JPS63194841A

JPS63194841A - 中子、その製造方法およびインベストメント鋳造用鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPS63194841A
Application number: JP2717087A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Sasaki; 信義佐々木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-08-12
Also published as: JPH0262102B2

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、インへストメント鋳造に用いる中子、その製
造方法およびこの中子を用いたインへストメント鋳造用
鋳型の製造方法に関するものである。

（発明の背景）インへストメント鋳造に用いるセラミック中子は表面の
十分な平滑さと、ろう模型の射出成形に酎えるに充分な
強度と、焼成あるいは注湯時に酎えうる高い熱間強度と
を備えることが求められる。そこで従来は骨材にアルミ
ナ、ジルコン、溶融シリカ等を用いて中子を成形し、こ
の中子を単独で焼成、焼結していた。このため中子の生
産性が悪く寸法精度も悪くなり、特に大型のものでは希
望の精度を出すのが非常に困難で高価でもあった。

また特に焼結による中子は崩壊性が悪く、物理的な振動
や衝撃で中子を除去するのは不可能であり、中子の除去
工程が面倒で能率の悪いものになっていた。

さらにこのように焼結を必要とする中子では、焼結が困
難な骨材例えば安価なけい砂等は使用できなかった。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、適
切な表面の滑らかさを備え、ろう模型の射出成形時に充
分耐えると共に高い熱間強度を有し、中子単独での焼成
が不要で生産性が高く安価でもあり、物理的手段による
崩壊性が良好で中子の除去が容易であり、さらに安価な
けい砂等の骨材も使用可能となる中子を提供することを
第１の目的とする。

また本発明はこの中子の製造方法を提供することを第２
の目的とする。

さらに本発明は、前記中子を使用する方法、特にインへ
ストメント鋳造用鋳型の製造方法を提供することを第３
の目的とする。

（発明の構成）本発明によれば第１の目的は、骨材と低温粘着力の大き
い無機バインダと高温強度の高い高温用バインダとを主
成分とする中子素体と、この中子素体の表面にスラリを
塗布して形成したコーティング層と、このコーティング
層の外表面に塗布されたパラフィンワックス層とを有す
ることを特徴とする中子により達成される。

また第２の目的は、以下の工程からなることを特徴とす
る中子の製造方法、（ａ）骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと、高温
強度の高い高温用バインダとを混練する工程；（ｂ）この混練物を中子型に注入し硬化して中子素体を
成形する工程；（ｃ）この中子素体にスラリをコーティングした後乾燥
する工程：（ｄ）このコーティング層にパラフィンワックスを塗布
する工程；により達成される。

さらに第３の発明は、以下の工程からなることを特徴と
するインへストメント鋳造用鋳型の製造方法：（ａ）骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高温強
度の高い高温用バインダとを混練する工程；（ｂ）この
混練物を中子型に注入し硬化して中子素体を形成する工
程；（ｃ）この中子素体にスラリをコーティングした後乾燥
する工程；（ｄ）このコーティング層の表面にパラフィンワックス
を塗布することにより中子とする工程；（ｅ）この中子
を型内に位置決めしてこの型内に消失模型材を注入し、
中子を鋳ぐるんだ消失模型を形成する工程；（ｆ）この消失模型にスラリおよびスタッコ粒を交互に
複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する工程；（ｇ）消失模型を消失させて鋳型を形成する工程；（ｈ
）中子と耐火物層とを同時に焼成する工程；により達成
される。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の工程流れ図。第２図はその
各工程の説明図である。

まず中子の主原料として、骨材と、低温粘結力の大きい
無機バインダと、高温強度の高い高温用バインダとを混
練する。骨材としては例えば、けい砂　　　　　９０重
量％シリカフラワー　１０重量％を混合して用いる。ここにけい砂はＪＩＳ規格Ｇ５９０
１　（１９５４）の規定による７号程度の粒度のものが
望ましい。

無機バインダとしては珪酸ソーダ（水ガラス）の３号程
度のものを用い、これは中子の低温時の強度を確保し中
子を速やかに硬化させる作用を持つものである。高温用
バインダとしてはエチルシリケートやコロイダルシリカ
が用いられる。この高温用バインダは中子の高温時の強
度を確保する作用を持つものである。一般に無機バイン
ダとしての珪酸ソーダは２００°Ｃを超えると粘結力が
急激に低下するが、高温用バインダはこの無機バインダ
の粘結力の低下を補って高温時の強度を向上させるもの
である。

これら無機バインダと高温用バインダとは例えば５０重
量％づつ程度の割合で予め混合され、この混合液を骨材
に少量づつ加えながら混練する（ステ・ンプ１００）。

この混合液は全体重量の８％程度まで混入できるが、４
％位とするのが望ましい。高温用バインダの混合量は中
子の寸法、重量が大きくなるにつれて増大させて、高温
時の中子の強度増加を図るべきであるが、中子の崩壊性
を考慮してできるだけ少ない混合量とするのが望ましい
。

なをこの混練は、室温２０℃、湿度５５％の雰囲気中で
２０分程度行うが、混練後は直ちに密封する。これは珪
酸ソーダが大気中の炭酸ガスによって硬化する性質を持
つため、これによる混線後の原料が硬化するのを防ぐた
めである。

このように混練した原料は中子の型（図示せず）内に供
給し、中子素体１０（第２図Ａ）を成形する（ステップ
１０２）、この場合型内に高温（１４０°〜１５０’Ｃ
位）の空気を送り込んで硬化させる。なおＣＯ２プロセ
スを用いて中子素体１０を硬化させてもよい。すなわち
予め６０〜ｓｏ’ｃに熱した木型などの型を用いて中子
素体を成形し、この型のブローホール、分割面などから
炭酸ガスを吹きこんで硬化させるものである。このよう
に無機バインダの働きにより、ろう模型の射出成形に充
分耐えうる強度を中子に持たせることが可能になる。

以上のように作られた中子素体１０は、十分に小さくて
十分に強度を有するものであれば、そのままスラリ塗布
し乾燥するステップ（ステップ１０６）に入る。中子素
体１０の強度が不足していて歩留りが悪い場合、換言す
ればこの中子素体１０が大型の場合には、さらにこの中
子素体１０を高温用バインダに数分間浸漬してバインダ
含浸層１２を形成するのが望ましい（ステップ１０４、
第２図Ｂ）。この高温用バインダとしては、前記中子素
体１０に混入した高温用バインダと同様にエチルシリケ
ートやコロイダルシリカを用いる。このバインダは中子
素体１０の表面から適度の深さまで浸み込み、熱間強度
を増大させる作用を持つ。すなわち前記ステップ１００
において、骨材に混入する珪酸ソーダは通常２００℃位
まで充分な強度を保持しこれを超えると強度が急激に低
下するが、このステップ１０４で含浸させる高温用バイ
ンダは２００−１．０００℃で充分な熱間強度を中子に
持たせる作用を有するものである。なお中子素体１０に
はステップ１００で予め高温用バインダが混入されてい
るので、これが呼び水となってこのステップ１０４での
含浸は速みやかかつ深く行われる。また含浸する時間は
ステップｌＯＯで混入する高温用バインダ量の増加につ
れて短く設定できる。

次にこのように必要におおじて高温用バインダを含浸さ
せた中子素体１０の表面にスラリな塗布する（ステップ
１０６、第２図Ｃ）。このスラリは、エチルシリケート　　　　　　５０重量％ジルコンフラ
ワー３５０番　　５０ｉｉ％などを用いたバインダとフ
ィシを含有するものが望ましい。このスラリは、スラリ
槽に中子素体ｌＯを浸漬するディッピング法、スラリを
噴霧するスプレー法、あるいは中子素体１０と噴霧器と
の間に静電圧を印加して噴霧を行う静電塗装法等により
塗布することができる。例えばディッピング法の場合に
は、中子素体１０をスラリ槽に約６０秒浸漬する。なお
このスラリを塗布するステップ１０６の前に、バインダ
含浸層１２を形成した中子素体ｌＯを乾燥させておいて
もよい。

このようにして中子素体１０のバインダ含浸層１２の表
面にスラリを塗布し含浸させることにより、コーティン
グ層１４を形成する。これにより前記中子素体１０の表
面粗さを改善し、表面を滑らかにできる。また鋳込み時
における鋳型と溶湯とのモールトリアクションの改善が
可能で、さらに中子の熱間強度を一層向上させることも
可能となる。このようにスラリを塗布した後、乾燥する
、例えば温度２８°Ｃ１湿度５０％、風速１ｍ／ｓｅｃ
の風によって約３時間乾燥する。なお大型の中子の場合
にはさらに電子レンジなどで１０分程度追加乾燥する。

次にこの乾燥後の中子素体１０にパラフィンワックスを
塗布する（ステップ１０８、第２図Ｄ）。この塗布は８
０〜９０°Ｃで溶融したパラフィンワックス中にコーテ
ィング層１４付きの中子素体１０を１０分程度浸漬する
ことにより行う。この結果コーティング層１４の表面に
ワックス層１６が形成され、コーティング層１４の砂落
ちが防止される。また中子の強度を増大させ中子の移送
中における破損を防止すると共に、中子保存中に中子が
吸湿するのを防止できる。

このように中子素体ｌＯの表面にコーティング層１４お
よびワックス層１６を順次形成することにより第２図り
に示す中子１０Ａが完成する。

この中子１０Ａは金型１８内に固定され、この金型１８
内にワックスや発泡スチロールなどの消失模型材料を射
出して消失模型２０を成形する（ステップ１１０、第２
図Ｅ）。このように中子ｌＯＡを鋳ぐるんだ状態の消失
模型２０の外側には、耐火物がコーティングされる。す
なわちスラリ槽に浸漬して（ステップ１１２）スタッコ
粒を振りかける（ステップ１１４）工程を複数回繰り返
し、所定厚さの耐火物層２２を形成する（第２図Ｆ）。

そしてこの耐火物層２２を十分に乾燥させた後（ステッ
プ１１６）、消失模型１８を脱ろうして（ステップ１１
８）さらに焼成する（ステップ１２０）。脱ろうにより
中子１０Ａのワックス層１６も消失し、中子１０Ａの表
面にはコーティング層１４が現れる。この焼成によって
外側の耐火物層２２と共に、内側のワックス層１６を除
去した中子１０Ａも同時に焼成される−０この結果中子
素体１０、バインダ含浸層１２およびコーティング層１
４を含むセラミックシェル鋳型２４が出来上がる（第２
図Ｆ）。

次にこの鋳型２４内、すなわち耐火物層２２とコーティ
ング層１４とで挟まれる間隙に金属溶湯が注湯される（
ステップ１２２）。そして冷却後型ばらしされ（ステッ
プ１２４）、中子素体１０とコーティング層１４が除去
される（ステップ１２６）。この中子素体ｌＯおよびコ
ーティング層１４の除去は、例えば振動や衝撃などの物
理的手段により中子の大部分を除去し、残部を溶融苛性
ソーダに浸漬してこれを溶融することにより行われる。

この結果製品２６が完成する（第２図Ｇ）。特に中子素
体ｌＯは予め焼結するものではないから、中子の崩壊性
が良好であり、また中子素体１０の表面に高温用バイン
ダを含浸させた場合には表面から適度な深さまでしか含
浸しないので、中子の崩壊性を良好に保つことができ、
中子の除去が容易である。

この実施例では高温用バインダを中子素体１０に含浸さ
せるステップ１０４を設けたが、こステップ１０４を省
いたものも本願は包含する。またこのステップ１０４を
設けた場合には、このステップ１０４とスラリを塗布す
るステップ１０６とを別工程とせずに両工程を一度に処
理して製作したものも含む。すなわちスラリに含まれる
バインダをステップ１０４に用いるものと同一とし、ス
ラリ層に中子素体を充分な時間浸漬しバインダを中子素
体内に含浸させるようにしてもよい。

以上の実施例はセラミックシェル鋳型を用いたインへス
トメント法に適用したものであるが、本発明はソリッド
モールド法等の他のインへストメント鋳造法にも適用で
きるのは勿論である。

また本発明に用いる骨材、バインダ等は前記実施例に限
られるものではないのは勿論である。例えば骨材として
はけい砂に代えてアルミナ、溶融シリカ、ジルコン、溶
融ムライトなどを用いることが可能である。またこの骨
材に混練する無機バインダとしては燐酸セメント等も使
用可能である。

（発明の効果）以上のように第１の発明の中子は、骨材と低温粘結力の
大きい無機バインダと高温強度の大きい高温用バインダ
とを主成分とする中子素体の表面にコーティング層を形
成し、このコーティング層をさらにワックス層で被覆し
たものである。骨材に混練する無機バインダは中子素体
の低温強度を増大させ、高温用バインダは高温時の強度
を増大させて中子の熱間強度を充分に増大させる。この
ため中子単独で焼結することなくろう模型の射出成形に
耐え得る強度と、鋳型焼成および注湯時の充分な熱間強
度を持たせることができる。このように中子単独での焼
成、焼結が不要であるから生産工程が単純になり、生産
性向上とコスト低下が可能になる。また中子は焼成が不
要なので中子の寸法精度が向上し中子の崩壊性が良好と
なり中子の除去が容易になる。特に鋳型を形成する耐火
物層と同質の材料を使用すれば、中子と耐火物層との熱
膨張などのコントロールが容易であり、大型の鋳造に好
適なものになる。

またコーティング層力、く中子素体の表面を滑らかにし
、鋳造製品の中子側の表面が荒れるのを防止できる。ま
たこのコーティング層は溶湯と中子とのモールトリアク
ションを抑制し製品表面の荒れを防止する働きをする。

さらに鋳型の焼成時あるいは注湯時に中子が高温になっ
た際にも、このコーティング層は中子の熱間強度を一層
増大させているので破損しにくく、鋳造歩止まりが一層
向上する。

一方ワックス層はコーティング層の脱落を防止し中子の
強度を増大させる作用をするから、中子の移送時に中子
を傷めるおそれがなくなる。また中子の保存中に水分を
吸収して、中子焼成時に中子が破損するなどの不都合を
防止できる。

また第２の発明によれば、この中子の製造方法を提供す
ることが可能になる。

また第３の発明によれば、中子を鋳型の焼成と同時に焼
成でき、この中子の最適な使用方法、すなわちインへス
トメント鋳造用の鋳型の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程流れ図、第２図はその
各工程の説明図である。１０・・・中子素体、１０Ａ・・・中子、１２・・・バインダ含浸層、１４・・・コーティング層、１６・・・ワックス層、２０・・・消失模型、２４・・・鋳型、２６・・・製品。特許出願人　佐　々　木　信　義代　理　人　弁理士　山田文雄

Claims

【特許請求の範囲】

（１）骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高温強
度の高い高温用バインダとを主成分とする中子素体と、
この中子素体の表面にスラリを塗布して形成したコーテ
ィング層と、このコーティング層の外表面に塗布された
パラフィンワックス層とを有することを特徴とする中子
。
（２）以下の工程からなることを特徴とする中子の製造
方法：（ａ）骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと、高温
強度の高い高温用バインダとを混練する工程；（ｂ）この混練物を中子型に注入し硬化して中子素体を
成形する工程；（ｃ）この中子素体にスラリをコーティングした後乾燥
する工程；（ｄ）このコーティング層にパラフィンワックスを塗布
する工程。
（３）前記工程（ａ）において、骨材はけい砂を主成分
とし、無機バインダは珪酸ソーダを主成分とし、高温用
バインダはエチルシリケートおよびコロイダルシリカの
少くとも一方を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の中子の製造方法。
（４）前記工程（ｃ）において、スラリは静電塗装法に
より塗布されることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の中子の製造方法。
（５）前記工程（ｃ）において、中子素体をスラリ槽に
浸漬することによりスラリを塗布することを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の中子の製造方法。
（６）前記工程（ｃ）において、スラリはスプレー塗装
法により塗布されることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の中子の製造方法。
（７）以下の工程からなることを特徴とするインベスト
メント鋳造用鋳型の製造方法：（ａ）骨材と低温粘結力の大きい無機バインダと高温強
度の高い高温用バインダとを混練する工程；（ｂ）この
混練物を中子型に注入し硬化して中子素体を形成する工
程；（ｃ）この中子素体にスラリをコーティングした後乾燥
する工程；（ｄ）このコーティング層の表面にパラフィンワックス
を塗布することにより中子とする工程；（ｅ）この中子
を型内に位置決めしてこの型内に消失模型材を注入し、
中子を鋳ぐるんだ消失模型を形成する工程；（ｆ）この消失模型にスラリおよびスタッコ粒を交互に
複数回塗布して耐火物層を形成し乾燥する工程；（ｇ）消失模型を消失させて鋳型を形成する工程；（ｈ
）中子と耐火物層とを同時に焼成する工程。