ロストフォーム鋳造品のコーティング組成設計
ロストフォーム鋳造のコーティングは、優れた特性を備えている必要がある。
①．耐火性：ロストキャスティングコーティングは溶融金属の注湯温度に対して十分な耐性を持ち、十分な物理的特性を維持できます。
②. 通気性：特定の負圧条件下では、EPS蒸気はコーティング層からスムーズに排出されます。
③. 加工性：準備が容易で、ロストフォーム鋳造品のコーティングとレベリング性能が良好です。
④.殻形成性能：高温後に殻を形成し、冷却中に自然に破裂し、洗浄が容易です。
一般的なロストフォーム鋳造用コーティングは、耐火骨材、バインダー、懸濁剤、湿潤剤、消泡剤、防腐剤、担体など、主に7つの基本成分を含む様々な原材料および補助材料から調製されます。ロストフォーム鋳造用コーティングの基本成分には、耐火材料、担体、バインダー、懸濁剤、防腐剤、界面活性剤、消泡剤などが含まれます。
1. 耐火材料は、ロストフォーム鋳造コーティングの骨格であり、耐熱性、強度、通気性を確保し、砂の付着やバリなどの欠陥を回避して滑らかな表面を得る役割を果たします。耐火材料の選択は、一般的に注湯金属の種類、注湯温度、部品の厚さ、鋳型砂の特性によって決まります。最適な効果を得るには、同じ耐火材料の粉末を異なる粒径で混合するか、異なる形状の粉末を数種類混合するかを選択できます。ロストフォーム鋳造において、コーティング用の耐火充填材を選択する際には、主に充填材の以下の特性を考慮します。(1) 耐火性、(2) 密度、(3) 熱膨張係数、(4) 粒子の形状と粒度分布、(5) 溶融金属との化学反応性、(6) ガス発生、(7) コーティング内の他の成分との適合性、(8) 作業者や環境の健康への影響の有無。一般的に使用されるものとしては、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコン、クロム鉄鉱、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。
1.1 石英粉末および溶融石英粉末
石英粉末は、伝統的な耐火充填材の一つです。低価格で資源が豊富なため、現在でも多くのメーカーで使用されています。しかし、耐火性が低く、線膨張係数が大きいため、鋳造コーティングや小型鋳鋼コーティングにしか適していません。溶融石英粉末の特徴は、熱膨張率が低く、熱安定性が高く、高温クリープ耐性が強く、特にロストフォーム鋳造コーティングに適しています。
1.2 ボーキサイト粉末
ボーキサイトは、その高い耐火性、良好な化学的安定性、小さな熱膨張係数、豊富な資源、そして低価格といった利点から、近年、一般鋳鋼や鋳鉄のコーティングに広く用いられている。
ボーキサイトの化学組成（Al2O3+SiO2）、焼結温度、およびTiO2やFe02O3などの不純物含有量は、コーティングに大きな影響を与える。
ボーキサイトの粒径と粒度分布は、特にロストフォームコーティングにおいて、コーティングの密度と透過性に影響を与える重要な要素です。焼結工程中に発泡プラスチック金型から発生する熱分解生成物がコーティングを通してスムーズに排出されるかどうかは、ロストフォームコーティングの透過性という点で、他の砂型鋳造コーティングと区別される大きな特徴となります。
ロストフォームコーティングに使用されるボーキサイトの粒度分布は、-270メッシュ～-320メッシュが78%、-200メッシュ～-270メッシュが15%、-100メッシュ～-200メッシュが5%、+100メッシュが2%以下です。上記の粒度分布は、他の耐火充填材の粒度分布にも適用できます。砂型鋳造コーティングに使用されるボーキサイト粉末の粒度分布は、-270メッシュ～320メッシュで、濃度は96%、+270メッシュが1%以下です。
1.3 ジルコン粉末とN-3粉末
ジルコン粉末はジルコン砂から加工されます。線膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れ、耐火性が高く、高温でもほとんどの合金と化学反応を起こさないという特徴があります。優れた耐火充填材であり、主にステンレス鋼や高合金鋼の鋳物に使用されます。輸入ジルコン粉末は主に海外でエアジェットミルで粉砕され、ZrO02含有量が65%以上で不純物含有量が低いのが特徴です。一方、国産ジルコン粉末は主にレイモンドミルで粉砕され、不純物含有量が比較的高いのが特徴です。近年、ジルコン粉末の供給源は比較的複雑で、価格も上昇傾向にあります。そのため、多くのコーティングメーカーは、鋳鋼コーティングのコスト削減のため、ジルコン粉末の代替品を探しています。
N-3粉末は、複数の天然耐火材料を適切な比率で配合し、電気溶解、粉砕、酸洗によって製造されます。耐火性、線膨張係数、化学的安定性はジルコン粉末に近く、Fe2O3などのアルカリ酸化物と反応しないため、コーティングの防砂性に優れています。価格はジルコン粉末のわずか3分の1です。
1.4 酸化マグネシウム粉末およびフォルステライト粉末
マグネシア粉末とフォルステライト粉末は、アルカリ鋼鋳物のコーティング材として一般的に好んで用いられる耐火材料である。マグネシア粉末の主成分は、天然マグネサイト（MgCO3）を粉砕、研磨、磁気分離して焼成した焼結ブロックである。以下の点に特に注意を払う必要がある。
①焼結ブロックは、1500℃～1600℃で焼成されたいわゆる焼成ブロックでなければならず、緻密で硬い粒子を有し、MgO含有量が90%以上でなければならない。そうでない場合、高温注湯中にコーティングに亀裂が生じやすい。
②焼結ブロックには、鉄や酸化鉄などの磁性物質が多量に含まれています。高品質のマグネシア粉末を得るには、磁気分離が重要な工程となります。
③) 酸化マグネシウム粉末は水分を吸収しやすく、湿気によって硬化するため、粉末中の水分含有量には特に注意を払う必要があります。
フォルステライト粉末中の酸化鉄含有量は主に管理すべきであり、10%を超えてはならない。蛇紋石（含水ケイ酸マグネシウム）含有量は少ないほど良く、一般的に20%を超えてはならない。それ以上になると耐火性が低下し、強熱減量とガス発生が増加する。
1.5 茶色のコランダム粉末と白色のコランダム粉末
褐色のコランダムはボーキサイトを原料とし、2000℃～2400℃の高温処理によって製造されます。白色のコランダムはアルミナ粉末の電気溶解と再結晶によって製造されます。主成分鉱物はα-Al2O3で、前者は94%以上、後者は97%以上です。コランダムは高硬度、高融点、高熱伝導率、良好な熱安定性、割れにくさ、良好な耐酸性および耐アルカリ性を有しており、褐色のコランダム粉末は普通鋳鋼および合金鋼のロストフォーム鋳造コーティングの製造に適しており、白色のコランダム粉末は高価であるため、大型鋳鋼コーティングの複合充填材としてよく使用されます。研磨コーティング用および鋳造コーティング用のコランダム粉末の粒度分布とグレードは一致しないことに注意してください。使用する際は、コーティング用耐火充填材の粒度組成に応じてグレード分けする必要があります。
1.6 その他の耐火充填材
上記で挙げた耐火充填剤の他に、ムライト粉末、クロマイト粉末、高アルミニウムコランダム粉末、珪藻土粉末、タルク粉末、雲母粉末、長石粉末なども挙げられます。ロストフォーム鋳造コーティングの機能要件に応じて、これらの材料を単独で、または複合的に耐火充填剤として選択することができます。要するに、耐火充填剤はコーティングの主要部分であり、コーティングの効果に決定的な役割を果たします。耐火充填剤を選択する際には、鉱物組成、純度、不純物含有量、粒度組成などの指標を考慮する必要があります。
ロストフォームコーティングのキャリアは、コーティングの粘度を調整するためのものです。ロストフォーム鋳造に使用されるコーティングには、一般的に水が用いられ、まれにアルコールが用いられます。発泡モデルと化学反応を起こす可能性のあるその他の有機溶剤は使用できません。
バインダーは、コーティング剤の成分を結合させ、刷毛塗り時にコーティング剤が発泡体モデルの表面に確実に密着するようにします。バインダーは主に1種類または複数の有機バインダーから構成されます。バインダーは、コーティング剤が乾燥する前に発泡体モデルの表面に確実に密着させるだけでなく、乾燥後や注型時にもコーティング剤に一定の強度を与えます。
懸濁剤の主な機能は、担体とコロイドを形成して耐火セラミック粉末を懸濁させ、コーティングの流動性を確保するとともに、固体粒子の凝集や沈殿を防ぐことである。
防腐剤は、塗膜中の細菌や微生物の増殖を抑制し、塗膜の腐敗や劣化を防ぎます。
界面活性剤は主に、コーティング製造工程において固体粒子が濡れやすくなるようにし、ロストフォーム鋳造品のコーティングがフォームモデルの表面を濡らしやすくなるようにする働きをする。
消泡剤は、塗料の製造および使用時に大量の泡が発生するのを防ぐために使用されます。また、塗料に顔料を添加することで、美観を高めたり、取り扱いを容易にしたりすることもできます。様々な成分に多くの選択肢がありますが、成分同士が相互作用したり、塗料の複数の側面に同時に影響を与えたりする成分もあることに注意が必要です。
