(57)【要約】【課題】鋳造作業の環境改善の観点から塗型基材における黒鉛の含有量を少なく抑制したとしても、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が容易にできるようにする鋳造用塗型剤を提供する。【解決手段】塗型剤における塗型基材が、雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有する。塗型基材として、シャモット、アルミナから選択した１種以上を含有する。塗型基材として、シリカ、石英、溶融シリカ、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、カルシア、クロマイト、ムライト、アンダルサイト、オリビン、スピネル、陶石、黒曜石、パーライト、ガラス粉末、琺瑯フリット、珪藻土、蝋石、バーミキュライト、膨張頁岩、ばん土頁岩、黒鉛、炭素、ギルソナイト、カイヤナイト、ボーキサイト、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素から選択した１種以上を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗型基材が、雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有することを特徴とする鋳造用塗型剤。
【請求項２】
塗型基材として、シャモット、アルミナから選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用塗型剤。
【請求項３】
塗型基材として、シリカ、石英、溶融シリカ、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、カルシア、クロマイト、ムライト、アンダルサイト、オリビン、スピネル、陶石、黒曜石、パーライト、ガラス粉末、琺瑯フリット、珪藻土、蝋石、バーミキュライト、膨張頁岩、ばん土頁岩、黒鉛、炭素、ギルソナイト、カイヤナイト、ボーキサイト、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素から選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項１、もしくは２に記載の鋳造用塗型剤。
【請求項４】
無機粘結剤として、モンモリロナイト系粘土、カオリナイト系粘土、セピオライト系粘土、アタパルジャイト、スメクタイト、有機ベントナイト、木節粘土、蛙目粘土、耐火粘土、水ガラス、珪酸カリウム、珪酸リチウム、重リン酸アルミニウム、リン酸ナトリウム、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、シランカップリング剤から選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の鋳造用塗型剤。
【請求項５】
有機粘結剤として、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコン樹脂、ブタジエン系合成ゴム、エポキシ樹脂及びそれらのエマルジョン、フッ素樹脂、ロジン、ロジン変性樹脂、マレイン酸樹脂、ダンマル樹脂、マスチック樹脂、コーパル、セラック、デンプン、デキストリン、糖蜜、糖から選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項４に記載の鋳造用塗型剤。
【請求項６】
添加剤として、シリコン、テルル、ビスマス、アルミ、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、鉄等の金属粉末、フェロシリコン等の接種剤、フェロシリコンマグネシウム等の黒鉛球状化剤、硫黄、耐火基材の湿潤剤、分散剤、鋳型浸透剤、消泡剤等の界面活性剤、増粘剤、防腐剤、顔料、染料から選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項５に記載の鋳造用塗型剤。
【請求項７】
溶剤として、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール、トルエン、キシレン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、ケトン、エステル、エーテル、ミネラルスピリット、水から選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項６に記載の鋳造用塗型剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用砂型など鋳型の表面に塗布される鋳造用塗型剤に関し、より具体的には、その塗型基材（耐火性骨材）における黒鉛の含有量を少なく抑制するようにした鋳造用塗型剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋳型の表面には塗型剤が塗布されるが、鋳鉄により鋳造をする場合、その鋳造後における鋳型ばらし時に、鋳物から砂や塗型剤を容易に剥離させることができるよう上記塗型剤の塗型基材として、一般に、黒鉛が２０質量％以上含有されている。
【０００３】
また、上記塗型剤には、従来、下記特許文献１に示されるものがあり、この公報のものによれば、上記塗型剤は、その塗型基材として、黒鉛を４５〜７５質量％含有することとされている。
【特許文献１】特開平５−１１６１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、鋳造作業においても、作業環境の改善が勧められている。そして、その一環として、より色彩の明るい塗型剤を用いるために、塗型基材における黒鉛の含有量を０〜１０質量％程度に少なく抑制することが提案されている。
【０００５】
しかし、上記したように黒鉛の含有量を単に少なく抑制すると、鋳造後における鋳型ばらし時に、鋳物からの砂の剥離作業が容易にはし難くなるおそれがある。また、鋳物からの塗型基材の剥離作業として、この塗型基材の表面に対しショットブラスト処理をしても、この鋳物の表面には、塗型剤が薄くではあるが残留するおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、鋳造作業の環境改善の観点から塗型基材における黒鉛の含有量を少なく抑制したとしても、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が容易にできるようにする鋳造用塗型剤を提供することである。
【０００７】
請求項１の発明は、塗型基材が、雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有することを特徴とする鋳造用塗型剤である。
【０００８】
請求項２の発明は、塗型基材として、シャモット、アルミナから選択した１種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用塗型剤である。
【０００９】
なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による効果は、次の如くである。
【００１１】
請求項１の発明は、塗型基材が、雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有している。
【００１２】
このため、上記塗型基材を塗布した鋳型を用いて鋳造をした場合、上記塗型基材においてそれぞれ鱗片状である雲母とタルクとが金属溶湯の熱により共に容易に焼結して互いに結合し、フィルム状セラミック体が形成される。そして、このセラミック体は鋳造される鋳物との熱膨張差により、上記フィルム形状をある程度保持しつつ砂と共に上記鋳物の表面から容易に剥離する。
【００１３】
よって、鋳造作業の環境改善の観点から、上記したように塗型剤の塗型基材における黒鉛の含有量を少なく抑制したとしても、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業は容易にできる。
【００１４】
請求項２の発明は、塗型基材として、シャモット、アルミナから選択した１種以上を含有している。
【００１５】
このため、鋳造作業の環境改善の観点から、上記したように塗型剤の塗型基材における黒鉛の含有量を少なく抑制したとしても、前記雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有させたことに加えて、上記のようにシャモットやアルミナを含有させたことにより、上記フィルム形状セラミック体がより確実に形成される。よって、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が更に容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の鋳造用塗型剤に関し、鋳造作業の環境改善の観点から塗型基材における黒鉛の含有量を少なく抑制したとしても、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が容易にできるようにする鋳造用塗型剤を提供する、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。
【００１７】
金属の鋳造に用いられる鋳型は、砂型などの鋳型の表面に塗型剤を塗布することにより形成される。
【００１８】
上記金属は、鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、鋳鋼等の各種鉄系合金はもちろん、アルミ合金、銅合金等の非鉄系合金溶湯などである。
【００１９】
上記鋳型は、フラン、アルカリフェノール等の有機自硬性鋳型はもちろん、ダイカル等の水ガラスを用いた無機自硬性鋳型、ガス型、生型、乾燥型、シェルモールド、コールドボックス、ホットボックス及びフルモールド法、消失模型鋳造法、Ｖプロセス法、ＶＲＨ法等を用いた各種造型法により形成されるものである。
【００２０】
塗型剤は、耐火性骨材である塗型基材、無機粘結剤、有機粘結剤、添加剤、および溶剤を含有する。
【００２１】
上記塗型基材は、雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％含有している。
【００２２】
雲母とタルクは、どちらも鱗片状であるため、鋳造時の金属溶湯の温度により焼結し易いものであり、かつ、雲母の方がより鱗片状傾向が強いが、タルクの方がより焼結傾向が強い。このため、雲母よりもタルクの含有量をより多くすることが好ましい。そして、このようにすると、上記塗型基材を塗布した鋳型を用いて鋳造をした場合、この鋳造時の金属溶湯の熱により上記雲母とタルクとは共に容易に焼結して互いに結合し、フィルム状セラミック体が形成される。そして、このセラミック体は鋳造される鋳物との熱膨張差により、上記フィルム形状をある程度保持しつつ砂と共に上記鋳物の表面から剥離する。
【００２３】
よって、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が容易にできることとなる。
【００２４】
上記塗型剤を鋳鉄の鋳造に適用する場合、その塗型基材として、上記雲母及びタルクに加え、シャモットを含有させることが好ましい。このシャモットは、「各種粘土を焼成して砕いたもの」の総称で、狭義には化学組成が概ねＳｉＯ２：５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３：３０〜５０質量％のものを指すが、広義にはＡｌ２Ｏ３：５０質量％を越えるものも高級シャモット・デンスシャモットと称して含める場合が多い。その中でも、焼結性の良好なＡｌ２Ｏ３：３０〜５０質量％のシャモットが特に好ましい。
【００２５】
そして、焼結し易いシャモットを塗型基材に含有させれば、上記フィルム形状セラミック体がより確実に形成される。よって、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が更に容易にできる。
【００２６】
なお、上記したように、シャモットを塗型基材に含有させる場合には、塗型基材における雲母とタルクの含有量を少なく抑制するよう雲母を２〜１６質量％、タルクを３〜２４質量％含有させることが、より好ましい。つまり、鋳造時に塗型基材を適度な焼結状態にすれば、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離作業が容易にできる。しかし、焼結が過度になると、鋳物の表面への部分的な砂や塗型基材の焼着が生じて好ましくない。そこで、上記したように、塗型基材にシャモットを含有させる場合には、雲母とタルクの含有量を少なく抑制するようにしたのである。
【００２７】
また、上記溶湯温度が高いほど、焼結がし易くなって、上記剥離作業がし易くなるが、鋳物への焼着も発生しやすくなるため、溶湯温度にも十分に留意することが好ましい。
【００２８】
上記塗型剤を鋳鋼の鋳造に適用する場合、その塗型基材として、上記雲母及びタルクに加え、耐火度の高いジルコン、アルミナ、マグネシアおよびクロマイトを含有させることが適しているが、焼結し易いアルミナが特に好ましい。クロマイトは焼結性が高いが、配合量が多いと鋳鋼の鋳肌が面荒れするため、他の基材と混合することが好ましい。
【００２９】
鋳鋼の場合、溶湯の注湯温度が高いため、雲母は２〜８質量％、タルクは３〜１２質量％がより好ましい。
【００３０】
また、上記塗型基材として、シリカ、石英、溶融シリカ、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、カルシア、クロマイト、ムライト、アンダルサイト、オリビン、スピネル、陶石、黒曜石、パーライト、ガラス粉末、琺瑯フリット、珪藻土、蝋石、バーミキュライト、膨張頁岩、ばん土頁岩、黒鉛、炭素、ギルソナイト、カイヤナイト、ボーキサイト、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素から選択した１種以上を含有させることができる。
【００３１】
上記塗型基材に黒鉛を含有させることは、鋳造時に溶湯の周りに還元性雰囲気を創成し、金属溶湯の酸化を防止する上で、塗型基材に１〜１０質量％含有させることが好ましい。
【００３２】
しかし、黒鉛を含有させることは、前記したように環境改善を低下させたり、雲母とタルクとが焼結する際の阻害要因となったりするおそれがあることから、黒鉛の含有量は１〜５質量％であることが好ましい。また、金属溶湯の酸化を考慮しないで足りる場合には、黒鉛を１質量％未満や０質量％にすることもできる。
【００３３】
上記無機粘結剤として、モンモリロナイト系粘土、カオリナイト系粘土、セピオライト系粘土、アタパルジャイト、スメクタイト、有機ベントナイト、木節粘土、蛙目粘土、耐火粘土、水ガラス、珪酸カリウム、珪酸リチウム、重リン酸アルミニウム、リン酸ナトリウム、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、シランカップリング剤から選択した１種以上を含有させることができる。
【００３４】
上記有機粘結剤として、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコン樹脂、ブタジエン系合成ゴム、エポキシ樹脂及びそれらのエマルジョン、フッ素樹脂、ロジン、ロジン変性樹脂、マレイン酸樹脂、ダンマル樹脂、マスチック樹脂、コーパル、セラック、デンプン、デキストリン、糖蜜、糖から選択した１種以上を含有させることができる。
【００３５】
上記添加剤として、シリコン、テルル、ビスマス、アルミ、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、鉄等の金属粉末、フェロシリコン等の接種剤、フェロシリコンマグネシウム等の黒鉛球状化剤、硫黄、耐火基材の湿潤剤、分散剤、鋳型浸透剤、消泡剤等の界面活性剤、増粘剤、防腐剤、顔料、染料から選択した１種以上を含有させることができる。
【００３６】
上記溶剤として、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール、トルエン、キシレン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、ケトン、エステル、エーテル、ミネラルスピリット、水から選択した１種以上を含有させることができる。
【実施例１】
【００３７】
【表１】
2010131665.tif 000002
【００３８】
上記「表１」の実験１〜７で示すように、塗型剤の配合を定めた。「表１」中、塗型基材の各数値は質量％であり、他成分の数値は、上記塗型基材を１００質量部とした場合の質量部の値である。
【００３９】
また、フラン樹脂を混合して形成した砂型の表面に上記塗型剤を塗布して鋳型を形成した。そして、鋳鉄（鋳込質量１０００ｋｇ）により、一般産業用機械部品を鋳造する場合に上記鋳型を適用した。鋳鉄溶湯の注湯温度は１３８０℃と１４５０℃の２条件である。
【００４０】
「表１」の実験結果中、「塗型離れ」とは、鋳造後における鋳物からの砂や塗型基材の剥離の難易度を示し、「耐焼着性」とは、鋳物の表面に砂や塗型基材が焼着し難い程度を示している。また、上記実験結果中、◎は極めて良好、○は良好、△はやや良好、×は不良、を示している。
【００４１】
「表１」の実験結果によれば、実験２〜６のように、塗型基材として雲母を２〜２０質量％、タルクを３〜３０質量％、シャモットを５０〜９５質量部含有させれば、「塗型離れ」と「耐焼着性」とが向上し、良い結果が得られることがわかる。また、特に、鋳鉄の注湯温度を１３８０℃にすれば、より良い結果が得られることがわかる。
【実施例２】
【００４２】
【表２】
2010131665.tif 000003
【００４３】
上記「表２」についての一般的な説明は、前記「表１」についてのものと同様である。
【００４４】
「表２」の実験結果によれば、実験２〜４のように、塗型基材として雲母を２〜８質量％、タルクを３〜１２質量％、アルミナを８０〜９５質量部含有させれば、良い結果が得られることがわかる。また、特に、上記塗型基材によれば、「塗型離れ」について、より良い結果が得られることがわかる。