專利名稱：潰散性模及制造該潰散性模的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潰散性模(collapsible mold)以及制造該潰散性模的方法。
背景技術(shù)：
對于高壓模鑄造，迄今為止已研制出許多用于鑄造具有底切部(undercut)的產(chǎn) 品的技術(shù)，在這些技術(shù)中，使用主要包含砂或鹽的潰散性型芯來鑄造所述產(chǎn)品，然后在鑄造 后溶解并移除所述潰散性型芯。為了改善型芯的潰散性，已知一種方法，在該方法中，將與 水反應(yīng)時膨脹的堿土金屬化合物添加至主要包含鹽之類的水溶性成分的型芯用材料(例 如參照JP 2006-7234A)。然而，通過混合作為堿土金屬化合物的熟石灰(氫氧化鈣)、生石 灰(氧化鈣)等所制成的型芯需被存放在濕度受控的容器中。這是因為由堿土金屬化合物 的熱分解產(chǎn)生的堿土金屬氧化物在成型后吸收大氣中的水分并因此膨脹。另外，即使將型 芯存放在低濕度環(huán)境中，所述型芯也不可避免地吸收水分而膨脹。因此，不能長時間存放型 芯。另外，型芯一旦吸收水分而膨脹，則存在的問題在于具有粗糙表面，而使得在鑄造時不 能獲得良好的鑄造表面。而且，這樣的型芯還具有強度下降、以及因鑄造時再次排放水分而 導(dǎo)致鑄件中多孔等其它問題。另外，使用包括陶瓷殼成型和整體成型的熔模鑄造方法用于精密鑄件或者玻璃鑄 件(以下稱作失蠟?zāi)?。已經(jīng)提出的用于制造熔模鑄造模的其中一種方法包括通過使用 初始模型的翻蠟件(以下稱作蠟?zāi)?成型模組合物，該模組合物包含作為耐火材料的碳酸 鈣；在模中熔化并排出蠟?zāi)?脫蠟)；以及以不低于碳酸鈣的分解溫度的溫度燒結(jié)所得到的 模組合物(濕模)。當使用通過該方法制造的模時，由于在鑄造后將模浸入水中或留在空氣 中而會使模中包含的氧化鈣熟化并因此變成氫氧化鈣。同時，由于模體積增大而使該模發(fā) 生自潰散，因此更容易從鑄件中移除模。另外，已設(shè)計出制造具有良好透氣性的模的方法，該方法集中于碳酸鈣通過燃燒 時熱分解而變得多孔的方面。例如，存在一種制造失蠟?zāi)５姆椒ǎ摲椒òㄖ苽浒?量比不低于10%的碳酸鈣的模；在脫蠟工序之后，通過在不低于850°C的溫度下燒結(jié)模而 使一部分碳酸鈣變成氧化鈣(例如參照JP 49-2655B)。另外，已知一種通過利用化石貝殼 作為碳酸鈣源制造失蠟?zāi)５姆椒?例如參照JP 6-36954B)。由于將化石貝殼用作碳酸鈣 源，因此，即使在低至760°C的燃燒溫度下燒結(jié)模時，也能夠獲得具有良好潰散性的模。另外，已知一種利用碳酸鈣或者碳酸鎂和耐火材料的混合物作為填料以及利用硅 膠作為粘合劑的制造方法(例如參照JP 3-281030A)。根據(jù)該方法，可長時間防止由碳酸鈣 或者碳酸鎂和耐火材料的混合物制成的漿的凝膠化。這使得容易成型模，同時，提供鑄造后 的潰散性。另外，已知一種使用與重量比為10%至80%的碳酸鈣混合的灰泥材料的制造方 法(例如參照JP 5-104199A)以及通過在一部分耐火材料層中使用碳酸鈣來制造具有良好 潰散性的模的方法(例如參照JP 6-15407A)。然而，通過這些方法制造的模的問題在于，由于在燒結(jié)模時碳酸鈣熱分解產(chǎn)生的 氧化鈣吸收大氣中的水分然后轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣而使模膨脹。當模膨脹時，表面粗糙度增大，其表面尺寸精度降低，從而在某些情況下會產(chǎn)生裂紋。另外，除非將模加熱到不低于580°C的溫度，否則模中吸收的水分不會從模游離出去。因此，除非在鑄造工序之前將模加熱至該 溫度或者該溫度以上，否則由于鑄造時熔化的金屬的熱而使水分游離出來，而在某些情況 下造成氣孔。因此，模必須在燒結(jié)后立即用于鑄造中，或者必須在濕度受到充分控制的情況 下存放。另外，由于即使在低濕度環(huán)境中模也不可避免地吸收水分，因此不能長時間存放 模。同時，已知一種通過在最外表面涂層和待與熔化金屬接觸的表面涂層之間設(shè) 置包含碳酸鈣的襯底涂層來防止模因吸收大氣中的水分而自潰散的技術(shù)(例如參照JP 2763970B)。然而，由于最外表面涂層與表面涂層都具有透氣性，因此不足以抑制模吸收水 分。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題而作出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種具有極低吸水特性因 而防止其表面特性因吸收水分膨脹而變化的潰散性模，該潰散模可長時間存放而不會吸收 水分而膨脹。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種該潰散性模的制造方法。作出本發(fā)明來解決上述問題。具體而言，本發(fā)明的第一方面為制造包含氧化鈣和 氧化鎂中的至少一種的潰散性模的方法，該方法包括在燒結(jié)所述潰散性模的步驟和鑄造所 述潰散性模的步驟中的任何一個步驟之后立即使所述潰散性模與二氧化碳接觸的步驟。在 燒結(jié)步驟或者鑄造步驟之后，優(yōu)選在所述潰散性模的溫度保持在300°C或者更高的溫度時， 執(zhí)行使所述潰散性模與二氧化碳接觸的前述步驟。在根據(jù)第一方面的制造潰散性模的方法的一個實施例中，所述潰散性模為鹽芯， 并且優(yōu)選由包含氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的至少一種的材料制成。在根據(jù)第一方面的制造潰散性模的方法的另一個實施例中，所述潰散性模為失蠟 鑄造模，并且優(yōu)選由包含碳酸鈣和碳酸鎂中的至少一種的材料制成。本發(fā)明的第二方面為潰散性模，并且通過上述方法制造該潰散性模。本發(fā)明的第二方面為包含氧化鈣和氧化鎂中的至少一種的潰散性模。在該潰散性 模中，其表面層中的氧化鈣和氧化鎂分別變成碳酸鈣和碳酸鎂。所述潰散性模的表面層是 指潰散性模的表面部分的一區(qū)域，該區(qū)域具有距所述潰散性模的表面為Iym至50μπι或以 下的深度。根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能夠抑制其吸水性、長時間存放且能夠改善鑄件表面特 性的潰散性模。根據(jù)本發(fā)明，還可提供一種潰散性模的制造方法。


圖1(a)至1(d)是用于示出制造本發(fā)明的型芯和使用該型芯的流程圖。圖2是用于示出本發(fā)明的可潰散型芯的表面層由于二氧化碳處理步驟而變化的 圖。
具體實施例方式下面，將更詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的潰散性模和制造該潰散性模的方法。注意，本發(fā)明不局限于以下將描述的實施方式。根據(jù)本發(fā)明的制造潰散性模的方法是一種制造包含氧化鈣和氧化鎂中的至少一 種的潰散性模的方法。該方法包括在潰散性模的燒結(jié)步驟或者鑄造步驟之后立即使?jié)⑸⑿?模與二氧化碳接觸的步驟。實施方式1 鹽芯的制造方法下面，將說明在根據(jù)本發(fā)明的潰散性模為鹽芯的情況下制造根據(jù)本發(fā)明的潰散性 模的方法。鹽芯的制造方法包括以下步驟熔化并制造模組合物；鑄造鹽芯；以及使鹽芯與 二氧化碳接觸。通過以下步驟鑄造鹽芯熔化并制造模組合物；以及鑄造該模組合物。熔化并制造模組合物的步驟在熔化并制造用于鹽芯的模組合物的步驟中，混合包含待熔化的鹽、堿土金屬化 合物和耐火材料的材料。作為堿土金屬化合物，優(yōu)選為氫氧化鈣、氫氧化鎂、氧化鈣以及氧 化鎂。作為鹽，可使用例如氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、硝酸鈉、硝 酸鉀或者他們的混合物之類的鹽。將鹽混合成體積比(vol%)為60%至80%的模組合物。 通過將鹽加熱至不低于在先測量的混合鹽的液相線溫度的溫度而使鹽熔化?？墒褂蜜釄迨?熔爐等來熔化鹽。堿土金屬化合物、耐火材料和其它組分可在鹽熔化之前混合。除堿土金 屬化合物之外的組分也可在鹽熔化之后混合。作為堿土金屬化合物，可使用從氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中選出的一 種或者至少兩種的混合物。氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂混合在模組合物中，使得 在這些物質(zhì)熱分解之后產(chǎn)生的堿土金屬氧化物的體積比可以為模組合物的5%至20%。堿 土金屬化合物的含量小于體積比5%在某些情況下可導(dǎo)致潰散性不足。另一方面，堿土金屬 化合物的含量超過體積比20%使得難以從產(chǎn)品內(nèi)部移除型芯，這是因為型芯的膨脹度隨著 該比而明顯增大。作為耐火材料，可使用多鋁紅柱石、礬土和鋯石等。耐火材料混合在模組合物中， 使得耐火材料的含量與堿土金屬化合物的含量的和的體積比可以為模組合物的20%至 40%。當耐火材料的含量與堿土金屬化合物的含量的和的體積比小于20%時，型芯強度不 足，因此在某些情況下會在其表面上形成褶皺。另一方面，當耐火材料的含量與堿土金屬化 合物的含量的和的體積比超過40%時，熔化的鹽的流動性降低，因此在某些情況下這會導(dǎo) 致難以鑄造型芯。另外，作為添加組分，可以在模組合物中混合銅或銅合金粉末、石墨等。添 加組分的一般量可根據(jù)其目的混合，只要這樣的混合不削弱本發(fā)明的目的和效果。例如，可 將石墨混合在模組合物中，使得石墨的含量與耐火材料和堿土金屬化合物的含量的和的體 積比可以為模組合物的20 %至40 %。鑄造步驟在鑄造模組合物的步驟中，通過將以前述方式熔化的模組合物(圖1中以附圖標 記100表示)倒入例如金屬模(圖1中以附圖標記101表示)的鑄模中來進行鑄造。當模 組合物凝固時，從鑄模中移除造型件(compact)。以前述步驟(圖1(a))結(jié)束鹽芯的鑄造步
馬聚ο在鑄造步驟中，當加熱至高溫時，氫氧化鈣分解成氧化鈣，氫氧化鎂分解成氧化 鎂。例如，氫氧化鈣在580°C時分解成氧化鈣，氫氧化鎂在330°C至430°C之間分解成氧化鎂。因此，在鑄造之后的鹽芯中，在氫氧化鈣和氫氧化鎂被加熱至相應(yīng)的分解溫度或者該溫 度以上的情況下，大約100%的氫氧化鈣或氫氧化鎂處于分別分解成氧化鈣或氧化鎂的狀 態(tài)。氧化鈣和氧化鎂吸收水分而導(dǎo)致體積膨脹，從而可使模自潰散，并且使得容易從鑄件中 移除模。二氧化碳處理步驟在鑄造后使鹽芯與二氧化碳接觸的步驟中(下面稱作二氧化碳處理步驟)(參照 圖1(b))，通過將由上述鑄造獲得的鹽芯(鹽芯保持在高溫下)暴露于二氧化碳環(huán)境(圖 1(b)中以附圖標記103表示)中來進行改良鹽芯表面層的處理。在鑄造步驟之后立即執(zhí)行 二氧化碳處理步驟。鑄造步驟之后隨即的時間選擇是指在進行鑄造步驟之后(即，將凝固 的鹽芯從鑄模移除之后)鹽芯保持在不低于300°C的高溫期間的時期。在鑄造步驟之后，優(yōu)選在鹽芯的溫度不低于300°C時執(zhí)行二氧化碳處理步驟，并且 更優(yōu)選為在鹽芯的溫度為580°C至650°C時執(zhí)行二氧化碳處理步驟。從理論上來說，優(yōu)選在 鹽芯的溫度不低于580°C (在該溫度，由于吸收水分而不可能產(chǎn)生氫氧化鈣)或者溫度不低 于330°C (在該溫度由于吸收水分而不可能產(chǎn)生氫氧化鎂)時執(zhí)行二氧化碳處理步驟。然 而，在實踐上，即使在溫度降到580°C以下時，只要在從鑄模移除鹽芯之后立即(即，在鹽芯 吸收大氣中的水分之前)執(zhí)行二氧化碳處理步驟，則不低于300°C的溫度仍足以改良鹽芯 的表面層。這是由于只要在進行大氣中的水分吸收之前執(zhí)行二氧化碳處理步驟則580°C以 下的溫度仍足以形成碳酸鈣和碳酸鎂的事實而推斷出。從而，即使當從鑄模移除鹽芯時鹽 芯的溫度在580°C以下，但只要在吸收空氣中的水分之前(例如，在從鑄模移除之后的一分 鐘內(nèi))使鹽芯經(jīng)受二氧化碳處理，則鹽芯就可執(zhí)行該步驟。即使在該期間產(chǎn)生氫氧化物，也 可以在隨后執(zhí)行的二氧化碳處理步驟期間使該氫氧化物碳化。待與鹽芯接觸的二氧化碳可被設(shè)置為室溫。作為選擇，二氧化碳的溫度不低于其 大氣露點。當二氧化碳的溫度低于其大氣露點時，在某些情況下二氧化碳可含有水分。二 氧化碳處理步驟優(yōu)選執(zhí)行大約一個小時。鹽芯在與二氧化碳接觸時自然冷卻至二氧化碳的 溫度。在二氧化碳處理步驟中，可使用通過混合干氮等與二氧化碳獲得的氣體來取代二 氧化碳。例如二氧化碳噴入或者填充到耐熱手套箱(圖1 (b)中以附圖標記102表示)中。 待與鹽芯接觸的二氧化碳的分壓優(yōu)選不低于0. 005atm,更優(yōu)選為0. 2至0. 5atm。當二氧化 碳的分壓在0.005atm以下時，在某些情況下通過二氧化碳可能不足以改良鹽芯的表面層。 相反地，當二氧化碳的分壓高于0. 5atm時，在某些情況下，過量的二氧化碳可排放到大氣 中。根據(jù)二氧化碳處理步驟，存在于鹽芯表面層中的氧化鈣和氧化鎂被碳酸鹽化并可 分別變成碳酸鈣和碳酸鎂。以該方式改良的表面層的厚度為Iym至50μπι。碳酸鈣和碳酸 鎂具有不吸收水分且在相應(yīng)的分解溫度以下時穩(wěn)定的特性。因此，表面層中的碳酸鈣和碳 酸鎂可作為保護膜，用于防止模吸收水分。圖2示出由于二氧化碳處理步驟而在鹽芯的表面層部分中發(fā)生的變化。鹽芯1包 含作為其組分的生石灰2、耐火材料3和鹽4。在使鹽芯1與二氧化碳接觸而進行二氧化碳 處理步驟時，鹽芯1的表面層中存在的生石灰2與二氧化碳彼此反應(yīng)，從而產(chǎn)生碳酸鈣5。 因此，鹽芯1的表面層中的生石灰2變成碳酸鈣5而存在于鹽芯1中。
參照圖1 (c)，在使用根據(jù)本發(fā)明的型芯的鑄造步驟(圖1 (C))中，以前述方式制 造的型芯104放置在鑄模105內(nèi)。接著，將熔化金屬注入鑄模105中形成的腔中，然后對鑄 模105增壓。隨后，在將鑄件106取出鑄模105之后，執(zhí)行從鑄件106移除型芯104的步驟 (圖1(d))?？赏ㄟ^將型芯浸入水中或者通過吸收空氣中的水分而移除型芯104。當型芯 104吸收水分時，型芯104膨脹而潰散，使得可容易從鑄件106移除型芯104。 如圖1(a)至1(d)所示，由于在型芯鑄造步驟(Ia)之后進行二氧化碳處理步驟 (Ib)，因此，這兩個步驟所用的設(shè)備可緊湊地形成。而且，當將具有大容量的設(shè)備用于二氧 化碳處理步驟(Ib)時，該設(shè)備也可用于型芯存放的目的。該設(shè)備可在進行二氧化碳處理步 驟的同時存放待需要的一定量的型芯。從而，當依次執(zhí)行型芯鑄造步驟(la)、二氧化碳處 理步驟(Ib)和使用型芯進行的鑄造步驟(Ic)時，用于二氧化碳處理步驟(Ib)的設(shè)備也可 起到類似緩沖器的功能，以存放型芯，直到在鑄造步驟中使用型芯為止。如上所述，用于二 氧化碳處理步驟(Ib)的設(shè)備還可用作儲器，使得在用于型芯鑄造步驟(la)、二氧化碳處理 步驟(Ib)和使用型芯進行的鑄造步驟(Ic)的設(shè)備布置成彼此相鄰時，可實現(xiàn)集成生產(chǎn)線。 這使得可以提高生產(chǎn)效率。實施方式2;失蠟鑄造模接下來，將說明在潰散性模為失蠟鑄造模的情況下根據(jù)本發(fā)明的實施方式2的潰 散性模的制造方法。根據(jù)該實施方式的制造方法包括以下步驟制備模組合物；成型模組 合物；燒結(jié)造型件；以及用二氧化碳處理形成的造型件。制備模組合物的步驟在制備模組合物的步驟中，混合包含耐火材料、粘合劑以及碳酸鈣與碳酸鎂中的 至少一種的材料。對于碳酸鈣和碳酸鎂，可使用這些物質(zhì)中的一種物質(zhì)或者這些物質(zhì)的混合物。碳 酸鈣和碳酸鎂優(yōu)選混合成以重量計為模組合物的5%至75%。當這些物質(zhì)的含量以重量計 低于5%時，在某些情況下可能不會獲得足夠的潰散性。另一方面，當這些物質(zhì)的含量以重 量計超過75%時，在某些情況下由于燒結(jié)時的收縮而可使尺寸精度降低。作為耐火材料，可使用耐火粘土、多鋁紅柱石、礬土、硅石、鋯石、穩(wěn)定的氧化鋯等。 作為粘合劑，可使用硅膠、硅酸乙酯、氧化鋯溶膠等。粘合劑可與填料混合，以具有適當?shù)恼?性，填料為模組合物的一部分。另外，作為添加成分，可在模組合物中混合玻璃纖維、石膏、 氧化鉻等。添加成分可根據(jù)其目的混合成通用濃度，只要這樣的混合不損害本發(fā)明的目的 和效果。在制備由模組合物形成的漿時可使用拌漿器等。成型步驟在成型模組合物的步驟中，通過在蠟?zāi)Ｖ車贾每蚣埽缓髮⒂赡＝M合物形成的 漿倒入框架中，然后干燥模組合物，來成型模組合物。作為選擇，可通過使用其它通用技術(shù) 來成型模組合物。在該步驟中，可使用由泡沫聚苯乙烯、苯乙烯等制成的消失模代替蠟?zāi)！Ａ硗?，在該步驟中，也可執(zhí)行形成涂層的步驟。形成涂層的步驟至少執(zhí)行兩次。形 成涂層的步驟包括以下步驟在蠟?zāi)Ｖ車纬捎赡＝M合物形成的漿層；以及使灰泥材料粘 附到漿層，然后干燥漿層。例如通過將蠟?zāi)＝霛{中執(zhí)行形成漿層的步驟。選擇地，作為該實施方式的另一個模式，通過使用兩類漿來執(zhí)行該步驟，該兩類漿 包括包含碳酸鈣和碳酸鎂中的至少一種的第一漿；以及既不包含碳酸鈣也不包含碳酸鎂的第二漿。具體而言，該步驟包括以下步驟形成第一涂層；以及形成第二涂層。形成第一 和第二涂層的步驟中的每個步驟至少執(zhí)行一次。在多次執(zhí)行這些步驟的情況下，優(yōu)選形成 第一涂層作為最內(nèi)層并且形成第二涂層作為最外層。形成第一涂層的步驟包括以下步驟 在蠟?zāi)Ｖ車纬傻谝粷{層；使灰泥材料粘附到第一漿層，然后干燥第一漿層。形成第二涂層 的步驟包括以下步驟在第一涂層周圍形成第二漿層；使灰泥材料粘附到第二漿層，然后 干燥第二漿層。在灰泥材料粘附到形成在最外部的第二漿層的情況下，可執(zhí)行形成第二漿 層和干燥第二漿層的步驟，以防止灰泥材料分離。作為第一漿，可使用包含例如多鋁紅柱石、熔融石英、礬土或鋯石之類的耐火材 料、例如硅膠或硅酸乙酯之類的粘合劑、以及碳酸鈣和碳酸鎂中的至少一種的模組合物。通 過使用第一漿形成的第一涂層在鑄造時與熔化金屬直接接觸，然后形成鑄件表面。第一涂 層透氣性較好，并且具有在鑄造后吸收水分而膨脹的特性，因此，能夠更容易移除模。作為 第二漿，可使用包含例如多鋁紅柱石、熔融石英、礬土或鋯石之類的耐火材料、以及例如硅 膠、硅酸乙酯或者醋酸氧鋯之類的粘合劑的模組合物。通過使用第二漿形成的第二涂層透 氣性優(yōu)良，并且具有提供足以承受鑄造時作用在其上的應(yīng)力的強度的特性。如上所述，使用 兩類涂層產(chǎn)生的有利效果包括由于層的透氣性優(yōu)良而使熔化金屬具有良好的流動性；由 于模的可自潰散表面層部分而能夠更容易移除模；提供抗散裂性；以及提供足以承受制造 大鑄件的強度。而且，由于鑄件的特性，在某些情況下，不包含碳酸鈣等的第二涂層可形成為最內(nèi) 層，該最內(nèi)層與鑄件表面直接接觸。例如，用于鑄造鈦合金的模不能含有與鈦反應(yīng)的硅作 為其與鑄件接觸的最內(nèi)層。從而，在制備用于形成最內(nèi)層的漿時優(yōu)選使用不包含硅的粘合 劑(例如醋酸氧鋯)，而不使用包含硅的粘合劑(例如硅膠或硅酸乙酯)。然而，當醋酸氧 鋯與碳酸鈣混合時，碳酸鈣溶解，同時產(chǎn)生二氧化碳，同時，鋯化合物沉淀，而使得漿的粘度 明顯增大。為此，醋酸氧鋯不適用于包含碳酸鈣的漿的粘合劑。從而，對于用于鑄造鈦合金 的模，優(yōu)選在用于形成最內(nèi)層的漿中不混合碳酸鈣，因此，不包含碳酸鈣等的第二漿用于形 成最內(nèi)層。另外，鈦合金在高溫下活應(yīng)較高，因此，在某些情況下可與氧化鈣反應(yīng)。從而，在 其中用于鑄造鈦合金的模的最內(nèi)層中包含碳酸鈣的情況下，在某些情況下即使在鑄造之后 模與水分接觸時模也不會膨脹。這是因為由于燒結(jié)模而產(chǎn)生的氧化鈣與熔化金屬中的鈦反 應(yīng)，并變成另一種物質(zhì)。還從該方面出發(fā)，優(yōu)選的是，在用于形成鑄造鈦合金用的模的最內(nèi) 層的漿中不混合碳酸鈣。包含碳酸鈣等的第一漿可用于形成不與鑄件直接接觸的外部層。 在外部層中使用碳酸鈣可使模具有自潰散性。注意，當醋酸氧鋯用作最內(nèi)層的粘合劑時，由 于燒結(jié)而使醋酸氧鋯熱分解并且變得多孔。使得能夠確保最內(nèi)層的透氣性。應(yīng)注意，在本 說明書的敘述和權(quán)利要求的范圍中描述為“用于鑄造鈦合金的?！钡男g(shù)語的概念不排除用 于鑄造純鈦的模。脫蠟步驟在成型模組合物的步驟之后執(zhí)行移除(脫蠟)消失模(例如蠟?zāi)?的步驟?？赏?過通用方法執(zhí)行脫蠟步驟，因此不再詳細限定。例如通過使用壓熱器用水蒸氣對蠟?zāi)＜訅?并加熱使蠟?zāi)Ｔ谀Ｖ腥刍⑴懦?，?者通過將消失模放置于高溫熔爐中然后燒結(jié)消失模來 執(zhí)行脫蠟步驟。燒結(jié)步驟
通過將模組合物的造型件加熱至800°C至1200°C的溫度來執(zhí)行燒結(jié)步驟。加熱時 間可以為一至兩個小時。燒結(jié)步驟優(yōu)選在大氣中進行?？墒褂帽簾隣t等進行燒結(jié)。在燒結(jié) 步驟中，碳酸鈣和碳酸鎂分別熱分解成氧化鈣和氧化鎂。由于氧化鈣和氧化鎂吸收水分而 使體積膨脹，使模具有自潰散性，從而能夠更容易移除模。二氧化碳處理步驟在二氧化碳處理步驟中，通過將具有高溫的燒結(jié)模暴露于二氧化碳環(huán)境中來執(zhí)行 改良模表面層的步驟。在燒結(jié)步驟之后立即執(zhí)行二氧化碳處理步驟。在燒結(jié)步驟之后隨即 的時間選擇是指在燒結(jié)步驟之后模保持在不低于300°C的高 溫期間的時期。優(yōu)選在燒結(jié)步 驟之后模的溫度不低于300°C時執(zhí)行二氧化碳處理步驟。更優(yōu)選為，在模溫度處于580°C至 650°C之間時執(zhí)行二氧化碳處理步驟。通常而言，在許多情況下，在不低于800°C的高溫下 執(zhí)行失蠟鑄造模的燒結(jié)步驟。因此，如果在燒結(jié)步驟之后立即進行二氧化碳處理步驟的工 序，則可以在模保持在不低于580°C的高溫時進行二氧化碳處理。從而，可足以進行表面層 的改良。根據(jù)二氧化碳處理步驟，表面層中存在的氧化鈣和氧化鎂可分別變成碳酸鈣和碳 酸鎂。在灰泥材料粘附到模的表面的情況下，因燒結(jié)粘附灰泥材料的漿層而形成的層的表 面層得以改良。以該方式改良的表面層的厚度為Iym至50μπι。表面層中的碳酸鈣和碳酸 鎂用作防止由模吸收水分的保護膜，并能夠長時間存放模，同時保持模的自潰散性。潰散性模的屬性以前述方式制造的本發(fā)明的潰散性模主要由氧化鈣和氧化鎂中的至少一種組成， 并且該潰散性模的特征在于表面層中的氧化鈣和氧化鎂分別被碳酸鹽而變成碳酸鈣和碳 酸鎂。表面層的厚度在從Iym至50 μπι的范圍內(nèi)。當表面層的厚度小于Iym時，表面層 作為保護膜的功能不足，使得在某些情況下不能防止?jié)⑸⑿阅Ｎ账帧Ｗ鳛樽罱K產(chǎn)品的 本發(fā)明的潰散性模包含以重量計為5%至75%的氧化鈣和氧化鎂。當氧化鈣和氧化鎂的 含量以重量計小于5%時，在某些情況下模的潰散性可能不足。另一方面，當氧化鈣和氧化 鎂的含量以重量計超過75%時，在某些情況下由于燒結(jié)時模的收縮而可能降低模的尺寸精 度。潰散性?？砂ㄑ趸}和氧化鎂中的一種或者兩種。作為最終產(chǎn)品的本發(fā)明的潰散性模包含以重量計為25%至95%的耐火材料(例 如多鋁紅柱石、熔融石英、礬土或鋯石)。耐火材料的含量以重量計小于25%在某些情況下 由于模的尺寸精度降低和強度的不足而可能不利。另一方面，耐火材料的含量以重量計超 過95 %在某些情況下由于模潰散性的不足而可能不利。在某些情況下潰散性模可包含玻璃纖維、硫酸鈣、氧化鉻等作為另一構(gòu)成成分。本發(fā)明的潰散性模為潰散型芯或者模，并且通過吸收水分而膨脹然后潰散。根據(jù) 本發(fā)明的潰散性模除了鹽芯和脫蠟鑄造模之外還可以是用于整體成型的模。在本發(fā)明的潰散性模中，表面層中的氧化鈣和氧化鎂分別被碳酸鹽化而變成碳酸 鈣和碳酸鎂，從而阻止模內(nèi)存在的氧化鈣和氧化鎂與大氣接觸。因此，模的表面層中存在的 碳酸鈣和碳酸鎂用作保護膜，使得潰散性模內(nèi)存在的碳酸鈣和碳酸鎂可防止吸收大氣中的 水分。從而，抑制模吸收水分，因此能夠長時間地保存模。另外，模中包含的氧化鈣之類的堿土金屬氧化物在存放期間不會由于吸收水分而 膨脹。從而，不會模的表面變得粗糙的現(xiàn)象，從而實現(xiàn)良好的鑄造表面。而且，不會由于模吸收水分而膨脹而在模中產(chǎn)生裂紋，使得能夠保持模的強度。另外，也不會由于在鑄造時再 次排出模吸收的水分而產(chǎn)生氣孔。下面，將通過實施例和對比實施例詳細說明本發(fā)明。然而，根據(jù)本發(fā)明的潰散性模 和制造該潰散性模的方法不局限于以下的實施例。實施例

鑄造型芯；鹽芯 通過混合以重量計27. 8%的NaCl、以重量計34. 7%的KCl、以重量計11. 2%的多 鋁紅柱石以及以重量計26. 3%的熟石灰來制備模組合物。模組合物通過被加熱至750°C而 熔化，然后被倒入用于成型型芯的鑄模中。從鑄模移除型芯，并將型芯分別暴露于500°C、 400°C和300°C的溫度的二氧化碳環(huán)境中。然后，將該環(huán)境中的型芯自然冷卻至室溫。而且， 同時進行鑄造的另一個型芯在大氣中自然冷卻，之后暴露于室溫下的二氧化碳環(huán)境中。這 些型芯在低濕度容器(室溫，40%濕度)中存放2天或者30天。之后，通過使用立體顯微 鏡對比型芯的表面狀態(tài)。
表1中示出了對比結(jié)果。在其中在室溫下進行二氧化碳處理的情況下，在存放30 天之后的型芯的表面上觀測到由于氧化鈣的膨脹而產(chǎn)生的微小裂紋的變化，因此確定型芯 已吸收水分。與此相比，在其中在300°C、40(TC和500°C的溫度進行二氧化碳處理的情況 下，即使在存放30天之后的型芯的表面上也未觀測到變化，因此確定型芯未吸收水分。如 所述，已經(jīng)確定在不低于300°C的溫度下執(zhí)行的二氧化碳處理具有防止吸收水分的效果。表 1
.二,HH丨.Tmvnrtr 型芯表面上的水分吸收，
一氧化碳處理溫度 ——-Γ~ΤΓ-----
_存放2天_存放30天
「 500 °C_未觀測到_ 未觀測到---
400'C_未觀測到_未觀測到
3 00 0C_未觀測到__未觀測到
室溫未觀測到觀測到 一精密鑄造模1 ；鋁合金模將以重量計70%的化石貝殼粉末(顆粒尺寸在325目以下)和以重量計30%的 多鋁紅柱石的混合物作為填料與硅膠混合。因此制備初級漿和次級漿。初級漿制備成具有 40至50秒的粘度(察恩杯(Zahn cup) #5)。次級漿制備成具有25至330秒的粘度(察恩 杯 #4)。將脫脂蠟?zāi)＝氤跫墲{中。然后，顆粒尺寸為10至48目的化石貝殼作為灰泥材 料粘附到涂覆有漿的蠟?zāi)?，然后干燥初級漿。接著，將蠟?zāi)＝氪渭墲{中，化石貝殼作為灰 泥材料粘附到蠟?zāi)?，然后干燥次級漿。當通過重復(fù)該步驟形成三層之后，浸入次級漿中。然 后，將顆粒尺寸為10至48目的耐火粘土作為灰泥材料粘附到次級漿，然后干燥該漿。然 后，通過生產(chǎn)該步驟形成三層。當該漿變干后，進一步浸入次級漿中然后干燥。因此，結(jié)束 涂覆。接著，通過利用壓熱器熔化并排出蠟?zāi)６瞥災(zāi)?。之后，將由此形成的模?50°C的溫度燒結(jié)兩個小時。之后，將模立即移到填充有大約40°C的溫度的二氧化碳的容器，然后自然冷卻大約一個小時而達至室溫。隨后，將模存放在低濕度中(室溫，40%濕 度)。另外，同時燒結(jié)的另一個模在大氣中冷卻至室溫，隨后將該模暴露于二氧化碳環(huán)境中。 然后將該模存放在低濕度容器中(室溫，40%濕度)。表2示出了通過將以前述方式制造的 模分別預(yù)熱至大約300°C的溫度和通過利用模在大約700°C的溫度下鑄造熔融鋁(AC4C)而 制造的鑄件的表面狀態(tài)之間的對比結(jié)果。在其中模在燒結(jié)后立即經(jīng)受二氧化碳處理的情況下，在存放2天和30天的鑄件的 表面上均未觀測到氣孔。另一方面，在其中模在燒結(jié)之后冷卻至室溫然后經(jīng)受二氧化碳處 理的情況下，已經(jīng)確定當使用存放30天的模時在鑄件的表面上產(chǎn)生氣孔。如所述，燒結(jié)后 立即執(zhí)行二氧化碳處理可抑制模吸收水分并防止鑄件表面上的氣孔。表2 精密鑄造模2 ；玻璃鑄造模通過使用具有顆粒尺寸為325目以下的二氧化鉻作為填料并通過混合醋酸氧鋯 與二氧化鉻來制備初級漿。通過使用以重量計70%的化石貝殼粉末(顆粒尺寸為325目以 下)和以重量計30%的多鋁紅柱石的混合物作為填料并通過混合硅膠和所述混合物來制 備次級漿。初級漿制備成具有40至50秒的粘度(察恩杯#5)。次級漿制備成具有25至 330秒的粘度(察恩杯#4)。將脫脂蠟?zāi)＝氤跫墲{中然后干燥之后，將蠟?zāi)Ｔ俅谓氤跫墲{中。然后，將顆粒 尺寸為10至48目的化石貝殼作為灰泥材料粘附到涂覆漿的蠟?zāi)Ｈ缓蟾稍?。接著，將蠟?zāi)?浸入次級漿中，將化石貝殼作為灰泥材料粘附到蠟?zāi)?，然后干燥。通過重復(fù)前述步驟形成兩 層。隨后，在將蠟?zāi)＝氪渭墲{中之后，通過重復(fù)將顆粒尺寸10至48目的礬土作為灰泥材 料粘附到蠟?zāi)５牟襟E而形成兩層。然后，干燥之后，將蠟?zāi)＿M一步浸入次級漿中然后干燥。 因此，結(jié)束涂覆步驟。接著，通過利用壓熱器熔化蠟?zāi)６瞥災(zāi)?。然后，將由此形成的?在850°C燒結(jié)兩個小時。然后，將模立即移到填充有大約40°C的溫度的二氧化碳的容器。 然后，模自然冷卻大約一個小時而達到正常溫度。然后，將模存放在低濕度容器中(室溫， 40%濕度)。另外，同時燒結(jié)的另一個模在大氣中冷卻至正常溫度并隨后暴露于二氧化碳 環(huán)境中。然后，將該模存放在低濕度容器中。將以上述方式制造的模存放在低濕度容器中 (室溫，40%濕度)。表3示出通過使用立體顯微鏡觀察的模的表面狀態(tài)之間的對比結(jié)果。在燒結(jié)之后立即經(jīng)受二氧化碳處理的模中，即使在存放30天后也未觀測到由于 模吸收水分而產(chǎn)生的裂紋。與此相比，在燒結(jié)之后冷卻至正常溫度然后經(jīng)受二氧化碳處理的模中，在模的表面上觀測到裂紋。如所述，燒結(jié)步驟之后立即進行二氧化碳處理可防止由 于模吸收水分而在模中產(chǎn)生裂紋。表3 精密鑄造模3 ；鈦合金鑄造模通過使用顆粒尺寸為325目以下的釔穩(wěn)定氧化鋯作為填料，然后通過混合醋酸氧 鋯與該釔穩(wěn)定氧化鋯來制備初級漿。通過使用以重量計70%的化石貝殼粉末(顆粒尺寸為 325目以下)和以重量計30%的多鋁紅柱石的混合物作為填料并通過混合硅膠和所述混合 物來制備次級漿。初級漿制備成具有40至50秒的粘度(察恩杯#5)。次級漿制備成具有 25至330秒的粘度(察恩杯#4)。將脫脂蠟?zāi)＝氤跫墲{中，然后，將顆粒尺寸為10至48目的釔穩(wěn)定氧化鋯作為灰 泥材料粘附到涂覆漿的蠟?zāi)?，然后干燥。通過重復(fù)前述步驟形成三層之后，通過將蠟?zāi)＝?次級漿中并使用顆粒尺寸為10至48目的礬土作為灰泥材料而形成三層。然后干燥蠟?zāi)！?然后，將蠟?zāi)＿M一步浸入次級漿中然后干燥。因此，結(jié)束涂覆步驟。接著，通過利用壓熱器熔 化蠟?zāi)６瞥災(zāi)?。然后，將由此形成的模在iioo°c的溫度燒結(jié)兩個小時。緊接著，使模在 充滿大約40°c溫度的二氧化碳的容器中自然冷卻大約一個小時而達到正常溫度。然后，將 模存放在低濕度容器中(室溫，40%濕度)。另外，同時燒結(jié)的另一個模在大氣中冷卻至正 常溫度并隨后暴露于正常溫度的二氧化碳環(huán)境中。之后，將該模存放在低濕度容器中(室 溫，40%濕度)。將用以上方式制造的這些模存放在低濕度容器中。表4示出通過使用立體 顯微鏡觀察的模表面狀態(tài)之間的對比結(jié)果。在以1100°C執(zhí)行燒結(jié)步驟之后立即經(jīng)受二氧化碳處理的模上，即使在存放30天 之后也未觀測到因模吸收水分而產(chǎn)生的裂紋。與此相反，在燒結(jié)之后冷卻至正常溫度然后 經(jīng)受二氧化碳處理的模中，存放30天之后在表面上觀測到由于模吸收水分而產(chǎn)生的裂紋。 如所述，燒結(jié)后立即進行二氧化碳處理可防止由于模吸收水分而在鈦合金鑄造模中產(chǎn)生裂 紋。表 4 根據(jù)本發(fā)明的潰散性模以及制造該潰散性模的方法可提供這樣的潰散性模，該潰 散性模防止由于吸收水分膨脹而使其表面特性發(fā)生變化，并且該潰散性模還可長時間存放 而不會吸收水分而膨脹。日本專利申請No. 2009-079286中的說明書、附圖、說明書摘要和權(quán)利要求的范圍 中所述的全部內(nèi)容通過引用作為本說明書的一部分結(jié)合于此。
權(quán)利要求
一種制造包含氧化鈣和氧化鎂中的至少一種的潰散性模的方法，該方法包括在燒結(jié)所述潰散性模的步驟和鑄造所述潰散性模的步驟中的任何一個步驟之后立即使所述潰散性模與二氧化碳接觸的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造潰散性模的方法，其中，所述潰散性模為鹽芯，并且由包 含氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣和氫氧化鎂中的至少一種的材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造潰散性模的方法，其中，所述潰散性模為失蠟鑄造模，并 由包含碳酸鈣和碳酸鎂中的至少一種的材料制成。
4.一種通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制造的潰散性模。
5.一種潰散性模，該潰散性模包括氧化鈣和氧化鎂中的至少一種，其中，所述潰散性模 的表面層中的氧化鈣和氧化鎂分別變成碳酸鈣和碳酸鎂。
全文摘要
本發(fā)明涉及潰散性模和制造該潰散性模的方法。在該潰散性模和制造該潰散性模的方法中，所述潰散性模具有極低的吸水特性，其表面特性不因吸收水分膨脹而變化，并且可長時間存放而不會吸收水分而膨脹。具體來說，所述方法制造一種包含氧化鈣和氧化鎂中的至少任意一種的潰散性模。所述方法包括在燒結(jié)所述潰散性模的步驟或者鑄造所述潰散性模的步驟之后立即使所述潰散性模與二氧化碳接觸的步驟。
文檔編號B22C9/10GK101844206SQ201010145648
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者堺達則, 山崎太郎, 林千歲, 石黑智明, 脅坂充, 野村雅也 申請人:鈴木株式會社