水溶性铸造用铸模及其制造方法技术

本发明专利技术的水溶性铸造用铸模，是将含有易溶于水的硫酸镁等无机硫酸化合物的水溶性粘结剂和水向铸件砂用的耐火性粒状物内添加并混合得到铸件砂后，利用微波照射等，在维持粘结剂内的无机硫酸化合物至少含有一部分的结晶水的状态下将铸件砂进行干燥，使铸模内的无机硫酸化合物以水合物的状态存在，因而干燥后的铸模在具有水溶性的同时具有足够的强度。通过使用以水溶性的硫酸化合物为主的粘结剂，能容易地回收粘结剂，可高效地重复使用粘结剂。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水溶性铸造用铸模及其制造方法，尤其涉及粘结剂是水溶性、可重复使用且能确保足够的铸模强度的技术。
技术介绍
在制造铸造用铸模时，广泛采用使粘结剂包覆硅砂等铸造用的耐火性粒状物的技术，但此时使用的粘结剂可大致划分为有机粘结剂和无机粘结剂。但是，有机粘结剂一般在大约400℃开始分解，因而无法回收而进行重复使用，在需要将粘结剂进行回收而重复使用的场合大多使用无机粘结剂。在该无机粘结剂中，尤其是如使用硫酸镁等易溶于水的硫酸化合物，对铸模浇注后只要将铸模浸没在水中就能容易地使铸模溃散，粘结剂的回收也非常容易。但是，在汽车用发动机的汽缸盖等铝合金铸造物的铸造中，浇注温度达到大约770℃。因此，用于铝合金铸造物的铸模的粘结剂中的无机硫酸化合物的熔点一旦比770℃低，则浇注时无机硫酸化合物熔融而玻化，浇注后无法回收粘结剂，因而需要使用熔点在770℃以上的无机硫酸化合物。这里，作为这样的无机化合物，例如有硫酸镁，而以往已有各种将该硫酸镁用于铸造用铸模中的技术的提案。例如，专利文献1(日本专利特公昭46-4818号公报第1-2页)中揭示了将硫酸镁本身作为骨材进行成型，作为高压压铸水溶性铸芯进行使用的技术。另外，专利文献2(日本专利特开昭53-119724号公报第1-2页)中揭示了以下技术，即，对铸件砂用的耐火性粒状物使用作为粘结剂的硫酸镁，将耐火性粒状物、硫酸镁和水混合后在200℃～300℃的温度下强制性地进行干燥而得到铸模。而且，在专利文献3(日本专利特开平11-285777号公报，第3-4页，图3)中揭示了，作为粘结剂使用硫酸钙和硫酸镁，将该粘结剂与硅砂等耐火性粒状物混合后在350℃下干燥4小时，从而得到铸模的技术。但是，在上述专利文献1中记载的铸模中，硫酸镁本身作为骨材进行成型，因而得到的铸模不具有通气性，浇注时浇铸金属等产生的气体不能从铸模充分地排出，铸造后的铸件中容易产生缺陷。另外，在专利文献2中记载的铸模中，将耐火性粒状物、硫酸镁和水混合后在200℃～300℃的温度下强制性地进行干燥，但硫酸镁水合物在200℃以上的温度下会脱水，因而可认为铸模内的硫酸镁变成了无水合物。但是，硫酸镁在无水合物的状态下，与包含结晶水的水合物的状态相比强度大大降低，因而为了充分确保铸模的强度，不得不增加硫酸镁的添加量，在铸模的成型性、干燥的容易性或粘结剂的回收方面是非常不利的，导致作业效率下降。而且，在专利文献3记载的铸模中，干燥在350℃的高温条件下进行，将硫酸镁单独作为粘结剂使用的场合的试验件的弯曲强度为0.04kg/mm2，该值极低，由此，也可认为与上述专利文献2相同，铸模内的硫酸镁脱水变成了无水合物。因而，为了充分确保铸模的强度，必须相当多地增加硫酸镁的添加量。而且，硫酸钙相对于水的溶解度最大也就是在42℃下0.210g/100g这样极低的值，作为水溶性铸模难以实用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，利用以水溶性硫酸化合物为主的粘结剂，使粘结剂的回收容易，可高效地对粘结剂重复使用，以适量的粘结剂充分确保铸模强度等。技术方案1的水溶性铸造用铸模，其特点在于，包括铸件砂用的耐火性粒状物；包含硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、硫酸镍、硫酸锰中至少1种无机硫酸化合物的水溶性粘结剂，在干燥状态下无机硫酸化合物含有结晶水。作为该铸模的粘结剂中含有的无机硫酸化合物的硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、硫酸镍、硫酸锰都对水的溶解性良好。因此，即使将利用该粘结剂得到的铸模作为具有复杂形状的铸件用的铸芯进行使用的场合，只要将铸模浸没在水中就能容易地使铸模溃散，从而可回收粘结剂，还能使粘结剂重复使用。而且，这些无机硫酸化合物的熔点都在770℃以上。因此，例如，即使在汽车用零件等铝合金铸件的铸造中使用该铸模的场合，铝合金铸件的浇注温度一般在770℃左右，因而硫酸化合物不会熔融而玻化，能容易地回收粘结剂。但是，一般来说，无机硫酸化合物具有，在含有结晶水的水合物的状态下比不含有结晶水的无水合物的状态下强度大的性质，但该水溶性铸造用铸模，在干燥状态下粘结剂的无机硫酸化合物含有结晶水，因而铸模的强度非常高。另外，粘结剂不只限于上述多种无机硫酸化合物中的1种。各无机硫酸化合物在规定的水合物的状态下能发挥最大的强度，但因吸湿劣化等使含有的结晶水的量发生变化的话，无机硫酸化合物的强度就会下降。另外，铸件砂干燥时无机硫酸化合物的结晶水在铸件砂内并不一定均匀地进行蒸发。为此，将多种无机硫酸化合物按规定的比例进行混合，铸件砂干燥时作为混晶，使粘结剂相对于含有的结晶水的量的强度出现的峰值变缓，因而，即使结晶水的量发生变化、或在铸模内结晶水的含有量有偏差的场合，也能充分确保铸模整体的强度。技术方案2的水溶性铸造用铸模，具有铸件砂用的耐火性粒状物100重量部和含有相当于7水合物的硫酸镁0.5～10.0重量部的粘结剂，在干燥状态下，硫酸镁具有含有结晶水的特点。硫酸镁相对于水的溶解性良好，浇注后只要加水就可使铸模溃散，因而容易回收粘结剂。而且，硫酸镁的熔点为1185℃，而在汽车用零件等铝合金铸件的铸造中使用该铸模的场合，铝合金铸件的浇注温度一般为770℃左右，因而硫酸镁不会熔融而玻化，能容易地回收粘结剂。而且，粘结剂包含硫酸镁0.5～10.0重量部，因而能以适度的量的硫酸镁确保足够的铸模强度。即，如硫酸镁的量不到0.5重量部，则铸模不能得到足够的强度，另一方面，硫酸镁的量超过10.0重量部，则在铸件砂用的耐火性粒状物中添加粘结剂进行混合时，必须添加大量用于溶解硫酸镁的水，使为了对铸件砂进行造型而将铸件砂向模具内进行充填时的充填性变差，将造型后的铸件砂进行干燥时铸件砂内大量的水气化而在铸模内产生空穴，造成铸模强度下降。技术方案3的水溶性铸造用铸模，其特点在于，在技术方案2的专利技术的基础上，在干燥状态下，硫酸镁含有相当于1～5水合物的结晶水。硫酸镁在水合物状态下比无水合物状态下强度大，因而通过使干燥状态下铸模内的硫酸镁成为含有相当于1～5水合物的结晶水的结构，从而能充分确保铸模强度。而且，硫酸镁在3～4水合物的状态下具有最高的强度，因而干燥状态下铸模内的硫酸镁最好含有相当于3～4水合物的结晶水。技术方案4的水溶性铸造用铸模，其特点在于，在技术方案1的专利技术的基础上，所述粘结剂，是将磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少1种以75重量％以下的比例与所述无机硫酸化合物配合而成。浇注时，铸模的一部分局部地成为高温，无机硫酸化合物的结晶水分离蒸发而脱水，无机硫酸化合物成为无水合物，强度下降。为此，通过将磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少1种以75重量％以下的比例与无机硫酸化合物进行配合，故在确保铸模水溶性的同时可提高耐热性。技术方案5的水溶性铸造用铸模，其特点在于，在技术方案1的专利技术的基础上，所述粘结剂，是将磷酸三钙、磷酸铝、磷酸三钠、二磷酸钠、磷酸氢二钠12水合物中的至少1种以50重量％以下的比例与所述无机硫酸化合物进行配合而成。浇注时，铸模的一部分局部地成为高温，无机硫酸化合物的结晶水分离蒸发而脱水，无机硫酸化合物成为无水合物，强度下降。为此，通过将磷酸三钙、磷酸铝、磷酸三钠、二磷酸钠、磷酸氢二钠12水合物中的至少1种以50重量％以下的比例与无机硫酸化合物进行配合，故在确保铸模水溶性的同时可提高耐热性。技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性铸造用铸模，其特征在于，包括：铸件砂用的耐火性粒状物；包含硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、硫酸镍、硫酸锰中至少１种无机硫酸化合物的水溶性粘结剂，在干燥状态下无机硫酸化合物含有结晶水。

【技术特征摘要】
JP 2003-2-21 2003-0436921.一种水溶性铸造用铸模，其特征在于，包括铸件砂用的耐火性粒状物；包含硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、硫酸镍、硫酸锰中至少1种无机硫酸化合物的水溶性粘结剂，在干燥状态下无机硫酸化合物含有结晶水。2.一种水溶性铸造用铸模，其特征在于，具有铸件砂用的耐火性粒状物100重量部和含有相当于7水合物的硫酸镁0.5～10.0重量部的粘结剂，在干燥状态下，硫酸镁含有结晶水。3.如权利要求2所述的水溶性铸造用铸模，其特征在于，在干燥状态下，硫酸镁含有相当于1～5水合物的结晶水。4.如权利要求1所述的水溶性铸造用铸模，其特征在于，所述粘结剂，是将磷酸二氢钠和磷酸二氢钾中的至少1种以75重量％以下的比例与所述无机硫酸化合物配合而成。5.如权利要求1所述的水溶性铸造用铸模，其特征在于，所述粘结剂，是将磷酸三钙、磷酸铝、磷酸三钠、二磷酸钠、磷酸氢二钠12水合物中的至少1种以50重量％以下的比例与所述无机硫酸化合物进行配合而成。6.如权利要求1所述的水溶性铸造用铸模，其特征在于，所述粘结剂，是将氯化镁以75重量％以下的比例与所述无机硫酸化合物进行配合而成。7.一种水溶性铸造用铸模的制造方法，其特征在于，包括将包含硫酸镁、硫酸铝、硫酸钠、硫酸镍、硫酸锰中至少1种无机硫酸化合物的水溶性粘结剂和水添加在铸件砂用的耐火性粒状物中进行混合，从而得到铸件砂的第1工序；将该铸件砂进行造型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀雄二，三浦直洋，黑川丰，上林仁司，
申请(专利权)人：马自达汽车株式会社，株式会社土芳产业，
类型：发明
国别省市：JP[日本]