JPS63282249A - 鋳造金型の作業塗型及び作業塗型溶射方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳造金型の作業塗型に関する。

〔従来の技術〕

従来鋳造金型の作業塗型に関する技術には例えば特開昭
５５−６１３４７号公報の鋳造金型における塗型形成法
がある。

このような従来技術は、第２図に示すように塗置を基礎
塗聾と作業塗をとの２層とし、先ず金型の内面にアルミ
ナ又は酸化シルコニ為ウムを主材としたいわゆるセラミ
ックをロッドプロセス等の火炎溶射あるいはプラズマジ
ェットによシ溶射して基礎塗型を形成する。

その後その金型を９時間かけて４８０℃迄加熱し、ジル
コン質のパウダーと結合剤と水を混合した作業塗型材を
スプレーガンによシ基礎塗型面に吹き付け２〜５ｍ厚の
作業塗型°を形成し、金型の寿命アップ及び基礎塗型の
寿命アップを図っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記従来技術は、 （イ）基礎塗型と作業塗置の２層塗型とする必要があり
、手間がかかる。

（ロ）　作業塗型は鋳造毎に、金型を９時間かけて４８
０℃迄加熱し、作業塗型材を基礎塗型面にスプレーガン
によシ吹き付け、２〜５ｍ厚の作業塗型を形成する必要
がある。

また、鋳造後に、作業塗型の除去作業を行う必要がある
等、鋳造１回毎の作業塗型形成に要する作業時間及び工
数は膨大なものとなっていた。

（ハ）　金型を４８０℃迄加熱するための燃料費が必要
である。

に）　ジルコン質等のセラミックパウダーを結合剤によ
り結合させるだけなので、作業塗置の強度が低く、金型
の基礎塗型面との接着性が悪い。

さらに吹き付は時に添加した水分が、乾燥時に完全に除
去できない場合が多い。

以上の如き原因によシ、溶湯注入時に作業塗臘層の割れ
、ブリスターの発生、剥離等が生じ、焼着や噛込みが発
生していた。

等の多くの問題を有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点を解決した鋳造金型の作業塗型
及び作業塗型溶射方法である。即ち鋳造金型の内面に、
組成がアルミナ（Ａｌｔ　Ｏｓ　）を５０〜８０重量％
で、残部が主としてジルコン（Ｍ、ＯＳ＊ＺｒＯ２）で
あるアルミナジルコン系のセラミックスで、該セラミッ
クス層の厚さが０．１〜１．０−である溶射皮膜で形成
されてなることを特徴とする鋳造金型の作業塗型及び鋳
造金型の内面に、粒子径が０．０１〜０．２Ｗ以下で、
組成がアルミナ（Ａｔ＊ｏｍ）を５０〜８０重ｔチで、
残部が主としてジルコン（ｕ、Ｏｍ・Ｚ　ｒ　Ｏ２）で
あるアルミナジルコン系のセラミックスパウダーを、プ
ロパン酸素の火炎を熱源として溶射し、厚さが０．１〜
１．０−のセラミックス溶射皮膜を形成することを特徴
とする作業塗型溶射方法である。

なお、ここでいうプロパンガスとは、ブタンとの混合ガ
スも含む。

〔作用〕

先ず溶射火炎の熱源をプロパン−酸素とした理由を述べ
る。金型にセラミックパウダーを溶射する場合の溶射法
としては、熱源がプラズマ１アセチレン−酸素、プロパ
ン−酸素等が考えられる。

本発明者らは、内径５００ミリメートル、長さ１０００
　ミＩＪメートルの鋳鋼質金聾に上記工法によシ溶射施
工したが、熱源がプラズマかア　。

セチレンー酸素で施工した場合、施工時間に比例して金
型温度が上昇することから下地溶射後、金型温度の下が
るのを待ってセラミック溶射を行った。これは金型温度
の上昇が金型、下地層およびセラミック層の相互の接着
状態に影響を及はす九めで高温火炎が得られるため、高
融点材料の溶融が可能となる反面、カニ能力が低い０つ
まり熱容量が小さいことによる施工時間の延長が起因し
ている。しかし、火炎温度が若干低い熱源がプロパン−
酸素の場合、施工能力が大きく短時間で施工が完了する
ため、完了時の金型温度は前述の三法とほぼ同程度であ
った。このことから金型に溶射する場合、熱容量を大き
くとれ施工時間が短い熱源がプロパン−酸素が最適でこ
のときの火炎温度が約２８００℃である。

ちなみに、従来の熱源がプラズマかアセチレン−酸素の
溶射能力はＩ　ＶＨｒ〜数ＶＨｒ程度であったものが、
本発明の方法では、５０〜１００１ｇ／Ｈｒと大巾に向
上した。

次に溶射材料の具備特性としては、火炎温度２８００℃
以下で溶融すること、溶融金属に対して耐火性、耐反応
性に優れ、ぬれ性が悪い材料とする。また、金型とセラ
ミック層の接着性を良好とするため、Ｎｉ−Ａｌ、　Ｎ
ｉ−Ｃｒ材料を下地溶射することがあるが本発明では、
施工コストの低減、施工時間の短縮を図るため、下地溶
射の省略を図れ、かつセラミック層の金型との接着性お
よび注入時の熱衝撃などの熱特性Ｋｆｉｌれる材料とす
る。発明者らは、上記特性を考慮しアルミナ−ジルコン
質、アルミナ−シリカ質で粒度が１０〜２１０ミクロン
の材料を鋳鋼賞金型上に０．２ミリメートルの厚さで溶
射した後、溶融金属を注入する方法でテストした結果、
溶融状態はいずれの材料でも良好であることを確認した
。またアルミナ−シリカ質材料では、金型との接着が部
分的であったため、溶湯注入時、部分剥離することを確
認した。しかしアルミナ−ジルコン質で溶融性を考慮し
、アルミナが５０〜８０重量％で残部がジルコンである
材料では金型と良好な接着性を示し、注入時の剥離損傷
も無く、健全なセラミック層を形成できた。

なお、粒子径を０．０１〜０．２糟としたのは、０、０
１　ｍ未満では粉体輸送経路において流動性が極端に悪
化し、０．２瓢をこえるとブロノくンー酸素の火炎では
未溶融となるからである。

さらに、作業塗置厚を０．１〜１．０　ｍとしたのは、
０．１ｍ未満では金型内面を均一厚さでむらなく溶射で
きず、塗型として使用できないこと１．０■をこえると
剥離傾向が認められるからである。

〔実施例〕

実施例１ 同一材質、形状の鋳造金型に熱源がプラズマ、アセチレ
ン−酸素、プロパン−酸素の工法でそれぞれ溶射し鋳鋼
２０００Ｋｆを注入、脱枠を繰返し行った。溶射条件を
表１に、注入条件を表２に示す。またテスト結果を従来
法と比較して表３に示す。

表１　溶射条件 表２　注入条件 表３　注入テスト結果 従来法では注入１回にほぼ全面の塗型が製品に被着する
のに対し表３に示すように熱源がアセチレン−酸素では
３回、プラズマでは５回、プロパン−酸素では３０回の
ジ後に一部に剥離が認められた。またいずれの熱源にお
いてもセラミック層が剥離するまでは燐層等の欠陥は認
められなかった。

実施例２ 実施例１と同一条件で遠心鋳造金型に熱源がプロパン−
酸素によシ溶射し、表４の注入条件で鋳造を繰返した。

注入１０回まではセラミック層の剥離、燐層等の欠陥は
認められなかったが注入１１回目に燐層等の欠陥は無か
ったが一部剥離が認められた。また、製品の表面性状は
従来法の塗を厚さに比し薄くできることから、冷却速菱
が速くなり、凝固組織の微細化ができ耐摩耗性、耐肌荒
性の向上が認められた。

表４　注入条件 〔発明の効果〕 以上のごとく、本発明によれば、鋳物製品の表面性状が
大幅に改善され、しかも１回の塗型画工で、金型の繰返
し使用が可能となった。また、従来塗型で必須であった
予熱が溶射では不要で、設備コスト、熱エネルギーの低
減および塗型施工の時間短縮による省力化が図れる。

さらに、塗型厚さを注湯材質に応じて任意に調整できる
ことから品質の向上が図れることなど工業的効果は極め
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造金凰の作業塗、臘の説明図、第２
図は従来の作業塗型の説明図である。 １・・・鋳造金型　　　　２・・・作業塗型３・・・基
礎塗型　　　　ｔ・・・作業量型厚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋳造金型の内面に、組成がアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３）を５０〜８０重量％で、残部が主としてジルコン（
   Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＺｒＯ＿２）であるアルミナジルコン
   系のセラミックスで、該セラミックス層の厚さが０．１
   〜１．０ｍｍである溶射皮膜で形成されてなることを特
   徴とする鋳造金型の作業塗型。 ２　鋳造金型の内面に、粒子径が０．０１〜０．２ｍｍ
   以下で、組成がアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）を５０〜８
   ０重量％で、残部が主としてジルコン（Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ・ＺｒＯ＿２）であるアルミナジルコン系のセラミック
   スパウダーを、プロパン酸素の火炎を熱源として溶射し
   、厚さが０．１〜１．０ｍｍのセラミックス溶射皮膜を
   形成することを特徴とする作業塗型溶射方法。