JPS63281744A

JPS63281744A - 精密鋳造用鋳型及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63281744A
Application number: JP62119475A
Authority: JP
Inventors: Tatatomi Shikauchi; 鹿内　忠臣
Original assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-18
Also published as: JPH0341175B2

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】イ、産業上の利用分野本発明は精密鋳造用鋳型（特に金属鋳造床、クラスプ、
ブリッジ等の歯科用の金属精密鋳造用鋳型）及びその製
造方法に関するものである。

口、従来技術従来、歯科用金属、例えば金属鋳造床、クラスプ、ブリ
ッジ、鋳造金属冠、インレー用の金属としては一般に、
鋳造用Ｇｏ−Ｃｒ合金（例えば、Ｃｏ６５％、Ｃｒ２８
％、Ｍｏ５％、その他にＮ　ｉ　％Ｍｎ含有）や、Ａｕ
−Ｃｕ合金（例えばＡｕ９０％、ＣｕｌＯ％）、更には
Ｎｉ合金が使用されている。

こうした歯科用金属精密鋳造品を製造する方法としては
、シリカ粉末に粘結剤としての石膏、リン酸、リン酸及
びコロイダルシリカ、エチルシリケート等を添加してな
る埋没材を使用して作製した鋳型を用いるロストワック
ス法が知られている。

ところが一般に、鋳造金属は凝固時に収縮する性質（上
記した如きＡｕ合金の場合は線収縮率１．２５％）があ
るため、こうした収縮を相殺するために種々の添加物を
埋没材に入れたり、或いは石膏の量でコントロールして
いる（石膏が少ない程、膨張量が大）。

に乏しいといった問題点がある。こうした膨張量のコン
トロールが不良であると、鋳造品が設定サイズに比べて
ばらつき、精密鋳造には不適当となる。加えて、鋳型の
通気性も不均一となり、鋳造時に鋳型と鋳造金属の溶湯
との界面に発生するガスや空気を鋳型を通じて外部に放
出することが不十分となったり、放出しすぎたりし、品
質の良好な精密鋳造品が得られないこともある。

ハ０発明の目的本発明の目的は、金属の精密鋳造において鋳型膨張性が
優れかつその再現性、安定性が良好であり、通気性、耐
熱性も良好な精密鋳造用鋳型を提供することにある。

本発明の他の目的は、そうした精密鋳造用鋳型を再現性
良く作製することのできる製造方法を提供することにあ
る。

二０発明の構成及びその作用効果即ち、本発明は、溶融シリカと、化学反応で体積膨張を
生じる金属粉末（例えばＦｅ粉末、Ｔｉ粉末）とを必須
成分として含有する埋没材から作製された精密鋳造用鋳
型に係るものである。

また、本発明は、溶融シリカに、化学反応で体積膨張を
生じる金属粉末（例えばＦｅ粉末、Ｔｉ造用鋳型の製造
方法も提供するものである。

本発明によれば、精密鋳造用鋳型に作製される埋没材の
基本成分として溶融シリカを用いているが、このシリカ
は容易に入手可能である上に、熱膨張を殆どせず、耐熱
性もよく、熱伝導性も良好である。従って、埋没材とし
て型の再現性や精度が向上することになる。しかも、本
発明による埋没材は、化学反応（例えば加熱酸化、塩化
、硫化）で体積膨張を生じる金属粉末（以下、「膨張性
金属粉末」と称する。）を溶融シリカ粉末に添加したも
のであるから、この膨張性金属粉末の体積膨張によって
鋳型自体を十分に体積膨張せしめることができる。この
鋳型の体積膨張率（量）は、精密鋳造時に生じる鋳造金
属の収縮率（量）に一致するように設定できるので、得
られる鋳造品は常にほぼ設定サイズ通りのものとなる。

また、その際、鋳型の膨張によって鋳型自体が適度に多
孔性となり、鋳造時の通気性が向上して、ガスや空気を
十二分に外部へ放出できるので、高品質の精密鋳造品が
得られる。この膨張性金属粉末の添加によってもたらさ
れる他の効果は、膨張が直線的であるために鋳型の安定
性が良く、かつ同粉末の配合量を決めさえすれば膨張率
を適切にコントロールし、再現性良く膨張率を設定する
ことができる。

また、鋳型の耐熱性も、膨張性金属粉末の化学変化（例
えば酸化）によって向上させることもできる。

次に、本発明による埋没材は、上記した顕著な作用効果
を奏する上で、下記の如き成分配合比を有していること
が望ましい。

溶融シリカ粉末　　　２０〜９５重量％膨張性金属粉末
　　　８０重量％以下粘結剤　　　　　　　０．５〜５．０重量％ここで、使
用する溶融シリカ粉末は耐火材一般に用いられている粒
度範囲のものであってよいが、その割合が埋没材全量（
１００重量％とする二辺下同様）の２０重量％未満では
埋没材としての本来の性能（耐火性）が低下し易（、ま
た９５重量％を超えると他の添加成分の割合が減って所
望の膨張性や粘結性か弱（なる傾向がある。溶融シリカ
粉末の含有量は、目的とする性能（鋳型の膨張性等）に
よって異なるが、実用的には２０〜６０重量％とするの
がよい。このシリカ粉末と併用して、マグネシア（Ｍ　
ｇ　Ｏ）等の耐火材料も添加してもよい。

また、上記膨張性金属粉末としては、金属チタン粉末、
金属鉄粉末、金属アルミニウム粉末、金属亜鉛粉末、金
属スズ粉末が挙げられるが、これは鋳型の膨張率を決め
る上で極めて重要である。

膨張性金属粉末の含有量はその効果を発揮するためには
８０重量％以下とするのがよいが、８０ｉ量％を超える
とシリカの割合が減りすぎるためである。

この膨張性金属粉末の含有量は目的とする膨張率によっ
て異なるが、通常は５〜５０重量％とするのが実用的で
ある。また、その粒径は、粒度で５０〜５００メツシユ
（例えば１００メツシユ、３００メツシユ）とするのが
よい。なお、使用する膨張性金属粉末は純金属であって
よいが、不純金属（不純物含有）であってもよい。

また、上記粘結剤は埋没材を固めるのに必要であって、
例えば塩化マグネシウム（ＭｇＣ１ｚ）、硫酸マグネシ
ウム（ＭｇＳ０４）、第三リン酸マグネシウム（ＭｇＰ
Ｏ３（ｎ［））等が使用可能である。この粘結剤は通常
、水分を添加し、上記シリカ及び膨張性金属粉末と混練
、するが、この際に粘結剤の量は０．５〜５．０重量％
とするのがよい。

また、Ｓ　Ｉ　Ｏ２、粘結剤、水分の間ではモル比で、
（３〜８）ＳｉＯｚ・ＭｇＣ７！２・　（１０〜１８）
Ｈ２とするのがよいが、いずれにしても、粘結剤が少な
すぎると埋没剤を固めるのが困難となり、逆に多すぎる
とシリカが少なくなってしまう。

本発明によれば、上述した組成の埋没材を高温で加熱焼
成して精密鋳造用鋳型とするが、この高温処理時に、埋
没材中の特に膨張性金属粉末が化学変化して体積膨張す
る。膨張性金属粉末として例えばＴｉ粉末を用いる場合
、加熱焼成時に酸化され、元の体積より膨張した酸化チ
タンに変化するので、これが鋳型を所期通り所定の割合
だけ膨張させるのに寄与する。この鋳型の膨張は、膨張
性金属粉末の量によって異なるが概して十分なものであ
り、後述する鋳造金属の収縮量を十分に相殺するもので
ある。しかも、温度が低下（降温）したときでも、上記
の鋳型の体積膨張は十分に保持されることが判明したの
である。この鋳型はまた、鋳造金属に対する型離れ（Ｍ
型）も良好である。

なお、上記の焼成時に生成する酸化チタン等は０鋳造金
属とは反応しないことも都合がよい。また、金属Ｔｉ等
の膨張性金属は、塩化マグネシウム等の粘結剤と反応し
、金属塩化物に部分的に転化されるので、塩素ガスの発
生等もなく、有利である。

また、埋没材にＦｅ粉を添加するとき、通常はＴｉ粉に
併用するのがよいが、これは、Ｆｅ粉を混合すると埋没
材の熱伝導率が向上してＴｉの酸化を促進する効果があ
る（酸化チタンとなれば熱伝導率が低下するが、Ｆｅ粉
によってそうしたことが防止される）からである。但し
、この埋没材では溶融シリカを用いているので特にＦｅ
粉を添加することを要しない。しかし、Ｆｅ粉は特に、
比較的低温では膨張にはあまり寄与しないが、高温塊成
のときには膨張性が十分大きくなり、鋳型の膨張にとっ
て必要となることもある。この場合には、Ｆｅ粉をＴｉ
粉に代えて使用することもできる。

なお、使用するＦｅ粉は純鉄以外にも不純な鉄であって
よいが、後者の方が発火の危険性がない。

上記の焼成は高温で行う方が、上記したことから望まし
いが、通常は７５０℃以上、更には８００〜１１００℃
とするのがよい、また、焼成は常圧で、混練物の第１硬
化（例えば７０℃、１時間）後に行うが、焼成時間や温
度コントロールは目的とする膨張率に応じて設定するこ
とができる。

ホ、実施例次に、本発明を具体的な例によって更に詳細に説明する
。

下記のようにして、本発明に基づく精密鋳造用鋳型の膨
張試験を行った。

皿上下記の配合比で埋没材成分を用意した。

熔融シリカ粉末　　　　　　　２４．４重量％ＭｇＣｊ
’ｚ・６ＨｚＯ２，４重量％Ｆｅ粉末（１００メツシユ＞　　　７３．２重量％これ
らの成分に水１５ｃｃ　（１００ｇに対して）を加えて
３０秒間混練したものを径２５ｍｍφ×長さ４５ｍのフ
ィルムケースに充填した。そして、これを７０℃で１時
間第１硬化（予備硬化）させてから、８００℃で焼成し
たところ、６．６％の膨張（長さ方向）が得られた。こ
れは室温まで冷却したところ、膨張率（長さ方向）は５
．５％に減少したが、この膨張率は金属収縮を相殺する
上で十分である。即ち、金属鉄が加熱時に十分に酸化膨
張したこと、温度が下がっても酸化鉄による膨張状態が
それ程度化しないことを示している。また、金属鉄の一
部がＭｇＣｌ２　　（粘結剤）と化学反応するために塩
素ガスが発生しないことも判明した。

皿１例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　４９．５重量％ＭｇＯ
（マグネシアクリンカ−）２４．８重量％ＭｇＣβ２　
・　６　Ｈｚ　Ｏ０，９重量％Ｔｉ粉末（３００メツシ
ユ）　　　　２４．８重量％焼成温度を９００℃とした
ところ、試料の膨張は１．１７％となった。

皿立例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　４９．５重量％Ｍｇｌ
！２・６　Ｈ２００，９重量％Ｔｉ粉末（３００メツシユ）　　　　２４．８重量％Ｆ
ｅ粉末（１００メソシ、）２４．８ｆｔ量％焼成温度を
７５０℃としたところ、試料の膨張は１．２％となった
。

皿土例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　　４９ｉ１を量％Ｍｇ
Ｃｊ！２・６Ｈｚ０　　　　　　２重量％Ｆｅ粉末（１
００メツシユ）４９重量％焼焼成度を８２０″Ｃとした
ところ、試料の膨張は２．２％となった。

例ｊ− 例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　　４５重量％ＭｇＣｌ
２・６Ｈ２０１重量％Ｔｉ粉末（３００メツシユ）　　　　　９Ｍ量％ＭｇＯ
（マグネシアクリンカ−）４５重量％焼焼成度を８００
℃としたところ、試料の膨張は１．７％となった。

孤立例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　４６．５重量％ＭｇＣ
ｌ２・６　Ｈ２０１，４重量％Ｚｎ粉末　　　　　　　　　　２８．２重量％石膏　　
　　　　　　　　　　　２３．９重量％試料の膨張は２
．３％となった。

溶融シリカ粉末　　　　　　　　５４．１重量％ＭｇＣ
ｌ２・６　Ｈｚ　Ｏ１，６重量％Ｆｅ粉末　　　　　　
　　　　　８．２重量％Ｚｎ粉末　　　　　　　　　　
　８．２重量％石膏　　　　　　　　　　　　　２７．
９重量％試料の膨張は２．２％となった。

例」−工比勲Ｊむ− 例１において埋没材組成を下記に変更し、同様に焼成処
理した。

石膏　　　　　　　　　　　　　　５０重量％Ｆｅ粉末
　　　　　　　　　　　　５０重量％温度と試料の膨張
の関係は次の通りであった。

焼成（１）　　　　　　　熱膨張（鶴）これによれば、
焼成温度７２５℃にて試料は２．３／ｉｏ。

１も収縮することが分かるが、同時に同温度で石膏が分
解して分解ガスが発生することも確認された。これでは
、鋳型として金属の収縮を相殺できず、かつＣｏ−Ｃｒ
合金の如き高温での鋳造（特に温度が７２５℃以上）は
不可能である。

次に、以上に述べた埋没材を使用して、Ｃｏ−Ｃｒ合金
、Ａｕ−Ｃｕ合金からなる歯科用金属の精密鋳造を行う
例を説明する。ここでは、金属鋳造床（義歯床）の鋳造
を例示するが、他の鋳造品についても同様である。

まず、第１図に示すように、本発明による埋没材（例え
ば例５の埋没材）を使用し、公知の方法によって復印象
模型１を作製する。即ち、原模型から逆形状の型をとり
、この型内に埋没材を流し込み、模型１を成形する。そ
して、その模型１の前面３に所定厚さく例えば０．４ｍ
）のワックスシート１０を貼付ける。ワックスシート１
０には、ワックス連結部５を介してワックス漏斗状体４
を連結する。

こうしてワックスパターン２０を作製した後、第２図に
示すように、成形枠１１内にワックスパターン２０を収
容する。そして、上述した埋没材（例えば例５の埋没材
）１３を流し込む。しかる後に、固化した耐火材ブロッ
ク１４を枠１１から取出し、加熱炉に入れて７５０℃以
上（特に８００〜１１００℃）で焼成する。この結果、
ブロック１４内のワックスパターン２０のワックスが溶
け、外部へ流出除去される。即ち、第２図に示した漏斗
状体４がまず熔は出てその内側の耐火材部分１３ａも除
去され、更に連結部５及びワックスシート１０も熔は出
す。従って、ブロック１４には、上述のパターン２０に
対応した形状の薄い成形空間１５及び湯口１７が形成さ
れる（第４図参照）。

この場合、上述した理由から、溶融シリカ及び膨張性金
属粉末を含有した本発明による埋没材によるブロック（
鋳型）１４は加熱焼成されて一定の熱膨張を生じる。即
ち、第３図に示すように、埋没材１３は加熱焼成時に一
点鎖線で誇張して示す原形から、ワックスパターン１０
の実線位置へと膨張している（図面では、膨張後の状態
を示している）。

次に第４図のように、ブロック１４の湯口１７側を回転
軸２４方向に向くようにしてブロック１４を回転台２６
上に固定し、湯口１７にはるつぼ２８を取付ける。そし
て、熔融金属（例えばＣｏ−Ｃｒ合金、Ａｕ−Ｃｕ合金
）をるつぼ２８内に収容し、回転台２６を所定速度で回
転させ、生じる遠心力を利用して溶融金属を湯口１７を
経て成形空間１５へ注入する。

こうした遠心鋳造によって、成形空間１５に充填された
溶融金属の固化で金属精密鋳造品（ここでは鋳造床）が
得られるが、その固化の際に金属は収縮する（即ち、第
３図の実線位置から一点鎖線位置へと収縮する）性質が
ある。しかしながら、こうした金属の収縮は、上記した
埋没材１３の膨張によって既に相殺された形になってい
るため、得られた鋳造品は常に一点鎖線位置のサイズの
もの（即ち、第１図に示したワックスパターン２０と正
確に一致した形状のもの）となる。従って、得られた鋳
造品は常に設計通りに高精度であって、歯科用精密鋳造
品として好適である。

また、上記した模型１も、本発明に基づく埋没材組成で
形成しているので、塊成時に膨張し、鋳造金属の収縮を
上記した前面３側においても相殺でき、高精度の鋳造品
が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図はワ
ックスパターンの断面図、第２図は埋没材でワックスパターンを固めた状態の断面
図、第３図は加熱焼成時の鋳型の膨張を説明するための一部
分の断面図、第４図は遠心鋳造時の要部断面図である。なお、図面に示す符号において、１・・・・・・・・・模型１０・・・・・・・・・ワックスシート１３・・・・・
・・・・埋没材１５・・・・・・・・・成形空間１７・・・・・・・・・湯口２０・・・・・・・・・ワックスパターン２８・・・・
・・・・・るつぼである。

Claims

【特許請求の範囲】１、溶融シリカと、化学反応で体積膨張を生じる金属粉
末とを必須成分として含有する埋没材から作製された精
密鋳造用鋳型。２、溶融シリカに、化学反応で体積膨張を生じる金属粉
末を添加し、この混合物に粘結剤を添加して混練した後
、この混練物を高温で焼成する精密鋳造用鋳型の製造方
法。