JPH11342449A - Core for precesion casting having low reactivity against heat resistant alloy molten metal - Google Patents
Core for precesion casting having low reactivity against heat resistant alloy molten metalInfo
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- JPH11342449A JPH11342449A JP14880798A JP14880798A JPH11342449A JP H11342449 A JPH11342449 A JP H11342449A JP 14880798 A JP14880798 A JP 14880798A JP 14880798 A JP14880798 A JP 14880798A JP H11342449 A JPH11342449 A JP H11342449A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、Ｎｉ基超合金な
どの耐熱合金溶湯を精密鋳造して複雑形状中空部分を有
する各種耐熱機械部品（例えば、タービンブレードやベ
ーンなど）を製造する際に使用する耐熱合金溶湯に対し
て反応性が低い精密鋳造用中子または耐熱合金溶湯に対
して反応性が低くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れ
精密鋳造用中子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for manufacturing various heat-resistant mechanical parts (for example, turbine blades and vanes) having a hollow portion having a complicated shape by precision casting of a heat-resistant alloy such as a Ni-base superalloy. The present invention relates to a precision casting core having low reactivity to a heat-resistant alloy melt or a precision casting core having low reactivity to a heat-resistant alloy melt and having excellent high-temperature strength and thermal shock resistance.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、Ｎｉ基超合金などの耐熱合金か
らなるタービンブレードやベーンには、使用中に過度の
高温にならないように中心部に空気または水などの流体
を流して冷却するための中空部分が設けられており、こ
の中空部分は、中空部分と同一形状を有するセラミック
ス中子を鋳型にセットし、鋳型とセラミックス中子で構
成されるキャビティに耐熱合金溶湯を鋳込み、得られた
鋳物の中空部分のセラミック中子を水酸化カリウム溶液
などの苛性液体で浸出除去することにより形成される。
この時使用される従来のセラミックス中子は、二酸化珪
素を主成分とするＳｉＯ2 系セラミックス、ＳｉＯ2 −
ＺｒＳｉＯ4 系セラミックスまたはＳｉＯ 2 −Ａｌ2 Ｏ
3 系セラミックスで構成されている。前記ＳｉＯ2 系セ
ラミックスはＳｉＯ2 からなる組成を有し、前記ＳｉＯ
2 −ＺｒＳｉＯ4 系セラミックスはＺｒＳｉＯ4 ：１０
〜４０％を含有し、残部：ＳｉＯ2 からなる組成を有
し、さらに前記ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系セラミックスは
Ａｌ2 Ｏ3 ：３〜１０％を含有し、残部：ＳｉＯ2 から
なる組成を有ることも知られている。2. Description of the Related Art Generally, heat-resistant alloys such as Ni-base superalloys are used.
Excessive turbine blades and vanes during use.
Fluid such as air or water in the center to avoid high temperature
There is a hollow part for cooling
The hollow part of the ceramic has the same shape as the hollow part
Set the core in the mold, and
Casting a heat-resistant alloy melt into the cavity formed
Potassium hydroxide solution for the ceramic core in the hollow part of the casting
It is formed by leaching and removing with a caustic liquid such as.
The conventional ceramic core used at this time is silicon dioxide.
Elemental SiOTwoCeramics, SiOTwo−
ZrSiOFourCeramics or SiO Two-AlTwoO
ThreeIt is composed of system ceramics. The SiOTwoSystem
Lamix is SiOTwoHaving a composition consisting of
Two-ZrSiOFourZrSiO based ceramicsFour: 10
-40%, the balance being SiOTwoWith a composition consisting of
And the SiOTwo-AlTwoOThreeSystem ceramics
AlTwoOThree: Containing 3 to 10%, balance: SiOTwoFrom
It is also known to have different compositions.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセラミ
ックス中子は、高融点の耐熱合金溶湯に対して反応しや
すい。耐熱合金溶湯がセラミックス中子と反応すると、
鋳造終了後、中子を水酸化カリウム溶液などの苛性液体
で浸出除去しようとしても、タービンブレードやベーン
の中空部分の内面に中子の残査が張り付いて離れず、こ
れを機械的に剥離することは困難である。また耐熱合金
の溶湯がセラミックス中子と反応すると、耐熱合金の成
分組成がずれると共に中空部分の内面の鋳肌が荒れて表
面性状が悪化し、さらに中空部分の内面に欠陥が発生す
ることがある。中空部分の内面の鋳肌が荒れて表面性状
が悪いと中空部分を流れる流体の流れが悪くなって冷却
効率が低下し、さらに中空部分の内面に欠陥が生じると
不良鋳物となって廃棄処分にしなければならなくなる。However, the conventional ceramic core tends to react to a high melting point heat-resistant alloy melt. When the heat-resistant alloy melt reacts with the ceramic core,
After casting is completed, even if the core is leached and removed with a caustic liquid such as potassium hydroxide solution, the core residue sticks to the inner surface of the hollow part of the turbine blade or vane and does not separate, so it is mechanically separated. It is difficult to do. When the molten metal of the heat-resistant alloy reacts with the ceramic core, the component composition of the heat-resistant alloy is shifted, and the casting surface on the inner surface of the hollow portion is roughened, the surface properties are deteriorated, and defects may be generated on the inner surface of the hollow portion. . If the casting surface on the inner surface of the hollow part is rough and the surface properties are poor, the flow of the fluid flowing through the hollow part will be worse and the cooling efficiency will be reduced. I have to.
【０００４】さらにタービンブレードやベーンを製造す
るためのＮｉ基超合金などの耐熱合金は融点が高く、か
かる高融点の耐熱合金溶湯が厚さの薄い従来のセラミッ
クス中子に接するとセラミックス中子は急激に高温に加
熱され、熱衝撃性を受けて亀裂が発生し、さらにセラミ
ックス中子が高温に加熱されるとその強度が大幅に低下
し、薄く細長い形状の従来のセラミックス中子は耐熱合
金溶湯の流れに抗し切れずに折損することがある。Further, heat-resistant alloys such as Ni-base superalloys for producing turbine blades and vanes have a high melting point. When such a high-melting heat-resistant alloy melt contacts a conventional ceramic core having a small thickness, the ceramic core becomes When heated rapidly to high temperatures and subjected to thermal shock, cracks are generated. When the ceramic core is heated to a high temperature, its strength is greatly reduced. May break without being able to withstand the flow of water.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
これらの課題を解決すべく研究を行った結果、（ａ）従
来の二酸化珪素を主成分とするセラミックスに、さらに
酸化バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ベ
リリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化ト
リウムの内の１種または２種以上を添加したセラミック
スからなる中子は、耐熱合金溶湯とセラミックス中子表
面との反応が減少し、中子に接触する部分の鋳肌の荒れ
が無くなり、表面欠陥もなくなって中子の残査が鋳肌に
残ることがない、（ｂ）前記（ａ）記載の二酸化ケイ素
を主成分とするセラミックスに、さらに珪酸ハフニウム
を添加したセラミックスからなる中子は、耐熱合金溶湯
とセラミックス中子表面との反応が減少し、中子に接触
する部分の鋳肌の荒れが無くなり、表面欠陥もなくなっ
て中子の残査が鋳肌に残ることがなくなると共に、高温
強度および耐熱衝撃性が一層向上する、（ｃ）前記
（ａ）または（ｂ）記載のセラミックスにさらに珪酸ジ
ルコニウムを添加したセラミックスからなる中子は、耐
熱合金溶湯とセラミックス中子表面との反応が減少し、
中子に接触する部分の鋳肌の荒れが無くなり、表面欠陥
もなくなって中子の残査が鋳肌に残ることがなくなると
共に、高温強度および耐熱衝撃性が一層向上する、とい
う知見を得たのである。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have
As a result of conducting research to solve these problems, (a) conventional silicon dioxide-based ceramics and barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide, and thorium oxide The core made of ceramics to which one or two or more of them are added reduces the reaction between the heat-resistant alloy melt and the surface of the ceramic core, eliminates roughening of the casting surface in contact with the core, and reduces surface defects. (B) The core made of ceramic obtained by adding hafnium silicate to the ceramic containing silicon dioxide as a main component as described in (a) above is a heat-resistant alloy. The reaction between the molten metal and the surface of the ceramic core is reduced, the surface of the casting in contact with the core is no longer rough, and there are no surface defects. And (c) a core made of ceramic obtained by further adding zirconium silicate to the ceramic described in (a) or (b) above, and a high-temperature strength and a thermal shock resistance are further improved. The reaction with the ceramic core surface decreases,
It has been found that the roughness of the casting surface in contact with the core is eliminated, the surface defects are eliminated, the residue of the core does not remain on the casting surface, and the high-temperature strength and thermal shock resistance are further improved. It is.
【０００６】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、 （１）二酸化ケイ素を主成分とし、これに酸化バリウ
ム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ベリリウム、
酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化トリウムの内
の１種または２種以上を含有したセラミックスからなる
耐熱合金溶湯に対する反応性が低い精密鋳造用中子、 （２）二酸化ケイ素を主成分とし、これに酸化バリウ
ム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ベリリウム、
酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化トリウムの内
の１種または２種以上を含有し、さらにケイ酸ハフニウ
ムを含有したセラミックスからなる耐熱合金溶湯に対す
る反応性が低くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れた
精密鋳造用中子、 （３）前記（１）または（２）記載のセラミックスに、
さらにケイ酸ジルコニウムを含有したセラミックスから
なる耐熱合金溶湯に対する反応性が低くかつ高温強度お
よび耐熱衝撃性に優れた精密鋳造用中子、に特徴を有す
るものである。The present invention has been made on the basis of such findings. (1) Silicon dioxide is used as a main component, and barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide,
A core for precision casting having low reactivity to a heat-resistant alloy melt made of ceramics containing one or more of yttrium oxide, calcium oxide and thorium oxide; (2) silicon dioxide as a main component and oxidation to Barium, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide,
Precise with low reactivity to heat-resistant alloy melts made of ceramics containing one or more of yttrium oxide, calcium oxide and thorium oxide, and further containing hafnium silicate, and excellent in high-temperature strength and thermal shock resistance (3) The ceramic according to (1) or (2),
Furthermore, the present invention is characterized by a core for precision casting, which has low reactivity to a heat-resistant alloy melt made of ceramics containing zirconium silicate and has excellent high-temperature strength and thermal shock resistance.
【０００７】前記（１）、（２）または（３）記載の精
密鋳造用中子は、下記のように数値限定することが一層
好ましい。従って、この発明は、 （４）酸化バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、
酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、
酸化トリウムの内の１種または２種以上を合計で３〜１
５重量％含有し、残りが二酸化ケイ素および不可避不純
物からなる成分組成のセラミックスで構成されている耐
熱合金溶湯に対する反応性が低い精密鋳造用中子、 （５）酸化バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、
酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、
酸化トリウムの内の１種または２種以上を合計で３〜１
５重量％含有し、さらに、ケイ酸ハフニウムを１０〜４
０重量％含有し、残りが二酸化ケイ素および不可避不純
物からなる成分組成のセラミックスで構成されている耐
熱合金溶湯に対する反応性が低くかつ高温強度および耐
熱衝撃性に優れた精密鋳造用中子、 （６）前記（４）または（５）記載のセラミックスに、
さらにケイ酸ジルコニウムを１０〜４０重量％含有した
セラミックスからなる耐熱合金溶湯に対する反応性が低
くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れた精密鋳造用中
子、に特徴を有するものである。The core for precision casting described in the above (1), (2) or (3) is more preferably limited to numerical values as follows. Therefore, the present invention provides (4) barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide,
Beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide,
One or more of thorium oxides is a total of 3 to 1
A core for precision casting having a low reactivity to a heat-resistant alloy melt, comprising 5% by weight and a balance of ceramics having a component composition of silicon dioxide and unavoidable impurities; (5) barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide;
Beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide,
One or more of thorium oxides is a total of 3 to 1
5% by weight, and further contains 10 to 4 hafnium silicate.
A precision casting core having a low reactivity with respect to a heat-resistant alloy melt, and having excellent high-temperature strength and thermal shock resistance, comprising 0% by weight and a balance of ceramics having a component composition of silicon dioxide and inevitable impurities, (6) ) The ceramic according to (4) or (5),
Further, the present invention is characterized by a core for precision casting, which has low reactivity to a heat-resistant alloy melt made of ceramics containing 10 to 40% by weight of zirconium silicate, and has excellent high-temperature strength and thermal shock resistance.
【０００８】この発明は、さらに、具体的には、 （７）酸化バリウム：３〜１５重量％含有し、残りが二
酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセラ
ミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応性
が低い精密鋳造用中子、 （８）酸化セリウム：３〜１５重量％含有し、残りが二
酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセラ
ミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応性
が低い精密鋳造用中子、 （９）酸化ハフニウム：３〜１５重量％含有し、残りが
二酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセ
ラミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応
性が低い精密鋳造用中子、 （10）酸化ベリリウム：３〜１５重量％含有し、残りが
二酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセ
ラミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応
性が低い精密鋳造用中子、 （11）酸化イットリウム：３〜１５重量％含有し、残り
が二酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成の
セラミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反
応性が低い精密鋳造用中子、 （12）酸化カルシウム：３〜１５重量％含有し、残りが
二酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセ
ラミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応
性が低い精密鋳造用中子、 （13）酸化トリウム：３〜１５重量％含有し、残りが二
酸化ケイ素および不可避不純物からなる成分組成のセラ
ミックスで構成されている耐熱合金溶湯に対する反応性
が低い精密鋳造用中子、 （14）酸化バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、
酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、
酸化トリウムの内の２種以上を合計で３〜１５重量％含
有し、残りが二酸化ケイ素および不可避不純物からなる
成分組成のセラミックスで構成されている耐熱合金溶湯
に対する反応性が低い精密鋳造用中子、 （15）前記（７）〜（14）の内のいずれかに記載のセラ
ミックスに、さらにケイ酸ハフニウムを１０〜４０重量
％含有し、残りが二酸化ケイ素および不可避不純物から
なる成分組成のセラミックスで構成されている耐熱合金
溶湯に対する反応性が低くかつ高温強度および耐熱衝撃
性に優れた精密鋳造用中子、 （16）前記（７）〜（15）の内のいずれかに記載のセラ
ミックスに、さらにケイ酸ジルコニウムを１０〜４０重
量％含有したセラミックスからなる耐熱合金溶湯に対す
る反応性が低くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れた
精密鋳造用中子、に特徴を有するものである。More specifically, the present invention relates to (7) a heat-resistant alloy melt containing 3 to 15% by weight of barium oxide and a balance of ceramics having a composition of silicon dioxide and unavoidable impurities. Low-reactivity precision casting core, (8) Cerium oxide: low reactivity to a heat-resistant alloy melt containing 3 to 15% by weight and a balance of ceramics having a component composition of silicon dioxide and unavoidable impurities. Core for precision casting, (9) Hafnium oxide: for precision casting having a low reactivity to a heat-resistant alloy melt containing 3 to 15% by weight and a balance of ceramics having a component composition of silicon dioxide and unavoidable impurities. (10) Beryllium oxide: a ceramic having a component composition of 3 to 15% by weight, with the balance being silicon dioxide and unavoidable impurities. (11) Yttrium oxide: 3 to 15% by weight of ceramics having a component composition consisting of silicon dioxide and unavoidable impurities. (12) Calcium oxide: a heat-resistant alloy composed of ceramics having a component composition of 3 to 15% by weight, the remainder being composed of silicon dioxide and unavoidable impurities. Core for precision casting with low reactivity to molten metal, (13) Thorium oxide: Reactivity to molten heat-resistant alloy composed of ceramics containing 3 to 15% by weight and the remainder composed of silicon dioxide and unavoidable impurities. (14) Barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide,
Beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide,
A core for precision casting having a low reactivity to a heat-resistant alloy melt containing at least two of thorium oxides in a total amount of 3 to 15% by weight and a balance of ceramics having a composition of silicon dioxide and unavoidable impurities. (15) The ceramic according to any one of the above (7) to (14), further comprising hafnium silicate in an amount of 10 to 40% by weight and a balance of silicon dioxide and unavoidable impurities. The core for precision casting, which has a low reactivity to the constituted heat-resistant alloy melt and excellent high-temperature strength and thermal shock resistance, (16) The ceramic according to any one of the above (7) to (15), Furthermore, precision casting with low reactivity to a heat-resistant alloy melt made of ceramics containing 10 to 40% by weight of zirconium silicate and having excellent high-temperature strength and thermal shock resistance. The manufacturing core has characteristics.
【０００９】次に、この発明の精密鋳造用中子を構成す
るセラミックスに含まれる酸化物およびケイ酸塩の組成
を前記の如く限定した理由を説明する。 （イ）酸化バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、
酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、
酸化トリウム、 これら酸化物は、耐熱合金溶湯に対する反応性を低下さ
せ、耐熱合金溶湯が中子と反応して耐熱合金の成分組成
のずれを阻止すると共に中空部分の内面の鋳肌が荒れお
よび欠陥の発生を阻止する作用があるが、その添加量が
３重量％未満では耐熱合金溶湯に対する反応を十分に阻
止することができず、一方、酸化物の添加量が１５重量
％越えてもコストがかかるほか、鋳造後の中子の苛性溶
液による浸出除去が困難になるので好ましくない。従っ
て、これら酸化物の含有量は３〜１５重量％に定めた。Next, the reasons why the compositions of the oxides and silicates contained in the ceramics constituting the core for precision casting of the present invention are limited as described above will be described. (A) barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide,
Beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide,
Thorium oxide and oxides reduce the reactivity of the heat-resistant alloy with the core, which prevents the composition of the heat-resistant alloy from shifting due to the reaction of the molten alloy with the core, and the casting surface on the inner surface of the hollow portion becomes rough and defective. However, if the addition amount is less than 3% by weight, the reaction to the heat-resistant alloy cannot be sufficiently prevented. On the other hand, even if the addition amount of the oxide exceeds 15% by weight, the cost increases. In addition, it is not preferable because it is difficult to remove the core after casting by a caustic solution. Therefore, the content of these oxides is set to 3 to 15% by weight.
【００１０】（ロ）ケイ酸ハフニウム ケイ酸ハフニウムは、これを添加することによりセラミ
ックスの高温強度および耐熱衝撃性を向上させ、もって
精密鋳造用中子の高温強度および耐熱衝撃性を向上させ
る作用を有するが、その含有量が１０重量％未満では精
密鋳造用中子の高温強度および耐熱衝撃性を十分に向上
させることができず、一方、ケイ酸ハフニウムの添加量
が４０重量％越えると鋳造後の中子の苛性液体による浸
出除去が困難となるので好ましくない。従って、ケイ酸
ハフニウムの含有量は１０〜４０重量％に定めた。(B) Hafnium silicate Hafnium silicate has the effect of improving the high-temperature strength and thermal shock resistance of ceramics by adding it, thereby improving the high-temperature strength and thermal shock resistance of a core for precision casting. However, if the content is less than 10% by weight, the high-temperature strength and thermal shock resistance of the core for precision casting cannot be sufficiently improved. On the other hand, if the addition amount of hafnium silicate exceeds 40% by weight, after casting, It is not preferable because it is difficult to remove the core by leaching with a caustic liquid. Therefore, the content of hafnium silicate was set to 10 to 40% by weight.
【００１１】（ハ）ケイ酸ジルコニウム ケイ酸ジルコニウムもケイ酸ハフニウムと同様にセラミ
ックスの高温強度および耐熱衝撃性を向上させ、もって
精密鋳造用中子の高温強度および耐熱衝撃性を向上させ
る作用を有するが、その含有量が１０重量％未満では精
密鋳造用中子の高温強度および耐熱衝撃性を十分に向上
させることができず、一方、ケイ酸ジルコニウムの添加
量が４０重量％越えると鋳造後の中子の苛性液体による
浸出除去が困難となるので好ましくない。従って、ケイ
酸ジルコニウムの含有量は１０〜４０重量％に定めた。(C) Zirconium silicate Zirconium silicate has the effect of improving the high-temperature strength and thermal shock resistance of ceramics, like hafnium silicate, and thereby improving the high-temperature strength and thermal shock resistance of a core for precision casting. However, if the content is less than 10% by weight, the high-temperature strength and the thermal shock resistance of the core for precision casting cannot be sufficiently improved. On the other hand, if the addition amount of zirconium silicate exceeds 40% by weight, after casting, It is not preferable because it is difficult to remove the core by leaching with a caustic liquid. Therefore, the content of zirconium silicate is set to 10 to 40% by weight.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】平均粒径：１０μｍのＳｉＯ2 粉
末、平均粒径：２μｍのＢａＯ粉末、平均粒径：２μｍ
のＣｅ2 Ｏ3 粉末、平均粒径：２μｍのＨｆＯ2 粉末、
平均粒径：２μｍのＢｅＯ粉末、平均粒径：２μｍのＹ
2 Ｏ3 粉末、平均粒径：２μｍのＣａＯ粉末、平均粒
径：５μｍのＴｈＯ2 粉末、平均粒径：５μｍのＨｆＳ
ｉＯ4 粉末、平均粒径：５μｍのＺｒＳｉＯ4 粉末、平
均粒径：２μｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末およびワックス系の有
機バインダーを用意した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS SiO 2 powder having an average particle diameter of 10 μm, BaO powder having an average particle diameter of 2 μm, and average particle diameter of 2 μm
Ce 2 O 3 powder, HfO 2 powder having an average particle size of 2 μm,
BeO powder having an average particle size of 2 μm, Y having an average particle size of 2 μm
2 O 3 powder, CaO powder with average particle size: 2 μm, ThO 2 powder with average particle size: 5 μm, HfS with average particle size: 5 μm
An iO 4 powder, a ZrSiO 4 powder having an average particle size of 5 μm, an Al 2 O 3 powder having an average particle size of 2 μm, and a wax-based organic binder were prepared.
【００１３】実施例１ これらＳｉＯ2 粉末、ＢａＯ粉末、Ｃｅ2 Ｏ3 粉末、Ｈ
ｆＯ2 粉末、ＢｅＯ粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉末、ＣａＯ粉末、
ＴｈＯ2 粉末、Ａｌ2 Ｏ3 粉末および有機バインダーを
配合し、混練したのち射出成形し、得られた射出成形体
を温度：５００℃に６時間保持することにより脱脂し、
さらに温度：１２２０℃に６時間保持することにより焼
成して、長さ：１２０ｍｍ、幅：１２ｍｍ、厚さ：６ｍ
ｍの寸法を有し表１〜表５に示される成分組成のセラミ
ックスからなる本発明精密鋳造用中子１〜３８、比較精
密鋳造用中子１および従来精密鋳造用中子１を作製し、
それぞれロストワックス鋳型にセットした。Example 1 These SiO 2 powder, BaO powder, Ce 2 O 3 powder, H
fO 2 powder, BeO powder, Y 2 O 3 powder, CaO powder,
ThO 2 powder, Al 2 O 3 powder and an organic binder are blended, kneaded and injection-molded, and the obtained injection-molded body is degreased by maintaining the temperature at 500 ° C. for 6 hours.
Furthermore, it is baked by holding the temperature at 1220 ° C. for 6 hours, and the length is 120 mm, the width is 12 mm, and the thickness is 6 m.
A core for precision casting of the present invention 1 to 38, a core for comparative precision casting 1, and a core for conventional precision casting 1 made of ceramics having a size of m and having the component compositions shown in Tables 1 to 5,
Each was set in a lost wax mold.
【００１４】一方、Ｃｒ：１０％、Ｃｏ：４．５％、
Ｗ：６．０％、Ａｌ：５．５％、Ｔｉ：２．１％、Ｔ
ａ：５．６％、Ｔｌ：２．１％、Ｍｏ：０．７％、Ｒ
ｅ：０．２％を含有し、残りがＮｉからなる成分組成を
有するＮｉ基超合金を真空溶解し、得られた溶湯を温
度；１５５０℃に保持し、前記本発明精密鋳造用中子１
〜３８、比較精密鋳造用中子１および従来精密鋳造用中
子１をセットしたロストワックス鋳型に鋳込むと共に冷
却板により鋳型底部から冷却することにより単結晶Ｎｉ
基超合金鋳物を鋳造した。On the other hand, Cr: 10%, Co: 4.5%,
W: 6.0%, Al: 5.5%, Ti: 2.1%, T
a: 5.6%, Tl: 2.1%, Mo: 0.7%, R
e: A Ni-base superalloy containing 0.2% and having a component composition consisting of Ni is vacuum-melted, and the obtained molten metal is maintained at a temperature of 1550 ° C.
-38, the comparative precision casting core 1 and the conventional precision casting core 1 are cast into a set lost wax mold and cooled from the bottom of the mold by a cooling plate to form single crystal Ni.
A base superalloy casting was cast.
【００１５】得られた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を鋳型か
らはずし、さらに上記中子を含む鋳物を水酸化カリウム
水溶液中に浸漬し、中子を浸出除去することにより中空
部分を有する単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を得た。得られた
単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を切断し、中子と接した中空部
分の鋳肌表面を光学顕微鏡で観察し、表面粗さＲｍａｘ
を求め、その結果を表１〜表５に示した。The obtained single-crystal Ni-base superalloy casting is removed from the mold, and the casting containing the core is immersed in an aqueous potassium hydroxide solution, and the core is leached out to remove single-crystal Ni having a hollow portion. A base superalloy casting was obtained. The obtained single crystal Ni-base superalloy casting is cut, and the casting surface of the hollow portion in contact with the core is observed with an optical microscope, and the surface roughness Rmax is determined.
And the results are shown in Tables 1 to 5.
【００１６】さらに得られた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の
中空部分を蛍光浸透探傷検査することにより中空部分の
鋳肌表面に発生した欠陥数を測定し、その結果を表１〜
表５に示した。Further, the number of defects generated on the casting surface of the hollow portion was measured by subjecting the hollow portion of the obtained single crystal Ni-base superalloy casting to fluorescent penetrant inspection.
The results are shown in Table 5.
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【００１８】[0018]
【表２】 [Table 2]
【００１９】[0019]
【表３】 [Table 3]
【００２０】[0020]
【表４】 [Table 4]
【００２１】[0021]
【表５】 [Table 5]
【００２２】表１〜表５に示される結果から、本発明精
密鋳造用中子１〜３８を使用すると、従来精密鋳造用中
子１および比較精密鋳造用中子１を使用するよりも得ら
れた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の中空部分の表面粗さＲｍ
ａｘが小さく、さらに単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の中空部
分の表面に発生する欠陥数が少ないことが分かる。From the results shown in Tables 1 to 5, the use of the cores for precision casting 1 to 38 of the present invention provides more results than the conventional core 1 for precision casting and the core 1 for comparative precision casting. Surface roughness Rm of hollow part of cast single crystal Ni-base superalloy
It can be seen that ax is small and the number of defects generated on the surface of the hollow portion of the single crystal Ni-base superalloy casting is small.
【００２３】実施例２ ＳｉＯ2 粉末、ＢａＯ粉末、Ｃｅ2 Ｏ3 粉末、ＨｆＯ2
粉末、ＢｅＯ粉末、Ｙ 2 Ｏ3 粉末、ＣａＯ粉末、ＴｈＯ
2 粉末、ＨｆＳｉＯ4 粉末、ＺｒＳｉＯ4 粉末、Ａｌ2
Ｏ3 粉末およびワックス系の有機バインダーを配合し、
混練したのち射出成形し、得られた射出成形体を温度：
５００℃に６時間保持することにより脱脂し、さらに温
度：１２２０℃に６時間保持することにより焼成して、
長さ：１２０ｍｍ、幅：１２ｍｍ、厚さ：６ｍｍの寸法
を有し表６〜表９に示される成分組成のセラミックスか
らなる本発明精密鋳造用中子３９〜６５、比較精密鋳造
用中子２〜３および従来精密鋳造用中子２を作製した。Example 2 SiOTwoPowder, BaO powder, CeTwo OThree Powder, HfOTwo
Powder, BeO powder, Y Two OThree Powder, CaO powder, ThO
Two Powder, HfSiOFourPowder, ZrSiOFourPowder, AlTwo
OThreeCompounding powder and wax-based organic binder,
After kneading, injection molding is performed.
Degreasing by holding at 500 ° C for 6 hours,
Degree: Firing by holding at 1220 ° C. for 6 hours,
Length: 120mm, width: 12mm, thickness: 6mm
Or a ceramic having the component composition shown in Tables 6 to 9
Core 39-65 for precision casting of the present invention, comparative precision casting
Cores 2 and 3 for use and conventional core 2 for precision casting were produced.
【００２４】これら本発明精密鋳造用中子３９〜６５、
比較精密鋳造用中子２〜３および従来精密鋳造用中子２
について、温度：１５５０℃で抗折試験を行い、その結
果を表１０〜表１３に示したのち、これら中子をそれぞ
れロストワックス鋳型にセットした。These precision casting cores 39 to 65 of the present invention,
Comparative precision casting cores 2-3 and conventional precision casting cores 2
Were subjected to a bending test at a temperature of 1550 ° C., and the results are shown in Tables 10 to 13. Each of these cores was set in a lost wax mold.
【００２５】一方、実施例１で作製したＮｉ基超合金溶
湯と同じＣｒ：１０％、Ｃｏ：４．５％、Ｗ：６．０
％、Ａｌ：５．５％、Ｔｉ：２．１％、Ｔａ：５．６
％、Ｔｌ：２．１％、Ｍｏ：０．７％、Ｒｅ：０．２％
を含有し、残りがＮｉからなる成分組成を有するＮｉ基
超合金溶湯を温度；１５５０℃に保持し、前記本発明精
密鋳造用中子３９〜６５、比較精密鋳造用中子２〜３お
よび従来精密鋳造用中子２をセットしたロストワックス
鋳型に鋳込むと共に冷却板により鋳型底部から冷却する
ことにより単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を鋳造した。On the other hand, Cr: 10%, Co: 4.5%, W: 6.0, which are the same as the molten Ni-base superalloy prepared in Example 1.
%, Al: 5.5%, Ti: 2.1%, Ta: 5.6
%, Tl: 2.1%, Mo: 0.7%, Re: 0.2%
And the temperature of the molten Ni-base superalloy having a component composition consisting of Ni is maintained at 1550 ° C., and the cores 39 to 65 for precision casting of the present invention, the cores 2 to 3 for comparative precision casting and the conventional The single-crystal Ni-base superalloy casting was cast by casting the precision casting core 2 into a set lost-wax mold and cooling from the mold bottom with a cooling plate.
【００２６】得られた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を鋳型か
らはずし、さらに上記中子を含む鋳物を水酸化カリウム
水溶液中に浸漬し、中子を浸出除去することにより中空
部分を有する単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を作製した。得ら
れた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物を切断し、中子と接する中
空部分内面の鋳肌表面を目視にて観察し、中子の熱衝撃
による亀裂にＮｉ基超合金溶湯が浸透してできた突起物
の有無を調べ、さらに中空部分の鋳肌表面を光学顕微鏡
で観察して表面粗さＲｍａｘを求め、その結果を表１０
〜表１３に示した。The obtained single-crystal Ni-base superalloy casting is removed from the mold, and the casting containing the core is immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide, and the core is leached out to remove single-crystal Ni-base having a hollow portion. A base superalloy casting was prepared. The obtained single-crystal Ni-base superalloy casting is cut, and the casting surface of the inner surface of the hollow portion in contact with the core is visually observed, and the molten Ni-base superalloy penetrates into the crack due to the thermal shock of the core. The surface roughness Rmax was determined by observing the presence or absence of the protrusions and observing the casting surface of the hollow portion with an optical microscope.
To Table 13.
【００２７】さらに得られた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の
中空部分を蛍光浸透探傷検査することにより中空部分の
鋳肌表面に発生した欠陥数を測定し、その結果を表１０
〜表１３に示した。Further, the number of defects generated on the casting surface of the hollow portion was measured by performing a fluorescent penetration inspection on the hollow portion of the obtained single-crystal Ni-base superalloy casting.
To Table 13.
【００２８】[0028]
【表６】 [Table 6]
【００２９】[0029]
【表７】 [Table 7]
【００３０】[0030]
【表８】 [Table 8]
【００３１】[0031]
【表９】 [Table 9]
【００３２】[0032]
【表１０】 [Table 10]
【００３３】[0033]
【表１１】 [Table 11]
【００３４】[0034]
【表１２】 [Table 12]
【００３５】[0035]
【表１３】 [Table 13]
【００３６】表６〜表１３に示される結果から、本発明
精密鋳造用中子３９〜６５は従来精密鋳造用中子２に比
べて１５５０℃における抗折強度が優れているところか
ら高温強度に優れ、さらに単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の中
空部分内面に突起物が見られないところから耐熱衝撃性
に優れており、さらに本発明精密鋳造用中子３９〜６５
を使用すると、従来精密鋳造用中子２を使用するよりも
得られた単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の中空部分の表面粗さ
Ｒｍａｘが小さく、さらに単結晶Ｎｉ基超合金鋳物の中
空部分の表面に発生する欠陥数が少ないことが分かる。
また、ＨｆＳｉＯ4 およびＺｒＳｉＯ4 を４０重量％を
越えて含有する比較精密鋳造用中子２〜３は水酸化カリ
ウム水溶液による浸出除去ができなくなるので好ましく
ないことがわかる。From the results shown in Tables 6 to 13, the cores 39 to 65 for precision casting of the present invention have a higher bending strength at 1550 ° C. than the core 2 for precision casting of the prior art, and therefore have a high temperature strength. It is excellent in thermal shock resistance because no protrusions are found on the inner surface of the hollow portion of the single crystal Ni-base superalloy casting.
, The surface roughness Rmax of the hollow portion of the obtained single crystal Ni-based superalloy casting is smaller than that of using the conventional precision casting core 2, and the surface of the hollow portion of the single crystal Ni-based superalloy casting is further reduced. It can be seen that the number of defects that occur in a small number.
In addition, the comparative precision casting cores 2 and 3 containing HfSiO 4 and ZrSiO 4 in excess of 40% by weight cannot be leached and removed with an aqueous solution of potassium hydroxide, which is not preferable.
【００３７】[0037]
【発明の効果】上述のように、この発明の精密鋳造用中
子を使用すると耐熱合金鋳物の複雑な形状を有する中空
部分の鋳肌を平滑にかつ欠陥が発生することなく製造す
ることができ、鋳物産業上すぐれた効果を奏するもので
ある。As described above, when the core for precision casting of the present invention is used, the casting surface of a hollow portion having a complicated shape of a heat-resistant alloy casting can be manufactured smoothly and without defects. It has excellent effects in the foundry industry.
Claims (6)
バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ベリリ
ウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化トリウ
ムの内の１種または２種以上を含有したセラミックスか
らなることを特徴とする耐熱合金溶湯に対する反応性が
低い精密鋳造用中子。1. A ceramic comprising silicon dioxide as a main component and one or more of barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide, and thorium oxide. Core for precision casting with low reactivity to molten heat-resistant alloys.
バリウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ベリリ
ウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化トリウ
ムの内の１種または２種以上を含有し、さらにケイ酸ハ
フニウムを含有したセラミックスからなることを特徴と
する耐熱合金溶湯に対する反応性が低くかつ高温強度お
よび耐熱衝撃性に優れた精密鋳造用中子。2. Main component is silicon dioxide, which contains one or more of barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide and thorium oxide. A precision casting core having low reactivity to a heat-resistant alloy melt, excellent in high-temperature strength and thermal shock resistance, comprising a ceramic containing hafnium.
に、さらにケイ酸ジルコニウムを含有したセラミックス
からなることを特徴とする耐熱合金溶湯に対する反応性
が低くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れた精密鋳造
用中子。3. A precision casting having a low reactivity to a heat-resistant alloy melt, and excellent in high-temperature strength and thermal shock resistance, characterized in that the ceramics further comprises a ceramic further containing zirconium silicate. You core.
ニウム、酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カル
シウム、酸化トリウムの内の１種または２種以上を合計
で３〜１５重量％含有し、残りが二酸化ケイ素および不
可避不純物からなる成分組成のセラミックスで構成され
ていることを特徴とする耐熱合金溶湯に対する反応性が
低い精密鋳造用中子。4. A total of 3 to 15% by weight of one or more of barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide and thorium oxide, and silicon dioxide and A precision casting core having low reactivity to a heat-resistant alloy melt, characterized by being made of ceramics having a component composition of unavoidable impurities.
ニウム、酸化ベリリウム、酸化イットリウム、酸化カル
シウム、酸化トリウムの内の１種または２種以上を合計
で３〜１５重量％含有し、さらに、ケイ酸ハフニウムを
１０〜４０重量％含有し、残りが二酸化ケイ素および不
可避不純物からなる成分組成のセラミックスで構成され
ていることを特徴とする耐熱合金溶湯に対する反応性が
低くかつ高温強度および耐熱衝撃性に優れた精密鋳造用
中子。5. A composition comprising barium oxide, cerium oxide, hafnium oxide, beryllium oxide, yttrium oxide, calcium oxide and thorium oxide in a total amount of 3 to 15% by weight, and further comprises hafnium silicate Characterized by low reactivity to a heat-resistant alloy melt and excellent high-temperature strength and thermal shock resistance, characterized by containing 10 to 40% by weight of cerium and the remainder being composed of ceramics having a component composition of silicon dioxide and unavoidable impurities. Core for precision casting.
に、さらにケイ酸ジルコニウムを１０〜４０重量％含有
したセラミックスからなることを特徴とする耐熱合金溶
湯に対する反応性が低くかつ高温強度および耐熱衝撃性
に優れた精密鋳造用中子。6. The ceramic according to claim 4, which further comprises zirconium silicate in an amount of 10 to 40% by weight and has low reactivity to a heat-resistant alloy melt, high-temperature strength and thermal shock resistance. Core for precision casting excellent in quality.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14880798A JPH11342449A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Core for precesion casting having low reactivity against heat resistant alloy molten metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14880798A JPH11342449A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Core for precesion casting having low reactivity against heat resistant alloy molten metal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11342449A true JPH11342449A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15461159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14880798A Withdrawn JPH11342449A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Core for precesion casting having low reactivity against heat resistant alloy molten metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11342449A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149982A (en) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | General Electric Co <Ge> | Wetting resistant material and articles made thereof |
| CN103949590A (en) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 西北工业大学 | Preparation method of oxide doped and modified Y2O3+YSZ high-temperature-resisting shell |
| CN116283254A (en) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 | High-temperature-resistant silicon-based ceramic core and preparation method and application thereof |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP14880798A patent/JPH11342449A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149982A (en) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | General Electric Co <Ge> | Wetting resistant material and articles made thereof |
| CN103949590A (en) * | 2014-05-12 | 2014-07-30 | 西北工业大学 | Preparation method of oxide doped and modified Y2O3+YSZ high-temperature-resisting shell |
| CN116283254A (en) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 | High-temperature-resistant silicon-based ceramic core and preparation method and application thereof |
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