(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子本体と、前記中子本体の表面を被覆するコーティング層とを備えた鋳造用砂中子において、
前記コーティング層は、有機バインダを含有し前記中子本体の表面に被覆される第１コーティング層と、該第１コーティング層の表面に被覆され、金属酸化物および／またはアルカリ金属酸素酸塩からなるヤニ低減剤を含有する第２コーティング層とを備えていることを特徴とする鋳造用砂中子。
【請求項２】
前記第２コーティング層でのヤニ低減剤の含有率は、前記コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の鋳造用砂中子。
【請求項３】
前記第２コーティング層は有機バインダを含まないことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造用砂中子。
【請求項４】
中子本体の表面にコーティング層を被覆する鋳造用砂中子の製造方法において、
前記コーティング層は、有機バインダを含有し前記中子本体の表面に被覆される第１コーティング層と、該第１コーティング層の表面に被覆され、金属酸化物および／またはアルカリ金属酸素酸塩からなるヤニ低減剤を含有する第２コーティング層とを備えていることを特徴とする鋳造用砂中子の製造方法。
【請求項５】
前記第２コーティング層は有機バインダを含まないことを特徴とする請求項４に記載の鋳造用砂中子の製造方法。
【請求項６】
前記第２コーティング層での前記ヤニ低減剤の含有率を決定するヤニ低減剤含有率決定工程を備え、
前記ヤニ低減剤含有率決定工程は、
前記ヤニ低減剤の含有率が異なるとともに、前記第２コーティング層を形成するための複数のスラリーを用意し、耐酸化性を有する複数の合金の表面に前記第１コーティング層を形成した後に前記スラリーを塗布することにより、前記第２コーティング層を形成したテストピースを、前記ヤニ低減剤の含有率毎に作製するテストピース作製工程と、
前記テストピースのうちの少なくとも１枚を有底の筒状容器内に入れた後、予め重量が測定されたガラスウールを用いて前記容器の開口の蓋をすることにより、その容器を熱分解生成物の発生量測定器として作製する発生量測定器作製工程と、
金型で使用される溶湯の温度に対応する温度に設定された雰囲気を有する炉内で、前記発生量測定器を所望の時間加熱することにより、熱分解生成物を発生させる熱分解生成物発生工程と、
前記発生量測定器のそれぞれに前記熱分解生成物発生工程を行った後、前記発生量測定器の蓋として用いられた前記ガラスウールの重量を測定し、そのガラスウールの重量に基づき前記ヤニ低減剤の含有率毎にヤニ発生量を得るヤニ発生量測定工程と、
前記ヤニ低減剤の含有率毎に前記第２コーティング層の表面に現れる斑点により該第２コーティング層の潤滑性付与作用を示す指標を評価する潤滑性付与作用評価工程とを有し、
前記ヤニ発生量測定工程で得られたヤニ発生量および前記潤滑性付与作用評価工程で得られた前記第２コーティング層の潤滑性付与作用を示す指標に基づき、前記ヤニ低減剤の含有率を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の鋳造用砂中子の製造方法。
【請求項７】
前記第２コーティング層でのヤニ低減剤の含有率を、前記第１、第２コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の鋳造用砂中子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中子本体の表面を被覆するコーティング層を備えた鋳造用砂中子およびその製造方法に係り、特にコーティング層の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト法による鋳造では、鋳造品に中空部を形成する場合、鋳造品の中空部の形状に対応する砂中子を用いる。たとえば図８に示すダイカスト金型１００を用いた鋳造では、キャビティ１０１に砂中子２００を配置した後、固定型１２０に対して可動型１１０を固定して型締めを行い、キャビティ１０１にアルミニウム溶湯を高圧・高速で注入し、溶湯を冷却固化させている。この場合、減圧通路１２１を通じてキャビティ１０１内を予め減圧することにより、そこのガスを排出した後に溶湯の注入を行い、溶湯注入時およびその後は、ガス排出流路であるガス抜きスリット１１３，１２３およびガスベント１２２を通じて、キャビティ１０１内の残存ガスや溶湯からの発生ガスを排出する。なお、図中の符号１１１，１１２は、可動型１１０に摺動可能に設けられている摺動型である。
【０００３】
このような高圧鋳造で用いる砂中子２００は、ケイ砂（ＳｉＯ２が主成分）等の粒子がフェノール樹脂等の有機バインダにより結合された中子本体を備え、その表面をコーティング層で被覆している。コーティング層は、溶湯の中子本体内への浸入防止、および、鋳造品と砂中子との分離の容易化を図るために形成されている。特に、上記のようなダイカスト法による鋳造では、溶湯を高圧で注入するから、溶湯の中子本体内への浸入防止のためにコーティング層は重要である。このようなコーティング層には、一般的にその層の主成分（たとえば粉末状耐火物あるいは雲母）どうしを結合するとともにコーティング層と中子本体とを結合するために、有機バインダが含有されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、中子本体およびコーティング層（特に、コーティング層）中の上記有機バインダが鋳造時に温度上昇して燃焼することにより、一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解され、それら低分子ガスは、ガス排出流路であるガス抜きスリット１１３，１２３およびガスベント１２２を通じて排出される。
【０００５】
しかしながら、有機バインダの不完全燃焼により、ヤニやスス等が発生することがあり、特にキャビティ１０１は鋳造時に上記のように減圧されて外部から空気や酸素が供給されることがない上に、砂中子２００は溶湯の材料であるアルミニウムにより鋳包まれるため、砂中子２００の周囲は酸素不足になる。このため、有機バインダの不完全燃焼が起こり、ヤニやスス等が発生するから、それらがガス排出路であるガス抜きスリット１１３，１２３およびガスベント１２２に付着し、そこで詰まりが発生する。その結果、ガス排出が阻害されるため、鋳造品にガス巻込みによる欠陥が発生する虞があった。
【０００６】
そこで、ガス排出路での詰まり発生を防止するために種々の技術が提案されている。たとえば特許文献１に開示されているように、酸素不定比セラミックスからなるダクトプラグをガス排出流路に配置する技術が提案されている。特許文献１の技術では、排出流路を流通するガスに含まれるヤニを、そのセラミックスから放出される酸素と反応させて燃焼させることにより、一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解し、それらを排出流路から排出している。
【０００７】
また、たとえば特許文献２に開示されているように、ガス排出流路の内周面と所定の間隔を形成しながら溶湯侵入防止ピンをガス排出流路に挿入し、その溶湯侵入防止ピンの外周面に羽根を設ける技術が提案されている。特許文献２の技術では、湯侵入防止ピンを回転駆動し、湯侵入防止ピンの外周面の羽根によって、ガス排出流路に付着するヤニを除去している。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、金型にダクトプラグを別途設ける必要がある上に、ガス排出流路でヤニを燃焼させるために加熱手段などの部材が必要となる。また、特許文献２の技術では、ガス排出流路に挿入される溶湯侵入防止ピンの外周面に羽根を別途設ける必要がある。このように特許文献１，２の技術では、ヤニ除去用部材をガス排出流路あるいはその周囲に別途設ける必要があるので、その構成が複雑化する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０５７３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１３６４７５号公報
【００１０】
したがって、本発明は、ガスの排出流路での詰まりによる鋳造品の欠陥発生を防止することができるのはもちろんのこと、ガス排出流路およびその周囲の構成の簡単化を図ることができる鋳造用砂中子およ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】
【００１１】
本発明の鋳造用砂中子は、中子本体と、前記中子本体の表面を被覆するコーティング層とを備えた鋳造用砂中子であって、前記コーティング層は、有機バインダを含有し前記中子本体の表面に被覆される第１コーティング層と、該第１コーティング層の表面に被覆され、金属酸化物および／またはアルカリ金属酸素酸塩からなるヤニ低減剤を含有する第２コーティング層とを備えていることを特徴としている。ここでいう、ヤニ低減剤とはたとえば、熱を受けると、ヤニを一酸化炭素、二酸化炭素、および、水に分解することができる酸化剤のことである。
【００１２】
本発明の鋳造用砂中子では、第２コーティング層にヤニ低減剤が含有されているので、第１、第２コーティング層および中子本体から発生するヤニを、溶湯の熱により一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解することができるから、砂中子から外部へのヤニの発生を防止することができる。この場合、ヤニ低減剤が含有されているのは、溶湯に直接接触するコーティング層の最外層である第２コーティング層であることから、溶湯の熱を直接受けることができるので、上記ヤニ発生防止効果を顕著に得ることができる。その結果、ガスの排出流路でのヤニやススの付着を防止することができるので、ガスの排出流路での詰まりによる鋳造品の欠陥発生を防止することができる。以上のような効果は、コーティング層の少なくとも第２コーティング層にヤニ低減剤を含有させることにより得ることができるので、金型のガス排出流路あるいはその周囲にヤニ除去用部材を別途設ける必要がない。したがって、金型のガス排出流路およびその周囲の構成の簡単化を図ることができる。
【００１３】
本発明の鋳造用砂中子は種々の構成を用いることができる。たとえばコーティング層の最外層中のヤニ低減剤の含有率を、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％とすることができる。ヤニ低減剤の含有率を、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５重量％未満とする場合、ヤニ低減剤によるヤニ発生防止効果を十分に得ることができない。一方、ヤニ低減剤の含有率を、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して６０重量％超とする場合、コーティング層の最外層を潤滑性付与物質を含有する層とすると、その層の潤滑性付与作用を十分に得ることができないため、鋳造品の鋳造用砂中子からの離脱が困難となる。したがって、ヤニ発生防止効果を十分に得ることができ、かつ鋳造品の鋳造用砂中子からの離脱を容易とするために、コーティング層の最外層中のヤニ低減剤の含有率を、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％とすることが好適である。
【００１４】
コーティング層は、中子本体の表面を被覆するとともに粉末耐火物を含有している第１層と、第１コーティング層の表面を被覆するとともに潤滑性付与物質を含有する第２コーティング層とを有することができる。この場合、ヤニ低減剤を少なくとも第２コーティング層に含有することができる。
【００１５】
本発明の鋳造用砂中子の製造方法は、本発明の上記鋳造用砂中子の製造方法である。すなわち、本発明の鋳造用砂中子の製造方法は、中子本体の表面にコーティング層を被覆する鋳造用砂中子の製造方法であって、前記コーティング層は、有機バインダを含有し前記中子本体の表面に被覆される第１コーティング層と、該第１コーティング層の表面に被覆され、金属酸化物および／またはアルカリ金属酸素酸塩からなるヤニ低減剤を含有する第２コーティング層とを備えていることを特徴としている。本発明の鋳造用砂中子の製造方法は、上記鋳造用砂中子と同様な作用・効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の鋳造用砂中子の製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば、コーティング層の最外層でのヤニ低減剤の含有率を決定するヤニ低減剤含有率決定工程を備えることができる。この場合、ヤニ低減剤含有率決定工程は、ヤニ低減剤の含有率が異なるとともに、コーティング層のうちの少なくとも最外層（第２コーティング層）を形成するための複数のスラリーを用意し、耐酸化性を有する複数の合金の表面にコーティング層のうちの内側層（第１コーティング層）を形成した後にスラリーを塗布することにより、コーティング層の最外層を形成したテストピースを、ヤニ低減剤の含有率毎に作製するテストピース作製工程と、テストピースのうちの少なくとも１枚を有底の筒状容器内に入れた後、予め重量が測定されたガラスウールを用いて容器の開口の蓋をすることにより、その容器を熱分解生成物の発生量測定器として作製する発生量測定器作製工程と、金型で使用される溶湯の温度に対応する温度に設定された雰囲気を有する炉内で、発生量測定器を所望の時間加熱することにより、熱分解生成物を発生させる熱分解生成物発生工程と、発生量測定器のそれぞれに熱分解生成物発生工程を行った後、発生量測定器の蓋として用いられたガラスウールの重量を測定し、そのガラスウールの重量に基づきヤニ低減剤の含有率毎にヤニ発生量を得るヤニ発生量測定工程と、ヤニ低減剤の含有率毎に最外層の潤滑性付与作用を示す指標を評価する潤滑性付与作用評価工程とを有し、ヤニ発生量測定工程で得られたヤニ発生量および潤滑性付与作用測定工程で評価された最外層の潤滑性付与作用を示す指標に基づき、ヤニ低減剤の含有率を決定することができる。なお、ここでいう潤滑性付与作用は、溶湯（たとえばアルミニウム合金溶湯）と、砂中子との焼付きを防止して、排砂性が良好になる働きである。
【００１７】
潤滑性付与作用を示す指標としては、たとえば、コーティング層の最外層の表面において、そこに形成されるヤニ低減剤による斑点の占める面積の割合を用いることができる。この指標で示されることは、ヤニ低減剤による斑点の占める面積の割合が小さくなるほど、コーティング層の最外層の潤滑性付与作用が大きくなり、換言すると、ヤニ低減剤による斑点の占める面積の割合が大きくなるほど、コーティング層の最外層の潤滑性付与作用が小さくなることである。
【００１８】
この態様では、ヤニ発生量測定工程で得られたヤニ発生量および潤滑性付与作用測定工程で評価された最外層の潤滑性付与作用を示す指標に基づき、コーティング層の最外層が所望のヤニ発生防止効果および所望の潤滑性付与作用を発揮することが可能なヤニ低減剤の含有率を得ることができる。
【００１９】
また、たとえばコーティング層の最外層での前記ヤニ低減剤の含有率を、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％とすることができる。この態様では、上記鋳造用砂中子の態様と同様な作用・効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の鋳造用砂中子またはその製造方法によれば、コーティング層の少なくとも最外層にヤニ低減剤を含有させることにより、砂中子から外部へのヤニの発生を防止することができるので、ガスの排出流路でのヤニやススの付着を防止することができる等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る一実施形態の鋳造用砂中子１０の構成を表す斜視図である。鋳造用砂中子１０（以下、砂中子１０）は、自動車車体に搭載される内燃機関を構成するシリンダブロック（図示略）を鋳造品として製造する場合に使用される。砂中子１０によりシリンダブロックに形成された中空部は、ウォータジャケット部として機能する。
【００２２】
図２は、砂中子１０の表面近傍の構成を表す拡大断面図である。砂中子１０は、中子本体１１を備え、中子本体１１の表面は第１コーティング層１２に被覆され、第１コーティング層１２の表面は第２コーティング層１３に被覆されている。なお、図中の符号１４は、中子本体１１において第１コーティング層１２により充填されずに残留した閉気孔を示している。
【００２３】
中子本体１１は、ケイ砂やナイガイセラビーズ等の比較的球形状をなす粒子１５がフェノール樹脂（図示略）等の有機バインダで結合されることにより構成されている。ナイガイセラビーズは、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との複合酸化物が約９８％含まれているものであり、その名称は伊藤忠セラテック社から販売されている人工砂の商品名である。ナイガイセラビーズの熱膨張率は、一般的な中子用砂であるジルコンサンドや、クロマイトサンド、ケイ砂等よりも著しく小さい。これにより、中子本体１１は、鋳造における溶湯注入時に熱膨張が小さいから、中子本体１１でのクラック発生を防止することができる。中子本体１１の抗折力は、比較的高く、約１０ＭＰａである。
【００２４】
第１コーティング層１２は、粉末状耐火物としてのジルコンフラワーがフェノール系樹脂等の有機バインダで互いに結合されることによって構成されている。ジルコンフラワーは、平均粒径が互いに異なるもの（たとえば、平均粒径が約１０μｍの大粒径ジルコンフラワーおよび平均粒径が約１μｍの小粒径ジルコンフラワー）が配合されていることが好適である。なお、第１コーティング層１２には、水ガラスは含有されていない。
【００２５】
第１コーティング層１２の下部は、中子本体１１に埋没している。第１コーティング層１２の中子本体１１への埋没深さＤは、０．５ｍｍ程度で充分である。中子本体１１の表面から第１コーティング層１２の上端面までの距離Ｈは、溶湯の中子本体１１への浸入を防止することができ、かつ砂中子１０の崩壊性が低下しない程度に設定され、０．２〜０．５ｍｍの範囲内であることが好適である。
【００２６】
このように第１コーティング層１２が中子本体１１に埋没することにより、中子本体１１表面近傍に存在する気孔が閉塞されるから、鋳造時における溶湯の中子本体１１への浸入を防止することができる。すなわち、溶湯の中子本体１１への差込みを回避することができるから、鋳造品の砂中子１０からの離脱を容易に行うことができる。また、鋳造品の寸法精度を向上させることができ、かつ鋳造品への接触による肌荒れを防止することができる。特に、粉末状耐火物として、平均粒径が互いに異なる粒子同士が配合されているので、おもに粒径が小さい粉末状耐火物を用いることにより、中子本体１１の表面近傍に存在する気孔への充填を確実に行うことができる。また、おもに粒径が大きい粉末状耐火物を用いることにより、第１コーティング層１２を中子本体１１の表面上に形成することができる。
【００２７】
第２コーティング層１３は、潤滑性付与作用を備える雲母およびヤニの発生を抑制するヤニ低減剤を含有している。第２コーティング層１３は、フェノール系樹脂等の有機バインダを含有していてもよく、これにより、第２コーティング層１３と第１コーティング層１２との結合が強固となるから、第２コーティング層１３の第１コーティング層１２からの剥離を防止することができる。第２コーティング層１３の厚みＴは、鋳造品の砂中子１０からの離脱が容易となる潤滑性を充分に付与可能な程度であればよく、たとえば、約０．１ｍｍとする。この場合、第１コーティング層１２には気孔がほとんど存在しないから、第２コーティング層１３は、第１コーティング層１２には埋没していない。
【００２８】
ヤニ低減剤は酸化剤である。ヤニ低減剤は、たとえば鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、および、鉛（Ｐｂ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属元素の酸化物およびアルカリ金属酸素酸塩のなかから選ばれる少なくとも１種の無機化合物である。ヤニ低減剤は、溶湯の熱により酸素を発生するから、ヤニを一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解することができる。
【００２９】
以上のように雲母を含有する最外層の第２コーティング層１３は、潤滑性付与作用を備えるから、鋳造品の砂中子１０からの離脱を容易に行うことができる。また、ヤニ低減剤を有する最外層の第２コーティング層１３は、その内側に存在する中子本体１１および第１コーティング層１２から発生するヤニを、溶湯の熱により一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解するから、砂中子１０からのヤニの発生を防止することができる。特に、第２コーティング層１３は、溶湯に接触する砂中子１０の最外層であるから、上記ヤニ発生防止効果を顕著に得ることができる。第２コーティング層１３中のヤニ低減剤の含有率は、コーティング層１２，１３に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％であることが好適である。これにより、ヤニ発生防止効果を十分に得ることができ、かつ鋳造品の砂中子１０からの離脱を容易となる。
【００３０】
（２）実施形態の製造方法
次に、砂中子１０の製造方法についておもに図３を参照して説明する。図３は、砂中子１０の製造方法の工程を表すフローチャートである。
【００３１】
まず、第１工程Ｓ１において、粉末状耐火物としてのジルコンフラワー、有機バインダとしてのフェノール系樹脂、湿潤剤、消泡剤、および、オクチルアルコールを水とともに配合する。これにより、第１コーティング層用スラリー（以下、第１スラリー）を作製する。このとき、湿潤剤に起因する泡の発生は、消泡剤の作用により抑制される。ジルコンフラワーとして、平均粒径が約１０μｍの大粒径ジルコンフラワーおよび約１μｍの小粒径ジルコンフラワーを用いることが好適である。
【００３２】
次いで、第２工程Ｓ２において、第１スラリーを中子本体１１の表面に浸漬させる。これにより、第１スラリーを中子本体１１に浸透させるとともに中子本体１１の表面上に積層させる。浸漬時間は、第１スラリーが中子本体１１に充分に浸透するとともに第１コーティング層１２の厚みＨが０．２〜０．５ｍｍ程度となるように、第１スラリーの粘度に応じて設定する。なお、第１スラリーの積層では、浸漬の代わりに、スプレー塗布や刷毛塗り等の各種塗布法を用いてもよい。
【００３３】
また、ジルコンフラワーとして、平均粒径が約１０μｍの大粒径ジルコンフラワーおよび約１μｍの小粒径ジルコンフラワーを用いると、中子本体１１の気孔には、第１スラリー中の小粒径ジルコンフラワーがおもに流入する。これにより、高充填率で気孔を埋めることができる。一方、大粒径ジルコンフラワーの大部分は、気孔には流入されず、中子本体１１の表面上に積層される。そして、第１スラリーは、その中の湿潤剤によって良好な濡れ性を有しているから、砂中子１０の表面に良好に付着する。オクチルアルコールは、平坦化剤であるから、第１スラリーの積層厚み、ひいては、第１コーティング層１２の厚みＨが略均一となる。このように第１スラリーが粒径が互いに異なる粉末状耐火物を含むことにより、中子本体１１の気孔を埋めることができるとともに、中子本体１１の表面に第１スラリーからなる層を形成することができる。
【００３４】
続いて、第３工程Ｓ３において、中子本体１１を取り出し、第１スラリーを乾燥固化させることにより、厚みＨが０．２〜０．５ｍｍ程度の第１コーティング層１２を形成する。このとき、フェノール系樹脂によって第１コーティング層１２中の粉末状耐火物が互いに結合されるとともに、中子本体１１と第１コーティング層１２とが互いに強固に結合される。
【００３５】
以上の第１〜第３工程Ｓ１〜Ｓ３を行う一方で、第４工程Ｓ４において、雲母、ヤニ低減剤、ルブリケート（フィルム形成能）、湿潤剤、消泡剤およびオクチルアルコールを水とともに配合する。この場合、必要に応じて、有機バインダとしてのフェノール系樹脂を配合してもよい。また、ヤニ低減剤の配合比は、たとえば下記の実施例に示す手法の一例により予め決定されているものを用いる。これにより、第２コーティング層用スラリー（以下、第２スラリー）を作製する。なお、ルブリケートは大竹碍子社から販売されている商品名である。
【００３６】
次いで、第５工程Ｓ５において、第１コーティング層１２の表面に第２スラリーを浸漬により積層させる。なお、第２スラリーの積層では、浸漬の代わりに、スプレー塗布や刷毛塗り等の各種塗布法を用いてもよい。最後に、第６工程Ｓ６において、第２スラリーを乾燥固化させることにより、第１コーティング層１２の表面に第２コーティング層１３を形成する。以上のように第１工程Ｓ１〜第６工程Ｓ６を行うことにより、中子本体１１に第１コーティング層１２および第２コーティング層１３が順に形成されてなる砂中子１０が製造される。
【００３７】
（３）実施形態の動作
図４に示すダイカスト金型１に砂中子１０を適用した例について図面を参照して説明する。なお、図４に示す金型１は、砂中子２００の代わりに砂中子１０をキャビティ１０１内に配置した以外は、図８に示すダイカスト金型１００と同様であるから、ダイカスト金型１００と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
【００３８】
ダイカスト金型１を用いた鋳造では、キャビティ１０１に約６００℃のアルミニウム溶湯を高圧・高速（圧力は約１００ＭＰａ、速度は約２．５ｍ／秒）で注入し、溶湯を冷却固化させる。この場合、減圧通路１２１を通じてキャビティ１０１内を予め減圧することによりそこのガスを排出した後に溶湯の注入を行い、溶湯注入時およびその後は、ガスの排出流路であるガス抜きスリット１１３，１２３およびガスベント１２２を通じて、キャビティ１０１内の残存ガスや溶湯からの発生ガスを排出する。
【００３９】
ここで、キャビティ１０１は鋳造時に上記のように減圧されて外部から空気や酸素が供給されることがない上に、砂中子１０は溶湯の材料であるアルミニウムにより鋳包まれるため、砂中子１０の周囲は酸素不足になる。このため、中子本体１１およびコーティング層１２，１３中の有機バインダの不完全燃焼が起こり、特にコーティング層１２，１３からヤニやスス等が発生する。
【００４０】
しかしながら、本実施形態の砂中子１０では、コーティング層１２，１３のうちの少なくとも最外層の第２コーティング層１３にヤニ低減剤が含有されているので、コーティング層１２，１３および中子本体１１から発生するヤニを、溶湯の熱により一酸化炭素、二酸化炭素、および、水などの低分子ガスに分解することができるから、砂中子１０から外部へのヤニの発生を防止することができる。この場合、ヤニ低減剤が含有されているのは、溶湯に直接接触する第２コーティング層１３であることから、溶湯の熱を直接受けることができるので、上記ヤニ発生防止効果を顕著に得ることができる。その結果、ガスの排出流路であるガス抜きスリット１１３，１２３およびガスベント１２２でのヤニやススの付着を防止することができるので、ガスの排出流路での詰まりによる鋳造品の欠陥発生を防止することができる。
【００４１】
本実施形態では、以上のような効果は、コーティング層１２，１３の少なくとも第２コーティング層１３にヤニ低減剤を含有させることにより得ることができるので、金型１のガス排出流路あるいはその周囲にヤニ除去用部材を別途設ける必要がない。したがって、金型１のガス排出流路およびその周囲の構成の簡単化を図ることができる。特に、第２コーティング層１３中のヤニ低減剤の含有率を、コーティング層１２，１３に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％としているので、ヤニ発生防止効果を十分に得ることができ、かつ鋳造品の砂中子１０からの離脱が容易となる。
【００４２】
（４）変形例
上記実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば実施形態では本発明をダイカスト法を用いた高圧鋳造に適用したが、低圧鋳造法（ＬＰＤＣ）や重力金型鋳造法（ＧＤＣ）を用いた鋳造に適用してもよい。また上記実施形態では、第２コーティング層１３のみにヤニ低減剤を含有させたが、第１コーティング層１２にもヤニ低減剤を含有させてもよい。さらに上記実施形態では、第２コーティング層１３を第１コーティング層１２の全表面に形成したが、鋳造品から離脱し難い部位のみに形成してもよい。この場合、第１コーティング層１２にもヤニ低減剤を含有させる。また、上記実施形態では、鋳造品としてシリンダブロックを用いた例を説明したが、鋳造品としてシリンダブロック以外の製品を用いた場合にも、本発明を適用できるのは言うまでもない。
【００４３】
また、本実施形態の鋳造での溶湯の注入手法は、上記態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、アルミニウム溶湯を撹拌しながら冷却し所望の組織のアルミニウム合金ビレットを予め製造し、その合金ビレットを溶融して固相・液相混合の半溶融のアルミニウム合金を、溶湯として注入してもよい。あるいは、アルミニウム溶湯を撹拌しながら冷却し所望の組織の半凝固のアルミニウム合金を製造し、その半凝固のアルミニウム合金溶湯を、溶湯として注入してもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、具体的な実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。実施例では、中子本体および第１，第２コーティング層からのヤニ発生量のうちの第１，第２コーティング層からのヤニ発生量を調べるために、ヤニが発生しないＳＵＳ板に第１，第２コーティング層を形成してテストピースを作製し、そのテストピースからのヤニ発生量の測定を行った。
【００４５】
（Ａ）テストピース作製方法
まず、ＳＵＳ板（長さ７０×幅１５×厚さ１．５：単位mm）を４００℃の高温で１時間加熱することにより、ＳＵＳ板から油等の汚れを除去した。次いで、ＳＵＳ板を冷却した後、アルコール洗浄した。続いて、予め作製しておいた第１スラリー液を用いたデッピング（どぶ浸け）をＳＵＳ板に行った。デッピングは、第１スラリー液によるコーティング量が所定量になるように数度デッピングを行った。
【００４６】
なお、第１スラリー液は、花王(株)製のペレックスOT-P（５体積％）を３体積％（対：水）、サンノプロ(株)製のSNデフォーマーB（旧名：フォーマスターB）を０．３体積％（対：水）、ゴードー溶剤(株)製のオクチルアルコールを０．３体積％（対：水）、有機バインダとしてリグナイト(株)製のEG-4000を４重量％（対：ジルコンフラワー）、キンセイマテック(株) 製のA-PAX 45Mを４００重量％（対：水）、および、キンセイマテック(株) 製のジルコンフラワー#350を２００重量％（対：水）を含む水溶液である。なお、対：水という表記は、水に対する配合比、対：ジルコンフラワーという表記は、ジルコンフラワーに対する配合比である。
【００４７】
次に、ＳＵＳ板を自然乾燥させた後、乾燥炉中で加熱乾燥（２００℃×３０分）を行った。続いて、ＳＵＳ板を乾燥炉から取り出し自然冷却を行うことにより、ＳＵＳ板に第１コーティング層を形成した。
【００４８】
次いで、予め作製しておいた第２スラリー液（ヤニ低減剤の配合比：０〜２０重量％（対：水））を用いたデッピング（どぶ浸け）を、第１コーティング層が形成されたＳＵＳ板に行った。デッピングは、第２スラリー液によるコーティング量が所定量になるように数度デッピングを行った。
【００４９】
なお、第２スラリー液は、花王(株)製のペレックスOT-P（５体積％）を３体積％（対：水）、サンノプロ(株)製のSNデフォーマーB（旧名：フォーマスターB）を０．３体積％（対：水）、ゴードー溶剤(株)製のオクチルアルコールを０．３体積％（対：水）、(株)キララ製の金雲母GC-1000を６０重量％（対：水）、および大竹碍子(株)製のルブリケート No.0を５０重量％（対：水）を含み、かつその水溶液にヤニ低減剤（酸化銅）を、その配合比を０〜２０重量％（対：水）の間で変更して添加した水溶液である。
【００５０】
次に、ＳＵＳ板を自然乾燥させた後、乾燥炉中で加熱乾燥（１５０℃×３０分）を行った。続いて、ＳＵＳ板を乾燥炉から取り出し自然冷却を行うことにより、ＳＵＳ板表面の第１コーティング層上に第２コーティング層を形成した。以上のようにして、図５に示すように、ＳＵＳ板２１に第１コーティング層２２および第２コーティング層２３を形成してなるテストピースを作製した。
【００５１】
（Ｂ）ヤニ発生量測定
ヤニ発生量測定は、上記テストピースを用い次のように行った。まず、ガラス試験管（内径１６ｍｍ×長さ１８０ｍｍ）内に、テストピースを入れた後、試験管の開口部付近にあらかじめ秤量したガラスウール（１８０ｍｇ）を挿入した。これにより熱分解生成物の発生量測定器を作製した。続いて、炉内温度が６００℃に保持された管状加熱炉内に上記測定器を入れて６分間熱処理した後、それを取出して常温まで放置冷却した。次いで、測定器からガラスウールを取出して、その質量を測定した。この場合、ヤニ発生量（mg）は、熱処理後のガラスウール質量（mg）から熱処理前のガラスウール質量（mg）を引いて算出した。
【００５２】
（Ｃ）ヤニ発生量低減化評価
第１コーティング層２２にヤニ発生源の有機バインダを含有させたことから、ヤニ発生量低減化の評価は、第１コーティング層１g当たりのヤニ発生量（mg）に基づいて行った。その結果を図６，７に示す。図６は、第１コーティング層１g当たりのヤニ発生量（mg）の測定結果を表すグラフである。図７は、ヤニ発生量の測定結果を表し、ヤニ低減剤を添加しなかったテストピースを基準（１００％）にしたときの各テストピースのヤニ発生量を比較したグラフである。なお、図６，７では、ヤニ低減剤の添加量の単位を％と表記しているが、その表記は、水に対する重量割合（重量％）を表している。
【００５３】
第２コーティング層２３へのヤニ低減剤の添加量を大きくすると、ヤニ発生量は徐々に減少した。図６，７に示すように、ヤニ低減剤の含有率が１重量％（対：水）であるときには、ヤニ発生量は急激に減少した。なお、ヤニ低減剤の１重量％（対：水）は、第１コーティング層２２に含まれる有機バインダの重量の略５重量％に相当する。そして、ヤニ低減剤の含有率が２重量％（対：水）以上であるときには、ヤニ発生量は略一定（６０％減）となった。したがって、ヤニ低減剤の含有率を１重量％（対：水）以上とすることにより、ヤニ発生防止効果を十分に得ることができることが判った。一方、ヤニ低減剤の含有率が１０重量％（対：水）を超えると、第２コーティング層２３の表面に斑点が目立つようになり、その層の潤滑性付与作用を十分に得ることができなくなることが判った。なお、ヤニ低減剤の１０重量％（対：水）は、第１コーティング層２２に含まれる有機バインダの重量の略６０重量％に相当する。
【００５４】
したがって、第２コーティング層のヤニ低減剤の含有率を、１〜１０重量％（対：水）とすること、すなわち、コーティング層に含有される有機バインダの重量に対して５〜６０重量％（対：水）とすることにより、ヤニ発生防止効果を十分に得ることができ、かつ鋳造品の砂中子からの離脱が容易となることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る一実施形態の鋳造用砂中子の構成を表す斜視図である。
【図２】図１の鋳造用砂中子の表面近傍の構成を表す拡大断面図である。
【図３】図１の鋳造用砂中子の製造方法の工程を表すフローチャートである。
【図４】図１の鋳造用砂中子が適用されたダイカスト金型の構成を表す側断面図である。
【図５】本実施例で用いたテストピースの構成を表す断面図である。
【図６】本実施例でのヤニ発生量の測定結果を表すグラフである。
【図７】ヤニ発生量の測定結果を表し、ヤニ低減剤を添加しなかったテストピースを基準（１００％）にしたときの各テストピースのヤニ発生量を比較したグラフである。
【図８】従来の鋳造用砂中子が適用されたダイカスト金型の構成を表す側断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…鋳造用砂中子、１１…中子本体、１２…第１コーティング層（コーティング層、内側層）、１３…第２コーティング層（コーティング層、最外層）
【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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