(57)【要約】【課題】高温で長時間保持した場合でも変形が生じない精密鋳造用鋳型材料、精密鋳造用鋳型及びその製造方法を提供すること。【解決手段】鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型であって、前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、前記外側鋳型は、内周面に形成され、水酸化マグネシウムスラリーを主成分とする精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層と、該スラリー層にスタッコ材を付着したスタッコ層とにより形成してなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型用スラリーであって、
水酸化マグネシウムスラリーを主成分とする精密鋳造用鋳型スラリーからなり、
前記精密鋳造用鋳型スラリーに、アルミナスラリーを添加・混合してなり、
該アルミナスラリーと前記水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２であり、焼成の際にスピネルとなることを特徴とする精密鋳造用鋳型材料。
【請求項２】
請求項１において、
前記アルミナスラリーの粒径が１．０μｍ以下、水酸化マグネシウムスラリーの粒径が１．０μｍ以下であり、スラリーの固形分濃度が８０〜９０重量％であることを特徴とする精密鋳造用鋳型材料。
【請求項３】
鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型であって、
前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、
前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、
前記外側鋳型は、内周面に形成され、水酸化マグネシウムスラリーを主成分とする精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層と、該スラリー層にスタッコ材を付着したスタッコ層とにより形成してなり、
前記精密鋳造用鋳型スラリーに、アルミナスラリーを添加・混合してなり、
該アルミナスラリーと前記水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２であり、焼成の際にスピネルとなることを特徴とする精密鋳造用鋳型。
【請求項４】
請求項３において、
前記アルミナスラリーの粒径が１．０μｍ以下、水酸化マグネシウムスラリーの粒径が１．０μｍ以下であり、スラリーの固形分濃度が８０〜９０重量％であることを特徴とする精密鋳造用鋳型。
【請求項５】
鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型の製造方法であって、
精密鋳造用ろう型を、粒径１．０μｍ以下のアルミナスラリーと粒径１．０μｍ以下の水酸化マグネシウムとを、モル比で１：１〜１：１．２に混合した精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後乾燥して、ろう型の表面にスラリー膜からなるプライム層を形成する第１成膜工程と、
前記プライム層を形成したろう型を、前記精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後、スラリー表面にスタッコ材を振掛け、その後乾燥してバックアップ層を形成する第２成膜工程と、
前記第２成膜工程のバックアップ層を形成する工程を複数回繰り返し、複層バックアップ層を形成した成形体を得る成形体形成工程と、
得られた成形体からろう型のワックスを融解・除去する脱ワックス工程と、
脱ワックス後の成形体を焼成処理し、鋳型を得る鋳型焼成工程と、を有することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密鋳造用鋳型材料、精密鋳造用鋳型及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳物を製造する鋳造方法には、鋳物を高い精度で製造する場合に用いられる精密鋳造方法がある。精密鋳造方法は、特許文献１に記載されているように、成形部品と同一形状の消失性模型（ワックス型）の周囲にスラリーを塗布し、その後、初層スタッコを付着させ、乾燥させる。その後、スラリーの塗布、スタッコの付着、乾燥の３つの工程を繰返し行い、鋳物の外側を覆う型（外側鋳型）を作製する。
【０００３】
ここで、精密鋳造用鋳型はシリカゾルを主体とするスラリーにワックス型を付け込み、ワックス型の表面にスラリーを付着させ乾燥させる。
１回の操作では付着するスラリーが少なく、薄いものしかできないので、数回〜１０数回繰返して厚さを稼いでいる。また、乾燥を早くするため、あるいは、早く肉厚を確保するため、乾燥割れを防止するため、スタッコ材と呼ばれる粗い粒子をスラリー表面にふりかけ、付着させている。そのため、鋳型の断面構造は緻密層、粗い粒子の層の繰り返しとなっている。
例えばシリカゾルは粒径２０ｎｍ程度の球状シリカ粒子が分散された液である。このシリカ超微粒子が、乾燥の過程でスラリーに含まれるジルコン、アルミナなどの比較的細かい粒子（数ミクロンから数十ミクロン）及び粗い粒子（スタッコ）（数百ミクロン〜数ｍｍ）の表面に付着し、乾燥、熱処理により固く結合することにより、鋳型の形状が保たれると同時に強度を保有し、鋳型として利用できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的には、前述のシリカゾル（シリカの超微粒子を分散した液）を用いた鋳型で十分であるが、例えば一方向凝固翼製造などでは、結晶の析出方向を制御するため、溶融金属を保持する。この結果、高温（例えば１５５０℃程度）での保持時間が長くなる。この場合、高温で保持されるため、バインダであるシリカが軟化して、鋳型の変形を生じてしまう、という問題がある。
【０００６】
ここで、一方向凝固翼製造などでは、鋳型を真空中のヒーター内に設置し、溶融金属の融点以上の温度に加熱保持して、鋳型中に溶融金属を注入し、鋳型をヒーターから下方へ引き下げを制御しながら引き抜くことにより、溶融金属を下方の一方向から冷却、凝固させることにより製造されるのが一般的である。
【０００７】
よって、例えば一方向凝固翼製造等において、高温（例えば１５５０℃程度）での長時間に亙って保持した場合でも変形が抑制される鋳型の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高温で長時間保持した場合でも変形が生じない精密鋳造用鋳型材料、精密鋳造用鋳型及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型用スラリーであって、水酸化マグネシウムスラリーを主成分とする精密鋳造用鋳型スラリーからなり、前記精密鋳造用鋳型スラリーに、アルミナスラリーを添加・混合してなり、該アルミナスラリーと前記水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２であり、焼成の際にスピネルとなることを特徴とする精密鋳造用鋳型材料にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記アルミナスラリーの粒径が１．０μｍ以下、水酸化マグネシウムスラリーの粒径が１．０μｍ以下であり、スラリーの固形分濃度が８０〜９０重量％であることを特徴とする精密鋳造用鋳型材料にある。
【００１１】
第３の発明は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型であって、前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、前記外側鋳型は、内周面に形成され、水酸化マグネシウムスラリーを主成分とする精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層と、該スラリー層にスタッコ材を付着したスタッコ層とにより形成してなり、前記精密鋳造用鋳型スラリーに、アルミナスラリーを添加・混合してなり、該アルミナスラリーと前記水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２であり、焼成の際にスピネルとなることを特徴とする精密鋳造用鋳型にある。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、前記アルミナスラリーの粒径が１．０μｍ以下、水酸化マグネシウムスラリーの粒径が１．０μｍ以下であり、スラリーの固形分濃度が８０〜９０重量％であることを特徴とする精密鋳造用鋳型にある。
【００１３】
第５の発明は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型の製造方法であって、精密鋳造用ろう型を、粒径１．０μｍ以下のアルミナスラリーと粒径１．０μｍ以下の水酸化マグネシウムとを、モル比で１：１〜１：１．２に混合した精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後乾燥して、ろう型の表面にスラリー膜からなるプライム層を形成する第１成膜工程と、前記プライム層を形成したろう型を、前記精密鋳造用鋳型スラリーに浸漬し、引き上げた後、スラリー表面にスタッコ材を振掛け、その後乾燥してバックアップ層を形成する第２成膜工程と、前記第２成膜工程のバックアップ層を形成する工程を複数回繰り返し、複層バックアップ層を形成した成形体を得る成形体形成工程と、得られた成形体からろう型のワックスを融解・除去する脱ワックス工程と、脱ワックス後の成形体を焼成処理し、鋳型を得る鋳型焼成工程と、を有することを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、耐熱性が高い水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）スラリー又は焼成してスピネルとなるアルミナスラリーと水酸化マグネシウムスラリーとを混合した精密鋳造用鋳型スラリースラリーを用いることで、従来のシリカゾル使用に対して耐熱温度が向上し、例えば一方向凝固翼製造等における高温（例えば１５５０℃）で長時間に亙って保持した場合でも変形が生じない鋳型が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】図２は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。
【図４】図４は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。
【図６】図６は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、外側鋳型の製造工程を模式的に示す説明図である。
【図８】図８は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。
【図９】図９は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。
【図１０】図１０は、鋳型試験片における抗折強度の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１７】
本発明の精密鋳造用鋳型及び精密鋳造用鋳型の製造方法について説明する。
本発明の精密鋳造用鋳型は、鋳物の製造に用いる精密鋳造用鋳型であって、前記鋳物の内部の空洞部分に対応する形状のコアと、前記鋳物の外周面の形状に対応する外側鋳型と、を有し、前記外側鋳型は、内周面に形成され、アルミナスラリーと水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）スラリーとを混合した精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層と、該スラリー層にスタッコ材を付着したスタッコ層とにより形成してなるものである。
【００１８】
本発明では、アルミナスラリーと水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）スラリーとを混合した精密鋳造用鋳型スラリーからなるスラリー層が焼成した際に、下記反応式（１）によりスピネルを生成するようにしている。
Ａｌ2Ｏ3＋  Ｍｇ（ＯＨ）2→ ＭｇＡｌ2Ｏ4＋  Ｈ2Ｏ・・・（１）
【００１９】
このスピネルは、融点が２，１３５℃、熱伝導率が１３．３ｋｃａｌ／ｍｈ℃であり、シリカゾルの融点が1，７３０℃、熱伝導率が４．３ｋｃａｌ／ｍｈ℃に較べて、高い融点及び高い熱伝導率であるので、また高温強度に優れるため、高強度化を図った鋳型の材料として好適であり、またスピネルはシリカと比較して高熱伝導性であるので、鋳込み時の鋳型内温度勾配を向上させることができ、それにより鋳物の欠陥抑制を図ることができる。
【００２０】
ここで、本発明でスラリーを形成するバインダである高純度超微粒のアルミナスラリーであるアルミナ微粒子（アルミナ超微粒子）は、分散手段である例えばボールミルを用いて、単一分散されているものを用いるのが好ましい。
単一分散されているとは、例えば粒径が約０．３μｍのアルミナ微粒子を用いてスラリーを形成する場合、分散処理をした結果においても、０．３μｍに単一分散されている状態をいう。
【００２１】
ここで、アルミナ微粒子の粒径としては、１．０μｍ以下、より好ましくは０．３〜０．６μｍの範囲とするのが良い。
【００２２】
本発明では、アルミナ微粒子の粒径として１．０μｍ以下が好ましいのは、１．０μｍを超えると、曲げ試験強度の結果が好ましくないことによる。
【００２３】
ここで、単一分散させるための分散剤として、例えばポリカルボン酸塩（例えばアンモニウム塩）を用いて、分散させるようにしている。
【００２４】
また、分散手段としては、例えば直径１０〜２０ｍｍボールを用いたボールミルを例示することができるが、単一分散する手段であれば、これに限定されるものではない。
【００２５】
本発明では、バインダであるアルミナ微粒子を単一分散させた良好なスラリーとすることが肝要となる。
【００２６】
また、本発明では、焼成した際に、水酸化マグネシウムと反応して、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）が均一に形成することが肝要であるので、例えば０．３μｍに単一分散されたアルミナ微粒子の配合割合が多いほうが好ましい。
これらの配合比率は、アルミナスラリーと前記水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２となるようにするのが好ましい。
【００２７】
ここで、水酸化マグネシウムの粒径は、１．０μｍ以下、好ましくは０．３〜０．６μｍの範囲とするのが良い。
【００２８】
また、前記アルミナスラリーと水酸化マグネシウムスラリーとのスラリー固形分濃度が８０〜９０重量％であることが好ましい。これは、８０重量％未満であると、濃度が薄くなり、付着効率が低下し、また９０重量％を超える場合には、凝集が発生し良好な分散スラリーを得ることができず、共に好ましくないからである。
【００２９】
本発明では、所定粒径のアルミナ微粒子を均一分散物としているので、焼成工程でのシリカゾルとの反応性が良好となり、一般よりも低い温度（例えば１，０００℃）でのスピネルの形成が可能となる。
【００３０】
この単一分散されたアルミナ微粒子のスラリーに、水酸化マグネシウムを添加した混合スラリーに、フラワーとして、ジルコン粉（例えば３５０メッシュ）を添加して精密鋳造用鋳型スラリーを得る。なお、本発明では、フラワーを添加しない場合も許容されうる。
【００３１】
次に、精密鋳造用鋳型の製造方法を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
（第１成膜工程）
先ず、この第１成膜工程では、この粒径１．０μｍ以下の単一分散してなるアルミナスラリーと水酸化マグネシウムスラリーとからなり、焼成の際スピネルとなる精密鋳造用鋳型スラリー（以下「スラリー」という）を用いて、ろう型を浸漬させ、引き上げ、余分なスラリーを落下させる。その後、乾燥させることで、ろう型表面に、スラリー膜（第１乾燥膜）を得る。
このスラリー膜が、スタッコ材（例えばジルコンスタッコ粒：平均粒径０．８ｍｍ）を付着させ、その後乾燥して、ろう型の表面と接するいわゆるプライム（第１成膜）層を形成する。
【００３３】
（第２成膜以降の工程）
次いで、このプライム層を有するろう型を、スラリーに浸漬させた後、引上げ、余分なスラリーを落下させ、スラリー層（２層目）を形成する。この濡れているスラリー層（２層目）にスタッコ材としてスタッコ粒を振掛けて（スタッコイングして）、スタッコ材を付着させたスタッコ層を形成する。このスラリー層とスタッコ層との積層体を乾燥して、プライム層（第１乾燥膜）の上に第１バックアップ層（第２乾燥膜）を形成する。
【００３４】
（成形体形成工程）
この第１バックアップ層に対して、第２成膜工程と同様の操作を複数回（例えば６〜１０回）繰り返し、スラリー層とスタッコ層とが交互に積層された所定厚みの複層バックアップ層を有する外側鋳型となる乾燥成形体を得る。
【００３５】
この乾燥成形体を例えば１５０℃のオートクレーブに入れて、ろう型を構成するワックスを融解し、排出させる。
その後、この型を例えば１，０００℃で熱処理し、スラリーがスピネルを構成した精密鋳造用鋳型を得る。
【００３６】
この得られた精密鋳造用鋳型は、後述する試験例に示すように、強度試験（抗折強度）においてその強度が高いものであった。これに対し、従来のシリカゾルを使用したものでは強度が低いものであることが確認された。
【００３７】
本発明では、水酸化マグネシウムスラリーにアルミナスラリーをモル比１：１で混合したもの（アルミナ−マグネシア系）をバインダとし、乾燥鋳型を焼成した際に、スピネルを生成するようにしている。
このスピネルは、従来用いられているシリカと比較して高融点であり、また高温強度に優れるため、高強度化を図った鋳型の材料として好適である。
またスピネルはシリカと比較して、高熱伝導性であることから、鋳込み時の鋳型内温度勾配を向上させることができ、それにより鋳物の欠陥抑制を図ることができる。
【００３８】
本実施例では、水酸化マグネシウムスラリーにアルミナスラリーをモル比１：１で混合したもの（アルミナ−マグネシア系）をバインダとし、乾燥鋳型を焼成した際に、スピネルを生成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアルミナスラリーを添加しない、水酸化マグネシウムスラリー単独のものであってもよい。
【００３９】
ここで、水酸化マグネシウムは、融点が２，８００℃、熱伝導率が２１．６ｋｃａｌ／ｍｈ℃であり、スピネルの融点及び熱伝導率以上であるので、高温強度に優れたものとなる。
【００４０】
本発明では、フラワーとしてジルコン粉を用いたが、ジルコン粉以外に、アルミナ粉を用いると共に、スタッコ材としてジルコンスタッコ粒の代わりにアルミナスタッコ粒を用いても、同様な精密鋳造用鋳型を得ることができる。
なお、フラワーとスタッコ材との関係は、限定されるものではなく、フラワーとしてジルコン粉、アルミナ粉のいずれかを用いると共に、スタッコ材として、ジルコンスタッコ粒、アルミナスタッコ粒のいずれかを用いるようにすれば良い。
【００４１】
このフラワーの粒径は、３５０メッシュとしているが、本発明ではこれに限定されず、例えば５〜８０μｍ程度の粒子、平均粒径としては、例えば５０μｍ以下のものを使用することが好ましい。
【００４２】
このスタッコ粒の粒径は、０．８ｍｍとしているが、本発明ではこれに限定されず、例えば０．４ｍｍ〜２ｍｍ位の粒子、平均粒径としては例えば０．５ｍｍ以上のものを使用することが好ましい。
【００４３】
以下、本発明の精密鋳造用鋳型を用いた鋳造方法について説明する。
【００４４】
図１は、鋳造方法の工程の一例を示すフローチャートである。以下、図１を用いて、鋳造方法について説明する。ここで、図１に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。本実施形態の鋳造方法は、鋳型を作製する（ステップＳ１）。鋳型は、予め作製しておいてもよいし、鋳造を実行する毎に作製してもよい。
【００４５】
以下、図２から図８を用いて、ステップＳ１の工程で実行する本実施形態の鋳型製造方法について説明する。図２は、鋳型製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。ここで、図２に示す処理は、全自動で実行してもよいし、オペレータが各工程を実行する装置を操作して実行してもよい。
【００４６】
鋳型製造方法は、コア（中子）を作製する（ステップＳ１２）。コアは、鋳型で作製する鋳物の内部の空洞に対応する形状である。つまり、コアは、鋳物の内部の空洞に対応する部分に配置されることで、鋳造時に鋳物となる金属が流れ込むことを抑制する。以下、図３を用いて、コアの製造工程について説明する。図３は、コアの製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図３に示すように金型１２を準備する（ステップＳ１０１）。金型１２は、コアに対応する領域が空洞となっている。コアの空洞となる部分が凸部１２ａとなる。なお、図３では、金型１２の断面で示しているが、金型１２は、空間に材料を注入する開口や空気を抜く穴以外は、基本的にコアに対応する領域の全周を覆う空洞となっている。鋳型鋳造方法は、矢印１４に示すようにセラミックスラリー１６を、金型１２の空間に材料を注入する開口から金型１２の内部に注入する。具体的には、セラミックスラリー１６を金型１２の内部に噴射する、いわゆる射出成形でコア１８を作製する。鋳型製造方法は、金型１２の内部にコア１８を作製したら、金型１２からコア１８を取り外し、取り外したコア１８を焼成炉２０に設置し、焼成させる。これにより、セラミックで形成されたコア１８を焼き固める（ステップＳ１０２）。鋳型鋳造方法は、以上のようにしてコア１８を作製する。なお、コア１８は、鋳物が固まった後に化学処理等の脱コア処理で取り除ける材料で形成される。
【００４７】
鋳型製造方法は、コア１８を作製したら、外部金型の作製を行う（ステップＳ１４）。外部金型は、内周面が鋳物の外周面に対応した形状となる。金型は、金属で形成しても良いし、セラミックで形成しても良い。図４は、金型の一部を模式的に示す斜視図である。図４に示す金型２２ａは、内周面に形成された凹部が鋳物の外周面に対応している。なお、図４では、金型２２ａのみを示したが、金型２２ａに対応し、内周面に形成された凹部を塞ぐ向きに金型２２ａに対応する金型も作製する。鋳型製造方法は、２つの金型を合わせることで、内周面が鋳物の外周面に対応した型となる。
【００４８】
鋳型製造方法は、外部金型を作製したら、ろう型（ワックス型）の作製を行う（ステップＳ１６）。以下、図５を用いて説明する。図５は、ろう型の製造工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、金型２２ａの所定位置にコア１８を設置する（ステップＳ１１０）。その後、金型２２ａに対応する金型２２ｂを、金型２２ａの凹部が形成されている面に被せ、コア１８の周囲を金型２２ａ、２２ｂで囲み、コア１８と金型２２ａ、２２ｂとの間に空間２４を形成する。鋳型製造方法は、矢印２６に示すように、空間２４と連結された配管から空間２４の内部に向けてＷＡＸ２８の注入を開始する（ステップＳ１１２）。ＷＡＸ２８は、所定の温度以上に加熱されると溶けるような、融点が比較的低温の物質、例えばろうである。鋳型製造方法は、空間２４の全域にＷＡＸ２８を充填させる（ステップＳ１１３）。その後、ＷＡＸ２８を固化させることで、コア１８の周囲をＷＡＸ２８が囲んだろう型３０を形成する。ろう型３０は、基本的にＷＡＸ２８で形成される部分が製造する目的の鋳物と同じ形状となる。その後、鋳物製造方法は、ろう型３０を金型２２ａ、２２ｂから分離し、湯口３２を取り付ける（ステップＳ１１４）。湯口３２は、鋳造時に溶けた金属である溶湯が投入される口である。鋳型製造方法は、以上のようにして、内部にコア１８を含み、鋳物と同一の形状のＷＡＸ２８で形成されたろう型３０を作製する。
【００４９】
鋳型製造方法は、ろう型３０を作製したら、スラリー塗布（ディッピング）を行う（ステップＳ１８）。図６は、ろう型にスラリーを塗布する構成を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、図６に示すように、スラリー４０が貯留された貯留部４１にろう型３０を浸漬させ、取り出した後、乾燥を行う（ステップＳ１９）。これにより、ろう型３０の表面にプライム層を形成することができる。
ここで、ステップＳ１８で塗布するスラリーは、ろう型３０に直接塗布されるスラリーである。このスラリー４０は、アルミナスラリーと水酸化マグネシウムスラリー（モル比１：１）とからなり、焼成の際スピネルとなる精密鋳造用鋳型スラリーを用いる。このスラリー４０には、フラワーとして３５０メッシュ程度の耐火性の微粒子、例えばアルミナ粉を用いることが好ましい。また、分散剤としてポリカルボン酸を用いることが好ましい。また、スラリー４０には、消泡剤（シリコン系の物質）や、濡れ性改善剤を微量、例えば０．０１％添加することが好ましい。濡れ性改善剤を添加することで、スラリー４０のろう型３０への付着性を向上させることができる。
【００５０】
鋳型製造方法は、図６に示すように、スラリー４０でスラリー塗布（ディッピング）を行う（ステップＳ２０）。この濡れているスラリーの表面にスタッコ材５４としてジルコンスタッコ粒（平均粒径０．８ｍｍ）を振掛けるスタッコイングを行う（ステップＳ２１）。その後スラリー層の表面にスタッコ材が付着されたものを乾燥し、プライム層（第１乾燥膜）とし、その上に、スラリー４０でスラリー塗布（ディッピング）を行う（ステップＳ２０）とスタッコイングを行う（ステップＳ２１）とをおこない第１バックアップ層（第２乾燥膜）を形成した。
この第１バックアップ層（第２乾燥膜）の形成工程と同様の操作を複数回（例えばｎ：６〜１０回）繰り返す判断を行う（ステップＳ２３）。所定回数（ｎ）の第ｎバックアップ層１０４−ｎを積層させ（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、複層バックアップ層が形成された厚みが例えば１０ｍｍの外側鋳型となる乾燥成形体を得る。
【００５１】
鋳型製造方法は、プライム層と複層バックアップ層の複数層が形成された乾燥成形体を得たら、当該乾燥成形体に対して熱処理を行う（ステップＳ２４）。具体的には、外側鋳型とコアとの間にあるＷＡＸを除去し、さらに外側鋳型とコアとを焼成させる。以下、図８を用いて説明する。図８は、鋳型製造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳型製造方法は、ステップＳ１３０に示すように、プライム層１０１Ａと複層バックアップ層の複数層が形成された外側鋳型となる乾燥成形体４３をオートクレーブ６０の内部に入れ、加熱する。オートクレーブ６０は、内部を加圧蒸気で満たすことで、乾燥成形体１０６内のろう型３０を加熱する。これにより、ろう型３０を構成するＷＡＸが溶け、溶融ＷＡＸ６２が乾燥成形体４３で囲まれた空間６４から排出される。
鋳型製造方法は、溶けたＷＡＸ６２を空間６４から排出することで、ステップＳ１３１に示すように、外側鋳型となる乾燥成形体１０６と、コア１８との間のＷＡＸが充填されていた領域に空間６４が形成された鋳型７２が作製される。その後、鋳型製造方法は、ステップＳ１３２に示すように、外側鋳型となる乾燥成形体１０６とコア１８との間に空間６４が形成された鋳型７２を、焼成炉７０で加熱する。これにより、鋳型７２は、外側鋳型となる乾燥成形体１０６に含まれる水成分や不要な成分が除去され、さらに、焼成されることで硬化され、外側鋳型６１が形成される。鋳物製造方法は、以上のようにして鋳型７２を作製する。
【００５２】
図１と図９を用いて、鋳造方法の説明を続ける。図９は、鋳造方法の一部工程を模式的に示す説明図である。鋳造方法は、ステップＳ１で鋳型を作製したら、鋳型の予熱を行う（ステップＳ２）。例えば、鋳型を炉（真空炉、焼成炉）内に配置し、８００℃以上９００℃以下まで加熱する。予熱を行うことで、鋳物の製造時に鋳型に溶湯（溶けた金属）を注入した際に鋳型が損傷することを抑制することができる。
【００５３】
鋳造方法は、鋳型を予熱したら、注湯を行う（ステップＳ３）。つまり、図９のステップＳ１４０に示すように、溶湯８０、つまり溶解した鋳物の原料（例えば鋼）を鋳型７２の開口から外側鋳型６１とコア１８との間に注入する。
【００５４】
鋳造方法は、鋳型７２に注いだ溶湯８０を固化させたら、外側鋳型６１を除去する（ステップＳ４）。つまり、図９のステップＳ１４１に示すように、鋳型７２の内部で溶湯が固まって鋳物９０となったら、外側鋳型６１を粉砕して破片６１ａとして、鋳物９０から取り外す。
【００５５】
鋳造方法は、外側鋳型６１を鋳物９０から除去したら、脱コア処理を行う（ステップＳ５）。つまり、図９のステップＳ１４２に示すように、オートクレーブ９２の内部に鋳物９０を入れ、脱コア処理を行うことで、鋳物９０の内部のコア１８を溶解し、溶解した溶解コア９４を鋳物９０の内部から排出する。具体的にはオートクレーブ９２の内部で鋳物９０をアルカリ溶液に投入し、加圧、減圧を繰り返すことで、鋳物９０から溶解コア９４を排出する。
【００５６】
鋳造方法は、脱コア処理を行ったら、仕上げ処理を行う（ステップＳ６）。つまり、鋳物９０の表面や内部に仕上げ処理を行う。また、鋳造方法では、仕上げ処理と共に鋳物の検品を行う。これにより、図９のステップＳ１４３に示すように、鋳物１００を製造することができる。
【００５７】
本実施形態の鋳造方法は、以上のように、ＷＡＸ（ワックス）を用いたロストワックス鋳造法を用いて鋳型を作製し、鋳物を作製する。ここで、本実施形態の鋳型製造方法、鋳造方法及び鋳型は、鋳型の外側の部分である外側鋳型を、スラリーとしてアルミナスラリーと水酸化マグネシウムとのモル比が１：１〜１：１．２であり、焼成の際にスピネルとなることを特徴とする精密鋳造用鋳型材料を用いて内周面となるプライム層（初層である第１乾燥膜）を形成し、このプライム層の外部に複数層のバックアップ層を形成しての多層構造としている。
【００５８】
（実施例）
以下、本発明の効果を示す実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
以下、実施例を用いて、本実施形態の鋳型製造方法及び鋳造方法について説明する。なお、以下の実施例では、外側鋳型が形成される前のろう型を幅３０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、長さ３００ｍｍの部材とし、このろう型にスラリー層からなるプライム層（第１乾燥膜）、スラリーとスタッコ材による複層のバックアップ層を形成して鋳型を作製した。
【００５９】
高純度超微粒のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3、比表面積１０ｍ2／ｇ、粒径約０．３μｍ）のスラリーと、水酸化マグネシウムスラリー（Ｍｇ（ＯＨ）2）、粒径０．６μｍ）を準備した。
焼成の際、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）の配合になるように、アルミナスラリー：水酸化マグネシウムスラリー＝１：１（モル比）になるように配合したスラリーをあらかじめ調合した。
このとき、混合しても沈殿の発生は認められなかった。
この配合スラリーに、フラワーとしてアルミナ粉を添加して、精密鋳造用鋳型スラリーとした。
また、同時に、消泡剤としてシリコン系のものを０．０１％、濡れ性改善剤を０．０１％添加して、使用スラリーとした。
【００６０】
幅３０ｍｍ、厚さ８ｍｍ、長さ３００ｍｍのワックス体を準備し、得られたスラリーにワックス体を浸漬し、引き上げてワックス表面に使用スラリーを付着させた後、余分な使用スラリーを落下させ、次いで濡れているスラリーに、平均粒系０．８ｍｍのジルコンスタッコ粒を付着させた後乾燥し、ワックス体の表面にスラリー及びスタッコ粒からなるプライム層（第１乾燥膜）を得た。
【００６１】
次に、第２乾燥膜を得るため、プライム層を有するワックス体をスラリーに浸漬した後、引き上げ余分な使用スラリーを落下させた。この濡れているスラリーに、平均粒系０．８ｍｍのジルコンスタッコ粒を付着させた後乾燥し、第２乾燥膜（第１バックアップ層）を形成した。
【００６２】
この第２乾燥膜（第１バックアップ層）の形成と同等の操作を６回繰り返して複層のバックアップ層を有する、厚み約１０ｍｍの成形体を得た。
この得られた乾燥成形体を１５０℃のオートクレーブに入れて、ワックスを融解し、排出した。
次いで、この型を１０００℃で熱処理し、実施例１の鋳型を得た。
【００６３】
［比較例１、２］
比較のため、従来と同様のシリカゾル（粒径２０ｎｍ程度の球状シリカ粒子が分散された液）を使用したスラリーを用い、実施例と同様の操作を行い比較例の鋳型も同時に試作した。
比較例１は、フラワーとしてジルコン粉を添加した。比較例２はフラワーとしてジルコン粉とアルミナ粉とを添加した。
【００６４】
［試験］
得られた実施例１の鋳型及び比較例１，２の鋳型から、１０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの強度試験片を加工し、強度試験を実施した。
強度試験（抗折強度）は、ＡＳＴＭ  Ｃ６７４−８８に準じた。
試験結果を、図１０に示す。
【００６５】
図１０は、鋳型試験片における抗折強度の結果を示すグラフである。図１０に示すように、試験例１（本発明品）では、約１４．６ＭＰａ程度の高い強度を示した。
これに対し、比較例１では、約６．４ＭＰａ程度、比較例２では１２．１ＭＰａ程度しか強度発現が無かった。
【００６６】
本試験結果より、バインダの焼成の際、耐熱性が高いスピネル（融点２，１３５℃）となる精密鋳造用鋳型スラリーを用いることで、従来の比較例１，２のシリカゾル使用に対して抗折強度の高い鋳型を提供することができた。
【００６７】
また、スピネルの熱伝導率が２，１３５℃と高温であるので、耐熱温度が向上し、例えば一方向凝固翼製造における高温（１５５０℃）で長時間保持した場合でも変形が生じない鋳型が得ることができた。
【００６８】
また、従来の鋳型スラリーでは、シリカゾルにアルミナフラワーを添加してなるので、シリカ-アルミナ系の液相生成温度は１，５８６℃である。
これに対し、本発明のアルミナ-マグネシア系の液相生成温度は、１，９９１℃である。
【００６９】
よって、従来のシリカゾルの場合、鋳込み時には１，４００℃を超える温度の湯と接するため、液相生成温度が低いと鋳型の軟化が生じ、クリープ強度低下につながるが、本発明品ではこのような鋳型の軟化が生じることなく、クリープ強度の低下とならず、従来材と比較して、鋳込み時の鋳型軟化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１２、２２ａ、２２ｂ  金型
１２ａ  凸部
１４、２６  矢印
１６  セラミックスラリー
１８  コア（中子）
２０、７０  焼成炉
２４、６４  空間
２８  ＷＡＸ（ろう）
３０  ろう型
３２  湯口
４０  スラリー
６０、９２  オートクレーブ
６１  外側鋳型
６１ａ  破片
６２  溶融ＷＡＸ
７２  鋳型
８０  溶湯
９０、１００  鋳物
９４  溶解コア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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