JP2000288682A - 過冷金属の鋳造法 - Google Patents
過冷金属の鋳造法Info
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- JP2000288682A JP2000288682A JP11095025A JP9502599A JP2000288682A JP 2000288682 A JP2000288682 A JP 2000288682A JP 11095025 A JP11095025 A JP 11095025A JP 9502599 A JP9502599 A JP 9502599A JP 2000288682 A JP2000288682 A JP 2000288682A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロストワックスを用いる精密鋳造法により、
過冷金属より成る製品を鋳造する方法を提供する。 【解決手段】 ロストワックスを用いた精密鋳造法にお
いて、過冷金属となる合金材料を溶解後、該合金の融点
＋200 ℃以上に加熱し、冷却した鋳型に該合金の溶湯を
即座に流し込み急冷する。冷却した鋳型の温度は、該合
金の結晶化温度以下が望ましい。
過冷金属より成る製品を鋳造する方法を提供する。 【解決手段】 ロストワックスを用いた精密鋳造法にお
いて、過冷金属となる合金材料を溶解後、該合金の融点
＋200 ℃以上に加熱し、冷却した鋳型に該合金の溶湯を
即座に流し込み急冷する。冷却した鋳型の温度は、該合
金の結晶化温度以下が望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過冷金属より成る
装飾品、歯科用材料等をロストワックスによる精密鋳造
法により製造する方法に関する。
装飾品、歯科用材料等をロストワックスによる精密鋳造
法により製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ペンダント、指輪、ブローチ
及びネックレス等の装飾品や歯科用材料など微細な形状
の製品を作る場合、ロストワックスによる精密鋳造法が
一般的に用いられている。このロストワックスによる精
密鋳造法は、微細で複雑な形状の物を手軽に安いコスト
で、しかも大量に作ることができる方法として大変重宝
な方法である。
及びネックレス等の装飾品や歯科用材料など微細な形状
の製品を作る場合、ロストワックスによる精密鋳造法が
一般的に用いられている。このロストワックスによる精
密鋳造法は、微細で複雑な形状の物を手軽に安いコスト
で、しかも大量に作ることができる方法として大変重宝
な方法である。
【０００３】このロストワックスによる精密鋳造法を用
いる場合、気をつけなければならない点として、鋳型の
微細な形状部にいかにして金属材料の溶湯を行き渡らせ
るか、また、金属材料中にいかにして鬆や割れ、湯廻り
不良等の欠陥ができないようにするかが挙げられてい
る。
いる場合、気をつけなければならない点として、鋳型の
微細な形状部にいかにして金属材料の溶湯を行き渡らせ
るか、また、金属材料中にいかにして鬆や割れ、湯廻り
不良等の欠陥ができないようにするかが挙げられてい
る。
【０００４】これらの問題を解消する手段として、金属
材料の溶湯を鋳型の中でゆっくり冷却させることが有効
と思われるが、そのために溶湯の温度を高くすること
は、金属材料中に吸蔵したガスを凝固時に放出してしま
うので好ましくなかった。そのため、溶湯の温度を融点
以上であまり高くすることは困難であり、溶湯をゆっく
り冷却させるための方策として、従来は鋳型を800 ℃〜
900 ℃で焼成し、その温度に一定時間保った後に、鋳型
温度が300 ℃以上になるように鋳造機にセットし、鋳造
するのが一般的であった。このようにすることにより、
溶湯は鋳型の中でゆっくりと冷却され、凝固するまでに
溶湯が鋳型の隅々にまで行き渡り、また、内部のガスも
外部へ抜け、微細な形状を忠実に再現した、鬆や割れ、
湯廻り不良等の欠陥のない製品ができ上がる。すなわ
ち、鋳造温度は出来るだけ低く、鋳型温度は高めにする
ことが、一般金属合金の鋳造を成功させる常識であっ
た。
材料の溶湯を鋳型の中でゆっくり冷却させることが有効
と思われるが、そのために溶湯の温度を高くすること
は、金属材料中に吸蔵したガスを凝固時に放出してしま
うので好ましくなかった。そのため、溶湯の温度を融点
以上であまり高くすることは困難であり、溶湯をゆっく
り冷却させるための方策として、従来は鋳型を800 ℃〜
900 ℃で焼成し、その温度に一定時間保った後に、鋳型
温度が300 ℃以上になるように鋳造機にセットし、鋳造
するのが一般的であった。このようにすることにより、
溶湯は鋳型の中でゆっくりと冷却され、凝固するまでに
溶湯が鋳型の隅々にまで行き渡り、また、内部のガスも
外部へ抜け、微細な形状を忠実に再現した、鬆や割れ、
湯廻り不良等の欠陥のない製品ができ上がる。すなわ
ち、鋳造温度は出来るだけ低く、鋳型温度は高めにする
ことが、一般金属合金の鋳造を成功させる常識であっ
た。
【０００５】ところで近年、特異な特性を持つ材料とし
て過冷金属が注目されている。過冷金属は、特に、硬さ
が固い等の特性を有するものが多く、耐磨耗性の必要な
装飾品や歯科材料として好適と思われている。
て過冷金属が注目されている。過冷金属は、特に、硬さ
が固い等の特性を有するものが多く、耐磨耗性の必要な
装飾品や歯科材料として好適と思われている。
【０００６】この過冷金属は、ある特定の組成の合金
が、溶解後急冷されることにより、ガラス化し、特異な
性質を発揮するものである。そのため、過冷金属を得る
ためには、いかにして溶湯を急冷するかということが重
要となるが、過冷金属より成る装飾品等を精密鋳造法に
より作ろうとした場合、従来の条件では冷却速度が遅
く、過冷金属が得られなかった。
が、溶解後急冷されることにより、ガラス化し、特異な
性質を発揮するものである。そのため、過冷金属を得る
ためには、いかにして溶湯を急冷するかということが重
要となるが、過冷金属より成る装飾品等を精密鋳造法に
より作ろうとした場合、従来の条件では冷却速度が遅
く、過冷金属が得られなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決し、過冷金属より成る装飾品や歯科材料
の製造時、ロストワックスによる精密鋳造法を用いるこ
とにより、鋳型の微細な形状を忠実に再現し、鬆や割
れ、湯廻り不良等の欠陥のない過冷金属より成る製品を
得ることのできる方法を提供する。
な問題点を解決し、過冷金属より成る装飾品や歯科材料
の製造時、ロストワックスによる精密鋳造法を用いるこ
とにより、鋳型の微細な形状を忠実に再現し、鬆や割
れ、湯廻り不良等の欠陥のない過冷金属より成る製品を
得ることのできる方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の過冷金属の鋳造法は、ロストワックスを用い
た精密鋳造法により鋳造する方法において、過冷金属と
なる合金材料を溶解後該合金の融点＋200 ℃以上に加熱
し、冷却した鋳型に該合金の溶湯を即座に流し込み急冷
することを特徴とするものである。
の本発明の過冷金属の鋳造法は、ロストワックスを用い
た精密鋳造法により鋳造する方法において、過冷金属と
なる合金材料を溶解後該合金の融点＋200 ℃以上に加熱
し、冷却した鋳型に該合金の溶湯を即座に流し込み急冷
することを特徴とするものである。
【０００９】これは、従来のロストワックスによる鋳造
法の常識を破ったものであり、ガス発生によって鬆など
ができる高温に溶解温度を上げて鋳造すること、そし
て、鋳型は出来るだけ低い温度にして鋳造することな
ど、従来の常識とは全く反対の条件で鋳造することを特
徴とするものである。
法の常識を破ったものであり、ガス発生によって鬆など
ができる高温に溶解温度を上げて鋳造すること、そし
て、鋳型は出来るだけ低い温度にして鋳造することな
ど、従来の常識とは全く反対の条件で鋳造することを特
徴とするものである。
【００１０】なお、上記冷却した鋳型の温度は、該合金
の結晶化温度以下であることが望ましい。
の結晶化温度以下であることが望ましい。
【００１１】上記のような構成により、本発明の過冷金
属の鋳造方法では、合金の溶湯が予め高温に加熱されて
いるため、鋳型の微細な形状部に速やかに行き渡り、さ
らに、溶湯が鋳型に接触した時点で、鋳型が冷却されて
いるため、溶湯も速やかに冷却されるので、溶湯が急冷
されて過冷金属になる。
属の鋳造方法では、合金の溶湯が予め高温に加熱されて
いるため、鋳型の微細な形状部に速やかに行き渡り、さ
らに、溶湯が鋳型に接触した時点で、鋳型が冷却されて
いるため、溶湯も速やかに冷却されるので、溶湯が急冷
されて過冷金属になる。
【００１２】従来の金属を精密鋳造法により鋳造する場
合、凝固時、液体から固体への変化であるため吸蔵した
ガスを放出しやすく、特に、溶湯を高温にすればするほ
どガスを吸蔵するようになり、融点より大幅に高い温度
とすることは困難であった。それに対し、過冷金属の場
合、凝固時も液体から液体と相変化がないためガスの放
出がなく、従って、溶湯をいくらでも高温にすることが
でき、上記の構成が可能となった。
合、凝固時、液体から固体への変化であるため吸蔵した
ガスを放出しやすく、特に、溶湯を高温にすればするほ
どガスを吸蔵するようになり、融点より大幅に高い温度
とすることは困難であった。それに対し、過冷金属の場
合、凝固時も液体から液体と相変化がないためガスの放
出がなく、従って、溶湯をいくらでも高温にすることが
でき、上記の構成が可能となった。
【００１３】溶湯の温度を融点＋200 ℃以上としたの
は、この範囲に加熱しておけば、溶湯が鋳型の途中で固
まることがないためである。上限は、それほど厳密では
ないが、あまり高温になると鋳型中で急冷されなくなる
点や、エネルギーが無駄である点などを考慮して、およ
そ融点＋300 ℃程度である。
は、この範囲に加熱しておけば、溶湯が鋳型の途中で固
まることがないためである。上限は、それほど厳密では
ないが、あまり高温になると鋳型中で急冷されなくなる
点や、エネルギーが無駄である点などを考慮して、およ
そ融点＋300 ℃程度である。
【００１４】このように、本発明の過冷金属の鋳造法で
は、上記のように溶湯を予め高温に加熱しておけるた
め、鋳型を冷却しておいても溶湯が微細な形状部に行き
渡り、途中で固まってしまうことがない。その後溶湯が
鋳型の隅々まで行き渡った時点で、溶湯は鋳型により急
冷されてガラス化し、過冷金属となる。
は、上記のように溶湯を予め高温に加熱しておけるた
め、鋳型を冷却しておいても溶湯が微細な形状部に行き
渡り、途中で固まってしまうことがない。その後溶湯が
鋳型の隅々まで行き渡った時点で、溶湯は鋳型により急
冷されてガラス化し、過冷金属となる。
【００１５】冷却した鋳型の温度は、合金の溶湯が固化
するときに、その合金の結晶化温度以下になるようにし
なければならない。従って、溶湯の量と温度により、鋳
型温度を選定しなければならない。特に、肉厚の製品を
鋳造する場合は、鋳型周辺を強制水冷したりしなければ
ならない。下限は、それほど厳密ではないが、あまり冷
却し過ぎても無駄である点や、鋳型があまり冷たくなり
過ぎている場合、高温に保った溶湯であっても鋳型の途
中で固まってしまう恐れがあるため、およそ50〜100 ℃
程度である。
するときに、その合金の結晶化温度以下になるようにし
なければならない。従って、溶湯の量と温度により、鋳
型温度を選定しなければならない。特に、肉厚の製品を
鋳造する場合は、鋳型周辺を強制水冷したりしなければ
ならない。下限は、それほど厳密ではないが、あまり冷
却し過ぎても無駄である点や、鋳型があまり冷たくなり
過ぎている場合、高温に保った溶湯であっても鋳型の途
中で固まってしまう恐れがあるため、およそ50〜100 ℃
程度である。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明で用いる過冷金属は、特に
その種類を問わず、溶融状態から急冷することによりガ
ラス化するものであれば何でも用いられる。特に、精密
鋳造法で作られる装飾品や歯科材料には、PdCuNiP 系や
ZrAlNiCuPd系の過冷金属が用いられる。
その種類を問わず、溶融状態から急冷することによりガ
ラス化するものであれば何でも用いられる。特に、精密
鋳造法で作られる装飾品や歯科材料には、PdCuNiP 系や
ZrAlNiCuPd系の過冷金属が用いられる。
【００１７】溶解は、高周波溶解炉、電気炉等何でもか
まわないが、金属の酸化を防ぐため、Ar等不活性雰囲気
中で溶解するのが好ましい。溶解後、溶湯を所定の温度
まで加熱した後、鋳型へ流し込む。冷却方法は特定しな
いが、一般的には圧縮空気やN2の冷却ガスで冷やした
り、水冷したりする。
まわないが、金属の酸化を防ぐため、Ar等不活性雰囲気
中で溶解するのが好ましい。溶解後、溶湯を所定の温度
まで加熱した後、鋳型へ流し込む。冷却方法は特定しな
いが、一般的には圧縮空気やN2の冷却ガスで冷やした
り、水冷したりする。
【００１８】なお、溶湯を鋳型に流し込むとき、溶湯が
なるべく早く鋳型の隅々まで行き渡るのを助けるため、
加圧したガスで押し込むと良い。用いるガスは、N2等の
不活性ガスが良く、圧力は1.5 kg／cm2 から３kg／cm2
程度で十分である。
なるべく早く鋳型の隅々まで行き渡るのを助けるため、
加圧したガスで押し込むと良い。用いるガスは、N2等の
不活性ガスが良く、圧力は1.5 kg／cm2 から３kg／cm2
程度で十分である。
【００１９】このような工程を経ることにより、鋳型の
微細な形状を忠実に再現し、鬆や割れ、湯廻り不良等の
欠陥のない過冷金属より成る製品を得ることができる。
微細な形状を忠実に再現し、鬆や割れ、湯廻り不良等の
欠陥のない過冷金属より成る製品を得ることができる。
【００２０】＜実施例１＞ロストワックスを用いた精密
鋳造法により、お鈴を作製した。用いた材料は、Pd40-C
u30-Ni10-P20（at％）の合金材料であり、お鈴の大きさ
は開口の直径８cm、高さが４cm、肉厚は最大３mm、最小
0.5mmであった。ちなみにこの組成の合金は、融点が 5
22℃、結晶化温度は 366℃であった。上記組成となるよ
うに原料を混合した後、Ar雰囲気の電気炉で溶解し、さ
らに800℃になるまで加熱を続けた。鋳型はロストワッ
クスを用いて作製し、周囲を冷却水で冷やして50℃に温
度を保った。上記 800℃に加熱された溶湯を、２kg／cm
2 に加圧したN2ガスにより鋳型の中へ押し込み、鋳造を
行った。
鋳造法により、お鈴を作製した。用いた材料は、Pd40-C
u30-Ni10-P20（at％）の合金材料であり、お鈴の大きさ
は開口の直径８cm、高さが４cm、肉厚は最大３mm、最小
0.5mmであった。ちなみにこの組成の合金は、融点が 5
22℃、結晶化温度は 366℃であった。上記組成となるよ
うに原料を混合した後、Ar雰囲気の電気炉で溶解し、さ
らに800℃になるまで加熱を続けた。鋳型はロストワッ
クスを用いて作製し、周囲を冷却水で冷やして50℃に温
度を保った。上記 800℃に加熱された溶湯を、２kg／cm
2 に加圧したN2ガスにより鋳型の中へ押し込み、鋳造を
行った。
【００２１】＜従来例１＞実施例１と同様の方法でお鈴
を鋳造したが、唯一鋳型の温度を変化させ、370℃とし
た。
を鋳造したが、唯一鋳型の温度を変化させ、370℃とし
た。
【００２２】実施例１及び従来例１のどちらの場合も、
得られた製品は鋳型の細部まで忠実に再現し、鬆や割
れ、湯廻り不良等の欠陥の無いものであった。また、両
試料を示差熱分析にかけたところ、実施例１で得られた
試料は、ガラス化転移温度、結晶化温度が観測されたの
に対し、従来例１で得られた試料では、これらが観測さ
れなかった。また、実施例１で得られた試料は、Ｘ線回
折測定結果がブロードで、ビッカース硬さが 500Hvであ
ったのに対し、従来例１で得られた試料は、Ｘ線回折測
定結果にピークがあり、ビッカース硬さが600 Hvであっ
た。このように、実施例１で得られたものは過冷金属と
なっていたが、従来例１で得られたものは結晶化してし
まっていた。
得られた製品は鋳型の細部まで忠実に再現し、鬆や割
れ、湯廻り不良等の欠陥の無いものであった。また、両
試料を示差熱分析にかけたところ、実施例１で得られた
試料は、ガラス化転移温度、結晶化温度が観測されたの
に対し、従来例１で得られた試料では、これらが観測さ
れなかった。また、実施例１で得られた試料は、Ｘ線回
折測定結果がブロードで、ビッカース硬さが 500Hvであ
ったのに対し、従来例１で得られた試料は、Ｘ線回折測
定結果にピークがあり、ビッカース硬さが600 Hvであっ
た。このように、実施例１で得られたものは過冷金属と
なっていたが、従来例１で得られたものは結晶化してし
まっていた。
【００２３】＜実施例２及び従来例２＞実施例１及び従
来例１と同様な材料、方法により指輪（内径17mm、厚み
1.5 mm、幅３mm）を鋳造した。どちらも鋳型の形状を忠
実に再現しており、鬆や割れ、湯廻り不良等の欠陥も無
かったが、実施例２で得られたものは過冷金属になって
いたのに対し、従来例２で得られたものは結晶化してし
まっていた。
来例１と同様な材料、方法により指輪（内径17mm、厚み
1.5 mm、幅３mm）を鋳造した。どちらも鋳型の形状を忠
実に再現しており、鬆や割れ、湯廻り不良等の欠陥も無
かったが、実施例２で得られたものは過冷金属になって
いたのに対し、従来例２で得られたものは結晶化してし
まっていた。
【００２４】
【発明の効果】以上の通り本発明の過冷金属の鋳造法
は、ロストワックスを用いた精密鋳造法で過冷金属より
成る製品を手軽に、安価で大量に作ることができる方法
で、さらに、得られた製品は、微細な鋳型の形状を忠実
に再現し、鬆や割れ、湯廻り不良等の欠陥もないことか
ら、過冷金属より成る装飾品や歯科材料等の製造方法と
して有用である。
は、ロストワックスを用いた精密鋳造法で過冷金属より
成る製品を手軽に、安価で大量に作ることができる方法
で、さらに、得られた製品は、微細な鋳型の形状を忠実
に再現し、鬆や割れ、湯廻り不良等の欠陥もないことか
ら、過冷金属より成る装飾品や歯科材料等の製造方法と
して有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ロストワックスを用いた精密鋳造法によ
り鋳造する方法において、過冷金属となる合金材料を溶
解後、該合金の融点＋200 ℃以上に加熱し、冷却した鋳
型に該合金の溶湯を即座に流し込み急冷することを特徴
とする過冷金属の鋳造法。 - 【請求項２】 上記冷却した鋳型の温度が、鋳造する合
金の結晶化温度以下であることを特徴とする請求項１記
載の過冷金属の鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09502599A JP3310948B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 過冷金属の鋳造方 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09502599A JP3310948B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 過冷金属の鋳造方 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288682A true JP2000288682A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3310948B2 JP3310948B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=14126555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09502599A Expired - Fee Related JP3310948B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 過冷金属の鋳造方 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310948B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP09502599A patent/JP3310948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3310948B2 (ja) | 2002-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |