砂型鋳造用クロマイト砂の利点

砂型鋳造用クロマイト砂の利点

1. 優れた高温安定性（耐火性能）

• 高い耐火性：クロマイト砂の 融点はおよそ2,180℃で 、 使用温度は1,600～1,800℃です （焼結温度がおよそ1,200℃の珪砂などの一般的な砂よりもはるかに高い）。溶融金属（例えば1,500～1,600℃の鋼）と直接接触しても軟化、溶融、焼結を起こさず、 砂融着 （溶融砂が鋳型表面に付着する）や 鋳型の崩壊などの欠陥を回避します。
• 低熱膨張：熱膨張係数はわずか約5～8×10⁻⁶/°C（珪砂の約12×10⁻⁶/°Cよりはるかに低い）です。これにより、鋳造時の急激な温度変化による鋳型の割れや変形を最小限に抑え、鋳型の形状を維持して微細な鋳造ディテールを再現します。

2. 優れた化学的不活性（金属反応に対する耐性）

• 鉄系合金との反応なし：珪砂（SiO₂）は溶融鉄と反応して低融点の鉄輝石（Fe₂SiO₄）を形成し（ 金属の浸透 や ヘコミ欠陥の原因となる）、これとは異なり、クロマイト砂は鉄、鋼、およびほとんどの非鉄合金と反応しません。これにより、鋳物の表面が滑らかに保たれ、鋳造後の洗浄作業が軽減されます。
• スラグ／フラックスに対する耐腐食性：鋳造時に発生する酸性、中性、弱アルカリ性のスラグに対して不活性です。これにより、スラグによる鋳型の侵食を防ぎ、鋳型キャビティの損傷を防ぎ、 スラグ介在物 （鋳造における主要な欠陥）の発生を防ぎます。

3. 優れた熱伝導性と放熱性

• 方向性凝固を促進: 鋳造表面からのより速い熱放散 (クロマイト砂型経由) により、溶融金属が外側から内側に向​​かって均一に凝固します。これにより、 収縮空洞 や 多孔性などの内部欠陥が軽減されます (厚肉または重量のある鋳造品では重大)。
• 鋳造サイクルの短縮: 冷却が速いため凝固プロセスが高速化され、鋳型の剥離と鋳造処理に必要な時間が短縮され、特に大量または大規模な鋳造の生産効率が向上します。

4. 高密度と金型安定性

• 溶融金属による「洗掘」を防止：高密度の砂粒子は、鋳込み時に高速で流れる溶融金属によって洗い流されにくく（洗掘されにくい）。これにより、 砂介在物 （緩い砂粒子が鋳物内に閉じ込められる欠陥）の発生を防ぎます。
• タイトな鋳型の充填：高密度の砂は鋳型内でよりタイトに充填され、粒子間の空隙を低減します。これにより鋳型の剛性が向上し、鋳造中の鋳型壁の動きが抑制され、鋳物の寸法を正確に再現できます（高い寸法精度）。

5. 再利用性（費用対効果）が高い

• 低摩耗率：高い硬度（モース硬度約5.5～6.5）により、鋳型製造、剥離、リサイクル時の粒子の破損を低減します。複数回の繰り返し使用後も、砂の粒子サイズと形状は安定しています。
• 最小限の使用後処理：リサイクルされたクロマイト砂は、再利用基準を満たすために、簡単なふるい分け（不純物の除去）または軽い再調整（少量の新鮮な砂の添加など）のみが必要です。これにより、使い捨て砂（例えば、より高価でリサイクル性が低いジルコン砂）と比較して原材料コストを削減できます。

6. 特殊な鋳造プロセスに適しています

• インベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）：精密鋳造（航空宇宙部品など）に不可欠な高温耐性を高めるために、シェルモールド内の耐火充填剤として使用できます。
• 大型砂型鋳造：重量鋳物（エンジンブロック、タービンハウジングなど）の場合、鋳型の安定性と放熱性により変形や内部欠陥を防止します。