JPH0335839A - 鋳型材 - 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） この発明は、例えば、歯科鋳造用の鋳型材に関する。

（従来の技術） 歯科鋳造においては、近年、純チタンやチタン合金の鋳
造が行われており、この場合の鋳型材としては、第１に
、石英、クリストバライト、リン酸塩、およびマグネシ
アを成分とするリン酸塩系の埋没材が提案されている。

また、第２に、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、カル
シア、マグネシア、など熱力学的に比較的安定な酸化物
を主成分とする埋没材が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記第１の埋没材における石英やクリス
トバライトは、チタン溶湯に濡れ易く、また反応し易い
性質を有しているため、鋳造品に鋳肌不良やガス欠陥を
生じ易い。

また、前記第２の埋没材によれば、上記したような鋳造
欠陥は比較的少ないが、チタン等の凝固収縮を補償でき
ないため、鋳造品が必要寸法より小さくなる問題がある
。そこで、最近では、金属ジルコニウム粉末を鋳型材に
加え、加熱焼成時にジルコニウムが酸化膨張することを
利用して、チタンの凝固収縮を補償するという優れた方
法が公表されている。しかし、上記ジルコニウムは？［
が困難なため極めて高価格であり、実用性の点で問題が
ある。

また、上記の他にも、金属粉末の添加について研究がな
されているが、金属と水との反応による気泡の発生、加
熱焼成時におけるクラックの発生、鋳造後の鋳肌不良等
の問題があり、実用化には至っていない。

（発明の目的） この発明は、上記のような事情に注目してなされたもの
で、鋳肌不良やガス欠陥が低減されると共に、鋳造品の
寸法精度を確保し、しかも、実用性に優れた鋳型材の提
供を目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するためのこの発明の第１の特徴とする
ところは、鋳造用鋳型材において、スポジューメン　（
Ｓｐｏｄｕ＋１ｅｎｅ、理論組成Ｌｉ＊０−　Ａｌ１０
１４ＳｉＯ□）を１〜２０重量％含有している点にある
。

（作　用） 上記構成による作用は次の如くである。

この発明の鋳型材は、例えば、歯科鋳造用に用いられる
もので、加熱焼成時の膨張材としてスポジューメンが含
有されている。

上記スポジューメン　（Ｓｐｏｄｕｍｅｎｅ）はリシア
輝石（リチア輝石）とも呼ばれ、理論組成がＬｌ　ａｏ
・Ａ１．０３・４ＳｉＯｔのリチウム鉱物であるが、不
純物として石英やレビドライト（Ｌｅｐｊｄｏｌｉｔｅ
、リシア雲母）等を含み、流通品の品位はＬｉ　、０が
６〜８％程度のものである。

このスポジューメンは加熱すると、９００〜１１００℃
でα型からβ型に転移し、非再、逆的に膨張する。

よって、このスポジューメンを含有することにより、ア
ルミナ、ジルコン、ジルコニア、カルシア、マグネシア
、石英、クリストバライトから選んだ１種以上を含有し
たものを耐火材として用いた鋳型材で、所望の鋳型の膨
張を得ることができ、チタン等の凝固収縮を補償するこ
とが可能となる。

しかも、スポジューメンは酸化物であるため、粉末でも
安定であり、多くの金属粉末に認められるような水との
反応や、発火性もなく安全であり、取扱いが容易である
。更に、安価であることから、実用材料としての使用が
できる。

ただし、上記鋳型材におけるスポジューメンの含有量は
１〜２０重量％が適正である。即ち、ｌ微量％未満であ
ると、上記したような鋳型の膨張に寄与できなくなるた
めである。また、２０重量％を越えると、鋳造品に鋳肌
不良を生じるためである。

なお、上記スポジューメンの粒度は１００μｍ以下が好
ましい。

また、上記鋳型材の結合材は、リン酸塩と塩基性金属酸
化物が好ましく、また、リン酸塩をリン酸−アンモニウ
ムとし、塩基性金属酸化物をマグネシアとすることが、
更に好ましい。

一方、鋳造品の鋳肌をより良くするためには、アルミナ
セメント、マグネシアセメント、ジルコニアセメント、
シリカセメントから選んだ１種以上のものを結合材とし
て用いてもよい、ただし。

この場合は硬化が遅くなる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面により説明する。

まず、スポジューメンの化学成分の例を下記第１表に示
す。

（以下余白） 第１表 スポジューメンの化学成分 Ｃ車端％） スポジューメンを含有する鋳型材を用いて鋳造を行う場
合には、まず、鋳型材を水もしくはコロイダルシリカで
気泡の混入しないようにし〔練和し、これを予めワック
スパターンをセットしであるリング内に流し込む。する
と、この鋳型材はｌＯ〜６０分程度で硬化する。次に、
これをリングより取り出し、電気炉の中に入れ、９００
℃以上、好ましくは１１００℃にまで昇温し、約３０分
間保持して、ワックスの焼却と鋳型材の焼成を行う、こ
の際、鋳型材はスポジューメンの配合量に応じて膨張す
る。

その後、これを鋳造時の所定鋳型温度、好ましくは常温
にまで冷却して、純チタンもしくはチタン合金溶湯によ
る注湯を行う。

注湯はアルゴンガス雰囲気下で、アーク鋳造機を用いて
行う６ 上記注湯後には、溶湯はわずかに収縮しながら凝固、冷
却して鋳造品となる。その後、このｊＪＰ造品を鋳型か
ら取り出して、研磨等の処理を施せば、ワックスパター
ンと同型同寸の高精度の鋳造品ができ上がる。

ただし、注湯時の鋳型寸法は、チタン溶湯の凝固収縮に
応じて膨張していることが、鋳造品の精度を確保する上
で重要である。

次に、チタンを鋳造した際の各種実験例を示す。

（実験１〜７） 下記第２表は、実験１〜７を示している。ただし、表中
の「リン酸塩」はリン酸−アンモニウムであり、「練和
液」は鋳型材を練和する際に用いる液体のｍ類を意味し
ている。また、表中の○印は良好、△は印はやや良い、
×印は不良を意味している（以下の実験例も同じ）。

（以下余白） 上記第２表中の実験１〜４では、鋳型材として、従来の
ものを用いている。即ち、この実験では１石英、クリス
トバライト、リン酸塩、およびマグネシアのみを成分と
するリン酸塩系鋳型材を用いている。この実験において
、鋳型材を８００℃程度にまで加熱焼成した際、クリス
トバライトは２００〜２５０℃で１石英は約６５０℃で
、それぞれα型からβ型に転移し、可逆的に膨張する。

従って。

実験１のように７００℃以上の鋳型温度で注湯すれば、
充分な膨張率により、金属の凝固収縮が補償される。し
かし、チタンを注湯した場合、鋳肌不良やガス欠陥を生
じている。

また、実験２，３のように、鋳型を常温にまで冷却した
後、注湯すれば鋳肌不良、ガス欠陥は低減する。しかし
、シリカやクリストバライトの転移膨張は可逆的である
ため、冷却と共に、はぼ焼成前の寸法にまで収縮し、常
温注湯ではチタンの凝固収縮は補償し難く、得られる鋳
造品はワックスパターンより寸法が小さくなり、つまり
、寸法精度は不良となった。

一方、実験４のようにリン酸塩系鋳型材を水ではなく、
コロイダルシリカを用いて練和すると、鋳型は硬化に伴
い膨張する。この硬化膨張の８！横は充分に解明されて
いないが、一般的に用いられる手法である。そして、こ
の手法を用いれば、常温鋳型でも、ある程度膨張を確保
でき、寸法精度の向上はみられるが、チタンを注湯した
場合、コロイダルシリカの影響により鋳肌不良やガス欠
陥を生じた。

実験５〜７では、！＃型材にスポジューメンを配合した
、そして、この鋳型材を！　１００℃まで加熱焼成する
と、　９００〜１１００℃で非可逆的に膨張するため、
常温まで冷却してもチタンの凝固収縮の補償が可能とな
り、寸法精度の向上が達成された。また、鋳肌不良やガ
ス欠陥も比較的少なかった。

（実験８〜１２） 一般に、石英やクリストバライトはＳｉＯ□（シリカ）
であり、チタン溶湯に濡れ易く、また反応し易い性質を
有しているため、鋳造品に鋳肌不良やガス欠陥を生じ易
い、これに対し、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、カ
ルシア、マグネシアは熱力学的に比較的安定な酸化物で
ある。

そこで、上記ジルコンとアルミナを耐火材として実験８
〜１２を行った、その結果は下記第３表に示す如くであ
る。

（以下余白） 第３表 上記第３表中の実験８．９では鋳型材として従来のもの
を用いている。

即ち、この実験では、上記したように、ジルコンやアル
ミナは熱力学的に比較的安定な酸化物であるため、これ
を耐火材として用いると、涛肌が美しく、ｉ＃造大欠陥
ない鋳造品が得らる。しかし、焼成後冷却して得られた
鋳型は、シリカを主材した詩聖と異なり、焼成前より著
しく収縮し、得られる鋳造品はワックスパターンより完
全に寸法が小さくなり、つまり、寸法精度は不良となっ
た。

実験ｌＯ〜１２では、鋳型材にスポジューメンを配合し
た。この結果は、スポジューメンの機能により、好結果
が得られた。

（実験１３〜１７） 下記第４表は、実験１３〜１７を示しており。

この実験では結合材としてジルコニアセメントを用いた
。

（以下余白） 第４表 上記第４表中の実験１３．１４の鋳型材は従来のもので
ある。このうち、実験１３では、焼成後の冷却を常温に
まで下げているため、空気中の水分や炭酸ガスを吸収し
て鋳肌不良やガス欠陥を生じている。これに対し、実験
１４では、焼成後の冷却を１５０℃以上にとどめている
ため、上記鋳肌不良などは生じていない。しかし、上記
した実験１３．１．４では、いずれの場合に６１寸法精
度が不良となった。

実験１５〜１７では、鋳型材にスポジューメンを配合し
たため、これの機能により、好結果が得られた。

なお、鋳造用金属はチタン早番こ限定されるものではな
く、Ｇｏ−Ｃｒ合’ｂ、　Ｎｉ−Ｃｒ合金、金合金、銀
含金、その他であってもよい。また、金属だけでなく、
セラミックやガラス等の鋳造に用いてもよい、。

（発明の効果） この発明による鋳型材を用いた場合には、鋳肌不良やガ
ス欠陥を低減でき、かつ鋳造品の精度を向上させること
ができ、また、価格の点からも実用性に優れている。特
に１本発明によれば、チタン等の凝固収縮を補償できて
、精度向上が更に確実となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スポジューメン（Ｓｐｏｄｕｍｅｎｅ，理論組成Ｌ
   ｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・４ＳｉＯ＿２）を１〜２０
   重量％含有している鋳型材。 ２、結合材として、リン酸塩と塩基性金属酸化物とを含
   有する請求項１に記載の鋳型材。 ３、リン酸塩をリン酸−アンモニウムとし、塩基性金属
   酸化物をマグネシアとした請求項２に記載の鋳型材。 ４、結合材として、アルミナセメント、マグネシアセメ
   ント、ジルコニアセメント、シリカセメントから選んだ
   １種以上のものを含有する請求項１に記載の鋳型材。 ５、耐火材として、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、
   カルシア、マグネシア、石英、クリストバライトから選
   んだ１種以上のものを含有する請求項１から４のうちい
   ずれか１つに記載の鋳型材。