(57)【要約】    【課題】  装置や得られた鋳物を全く腐食することが無く、極めて水に溶解しやすい軽合金鋳物鋳造用中子を提供することを目的とする。    【解決手段】  珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等の化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種を含有せしめたことを特徴とする軽合金鋳物鋳造用中子。【選択図面】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等の化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種を含有せしめたことを特徴とする軽合金鋳物鋳造用中子。
【請求項２】
珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等の化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種と、さらに無機系結合補助剤とを含有せしめたことを特徴とする軽合金鋳物鋳造用中子。
【請求項３】
鋳造用中子を成形するにあたり、前記結合剤の融点以上の温度で加熱することを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の軽合金鋳物鋳造用中子。
【請求項４】
鋳造用中子を成形するにあたり、前記骨材に含有された前記結合剤に水分を作用させ前記結合剤の全部または一部を溶解した後、前記水分を型内にて除去することを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の軽合金鋳物鋳造用中子。
【請求項５】
鋳造用中子を成形するにあたり、結合剤をコーティングした骨材に適量の水分を加え混練し、または骨材と結合剤を混合したものに適量の水分を加え混練し、または骨材に結合剤を溶解した適量の水溶液を加え混練して得られた混合物を型内に充填した後、水分を型内にて除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軽合金鋳物鋳造用中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食性を有しない水溶性塩により耐火性が有り化学的に安定な砂状物を結合した中子であって、金属を鋳造した後鋳物を水または温水に浸漬することで容易に崩壊することが可能な軽合金鋳物鋳造用中子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム合金等よりなる軽合金鋳物に使用する鋳造用中子として、耐火性の砂に結合剤としてフェノールレジンを用いたシェル中子や、結合剤としてウレタン樹脂を用いたコールドボックス中子が広く採用されてきた。しかし、これらの結合剤を用いた中子は崩壊性に問題があった。即ち、鋳物の肉厚が薄く熱容量の小さい部分にあっては、これらの結合剤は完全に熱分解しないため、中子が完全に崩壊しない。このため、注湯後中子を除去するのに、振動を加えたり、多大の工数を要していた。かかる問題を解決すべく、水、温水あるいは希酸に容易に溶ける塩化バリウム、塩化カルシウム、あるいはアルミン酸ナトリウムを結合剤として用いる鋳造用中子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５１−８１７２６号公報（第１〜４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ここに開示された塩化バリウム、塩化カルシウム等の塩化物は金属を腐食する性質を有しており（一般に「腐食に強い」といわれるステンレス鋼でさえ、「塩素イオンにより腐食される」ことは、良く知られている。）、またアルミン酸ナトリウム等の強アルカリ物質は、得られた鋳物がアルミニウム合金等の軽合金の場合、これを容易に腐食する性質を有しているため、表面に可視的に有害な斑痕を生ずる。即ち、前者にあっては、装置化しようとした場合、装置の腐食防止に多大の検討を要することになる。また、後者にあっては、わずかでも洗浄後鋳物に残存することは許されず、極めて入念な洗浄が要求される。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、装置や得られた鋳物を全く腐食することが無く、極めて水に溶解しやすい軽合金鋳物鋳造用中子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】
【０００５】
上記の目的を達成するため本発明における軽合金鋳物鋳造用中子は、珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等の化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種を含有せしめたことを特徴とする。
さらに珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等の化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種と、さらに無機系結合補助剤とを含有せしめたことを特徴とする。
また鋳造用中子を成形するにあたり、結合剤の融点以上の温度で加熱することを特徴とする。
また鋳造用中子を成形するにあたり、骨材に含有された結合剤に水分を作用させ結合剤の全部または一部を溶解した後、水分を型内にて除去することを特徴とする。
さらに鋳造用中子を成形するにあたり、結合剤のコーティングされた骨材に適量の水分を加え混練し、または骨材と結合剤を混合したものに適量の水分を加え混練し、または骨材に結合剤を溶解した適量の水溶液を加え混練して得られた混合物を型内に充填した後、水分を型内にて除去することを特徴とする。
【０００６】
本発明は上記のような解決手段を採用することにより、装置や得られた鋳物を全く腐食することが無く、水あるいは温水に浸漬させるだけで容易に崩壊する軽合金鋳物鋳造用中子を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【０００７】
上記の説明から明らかなように、本発明は装置や得られた鋳物を全く腐食することが無く、極めて水に溶解しやすい化合物である硝酸塩、亜硝酸塩を結合剤として使用することで、水または温水により容易に崩壊する中子を提供するようにしたから、振動などの外力を加えること無く、極めて容易に中子を除去することが出来るようになり、業界に与える利益は著大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、化学的に安定な耐火物粒を骨材とし、結合剤としてこれに硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種を含有して鋳造用中子を成形することを特徴とする。前記骨材としては、珪砂、ジルコンサンド、アルミナ等である。
【０００９】
成形に際しては、前記結合剤の融点以上の温度で加熱したり、結合剤に水分を作用させ、該結合剤の全部または一部を溶解した後、水分を型内で除去することにより前記鋳造用中子を成形することもできる。
【実施例１】
【００１０】
以下本発明を具体的な実施例により説明する。化学的に安定な耐火物粒骨材として珪砂を、結合剤として硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種の硝酸塩、亜硝酸塩を用意する。
前記結合剤より選択された一種または複数種の硝酸塩、亜硝酸塩をその融点以上に加熱し溶融状態とした後、これに骨材として珪砂を加え十分混合し、骨材としての珪砂の表面に、前記結合剤が薄膜状に均一に付着したコーテッドサンドを得る。前記コーテッドサンドは十分冷却した後、篩により粒度を調整される。
なお、本発明でいう塩の融点とは、塩の固相線温度をいう。
【００１１】
前記結合剤の融点以上に加熱された中子用の金型内に前記コーテッドサンドをブローイングなどの方法により充填した後、数分間保持する。前記コーテッドサンド表面の結合剤を半溶融状態とした後、金型を前記結合剤の融点以下に冷却して、前記コーテッドサンドにより形成された鋳造用中子を金型より取り出す。得られた鋳造用中子は１０φ×７０Lの寸法である。
【００１２】
これを鋳造用金型内に収め７４０℃で溶解されたアルミニウム合金を注湯した。冷却凝固した後、これを８０℃の温水槽に浸漬した。
鋳造用中子は２分程度で崩壊し、鋳物より除去することができた。次いで、温水槽より取り出し、清水にて簡単に洗浄しアルミニウム合金よりなる鋳物を得た。
得られた鋳物は肉厚２ｍｍで、表面上何ら欠陥の認めらないものであった。又、放置するも何ら斑痕を生ぜず、有害な腐食も認められなかった。
なお、結合剤として用いる硝酸塩は高温では酸化性があるため、また骨材はかなり細粒であるため、ここで用いる骨材は化学的に安定し、容易に酸化されない物であることが必要である。
【００１３】
また、上記実施例では、骨材の表面に塩を均一に付着させるのに塩を加熱溶融したのちコーティングするようにしているが、塩の水溶液に骨材を浸漬し、骨材の表面に塩水を付着させた後これを乾燥して骨材の表面に塩を析出させることもできる。さらに、多量の塩を望む場合にあっては、塩の飽和水溶液中に骨材を浸漬し、水溶液濃度を高め塩を析出させる再結晶化方法によってもよい。
さらに、上記実施例では、骨材の表面に塩を均一に付着させるようにしているが、骨材と塩との偏析が問題とならない場合にあっては、コーテッドサンド化せず、骨材と塩とを十分混合して用いることもできる。
さらに、上記実施例では、８０℃の温水槽に浸漬するようにしているが、常温の水に浸漬するようにしても良い。ただこの場合、崩壊に達する時間は若干増加する。
【実施例２】
【００１４】
別の実施例につき説明する。化学的に安定な耐火物粒骨材としてアルミナを、結合剤として硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムより選択された一種または複数種の硝酸塩、亜硝酸塩を、さらに無機系結合補助剤としてコロイダルシリカ等の一次バインダーを用意する。
【００１５】
骨材に前記結合剤より選択された一種または複数種の硝酸塩、亜硝酸塩を十分混合した後、さらにコロイダルシリカ等の一次バインダーを加えスラリー状の試料を得る。このスラリ−状の試料を鋳造用中子成形用の型内に充填し、一次バインダーの固化後離型する。乾燥後これを前記結合剤の融点以上に加熱し、結合剤を半溶融状態とした後冷却して、鋳造用中子を得る。
【００１６】
型から離型した後、結合剤を半溶融状態にするわけであるが、一次バインダーの強度により鋳造用中子が変形することはなかった。得られた鋳造用中子は１０φ×７０Lの寸法である。
これを鋳造用金型内に収め７４０℃で溶解されたアルミニウム合金を注湯した。冷却凝固した後これを８０℃の温水槽に浸漬した。
鋳造用中子は２分程度で崩壊し鋳物より除去することができた。次いで、温水槽より取り出し、清水にて簡単に洗浄しアルミニウム合金よりなる鋳物を得た。
【００１７】
得られた鋳物は肉厚５ｍｍで、表面上何ら欠陥の認めらないものであった。また、放置するも何ら斑痕を生ぜず、有害な腐食も認められなかった。
なお、結合剤として用いる硝酸塩は高温で有機物を酸化する性質が強いため、ここで用いる一次バインダーは、無機系のものが望ましい。
温水槽は、水装置に一般的に用いられるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）により作成したが、一ヶ月使用するもなんら有害な腐食は全く認められない。
【００１８】
つぎに、本発明に使用する材料の好ましい配合割合は概略次に示すとおりである。しかし、これに限定されるものでない。
骨材に対する結合剤の割合は、３〜４０％が好ましい。３％より少ないと強度的に弱く、４０％を超えると通気性が悪くなりガス欠陥が多くなる。また、経済的に不利である。
しかし、鋳造方案的にガス欠陥の対策が行え、中子を通してのガス抜きが重要でない場合にあっては、また極めて強度の高い中子を要する場合にあっては結合剤の割合を多くして実施することも可能である。即ち、中子全体の大多数の割合を塩とし、これに骨材を添加する形態も実施可能である。この場合、加熱溶融した塩に骨材の必要量を添加した混合物を溶融状態のまま鋳造用中子成形用型に注入し、冷却固化後中子を型より取り出せばよい。
また、骨材に対する一次バインダーの割合は、２〜３０％が好ましい。２％より少ないとグリーン強度が低く取り扱いに不具合である。また、流動性が低く型内に充填しにくい。３０％を超えると通気性が悪くなりガス欠陥が多くなる。また、流動性が高すぎスラリーで骨材などが偏析し易くなる。
表１に、本発明に使用される結合剤の配合とその融点を例示する。しかし、これに限定されるものでない。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
なお、鋳物の肉厚が薄く熱容量の小さい場合にあっては、融点の比較的低い配合塩を使用することができる。しかし、鋳物の肉厚が厚く熱容量の大きい場合にあっては、融点の比較的高い配合塩を使用することが好ましい。
【００２１】
上記二つの実施例では、いずれも骨材同士を結合するのに結合剤を加熱により半溶融状態または溶融状態にし、再び冷却固化させることにより結合する方法について述べたが、この他、型への充填前若しくは充填後に、骨材と結合剤、あるいは骨材と結合剤および無機系結合補助剤に適量の水分を作用させ、この水分で一旦結合剤の一部または全部を溶解した後、型内で水分を除去し骨材同士を結合剤により結合し、固化させ鋳物用中子を得ることもできる。
具体的に例示すれば、結合剤をコーティングした骨材に適量の水分を加え混練し、または骨材と結合剤を混合したものに適量の水分を加え混練し、または骨材に結合剤を溶解した適量の水溶液を加え混練して得られた混合物を型内に充填した後、水分を型内にて除去したり、結合剤をコーティングした骨材、または骨材と結合剤を混合したものを型内に充填した後、水分を型内に添加し、若しくは貫流させしばらく放置した後、型内の水分を除去して行うことができる。なお、上記適量の水分とは、上記混合物の型内への流動性・成形性・充填性に関係するため、成型方法・骨材の種類などにより適宜決定される。
水分を除去するにあたっては、加温して／または常温で、吸引減圧、吸引流気、加圧流気等により行うことができる。
このようにすれば、結合剤を半溶融状態にする必要がなく、従って型を高温に加熱する必要がないため高価な金型を必要とせず、比較的安価な樹脂型を使用することができる。