專利名稱：水溶性鑄造用鑄模及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性鑄造用鑄模及其制造方法，尤其涉及粘結(jié)劑是水溶性、可重復(fù)使用且能確保足夠的鑄模強(qiáng)度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在制造鑄造用鑄模時(shí)，廣泛采用使粘結(jié)劑包覆硅砂等鑄造用的耐火性粒狀物的技術(shù)，但此時(shí)使用的粘結(jié)劑可大致劃分為有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)粘結(jié)劑。但是，有機(jī)粘結(jié)劑一般在大約400℃開始分解，因而無法回收而進(jìn)行重復(fù)使用，在需要將粘結(jié)劑進(jìn)行回收而重復(fù)使用的場合大多使用無機(jī)粘結(jié)劑。在該無機(jī)粘結(jié)劑中，尤其是如使用硫酸鎂等易溶于水的硫酸化合物，對鑄模澆注后只要將鑄模浸沒在水中就能容易地使鑄模潰散，粘結(jié)劑的回收也非常容易。
但是，在汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋等鋁合金鑄造物的鑄造中，澆注溫度達(dá)到大約770℃。因此，用于鋁合金鑄造物的鑄模的粘結(jié)劑中的無機(jī)硫酸化合物的熔點(diǎn)一旦比770℃低，則澆注時(shí)無機(jī)硫酸化合物熔融而?；?，澆注后無法回收粘結(jié)劑，因而需要使用熔點(diǎn)在770℃以上的無機(jī)硫酸化合物。這里，作為這樣的無機(jī)化合物，例如有硫酸鎂，而以往已有各種將該硫酸鎂用于鑄造用鑄模中的技術(shù)的提案。
例如，專利文獻(xiàn)1(日本專利特公昭46-4818號公報(bào)第1-2頁)中揭示了將硫酸鎂本身作為骨材進(jìn)行成型，作為高壓壓鑄水溶性鑄芯進(jìn)行使用的技術(shù)。另外，專利文獻(xiàn)2(日本專利特開昭53-119724號公報(bào)第1-2頁)中揭示了以下技術(shù)，即，對鑄件砂用的耐火性粒狀物使用作為粘結(jié)劑的硫酸鎂，將耐火性粒狀物、硫酸鎂和水混合后在200℃～300℃的溫度下強(qiáng)制性地進(jìn)行干燥而得到鑄模。而且，在專利文獻(xiàn)3(日本專利特開平11-285777號公報(bào)，第3-4頁，圖3)中揭示了，作為粘結(jié)劑使用硫酸鈣和硫酸鎂，將該粘結(jié)劑與硅砂等耐火性粒狀物混合后在350℃下干燥4小時(shí)，從而得到鑄模的技術(shù)。
但是，在上述專利文獻(xiàn)1中記載的鑄模中，硫酸鎂本身作為骨材進(jìn)行成型，因而得到的鑄模不具有通氣性，澆注時(shí)澆鑄金屬等產(chǎn)生的氣體不能從鑄模充分地排出，鑄造后的鑄件中容易產(chǎn)生缺陷。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載的鑄模中，將耐火性粒狀物、硫酸鎂和水混合后在200℃～300℃的溫度下強(qiáng)制性地進(jìn)行干燥，但硫酸鎂水合物在200℃以上的溫度下會(huì)脫水，因而可認(rèn)為鑄模內(nèi)的硫酸鎂變成了無水合物。但是，硫酸鎂在無水合物的狀態(tài)下，與包含結(jié)晶水的水合物的狀態(tài)相比強(qiáng)度大大降低，因而為了充分確保鑄模的強(qiáng)度，不得不增加硫酸鎂的添加量，在鑄模的成型性、干燥的容易性或粘結(jié)劑的回收方面是非常不利的，導(dǎo)致作業(yè)效率下降。
而且，在專利文獻(xiàn)3記載的鑄模中，干燥在350℃的高溫條件下進(jìn)行，將硫酸鎂單獨(dú)作為粘結(jié)劑使用的場合的試驗(yàn)件的彎曲強(qiáng)度為0.04kg/mm2，該值極低，由此，也可認(rèn)為與上述專利文獻(xiàn)2相同，鑄模內(nèi)的硫酸鎂脫水變成了無水合物。因而，為了充分確保鑄模的強(qiáng)度，必須相當(dāng)多地增加硫酸鎂的添加量。而且，硫酸鈣相對于水的溶解度最大也就是在42℃下0.210g/100g這樣極低的值，作為水溶性鑄模難以實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，利用以水溶性硫酸化合物為主的粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑的回收容易，可高效地對粘結(jié)劑重復(fù)使用，以適量的粘結(jié)劑充分確保鑄模強(qiáng)度等。
技術(shù)方案1的水溶性鑄造用鑄模，其特點(diǎn)在于，包括鑄件砂用的耐火性粒狀物；包含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳中至少1種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑，在干燥狀態(tài)下無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水。
作為該鑄模的粘結(jié)劑中含有的無機(jī)硫酸化合物的硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳都對水的溶解性良好。因此，即使將利用該粘結(jié)劑得到的鑄模作為具有復(fù)雜形狀的鑄件用的鑄芯進(jìn)行使用的場合，只要將鑄模浸沒在水中就能容易地使鑄模潰散，從而可回收粘結(jié)劑，還能使粘結(jié)劑重復(fù)使用。而且，這些無機(jī)硫酸化合物的熔點(diǎn)都在770℃以上。因此，例如，即使在汽車用零件等鋁合金鑄件的鑄造中使用該鑄模的場合，鋁合金鑄件的澆注溫度一般在770℃左右，因而硫酸化合物不會(huì)熔融而玻化，能容易地回收粘結(jié)劑。
但是，一般來說，無機(jī)硫酸化合物具有，在含有結(jié)晶水的水合物的狀態(tài)下比不含有結(jié)晶水的無水合物的狀態(tài)下強(qiáng)度大的性質(zhì)，但該水溶性鑄造用鑄模，在干燥狀態(tài)下粘結(jié)劑的無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水，因而鑄模的強(qiáng)度非常高。另外，粘結(jié)劑不只限于上述多種無機(jī)硫酸化合物中的1種。各無機(jī)硫酸化合物在規(guī)定的水合物的狀態(tài)下能發(fā)揮最大的強(qiáng)度，但因吸濕劣化等使含有的結(jié)晶水的量發(fā)生變化的話，無機(jī)硫酸化合物的強(qiáng)度就會(huì)下降。另外，鑄件砂干燥時(shí)無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水在鑄件砂內(nèi)并不一定均勻地進(jìn)行蒸發(fā)。為此，將多種無機(jī)硫酸化合物按規(guī)定的比例進(jìn)行混合，鑄件砂干燥時(shí)作為混晶，使粘結(jié)劑相對于含有的結(jié)晶水的量的強(qiáng)度出現(xiàn)的峰值變緩，因而，即使結(jié)晶水的量發(fā)生變化、或在鑄模內(nèi)結(jié)晶水的含有量有偏差的場合，也能充分確保鑄模整體的強(qiáng)度。
技術(shù)方案2的水溶性鑄造用鑄模，具有鑄件砂用的耐火性粒狀物100重量部和含有相當(dāng)于7水合物的硫酸鎂0.5～10.0重量部的粘結(jié)劑，在干燥狀態(tài)下，硫酸鎂具有含有結(jié)晶水的特點(diǎn)。硫酸鎂相對于水的溶解性良好，澆注后只要加水就可使鑄模潰散，因而容易回收粘結(jié)劑。而且，硫酸鎂的熔點(diǎn)為1185℃，而在汽車用零件等鋁合金鑄件的鑄造中使用該鑄模的場合，鋁合金鑄件的澆注溫度一般為770℃左右，因而硫酸鎂不會(huì)熔融而?；?，能容易地回收粘結(jié)劑。
而且，粘結(jié)劑包含硫酸鎂0.5～10.0重量部，因而能以適度的量的硫酸鎂確保足夠的鑄模強(qiáng)度。即，如硫酸鎂的量不到0.5重量部，則鑄模不能得到足夠的強(qiáng)度，另一方面，硫酸鎂的量超過10.0重量部，則在鑄件砂用的耐火性粒狀物中添加粘結(jié)劑進(jìn)行混合時(shí)，必須添加大量用于溶解硫酸鎂的水，使為了對鑄件砂進(jìn)行造型而將鑄件砂向模具內(nèi)進(jìn)行充填時(shí)的充填性變差，將造型后的鑄件砂進(jìn)行干燥時(shí)鑄件砂內(nèi)大量的水氣化而在鑄模內(nèi)產(chǎn)生空穴，造成鑄模強(qiáng)度下降。
技術(shù)方案3的水溶性鑄造用鑄模，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案2的發(fā)明的基礎(chǔ)上，在干燥狀態(tài)下，硫酸鎂含有相當(dāng)于1～5水合物的結(jié)晶水。硫酸鎂在水合物狀態(tài)下比無水合物狀態(tài)下強(qiáng)度大，因而通過使干燥狀態(tài)下鑄模內(nèi)的硫酸鎂成為含有相當(dāng)于1～5水合物的結(jié)晶水的結(jié)構(gòu)，從而能充分確保鑄模強(qiáng)度。而且，硫酸鎂在3～4水合物的狀態(tài)下具有最高的強(qiáng)度，因而干燥狀態(tài)下鑄模內(nèi)的硫酸鎂最好含有相當(dāng)于3～4水合物的結(jié)晶水。
技術(shù)方案4的水溶性鑄造用鑄模，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物配合而成。澆注時(shí)，鑄模的一部分局部地成為高溫，無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水分離蒸發(fā)而脫水，無機(jī)硫酸化合物成為無水合物，強(qiáng)度下降。為此，通過將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案5的水溶性鑄造用鑄模，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。澆注時(shí)，鑄模的一部分局部地成為高溫，無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水分離蒸發(fā)而脫水，無機(jī)硫酸化合物成為無水合物，強(qiáng)度下降。為此，通過將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案6的水溶性鑄造用鑄模，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將氯化鎂以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。澆注時(shí)，鑄模的一部分局部地成為高溫，無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水分離蒸發(fā)而脫水，無機(jī)硫酸化合物成為無水合物，強(qiáng)度下降。為此，通過將氯化鎂以75重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案7的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，包括將包含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳中至少1種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑和水添加在鑄件砂用的耐火性粒狀物中進(jìn)行混合，從而得到鑄件砂的第1工序；將該鑄件砂進(jìn)行造型的第2工序；在維持鑄件砂內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥從而得到鑄模的第3工序。
制造鑄模時(shí)，首先，在第1工序中，將包含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳中至少1種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑和用于溶解該粘結(jié)劑的水添加在硅砂等鑄件砂用的耐火性粒狀物中進(jìn)行混合，從而得到鑄件砂。然后，在第2工序中，將該鑄件砂在規(guī)定的模具內(nèi)進(jìn)行造型。在第3工序中，對造型后的鑄件砂進(jìn)行加熱等，將鑄件砂中的水除去而進(jìn)行干燥，但此時(shí)，在維持鑄件砂內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥，由于在干燥后的鑄模內(nèi)，無機(jī)硫酸化合物以水合物的狀態(tài)存在，故鑄模具有強(qiáng)度。
在第3工序中的作為鑄件砂的干燥方法，是在維持無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將水進(jìn)行除去，因而，最好采用利用微波對鑄件砂進(jìn)行照射、使比結(jié)晶水的介電系數(shù)大的鑄件砂內(nèi)的水分先進(jìn)行蒸發(fā)的方法。不過，如無機(jī)硫酸化合物不成為無水合物，也可利用微波以外的方法。具體地說，可應(yīng)用向鑄模吹熱風(fēng)，利用該熱量蒸發(fā)水分的方法；加熱金屬模具，向其中充填鑄件砂使其硬化的方法；向模具內(nèi)充填鑄件砂后減壓，使水分進(jìn)行蒸發(fā)的方法等。也可將這些方法進(jìn)行組合使用。
技術(shù)方案8的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，包括將含有相當(dāng)于7水合物的硫酸鎂0.5～10.0重量部的粘結(jié)劑和可將該粘結(jié)劑中的硫酸鎂完全溶解的量的水向鑄件砂用的耐火性粒狀物100重量部中添加并進(jìn)行混合得到鑄件砂的第1工序；將該鑄件砂進(jìn)行造型的第2工序；在維持鑄件砂內(nèi)的硫酸鎂至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥從而得到鑄模的第3工序。
制造鑄模時(shí)，首先，在第1工序中，將含有相當(dāng)于7水合物的硫酸鎂0.5～10.0重量部的水溶性的粘結(jié)劑和可將該粘結(jié)劑中的硫酸鎂完全溶解的量的水向硅砂等鑄件砂用的耐火性粒狀物100重量部中添加并進(jìn)行混合得到鑄件砂。然后，在第2工序中，將該鑄件砂在規(guī)定的模具內(nèi)進(jìn)行造型。在第3工序中，對造型后的鑄件砂進(jìn)行加熱等，從鑄件砂中除去水而進(jìn)行干燥，但此時(shí)，在維持鑄件砂內(nèi)的硫酸鎂至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥，由于在干燥后的鑄模內(nèi)，硫酸鎂以水合物的狀態(tài)存在，故鑄模具有強(qiáng)度。
另外，添加可使硫酸鎂完全溶解的量的水，由于粘結(jié)劑能充分地與鑄件砂用的耐火性粒狀物混合，故鑄件砂用的耐火性粒狀物能可靠地由粘結(jié)劑包覆。
不過，在第3工序中的作為鑄件砂的干燥方法，與技術(shù)方案7的發(fā)明相同，可應(yīng)用利用微波和溫風(fēng)等的各種方法。
技術(shù)方案9的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案7的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物配合而成。由此，通過將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案10的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案7的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。由此，通過將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案11的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案7的發(fā)明的基礎(chǔ)上，所述粘結(jié)劑，是將氯化鎂以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。由此，通過將氯化鎂以75重量％以下的比例與無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配和，故在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高耐熱性。
技術(shù)方案12的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案7～11中的任何1項(xiàng)的發(fā)明的基礎(chǔ)上，在所述第3工序中，利用微波和溫風(fēng)對所述鑄件砂加熱進(jìn)行干燥。用微波對鑄件砂進(jìn)行照射后，由于鑄件砂內(nèi)的水分比無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水的介電系數(shù)大，故比結(jié)晶水先進(jìn)行蒸發(fā)。因此，可在維持無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分的結(jié)晶水的狀態(tài)下除去水。
另外，在將溫風(fēng)吹向鑄件砂而對鑄件砂進(jìn)行加熱的場合，如將溫風(fēng)的溫度設(shè)定在無機(jī)硫酸化合物中的結(jié)晶水不完全脫水的規(guī)定溫度(例如，200℃)以下，則鑄件砂內(nèi)的水分在常壓條件下在100℃先進(jìn)行蒸發(fā)，因而與上述利用微波的干燥同樣，可在維持無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分的結(jié)晶水的狀態(tài)下使水進(jìn)行蒸發(fā)。
技術(shù)方案13的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特點(diǎn)在于，在技術(shù)方案7～12中的任何1項(xiàng)的發(fā)明的基礎(chǔ)上，在所述第2工序中，將所述鑄件砂充填在通氣性的陶瓷模具的空腔內(nèi)進(jìn)行造型。因此，在第3工序中將鑄件砂進(jìn)行干燥時(shí)，蒸發(fā)的水分可從通氣性的陶瓷模具均等地向外部放出，可使鑄模的強(qiáng)度均勻化。
發(fā)明的效果采用本發(fā)明的水溶性鑄造用鑄模及其制造方法，能得到以下效果。
1)利用含有對水溶解性良好的無機(jī)硫酸化合物的粘結(jié)劑構(gòu)成了水溶性鑄造用鑄模，只要將鑄模浸沒在水中就能容易地使鑄模潰散，從而可回收粘結(jié)劑，可使粘結(jié)劑高效地重復(fù)使用。另外，無機(jī)硫酸化合物的熔點(diǎn)在770℃以上，因而在鋁合金鑄件的鑄造中使用該鑄模的場合，無機(jī)硫酸化合物不會(huì)熔融而?；苋菀椎鼗厥照辰Y(jié)劑。另外，鑄造時(shí)發(fā)生的氣體僅是水蒸氣，可在安全的環(huán)境下進(jìn)行鑄造作業(yè)。
另外，無機(jī)硫酸化合物在含有結(jié)晶水的水合物的狀態(tài)下比無水合物的狀態(tài)下強(qiáng)度大，而在本發(fā)明的水溶性鑄造用鑄模的干燥狀態(tài)下，粘結(jié)劑的無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水，因而能充分確保鑄模的強(qiáng)度。而且，將多種無機(jī)硫酸化合物按規(guī)定的比例進(jìn)行混合，通過鑄件砂干燥時(shí)作成混晶，使粘結(jié)劑整體的強(qiáng)度出現(xiàn)的峰值變緩，對于大范圍的莫爾比具有強(qiáng)度，因而即使結(jié)晶水的量發(fā)生變化、或在鑄模內(nèi)結(jié)晶水的含有量有偏差的場合，也能充分確保鑄模整體的強(qiáng)度。
2)因?yàn)檎辰Y(jié)劑含有硫酸鎂0.5～10.0重量部，以適度的量的硫酸鎂就能確保足夠的鑄模強(qiáng)度，為了使硫酸鎂溶解而添加的水的量也可減少，鑄件砂的充填性也良好。而且，硫酸鎂在水合物的狀態(tài)下、尤其是3～4水合物的狀態(tài)下比無水合物的狀態(tài)下強(qiáng)度大，因而使干燥狀態(tài)下鑄模內(nèi)的硫酸鎂成為含有相當(dāng)于1～5水合物的結(jié)晶水的結(jié)構(gòu)，從而能充分確保鑄模的強(qiáng)度。
3)通過使用將磷酸化合物和氯化鎂以規(guī)定的比例與無機(jī)硫酸化合物配合而成的粘結(jié)劑，在確保鑄模水溶性的同時(shí)可提高澆注時(shí)的耐熱性。
4)在制造水溶性鑄造用鑄模時(shí)，將包含無機(jī)硫酸化合物的粘結(jié)劑和可溶解無機(jī)硫酸化合物的量的水向耐火性粒狀物內(nèi)進(jìn)行添加得到鑄件砂，用微波照射對鑄件砂進(jìn)行干燥，介電系數(shù)高的鑄件砂內(nèi)的自由水比無機(jī)硫酸化合物含有的結(jié)晶水容易先蒸發(fā)，可在維持無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥。另外，通過以無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行脫水的規(guī)定溫度以下的溫度向鑄件砂供給溫風(fēng)，能得到同樣的效果。
5)在制造水溶性鑄造用鑄模時(shí)，將鑄件砂向通氣性的陶瓷模具內(nèi)的空腔內(nèi)進(jìn)行充填以進(jìn)行造型，在造型后將鑄件砂進(jìn)行干燥的場合，蒸發(fā)的水分從通氣性的陶瓷模具均等地向外部排出，因而能盡可能地抑止無機(jī)硫酸化合物所含有的結(jié)晶水的量的不均，使得到的鑄模的強(qiáng)度均勻化。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的硫酸鎂水合物與壓縮強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
圖2是表示硫酸鎂·7水合物相對于水的溶解度的圖。
圖3是表示第2工序中的鑄件砂對模具內(nèi)的充填作業(yè)的說明圖。
圖4是表示第3工序中利用微波的干燥作業(yè)的說明圖。
圖5是表示第3工序中利用溫風(fēng)的干燥作業(yè)的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下對本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。本實(shí)施形態(tài)是將本發(fā)明應(yīng)用于鋁合金鑄件的鑄造用鑄模及其制造方法的一例。首先，對應(yīng)用了本發(fā)明的水溶性鑄造用鑄模進(jìn)行說明。
首先，對弗拉特里(日文フラタリ一)硅砂等鑄件砂用耐火性粒狀物(以下稱為耐火性粒狀物)中進(jìn)行混合的粘結(jié)劑具有硫酸鎂水合物的水溶性鑄造用鑄模進(jìn)行說明。對該鑄模進(jìn)行制造的場合，將硫酸鎂·7水合物和可將該硫酸鎂·7水合物完全溶解的水向耐火性粒狀物進(jìn)行添加并進(jìn)行混合，用粘結(jié)劑將耐火性粒狀物進(jìn)行包覆，以此作為鑄件砂。然后，將該鑄件砂充填到模具內(nèi)，將鑄件砂造型成規(guī)定的形狀后，使鑄件砂內(nèi)的水分蒸發(fā)，從而得到鑄模。
但是，硫酸鎂根據(jù)其含有的結(jié)晶水的量，強(qiáng)度上會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的差異。圖1表示硫酸鎂的水合量與鑄模強(qiáng)度的關(guān)系，是通過以下的實(shí)驗(yàn)得到的。即，作為耐火性粒狀物使用弗拉特里硅砂100重量部，向其添加硫酸鎂·7水合物3重量部和水形成鑄件砂。造型是利用JIS Z 2601規(guī)定的試驗(yàn)片搗固機(jī)，將直徑為30mm、高50mm的試驗(yàn)片經(jīng)過3次搗固成型而作成試驗(yàn)片。然后，將功率為700W的微波進(jìn)行照射使試驗(yàn)片干燥。此時(shí)，通過調(diào)節(jié)干燥時(shí)間(微波的照射時(shí)間)使試驗(yàn)片中硫酸鎂含有的結(jié)晶水的量發(fā)生變化，對各個(gè)試驗(yàn)片的壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測量。試驗(yàn)片中的硫酸鎂的結(jié)晶水的量通過以下方法算出將微波干燥后的試驗(yàn)片進(jìn)一步在300℃進(jìn)行干燥直到硫酸鎂完全成為無水合物，將該干燥前后所減少的試驗(yàn)片的重量看作試驗(yàn)片內(nèi)的硫酸鎂所含有的結(jié)晶水的量，根據(jù)莫爾比從添加的硫酸鎂的量算出。
硫酸鎂的水合物是1，4，7及12水合物，但如圖1所示，大約1～6水合物可用于鑄模，而能發(fā)揮強(qiáng)度的較佳的范圍是1～5水合物。因此，希望干燥狀態(tài)下鑄模內(nèi)的硫酸鎂含有相當(dāng)于1～5水合物的結(jié)晶水。而且，最好硫酸鎂含有相當(dāng)于3～4水合物的結(jié)晶水。
下面，對硫酸鎂·7水合物的添加量與鑄模的壓縮強(qiáng)度及硫酸鎂的結(jié)晶水量的關(guān)系進(jìn)行說明。這里，利用功率700W的微波照射規(guī)定的時(shí)間的方法、以及在200℃的溫風(fēng)下干燥1小時(shí)的方法，使由與上述相同的方法成型的試驗(yàn)片的水分蒸發(fā)，對試驗(yàn)片的強(qiáng)度和硫酸鎂的結(jié)晶水進(jìn)行測量。這里，試驗(yàn)片內(nèi)的水分的介電系數(shù)比硫酸鎂的結(jié)晶水的介電系數(shù)高，因而用微波對試驗(yàn)片進(jìn)行照射的場合，水分容易比結(jié)晶水先蒸發(fā)。因此，通過調(diào)節(jié)微波的照射時(shí)間，可改變硫酸鎂含有的結(jié)晶水的量。其結(jié)果如表1所示。
表1

如表1所示，微波1分鐘干燥能得到高的壓縮強(qiáng)度，此時(shí)的結(jié)晶水的量水合物換算為1～3水合。200℃、1小時(shí)干燥的試驗(yàn)片幾乎沒有壓縮強(qiáng)度、結(jié)晶水也不到1水合，而且，可認(rèn)為該結(jié)晶水是從大氣中吸收的水分形成的。硫酸鎂·7水合物的添加量為0.5重量部的場合，能得到濕型鑄模程度的強(qiáng)度。硫酸鎂·7水合物的添加量為12.5重量部以上的場合，試驗(yàn)片干燥時(shí)，試驗(yàn)片內(nèi)存在的大量自由水的氣化導(dǎo)致試驗(yàn)片內(nèi)部產(chǎn)生空穴，強(qiáng)度依次下降。
另外，在硫酸鎂·7水合物的添加量多的場合，添加用于溶解該硫酸鎂·7水合物的水的量也就自然增加。這樣，對鑄件砂進(jìn)行造型的場合，鑄件砂向模具內(nèi)的充填性變得非常差。尤其是制造汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的水套用的鑄芯那樣的形狀復(fù)雜的鑄芯的場合，充填性尤其重要。因此，硫酸鎂·7水合物的添加量從0.5重量部至10重量部的場合，鑄模具有所需的強(qiáng)度且對模具的充填性優(yōu)良。
但是，在硫酸鎂·7水合物單獨(dú)添加的場合，如圖1所示，規(guī)定的結(jié)晶水(相當(dāng)于3～4水合物的結(jié)晶水)時(shí)壓縮強(qiáng)度最大，但干燥時(shí)鑄模內(nèi)的結(jié)晶水并不一定均勻蒸發(fā)。另外，硫酸鎂存在吸濕使結(jié)晶水量變化引起的強(qiáng)度劣化的問題。為此，將其他無機(jī)硫酸化合物與硫酸鎂組合進(jìn)行干燥時(shí)，作為混晶，對相對于結(jié)晶水不同的莫爾比是否有強(qiáng)度，而且吸濕時(shí)強(qiáng)度是否容易劣化進(jìn)行了研究。表2是表示將其他無機(jī)硫酸化合物與硫酸鎂組合后的場合的試驗(yàn)片的微波干燥后的強(qiáng)度、吸濕后的壓縮強(qiáng)度和600℃水溶性試驗(yàn)。
表2

這里，作為其他無機(jī)硫酸化合物，使用了硫酸鋁·12水合物、硫酸鋁、硫酸鈉·10水合物、硫酸鎳·6水合物、硫酸錳·5水合物。作為耐火性粒狀物使用弗拉特里硅砂，將作為粘結(jié)劑的硫酸鎂·7水合物2.7重量部和其他無機(jī)硫酸化合物0.3重量部添加到該耐火性粒狀物中，再添加2.4重量部的水形成鑄件砂。造型使用與上述相同的方法，制作了直徑為30mm、高50mm的試驗(yàn)片。微波照射時(shí)間為1分鐘及3分鐘，剛干燥后對壓縮強(qiáng)度進(jìn)行了測量。而且，為了使試驗(yàn)片吸濕，將各個(gè)經(jīng)微波干燥后的試驗(yàn)片放在充水(日文水□り)干燥器內(nèi)放置24小時(shí)，讓試驗(yàn)片吸濕后再次測量壓縮強(qiáng)度。
在硫酸鎂·7水合物單獨(dú)時(shí)，用微波照射3分鐘后的場合，壓縮強(qiáng)度下降，但通過與其他無機(jī)硫酸化合物組合，可防止強(qiáng)度下降。而且，硫酸鋁·12水合物、硫酸鋁、硫酸鎳·6水合物、硫酸錳·5水合物，與硫酸鎂·7水合物單獨(dú)添加的場合相比，吸濕后具有強(qiáng)度，可以看到吸濕后的強(qiáng)度改善。
作為與硫酸鎂組合的其他無機(jī)化合物，熔點(diǎn)在鋁合金鑄件的平均澆注溫度即770℃以上，澆注時(shí)不會(huì)熔融，易溶于水，而且容易與硫酸鎂成為混晶，最好是表3所示的無機(jī)硫酸化合物。
表3

具有含有這些無機(jī)硫酸化合物的粘結(jié)劑的鑄模，如表2所示，在600℃水溶性試驗(yàn)中，試驗(yàn)片在水中容易潰散。這里，該600℃水溶性試驗(yàn)，微波照射1分鐘后的試驗(yàn)片在600℃中進(jìn)行15分鐘的焙燒，冷卻后浸在水里看是否潰散來進(jìn)行判斷。不過，即使是其他無機(jī)化合物，只要具有770℃以上的熔點(diǎn)，與表3的無機(jī)硫酸化合物相同，相對于100克水的溶解量的最低值19.4g(20℃)以上且水溶性良好，無論是何種材料都可以。
表4～表7表示改變混合比例向硫酸鎂·7水合物中添加其他無機(jī)硫酸化合物的場合的各個(gè)試驗(yàn)片的壓縮強(qiáng)度及600℃水溶性試驗(yàn)。
表4

表5

表6

表7

耐火性粒狀物使用弗拉特里硅砂，添加粘結(jié)劑總量為3重量部、水為2.4重量部制作試驗(yàn)片，利用微波照射的干燥及作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行200℃、1小時(shí)干燥，進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。硫酸鋁·12水合物、硫酸鈉·10水合物、硫酸鎳·6水合物、硫酸錳·5水合物，即使單獨(dú)構(gòu)成粘結(jié)劑的場合，利用微波照射的干燥發(fā)現(xiàn)具有強(qiáng)度，通過與硫酸鎂·7水合物混合也發(fā)現(xiàn)具有強(qiáng)度。而且，所有的組合中，600℃水溶性試驗(yàn)的結(jié)果良好，將具有這些組合的粘結(jié)劑的鑄模浸水后可容易地潰散。尤其從表4～表7可見，在硫酸鎂與硫酸鋁的配合例中，能得到高的壓縮強(qiáng)度。
而200℃、1小時(shí)干燥，所有的組合都不具有強(qiáng)度，無水合物狀態(tài)下得不到強(qiáng)度，因而可知，在無機(jī)硫酸化合物中保留結(jié)晶水是非常重要的。另外，即使作為粘結(jié)劑使用無機(jī)硫酸化合物的無水合物，在添加水分時(shí)能得到水合物，當(dāng)然能得到同樣的效果。
下面，對將其他無機(jī)化合物向硫酸鎂·7水合物中添加的場合進(jìn)行說明。鋁合金鑄件的平均澆注溫度約為770℃，澆注時(shí)鑄模的一部分會(huì)成為局部高溫，但在200℃以上，硫酸鎂的結(jié)晶水分離蒸發(fā)而脫水，硫酸鎂成為無水合物，因而局部強(qiáng)度下降。為此，通過將以下說明的其他無機(jī)化合物與硫酸鎂·7水合物一起向耐火性粒狀物進(jìn)行添加，可提高耐熱性。
首先，表8、表9表示將磷酸二氫鈉或磷酸二氫鉀與硫酸鎂·7水合物組合形成鑄模的場合的壓縮強(qiáng)度及600℃水溶性試驗(yàn)。
表8

表9

耐火性粒狀物使用弗拉特里硅砂，添加粘結(jié)劑總量為3重量部、水為2.4重量部制作試驗(yàn)片，利用微波照射的干燥及作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行200℃、1小時(shí)干燥，進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀即使在單獨(dú)使用時(shí)也都具有強(qiáng)度，可作為粘結(jié)劑使用，但在600℃水溶性試驗(yàn)中不溶于水。但是，將這些以75重量％以下的比例與硫酸鎂·7水合物配合的場合，如在水中邊加壓邊攪拌就會(huì)潰散為砂粒(稱為60秒以上、通過加壓潰散)，確保水溶性。另外，200℃、1小時(shí)干燥后也具有強(qiáng)度，因而耐熱性良好，可解決澆注時(shí)鑄模的沖砂、變形、龜裂等諸多問題。而且，磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀，如上所述，都能提高耐熱性，因而也可混合使用，在此場合，能以75重量％以下的比例對硫酸鎂·7水合物進(jìn)行配合。
下面，表10～表14表示將其他無機(jī)磷酸化合物與硫酸鎂·7水合物組合形成鑄模的場合的壓縮強(qiáng)度及600℃水溶性試驗(yàn)。
表10

表11

表12

表13

表14

作為其他無機(jī)磷酸化合物，使用了磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉·12水合物、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物。這些磷酸化合物單獨(dú)時(shí)不具有強(qiáng)度，不能作為粘結(jié)劑進(jìn)行使用。但是，以50重量％以下的比例與硫酸鎂進(jìn)行配合的場合，微波干燥及200℃干燥的雙方的條件下，具有壓縮強(qiáng)度且確保水溶性，因而可作為粘結(jié)劑使用。
而且，表15表示將氯化鎂與硫酸鎂·7水合物組合形成鑄模的場合的壓縮強(qiáng)度及600℃水溶性試驗(yàn)。
表15

氯化鎂單獨(dú)使用也具有強(qiáng)度，可作為粘結(jié)劑使用，但在600℃水溶性試驗(yàn)中不溶于水。但是，將氯化鎂以75重量％以下的比例與硫酸鎂·7水合物進(jìn)行配合的場合，能確保水溶性。另外，200℃、1小時(shí)干燥后也具有強(qiáng)度，因而耐熱性良好，可解決澆注時(shí)鑄模的沖砂、變形、龜裂等諸多問題。而且，利用微波照射的干燥，在30秒的短的照射時(shí)間、強(qiáng)度高，因而可改善造型時(shí)的生產(chǎn)率。
關(guān)于以上說明的水溶性鑄造用鑄模，如表16所示，一般使用的各種耐火性粒狀物單獨(dú)使用硫酸鎂·7水合物，或?qū)⑷埸c(diǎn)在770℃以上且具有水溶性的其他無機(jī)硫酸化合物以各種混合比例與硫酸鎂·7水合物進(jìn)行配合，以各種干燥方法制造鑄模的場合的壓縮強(qiáng)度。另外，表17中，作為比較例，表示有關(guān)上述專利文獻(xiàn)2中記載的鑄模的補(bǔ)充試驗(yàn)結(jié)果。
表16

表17

根據(jù)表16、表17，應(yīng)用了本發(fā)明的鑄模，與專利文獻(xiàn)2的鑄模相比較，不僅粘結(jié)劑的量可以減少，而且發(fā)現(xiàn)具有足夠的壓縮強(qiáng)度。另外，作為本發(fā)明的粘結(jié)劑的配合例，從各表的鑄模的壓縮強(qiáng)度及潰散性的數(shù)據(jù)可見，硫酸鎂與硫酸鋁的配合例、硫酸鎂與磷酸二氫鈉及磷酸二氫鉀等的配合例、硫酸鎂與硫酸鋁及磷酸二氫鈉及磷酸二氫鉀等的配合例等是較佳的配合例。
作為耐火性粒狀物，只要作為鑄件砂使用的平均粒子的直徑大致在0.05mm(280目)～1mm(16目)的粒子尺寸的砂，無論使用什么種類都可以。例如，國內(nèi)硅砂、進(jìn)口硅砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、橄欖石砂、爐渣砂、碳砂、莫來石砂、礬土砂、熟耐火土砂、陶瓷砂、多孔質(zhì)陶瓷砂、熔融陶瓷砂、各種玻璃砂、中空玻璃球狀砂、各種耐火材料的粉碎物、鋼粒球等金屬粒狀物以及作為這些再生砂等的鑄件砂使用的各種鑄件砂用的耐火性粒狀物。
另外，為了防止鑄造缺陷，可將通常添加在鑄件砂內(nèi)的氧化鐵、鐵粉、煤粉、石墨粉、木粉、滑石粉、淀粉、谷物粉、硅石華、鋯石華、橄欖石華等以規(guī)定量與鑄件砂或粘結(jié)劑進(jìn)行配合。
而且，為了改善對模具的充填性，可將作為無機(jī)潤滑劑的二硫化鎢、二硫化鉬、作為有機(jī)潤滑劑的碳化氫類、聚烷撐二醇類、硅酮類、氟類、苯醚、磷酸酯潤滑劑以規(guī)定量與鑄件砂或粘結(jié)劑進(jìn)行配合。
而且，對鑄?？墒褂镁凭酝啃?、水性涂型、粉末涂型、表面穩(wěn)定劑、防止氣孔用的碲粉末等通常對鑄模表面進(jìn)行涂布的造型材料。
下面，對利用含有上述各種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑制造鑄模的制造方法進(jìn)行說明。該鑄模的制造方法，尤其是將本發(fā)明應(yīng)用于鋁合金鑄造用的鑄芯的一個(gè)例子。
該鑄模的制造方法，包括將包含無機(jī)硫酸化合物的上述水溶性粘結(jié)劑以及水添加在耐火性鑄件砂中進(jìn)行混合，從而得到鑄件砂的第1工序；將該鑄件砂進(jìn)行造型的第2工序；在維持鑄件砂內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥從而得到鑄模的第3工序。
首先，在第1工序中，在添加到耐火性鑄件砂內(nèi)的粘結(jié)劑中含有具有鋁合金鑄造的平均澆注溫度(770℃)以上的熔點(diǎn)的無機(jī)硫酸化合物。具體地說，如上所述，有單獨(dú)使用硫酸鎂·7水合物的，或?qū)⒘蛩徜X等其他無機(jī)硫酸化合物與該硫酸鎂·7水合物混合的，或?qū)⑦@些其他無機(jī)硫酸化合物單獨(dú)進(jìn)行使用的等。而且，為了提高粘結(jié)劑的耐熱性，也能是在確保水溶性的范圍內(nèi)將磷酸二氫鈉等上述的各種磷酸化合物和氯化鎂以規(guī)定量進(jìn)行配合而成的材料。
這里，水分的添加量最好是能溶解粘結(jié)劑的量。這是因?yàn)?，粘結(jié)劑溶解后才開始均勻地被耐火性粒狀物包覆，從而具有高的強(qiáng)度的緣故。但是，溶解量因溫度而異，例如，事先將耐火性粒狀物加熱至200℃(無機(jī)磷酸化合物中的結(jié)晶水進(jìn)行脫水的溫度)以下的場合，或?qū)㈣T模在200℃以下進(jìn)行干燥的場合，水分被加熱而使粘結(jié)劑的溶解度上升。因此，第1工序中的水的添加量的最小值是能在200℃將粘結(jié)劑完全溶解的量，最大值大致是常溫下可使粘結(jié)劑完全溶解的量。
而水在大氣中100℃為沸點(diǎn)，但加壓后沸點(diǎn)上升。圖2表示不同的水的溫度下的硫酸鎂·7水合物相對于水的溶解度。由此，若水溫上升，則硫酸鎂的溶解度也上升。例如，0℃的溶解度為53.9％，此時(shí)相對于粘結(jié)劑53.9，水的比例是46.1。另一方面，200℃的溶解度為95.5％，相對于粘結(jié)劑95.5，水的比例是4.5，水的添加量極少。但是，在工業(yè)上要將水加壓使水的沸點(diǎn)上升至200℃的裝置裝入鑄造用的造型機(jī)內(nèi)是有點(diǎn)困難的，因而被認(rèn)為稍大于100℃為局限。100℃時(shí)的濃度為74.7％，在此場合，相對于粘結(jié)劑74.7，水為25.3。
下面，如圖3所示，在第2工序中，將由第1工序得到的鑄件砂S吹入通氣性的陶瓷模具1的鑄芯成形空腔2內(nèi)。陶瓷模具1由上下2分割的模具分割體1a、1b構(gòu)成，陶瓷模具由鋁制外殼構(gòu)件3覆蓋。將鑄件砂S向空腔2內(nèi)充填時(shí)，將加壓空氣向設(shè)置在陶瓷模具1的上側(cè)的吹風(fēng)頭4內(nèi)進(jìn)行作用，借助吹風(fēng)噴嘴5將鑄件砂S向形成于陶瓷模具1的內(nèi)部的鑄芯成形空腔2內(nèi)噴入，將鑄件砂S在該空腔2內(nèi)進(jìn)行加壓充填使鑄件砂S造型成規(guī)定的形狀。
而且，如圖4所示，在第3工序中，為了使微波對充填了鑄件砂S的陶瓷模具1進(jìn)行均等的照射而一邊使攪拌器6旋轉(zhuǎn)一邊從磁控管7將微波進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的照射。該微波透過陶瓷模具1對空腔2內(nèi)的鑄件砂S進(jìn)行作用。這里，在鑄件砂S內(nèi)，雖然存在自由水和無機(jī)硫酸化合物的結(jié)晶水的2個(gè)狀態(tài)的水分，但由于自由水比結(jié)晶水介電系數(shù)大，因而自由水比結(jié)晶水容易先進(jìn)行蒸發(fā)，在維持鑄件砂S內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下，使鑄件砂S內(nèi)的自由水進(jìn)行蒸發(fā)。蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣，通過吸引泵8經(jīng)由吸引罩9、吸引軟管10而向陶瓷模具的外部排出。由此，通過將鑄件砂進(jìn)行干燥，在干燥狀態(tài)下粘結(jié)劑的無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水而具有強(qiáng)度，因而能充分確保由干燥得到的鑄模的強(qiáng)度。
這里，因?yàn)樘沾赡＞?具有通氣性，蒸發(fā)的水分從通氣性的陶瓷模具1均等地向外部排出，因而能盡可能地抑止無機(jī)硫酸化合物所含有的結(jié)晶水的量的不均，使得到的鑄模的強(qiáng)度均勻化。
不過，形成空腔2的模具并不局限于陶瓷模具1，只要是微波能透過的、也可使用合成樹脂制的模具等的其他材料。
另外，在第3工序中，向充填了鑄件砂S的模具供給溫風(fēng)，也可利用該溫風(fēng)對鑄件砂S進(jìn)行加熱，使鑄件砂S干燥。即，如圖5所示，借助空氣軟管12向設(shè)置在模具1的上部的空氣罩11供給溫風(fēng)，而且，從空氣罩11將溫風(fēng)送往模具1，對充填在模具1的空腔2內(nèi)的鑄件砂S進(jìn)行加熱。此時(shí)，溫風(fēng)需要以鑄件砂S內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物不成為無水合物的程度的溫度(例如，200℃以下)和供給時(shí)間進(jìn)行供給。
而且，將金屬模具加熱至200℃以下、將鑄件砂充填硬化的方法；將鑄件砂加熱至200℃以下、向模具內(nèi)充填后蒸發(fā)水分使鑄件砂硬化的方法；將鑄件砂向模具內(nèi)充填后減壓以蒸發(fā)水分的方法等，只要是維持粘結(jié)劑中的無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水的狀態(tài)下對鑄件砂進(jìn)行干燥的方法，可使用任何方法。
權(quán)利要求
1.一種水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，包括鑄件砂用的耐火性粒狀物；包含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳中至少1種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑，在干燥狀態(tài)下無機(jī)硫酸化合物含有結(jié)晶水。
2.一種水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，具有鑄件砂用的耐火性粒狀物100重量部和含有相當(dāng)于7水合物的硫酸鎂0.5～10.0重量部的粘結(jié)劑，在干燥狀態(tài)下，硫酸鎂含有結(jié)晶水。
3.如權(quán)利要求2所述的水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，在干燥狀態(tài)下，硫酸鎂含有相當(dāng)于1～5水合物的結(jié)晶水。
4.如權(quán)利要求1所述的水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物配合而成。
5.如權(quán)利要求1所述的水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。
6.如權(quán)利要求1所述的水溶性鑄造用鑄模，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將氯化鎂以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。
7.一種水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，包括將包含硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鈉、硫酸鎳、硫酸錳中至少1種無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑和水添加在鑄件砂用的耐火性粒狀物中進(jìn)行混合，從而得到鑄件砂的第1工序；將該鑄件砂進(jìn)行造型的第2工序；在維持鑄件砂內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥從而得到鑄模的第3工序。
8.一種水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，包括將含有相當(dāng)于7水合物的硫酸鎂0.5～10.0重量部的粘結(jié)劑和可將該粘結(jié)劑中的硫酸鎂完全溶解的量的水向鑄件砂用的耐火性粒狀物100重量部中添加并進(jìn)行混合得到鑄件砂的第1工序；將該鑄件砂進(jìn)行造型的第2工序；在維持鑄件砂內(nèi)的硫酸鎂至少含有一部分結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥從而得到鑄模的第3工序。
9.如權(quán)利要求7所述的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將磷酸二氫鈉和磷酸二氫鉀中的至少1種以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物配合而成。
10.如權(quán)利要求7所述的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將磷酸三鈣、磷酸鋁、磷酸三鈉、二磷酸鈉、磷酸氫二鈉12水合物中的至少1種以50重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。
11.如權(quán)利要求7所述的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑，是將氯化鎂以75重量％以下的比例與所述無機(jī)硫酸化合物進(jìn)行配合而成。
12.如權(quán)利要求7～11中的任何1項(xiàng)所述的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，在所述第3工序中，通過微波或溫風(fēng)對所述鑄件砂加熱進(jìn)行干燥。
13.如權(quán)利要求7～12中的任何1項(xiàng)所述的水溶性鑄造用鑄模的制造方法，其特征在于，在所述第2工序中，將所述鑄件砂充填在通氣性的陶瓷模具的空腔內(nèi)進(jìn)行造型。
全文摘要
本發(fā)明的水溶性鑄造用鑄模，是將含有易溶于水的硫酸鎂等無機(jī)硫酸化合物的水溶性粘結(jié)劑和水向鑄件砂用的耐火性粒狀物內(nèi)添加并混合得到鑄件砂后，利用微波照射等，在維持粘結(jié)劑內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物至少含有一部分的結(jié)晶水的狀態(tài)下將鑄件砂進(jìn)行干燥，使鑄模內(nèi)的無機(jī)硫酸化合物以水合物的狀態(tài)存在，因而干燥后的鑄模在具有水溶性的同時(shí)具有足夠的強(qiáng)度。通過使用以水溶性的硫酸化合物為主的粘結(jié)劑，能容易地回收粘結(jié)劑，可高效地重復(fù)使用粘結(jié)劑。
文檔編號B22C9/12GK1524644SQ20041000689
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者堀雄二, 三浦直洋, 黑川豐, 上林仁司, 司, 洋 申請人:馬自達(dá)汽車株式會(huì)社, 株式會(huì)社土芳產(chǎn)業(yè)