JPH0853701A - 金属製品用加工材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 その表面に任意に彫刻を施した後に、或いは
装飾を施した後に、焼結させることにより、貴金属宝飾
品、美術工芸品、室内インテリア、卓上装飾品など工芸
的要素の大きい金属製品とすることができる金属製品用
加工材料及びその製造方法を提供する。 【構成】 純金属粉、合金粉の一種以上からなる金属粉
末と有機系結合材水溶液とを混練した後、得られた粘土
状の混練物を任意形状に成形し、５０〜４５０℃で焼成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その表面に任意に彫刻
を施した後に、或いは装飾を施した後に、焼結させるこ
とにより、貴金属宝飾品、美術工芸品、室内インテリ
ア、卓上装飾品など工芸的要素の大きい金属製品とする
ことができる金属製品用加工材料及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、貴金属宝飾品、美術工芸品、
または建築用インテリア等では形状の簡易なものであれ
ばプレス成形によっているが、一般には鋳造法が最も多
用されている。中でもロストワックス鋳造法は、デザイ
ンにおける自由度が極めて大きく、しかも複雑な形状を
高い信頼性で再現することができるために高級品として
取り扱われるものの主流の工法となっている。

【０００３】しかし、上記ロストワックス鋳造法は設備
投資の額も大きく、しかも熟練するには多大な時間を要
する。このロストワックス鋳造法の各工程を単純に示す
と、原型→割型のゴム型→中子の成形（中空の場合）→
中子を含めたゴム型への蝋の圧入（蝋型）→蝋型の組立
→鋳型の造型→脱蝋→鋳型の焼成→金属の溶解→注湯→
型ばらし→湯口及び湯道の切断→中子の溶解除去→酸処
理→研磨→着色→完成商品と極めて多工程で、しかも長
い時間（通常７日間）を要する。特にシェル造型、脱蝋
焼成の公害問題、型ばらしの手間、酸処理の公害排除設
備等、極めて固定費の増加があげられているが、今日こ
れに勝る鋳造法は見当たらない。

【０００４】これに対し、焼結法には加圧法、射出成型
法、泥漿法、粘土手工法の、主として４つの方法がある
が、粘土手工法に使用される粘土状の成形材料は既に開
発されて市販されている。この材料は粒度２〜２０μｍ
の金属微粒子に、メチルセルロースやエチルセルロース
等の各種粘結材、及び水等を２０重量％程度加えて粘土
状とした構成であり、その工程は、原型→ゴム型→焼結
→研磨→着色→完成商品と、前記ロストワックス鋳造法
に比べて極めて少工程であるため、形状や寸法精度を問
わない用途には好適な方法として利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記粘
土状の成形材料は、可塑性に富み、高い柔軟性を有して
任意形状に容易に成形できるという利点を有するが、反
面これを成形しようとする場合にはベタついて手指に付
着したり、或いはリング状や環状等の立体状に成形した
場合には変形しないような工夫が必要であった。また、
任意形状に成形した成形体の表面に、細かい彫刻を施す
場合には、表面が粘結性を有するために鮮明な彫溝が形
成できず、工芸デザイナーでも美麗な彫刻を施すことが
できなかった。尚、焼結して金属化してしまうと、硬度
が高いので、彫刻も、鑞付けも、曲折も容易に行うこと
ができなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、純金属粉、合金粉の一種以上からなる
金属粉末と有機系結合材水溶液とを混練した後、得られ
た粘土状の混練物を任意形状に成形し、５０〜４５０℃
で焼成した金属製品用加工材料（以下、単に加工材料と
いう）及びその製造方法に関するものである。

【０００７】尚、本発明者は、収縮性が少ない金属製品
の製造方法として、特願平５−１１２４４０号（出願
日：平成５年４月２日）で上記の粘土状の混練物を開示
し、これを任意形状に成形し、これを一気に焼結温度ま
で昇温させて目的の金属製品を得ることを提案してい
る。本発明は、この先願の技術を前述の課題に沿って改
良したものであり、ユーザーにとって好適で、且つ実用
性が高く、最終的には先願の発明と同様に、ユーザーの
創意により、独自性に富んだ意匠性を有する金属製品を
製造（作製）することを目的とする。

【０００８】したがって、本発明に使用する粘土状の混
練物は、先願と同様のものである。この粘土状の混練物
に用いる金属粉末は、Ｆｅ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等
の純金属粉やこれらの元素を主成分とする合金粉の一種
以上からなり、平均粒径５〜１００μｍ以下のものを使
用することが好ましい。また、有機系結合材は、「粉体
理論と応用」（丸善株式会社，昭和４８年８月１０日発
行）の８１９頁に記載されているように、メチルセルロ
ース（ＭＣ）やエチルセルロース（ＥＣ）等のセルロー
ス誘導体を使用することができ、特にその水溶液の濃度
が５〜６％のときに粘度７０００〜１００００センチポ
イズを示す高分子量のものを使用することが好ましい。

【０００９】上記金属粉末と有機系結合材水溶液とを混
練して粘土状の混練物を作成するのであるが、機械攪拌
をすると共に大きな圧力で引き伸ばすなどして混練した
後、２４時間以上放置すると、有機系結合材水溶液の薄
膜が金属粒子の周囲にくるまるように湿潤させるため
に、従来（約３０重量％の有機系結合材水溶液を使用）
に比べて極めて少ない量の有機系結合材水溶液でも可塑
性を付与して成形性を保有させることができる。特に先
願に準じて、金属粉末９５〜９２重量％と有機系結合材
水溶液５〜８重量％とを混練すると、焼結時に収縮性が
少ない金属製品を得ることができるので好ましい。

【００１０】本発明では、上記粘土状の混練物を任意形
状の成形体に成形した後、先願のように焼結温度まで一
気に昇温するのではなく５０〜４５０℃で５〜４０分程
度焼成する。この焼成により、成形体中の水分及び有機
系結合材は一部或いは全部が昇華（ベーパー）する。
尚、上記成形体の成形には、適宜支持体を用いて行って
も良い。例えば薄肉の円筒状に成形するには、円筒状の
樹脂成形体や金属円筒の周囲に粘土状の混練物を被覆さ
せ、前記の条件で焼成すれば良い。その際、樹脂成形体
を用いた場合には、説明するまでもないが樹脂の軟化点
より低い温度で焼成すれば良い。

【００１１】こうして得られた本発明の加工材料は、薄
肉でも自重や多少の外力で変形することなく安定に形状
を維持し、しかも粘土状の混練物が保有していた粘結性
は失われて表面が乾燥したものとなる。そこでユーザー
は、加工材料の表面に、汎用の彫刻刀などを用いて所望
の線画や模様などを容易に且つ鮮明に彫刻することがで
きる。その後、この加工材料を焼結温度まで加熱すれ
ば、表面にユーザー自身が彫刻を施した金属製品（焼結
体）が容易に作製される。尚、焼結温度は通常、使用し
た金属粉末の融点の１００〜１５０℃低い温度に設定さ
れる。この場合、ユーザーは所定形状の加工材料のみを
購入すれば良いので、粘土状の混練物に全く触れること
がなく、手指を汚損することもない。

【００１２】また、ユーザーは加工材料の表面に、前記
粘土状の混練物を小さい装飾部品に造形したものを圧着
させた後、焼結温度まで加熱して金属製品を作製しても
良いし、前記粘土状の混練物を泥漿状に希釈して筆など
を用いて所望の線画や模様などを描いた（塗着した）
後、焼結温度まで加熱して金属製品を作製しても良い。
これらの場合、ユーザーは所定形状の加工材料と共に粘
土状の混練物或いはそれを希釈した液を購入する必要が
あるが、前記彫刻のみを施す場合に比べて極めて多種の
創意を付加させることができ、極めて独自性に富んだ金
属製品を作製することができる。例えば加工材料に用い
た金属粉末（或いは混合粉末）と異なる色彩を有する金
属粉末（或いは混合粉末）で粘土状の混練物或いはこれ
を泥漿状に希釈した液を作成して用いると、下地の金属
に異なる色彩を有する金属パーツが適宜に組み合わされ
た金属製品を作製することができ、この金属製品は、極
めて装飾効果が高いものとなる。尚、粘土状の混練物或
いはこれを泥漿状に希釈した液を用いるために手指の汚
損を生ずることもあるが、先願のように物品全部を粘土
状の混練物で成形する場合に比べるとその汚損の程度は
極めて少ない。

【００１３】尚、粘土状の混練物を泥漿状に希釈した液
は、粘土状の混練物を加工材料に圧着させる際の接着液
として用いることもできるし、施した彫刻を修正する修
正液として用いることもできる。

【００１４】このように本発明の加工材料は、金属製品
を作製するにあたって土台となるものであり、従来は工
芸デザイナーでも困難であった装飾性に富んだ金属製品
を、極めて容易に作製することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。

【００１６】［実施例１］平均粒径３〜２５μｍの純銀
（Ａｇ）粉末９３０ｇに対してメチルセルロース６％水
溶液（粘度７０００センチポイズ）７０ｇを添加して攪
拌し、続いて機械（ロール）により伸長させて混練す
る。次に、この混練物を密閉容器に２４時間放置したの
ち粘土状になったものを、直径１５ｍｍ×長さ３０ｍｍ
の管状に成形し、さらにその内部にシリカ粉末をつめ
る。そして、それを約２００℃の加熱炉内に入れて１０
〜２０分間加熱し、取り出して室温で冷却し、実施例１
の加工材料を得る。得られた加工材料の外周面に、前記
粘土状の混練物を幅２ｍｍ×厚さ１ｍｍの帯状に成形し
たものを螺旋状に巻き付け、さらに前記混練物を泥漿状
に希釈した液を筆などで接合部分に塗り付けて密着させ
る。その後、焼結温度（純銀の融点９６０℃より１０％
程度低い８６４℃±１０℃）まで急速に昇温し、この温
度で２０〜４０分保留したのちに炉外に出して放冷し、
装飾性に優れた金属製品（焼結品）を作製することがで
きた。

【００１７】［実施例２］共に平均粒径１０μｍである
純銀（Ａｇ）粉末（５０％）と純金（Ａｕ）粉末（５０
％）との９５０ｇに対してメチルセルロース６％水溶液
（粘度７０００ポイズ）５０ｇを添加した以外は、前記
実施例１に準じて粘土状の混練物を作成した。次に、こ
の混練物を予め作製した２０φのシリコーンゴムの半球
状型材の中につめて取り出すことにより半球状に成形す
る。そして、それを１５０℃の加熱炉内に入れて１０〜
２０分間加熱し、冷却して実施例２の加工材料を得る。
得られた加工材料の表面に、彫刻刀を用いて人形の線画
を彫刻する。その後、８５０℃で３０分間焼結すると、
青色銀の装飾品を作製することができた。尚、厚さを薄
くするには、型材に混練物を薄く貼着するか、貼着した
混練物を適宜厚さになるまで掘削すれば良く、必要なけ
れば行わなくても良い。それによって焼結時間も調整す
れば良い。

【００１８】［実施例３］平均粒径１０μｍの純金（Ａ
ｕ）粉末９４０ｇに対してメチルセルロース６％水溶液
（粘度７０００センチポイズ）６０ｇを添加した以外
は、前記実施例１に準じて粘土状の混練物を作成した。
次に、この混練物を幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ１
ｍｍの平板状に成形し、且つその両端を内面に向かって
管状に（２ケ所）屈曲させる。そして、それを１５０〜
２００℃の加熱炉内に入れて３０分加熱し、冷却して実
施例３の加工材料を得る。得られた加工材料に、前記実
施例１の純銀粉末を用いた混練物を泥漿状に希釈した液
を用いて人形を２体描画する。その後、８００℃で６０
分間焼結すると、金色の素地に銀色の人形が描画された
装飾品を作製することができた。

【００１９】［実施例４］平均粒径１０〜２０μｍの純
銀（Ａｇ）粉末９２０〜８５０ｇに対してメチルセルロ
ース６％水溶液（粘度７０００センチポイズ）８０〜１
５０ｇを添加した以外は前記実施例１に準じて粘土状の
混練物を作成した。次に、この混練物を幅２０ｍｍ×長
さ５０ｍｍ×厚さ１ｍｍの平板状に成形し、さらにその
両端を内側に向かって管状（直径５ｍｍφ）に屈曲させ
る。そして、これを１５０〜２５０℃の加熱炉内に入れ
て３０分加熱し、冷却して実施例４の加工材料を得る。
得られた加工材料の管状部分の上面に、前記混練物を泥
漿状に希釈した液を５ケ所に塗り付けて点状に盛り上げ
る。また、加工材料の平面部分には人形の彫刻を施す。
その後、８２０℃で３０分間焼結し、さらに止め金をロ
ー付けすると、銀製の装飾性に優れたブローチを作製す
ることができた。

【００２０】［実施例５］平均粒径５μｍの純金（Ａ
ｕ）粉末９５０ｇに対してメチルセルロース６％水溶液
（粘度７０００センチポイズ）５０ｇを添加した以外
は、前記実施例１に準じて粘土状の混練物を作成した。
次に、この混練物を幅５ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ２ｍ
ｍの細い線状に成形し、さらにそれを環状に屈曲してリ
ング状に成形する。そして、それを２５０〜３００℃の
加熱炉内に入れて１０分間加熱し、冷却して実施例５の
加工材料を得る。得られた加工材料の中心部に、共に平
均粒径５μｍの純金（Ａｕ）粉末（８０％）と純銀（Ａ
ｇ）粉末（２０％）とを前記実施例１に準じて粘土状の
混練物にしたものを、幅２ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ１
ｍｍの線状にして巻き付ける。また、その接着部分に、
前記純金粉末の混練物を泥漿状に希釈した液を筆で塗り
付ける。その後、８５０〜９００℃で３０分間焼結する
と、純金色に青味がかった線状の装飾が施されたリング
を作製することができた。

【００２１】［実施例６］平均粒径１０〜２０μｍの純
銀（Ａｇ）粉末９５０ｇに対してメチルセルロース６％
水溶液（粘度７０００センチポイズ）５０ｇを添加した
以外は前記実施例１に準じて粘土状の混練物を作成し
た。次に、この混練物を幅３０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚
さ２．５ｍｍの平板状に成形し、さらにそれを屈曲して
筒状に成形すると共に変形を防止するために内部にシリ
カ粉末をつめる。そして、それを縦方向に加熱炉（４０
０℃）内に入れて２０分加熱し、冷却して実施例６の加
工材料を得る。得られた加工材料の表面に、平均粒径１
０μｍの純銀（Ａｇ）粉末（７０％）と平均粒径１０ｍ
の純銅（Ｃｕ）粉末（３０％）とを粘土状の混練物にし
たものを幅２ｍｍ×長さ６０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの線
状にして螺旋状に巻き付ける。その後、還元的雰囲気炉
中で８００℃で３０分間焼結すると、銀の筒の外周に、
赤味がかった銀線が絡みついたような装飾が施されたペ
ンダントヘッドを作製することができた。

【００２２】［実施例７］平均粒径５μｍの純金（Ａ
ｕ）粉末９５０ｇに対してメチルセルロース６％水溶液
（粘度７０００センチポイズ）５０ｇを添加した以外
は、前記実施例１に準じて粘土状の混練物を作成した。
次に、この混練物を予め作製したシリコーンゴムの半球
状型材の中につめて取り出すことにより半球状に成形す
る。そして、それを２５０℃の加熱炉内に入れて１０分
間加熱し、冷却して実施例７の加工材料を得る。得られ
た加工材料の表面に、彫刻刀で線画を施す。その後、８
５０℃で３０分間焼結すると、半球状の外面及び内面に
鮮明な彫刻が施されたペンダントヘッドを作製すること
ができた。

【００２３】［実施例８］平均粒径５μｍの白金（Ｐ
ｔ）粉末９５０ｇに対してメチルセルロース６％水溶液
（粘度７０００センチポイズ）５０ｇを添加した以外
は、前記実施例１に準じて粘土状の混練物を作成した。
次に、この混練物を幅２ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ１ｍ
ｍの線状にし、且つそれを屈曲してリング状に成形す
る。そして、それを４５０℃の加熱炉内に入れて１０分
間加熱し、冷却して実施例８の加工材料を得る。得られ
た加工材料の外面に、彫刻刀を用いて線画を施す。その
後、１６５０℃で６０分間焼結すると、鮮明な線画が施
されたＰｔリングを作製することができた。また、上記
白金粉末にパラジウム（Ｐｄ）粉末を添加した合金とし
ても、同様にリングを作製することができる。

【００２４】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加工材料
は、貴金属宝飾品、美術工芸品、室内インテリア、卓上
装飾品などの金属製品を作成するに際して、その表面
に、汎用の彫刻刀などを用いて鮮明な彫刻を施すことが
でき、或いは金属粉末を含有する粘土状の混練物を小さ
い装飾部品に造形したものを圧着させることができ、或
いは上記混練物を泥漿状に希釈した液を筆などを用いて
所望の線画や模様などを描くことができ、その後、焼結
温度まで加熱して独自性に富んだ意匠性を有する金属製
品を作製することができる。

【００２６】したがって、ユーザーは、購入した加工材
料の表面に、任意に鮮明なデザインを極めて容易に施す
ことができ、しかもその際には手指を汚損することなく
作業をすることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純金属粉、合金粉の一種以上からなる金
   属粉末と有機系結合材水溶液とを混練した後、得られた
   粘土状の混練物を任意形状に成形し、５０〜４５０℃で
   焼成した金属製品用加工材料。
2. 【請求項２】 純金属粉、合金粉の一種以上からなる金
   属粉末と有機系結合材水溶液とを混練した後、得られた
   粘土状の混練物を任意形状に成形し、５０〜４５０℃で
   焼成する金属製品用加工材料の製造方法。