(57)【要約】【課題】製造方法が簡易であり、強度及び寸法精度が十分であり、崩壊性に優れ鋳造後の製品から容易に除去できる鋳造用コアを提供しようとするものである。【解決手段】鋳造コアは、１種または２種以上の電解質に、１種または２種以上のアルカリ土類を成型後の含有量が０．５〜５０体積％となるように添加し混合した原材料を用いて熔融鋳造によって成型して得られることを特徴とする。  さらには、アルカリ土類以外の耐火物を、アルカリ土類と併せて５０体積％を超えないよう添加し混合するとよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種または２種以上の電解質に、１種または２種以上のアルカリ土類（酸化ラジウムを除く）を成型後に０．５〜５０体積％となる範囲で添加し混合した原材料を用いて熔融鋳造によって成型して得られることを特徴とする鋳造用コア。
【請求項２】
１種または２種以上の電解質に、１種または２種以上のアルカリ土類（酸化ラジウムを除く）及びアルカリ土類以外の耐火物を、アルカリ土類と併せて成型後に５０体積％を超えないよう添加し混合した原材料を用いて熔融鋳造によって成型して得られることを特徴とする鋳造用コア。
【請求項３】
アルカリ土類は、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩またはそれらの混合物を配合したものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋳造用コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、崩壊性鋳造用コア（中子）に関し、特に耐圧性が要求されるダイカスト用に適用するのが効果的である。
【背景技術】
【０００２】
中空部を有する製品を鋳造する場合は、前もってコアをキャビティ内に配設し、その周りに熔融金属を流し込み、金属の凝固後コアを取り除くことによって目的とする中空形状を有する鋳造品を得る技術は公知である。
一般に砂型鋳造の場合には、珪砂等の耐火材を基材として造型したコアを用いている。
重力金型鋳造の場合には、従来の砂型に使用していたコアを使用することが可能であるが、ダイカスト等の加圧金型鋳造になると、コアにはこの鋳造圧に耐えられるだけの強度が要求されるだけでなく、平滑な鋳肌も要求されることが多く、従来の砂型用のコアは使用が困難であった。
従って、一般にダイカスト等の加圧鋳造においては、金属製のコアを使用せざるを得ないのが実情である。
よって、金属製コアの取り除きが可能な、比較的単純な形状でアンダーカット部を形成しないコアだけがダイカストでは使用されている。
そのために、複雑な形状のコアを有する製品は、ダイカストでは従来製造できなかった。
このように、金属製コアは、強度的に十分であるが、鋳造後のコアの取り除きの点では大きな制約を受け、適用できる製品の種類は少ない。
そこで、強度的には優れ、鋳造後のコアの取り除きが容易な物質として、比較的融点の低い金属を使用して鋳造後にコアだけを加熱して溶かし出すことが考えられたが、適当な融点の金属がないこと及び溶かし出す際、鋳造金属と反応し、化合物を作ることによって鋳肌を損なう欠点があり実用できなかった。
特公昭３７−１６５５１号公報のように、メタ珪酸塩類を使用し、鋳造後コアを水に溶かして取り除く方法も考えられたが、コアの成型が難しく、鋳造後のコアの水に対する溶解性が悪いので、取り出しが困難なため実用的ではなかった。
また、メタ珪酸ナトリウム（Ｎａ２Ｏ・ＳｉＯ２）と二珪酸ナトリウム（Ｎａ２Ｏ・２ＳｉＯ２）の混合物を熔融成型した水溶性コアは、コアの溶出時にその水溶液が強アルカリ性を示し、Ａｌ、Ｚｎ等の鋳造金属を浸食する欠点があった。
アルミニウム合金の鋳込み温度である７００℃を超える融点を持つ水溶性の中性塩、例えば塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）及び塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を熔融成型した水溶性コア、及びそれらに強度向上を目的として耐火物配合した方法が提案されたが、コアの溶出に長時間を要する等の問題があった。
さらに、無機塩類粉末を予備乾燥し、高圧力でプレス成型後焼結する方法も知られており、強度向上を目的としてＭｇＯ等を添加することも提案されているものの、コアの強度が十分でなく、製造コストの面からもダイカストには適用できないものであった。
このほか、特公平８−１８１０６号公報には、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカ、石膏、熱硬化樹脂のスラリーによって成型し、塗型処理等を行う方法が提案されているが、寸法精度が不十分であるうえ、工程が複雑であり、ジェット水流によって取り出すため、複雑な形状には適用できないものであった。
コアに関する技術ではないが、特開平３−２３０３０号公報には水崩壊性鋳型及びその製造方法が開示されている。
しかし、上記の製法は、水崩壊成分（ＭｇＯ、ＣａＯ）と耐火物を混合し、金型一軸成形、ＣＩＰ成形した後焼成する方法あるいは、前記粉末の混合物に樹脂等を混合して流動性を持たせ射出成形あるいは鋳込み成形した後、仮焼、焼成して造型する方法によるものであり、成型後の焼成に伴う焼結によってのみ強度を発現しているものである。
従って、この方法では仮焼、及び焼結時の収縮（１０〜２０％程度）が避けられず、またその収縮に異方性があることが多く、高い寸法精度を要するコアの製造には適さないものである。
また、熱処理によりＭｇ〇及び/又はＣａ〇を生成する物質を利用する際にあっては、熱分解させるために形状付与後（脱脂を必要としない場合でも）仮焼する必要があり、成型体の収縮がさらに大きくなる問題が内在する。
さらに上記の方法においては、崩壊はこの水崩壊成分（ＭｇＯ、ＣａＯ）膨潤のみによって鋳型を崩壊させるものである。
即ち、この方法では、鋳造品の外周部（外側に開放されて、膨張すれば剥がれ落ちる）部分には適用可能であるが、中子のように方の外周を鋳造品が包み込む部分を有するものへの適用が困難である。特にアンダーカットを有する場合には、「水崩壊性成分」の膨潤により鋳型の除去が困難になるばかりでなく、鋳造品を破壊する場合がある問題も有する。
【０００３】
【特許文献１】特公昭３７−１６５５１号公報
【特許文献２】特公平８−１８１０６号公報
【特許文献３】特開平３−２３０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述のような従来の課題を解決するためになされたもので、製造方法が簡易であり、強度及び寸法精度が十分であり、過度の膨潤を抑えつつ崩壊性に優れ鋳造後の製品から容易に除去できる鋳造用コアを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る鋳造用コアは、１種または２種以上の電解質に、１種または２種以上のアルカリ土類（酸化ラジウムを除く）を成型後に０．５〜５０体積％となる範囲で添加し混合した原材料を用いて熔融鋳造によって成型して得られることを特徴とする。
ここで、電解質とは、例えば硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸カリウム等水溶性の無機塩をいい、本発明においてアルカリ土類とは、放射性アルカリ土金属のラジウムを除いた、酸化カルシウム（生石灰）、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム等を意味するが、本発明においては水と反応したときの膨張性が良く、排水処理が比較的容易である酸化マグネシウム、生石灰がよい。
また、消石灰や炭酸マグネシウム等高温で分解してアルカリ土類になるものを含む。
【０００６】
１種または２種以上の電解質に、１種または２種以上のアルカリ土類（酸化ラジウムを除く）及びアルカリ土類以外の耐火物を、アルカリ土類と併せて成型後に５０体積％を超えないよう添加し、熔融鋳造によって鋳造用コアを成型するのがよい。
ここで、アルカリ土類以外の耐火物とは、電解質中の分散粒子を得る趣旨で、アルミナ、シリカ、ムライト等の酸化物系の耐火物が例として挙げられる。
なお、アルカリ土類は、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩またはそれらの混合物を配合していてもよい。
本発明に係るコアの崩壊機序の模式図を図３に示す。
図３に示す例は、電解質にアルカリ土類を配合し、さらに分散粒子として酸化物系耐火物を配合したものである。
電解質に例えば、生石灰等のアルカリ土類を添加混合し、さらに耐火物を混合してコアを熔融鋳造すると、図３（イ）に示すような構造になる。
この場合に、耐火物が分散粒子としてコアの強度を発現するが、生石灰等のアルカリ土類も分散粒子として強度に寄与する。
なお、アルカリ土類源として、アルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩を配合すると、電解質を熔融し成型する際、熱分解により微細なアルカリ土類が生成し、これが電解質凝固時の結晶核として作用し、分散粒子が微細化、分散均一化し、電解質の凝固組織の微細化と併せて強度向上に寄与する。
従って、本発明において、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩またはそれらの混合物を配合するとは、水酸化物や炭酸塩等が混合（混ざっただけ）したもののみならず、化合して異なった結晶構造を持つもの、アルカリ土類（酸化物）を大気中に放置したときにできる酸化物と水酸化物の混合物、あるいは酸化物と炭酸塩の混合物、自然界に鉱物として産出する他の物質との混合物あるいは化合物で熱分解により得られるものが含まれる。
【０００７】
上記のようなコアを周囲から包み込むように鋳込み中空形状製品を加圧鋳造し、製品をそのまま水中に浸漬すると、図３（ロ）に示すように、電解質が水に溶け出す。
アルカリ土類は、アルカリ土類金属の水酸化物となり、このとき膨潤して電解質に亀裂（クラック）を生じさせ、更に水を浸透させ崩壊を促進するように作用する。
これにより、図３（ハ）に示すように電解質（無機塩）の崩壊と溶解が飛躍的に速くなる。
【０００８】
アルカリ土類の配合量を成型後に０．５体積％以上から５０体積％以下の範囲に設定したのは、配合量が成型後０．５体積％以下ではこの効果の発現が認められず、また５０体積％以上では熔融した電解質の流動性が悪くコア成型の作業性が困難になるためである。
耐火物の配合量を、前記アルカリ土類と併せて成型後５０体積％以下に限定したのは、その範囲をこえると熔融した電解質の流動性が悪く上記と同様に作業性が困難になるためである。
【発明の効果】
【０００９】
電解質の１種または２種以上に、アルカリ土類と、必要に応じてアルカリ土類以外の耐火物を配合し、熔解鋳造して得られたコアは強度が高く、アルミニウム合金、マグネシウム合金、黄銅合金の加圧鋳造に充分に耐えられる。
しかも、鋳造後のコアの取り除きは、製品を水に浸漬するだけで容易に達成される。
本発明の水溶性コアを使用すれば、従来コアの取り除きが困難なため製作不可能であった製品が普通の重力鋳造のみならず、ダイカストにおいても製作可能となる。
本発明においては、電解質をバインダーとし、熔融鋳造により形状を付与するものであり、冷却による収縮があるものの、耐火物及びアルカリ土類の配合により1%以下に低減可能であり、実用上寸法精度に問題がない。
また、アルカリ土類源として、アルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩を用いても、電解質の昇温溶解時に分解が起こり、成型体の収縮を未然に回避することが可能である。
本発明においてさらに特徴的なのは、電解質が「水崩壊性成分（ＭｇＯ、ＣａＯ等）」と水との過剰な接触を防止する機能があり、このことによって水と接触面近傍のみの「水崩壊成分」が膨潤し、電解質に微細な亀裂（クラック）を生じさせ、さらに水を浸透させ崩壊を促進するよう作用するものである。このことは、中子へ水が過剰に浸透し、広範囲で「水崩壊成分」が膨潤し製品に圧縮応力を作用させ固着し、配合した意図に反して崩壊が困難になり、ひいては製品自体が破損に至ることを回避する相乗効果を持つものである。
このように、本発明においては、鋳造後のコアの取り除き作業は簡単であり、得られた鋳肌はきわめて平滑であり、技術的、経済的にきわめて大きな効果をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
まず、コアの成型例を図１にて説明する。
コア（中子）はそれぞれ粉末状にした電解質、アルカリ土類、耐火物を所定の割合に配合、混合したものを加熱すると電解質が熔解しスラリー状になる。
これをコア成型用の型（１ａ、１ｂ）に流し込み、冷却後に型１ａ、型１ｂに分割してコア２を取り出す。
図１に示したコアの例は実際にダイカスト鋳造に耐えられるだけの強度、及び鋳造後の崩壊性を調査確認するためにテストピース的に製作したものであり、コア形状としては、鋳造製品の中空形状にあわせて自由に成型可能である。
次に、本発明の実施例を説明するが、電解質、アルカリ土類、耐火物等の種類、配合割合等は鋳造合金種に応じて、熔融温度、強度等を加味して選択使用されるものであり、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
硝酸ナトリウム４５体積％と、粉末状酸化マグネシウム１０体積％と、シリカ４５体積％を配合し、これを４５０℃に加熱後、コア成型金型に流し込み直径約２５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのコア２を成型した。
このコアを用いて、図２に示すようなダイカスト製品３を型締力５００トンのダイカストマシンを使用してアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）、熔湯温度６５０℃、鋳込み射出速度８０ｍ／ｓ、鋳造圧力９００ｋｇｆ／ｃｍ２で鋳造した。
次にこの製品３を約２０分間、水中に浸漬したところ、コア２は完全に溶出することができ、製品の中空部３ａを容易に形成できた。
また鋳肌も良好なものであった。
なお、上記のように製作したコア（中子）の断面写真を図４に示す。
熔融した電解質（混合物）が冷却する際に、型と接触する外側から冷却し外形寸法が定まり、その後にコア内部へと凝固が進行するので内部に凝固収縮による孔が出来、これが水溶解を促進することも明らかになった。
【実施例２】
【００１２】
硫酸ナトリウム１０体積％と、硫酸カリウム４０体積％と、水酸化カルシウム５体積％と、アルミナ４５体積％を配合し、これを９００℃に加熱後、金型に流し込み直径約２５ｍｍ、長さ約１００ｍｍのコアを成型した。
このコアを中子として、型締力５００トンのダイカストマシンを使用してアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）、熔湯温度６５０℃、射出速度８０ｍ／ｓ、鋳造圧力９００ｋｇｆ／ｃｍ２で鋳造した。
次にこの製品を約２０分間、水中に浸漬したところ、コアは完全に溶出することができた。
また鋳肌も良好なものであった。
【実施例３】
【００１３】
硝酸ナトリウム９０体積％と、亜硝酸ナトリウム５体積％と、炭酸カルシウム５体積％を配合し、加熱熔解してコア型に流し込みコアを得た。
このようにして得られたコアを生型鋳造に供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】コアの成型例を示す。
【図２】コアを用いた鋳造製品例を示す。
【図３】コアの崩壊を示す模式図である。
【図４】コア（中子）の断面写真を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１ａ、１ｂ    コア成型金型
２    コア
３    ダイカスト製品
【図１】
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【図２】
2006007234.tif 000004
【図３】
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【図４】
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