JPS6352745A - 圧力鋳造用中子およびその製造法 - 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、ダイカスト法等の圧力鋳造用として用いる中
子およびその製造法に関する。

（従来の技術） 一般に、ダイカスト法等の圧力鋳造法により中空部を有
する鋳物を鋳造する場合、湯圧によりシェル中子内に溶
湯が差し込むことから、鋳造後の鋳物の中空部内壁には
シェル中子を構成する中子砂の一部が噛み込むおそれが
ある。そして、この中子砂の一部が噛み込んだ状態の鋳
物を製品として使用すると、使用中に上記中子砂が中空
部内壁より離脱して中空部内を流れるオイルや水等の液
体に混入することが考えられることから、このような事
態が発生しないよう、例えば特公昭６０−１５／１１８
号公報に開示されているように、シェル中子の表面に粉
末状耐火物とコロイダルシリカとを混合したスラリー液
を塗布乾燥して第１コーティング層を形成し、その後、
該第１コーティング層上に雲母水溶液を塗布して第２コ
ーテイング医を形成することにより、上記第１］−ティ
ング層でもつでシェル中子の表面を平滑にして中子表面
に作用する湯圧の均一化を図るとともに、上記第２コー
ティング層でもって上記シェル中子内への溶湯の浸入を
抑制するようになされたものが知られ−でいる。

（発明が解決しようとする問題点） ところか、上述の如くして成形されたシェル中子の最外
表面層（第２コーティング層）は、雲母水溶液中にお（
ブる雲母粒子の分散性が悪いことから雲母粒子が層中に
均一に分布し難く、ＩＪｌｌえ−Ｃ粒子か大きいため液
ダレ現象により上記層中にお（プる分布が一層不均一に
なる。

このように上記最外表面層（第２コーティング層）中の
雲母粒子の分布状態が不均一になると、該層全体で層形
成時つまり乾燥時においてその加熱により収縮づる度合
にばらつきが生じて該層にクラックが発生するおそれが
おり、このクラックか発生したシェル中子を用いて鋳造
した場合には、溶湯がクラック発生箇所からシェル中子
つまりレジン］−テツドザンドで構成した中子本体に差
し込むという不具合か生ずる。

また、」二記中子本体は鋳造時に作用する汁ノＪにより
収縮するか、上記最外表面層である雲母層は収縮し難い
ことから、特に、中子の二］−ナ一部にクランクが発生
し易く、該クラック発生箇所からの溶湯の中子本体への
差込みか頻繁に起り冑る用能性人である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、中子の最外表面層を構成する成分を
特定することにより、該成分の層中にお（プる分布状態
を均一に、しかも鋳造時にお（ヲる最外表面層に対する
中子本体の収縮による影響を可及的に少なりシ得、これ
により層形成時つまり乾燥時における中子最外表面層の
加熱による層収縮Ｉ身合のばらつきに起因するクラック
の発生と、＠造時に４３ける中子」−ナ一部等へのクラ
ックの発生をなくし、鋳造時にＪ′３ける溶湯の中子本
体への差込みを確実に抑制することができる圧力鋳造用
中子を提供することにある。

さらに、本発明は、上記中子を効率良く製造するための
製造法を提供覆ることに市る。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、中子
本体に対し、その外表面に粉末状の耐火物、金属酸化物
等からなる第１］−ティング層を形成する。さらに、該
第１コーティング層上に難溶性の塩粒子からなる第２コ
ーティング層を形成する構成とする。

さらに、本発明はに記中子を製造するための製造法とし
て、まず、中子本体の外表面に粉末状の耐火物、金属酸
化物等を含有するスラリー液を塗布したのち乾燥工程を
経ることにより第１コーディング層を形成する。次いで
、該第１コーディング層上に難溶性の塩粒子を含有する
溶液を塗’ｆＴｉ　したのち乾燥Ｔ稈を経ることにより
第２コーテイング留を形成する方法にする。

（イ乍用） 上記の構成により、本発明では、中子本体の外表面に（
ま、粉末状の耐火物、金属酸化物等からイｊ゛る第１］
−ティング層、難溶・１（１の塩粒子からなる第２ＴＺ
ｌ−＝Ｔイング層が順次積層形成さ４′える。この際、
−上記第２］−ティング層を構成する難溶性の塩粒子と
して例えば０．１μｍの極微粒子のものを用いることと
する。つまり、上記雲母等の微粒子もしくは偏平粒子は
せいぜい１μｍ、程度にしか粉砕することができないが
、」二記難溶性の塩粒子は０．１μ瓦のオーダーまで結
晶化か可能であり、本発明はこの特′［４−を利用する
ものＣ゛ある。

したがって、この難溶性の塩粒子を含有する溶液を上記
中子本体の第１］−ティング層１［工塗布した際、上記
塩粒子は４へ微粒子であるため溶液中で均一に分散せし
められていて、その後の乾燥工程を経て形成される第２
］−ディング層には加熱時（ζおりる層収縮麿合のばら
つきに起因するクラックの発生がない１、しかも上述の
如く塩粒子は性徴粒子でかつそのためほぼ球形を早して
いることから外力の作用による変形自由旧が大きく、し
たがって、鋳造時の溶湯圧力により中子本体が収縮し７
・τ＋：）ε：の収ｉｆ！？１（ＪＴ応じ−（第２ニド
−ティング層が変形−リ−るため鋳）ｊ５［情に中子丁
Ｉ−ブ一部等へのクランクの発／Ｉかなく、よ１）で３
４造時（Ｊお（プる溶湯の中子本体への差込みが確実に
抑制されることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は自動車のロータリーエンジンのロ
ーターを鋳造する場合に適用した第１中子１と第２中子
２とからなる２分割タイプの本発明の実施例に係る圧力
鋳造用中子３を示し、該中子３の上記画策１および第２
中子１，２は形状が異なるほかは同一に構成されている
ので、以下第１中子１について説明することとし、第２
中子２については同一の構成部分については同一の符号
を付してその詳細な説明を省略する。

４は上記第１中子１の中子本体でおって、該中子本体４
は、例えば２００メツシユの砂にバインダとしてフェノ
ール樹脂を配合したレジンコーテツドサンドを約２５０
℃に加熱保持された図示しない中子成形型内に充填する
ことにより成形される。

また、該中子本体４の外表面には第１コーティング層５
が形成され、該第１コーティング層５は、粉末状の耐火
物、金属酸化物等を含有したスラリー液を上記中子本体
４の外表面に塗布したのち乾燥工程を経ることにより例
えば１００〜３５０μ瓦の層厚に形成される。この第１
コーティング層５の層厚を上記の範囲に設定した理由は
、１００μｍ未満では鋳造時に湯圧によりクラックが発
生するおそれがおる一方、３５０μｍを越えると中子本
体４に対する溶湯の層厚の増加に比例した浸入防止効果
は期待できず、かえって第１中子１の寸法精度に悪影響
を及ぼすｄ３それがあるからである。そして、上記スラ
リー液の配合組成としては、例えばＳ！Ｏ２５７，５重
量％、Ａβ２０３２．０重量％、Ｆｅ２０３　４．０重
量％、Ｃａ００．５重量％、Ｍｇ０２５．Ｏ重量％、Ｚ
ｒｏ２０．５重量％、Ｃ６，０重量％、その他　４．５
重量％を、エチルアルコールにて５０％に希釈したもの
を用いる。

さらに、上記中子本体４の第１コーティング層５上には
中間コーティング層６が形成され、該中間コーティング
層６は、黒鉛、雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を含有
する溶液を塗布したのち乾燥工程を経ることにより、例
えば黒鉛層の場合は平均粒径０．５〜１０μｍのものを
１０〜５０μ而の層厚に、雲母層の場合には平均粒径２
〜１０μ雇のものを５０〜１５０μｍの層厚にそれぞれ
形成される。このように中間コーティング層６を構成す
る黒鉛および雲母粒子の粒径を上記の範囲に設定した理
由は、下限は製造上の問題であり、上限は層の緻密化が
困難となって溶湯浸入のおそれがあるからである。また
、黒鉛および雲母の層厚を上記の範囲に設定した理由は
、黒鉛層の場合には１０μｍ未満では鋳造時に湯圧によ
りクラックが生ずるおそれがある一方、５０μｍを越え
ると中子本体４に対する溶湯の層厚の増加に比例した浸
入防止効果は期待できないからであり、また、雲母層の
場合には上記黒鉛層と同様に５０μｍ未満では鋳造時に
湯圧によりクラックが生ずるおそれがある一方、１５０
μｍを越えると中子本体４に対する溶湯の層厚の増加に
比例した浸入防止効果は期待できないからでおる。そし
て、上記黒鉛。

雲母等の微粒子もしくは偏平粒子を含有する溶液として
は、例えば黒鉛の場合は黒鉛粒子５０重量％に対し水５
１ｉ％の割合で配合したものを、雲母の場合は雲母粒子
８０重量％に対し水ガラス（珪酸ナトリウム＞２０重量
％の割合で配合したものをそれぞれ用いる。

また、本発明の特徴として、上記中子本体４の中間コー
ディング層６上には第２コーティング層７が形成され、
該第２コーティング層７は、例えば平均粒径０．１〜１
μｍのカルボン酸リチウム塩からなる難溶性の塩粒子を
含有する溶液を塗布したのち乾燥工程を経ることにより
例えば５〜１５μｍの層厚に形成される。このように第
２コーティング層７を構成する塩粒子の粒径を上記の範
囲に設定した理由は、０．１μ■未渦のものは製造し難
く、一方、１μｍを越えると塩粒子の形状が球形に近い
ことがら溶湯の浸入防止の効果が低下するおそれがある
からである。また、塩粒子の層厚を上記の範囲に設定し
た理由は、５μｍ未満では鋳造時に湯圧によりクラック
が生ずるおそれがある一方、１５μ而を越えると中子水
体４に対する溶湯の層厚の増加に比例した浸入防ｔｌ＝
ｆｊｊＪ果は期待できイ【いからである。また、上記中
間コーディング層６を形成ぜす、直接第′１］−ティン
グ層５上に第２］−ディング層７を形成する弱含には、
第２コーティング層７の層厚を１０〜１００νｍ。

に形成する。この範囲に設定する理由は、上記中間コー
ティング層６を形成した場合と同様の理由である。なお
、上記難溶性の塩粒子としては、カルボン酸すヂウム塩
以外に例えば硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カル
シウム、珪酸カルシウム等を粒径１μｍ以下で使用する
ことも採用可能である。

なお、上記第１．中間ｄ′３よび第２コーｊ−インク層
５〜７を形成するにあたっての乾燥条件は、例えば乾燥
温度１５０′Ｃ，乾燥時間２０分の条件下で行われるが
、これに限らず、上記各層５〜７共それぞれ構成覆る溶
液中の揮発成分を蒸散せしめることができる屹燥温１宴
および乾燥時間であればよい。

次に、上記実施例に係る圧力ｖｉ造用中了３の：饗造法
を説明する。

まり′−１成形型内にレジンローアットナンドを充填し
た後焼成しＣ第１ｄ５よび第２中子１，２の各中Ｔ−水
体４を形成り−る。ぞ−の後、該各中子水体４をト）小
の如く配合したスラリー液中に浸漬する操作を適数回繰
り返しで中子水体４の外表面にスラリー液を浸漬塗イ１
１せしめ、ぞの後、上記スラリー液を塗布−した中子本
体４を乾燥工程に搬入し、例えば乾燥湿度１５０’Ｃ１
乾燥時間２０分の条件ドＣ乾燥することにより上記各中
子水体４外表面に１５０μｍの第１コ−アイング層５を
形成する。

次に、この第１］−ティング層５七に上ｊホの如く配合
した黒鉛粒子を含有した溶液をスプレーくＪ−１〜によ
り塗布するか、あるいは上記第１コーアイング層５を形
成した中子本体くを上記溶液中に浸漬し、上記第１」−
ティング層５形成の時と同様の乾燥条件の一ドＣ′乾燥
せしめることにより、第１コーアイング層５１に１０μ
ｍの中間］　−−７−、＜ング層６を形成する。

さらに、この中間コーティング層６＋に上述の如く配合
したカルボン酸リチウム幅を含有した溶液をスプレーコ
ートにより塗布するか、上記第１および中間コーティン
グ層５，６を形成した中子本体４を上記溶液中に浸漬し
、上記第１および中間］−ティング層５，６形成の時と
同様の乾・操条件の上で乾燥せしめることにより、中間
」−アインク層Ｇ上に５μｍの第２コーティング層７を
形成する。

このようにして上記雨中子水体４，４の外表面に第１．
中間および第２］−ティング層５〜７を積層形成した第
１および第２中子１，２を、第３図に示すように、補強
材８を介装して第］中子１か上に、第２中子２が下にな
るように組み合わけて中子３を形成し、この中子３を上
型９および上型１０よりイ【る鋳型１１内に配置して、
ブランジセ１２の作動により例えばアルミニウム合金の
溶湯Ａを例えば７００に３／ｃｎｆの湯圧で鋳型′１１
内に注入することにより、第４図に示すようす１］−夕
リーエンジンの［１−ター１３を鋳造する。この際にａ
−；Ｃプる中子３への溶湯の浸入深さと鋳造圧）１）と
の関係を第５図にホし、図中、破、腺にて示すものは第
２］−ティングＮＹつよりカルボン酸リチウム幅の層を
設けずに第１−１−ティング層５トに層厚１０μｍの黒
鉛粒子からなる第２コーデイング府６を設けた比較例（
Ｉ）、−点鎖線に−Ｃ示すものは同じくカルボン酸リチ
ウム幅の層を設けず〔こ第１コーティング層５上に層厚
１５μｍ７の黒鉛粒子からなる第２コーティング層６を
設けた比較例（■）、二点鎖線に−（小刀５のは、同じ
くカルボン酸リチウム幅の層を設けづ゛に第１コーアイ
ング層５七に層厚１１００ｕの雲母粒子からなる］−テ
ィング層６を設りた比較例（■）、さらに、実線にて示
す−ものは層厚′＋ｏｕｒｒＬからなる黒鉛粒子の中間
−１−ティングｍＧ上に層厚５μｒｒＬからなるカルシ
ボす浪リブーウムＪ益の第２」−ディング層７を設Ｃプ
た本実施１！ＩＪ　（Ｉ　）　、さらに、実線にＣ示す
−５のは第にＩ−ティング層５　Ｌ　Ｈこ中［Ｌυ）１
−　フイング層（５を設けり゛に層厚１００　、ｕ面か
らなるカル・ｊζン〜　１／ｌ　　− 酸リチウム塩の第２コーティング層７を設けた本実施例
（ｎ）である。なお、第１コーティング層５は各側とも
１５０μｍと同じ層厚に設定されている。　このデータ
によると、上記比較例（１）では、鋳造圧力が約７５０
に’Ｊ／ｃｒｔｔになると溶湯Ａの浸入深さが第１およ
び黒鉛のコーティング層の１−一タル層厚０．１６ｍｍ
を越えて溶湯Ａが中子本体４にまで達していることが判
る。また、上記比較例（ＩＩ）では、鋳造圧力が８００
Ｋｇ／ｃｉになると溶湯Ａの浸入深さが０．２０ｍｍと
なって第１および黒鉛のコーティング層のｉ−一タル層
厚０．１６５＃を越えて溶湯Ａが中子本体４にまで達し
ていることが判る。さらに、上記比較例（ＩＩＩ＞では
、鋳造圧力が６００に３／ｃｎｉを越えた時点で中子本
体４に溶２ｍ　Ａが浸入していることが判る。しかし、
本実施例（１）では１０００Ｋｇ／ｃｍまでは溶ＩＡの
中子本体４への差込みはみられず、’１０００Ｋｇ／ｃ
ｕｔを越えた時点で第３コーティング層７に溶湯Ａの差
込みが開始され、中子本体４へは約１１６ＱＫ９１／ｃ
ｒｉに達しないと溶湯Ａの差込みはみられないことが判
る。また、中間コーティング層を設けない本実施例（ｎ
）では、雲母のコーティング層を設けた比較例（ＩＩＩ
）より高い鋳造圧ノＪで溶湯Ａが浸入し始め黒鉛のコー
ティング層とほぼ同等の特性を有する。

このように本実施例では、中子本体４の最外表面層であ
る第２コーティング層７を黒鉛粒子よりも細かい極微粒
子のカルボン酸リチウム塩でもって構成したことから、
該カルボン酸リチウム塩は溶液中で均一に分散せしめら
れ、その後の乾燥工程を経て形成される第２コーティン
グ層７はカルボン酸リチウム塩が均一に分散せしめられ
た層となる。したがって、上記第２コーティング層７に
は７１１１熱時におＧプる層収縮度合のばらつきに起因
するクラックの発生がなく、しかも上述の如く塩粒子は
極微粒子でかつそのためほぼ球形を呈していることから
外力の作用による変形自由度が大きく、したがって、鋳
造時の溶湯圧力により中子本体４が収縮してもこの収縮
に応じて第２コーティング層７が変形するため鋳造時に
中子コーナ一部等へのクラックの発生がなく、よって鋳
造時における溶湯Ａの中子本体４への差込みを確実に抑
制することかできる。

さらに、上記製造法は、中子３の最外表面を構成する第
２コーティング層７としてカルボン酸リチウム塩を用い
るだけで、第２コーティング層７形成に際し別途特別な
手段を採用する必要がなく、溶湯△の中子水体４への差
込みを効率良く抑制することができる。

なお、上記実施例では、中間コーティング層６を黒鉛粒
子で、第２コーティング層７をカルボン酸リチウム塩で
それぞれ形成したが、これに限らず、例えば上記中間コ
ーティング層６を雲母粒子やアルミナ粒子等で、第２コ
ーティング層７を硫酸バリウムや炭酸カルシウム等で形
成することも採用可能であり、また、中間コーティング
層６を設けずに第１コーティング層５上に塩粒子の第２
コーティング層７を直接設けてもよい。

また、上記実施例では、中子本体４，４をレジンコーテ
ツドザンドで構成した場合について示したが、これに限
らず、例えばセメント砂等の白硬性砂や粒子の細かい石
膏で構成することも採用可能であり、ざらには中子３は
分割タイプに限る必要もない。

さらに、上記実施例では、自動車のロータリーエンジン
のローター１３を鋳造する場合を示したが、これに限ら
ず、シリンダブロックやシリンダヘッド、この他山動車
部品以外の鋳造製品を鋳造する場合にも適用可能なこと
はいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、難溶性の塩粒子
を含有する溶液を第１コーティング層上に塗布して中子
の最外表面層を上記塩粒子の層でもって構成したので、
塩粒子を第１コーティング層上に塗布した際、塩粒子は
極微粒子のものをつくり得ることからこの極微粒子の塩
粒子を採用した場合には溶液中で均一に分散し、その後
の乾燥工程を経て形成される第２コーティング層は塩粒
子が均一に分散せしめられた層となり、よって上記第２
］−ディング層には加熱時における層収縮度合のばらつ
きに起因するクラックの発生かなく、しかも上述の如く
塩粒子は極微粒子てかつそのためほぼ球形を呈している
ことから外力の作用による変形自由度が大きく、したが
って、鋳造時の溶湯圧ノＪにより中子本体か収縮しても
この収縮に応じて第２コーティング層か変形するため鋳
造時に中子コーナ一部等へのクラックの発生がなく、よ
って鋳造時にお（プる溶湯の中子本体への差込みを確実
に抑制することができる。

また、本発明の製造法によれば、溶湯の中子本体への差
込みを防止するという上記効果を有する中子を別途特別
な手段を用いることなく効率良く製造することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車のロータリーエンジンのローターを鋳造
する場合に適用した２分割タイプの本発明の実施例に係
る圧力鋳造用中子の分解斜視図、第２図は同縦断拡大正
面図、第３図はローターの鋳造状態を示す縦断正面図、
第４図は鋳造されたローターの斜視図、第５図は鋳造時
における中子に対する溶湯の浸入深さを示すデータであ
る。 ４・・・中子本体、５・・・第１コーディング層、７・
・・第２コーディング層。 第３図 第１図 第４図 第５図 鋳造圧か（にＣ１／Ｃｍ’） 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中子本体と、該中子本体の外表面に形成された粉
   末状の耐火物、金属酸化物等からなる第１コーティング
   層と、該第１コーティング層上に形成された難溶性の塩
   粒子からなる第２コーティング層とから構成されたこと
   を特徴とする圧力鋳造用中子。
2. （２）中子本体の外表面に粉末状の耐火物、金属酸化物
   等を含有するスラリー液を塗布したのち乾燥工程を経る
   ことにより第１コーティング層を形成し、次に、該第１
   コーティング層上に難溶性の塩粒子を含有する溶液を塗
   布したのち乾燥工程を経ることにより第２コーティング
   層を形成することを特徴とする圧力鋳造用中子の製造法
   。