精密铸造用型芯及其制造方法、精密铸造用铸模的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密铸造用型芯及其制造方法、精密铸造用铸模。
【背景技术】
[0002]作为精密铸造品，例如有用于燃气轮机的动叶。燃气轮机以燃烧器使工作流体燃烧而成为高温高压的工作流体，利用该工作流体使涡轮旋转。即，用燃烧器使经过压缩机压缩的工作流体燃烧，提高能量，以涡轮回收该能量而使之产生旋转力，由此进行发电。在涡轮部设有涡轮转子，在该涡轮转子的外周至少设有一个以上的燃气轮机动叶。
[0003]在此，因为陆用燃气轮机和喷气式发动机的涡轮叶片被曝露在高温，所以在内部具有用于流通冷却用的冷却介质(空气)的复杂的冷却构造(空气孔)。为了构成这样的内部冷却构造，而在铸模的内部配置(设置)与冷却介质的流通路径同形状的型芯(硅质)，通过进行浇铸、冷却而得到金属铸件。这时，通过打碎铸模而能够获得外形，但为其中留有型芯的状态，为了将其加以去除，通常利用碱(NaOH和Κ0Η等)进行溶解除去。
[0004]因此，需要型芯对碱具有溶解性，使用的是硅质材料(Si02)(专利文献1)。
[0005]在此，精密铸造用型芯，是通过注塑成形或粉浆浇铸等的方法成形熔融氧化硅(Si02)等的硅质材料之后，进行热处理而取得。
[0006]注塑成形法是将陶瓷粉末和蜡混炼后，将使蜡加热熔融的材料喷射注入到模具内，通过使之冷却.固化而得到成形品的方法。
[0007]另外，粉浆浇铸成形是将陶瓷的粉末混在水等之中制作浆料，将其注入到石膏等制的能够吸收溶液的材质的成形模具中，进行干燥并成形的方法。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开平6-340467号公报
[0011]可是，该硅质材料一般来说是粉碎电熔石英而得到的块料制成的，因此存在粒度较粗大这样的问题。使用的是将这样的材料以注塑成形等的方法成形为型芯形状，并进行热处理(烧成)而得到的产品，但因为粒度粗大，所以烧结体的强度低。
[0012]另外，因为注塑成形时的材料的流动性低，所以有需要高喷射压力这样的问题。
[0013]此外，目前的型芯，因为以碱溶解性为着眼点而进行制造，所以存在高温强度低等的问题。
[0014]另外，在注塑成形法中，该成形后，在经过烧结的型芯中，其表面存在很多的孔，因此强度低，此外还存在的问题是，该孔有可能成为起点，在浇铸时导致型芯破裂。
[0015]因此，盼望高温强度提高的精密铸造用型芯的出现。
【发明内容】
[0016]本发明鉴于上述情况而形成，其目的是，提供一种流动性良好，并且高温强度进一步提高了的精密铸造用型芯及其制造方法、精密铸造用铸模。
[0017]用于解决上述课题的本发明的第一发明，是一种精密铸造用型芯，其特征在于，将硅质粒子和硅粉进行混合而烧结，形成精密铸造用型芯主体而成。
[0018]第二发明是根据第一发明的精密铸造用型芯，其特征在于，在所述经烧结的精密铸造用型芯主体的表面形成被覆层而成。
[0019]第三发明是一种用于铸件的制造的精密铸造用铸模，其特征在于，具有与所述铸件的内部的空洞部分对应的形状的第一或第二发明的精密铸造用型芯，和与所述铸件的外周面的形状对应的外侧铸模。
[0020]第四发明是一种精密铸造用型芯的制造方法，其特征在于，将以硅质粒子为主成分的精密铸造用型芯主体的烧结处理体浸渍在包含硅质材料和氧化铝质材料的被覆材料中，接着进行干燥，其后进行热处理，在精密铸造用型芯主体的表面形成被覆层。
[0021]第五发明是根据第四发明的精密铸造用型芯的制造方法，其特征在于，所述硅质材料是硅溶胶，所述氧化铝质材料是氧化铝溶胶。
[0022]根据本发明，在粒度粗大的硅质粒子中，添加球形超微粒的硅粉，经制备的混合物的流动性提高。由此，能够实现型芯制作时的注塑成形压力的降低。
[0023]此外，在经烧结的精密铸造用型芯主体的表面，形成粒径不同的两种硅质材料的被覆层，对烧结时发生的表面的孔进行了封堵，型芯的强度提高，并且因为孔被密封，所以起到了能够防止型芯在浇铸时破裂这样的效果。
【附图说明】
[0024]图1是表示试验例2的硅粉的添加量与强度的关系的图。
[0025]图2是表示试验例3的硅粉的添加量与强度的关系的图。
[0026]图3是表示铸造方法的工序的一例的流程图。
[0027]图4是表示铸模制造方法的工序的一例的流程图。
[0028]图5是不意性地表不型芯的制造工序的说明图。
[0029]图6是不意性地表不模具的一部分的立体图。
[0030]图7是不意性地表不錯t旲的制造工序的说明图。
[0031]图8是示意性地表示在蜡模上涂布浆料的结构的说明图。
[0032]图9是不意性地表不外侧铸t旲的制造工序的说明图。
[0033]图10是示意性地表示铸模制造方法的一部分工序的说明图。
[0034]图11是不意性地表不铸造方法的一部分工序的说明图。
[0035]图12是不意性地表不实施例2的型芯的制造工序的说明图。
[0036]图13是精密铸造用型芯的剖面结构图。
【具体实施方式】
[0037]以下，一边参照附图，一边对于本发明详细地加以说明。还有，本发明不受以下的说明限定。另外，以下的说明中的构成要素中，也包括本领域技术人员能够轻易想到的、实质上相同的所谓均等的范围。
[0038]【实施例1】
[0039]本发明的精密铸造用型芯，是将硅质粒子和硅粉(粒径0.15 μm)加以混合并烧结，形成精密铸造用型芯主体而成。
[0040]在此，硅质粒子，例如由硅砂、石英粉等的熔融氧化硅(Si02)形成。
[0041]该型芯主体由公知的方法制造，作为硅质粒子，使用硅砂(220目(20?70μπι)或350目(20?40 μ m))的单体、或例如使用硅石华(例如800目(10?20 μ m))和硅砂(例如220目或350目)按1: 1的重量比例加以混合，其中添加硅粉(粒径0.15 μ m)，并在其中加入蜡，进行加热混炼，得到混合物。
[0042]在此，硅粉优选为粒径0.05?0.5 μ m的。
[0043]在此，调合在硅质粒子中的硅粉，如后述的试验例所示，可以为5重量％以上，优选为10重量％以上，更优选为20重量％以上。这是由于，低于5重量％的添加，对型芯的强度提高没什么帮助。
[0044]通过注塑成形，成形该取得的混合物而得到型芯用成形体。
[0045]其后，例如进行截止到600 °C的脱脂处理，接着例如进行1，200 °C下的烧结处理，得到型芯主体。
[0046]通过在粒度粗大的硅质粒子中，添加球形超微粒的硅粉，经制备的混合物的流动性提高。由此，能够实现型芯制作时的注塑成形压力的降低。
[0047]<试验例1>
[0048]对于展示本发明的流动性的效果的试验例进行说明。
[0049]就实现了注塑成形性提高的混合物的流动性比较进行了试验。
[0050]在硅质粒子(例如220目)中，加入蜡(热可塑性)10重量％，进行混炼而使之复合化，将其作为比较的混合物。
[0051]在硅质粒子(例如220目)中，以重量比9: 1混合硅粉，加入10重量％的蜡(热可塑性)，进行混炼而使之复合化，将其作为本试验的混合物。
[0052]将现有的没有添加硅粉的(比较品混合物)、和添加有硅粉的(试验品混合物)的各混合物放入注塑成形机，比较加热喷射时的压力。
[0053]将只有硅质粒子的现有的比较品混合物设为100时，添加有硅粉10重量％的试验品混合物为85，确认到阻力变小，硅粉添加带来流动性的提高。
[0054]其结果为，在试验品混合物中，因为流动性提高，所以能够实现型芯制作时的注塑成形压力的降低。另外，流动性提高可以面向薄壁成形品、复杂形状成形品的应用。
[0055]<试验例2>
[0056]对于展示本发明的强度的效果的试验例进行说明。
[0057]在本试验例中，在硅砂(220目:20?70 μm)中，分别添加硅粉为10重量％、20重量％、30重量％、40重量％，向其中加入錯，进行加热混炼，得到试验品混合物。在此，娃砂使用龙森社制“RD-120” (商品名)。
[0058]使用该得到的各试验品混合物，通过注塑成形得到成形体。
[0059]作为各评价试验体，得到宽30X长200X厚5mm的试验体。
[0060]接着，进行截止到600°C的脱脂处理和1，200°C下的烧结处理，得到型芯主体用的评价试验体。
[0061 ] 测量该得到