JPS61273233A - 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 - Google Patents
精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法Info
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- JPS61273233A JPS61273233A JP11496385A JP11496385A JPS61273233A JP S61273233 A JPS61273233 A JP S61273233A JP 11496385 A JP11496385 A JP 11496385A JP 11496385 A JP11496385 A JP 11496385A JP S61273233 A JPS61273233 A JP S61273233A
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- molding material
- mold
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、工業用金属材料やガラス材料などの精密鋳造
用鋳型材とそれを用いた鋳造方法に関するものである。
用鋳型材とそれを用いた鋳造方法に関するものである。
（従来の技術）
一般に鋳造技術は、鍛造プレス、粉末冶金などの他の金
属加工技術と比べて、大きさ、形状、製作個数などの点
で自由度が大きい特色ある加工技術であり、昔から利用
されてきた重要な金属加工技術の１つである。その中で
も特に精密鋳造法は鋳型に金型を使用せずに、普通鋳造
法と比較し、それよりも格段と寸法精度の高い製品を鋳
造できる方法として、さまざまな改良、開発が行われて
来た。そして現在では金型、一般機械部品、ジェットエ
ンジンなどの航空宇宙部品等の製造分野においては必須
の技術となっている。
属加工技術と比べて、大きさ、形状、製作個数などの点
で自由度が大きい特色ある加工技術であり、昔から利用
されてきた重要な金属加工技術の１つである。その中で
も特に精密鋳造法は鋳型に金型を使用せずに、普通鋳造
法と比較し、それよりも格段と寸法精度の高い製品を鋳
造できる方法として、さまざまな改良、開発が行われて
来た。そして現在では金型、一般機械部品、ジェットエ
ンジンなどの航空宇宙部品等の製造分野においては必須
の技術となっている。
さて、精密鋳造法により、アルミニウム、マグネシウム
、チタニウム、銅及びそれらの合金、綱、ステンレス、
コバルト基耐熱合金、ニッケル基耐熱合金など、大気溶
解材、真空溶解材のほとんどすべての金属が鋳造可能で
あるが、これらの金属の鋳造品の寸法精度や機械的性質
などの品質及び性状は使用する鋳型材料や鋳造プロセス
に大きく左右される。そして鋳型材料の選定がきわめて
重要な成功のための因子となってきた。
、チタニウム、銅及びそれらの合金、綱、ステンレス、
コバルト基耐熱合金、ニッケル基耐熱合金など、大気溶
解材、真空溶解材のほとんどすべての金属が鋳造可能で
あるが、これらの金属の鋳造品の寸法精度や機械的性質
などの品質及び性状は使用する鋳型材料や鋳造プロセス
に大きく左右される。そして鋳型材料の選定がきわめて
重要な成功のための因子となってきた。
ところで、これまでにインベストメント鋳造用鋳型材料
としてはシリカ、アルミナ、シャモット、マグネシア、
ジルコン石膏などが多く利用されて来た。しかしながら
、これらの鋳型材料はそれぞれ一長一短があり、その適
用範囲は比較的限られたものであった。例えば、シリカ
は比較的安価で、かつ耐火温度も高いので従来より鋳物
工業においては最も広く利用されており、インベストメ
ント鋳造用の混合物の基本的な原料としても使用されて
いるがステンレス鋼の鋳込みの場合、生成するクロム酸
化物との反応により鋳肌面が荒れてしまうこと、また、
純チタンや合金チタンなどのきわめて反応的な金属は鋳
込めないなどの欠点がある。
としてはシリカ、アルミナ、シャモット、マグネシア、
ジルコン石膏などが多く利用されて来た。しかしながら
、これらの鋳型材料はそれぞれ一長一短があり、その適
用範囲は比較的限られたものであった。例えば、シリカ
は比較的安価で、かつ耐火温度も高いので従来より鋳物
工業においては最も広く利用されており、インベストメ
ント鋳造用の混合物の基本的な原料としても使用されて
いるがステンレス鋼の鋳込みの場合、生成するクロム酸
化物との反応により鋳肌面が荒れてしまうこと、また、
純チタンや合金チタンなどのきわめて反応的な金属は鋳
込めないなどの欠点がある。
また石膏はＡｇ、＾ｕ１八１へＭｇ、 Ｃｕｓおよび、
これらの合金などの低融点非鉄金属に対して複雑な、か
つ薄い断面を有する形状においても良好な寸法精度とす
ぐれた表面仕上げが可能な鋳型材料として、歯科と装身
具類の分野で広く利用されているが、より高融点の鋼や
耐熱合金などの鋳込みの場合は、石膏中のイオウが高温
で化学的に反応し、鋳物表面が非常に粗悪になるなどの
欠点があった。
これらの合金などの低融点非鉄金属に対して複雑な、か
つ薄い断面を有する形状においても良好な寸法精度とす
ぐれた表面仕上げが可能な鋳型材料として、歯科と装身
具類の分野で広く利用されているが、より高融点の鋼や
耐熱合金などの鋳込みの場合は、石膏中のイオウが高温
で化学的に反応し、鋳物表面が非常に粗悪になるなどの
欠点があった。
（本発明が解決しようとする問題点）
畝上の如く、これまでの精密鋳造用鋳型材料の適用可能
な鋳込み金属の範囲は限られたものであり、より広範囲
な金属に適用できる鋳型材の開発が望まれていた。
な鋳込み金属の範囲は限られたものであり、より広範囲
な金属に適用できる鋳型材の開発が望まれていた。
その１つとして最近、チタン用鋳型材としてマグネシア
系埋没材が開発されているが、これとてその鋳造品の品
質の点でまだ満足すべきものとは言えない状態にある。
系埋没材が開発されているが、これとてその鋳造品の品
質の点でまだ満足すべきものとは言えない状態にある。
そこで低融点から高融点の金属に至るまで良好な熱的安
定性と強度を有し、かつきわめて反応的で、活性な金属
やガラスセラミックスまでも適用可能な鋳型材をもたら
さんとするものである。
定性と強度を有し、かつきわめて反応的で、活性な金属
やガラスセラミックスまでも適用可能な鋳型材をもたら
さんとするものである。
（問題を解決するための手段）
本発明者らは、かかる問題を解決するため、従来の鋳型
材も含めて種々の鋳型材のテストを行った結果、酸化マ
グネシウムＭｇＯと酸化ジルコニウムＺ・０□の混合物
組成からなる鋳型材が高融点を有）し、その化学的安定
性は高温においても金属酸化物の浸食に耐え溶融金属、
ガラスにもぬれず、炉内雰囲気による影響を受けないと
いうすぐれた高温耐火材料としての特徴を有しているこ
と、そしてまたきわめて反応的な金属すなわちチタン、
ジルコニウムなども容易に鋳造可能であり、鋳造体の品
質もすぐれていることを知見するに至った。
材も含めて種々の鋳型材のテストを行った結果、酸化マ
グネシウムＭｇＯと酸化ジルコニウムＺ・０□の混合物
組成からなる鋳型材が高融点を有）し、その化学的安定
性は高温においても金属酸化物の浸食に耐え溶融金属、
ガラスにもぬれず、炉内雰囲気による影響を受けないと
いうすぐれた高温耐火材料としての特徴を有しているこ
と、そしてまたきわめて反応的な金属すなわちチタン、
ジルコニウムなども容易に鋳造可能であり、鋳造体の品
質もすぐれていることを知見するに至った。
（実施例）
以下に本発明による金属やガラスなどの精密鋳造用鋳型
材の組成例と鋳造方法について実施例に基づいて説明す
る。
材の組成例と鋳造方法について実施例に基づいて説明す
る。
「実施例 １」
鋳型材の基材として純度９８％平均粒径が３２５メツシ
ユパスのマグネシアと純度９４％、平均粒径が３２５メ
ツシユパスの電融カルシア安定化ジルコニアを用いこれ
に結合剤としてシリカゾル、アクリル系エマルジョンそ
して微量の界面活性剤および消泡剤を下記の割合いで調
合し、泥状埋没材を形成した。
ユパスのマグネシアと純度９４％、平均粒径が３２５メ
ツシユパスの電融カルシア安定化ジルコニアを用いこれ
に結合剤としてシリカゾル、アクリル系エマルジョンそ
して微量の界面活性剤および消泡剤を下記の割合いで調
合し、泥状埋没材を形成した。
鋳型材組成
ＭｇＯ：９５重量％／Ｚｒ０ｚ：５．０重量％ １
００部シリカゾル １５部アクリ
ル樹脂系エマルジョン １５部界面活性材
０．１部消泡材
０．１部ワックスパターンとして幅１０ｍｍ長さ３
０１１ＩＩ１１厚さ２ｍｍの板状モデルを使用し、これ
を上記組成の鋳型材を用い公知のインベストメント法に
より鋳型を製作した後、ステンレス鋼ＳＯＳ ４２０
Ｊ −２とＳＣＭ４４０の鋳造を行った・。その結果、
溶湯と鋳型との化学反応はほとんどな（、表面の肌荒れ
のない鋳造品が得られた。
００部シリカゾル １５部アクリ
ル樹脂系エマルジョン １５部界面活性材
０．１部消泡材
０．１部ワックスパターンとして幅１０ｍｍ長さ３
０１１ＩＩ１１厚さ２ｍｍの板状モデルを使用し、これ
を上記組成の鋳型材を用い公知のインベストメント法に
より鋳型を製作した後、ステンレス鋼ＳＯＳ ４２０
Ｊ −２とＳＣＭ４４０の鋳造を行った・。その結果、
溶湯と鋳型との化学反応はほとんどな（、表面の肌荒れ
のない鋳造品が得られた。
「実施例２」
鋳型材の基材として純度９８％平均粒径が２００メツシ
ユバスのマグネシアと純度９３％、７０％以上が約１０
μの平均粒径の電融マグネシア安定化ジルコニアを用い
、これに結合剤として無機質バインダー有機質バインダ
ー等を次の割合いで添加し、泥状埋没材を形成した。
ユバスのマグネシアと純度９３％、７０％以上が約１０
μの平均粒径の電融マグネシア安定化ジルコニアを用い
、これに結合剤として無機質バインダー有機質バインダ
ー等を次の割合いで添加し、泥状埋没材を形成した。
鋳型材組成
ＭｇＯニア０重量％／Ｚｒ０ｚ：３０重量％ １００
部シリカゾル １６部フェノール樹
脂 １６部界面活性剤
０．１部消泡剤 ０．１部実施
例１と同様なワックスパターンを使用し、アルミニウム
合金（ＡＣ４Ｃ）と調合（ベリリウム銅）の鋳造を行っ
た。
部シリカゾル １６部フェノール樹
脂 １６部界面活性剤
０．１部消泡剤 ０．１部実施
例１と同様なワックスパターンを使用し、アルミニウム
合金（ＡＣ４Ｃ）と調合（ベリリウム銅）の鋳造を行っ
た。
その結果得られた鋳造品はプラスターモールドで鋳込ん
だものと比較して機械的強度および伸び硬度において何
ら遜色がなかった。また表面性状も繊維で良好であった
。
だものと比較して機械的強度および伸び硬度において何
ら遜色がなかった。また表面性状も繊維で良好であった
。
「実施例３」
鋳型材の基材として純度９８．５％平均粒径が３５０メ
ツシユパスのマグネシアと純度９５％平均粒径約２０μ
のイツトリア部分安定化ジルコニア、結合剤として以下
のような無機質バインダー、有機質バインダー等を添加
し、泥状埋没剤を形成した。
ツシユパスのマグネシアと純度９５％平均粒径約２０μ
のイツトリア部分安定化ジルコニア、結合剤として以下
のような無機質バインダー、有機質バインダー等を添加
し、泥状埋没剤を形成した。
鋳型材組成
ＭｇＯ：３０重量％／Ｚｒｏｚニア０重量％ １０
０部ジルコニアゾル １３部尿素樹脂
１３部界面活性剤
０．２部消泡剤 ０．２
部前記実施例１と同様なワックスパターンを使用して、
チタンおよびチタン合金Ｔｉ−６ＡＩ −４Ｖの鋳造を
行った。
０部ジルコニアゾル １３部尿素樹脂
１３部界面活性剤
０．２部消泡剤 ０．２
部前記実施例１と同様なワックスパターンを使用して、
チタンおよびチタン合金Ｔｉ−６ＡＩ −４Ｖの鋳造を
行った。
鋳造はアルゴンアーク溶解加圧式鋳造機にて行った。
この結果、鋳型表面にはクランクや焼付現象もなく鋳造
品の酸洗いの鋳肌表面の性状も良好であった。
品の酸洗いの鋳肌表面の性状も良好であった。
また、これらの鋳造品のｘｗＡ透視装置による内部検査
を行ったが内包巣等の内部欠陥は認められなかった。
を行ったが内包巣等の内部欠陥は認められなかった。
「実施例４」
鋳型材の基材として実施例１と同様な性状の酸化マグネ
シウムと酸化ジルコニウムを用い、以下の組成からなる
泥状埋没材を形成した。
シウムと酸化ジルコニウムを用い、以下の組成からなる
泥状埋没材を形成した。
鋳型材組成
ＭｇＯ： １０重量％／Ｚｒ０ｚ：９０重量％ １
００部ジルコニアゾル １０部アクリ
ル樹脂系エマルジョン １０部界面活性剤
０．１部消泡剤 ０
．１部このスラリーヘモデル形態のクラウンワックスパ
ターンを浸漬し、コーディング層の厚みを０．７〜１．
０＋＋＋ｍとした。次にこれを空気中で自然乾燥した後
、内径４０１１ｆｆｉ、高さ５０ｍｍの金属製リング内
にアスベストリボンの内張りを施した円筒内におさめ、
その周囲をインベストメント鋳造用の石膏スラリーで埋
没し、バックアップした。パターンを埋没後、約１〜２
時間温室で放置し湯口表面にスラリーを塗布し、石膏表
面をコーティングした。これを電気炉中で加熱し脱ロウ
焼成した。
００部ジルコニアゾル １０部アクリ
ル樹脂系エマルジョン １０部界面活性剤
０．１部消泡剤 ０
．１部このスラリーヘモデル形態のクラウンワックスパ
ターンを浸漬し、コーディング層の厚みを０．７〜１．
０＋＋＋ｍとした。次にこれを空気中で自然乾燥した後
、内径４０１１ｆｆｉ、高さ５０ｍｍの金属製リング内
にアスベストリボンの内張りを施した円筒内におさめ、
その周囲をインベストメント鋳造用の石膏スラリーで埋
没し、バックアップした。パターンを埋没後、約１〜２
時間温室で放置し湯口表面にスラリーを塗布し、石膏表
面をコーティングした。これを電気炉中で加熱し脱ロウ
焼成した。
鋳造は合金チタンＴｉ −６Ａｌ −４Ｖを用い実施例
３と同じ方法で行った。
３と同じ方法で行った。
この結果、合金チタンの溶湯に対するコーディング層の
耐熱性と機械的強度は十分でバックアップ材としての石
膏との反応は認められず鋳型の損傷も無かった。そして
得られた鋳造品の酸処理後の表面性状は、美麗で、品質
的にも実施例３と比較して遜色がなかった。
耐熱性と機械的強度は十分でバックアップ材としての石
膏との反応は認められず鋳型の損傷も無かった。そして
得られた鋳造品の酸処理後の表面性状は、美麗で、品質
的にも実施例３と比較して遜色がなかった。
「実施例５」
実施例４と同様な鋳造方法で下記の組成からなるガラス
セラミックスの鋳造を行った。
セラミックスの鋳造を行った。
ガラス組成
Ｎａｚｏ ５．０重量％
Ｋｔｏ ０．５重量％
ＭｇＯ３，０重量％
Ｃａ０ ３３．０重量％
５ｉ（ｈ ４５．０重量％
ＰｚＯｓ １３．５重量％
この結果、クラックの入らない機械的強度にすぐれたガ
ラス受像鋳造体が得られた。
ラス受像鋳造体が得られた。
さて、以上の実施例で示さなかったが本発明によるＭｇ
Ｏ−ＺｒＯｔ系混合鋳型材料と酸化マグネシウムＭｇＯ
および酸化ジルコニウムＺｒＯ，単独との性状、性能の
比較実験を合金チタンで行った。
Ｏ−ＺｒＯｔ系混合鋳型材料と酸化マグネシウムＭｇＯ
および酸化ジルコニウムＺｒＯ，単独との性状、性能の
比較実験を合金チタンで行った。
その結果、ＭｇＯ１００％の場合、得られた鋳造体の引
っ張り強度は１００Ｋｇ ７ｍｍ”以上とすぐれている
ものの、伸びは３％前後と非常に小さく、Ｘ線透視装置
による観察結果で内包巣等がしばしば観察された。また
この鋳型材は、硬化が急速であり、スラリーの安定性に
難点を有していた。
っ張り強度は１００Ｋｇ ７ｍｍ”以上とすぐれている
ものの、伸びは３％前後と非常に小さく、Ｘ線透視装置
による観察結果で内包巣等がしばしば観察された。また
この鋳型材は、硬化が急速であり、スラリーの安定性に
難点を有していた。
一方、ＺｒＯ□１００％のものは、引っ張り強度がＭｇ
Ｏ添加したものより小さくその反面伸びは６〜７％台を
示した。
Ｏ添加したものより小さくその反面伸びは６〜７％台を
示した。
そして内包巣等はほとんど認められなかった。
これら一連の実験からＭｇＯに対するＺｒＯ，添加量は
少なくとも５．０重量％以上であることが望ましいこと
がわかった。
少なくとも５．０重量％以上であることが望ましいこと
がわかった。
次にＭｇＯ，ＺｒＯ，の平均粒径であるが、１．０ｍ＋
ｎ以上では通気度は十分あるものの、鋳型強度の保持の
点で結合力が十分でなく、得られる鋳造体は繊細な鋳肌
面が得られにくいという欠点を有する。またバックアッ
プ材としては寸法精度のすぐれた鋳造体を得る目的には
、石膏を用いることが好ましいがその他のスコッタ材（
耐火砂）を使用してもよい。更に結合剤、界面活性剤、
消泡剤等は添加、混合した場合凝集、沈澱等を惹起しな
いものを適正な範囲内で自由に組み合せて使用できる。
ｎ以上では通気度は十分あるものの、鋳型強度の保持の
点で結合力が十分でなく、得られる鋳造体は繊細な鋳肌
面が得られにくいという欠点を有する。またバックアッ
プ材としては寸法精度のすぐれた鋳造体を得る目的には
、石膏を用いることが好ましいがその他のスコッタ材（
耐火砂）を使用してもよい。更に結合剤、界面活性剤、
消泡剤等は添加、混合した場合凝集、沈澱等を惹起しな
いものを適正な範囲内で自由に組み合せて使用できる。
（発明の効果）
以上の如く、本発明によるＭｇＯ−ＺｒＯ□系精密鋳造
用鋳型材は高温時での化学的安定性にすぐれ耐熱性、耐
蝕性に富むＭｇＯおよびＺｒＯ□の混合物から成る鋳型
材であることから、アルミニウム合金や銅合金のように
低融点の金属は言うに及ばず、チタンおよびチタン合金
のような高融点でかつ高活性な金属で通常は鋳造困難な
金属やガラスセラミックなどの鋳造にも使用できるなど
従来にない広範囲な金属その他の精密鋳造を行うことが
できる。
用鋳型材は高温時での化学的安定性にすぐれ耐熱性、耐
蝕性に富むＭｇＯおよびＺｒＯ□の混合物から成る鋳型
材であることから、アルミニウム合金や銅合金のように
低融点の金属は言うに及ばず、チタンおよびチタン合金
のような高融点でかつ高活性な金属で通常は鋳造困難な
金属やガラスセラミックなどの鋳造にも使用できるなど
従来にない広範囲な金属その他の精密鋳造を行うことが
できる。
Claims (3)
- （１）平均粒径が１．０ｍｍ以下の酸化マグネシウムに
、平均粒径が１．０ｍｍ以下の酸化ジルコニウムを少な
くとも、５重量％以上添加したことを特徴とする精密鋳
造用鋳型材。 - （２）鋳造対象物形状をした、ろう模型を型枠中にセッ
トし、該型枠中に平均粒径が１．０ｍｍ以下の酸化マグ
ネシウムに、平均粒径が１．０ｍｍ以下の酸化ジルコニ
ウムを少なくとも、５％重量添加してなる粉末状の鋳型
材を充填する工程の後、脱ろう工程を経て形成された殻
中に溶湯を注入することを特徴とする鋳造方法。 - （３）平均粒径が１．０ｍｍ１以下の酸化マグネシウム
に平均粒径が１．０ｍｍ以下の酸化ジルコニウムを少な
くとも５重量％以上、添加してなる粉末状の鋳造材と結
合材を含んだ溶液とを混練して、スラリーを作る工程を
経た後、そのスラリー中に鋳造対象物を成するう模型を
浸漬もしくは上記スラリーを表面に塗布して、少なくと
もろう模型表面に鋳型材のコート層を備えたろう模型を
型枠中に石膏、ケイ酸塩、リン酸塩などの、バックアッ
プ材を充填し、脱ろう工程後の殻中に溶湯を注入せしめ
ることを特徴とする鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11496385A JPS61273233A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11496385A JPS61273233A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61273233A true JPS61273233A (ja) | 1986-12-03 |
Family
ID=14650967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11496385A Pending JPS61273233A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 精密鋳造用鋳型材とそれを用いた鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61273233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0733419A1 (de) * | 1995-03-21 | 1996-09-25 | Schütz-Dental GmbH | Gusseinbettmasse |
| JP2015167980A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 三菱重工業株式会社 | 中子材、中子、及び中子材の製造方法、中子の製造方法。 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP11496385A patent/JPS61273233A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0733419A1 (de) * | 1995-03-21 | 1996-09-25 | Schütz-Dental GmbH | Gusseinbettmasse |
| JP2015167980A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 三菱重工業株式会社 | 中子材、中子、及び中子材の製造方法、中子の製造方法。 |
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