鋳造工程において、溶融金属と直接接触する砂型（中子）の作業面の品質は、鋳造品質に決定的な影響を与える。コーティング鋳型や砂型（コア）の表面にコーティングを施すことは、鋳造表面品質を向上させるための経済的、実用的かつ非常に効果的な方法です。注湯時、コーティング層は溶融金属と鋳型の間に位置することで、溶融金属と砂型（コア）間の界面接触状態や高温反応を調整・最適化し、様々な鋳造欠陥の発生を防ぎます。近年、鋳造品質に対する要求がますます厳しくなるにつれ、高品質コーティングの製造と応用は国内外で広く注目を集めています。

I. コーティングの機能

1. 表面品質の向上

コーティングは、機械的な浸透を防ぎ、鋳造品の寸法精度を高め、望ましい表面粗さを実現します。適切なコーティング層を用いることで、鋳造品の表面粗さをRa = 25～50 μm（コーティングなし）からRa = 3.2～6.3 μmまで低減できます。

2. 化学物質の浸透を防ぐ

高温で鋳造され、肉厚が大きい鋳物の場合、優れた高温化学安定性と特殊添加剤を備えた高品質のコーティングを使用することで、溶融金属と砂型との間の化学反応を防ぎ、浸透層の形成を回避し、滑らかな鋳造表面を実現できます。

3. 金型表面強度の向上と、剥離、砂の浸食、砂の混入などの欠陥の低減

表面強度の低い砂型（例えば、粘土グリーン砂型や、良好な崩壊性が求められる水ガラス砂型）や、熱分解温度の低いバインダー（例えば、各種有機バインダー）は、注湯時に表面剥離、砂の浸食、砂の混入が発生しやすい。優れた強度と耐火性を持つコーティングは、これらの欠陥を軽減または解消し、有機バインダーの適用温度範囲を拡大するのに役立つ。

4. 鋳造時の冷却速度を制御し、収縮空洞、気孔、亀裂、その他の欠陥を防止する

熱伝導率の異なる耐火材を使用し、コーティングの厚さを調整することで、溶融金属から砂型への熱伝達速度を制御し、鋳造冷却速度を調整して、ひび割れや収縮による欠陥を防ぐことができる。

5. 有害元素を遮蔽し、ガス多孔性、浸炭、硫黄の吸着、局所的な球状化劣化、その他の欠陥を回避する

窒素含有フラン樹脂、またはベンゼンスルホン酸などの硬化剤で硬化させたフラン樹脂砂を用いた鋳造では、鋼鋳物は表面気孔が発生しやすく、低炭素ステンレス鋼鋳物は硫黄の混入や浸炭を起こしやすく、球状黒鉛鋳鉄鋳物は局所的な球状黒鉛化不良を起こす可能性があります。緻密な焼結コーティングは、砂型（コア）からの窒素、硫黄、炭素が溶融金属と反応するのを効果的に遮断し、鋼鋳物における表面気孔、浸炭、硫黄の混入、および球状黒鉛鋳物における局所的な球状黒鉛化不良を防止します。

6．鋳造品の表面組成、微細構造、および特性の改質

特殊な断熱・冷却コーティングは、溶融金属の冷却速度と結晶化速度を変化させ、鋳造表面に逆冷却組織や白鉄組織を生成し、所望の硬度と機械的特性を実現します。注湯金属と同じ組成、または格子定数が類似した金属粉末をコーティングに添加することで、結晶粒微細化のための核生成サイトが得られます。溶融金属の注湯温度よりわずかに低い融点を持つ金属元素や合金粉末を添加すると、液相拡散によって鋳造品の表面合金化が可能になります。注湯温度より高い融点を持つ金属元素や合金粉末を添加すると、鋳造表面と合金化せず、内部に埋め込まれるため、耐摩耗性などの特殊な表面特性が付与されます。

砂型鋳造を例にとると、おおまかな統計では、鋳造後の洗浄費用が総生産コストの約30%を占めることが分かります。コーティングを使用することで洗浄費用を10%以上削減でき、コーティングおよび塗布費用は生産コストのわずか約5%に過ぎません。したがって、コーティングは、不良率の低下や機械的特性の向上といった付加的なメリットを除いても、鋳造全体の生産コストを5%以上削減できることになります。

II．砂型（コア）コーティングの選定方法

III．塗装塗布時の注意事項

1. 塗料の撹拌と希釈

塗料は使用前に十分に攪拌し、実際の状況に応じて適切な量の溶剤で希釈して必要な粘度に調整してください。低粘度は、スプレー塗装、浸漬塗装、フローコーティング、または低浸透性・低強度の砂型への使用に適しています。高粘度は、刷毛塗りや高浸透性・高強度の砂型への使用に適しています。

2. コーティングの厚さ

コーティング層が薄すぎると、コーティング性能が優れていても満足のいく鋳造表面品質が得られず、逆に厚すぎると無駄が生じます。材料を節約し、コーティングの耐亀裂性を向上させるため、耐浸透性能を確保することを前提として、コーティングの厚さを最小限に抑える必要があります。一般的なコーティングの厚さは 0.15 ～ 1 mm で、超重量鋳物の場合は 1 ～ 2 mm です。鋳鉄部品にはより小さい値が適用され、鋳鋼および鋳造銅部品にはより大きな値が使用されます。1 回あたりの塗布の厚さは 0.3 mm を超えてはなりません。厚いコーティングには複数回の塗布が必要です。最初の層は、再コーティングする前に、半乾燥 (水性) または点火、乾燥、室温まで冷却 (アルコール系) する必要があります。

3. コーティングの硬化

水性塗料は、水ガラス砂型（コア）の乾燥前または表面乾燥前に塗布する必要があります。熱硬化性樹脂砂および油砂は、一般的に乾燥後にコーティングされ、残留熱を利用して乾燥させるか、二次焼成を行います。粘土乾燥型（コア）または表面乾燥型（コア）は、乾燥前または乾燥後にコーティングできます。水性塗料の乾燥温度は 100 ～ 450 °C です。トーチ、ガス、または酸素アセチレン炎で表面乾燥する場合は、バインダーの過燃焼を防ぐため、局所的な領域に熱を集中させないようにしてください。アルコール系塗料は、溶剤の過剰な浸透と蒸発を防ぐため、塗布後すぐに点火して乾燥させる必要があります。長時間放置して点火しない場合、または燃焼が不完全な場合は、少量のアルコールを塗料に噴霧して燃焼を促進できます。大型の砂型（コア）の場合は、局所乾燥を採用できます。

4. コーティング剤の保管

水性塗料は、保管中は直射日光と凍結を避けてください。アルコール系塗料は、密閉保管、防火、および防湿が必要です。

さらに、効果的なコーティング性能を実現するためには、砂型（コア）基材は比較的滑らかな表面、均一な圧縮、および十分な強度を備えている必要があります。そうでない場合、塗布が困難になり、コーティングにひび割れや剥離が生じる可能性があります。

結論として、適切なコーティングを選択し、正しく塗布することが、高品質な鋳造品を実現するための鍵となります。シンダ鋳造コーティングさまざまな砂型システムに対応した、信頼性の高いカスタマイズソリューションを提供することで、欠陥の最小化、洗浄コストの削減、生産効率の向上を支援します。