JPH06577A - 収縮補償性鋳型用の鋳造用埋没材 - Google Patents

収縮補償性鋳型用の鋳造用埋没材

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JPH06577A
JPH06577A JP4180600A JP18060092A JPH06577A JP H06577 A JPH06577 A JP H06577A JP 4180600 A JP4180600 A JP 4180600A JP 18060092 A JP18060092 A JP 18060092A JP H06577 A JPH06577 A JP H06577A
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JP
Japan
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casting
investment material
expansion
mold
shrinkage
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JP4180600A
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English (en)
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Hiroya Ogino
碩哉 荻野
Mikinori Nishimura
巳貴則 西村
Tokuyuki Tanaka
徳之 田中
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J Morita Manufaturing Corp
Original Assignee
J Morita Manufaturing Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の膨脹材と比較してより低い温度下で、
かつ大きな膨脹特性を発現する膨脹材を含有した鋳造用
埋没材を提供し、適合性に優れた鋳造成形品の効率的、
経済的な製造を可能ならしめる。 【構成】 浴湯の鋳造収縮の補償性を有する鋳型を製造
するための骨材、結合剤、及び膨脹材からなる鋳造用埋
没材において、前記膨脹材が、Li2 O−TiO2 系化
合物で構成されることを特徴とする収縮補償性鋳型用の
鋳造用埋没材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造用鋳型を焼成によ
り製作するときに使用される埋没材(以下、鋳造用埋没
材という。)、特に、鋳型中の浴湯の鋳造収縮を補償す
る特性(以下、収縮補償性という。)に優れた鋳型の製
作に有用な鋳造用埋没材に関する。
【0002】更に詳しくは、低温で鋳造成形が困難な金
属(チタン、ニッケル、コバルト、クロムなど)、セラ
ミックスあるいはガラスセラミックスなどの材料を高温
で鋳造成形する場合、特に収縮補償性に優れた鋳型が要
求されるが、本件発明はこのような高温鋳造用の鋳型の
製作にとって有用な鋳造用埋没材に関するものである。
【0003】
【従来の技術】低温で鋳造成形が困難な金属、セラミッ
クスあるいはガラスセラミックスなどの材料は高温で鋳
造成形されることになるが、鋳造温度が高いため、常温
への冷却過程において、凝固、相変態、冷却などによっ
て収縮が生じ、当初、設計した成形品の寸法、形状の点
で誤差が生じることがある。
【0004】前記した点を防ぐために、収縮量を保証す
るように予め鋳造用鋳型を拡大した寸法とすることが行
なわれている。例えば、その二〜三の例を以下に示す。
【0005】骨材をシリカ、結合剤を石膏または燐酸塩
化物、及び膨脹材をクリストバライトとした歯科用の埋
没材が知られている。しかしながら、この種の埋没材に
おいて、その加熱膨脹量は最大でも2%未満であるた
め、例えば、Co−Cr合金のように鋳造収縮率が2%
を越える金属材料で歯科用補綴物を製作しようとする場
合、鋳型に吸水させて加熱膨脹量の不足分を補う方法を
採用している。しかし、この方法によると、吸水膨脹量
の正確なコントロールが難かしく製品の適合不良が多発
している。
【0006】一方、本発明者らも金属酸化物系の骨材、
アルミナセメントなどの結合剤、及び膨脹材からなる収
縮補償性鋳型用の鋳造用埋没材において、該膨脹材とし
て、特にマグネシア(MgO)とアルミナ(Al
2 3 )を使用するものを先に提案している(特開平3
−33060号)。前記鋳造用埋没材は、焼成プロセス
中にマグネシアとアルミナが反応し、スピネル構造の酸
化物(MgAl2 4 )を生成し、これが膨脹するとい
う特性を利用するものである。この意味で、前記のもの
はスピネル合成系埋没材ということができる。
【0007】前記した本発明者らの提案になるスピネル
合成系埋没材は、チタンとの反応性が極めて低く、十分
に膨脹性であるため、生体材料として優れたチタンを歯
科利用する場合に大いに期待されるものである。しかし
ながら、スピネルの生成に依存した膨脹機構(メカニズ
ム)は、本質的に焼成温度に影響を受けやすく、更にス
ピネルの生成温度が一般に850℃以上と比較的高温で
ある。従って、正確な温度管理が可能なコンピュータ利
用の焼成炉が必要となり、従来の温度コントロールの精
度が比較的低い歯科用炉では、適合性の優れたチタン補
綴物を製作するのが困難である。
【0008】
【本発明が解決しようとする問題点】本発明は、前記し
た従来の鋳造用埋没材の欠点を解消するべく案出された
ものである。開発のポイントは、膨脹温度が極力低く、
従ってその温度管理が容易である膨脹材系を開発するこ
とにある。これは、膨脹材の膨脹温度が、鋳型製作の最
終焼成温度よりも大幅に低いサイドにシフトしていれ
ば、焼成温度のバラツキによる鋳型の膨脹量への影響を
極力、抑制ないし防止することができるという考え方に
ベースを置くものである。本発明者らは、前記した要求
を満足する膨脹材系を開発すべく鋭意、検討した結果、
Li2 Ti3 7 などのLi2 O−TiO2 系化合物が
極めて有効であることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明を概説すれば、
本発明は、浴湯の鋳造収縮の補償性を有する鋳型を製造
するための骨材、結合剤、及び膨脹材からなる鋳造用埋
没材において、前記膨脹材が、Li2 O−TiO2 系化
合物で構成されることを特徴とする収縮補償性鋳型用の
鋳造用埋没材に関するものである。
【0010】以下、本発明の技術的構成を詳しく説明す
る。本発明の最大の特徴点は、前記したように鋳造用埋
没材を構成する膨脹材にある。即ち、本発明の鋳造用埋
没材において、膨脹材がLi2 O−TiO2 系化合物で
構成されることを特徴とするものである。該Li2 O−
TiO2 系化合物としては、Li2 Ti3 7 、Li4
Ti5 12などの化合物があり、特にLi2 Ti3 7
が好ましい。なお、Li2 Ti37 などのLi2 O−
TiO2 系化合物は、出発原料として炭酸リチウム(L
2 CO3 )、水酸化リチウム(LiOH)、酢酸リチ
ウム(LiC2 3 2 )乳酸リチウム(LiC3 5
3 )などのリチウム化合物と酸化チタン(TiO2
を用いて、加熱溶融して製造されるものであるが、必ず
しも化学量論組成である必要はない。
【0011】種々の骨材中に、膨脹材として例えばLi
2 Ti3 7 を配合した歯科用埋没材において、約60
0℃付近から特異な膨脹現象が観察される。この温度下
での膨脹の発現は歯科用埋没材の焼成温度が一般に80
0〜1200℃であることを考慮すると、極めて重要な
意味をなす。即ち、膨脹の発現温度が600℃付近であ
ることは、鋳型製作の最終焼成温度の800〜1200
℃からみるとかなり低い温度ゾーンであり、焼成温度の
バラツキの影響を受けにくく、優れた適合性の最終鋳造
品を製作できることを意味する。
【0012】前記したように、本発明のLi2 O−Ti
2 系化合物を膨脹材とする鋳造用埋没材は低温サイド
で優れた膨脹性を示すためコンピュータを搭載した温度
コントロール精度の高い焼成炉を使用しなくても、従来
の歯科用炉であっても適合性の良い歯科用補綴物を製造
することができる。また、本発明のLi2 O−TiO2
系化合物を膨脹材とする鋳造用埋没材は3%以上の膨脹
量をも確保することができるため、コバルトクロムのよ
うな大きな鋳造収縮を有する金属材料からでも適合性に
優れた鋳造品を製作することができる。
【0013】本発明の鋳造用埋没材を構成する骨材とし
ては、当業界において既知のものが使用され、特段の制
約を受けない。この種の骨材としては、金属酸化物系骨
材が知られており、例えば、アルミナ(Al2 3 )、
マグネシア(MgO)、スピネル(MgAl2 4)、
カルシア(CaO)、ジルコニア(ZrO2 )、シリカ
(SiO2 )、チタニア(TiO2 )、ムライト、ジル
コンサンドなどがあり、これら成分のうち少なくとも1
種を使用すればよい。
【0014】本発明において、チタン等の高温活性度の
高い金属材料を鋳造するとき、骨材としてはチタンと反
応しにくいマグネシア、カルシア、アルミナ、ジルコニ
ア、スピネル等を使用するのが好ましい。
【0015】本発明の鋳造用埋没材を構成する結合材と
しては、当業界において既知のものが使用され得ること
は可能であるが、特段の制約を受けない。この種の結合
財としては、アルミナセメント、ジルコニアセメント、
マグネシアセメント、コロイダルシリカ、エチルシリケ
ート系化合物、リン酸塩化合物、及び酢酸塩系化合物な
どが使用される なお、リン酸塩化合物を使用する場合、1100℃以上
の温度で鋳型を焼成しないと鋳造中の高温金属材料と反
応し、金属表面(鋳造品の表面)を劣化させるので鋳型
の最終焼成温度に留意する必要がある。
【0016】本発明の鋳造用埋没材は、前記した特定の
膨脹材及び骨材と結合材からなるものである。前記各構
成成分の使用割合は、膨脹特性を考慮しつつ所望の割合
に設定すればよく特段の制約を受けない。なお、各成
分、例えば膨脹材の配合割合は、他成分、例えば骨材の
粘度分布にも依存するので、これらの要因を考慮して各
成分の最適な配合割合を決定すればよい。一般的には、
骨材70〜90重量%(以下、同じ)、結合剤1〜25
%、膨脹材5〜25%が目安となる。
【0017】本発明の鋳造用埋没材は、各種の鋳造成形
品の製造用鋳型の製作に有用であるが、特に高温下で鋳
造成形する金属材料、セラミックス、あるいはガラスセ
ラミックスの鋳造用鋳型の製作に有用である。また、本
発明の埋没材は優れた膨脹特性を有するため、高い適合
性が要求される鋳造成形品、例えば歯科用材(クラウン
など)の製造用鋳型の製作に有用である。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例により限定されないこと
はいうまでもないことである。なお、各成分の使用割合
は重量%である。
【0019】(実施例1) (i)埋没材の調製 骨材………マグネシア(下記膨脹材が1.5%のとき3
3.5%、15%のとき20%)/ジルコニア(50
%) 結合剤……燐酸塩化合物(15%) 膨脹材……Li2 Ti3 7 (1.5%及び15%)
【0020】(ii)埋没材の評価 前記成分からなる埋没材を1100℃で焼成して鋳型を
作成し、アーク式差圧鋳造機を用いてチタンクラウンを
鋳造した。鋳造チタンクラウンの評価を「マージン浮き
上がり量」によって評価した。なお、前記「マージン浮
き上がり量」とは、次のことを意味する。歯科用クラウ
ンパターンの金型(元型、支台歯ともいう。)を用い、
これによりワックスパターンを転写する。焼成炉中で前
記埋没材を使用して脱ロウするとともにクラウンパター
ン鋳造用鋳型を製作した。次いで、該鋳型を用いてチタ
ンクラウンを鋳造した。製造したチタンクラウンを金型
(元型)に被冠し、金型(元型)とのギャップの量によ
り埋没材の性能を評価した。前記ギャップの量を「マー
ジン浮き上がり量」という。前記した「マージン浮き上
がり量」の評価要領を図1に示す。膨脹材を15%使用
した埋没材系では、マージン浮き上がり量が0mmであ
り、これは過剰味の膨脹量が達成されたものである。一
方、膨脹材を1.5%使用した埋没材系では、マージン
浮き上がり量が1.2mmであった。以上のことから、本
発明において、鋳造プロセスにおける鋳造成形品の鋳造
収縮を補償するためには、膨脹材Li2 Ti3 7 の含
有量により鋳型の膨脹率をコントロールすればよいこと
が判る。
【0021】(実施例2) (i)埋没材の調製 骨材としてシリカ(60%)及びマグネシア(10
%)、結合剤として燐酸塩化合物(10%)を用い、か
つ下記 表1に示されるように膨脹材として本発明のL
2 Ti3 7 (20%)を使用したケースと比較の意
味でクリストバライト(20%)を使用したケースに分
けて埋没材を調製した。
【0022】(ii)埋没材の評価 埋没材のそれぞれを900℃で焼成して鋳型を製作し、
アーク式差圧鋳造機を用いてコバルトクロムクラウンを
鋳造した。なお、クリストバライトを含有した埋没材に
ついては、 加熱膨脹のみのケースと、 吸水膨脹
と加熱膨脹を併用したケースについて評価した。結果を
表1に示す。表1から、本発明のLi2 Ti3 7 を2
0%含有した埋没材において最も優れた適合性が得られ
た。
【0023】
【表1】
【0024】(実施例3) (i) 埋没材の調製 本発明の埋没材:骨材としてマグネシア(40%)
/カルシア(45%)、結合剤としてエチルシリケート
(7%)、膨脹材としてLi2 Ti3 7 (8%)を使
用して埋没材を調製した。 比較のための埋没材:スピネル合成系埋没材。即
ち、アルミナ(40%)、マグネシア(40%)、及び
アルミナセメント(20%)から埋没材を調製た。
【0025】(ii)埋没材の評価 各埋没材をそれぞれ880℃、920℃の二種の温度で
焼成して鋳型を製作し、アーク式差圧鋳造機を用いてチ
タンクラウンを鋳造した。結果を表2に示す。表2か
ら、焼成温度の相違によりスピネル合成系埋没材におい
ては適合性に差を生じたが、本発明のLi2 Ti3 7
を使用した埋没材では温度依存性がみられず、優れた適
合性が確保された。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明の鋳型の製造に使用される鋳造用
埋没材は骨材、結合剤、及び新規なLi2 O−TiO2
系膨脹材から構成されるものであり、該膨脹材が優れた
膨脹特性を発現する。即ち、本発明のLi2 Ti3 7
などのLi2 O−TiO2 系膨脹材は、従来の膨脹材と
比較してより低い温度下で、かつ大きな膨脹特性を発現
する。このため、鋳造用鋳型を製作にあたり、本発明の
埋没材を使用することにより、鋳型中の浴湯の鋳造収縮
を補償する特性(収縮補償性)に優れた鋳型が、容易な
温度管理のもとで(これは、低温サイドで膨脹するとい
う特性を利用)、かつ任意の収縮補償性をもつように
(これは、膨脹率が大きいというう特性を利用)製作さ
れる。従って、本発明の埋没材は、高温で鋳造成形しな
ければならない金属材料(チタン、ニッケル、コバル
ト、クロムなど)、セラミックス材料あるいはガラスセ
ラミックス材料の鋳造用鋳型の製作に不可欠のものであ
る。また、本発明の埋没材は、高度に適合性が要求され
る鋳造成形品、例えば歯科用材(歯冠、クラウンなど)
の製造用鋳型の製作に不可欠のものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 マージン浮き上がり量の評価要領を説明する
図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 浴湯の鋳造収縮の補償性を有する鋳型を
    製造するための骨材、結合剤、及び膨脹材からなる鋳造
    用埋没材において、前記膨脹材が、Li2 O−TiO2
    系化合物で構成されることを特徴とする収縮補償性鋳型
    用の鋳造用埋没材。
  2. 【請求項2】 Li2 O−TiO2 系化合物が、Li2
    Ti3 7 である請求項1に記載の鋳造用埋没材。
  3. 【請求項3】 骨材が、アルミナ、マグネシア、スピネ
    ル(MgAl2 4)、カルシア、ジルコニア、シリ
    カ、チタニア、ムライト、ジルコンサンドの少なくとも
    一成分を含有するものである請求項1に記載の鋳造用埋
    没材。
  4. 【請求項4】 結合材が、アルミナセメント、ジルコニ
    アセメント、マグネシアセメント、コロイダルシリカ、
    エチルシリケート系化合物、リン酸塩系化合物、酢酸塩
    系化合物から選ばれるものである請求項1に記載の鋳造
    用埋没材。
JP4180600A 1992-06-16 1992-06-16 収縮補償性鋳型用の鋳造用埋没材 Pending JPH06577A (ja)

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