JPH0422564A - 歯科用金属の鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、歯科技工分野において例えば床用フレームや
クラスプ等をチタン等の歯科用金属で製造するに際し、
アーク放電により歯科用金属のインゴットを溶融して鋳
込不足や巣を生じることなく良品質の製品を鋳造するこ
とのできる歯科用金属の鋳造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

歯科技工分野において例えば床用フレームやクラスプ等
に、軽量で且つ成る程度以上の強度を有していてしかも
優れた耐食性と生体親和性とを有していることからチタ
ンが使用されるようになってきている。

従来、歯科用金属で例えばクラウンやポーセレン冠に使
用されるメタルフレーム等を鋳造するには、その歯科用
金属が比較的酸化し璽い貴金属の合金であるために歯科
用金属を大気中で高周波溶融等の方法で溶解して鋳型に
流し込むことによって鋳造されていたが、上記したチタ
ンは酸化し易い性質を有しているためにアルゴンなどの
不活性ガス雰囲気中で溶融する必要が生じ、この要求に
合致する方法として歯科用金属インボッ１〜をアークに
よって溶解し鋳型に注入する鋳造方法が採用されるよう
になってきた。

この鋳造方法は、気密に保持された溶解室内に、上部に
アーク電極がまたこのアーク電極の直下に導電性を有す
る素材で形成されたルツボがそれぞれ設置されていて、
アーク電極をＩＩ極にまたルツボを陽極に接続し、先ず
ルツボ上に鋳造すべき歯科用金属のインゴットを載置し
て２次に溶解室内を真空にした後にアルゴンなどの不活
性ガスを溶解室内の圧力がほぼ大気圧に近い圧力になる
まで注入してから前記アーク電極からのアークによって
歯科用金属のインゴットを溶融し、溶解室と前記ルツボ
の下方位置に貫通孔を穿設された隔壁によって前記溶解
室と仕切られている鋳型室に設置されている鋳型の鋳入
口にこの溶解された歯科用金属を注入することによって
鋳造する方法である。

このような鋳造方法において溶融された歯科用金属を鋳
型の鋳入口に注入するに際し、上記したチタンはその融
点が通常の歯科用金属に比べて高く且つ通常の貴金属の
合金の鋳造のように鋳型を高温にすると鋳型材との反応
が発生するので鋳型温度は室温状態で鋳造が行われるた
めに冷却硬化速度が速く鋳型への注入を素早く行わなけ
ればならないので、溶解室の圧力を高くして溶解室と鋳
型室とに差圧を生じさせることによって加圧しながら鋳
型に注入せねばならない。

このとき使用される鋳型は、結合材と骨材とから成る埋
没材で製作されたもの、すなわち結合材と骨材とを水又
は専用液によって練和してスラリー状とした後にワック
ス原型を包埋して室温硬化させ１次いで７００℃程度で
付着カーボンを焼失させたものである。このような埋没
材は多少の通気性を有しているので、歯科用金属がクラ
ウンやポーセレン冠に使用されるメタルフレーム等を鋳
造する貴金属の合金から成る場合には、溶解室と鋳型室
とに差圧を生じさせた状態で加圧すれば埋没材の通気性
により鋳型内の気体の圧力上昇が抑えられて溶融した歯
科用金属は鋳型に良好に流し込むことができたのであっ
た。

しかしながら通常使用されている埋没材の中で、結合材
として石膏を利用している石膏系埋没材の場合は約７０
０℃から石膏の熱分解が生じて結晶形態が崩れ通気性が
大きくなり且つ埋没材としての耐熱性が低下するので、
例えばチタンの如く融点の高い歯科用金属を鋳造する際
には通気性が太きぃにも拘らず溶融された歯科用金属と
埋没材との反応により埋没材が本来有している通気性だ
けでは通気しきれない量のガスが発生する。そのため。

溶融した歯科用金属を注入される鋳型の鋳造部の圧力が
高くなり所定量の溶融した歯科用金属が注入されなかっ
たり又は溶融した歯科用金属がガスを採り込んで巣を生
じたりするという欠点があった。そこで、融点の高い歯
科用金属を鋳造する場合には結合材としてリン酸塩を使
用しているリン酸塩系埋没材が利用されている。このリ
ン酸塩系埋没材は、結合材であるリン酸塩と金属酸化物
とが互いに緻密な非結晶であり高温に加熱したときに結
晶状態があまり変化せず耐熱性が大きいのでガスの発生
も僅かであるが、その結果埋没材としての通気性が非常
に小さいのである。そこで骨材の粒子を粗くすることに
よって通気性を大きくして溶融した歯科用金属を鋳型の
鋳造部に注入したときの鋳造部の圧力上昇を抑制する方
法を提案されているが、この方法は鋳造した製品の表面
が粗くなりそれでも充分な通気性を得られなかったりし
ていた。

従って充分な通気性を得られない場合には、鋳型内の鋳
造部の圧力が高くなって所定量の溶融した歯科用金属を
鋳型に注入することができず鋳込不足を生じたり、溶融
した歯科用金属がガスを採り込んで鋳造製品に巣が発生
したりするという欠点があった。

また、大気圧程度の圧力下での歯科用金属インゴットの
アーク溶解は、磁気吹き等によってアークの片寄りがし
ばしば生じ均一な溶解が不可能となって歯科用金属イン
ゴットの一部が高温化し、歯科用金属インゴット全体が
溶解する時には溶融した歯科用金属がルツボ材と反応を
起こしてしまうため電極を移動させるなどの特殊な機構
を鋳造装置に付加しなければならない欠点もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来技術の欠点を解消して、安定したアー
ク溶解下で鋳込不足や巣が発生することなく滑沢性に優
れた鋳造製品を確実に製造することのできる歯科用金属
の鋳造方法を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究の
結果、上部にアーク電極が設けられていると共にこのア
ーク電極の下方に導電性を有する素材で形成さ九たルツ
ボが設置されている溶解室と、前記ルツボの下方位置に
貫通孔を穿設された隔壁によって溶解室と仕切られてお
りオーブンベントを形成された鋳型を挿入されている鋳
型ボックスが前記貫通孔の下方に鋳型を位置せしめた状
態で設置されている鋳型室とが気密を保持された状態で
前記鋳型を介して連通せしめられている鋳造装置によっ
て歯科用金属を鋳造するに際し、歯科用金属インゴット
のアーク溶解時のアークの片寄りによる欠点は歯科用金
属インゴットが位置せしめられている溶解室内の不活性
ガスの圧力を低圧に制御してアークに広がりを持たせる
ことにより歯科用金属インゴットの均一なアーク溶解が
可能となって解消できることと、鋳造された歯科用金属
製品に鋳込不足や巣が発生するのは埋没材に充分な通気
性を付与することが困難であるから溶融された歯科用金
属を鋳型の鋳込口に注入すると鋳型内圧力が高くなるこ
とに起因しているので歯科用金属インゴットの溶解から
溶融された歯科用金属を鋳型の鋳込口に注入するまで溶
解室内及び鋳型室内の圧力を低圧に維持しておき且つ溶
融された歯科用金属を鋳型の鋳込口に注入した直後に溶
解室内に不活性ガスを更に供給して高圧力状態にすれば
解消できることと、特に溶解室内を高圧力状態にする不
活性ガスの供給は溶解室の近傍に設けたタンクに蓄えて
おいた不活性ガスを溶解室内に急速に供給すれば通常の
不活性ガスボンベなどの如く一挙に多量の不活性ガスを
供給できないということがなくかつて良品質の製品を鋳
造することができることを究明して本発明を完成したの
である。

以下、図面により本発明に係る歯科用金属の鋳造方法に
ついて詳細に説明する。

第１図は本発明方法を実施するための鋳造装置の１例を
示す要部説明図、第２図は第１図に示す鋳造装置によっ
て本発明方法を実施した際の溶解室内及び鋳型室内の圧
力の経時変化を示す図、第３図は溶解室内の圧力がそれ
ぞれ（イ）はぼ大気圧の場合、（ロ）好適な圧力の場合
及び（ハ）真空に近い圧力の場合でのアークの状態を示
す説明図である。

本発明方法を実施するためには、先ず第１図に示す如く
貫通孔１ｂａの穿設されている隔壁１ｂによって溶解室
１と鋳型室２とに仕切られており気密を保持され且つ少
なくとも溶解室１が真空ポンプ９によってほぼ真空にさ
れ、好ましくは鋳型室２も真空ポンプ９によってほぼ真
空にされると共に、溶解室１にアルゴンガスなどの不活
性ガスを不活性ガス供給手段８により供給できる鋳造装
置を準備する。この溶解室１への不活性ガスを不活性ガ
ス供給手段８の配管途中には不活性ガスを蓄えておいて
溶解室１内に不活性ガスを急速に供給できるようにする
タンク１１を溶解室１の近傍に設けておくことが好まし
く、この場合タンク１１と溶解室１を連通ずる配管には
不活性ガスの供給量を調整する電磁弁を設けておく、溶
解室１には上部にアーク電極３が設けられていると共に
このアーク電極の直下に導電性を有する素材で形成され
たルツボ４が設置されており、アーク電極３が＃１極に
またルツボ４が陽極にそれぞれ接続されている。ルツボ
４としては、第１図に示す如く水平軸４ａを中心に回転
自在に枢着されていてこの水平軸４ａを中心に転倒せし
められる構造や、底部に開閉自在の開閉口が形成されて
いる構造のもの（図示なし）が好ましく用いられる。ル
ツボ４の下方位置の隔ａｉｂに穿設されている貫通孔１
ｂａの直下の鋳型室２にはオープンベント５ａを形成さ
れた鋳型５が。

例えば第１図に示す如く下端が開口している筒状の鋳型
ボックス６の下部６ｂにシールセッター７が螺合され、
この鋳型ボックス６の上部６ａを前記隔壁１ｂの下面に
当接せしめた状態、すなわち水平面でシールされた状態
で鋳型ボックス６に挿入されている。この鋳型ボックス
６をシールするには。

図示しないが鋳型ボックス６の上部６ａにＶパツキンを
周設して隔壁１ｂに穿設されている貫通孔１ｂａの垂直
面に前記Ｖパツキンを当接させてシールしても良い、こ
の状態で第１図に示す如く鋳型ボックス６の下部６ｂ又
はシールセッター７に（図示した実施例では鋳型ボック
ス６の下部６ｂに）連通孔６ｃが穿設されているので、
鋳型室２と溶解室１とは鋳型５に形成されているオープ
ンベント５ａを介して連通されている。このオープンベ
ント５ａは、鋳型５の鋳造部５ｂと鋳型５外とを連通さ
せる言わゆる″連通孔″であって非常に径の小さな孔で
ある。

〔作　用〕

このような鋳造装置によって歯科用金属製品を鋳造する
には、溶解室１及び鋳型室２の圧力をそれぞれ第２図に
１例を示す如く制御して実施する。

先ず、鋳型５の挿入された鋳型ボックス６の下部６ｂに
シールセッター７を螺合せしめた状態で鋳型室２内の所
定箇所に鋳型ボックス６を設置して後、鋳型ボックス６
又はシールセッター７を回転させて鋳型ボックス６を上
方に押し上げて上部６ａを隔壁１ｂに当接させてシール
して扉２ａを閉じて鋳型室２及び溶解室１を気密に保持
する。この状態において鋳型ボックス６の下部６ｂ又は
シールセッター７に穿設されている連通孔６ｃと鋳型５
に形成されているオープンベント５ａとを介して鋳型室
２と溶解室１とは連通されている。

次に、溶解室１のルツボ４上に歯科用金属インゴット１
０を載置して扉１ａを閉じて溶解室１を気密に保持する
。

この状態で溶解室１内のガスを真空ポンプ９によって排
気して鋳型室２もほぼ真空にするのであるが、前記オー
プンベント５ａは径の小さな孔であるので鋳型室２内の
ガスも真空ポンプ９によって排気して素早くほぼ真空に
することが好ましい。

しかる後に、溶解室１に不活性ガス供給手段により歯科
用金属インゴット１０の上面全体にアークが放電される
圧力とする微量のアルゴンガスなどの不活性ガスを供給
した後、アーク電極３からアークを放電させてルツボ４
上に載置されている鋳造用の歯科用金属インゴット１０
を溶解する。この際、溶解室１内の圧力を好適な圧力、
例えばタングステンから成る直径４腸璽のアーク電極３
を使用して直径４０ｍ＋ｍ　、高さ１２ｍｍの円柱状チ
タンインゴット１０をルツボ４上に載置したときのアー
ク電極３−チタンインゴット１０間距離が７履■である
場合にアーク電圧を２５ＯＡとして５〜１５０丁ｏｒｒ
のアルゴンガス雰囲気下においてアーク電極３よりアー
クを放電させれば、第３図（ロ）に示す如く歯科用金属
インゴット１０の上面全体にアークが放電されて、第３
図（イ）の溶解室１内の圧力がほぼ大気圧の場合の如く
アークが細くなりしばしば磁気吹き等の影響で歯科用金
属インゴット１０の端部に片寄りして局部溶解を起こし
たり、第３図（ハ）の溶解室１内の圧力が真空に近い圧
力の場合の如くアークが拡がり過ぎて歯科用金属インゴ
ット１０の溶解が不可能になったりすることなく、短時
間で効率良く歯科用金属インゴット１０の溶解が可能に
なると共に、鋳込直前の圧力は低圧に維持されているこ
とになるのである。

かくして溶融せしめた歯科用金属を鋳型５の鋳込口５ａ
に注入するのであるが、ルツボ４が第１図に示す如く水
平軸４ａを中心に回転自在に枢着されていてこの水平軸
４ａを中心に転倒せしめられる構造を有している場合に
は、アーク電極３−ルツボ４間に通電させたままの状態
で溶融した歯科用金属を鋳型５の鋳込口５ａに注入する
作業を行うことが好ましい。これはルツボ４を転倒させ
ることによってアーク電極３と溶融した歯科用金属との
間。

すなわち電極間距離が離れて自動的にアーク放電が停止
するので鋳型５の鋳込口５ａに注入する直前まで溶融し
た歯科用金属を加熱することができるからである。また
ルツボ４が底部に開閉自在の開閉口が形成されている構
造を有している場合には、歯科用金属インゴット１０を
溶融させて後にアーク放電を停止して、直ちに底部を開
口して溶融した歯科用金属を鋳型５の鋳込口５ａに注入
する。

このように溶融された歯科用金属を鋳型５の鋳込口５ａ
に注入した直後に、溶解室１にアルゴンガスなどの不活
性ガスを不活性ガス供給手段８により更に供給して溶解
室１の圧力を高圧力状態にして、溶融した歯科用金属を
溶解室１側から加圧するのである。すると、この鋳型５
にはオープンベント５ｃが形成されているので、鋳型５
内のガスは鋳型５のオープンベント５Ｃと鋳型ボックス
６又はシールセッター７の連通孔６Ｃとを経て鋳型室２
内に放散されて鋳型５内のガスが圧縮されて鋳型５の鋳
造部５ｂの圧力が高くなるのを防止される。この際、鋳
型５内のガスにより鋳型室２の圧力は多少上昇するが、
鋳型室２の容積に比して鋳型室２内への侵入ガスは僅か
であるから溶融した歯科用金属の加圧状態を妨げるもの
ではない。このとき溶解室１と同じ程度の容積を有する
タンク１１を溶解室１の近傍に設けておくと、溶解室１
内の圧力上昇速度は充分早くなり、高い鋳込能力を持た
せることができて確実な鋳込を行うことができるのであ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明方法を実施して歯科用金属を鋳
造すると、アルゴンガス等の不活性ガスの微小な圧力下
でアーク溶解が行われるためにアークに広がりが起こり
歯科用金属インゴットの上面全体が同時に溶解されるの
でアークの片寄りによる溶解不足や溶融した歯科用金属
とルツボとの反応等の不具合は発生せずまたアークの片
寄りを修正するための電極移動装置等の特別な手段も不
要となる。また歯科用金属は溶融から鋳型に流し込まれ
て凝固するまで不活性ガス雰囲気下で行われるので酸化
の心配がなく、溶融した歯科用金属を鋳型に注入すると
きの鋳型内の圧力が低く且つ鋳型内に溶融した歯科用金
属を流し込むに従って鋳型内のガスがオープンベントに
より鋳型室内に放散されるので鋳型内の圧力が高くなら
ないので溶解室の圧力を高くして溶融した歯科用金属を
加圧しながら流し込むときに溶解室側から鋳型の湯流れ
下流側に向けて加圧した状態を確実に維持することがで
きるため、溶融した歯科用金属を鋳型内に注入する作業
を素早く且つ確実に行うことができる。また溶融した歯
科用金属を鋳型内に注入するに際し、鋳型室内の圧力が
低いので、鋳型内の圧力が低い状態で溶融した歯科用金
属を鋳型内に注入することができて鋳型内のガスを溶融
した歯科用金属内に採り込むことがなく更に不活性ガス
のタンクを溶解室に近傍に設けた場合には鋳込速度も速
やかに行うこともでき、鋳造された製品に鋳込み不足や
巣を生ずることがない。従って鋳型、すなわち埋没材の
通気性の小さいリン酸塩系埋没材を使用して、滑沢性に
優れた製品を鋳造することができるのである。

このような低圧溶解・低圧鋳込により鋳込不足や巣等の
欠陥を生ずることなく容易且つ確実にチタンの如き高融
点で酸化し易い性質を有している歯科用金属を使用して
鋳造することができる等種々の効果を奏する本発明方法
は、歯科技工分野に貢献するところの大きなものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための鋳造装置の１例を
示す要部説明図、第２図は第１図に示す鋳造装置によっ
て本発明方法を実施した際の溶解室内及び鋳型室内の圧
力の経時変化を示す図、第３図は溶解室内の圧力がそれ
ぞれ（イ）はぼ大気圧の場合、（ロ）好適な圧力の場合
及び（ハ）真空に近い圧力の場合でのアークの状態を示
す説明図である。 図面中 １・・・・溶解室 １ａ・・・・扉 １ｂ・・・・隔壁 ｌｂａ・・・・貫通孔 ２・・・・鋳型室 ２ａ・・・・扉 ３・・・・アーク電極 ４・・・・ルツボ ４ａ・・・・水平軸 ５・・・・鋳型 ５ａ・・・・鋳込口 ５ｂ・・・・鋳造部 ５ｃ・・・・オープンベント ６・・・・鋳型ボックス ６ａ・・・・上部 ６ｂ・・・・下部 ６ｃ・・・・連通孔 ７・・・・シールセッター ８・・・・不活性ガス供給手段 ９・・・・真空ポンプ １０・・・・歯科用金属インゴット １１・・・・タンク 特許出願人　面至歯科工業株式会社 代理人　弁理士　野　間　　忠　夫　′　）ノ 弁理士　野　間　　忠　之　−一　：′−第 図 才 図 時 間 （ロ） （ハ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　上部にアーク電極が設けられていると共に該アーク
   電極の下方に導電性を有する素材で形成されたルツボが
   設置されている溶解室と、前記ルツボの下方位置に貫通
   孔を穿設された隔壁によつて前記溶解室と仕切られてお
   りオープンベントを形成された鋳型を挿入されている鋳
   型ボックスが前記貫通孔の下方に該鋳型を位置せしめた
   状態で設置されている鋳型室とが気密を保持された状態
   で前記鋳型を介して連通せしめられている鋳造装置によ
   つて歯科用金属を鋳造するに際し、ルツボ上に歯科用金
   属インゴットを載置した後に該溶解室内及び該鋳型室内
   を真空にしてから歯科用金属インゴットの上面全体にア
   ークが放電される圧力とする微量の不活性ガスを該溶解
   室に供給してアーク電極からアーク放電させてルツボ上
   に載置されている歯科用金属インゴットを溶融し、この
   溶融せしめた歯科用金属を鋳型の鋳入口に注入した直後
   に溶解室内に不活性ガスを更に供給し高圧力状態にして
   鋳込むことを特徴とする歯科用金属の鋳造方法。 ２　溶融せしめた歯科用金属を鋳型の鋳入口に注入した
   直後に溶解室内に不活性ガスを更に供給し高圧力状態に
   鋳込むに際し、溶解室の近傍に設けたタンクに蓄えてお
   いた不活性ガスを溶解室内に急速に供給する請求項１に
   記載の歯科用金属の鋳造方法。