JP2001018033A - Manufacturing method of precision casting mold - Google Patents
Manufacturing method of precision casting moldInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】鋳造用キャビティを形成する表面に割れ目や脱
落等の損傷がない精密鋳造用鋳型を製造できる方法を提
供する。
【解決手段】消失性模型として光造形物を用いてその表
面に耐火物積層体を形成した後、光造形物の除去及び耐
火物積層体の焼成を経て内部に鋳造用キャビティが形成
された精密鋳造用鋳型を製造するに際し、バインダーと
して炭酸ジルコニウムアンモニウムを配合した初層スラ
リーを用いた。(57) [Problem] To provide a method for manufacturing a precision casting mold having no damage such as a crack or falling off on a surface forming a casting cavity. SOLUTION: After forming a refractory laminate on the surface using a stereolithography object as a vanishing model, removing the stereolithography object and firing the refractory laminate, a casting cavity is formed inside. In producing the casting mold, an initial layer slurry containing zirconium ammonium carbonate as a binder was used.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は精密鋳造用鋳型の製
造方法に関する。ＴｉやＴｉ合金等の精密鋳造品が、自
動車部品、スポーツ用品の部品、更には人工骨や人工歯
根等に広く利用されている。これらの精密鋳造品の鋳造
には精密鋳造用鋳型が使用される。本発明はかかる精密
鋳造用鋳型の製造方法の改良に関する。[0001] The present invention relates to a method for manufacturing a precision casting mold. Precision castings such as Ti and Ti alloys are widely used in automobile parts, sports equipment parts, artificial bones, artificial tooth roots and the like. A precision casting mold is used for casting these precision castings. The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing such a casting mold for precision casting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、精密鋳造用鋳型の製造方法として
一般に、消失性模型としてワックスモデルを用い、該ワ
ックスモデルの表面に初層スラリーの付着と初層スタッ
コの付着とを行なった後、更にバックアップスラリーの
付着とバックアップスタッコの付着とを所要回数行なっ
て耐火物積層体を形成し、そしてワックスモデルの除去
及び耐火物積層体の焼成を経て内部に鋳造用キャビティ
が形成された精密鋳造用鋳型を製造することが行なわれ
ている。この従来法では通常、バインダーとして酢酸ジ
ルコニル［ＺｒＯ（ＣＨ3ＣＯＯ）2］や酢酸ジルコニウ
ム［Ｚｒ（ＣＨ3ＣＯＯ）4］等を配合した初層スラリー
が用いられている。しかし、この従来法には、精密鋳造
用鋳型を製造するに前もって、ワックスモデルの作製型
を製造しなければならないという煩わしさがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a mold for precision casting, generally, a wax model is used as a fugitive model, and after an initial layer slurry and an initial layer stucco are attached to the surface of the wax model, a wax model is further added. A precision casting mold in which a casting cavity is formed through removal of a wax model and firing of the refractory laminate, after performing a required number of times of depositing a backup slurry and depositing a backup stucco. Is being manufactured. In this conventional method, an initial layer slurry containing zirconyl acetate [ZrO (CH 3 COO) 2 ], zirconium acetate [Zr (CH 3 COO) 4 ] or the like is usually used as a binder. However, this conventional method has a trouble that a production model of a wax model must be produced before producing a precision casting mold.
【０００３】そこで従来、精密鋳造用鋳型の製造方法と
して、光造形物を消失性模型として用いる方法が試みら
れている（特開平５−１３１２４５）。光造形物は通
常、三次元ＣＡＤを用いて光硬化性の液状樹脂組成物に
制御されたエネルギー線を照射して光硬化させ、その光
硬化層を積層した中空の造形物であり、所望通りの光造
形物を直接に得ることができるため、かかる光造形物を
消失性模型として用いる方法には、消失性模型としてワ
ックスモデルを用いる前記した従来法のように予めワッ
クスモデルの作成型を製造しておく必要はないという利
点がある。[0003] Conventionally, as a method of manufacturing a precision casting mold, a method of using an optically molded article as a vanishing model has been attempted (Japanese Patent Laid-Open No. 5-131245). The photolithography is usually a hollow photolithography obtained by irradiating a photocurable liquid resin composition with a controlled energy beam using three-dimensional CAD to perform photocuring, and laminating the photocurable layer, as desired. Since the stereolithography can be directly obtained, the method of using the stereolithography as a vanishing model includes manufacturing a mold for a wax model in advance as in the above-described conventional method using a wax model as the vanishing model. There is an advantage that you do not need to keep it.
【０００４】ところが、消失性模型として光造形物を用
いて前記した従来法のように耐火物積層体を形成し、光
造形物の除去及び耐火物積層体の焼成を経て精密鋳造用
鋳型を製造すると、その内表面に割れ目や場合によって
は脱落を生じるという問題がある。形成した耐火物積層
体から中空の光造形物を加熱焼失により除去する際に、
該耐火物積層体の内表面が内側へ引っ張られるためと推
察されるが、耐火物積層体の積層数を増やしてその全体
強度を高くしても、製造した精密鋳造用鋳型の内表面に
割れ目や脱落等の損傷が生じるのである。肝要な内表面
に損傷があると、そのような精密鋳造用鋳型からは所期
の精密鋳造品を鋳造できない。[0004] However, a refractory laminate is formed as in the above-described conventional method using an optically molded object as a vanishing model, and a mold for precision casting is manufactured through removal of the optically molded object and firing of the refractory laminate. Then, there is a problem that a crack or a dropout may occur on the inner surface. When removing the hollow stereolithography from the formed refractory laminate by heating and burning,
It is presumed that the inner surface of the refractory laminate was pulled inward. However, even if the number of layers of the refractory laminate was increased to increase the overall strength, a crack was formed on the inner surface of the manufactured precision casting mold. And damage such as falling off. If the vital inner surface is damaged, the desired precision casting cannot be cast from such a precision casting mold.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、消失性模型として光造形物を用いて従来法
のように耐火物積層体を形成し、光造形物の除去及び耐
火物積層体の焼成を経て精密鋳造用鋳型を製造する方法
では、製造した精密鋳造用鋳型の内表面に割れ目や脱落
等の損傷が生じる点である。The problem to be solved by the present invention is to form a refractory laminate by using a stereolithographic object as a vanishing model, as in the conventional method, to remove the stereolithographic object and refractory material. In the method of manufacturing the precision casting mold through firing of the laminated body, damage such as a crack or falling off occurs on the inner surface of the manufactured precision casting mold.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく研究した結果、消失性模型として光造
形物を用いてその表面に耐火物積層体を形成し、光造形
物の除去及び耐火物積層体の焼成を経て精密鋳造用鋳型
を製造する場合には、バインダーとして炭酸ジルコニウ
ムアンモニウム（ＮＨ4・ＺｒＣＯ4・ＺｒＯ2・８Ｈ
2Ｏ）を配合した初層スラリーを用いるのが正しく好適
であることを見出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have studied to solve the above problems, and as a result, formed a refractory laminate on the surface by using a stereolithographic object as a vanishing model, When a precision casting mold is manufactured through the removal of sintering and firing of the refractory laminate, zirconium ammonium carbonate (NH 4 .ZrCO 4 .ZrO 2 .8H) is used as a binder.
To use a first layer slurry blended with 2 O) it was found to be correctly preferred.
【０００７】すなわち本発明は、消失性模型として光造
形物を用い、該光造形物の表面に初層スラリーの付着と
初層スタッコの付着とを行なった後、更にバックアップ
スラリーの付着とバックアップスタッコの付着とを所要
回数行なって耐火物積層体を形成し、そして光造形物の
除去及び耐火物積層体の焼成を経て内部に鋳造用キャビ
ティが形成された精密鋳造用鋳型を製造するに際し、バ
インダーとして炭酸ジルコニウムアンモニウムを配合し
た初層スラリーを用いることを特徴とする精密鋳造用鋳
型の製造方法に係る。That is, according to the present invention, a stereolithographic object is used as a vanishing model. After the initial layer slurry and the initial layer stucco are adhered to the surface of the stereolithographic object, the backup slurry is further adhered and the backup stucco is adhered. A required number of times to form a refractory laminate, and removing a stereolithographic object and firing the refractory laminate to produce a precision casting mold having a casting cavity formed therein, and a binder. The present invention relates to a method for producing a casting mold for precision casting, characterized by using an initial layer slurry containing zirconium ammonium carbonate.
【０００８】本発明では、消失性模型として光造形物を
用いる。光造形物は通常、前記したように、三次元ＣＡ
Ｄを用いて光硬化性の液状樹脂組成物に制御されたエネ
ルギー線を照射して光硬化させ、その光硬化層を積層し
た中空の造形物として得られる。In the present invention, a stereolithographic object is used as a vanishing model. Stereolithography is usually performed using a three-dimensional CA as described above.
The photocurable liquid resin composition is irradiated with a controlled energy beam by using D to perform photocuring, and the photocurable liquid resin composition is obtained as a hollow molded article having the photocurable layer laminated thereon.
【０００９】本発明では、上記のような光造形物の表面
に初層スラリーの付着と初層スタッコの付着とを行なっ
た後、更にバックアップスラリーとバックアップスタッ
コの付着とを所要回数行なって耐火物積層体を形成す
る。初層スラリー及びバックアップスラリーは、バイン
ダーと、フィラー（耐火物粉末）と、必要に応じて媒
体、通常は水或は水系溶媒と、更には界面活性剤等との
混合液状物として調製されるが、本発明では、光造形物
の表面に最初に付着させる初層スラリーとして、炭酸ジ
ルコニウムアンモニウムをバインダーとして配合したも
のを用いる。消失性模型としての光造形物の表面に、バ
インダーとして炭酸ジルコニウムアンモニウムを配合し
た初層スラリーを付着させることにより初めて、得られ
る精密鋳造用鋳型の内表面に割れ目や脱落等の損傷が生
じるのを防止できる。In the present invention, after the initial layer slurry and the initial layer stucco are adhered to the surface of the optically formed object as described above, the backup slurry and the backup stucco are adhered a required number of times to perform refractory. Form a laminate. The initial layer slurry and the backup slurry are prepared as a liquid mixture of a binder, a filler (refractory powder), and, if necessary, a medium, usually water or an aqueous solvent, and further a surfactant or the like. According to the present invention, a slurry containing zirconium ammonium carbonate as a binder is used as the first layer slurry to be first adhered to the surface of the optically formed object. Only by attaching an initial layer slurry containing zirconium ammonium carbonate as a binder to the surface of the stereolithographic object as a vanishing model, damage such as cracks or falling off the inner surface of the resulting precision casting mold can be prevented. Can be prevented.
【００１０】２層目以降のバックアップスラリーのバイ
ンダーとしては、酢酸ジルコニルや酢酸ジルコニウム等
を使用できる。また初層スラリー及びバックアップスラ
リーのフィラーとしては、ジルコニア（ＺｒＯ2）やジ
ルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ3）等を使用できる。
更に初層スタッコ及びバックアップスタッコとしては、
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２Ｓｉ
Ｏ2〜２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2）、ジルコンサンド（ＺｒＯ
2・ＳｉＯ2）等を使用できる。As a binder of the backup slurry for the second and subsequent layers, zirconyl acetate, zirconium acetate, or the like can be used. Zirconia (ZrO 2 ), calcium zirconate (CaZrO 3 ), or the like can be used as a filler for the initial layer slurry and the backup slurry.
Furthermore, as the first layer stucco and backup stucco,
Alumina (Al 2 O 3), mullite (3Al 2 O 3 · 2Si
O 2 ~2Al 2 O 3 · SiO 2), zircon sand (ZrO
2 · SiO 2 ) can be used.
【００１１】本発明は初層スラリー及びバックアップス
ラリーの粘度を特に制限するものではなく、合目的的に
適宜の粘度のものを使用できるが、初層スラリーは、そ
れを光造形物の表面に均一付着させ易くするため、その
粘度（２２℃、以下同じ）を３０００ｃｐｓ以下に調製
したものが好ましく、２０００〜３０００ｃｐｓに調製
したものがより好ましい。また本発明はバックアップス
ラリーの組成を特に制限するものではなく、バックアッ
プスラリーとして前記した初層スラリーを使用すること
もできるが、バックアップスラリーのうちでも２層目を
形成するバックアップスラリー（最初のバックアップス
ラリー）は、１層目（初層）を補強する意味で、前記し
た初層スラリーを更に低粘度としたものを使用するのが
好ましい。In the present invention, the viscosity of the initial layer slurry and the backup slurry is not particularly limited, and those having an appropriate viscosity may be used for the purpose. In order to make it easy to adhere, the viscosity (22 ° C., the same applies hereinafter) is preferably adjusted to 3000 cps or less, more preferably to 2000 to 3000 cps. In the present invention, the composition of the backup slurry is not particularly limited, and the above-mentioned initial layer slurry can be used as the backup slurry. However, the backup slurry forming the second layer among the backup slurries (the first backup slurry) ) Is to reinforce the first layer (initial layer), and it is preferable to use a slurry in which the above-mentioned initial layer slurry is further reduced in viscosity.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態としては下記の
１）及び２）が挙げられる。 １）消失性模型としての光造形物の表面に下記の合計８
層を積層した耐火物積層体を形成した後、光造形物を加
熱焼失により除去し、更に光造形物を除去した耐火物積
層体を焼成して、精密鋳造用鋳型を製造する方法。 初層・・初層スラリー：バインダーとして炭酸ジルコニ
ウムアンモニウムを１６重量％、フィラーとしてジルコ
ニアを８３．９８重量％及び界面活性剤を０．０２重量
％含有し（合計１００重量％）、粘度を２５００ｃｐｓ
に調製したスラリー。初層スタッコ：アルミナ。 ２〜８層・・バックアップスラリー：バインダーとして
シリカ系バインダーを１５重量％、フィラーとしてシリ
カファイン等を５０重量％、界面活性剤を１７重量％及
び残部として水を含有し（合計１００重量％）、粘度を
４５０ｃｐｓに調製したスラリー。バックアップスタッ
コ：ムライト（但し、８層目のバックアップスタッコは
なし）。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention include the following 1) and 2). 1) A total of 8
A method for producing a precision casting mold by forming a refractory laminate in which layers are laminated, removing the optical molded article by heating and burning, and firing the refractory laminate from which the optical molded article has been removed. Primary layer: Primary layer slurry: contains 16% by weight of ammonium zirconium carbonate as a binder, 83.98% by weight of zirconia as a filler and 0.02% by weight of a surfactant (100% by weight in total), and has a viscosity of 2500 cps.
The slurry prepared in First layer stucco: alumina. 2 to 8 layers: backup slurry: containing 15% by weight of a silica-based binder as a binder, 50% by weight of silica fine or the like as a filler, 17% by weight of a surfactant, and water as the balance (100% by weight in total); A slurry whose viscosity was adjusted to 450 cps. Backup stucco: Mullite (however, there is no backup stucco for the 8th layer).
【００１３】２）前記の１）において、耐火物積層体の
２層目を下記のバックアップスラリー及びバックアップ
スタッコを用いて形成した以外は１）と同様にして、精
密鋳造用鋳型を製造する方法。 ２層・・バックアップスラリー：バインダーとして炭酸
ジルコニウムアンモニウムを２９重量％、フィラーとし
てジルコニアを７０．９８重量％及び界面活性剤を０．
０２重量％含有し（合計１００重量％）、粘度を３５０
ｃｐｓに調製したスラリー。バックアップスタッコ：ア
ルミナ。2) A method of producing a precision casting mold in the same manner as in 1) except that the second layer of the refractory laminate is formed using the following backup slurry and backup stucco in 1). Two-layer backup slurry: 29% by weight of ammonium zirconium carbonate as a binder, 70.98% by weight of zirconia as a filler and 0.1% of a surfactant.
02% by weight (total 100% by weight) and a viscosity of 350
Slurry adjusted to cps. Backup stucco: alumina.
【００１４】[0014]
【実施例】円柱表面に螺旋を施した光造形物を合計２０
個成形した。１０個の光造形物を、ワックスで成形した
湯道となる棒状部材に部分溶融して固定し、ツリー形状
の消失模型とした。他の１０個の光造形物についても、
同様にツリー形状の消失模型とした。一方の消失模型
（実施例）の表面に、脱脂及びエッチング処理を施した
後、表１の実施例の欄に記載の条件で、合計８層を積層
した耐火物積層体を形成した。耐火物積層体の形成で
は、スラリーの付着は浸漬によって行ない、スタッコの
付着は流動状態でのまぶしによって行なった。他方の消
失性模型（比較例）についても、表１の比較例の欄に記
載の条件で、その他は実施例の場合と同様にして、その
表面に合計８層を積層した耐火物積層体を形成した。EXAMPLE A total of 20 optically shaped objects with spirals formed on a cylindrical surface
Individually molded. The 10 optically formed objects were partially melted and fixed to a rod-shaped member serving as a runner formed of wax, to obtain a tree-shaped disappearance model. For the other 10 stereolithography,
Similarly, a tree-shaped vanishing model was used. After degreasing and etching were performed on the surface of one vanishing model (Example), a refractory laminate having a total of eight layers was formed under the conditions described in the column of Example in Table 1. In the formation of the refractory laminate, the slurry was attached by dipping, and the stucco was attached by spraying in a fluidized state. Regarding the other vanishing model (Comparative Example), a refractory laminate having a total of eight layers laminated on the surface thereof under the conditions described in the column of Comparative Example in Table 1 and otherwise in the same manner as in Example. Formed.
【００１５】双方の耐火物積層体を約３００℃に加熱し
て、湯道となるワックスを溶融除去すると共に、光造形
物を焼失除去して、内部に光造形物の外形に相当する鋳
造用キャビティが形成され且つ該鋳造用キャビティが湯
道に接続された精密鋳造用鋳型を製造した。製造した双
方の精密鋳造用鋳型の各鋳造用キャビティを形成する表
面を観察したところ、実施例の１０個についてはいずれ
も割れ目や脱落等の損傷はなかったが、比較例の１０個
についてはいずれも割れ目があり、部分的には脱落を生
じているものもあった。[0015] Both refractory laminates are heated to about 300 ° C to melt and remove the wax used as a runner, and to burn off and remove the stereolithographic object. A precision casting mold was produced having a cavity formed and the casting cavity connected to a runner. Observation of the surface forming each casting cavity of both manufactured precision casting molds revealed no damage such as cracks or dropouts in any of the 10 examples, but any of the 10 examples in the comparative example. There were also cracks, and some of them had fallen off.
【００１６】[0016]
【表１】 [Table 1]
【００１７】表１において、 Ｔ−１：バインダーとして炭酸ジルコニウムアンモニウ
ムを１６重量％、フィラーとしてジルコニアを８３．９
８重量％及び界面活性剤を０．０２重量％含有し（合計
１００重量％）、粘度を２５００ｃｐｓに調製したスラ
リー。 Ｔ−２：バインダーとして炭酸ジルコニウムアンモニウ
ムを２９重量％、フィラーとしてジルコニアを７０．９
８重量％及び界面活性剤を０．０２重量％含有し（合計
１００重量％）、粘度を３５０ｃｐｓに調製したスラリ
ー。 Ｃ−１：バインダーとして酢酸ジルコニルを１５重量
％、フィラーとしてジルコニアを８４．９８重量％及び
界面活性剤を０．０２重量％含有し（合計１００重量
％）、粘度を４５００ｃｐｓに調製した従来のスラリ
ー。 Ｃ−２：バインダーとしてエチルシリケートを含む４種
混合液を用い、またフィラーとしてアルミナを用いた従
来のスラリー。 Ｓ−１：バインダーとしてシリカ系バインダーを１５重
量％、フィラーとしてシリカファイン等を５０重量％、
界面活性剤を１７重量％及び残部として水を含有し（合
計１００重量％）、粘度を４５０ｃｐｓに調製したスラ
リー。In Table 1, T-1: 16% by weight of ammonium zirconium carbonate as a binder and 83.9 of zirconia as a filler.
A slurry containing 8% by weight and 0.02% by weight of a surfactant (100% by weight in total) and adjusted to a viscosity of 2500 cps. T-2: 29% by weight of ammonium zirconium carbonate as a binder and 70.9 of zirconia as a filler
A slurry containing 8% by weight and 0.02% by weight of a surfactant (total 100% by weight) and having a viscosity of 350 cps. C-1: A conventional slurry containing 15% by weight of zirconyl acetate as a binder, 84.98% by weight of zirconia as a filler and 0.02% by weight of a surfactant (100% by weight in total), and adjusted to a viscosity of 4500 cps. . C-2: A conventional slurry using a four-component mixture containing ethyl silicate as a binder and using alumina as a filler. S-1: 15% by weight of a silica-based binder as a binder, 50% by weight of a silica fine or the like as a filler,
A slurry containing 17% by weight of a surfactant and the balance water (100% by weight in total), and adjusted to a viscosity of 450 cps.
【００１８】[0018]
【発明の効果】既に明らかなように、以上説明した本発
明には、鋳造用キャビティを形成する表面に割れ目や脱
落等の損傷がない精密鋳造用鋳型を製造できるという効
果がある。As is apparent from the above description, the present invention described above has an effect that a casting mold for precision casting can be manufactured without any damage such as cracks or falling off on the surface forming the casting cavity.
Claims (3)
造形物の表面に初層スラリーの付着と初層スタッコの付
着とを行なった後、更にバックアップスラリーの付着と
バックアップスタッコの付着とを所要回数行なって耐火
物積層体を形成し、そして光造形物の除去及び耐火物積
層体の焼成を経て内部に鋳造用キャビティが形成された
精密鋳造用鋳型を製造するに際し、バインダーとして炭
酸ジルコニウムアンモニウムを配合した初層スラリーを
用いることを特徴とする精密鋳造用鋳型の製造方法。1. A photolithographic object is used as a vanishing model, and after attaching an initial layer slurry and an initial layer stucco to the surface of the optical modeled object, further attaching a backup slurry and attaching a backup stucco. A required number of times to form a refractory laminate, and removing the stereolithographic object and firing the refractory laminate to produce a precision casting mold having a casting cavity formed therein, and zirconium carbonate as a binder. A method for producing a precision casting mold, comprising using an initial layer slurry containing ammonium.
ルコン酸カルシウムを配合した初層スラリーを用いる請
求項１記載の精密鋳造用鋳型の製造方法。2. The method for producing a precision casting mold according to claim 1, wherein an initial layer slurry containing zirconia and / or calcium zirconate as a filler is used.
調製した初層スラリーを用いる請求項１記載の精密鋳造
用鋳型の製造方法。3. The method for producing a precision casting mold according to claim 1, wherein an initial layer slurry prepared so as to have a viscosity of 3000 cps or less is used.
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