JP3310948B2 - How to cast supercooled metal - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing decorative articles, dental materials and the like made of supercooled metal by precision casting with lost wax.

【０００２】[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。2. Description of the Related Art A precision casting method using lost wax has been generally used for making fine-shaped products such as ornaments such as pendants, rings, brooches and necklaces and dental materials. The precision casting method using lost wax is a very useful method as a method for easily producing a large amount of fine and complicated shapes at low cost.

【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。[0003] When using the lost wax precision casting method, it is important to pay attention to how the molten metal is spread over the minute shape of the mold, and how the molten metal is introduced into the metal material. It is mentioned how to prevent defects such as voids, cracks, and poor running of hot water.

【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れることが有効
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℃〜9
00℃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。As a means for solving these problems, it is considered effective to slowly cool a molten metal material in a mold. For that purpose, raising the temperature of the molten metal is not effective in absorbing the metal material. This is not preferable because gas is released during solidification. For this reason, it is difficult to raise the temperature of the molten metal to a temperature higher than the melting point.
After baking at 00 ° C. and maintaining at that temperature for a certain period of time, it was common to set the mold temperature to 300 ° C. or higher in a casting machine and perform casting. By doing so, the molten metal is cooled slowly in the mold, the molten metal spreads to every corner of the mold before it solidifies, and the internal gas also escapes to the outside, faithfully reproducing the fine shape A product free from defects such as cracks, cracks, and poor running of the hot water is obtained. That is,
It was common knowledge that the casting temperature was as low as possible and the mold temperature was high, to succeed in casting general metal alloys.

【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、耐摩耗性の必要な
装飾品や歯科材料として好適と思われている。[0005] In recent years, supercooled metal has attracted attention as a material having unique characteristics. Many supercooled metals have characteristics such as hard hardness, and are considered to be suitable as decorative articles and dental materials requiring abrasion resistance.

【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。[0006] The supercooled metal is one in which an alloy having a specific composition is vitrified by being rapidly cooled after melting, and exhibits unique properties. Therefore, in order to obtain a supercooled metal, it is important how to rapidly cool the molten metal. The speed was slow and no supercooled metal was obtained.

【０００７】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and uses a precision casting method with lost wax when manufacturing decorative articles and dental materials made of supercooled metal. Provided is a method capable of faithfully reproducing a fine shape and obtaining a product made of a supercooled metal having no defects such as pores, cracks, and poor running.

【０００８】[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、該合金の結晶化温度以下に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。According to the present invention, there is provided a method for casting a supercooled metal according to the present invention, which comprises melting a supercooled metal alloy material by a precision casting method using lost wax. Thereafter, the alloy is heated to the melting point of the alloy + 200 ° C. or higher, and the molten metal of the alloy is immediately poured into a mold cooled to a temperature lower than the crystallization temperature of the alloy and rapidly cooled.

【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応の条件で鋳造することを特
徴とするものである。This breaks the common sense of the conventional lost-wax casting method, in which the casting temperature is raised to a high temperature at which gas can be generated to generate pores, etc. It is characterized by casting under completely reaction conditions, such as casting.

【００１０】 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。 With the above-described structure, in the method of casting a supercooled metal according to the present invention, the molten alloy is preliminarily heated to a high temperature, so that the molten metal quickly spreads over the finely shaped portions of the mold. When the mold is cooled, the molten metal is rapidly cooled because the mold is cooled, so that the molten metal is rapidly cooled to become a supercooled metal.

【００１１】 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。 When a conventional metal is cast by a precision casting method, during solidification, the absorbed gas is easily released due to a change from a liquid to a solid. In particular, the higher the temperature of the molten metal, the more the gas is absorbed. , And it was difficult to make the temperature significantly higher than the melting point. On the other hand, in the case of a supercooled metal, no gas is released because there is no phase change from liquid to liquid even during solidification, and therefore, the temperature of the molten metal can be increased as much as possible, and the above-described configuration becomes possible.

【００１２】 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。 The reason why the temperature of the molten metal is set to the melting point + 200 ° C. or higher is that if the molten metal is heated to this range, the molten metal does not solidify in the middle of the mold. The upper limit is not so strict, but it is about the melting point + 300 ° C. in consideration of the point that if the temperature is too high, the mold is not rapidly cooled, and that energy is wasted.

【００１３】 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。 As described above, in the method of casting a supercooled metal of the present invention, the molten metal can be heated to a high temperature in advance as described above. There is no hardening on the way. Thereafter, when the molten metal has spread to every corner of the mold, the molten metal is quenched by the mold and vitrified to become a supercooled metal.

【００１４】 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
型温度を選択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。 [0014] temperature of the cooled mold, when the molten alloys are solidified, must be such that below the crystallization temperature of the alloy. Therefore, the mold temperature must be selected according to the amount and temperature of the molten metal. In particular, when casting a thick product, it is necessary to forcibly water-cool around the mold. The lower limit is not so strict, but it is useless to cool too much, and if the mold is too cold, there is a risk that the molten metal kept at a high temperature will solidify in the middle of the mold About 50-100 ℃
It is about.

【００１５】[0015]

【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Z
rAlNiCuPd系の過冷金属が用いられる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The supercooled metal used in the present invention is not particularly limited, and any type can be used as long as it is vitrified by being rapidly cooled from a molten state. In particular, PdCuNiP and Z
An rAlNiCuPd-based supercooled metal is used.

【００１６】 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。 The melting may be performed by any means such as a high-frequency melting furnace or an electric furnace, but is preferably performed in an inert atmosphere such as Ar to prevent oxidation of the metal. After melting, the molten metal is heated to a predetermined temperature and then poured into a mold. Cooling method is not specified, but in general or cooled by the cooling gas in the compression air or N _2, or water-cooled.

【００１７】 なお、溶湯を鋳型に流し込むとき、溶湯が
なら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1.5Kg／cm²から3Kg／cm²程度
で十分である。 [0017] It should be noted that, when pouring the molten metal into a mold, to help spread to every corner of the fast mold to become molten metal,
It is good to press in with pressurized gas. Gas used may have an inert gas such as N _2, pressure is sufficient from 1.5Kg / cm ² 3Kg / cm ² approximately by.

【００１８】 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。 [0018] Through such processes, it is possible to faithfully reproduce fine shape of the mold, voids and cracks, to obtain a product consisting of supercooled metal free from defects such as hot water around bad.

【００１９】 <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-Cu30-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4
cm、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552℃、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／cm²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 [0019] by a precision casting method using a <Example 1> lost wax, to prepare your bell. The material used was an alloy material of Pd40-Cu30-Ni10-P20 (at%), and the size of the bell was 8 cm in diameter and 4 mm in height.
cm, wall thickness was 3 mm at maximum and 0.5 mm at minimum. The alloy of this composition had a melting point of 552 ° C. and a crystallization temperature of 366 ° C. After mixing the raw materials so as to have the above composition, the raw materials were melted in an electric furnace in an Ar atmosphere, and further heated to 800 ° C. The mold was made using lost wax, and the surroundings were cooled with cooling water to maintain the temperature at 50 ° C. The molten metal heated to 800 ° C. was pushed into a mold by N ₂ gas pressurized to ² kg / cm ² to perform casting.

【００２０】 <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 [0020] was cast your bell in the same manner as in <Conventional Example 1> Example 1, the temperature of only the mold is varied, and a 370 ° C.

【００２１】 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600Hv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。 In both the first embodiment and the first conventional example,
The obtained product was faithfully reproduced down to the details of the mold, and was free from defects such as pores, cracks, and poor running of the hot water. When both samples were subjected to differential thermal analysis, the sample obtained in Example 1 showed a vitrification transition temperature and a crystallization temperature, whereas the sample obtained in Conventional Example 1 showed that Not observed. The sample obtained in Example 1 had a broad X-ray diffraction measurement result and a Vickers hardness of 500 Hv, whereas the sample obtained in Conventional Example 1 had a peak in the X-ray diffraction measurement result. And the Vickers hardness was 600 Hv. Thus, the metal obtained in Example 1 was supercooled metal, but the metal obtained in Conventional Example 1 was crystallized.

【００２２】 <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1.5mm、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
例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。 [0022] it was cast <Example 2 and Conventional Example 2> Example 1 and a material similar to that of the conventional example 1, ring by the method (internal diameter 17 mm, thickness 1.5 mm, width 3mm) a. In both cases, the shape of the mold was faithfully reproduced, and there were no defects such as porosity, cracks, and poor run-off. The product obtained in 2 had crystallized.

【００２３】[0023]

【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。As described above, the method of casting a supercooled metal of the present invention is a method capable of easily, inexpensively, and mass-producing products made of supercooled metal by a precision casting method using lost wax. The obtained product faithfully reproduces the shape of the fine mold, and has no defects such as pores, cracks, and poor running. Therefore, it is useful as a method for manufacturing decorative articles and dental materials made of supercooled metal. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−88622（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−195017（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 5/00 - 9/30 B22D 18/04,27/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-88622 (JP, A) JP-A-9-195017 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) B22C 5/00-9/30 B22D 18 / 04,27 / 04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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、鋳造する合
金の結晶化温度以下に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。1. A method of casting by a precision casting method using a lost wax, was dissolved alloy material as a supercooling metal, heated above the melting point + 200 ° C. of the alloy, casting if
A method for casting a supercooled metal, wherein a molten metal of the alloy is immediately poured into a mold cooled below the crystallization temperature of gold and rapidly cooled.