[发明专利]铸模及其制造方法、以及使用铸模得到的铸件

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造钛铝合金或钛合金制的铸件的铸模及其制造方法、以及使用该铸模得到的铸件。

背景技术

由作为Ti和Al的金属间化合物的铝化钛(TiAl)构成的钛铝合金具有轻量、高强度等特性。因此，钛铝合金有望成用于汽车用发动机的涡轮增压器、燃气涡轮发动机或飞机用喷气发动机的旋转部件等。

另外，由于钛合金的耐腐蚀性良好，轻量并且具有生物相容性，因此，广泛使用在汽车、摩托车、体育休闲用品、人造骨、人造牙齿等中。

为了使钛铝合金或钛合金适用于这些部件、特别是这些部件的市售品，由于成本上的问题，要求这些部件是铸件。需要铸模来制造铸件，并提出了各种铸模(参见例如专利文献1～4)。

专利文献1：特开平5-123820号公报

专利文献2：特开2003-225738号公报

专利文献3：特开平5-277624号公报

专利文献4：特开平6-292940号公报

发明内容

可是，由于钛合金的活性高，有时会在得到的铸件的表层部生成被称为α-金属件表面硬化层的针状变质层(富氧层、表面固化层)。该α-金属件表面硬化层与母相的α相相比，硬度高，是难以切削的材料。因此，如果α-金属件表面硬化层的层厚太厚，则化学研磨或机械切削等需要长时间，导致制品成本的上升和生产性的降低的问题。

另外，上述专利文献1～4所述的铸模是钛合金用的铸模，并且这些铸模大多被挪用作钛铝合金用铸模。

由于钛铝合金和钛合金的活性高，因此有必要考虑合金熔液与铸模的反应。特别是，由于钛铝合金与钛合金相比，对铸模的反应性更高，因此，控制反应变得很重要。这是因为，Ti和Al虽然都是活性金属，但Al的活性比Ti高，并且通常来说钛铝合金的熔点也比钛合金高。

因此，在钛铝合金用和钛合金用的铸模中，其构成材料的选择成为重要的要素。铸模由陶瓷构成，并主要由骨料(填料)和提高骨料彼此结合的粘合剂构成。作为反应性低的构成材料，骨料可列举氧化锆(二氧化锆)、氧化钇(三氧化二钇)、氧化钙等；粘合剂可列举二氧化锆溶胶、有机类粘合剂(例如树脂)等。

可是，二氧化锆或三氧化二钇作为骨料在工业上使用是昂贵的。另外，由于氧化钙与水反应而分解，因此操作困难。

二氧化锆溶胶作为粘合剂在工业上使用是昂贵的，并且在室温附近的强度弱，因此，为了保持室温强度，需要其它种类的粘合剂。另外，由于有机类粘合剂在高温下发生分解，因此，为了保持高温强度，需要其它种类的粘合剂，结果导致铸模成本增加。

鉴于上述情况而创立的本发明的目的在于提供与合金熔液的反应少、并且廉价的铸模及其制造方法、以及使用该铸模得到的铸件。

为了实现上述目的，本发明涉及的铸模是用于制造钛铝合金或钛合金制的铸件的铸模，其中，至少铸模本体的腔体表面的初始层由浆料的烧结物形成，所述浆料由以氧化铈为主成分的骨料和以硅溶胶为主成分的粘合剂构成。

其中，优选铸模本体的腔体表面的初始层和第2层由浆料的烧结物形成。另外，铸模是壳型铸模或实心(ソリツド)铸模。

另一方面，本发明涉及的铸模的制造方法是用于制造钛铝合金或钛合金制的铸件的铸模的制造方法，其包括如下步骤：

在作为消失模的蜡模的表面附着由以氧化铈为主成分的骨料和以硅溶胶为主成分的粘合剂构成的初始层浆料并使之干燥，形成初始层浆料膜的步骤；

在该初始层浆料膜的表面依次形成第2层以后的浆料膜的步骤；

对涂覆了至少2层浆料膜的蜡模实施脱蜡处理，形成在初始层浆料膜的内部具有空腔的铸模前体的步骤；和

对该铸模前体进行烧结处理，将各浆料膜烧固而形成壳型铸模的步骤。

这里，优选再次重复形成初始层浆料膜的步骤作为形成第2层的浆料膜的步骤。

本发明涉及的铸模的制造方法是用于制造钛铝合金或钛合金制的铸件的铸模的制造方法，其包括如下步骤：

在作为消失模的蜡模的表面附着由以氧化铈为主成分的骨料和以硅溶胶为主成分的粘合剂构成的初始层浆料并使之干燥，形成初始层浆料的块状物(ブロツク体)的步骤；

对具有该块状物的蜡模实施脱蜡处理，形成在块状物的内部具有空腔的铸模前体的步骤；和

对该铸模前体进行烧结处理，将块状物烧固而形成实心铸模的步骤。

另外，本发明涉及的铸模的制造方法是用于制造钛铝合金或钛合金制的铸件的铸模的制造方法，其包括如下步骤：