クロマイ
ト等が使用できる。

水ガラスは、砂型表面部の砂粒間の粘結力を高めるため
に用いられるものであるから、使用割合が少な過ぎれば
効果がｂく、一方多過ぎる場合には後述する耐火物材料
の溶射特に該溶射層の剥離が生じ易くなるばかりでなく
、砂型表面積の耐火度が下がるため焼着防止効果を下げ
ることになる。従つて、水ガラスの使用割合は、２．０
〜２０．０重量％が好適である。また、耐火物粉末は、
使用割合が少な過ぎると砂粒間に耐火物粉末を充填する
のに時間がかかり作業性が悪くなり、一方多過ぎると混
合液の粘度が高くなつて混合液が砂型表面層の砂粒間に
深く浸透しないため、砂粒間の粘結力を高める効果が低
下し耐火物材料の溶射時に該溶射層が剥離し易すくする
。従つて、耐火物粉末の使用割合は４０〜８５重量％が
好適である。上記水ガラスと耐火物粉末は水と混合して
混合液とする。

この時、水ガラスと水を均一に攪拌し．て水ガラス溶液
を調製しておき、ここに耐火物粉末を加えて混合する手
順を採れば、上記混合液は極めて容易に調製できる。上
記混合液は、スプレー、その他の適宜の手段によつて砂
型表面に塗布し、自然乾燥またはバー。ナー等によつて
乾燥される。該混合液の乾燥時の塗布層厚は、砂型表面
の砂粒の最も出た所を０とする場合、０が最も理想的で
あるが、−０．３〜＋０．２７ｗｔとしてもよい。これ
は、塗布層厚が＋０．２Ｔｆｒ！ｎ以上では耐火物材料
の溶射時に該溶射層が剥離し・易すくなり、−０．３以
下では砂粒間の粘結力を高める効果が低く耐火物材料の
溶射時に該溶射層が砂粒と共に剥離する結果となるから
である。つまり、混合液中の水ガラスと耐火物粉末は乾
燥した際に砂型表面に多量に付着して存在することは望
ましくなく、第１図に示すように砂型表面内部に混合液
が浸透し（第１図中、１）、この状態て乾燥した際に砂
布層厚（第１図中、ｔ１）が−０．３〜＋０．２顛にな
つていればよいといるものである。また、混合液の浸透
深さ（第１図、ｄ）は２〜５７９！が好ましく、５ｗ０
ｎ以上に浸透させることは無意味であるばかりでなく、
砂型の通気度を下げる点で好ましくない。なお第１図中
、２は砂粒、Ａは砂）型表面側、Ｂは砂型内部を示す。
上記混合液が塗布、乾燥された砂型表面に、アルミナ、
ジルコニウム、ジルコン酸カルシウム、その他各種の耐
火物材料が酸素一アセチレン方式の粉末溶射ガン、プラ
ズマ溶射ガン等によつて溶・射される。

溶射作業は、砂型表面の温度があまり上昇しないように
、また同じ個所に長時間溶射しないようにして、砂型の
大きさに応じて適当に冷却時間を取ることが望ましい。
例えば、小容積の砂型の場合、間歇的に数回溶射するが
、その間、・各回毎に冷却期間を取りながら、所望の溶
射層厚さを得るようにすればよい。また、溶射速度は遅
過ぎる場合には砂型の表面温度が上昇して砂型（例えば
フラン樹脂鋳型）の粘結剤であるフラン樹脂が燃焼し、
早過ぎる場合には耐火物材料の付着歩留が低下するため
、通常２００〜１０００ｍＩｆｉ／ＳｅＣ程度とするこ
とが好ましい。更に、溶射層の厚さは、０．３ＴＷＬ以
下では焼着防止効果が少なくなり、特殊な楊合を除いて
０．８Ｔｆｒ！Ｆｔ以上は必要とせず、しかも０．８Ｔ
ｗｔ以上の厚さとすることは多大の作業時間を要するば
かりでなく、ひび割れを生じさせることもあるため、通
常は０．３〜０．８７０７７！とすることが望ましい。
更に上記のようにして形成された溶射層の上に主として
熱硬化性樹脂、耐火物粉末、溶剤からなる塗型材が塗布
される。

該塗型材は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコ
ール、イソプロピルアルコール等の各種アルコールすな
わち溶剤に、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を
溶解させ、その後ジルコン粉末、アルミナ、シリカ、ク
ロマイト等の耐火物粉末を混合することにより調製され
る。また、該塗型材は、溶剤に対して耐火物粉末が多過
ぎる場合は、余り厚く付き過ぎで乾燥時にその塗布層が
剥離するので好ましくなく、逆に溶剤に対して少な過ぎ
る場合は、所定の厚さの塗型材の層を形成せさるのに時
間がかかり好ましくない。従つて、塗型材は、比重が１
．０〜１．８になるように溶剤、熱硬化性樹脂および耐
火物粉末の配合割合を調整することが望ましい。この配
合割合は、一般には、溶剤３０〜６０重量％、熱硬化性
樹脂１〜５重量％、耐火物粉末４０〜８唾量％が好適で
ある。上記塗型材は、スプレー、その他の適宜の手段に
よつて前記した溶射層の上に塗布される。

該塗型材の乾燥時の塗型層厚は、前記溶射層の最も高い
部分をＯとする場合、第２図に示すＴ２が０．１〜０．
５順とするのが望ましい。第２図中、第１図と同一符号
は第１図と同一意味を有し、３は溶射層、４は塗型材層
である。なお、上記塗型材層の粘結力は、市販の塗型材
で得られる塗型材層の粘結力と同程度で十分である。

次に、本発明の実施例を挙げる。

実施例フラン樹脂混練砂で成型した直径５０ＴＩｎ１高さ５０
；？の円筒状試験用砂型の外周面および二平面に、Ｓｉ
Ｏ２／Ｎａｐモル比２の水ガラス５．０重量％と水２５
．０重量％とを混合したものにジルコン粉末（３２５メ
ッシュをオールバスし、５ミクロン以内のものが詔重量
％のもの）７０．鍾量％を添加混合し・て調製して混合
液を、薄く（砂型表面の砂粒がいくらか目視できる程度
に）塗布し、熱風乾燥した。

得られた塗型層厚さは前記第１図中ちで示されるものが
−０．３〜＋０．２ＴＩ＄Ｌの範囲内にあつた。しかる
後、上記塗布面にアルミナ粉末を酸素−３アセチレン方
式の粉末溶射ガンにて溶射速度約３００Ｔｒ０ｎ／Ｓｅ
Ｃで３〜６秒間の溶射を行ない、次に５分間の空冷を行
なうことを１サイクルとし、８サイクル行なつて約０．
３Ｔｒ０ｎ厚さの溶射層を得た。更に、メタノール５５
．睡量％にフェノール樹脂３２．０重量％を溶解したも
のにジルコン粉末（３２５メッシュをオールバスし、５
ミクロン以内のものが３８重量％のもの）４３．呼量％
を添加混合して調製して塗型材（この場合の比重は１．
０〜１．８の範囲内にあつた）を、上記の溶射層上に、
乾燥時の塗布４層厚（第２図中Ｔ２で示されるもの）が
０．１〜０．５Ｔｆｒ！ｎになるように塗布した。また
比較のために、上記と同様の砂型に市販の塗型材（ジル
コン粉末４０〜９鍾量％、フェノール樹脂１〜５重量％
、メチルアルコール３０〜６唾量％、および少量の活性
剤の混合液と推察される）を乾燥厚０．３となるように
塗布した。

上記のようにして得た２種類の砂型を、第３図に示すよ
うに、焼着比較試検用鋳型１１ｆ）．高さ６０−の空所
１４の底部に、１２（本発明方法による砂型）、１３（
比較のための砂型）のように、溶射層、塗型材層を形成
しなかつた方の平面側を下向きにして埋め込んで設置し
、該空所１４にＳＣＰＨ４ｇｆ４′の溶湯６０ｋ９を溶
湯温度１５８０℃で鋳込んで焼着比較試験を行なつた。

なお第３図中、１２ａは本発明にかかる溶射層および塗
型材層を、１３ａ市販の塗型材層を示す。上記試験に結
果、市販の塗型材を塗布した砂型１３の方には浸透性焼
着が発生していたが、本発明方法による砂型１２には焼
着現象が全くみられず極めて良好であつた。

以上説明した本発明方法によれば、次のような効果を奏
することができる。

（１）水ガラスおよび耐火物粉末で砂型表面層の砂の粘
結力が高められているため、耐火物材料の溶射作業時に
砂型表面層の砂が剥離することなく、砂型表面層に強固
な溶射層を形成させることができる。

（２）溶射層の微細な窪みの中に塗型材中の耐火物が充
填され、また全体的に塗型材層が溶射層の上に形成され
ているため、該塗型材層が溶射層に対して熱および溶湯
の緩衝材として働き、溶射層の耐溶湯性および耐焼着性
が増強される。

従つて、前記した先願方法では焼着を完全には防止でき
なかつた鋳込温度の高い（１５８０〜１６００℃）普通
鋼や合金鋼（Ｃｒを１．０％以上含む合金鋼）の鋳造の
場合においても、溶射層が割れたり、剥離したりするこ
となく、焼着を完全に防止することができる。（３）本
発明方法によつて得られる砂型を用いて鋳造される鋳物
には砂の焼着が発生しないので、鋳物の表面仕上げに要
する費用が大幅に節減される。

（４）本発明方法は、粘土や各樹脂を粘結剤とする砂型
、ＣＯ２砂型、各種自硬性砂型、その他あらゆる砂型に
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の混合液布状況を示す説明図、第２
図は第１図のものの上に本発明方法の塗型材を塗布した
状況を示す説明図、第３図は本発明の実施例で行なつた
焼着比較試験時の砂型の設置方法を示す概略断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１砂型の表面に水ガラスと耐火物粉末とを含む混合液
を塗布し、乾燥後、この表面に耐火物材料を溶射し、更
にこの溶射面に熱硬化性樹脂、耐火物粉末および溶剤を
含む塗型材を塗布することを特徴とする砂型の溶射コー
ティング方法。