JP2000017303A

JP2000017303A - 金属製品の製造方法

Info

Publication number: JP2000017303A
Application number: JP10179935A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Yoshida; 義人吉田
Original assignee: YOSHIDA CAST KOGYO KK
Current assignee: YOSHIDA CAST KOGYO KK
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】金属製品の製造方法に関し、さらに詳しくは
ロストワックス法における鋳型作製を用いて金属粘土の
焼結を行う金属製品の製造方法を提案する。【解決手段】マスターモデルを作製し、それによって
ゴム型１を作成し、該ゴム型１にてワックスパターン６
を作製し、ワックスパターン６を鋳枠７にて包囲し、鋳
枠７内に耐火材８’を注入して真空脱泡して鋳型８を作
製し、硬化後、ワックスパターン６を真空脱ろう装置９
にて除去し、乾燥後、金属粉末にバインダー及び水を混
合してなる組成物１８を円錐型ノズル５を備える射出装
置にて鋳型内部に射出し、乾燥した後、鋳型８を炉内に
入れて焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製品の製造方
法に関し、さらに詳しくはロストワックス法における鋳
型作製を用いて金属粘土の焼結を行う金属製品の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、貴金属微粉末にバインダー及び水
を混合した金属粘土（可塑性粘土組成物）が開発、市販
され、その成形の容易性により、ペンダントトップ、指
輪、ブローチ、ピアス等で種々の形状、デザインに造
形、焼成されて貴金属製品として使用されている。ま
た、粘土状ばかりでなく、ペースト状のものも市販さ
れ、極めて微細な形状を造形できるようになっている。
このような金属粘土及びその技術は、特にカルチャー教
室等で利用されて普及してきているが、作成者が消費者
であって自分が所望するデザインの物品を得ることがで
きるという利点を有する反面、以下のような問題もあっ
た。複雑なデザイン形状を所望しても、それを作成する
技術を持たなければ実際に所望のデザインのものを得る
ことはできなかった。そのため、例えばデザインの創意
性に優れていても手先が不器用な者は、所望の物品を得
るのに多大な費用と時間がかかることがあった。逆に手
先が器用であるにもかかわらず、デザインの創意性が無
いという場合もあった。また、金属粘土を任意形状に造
形した後、１０００℃に近い温度にて焼結する必要があ
るため、専用の加熱炉を購入して焼結する必要があっ
た。さらに、金属焼結体の表面を研磨するにも、専用の
研磨装置を購入する必要があった。さらに、この金属粘
土は、カルチャー教室等で手造りを趣味とするサークル
等で、比較的小さなアクセサリーを作るのに用いられて
いるに過ぎないので、量的には需要量は大きくはない。
そのため、価格が高いものとなっていた。また、焼結体
は、鋳造体等に比べて極めて軽量であるという利点があ
るが、そのような軽量の装飾品を手に入れるためには、
半ば素人が作ったものを購入するか、自分で粘土素材を
購入してカルチャー教室等に通って作成しなければなら
ないため、折角の利点が十分に活用されているとはいえ
なかった。

【０００３】一方、従来より、貴金属宝飾品の製造にお
いてその加工方法の主体をなす工法はロストワックス鋳
造法である。上記したロストワックス鋳造法の特徴（利
点）は、デザインにおける自由度が極めて大きく、しか
も複雑な形状を高い信頼性で再現することができること
である。尚、前述のように金属粘土でも或る程度の微細
な形状を造形できるが、ロストワックス鋳造法で得られ
る微細形状は金属粘土から得られるものとはレベルが違
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は、工
業的に成熟した技術であるロストワックス法の鋳型作成
技術を前記金属粘土の技術に導入し、金属粘土の市場拡
大を図るとともに、軽量で、特にペンダントヘッドやイ
ヤリング、ピアス等に好適な貴金属宝飾品を市場に提供
することを目的として本発明に到った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、マスターモデルを作製し、それによって
ゴム型を作成し、該ゴム型にてワックスパターンを作製
し、このワックスパターンを鋳枠にて包囲し、鋳枠内に
耐火材を注入して真空脱泡して鋳型を作製し、硬化後、
ワックスパターンを除去し、乾燥後、金属粉末にバイン
ダー及び水を混合してなる組成物を円錐型ノズルを備え
る射出装置にて鋳型内部に射出し、乾燥した後、鋳型を
炉内に入れて焼結する金属製品の製造方法に関するもの
である。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いる金属粉末にバイン
ダー及び水を混合してなる組成物は、純金属又は合金の
一種以上からなる金属粉末と有機系バインダと水等を混
練してなる流動性を有するペースト状（スラリー状）で
あって、既に市販されているものがあるので、それを用
いても良いし、分散性を損なわない範囲で適宜に水で薄
めて用いるようにしても良い。金属粉末としては、装飾
品を作成する場合には、金（Ａｕ），銀（Ａｇ），プラ
チナ（Ｐｔ）等の純貴金属、或いはそれらを含む合金を
主成分として使用するが、用途によっては、銅（Ｃ
ｕ），鉄（Ｆｅ），チタン（Ｔｉ）等を含むものでも良
い。この金属粉末は、粒径１〜１００μｍ程度のものが
全体の９０％以上を占め、特に平均粒径が５〜３０μｍ
で適度な粒度分布幅を持つものが望ましい。これは大き
な粒子同士間に生ずる間隙を小さな粒子が埋めることに
より、粒子全体が高密度化し、焼結時に発生する収縮率
の低い金属焼結体を得ることができるからである。ま
た、有機系バインダとしては、水溶性セルロース類や水
溶性アクリル類，ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、デ
ンプンやデキストリン等の多糖類など、公知の水溶性粘
結剤が用いられる。さらに必要に応じて上記有機系バイ
ンダとして、デンプン０．０２〜４．０ｗｔ％（特に好
ましくは０．０２〜３．０ｗｔ％）やメチルセルロース
等の水溶性セルロース類０．０２〜４．０ｗｔ％（特に
好ましくは０．０２〜３．０ｗｔ％）とパルプ繊維０〜
３．０ｗｔ％とを含有するものを用いるようにしても良
い。また、デンプン、水溶性セルロース類、パルプ繊維
等から構成される有機バインダの量としては、その合計
量が０．１〜１０ｗｔ％の範囲内であることが望まし
い。

【０００７】尚、本発明に用いるスラリー状の組成物
は、乾燥時にひび割れが発生しないものであればよく、
市販の金属粘土のように造形時の手への付着性等を考慮
したものでなくてもよい。

【０００８】また、本発明において鋳型作成に用いる各
種材料及び装置は、公知のものを使用すれば良く、特に
限定するものではない。

【０００９】以下に、本発明の製造方法を図面に基づい
て順に詳細に説明する。まず、マスターモデルを作製する。このマスターモ
デルは、素材は銀でも真鍮でも良く、所望のデザイン通
りに彫金等公知の技術によって作製すればよい。図示実
施例ではコイン状のペンダントヘッドのマスターモデル
を真鍮で作製したが、それ自体は図示していない。尚、
本発明の製造方法は、このマスターモデルの作製におい
て、従前のロストワックス鋳造法と同様に極めて微細な
形状としてもそれを再現することができ、しかも鋳造体
の半分以下の軽量の製品とすることができるということ
が、効果の特徴である。例えば焼結体の強度を考慮して
０．５ｍｍ程度の細線、或いは細線で構成された籠状体
を作製する場合、従来の金属粘土では、自重により形状
を維持できないし、適宜支持体の表面にペーストを載せ
る方法では、断面が半円形状に潰れてしまい、断面が円
形状の細線を造形することができない。即ち、金属粘土
をペースト状にして造形することにより、或る程度のデ
ザインの拡大化は果たされるものの、ペーストの流動性
によって生じてしまう実現不可能なデザイン領域が存在
するのである。

【００１０】ゴム型を作製する。前記マスターモデ
ルを原型として、図１に示すようなゴム型（割型）１を
作製する。図示実施例では、円錐状の導入部２と短直線
状の延出部３と型部４とが形成されたゴム型１とした。
また、導入部２に嵌合する円錐状であって、注入孔が穿
設されたゴム円錐状支持台５を作製した。

【００１１】ワックスパターンを作製する。前記ゴ
ム型１内にワックスを注入してワックスパターン（ロウ
型）６を作製する。図示実施例では、円錐型ノズルを備
える射出装置（ノズル先端にゴム円錐状支持台５を取り
付けたものでも良い。）にてワックスを注入し、ワック
スパターン６を作製した。

【００１２】鋳型を作製する。前記ワックスパター
ン６を図２、及び図３に示すようにゴム円錐台５に立て
た状態で鋳枠７をかぶせる。次に鋳枠７内に耐火材８’
を注入し、真空脱泡する。１時間後、図４に示すように
ゴム円錐状支持台５を除き、硬化後、真空脱ロウ装置に
てワックスパターン６を除去（脱ロウ）して図５に示す
鋳型８を得る。尚、真空脱ロウ装置９は、図６に示すよ
うに特公昭５４−２６２０４号公報に記載のものを用い
た。図中、１０は温水、１１は釜の底部、１２は圧力流
体通路、１３は排出口又は通路、１４は底部に設けられ
た開口、１５はコック、１６は加熱手段、１７は排出通
路の拡大された部分である。このような真空脱ロウ装置
９は、ワックスパターンを燃焼するものではないので、
ダイオキシン等の有害ガスを発生させないので、地球環
境に優しいものである。

【００１３】鋳型を乾燥する。得られた鋳型内部の
水分をとるため、鋳型８を乾燥する。この場合、１００
℃程度で乾燥した。そして、表面に合成樹脂、ロウ、油
脂からなる補強液を鋳型面にフデで塗布した。この補強
液は、石材用艶出し剤として市販されているものを用い
た。

【００１４】金属粘土のスラリーを鋳型内部に射出
する。金属粘土のスラリー１８としては、市販のアート
シルバーペーストタイプ（相田化学株式会社製）を用
い、図７に示すように円錐型ノズルを備える射出装置
（図示実施例ではノズル先端にゴム円錐状支持台５を取
り付けたものを用いた。）にて前記金属粘土のスラリー
１８を射出した。そして、鋳型内部及び湯道に金属粘土
のスラリー１８が充填されたら、円錐状の空部にも金属
粘土のスラリー１８を注入する。金属粘土のスラリー１
８中に混合されている空気を除くため、射出後１０〜１
５時間程度放置すると、図８に示すように乾燥による収
縮が観察された。

【００１５】鋳型を炉内に入れて焼結する。前記鋳
型８を炉内に入れ、常温から温度を上昇し、８００℃に
なったら３〜４時間程度その温度に保持する。この焼結
条件は、使用した金属粉末の種類によって異なるので、
適宜に行えばよい。その後、放冷して十分に温度が低下
した後、水中に没入し、耐火材（鋳型８）を崩壊させて
焼結体を得た。湯道等の部分を切断し、表面を研磨して
製品１９とした。

【００１６】得られた製品１９はマスターモデルに比べ
て僅かに寸法収縮が確認されたが、その重量は鋳造体に
比べて約半分から１／３程度の軽量であった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法
は、工業的に成熟した技術であるロストワックス法の鋳
型作成技術を金属粘土の技術に導入し、金属粘土の市場
拡大を図るとともに、軽量で、特にペンダントヘッドや
イヤリング、ピアス等に好適な貴金属宝飾品を市場に提
供することができる。また、ロストワックス鋳造法にお
ける鋳型作製の技術により、従来の金属粘土を用いた製
造法では実現不可能な領域のデザインについても容易に
実施することができ、例えば焼結体の強度を考慮しなけ
れば、０．１ｍｍ以下の断面円形の細線部分を形成する
ことも可能である。

【００１８】また、ワックスパターンを円錐状支持台に
支持させた状態で鋳枠にて包囲し、この円錐状支持台と
同一形状の円錐型ノズルを備える射出装置にて射出成形
すると、鋳型内に十分に金属粘土のスラリーが充填さ
れ、製造不良等を生ずることがない。

【００１９】さらに、真空脱ロウ装置を用いてワックス
パターンを除去するようにすると、ワックスパターンを
燃焼する方法のようにダイオキシン等を発生することが
ないので、地球環境に優しいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）実施例の製造方法にて作成されたゴム型
を示す平面図、（ｂ）側面図である。

【図２】実施例の製造方法にて作成されたワックスパタ
ーンに鋳枠をかぶせる状態を示す斜視図である。

【図３】実施例の製造方法にて耐火材を充填した状態を
示す断面図である。

【図４】実施例の製造方法にて鋳型から円錐状支持台を
取り外した状態を示す断面図である。

【図５】実施例の製造方法にて作成された鋳型を示す断
面図である。

【図６】実施例の製造方法にて鋳型を示す断面図であ
る。

【図７】実施例の製造方法にて鋳型に射出装置から金属
粘土のスラリーを注入する状態を示す断面図である。

【図８】実施例の製造方法にて鋳型に金属粘土のスラリ
ーを注入して放置した状態を示す断面図である。

【図９】実施例の製造方法により作製されたペンダント
ヘッドを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ゴム型２導入部３延出部４型部５ゴム円錐状支持台６ワックスパターン７鋳枠８’ 耐火材８鋳型１８金属粘土のスラリー１９製品（ペンダントヘッド）

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１日（１９９９．６．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑み提案
されたもので、マスターモデルを作製し、それによって
ゴム型を作成し、該ゴム型にてワックスパターンを作製
し、このワックスパターンを鋳枠にて包囲し、鋳枠内に
耐火材を注入して真空脱泡して鋳型を作製し、硬化後、
ワックスパターンを除去し、乾燥後、表面に合成樹脂、
ロウ、油脂からなる補強液である石材用艶出し剤を塗布
した後、金属粉末にバインダー及び水を混合してなる組
成物を円錐型ノズルを備える射出装置にて鋳型内部に射
出し、乾燥した後、鋳型を炉内に入れて焼結する金属製
品の製造方法に関するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスターモデルを作製し、それによって
ゴム型を作成し、該ゴム型にてワックスパターンを作製
し、ワックスパターンを鋳枠にて包囲し、鋳枠内に耐火
材を注入して真空脱泡して鋳型を作製し、硬化後、ワッ
クスパターンを除去し、乾燥後、金属粉末にバインダー
及び水を混合してなる組成物を円錐型ノズルを備える射
出装置にて鋳型内部に射出し、乾燥した後、鋳型を炉内
に入れて焼結する金属製品の製造方法。
【請求項２】ワックスパターンを円錐状支持台に支持
させた状態で鋳枠にて包囲し、この円錐状支持台と同一
形状の円錐型ノズルを備える射出装置にて射出成形する
請求項１に記載の金属製品の製造方法。
【請求項３】ワックスパターンを真空脱ろう装置にて
除去する請求項１又は２に記載の金属製品の製造方法。