JPH11279672A - 鋳造用すず合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｐｂを一切含まず、そして食品衛生法上の
Ｓｂの規制値（５％未満）を満たし、しかも鋳造性と転
写性に優れ、且つ鋳造した製品の鋳肌の色調が銀材に近
いものが得られる鋳造用すず合金を提供すること。 【解決手段】 重量比で、Ｂｉを０．５％〜１０％，Ｓ
ｂを１．０％〜４．９％，Ｃｕを０．３％〜２．５％を
含み残部がＳｎ及び不可避的不純物からなると共に、前
記ＢｉとＳｂを合わせた組成量を重量比で４％以上とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装飾品や玩具，各
種の食器類等を鋳造するのに適した鋳造用すず合金に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から装飾品や食器類等を鋳造するの
に一般的に用いられている鋳造用すず合金としては、ロ
ーマンピューター（７０％Ｓｎ-３０％Ｐｂ）とチュダ
ーピューター（８９％Ｓｎ-９％Ｓｂ-２％Ｃｕ）があ
る。両者共に鋳造性及び転写性に優れてはいるが、ロー
マンピューターは環境上その使用が厳しく制限されてい
るＰｂ（鉛）を比較的多く含んでいる問題がある。しか
も、ローマンピューターはＰｂ（鉛）を含むため、鋳造
した製品の鋳肌の色調がやや黒ずみ、水などと接触する
と腐食によりその部分が黒くなり、そのままでは装飾品
や食器類として使用できず、必ずメッキ等を施さなけれ
ばならない不具合があった。また、チュダーピューター
も、食品衛生法上の規制値以上のＳｂ（アンチモン）を
含んでいる問題があるため、食器類に使用する場合には
メッキ等を施こす必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の不具合に鑑みてなされたものであり、Ｐｂ（鉛）を
一切含まず、そして食品衛生法上のＳｂ（アンチモン）
の規制値（５％未満）を満たし、しかも鋳造性と転写性
に優れ、且つ鋳造した製品の鋳肌の色調が銀材に近いも
のが得られる鋳造用すず合金を提供せんとするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の鋳造用すず合金は、重量比で、Ｂｉを０．５％〜
１０％，Ｓｂを１．０％〜４．９％，Ｃｕを０．３％〜
２．５％を含み残部がＳｎ及び不可避的不純物からなる
事を特徴としたものである。この際、前記ＢｉとＳｂを
合わせた組成量を、重量比で４％以上とすることが好ま
しい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る新規鋳造用すず合金は、重量比で、Ｂｉ
（ビスマス）を０．５％〜１０％，Ｓｂ（アンチモン）
を１．０％〜４．９％，Ｃｕ（銅）を０．３％〜２．５
％を含み残部がＳｎ（すず）及び不可避的不純物からな
り、且つ上記ＢｉとＳｂを合わせた組成量が、重量比で
４％以上となるような成分構成としたものである。

【０００６】本発明における各合金成分の添加量（組成
量）は、各合金成分の特性に応じて以下の理由によって
定められた。Ｂｉ（ビスマス）は、Ｓｎ合金に対して凝
固開始温度を低下させる作用があるので、Ｓｎ合金の溶
解温度を低くでき、また凝固時に膨張する特性がある。
従って、鋳造性（湯流れ性）を向上させて鋳造製品の凝
固収縮率を小さいものとし、その結果、転写性（金型の
キャビティ形状を忠実に再現する性質）に優れた効果を
発揮する。更に、Ｂｉの添加は鋳造製品に対して伸びの
増加をもたらすと共に、鋳肌の色調を白くする作用があ
る。本発明においては、このＢｉを重量比で０．５％〜
１０％の範囲で添加する。Ｂｉの添加量が０．５％未満
では、鋳造製品として十分な強度及び硬さが得られなく
なり、１０％以上にすると鋳造製品の鋳肌が悪くなると
共に、鋳造割れが生じ易くなる。

【０００７】Ｓｂ（アンチモン）は、Ｓｎ合金に対して
Ｂｉとほぼ同様な作用をもたらし、鋳造性（湯流れ性）
を向上させ鋳造製品の凝固収縮率を小さいものとし、転
写性に優れた効果を発揮する。本発明では、このＳｂを
重量比で１．０％〜４．９％の範囲で添加する。Ｓｂの
添加量が１．０％未満では、鋳造製品として十分な強度
及び硬さが得られなくなる。また、日本の食品衛生法で
は、合金製品中のＳｂの含有量を５重量％未満に規制し
ているので、本発明においてはＳｂの添加量を４．９％
以下とした。

【０００８】尚、ＢｉとＳｂを合わせた組成量は、重量
比で４％以上となるような成分構成とする。ＢｉとＳｂ
を合わせた組成量が４％以下では、鋳造製品としての必
要な強度並びに硬さが得られない。

【０００９】また、Ｃｕ（銅）は、Ｓｎ合金鋳物の結晶
を微細化して強度並びに伸びの向上に効果があり、重量
比で０．３％〜２．５％の範囲で添加する。Ｃｕの添加
量が０．３％未満ではその効果が少なく、２．５％以上
では鋳造製品の伸びが低下してしまい、鋳造割れが生じ
易くなる。尚、Ｃｕの添加量が０．７％時にＳｎ合金の
凝固開始温度が最低となり、０．７％以上になると添加
量の増加に伴って凝固開始温度が上昇するため溶解温度
も上昇して、湯流れ性が悪くなる傾向がある。

【００１０】而して、上述した成分構成を有する本発明
の鋳造用すず合金は、これまでアンチモニー合金（Ｐｂ
-９〜１３％Ｓｂ）を用いて鋳造していた鋳型を使用し
て、アンチモニー合金の場合と同様の手法でもって鋳造
することができる。そして、得られた鋳造製品は、その
まま各種の用途に使用することが可能である。

【００１１】

【実施例】下記の表１に示した成分構成を有する鋳造用
すず合金を用いて、鋳造性（湯流れ性），強度，硬さ及
び色調についてそれぞれ検証した。比較例として、ロー
マンピューター（７０％Ｓｎ-３０％Ｐｂ）とチュダー
ピューター（８９％Ｓｎ-９％Ｓｂ-２％Ｃｕ）及び通常
のアンチモニー合金（Ｐｂ−１２％Ｓｂ）を用いた。

【００１２】

【表１】

【００１３】先ず、鋳造性（湯流れ性）について、ラゴ
ンヌ流動長を測定することにより検証した。ラゴンヌ流
動長の測定結果を、図１に示す。図１を観ると、鋳造性
（湯流れ性）に関して、本発明に係るすず合金（試料
，）は、従来のすず合金である比較例（ローマン
ピューター）及び比較例（チュダーピューター）より
も多少劣っているが、通常のアンチモニー合金（Ｐｂ−
１２％Ｓｂ）よりは優れていることが理解される。

【００１４】次に、本すず合金における機械的性質を調
べた。その結果を、図２及び図３に示す。図２は、Ｃｕ
の添加量の増減が及ぼす引張り強さと伸びを表したもの
である。この図２よれば、Ｃｕの添加量の増加に伴って
引張り強さが高くなる傾向にあるが、伸びに関してはＣ
ｕの添加量の増減に伴う一定の傾向がまったく見られな
い。これは、Ｃｕの添加量の増減によりすず合金の凝固
形態が変化し、引け巣が発生しやすくなるためと推察さ
れる。更に図２を観ると、Ｂｉの添加量を増加させると
機械的特性（引張り強さ及び伸び）に優れる傾向にある
ことが解る。

【００１５】また図３は、本すず合金における硬さ（ブ
リネル硬さ）を表したものである。この図３を観ると、
試料（Ｓｎ−１Ｂｉ−１Ｓｂ−０．５Ｃｕ）のすず合
金は硬さが通常のアンチモニー合金（ブリネル硬さ：１
８ＨB（５／２５））よりも多少低いが、試料（Ｓｎ
−３Ｂｉ−２Ｓｂ−０．５Ｃｕ）と試料（Ｓｎ−６Ｂ
ｉ−４Ｓｂ−２Ｃｕ）及び試料（Ｓｎ−１０Ｂｉ−４
Ｓｂ−０．５Ｃｕ）の各すず合金は必要な硬さ（ブリネ
ル硬さ：２１ＨB（５／２５）以上）を有し、試料
（Ｓｎ−６Ｂｉ−４Ｓｂ−２Ｃｕ）及び試料（Ｓｎ−
１０Ｂｉ−４Ｓｂ−０．５Ｃｕ）に至っては比較例
（チュダーピューター（Ｓｎ-９Ｓｂ-２Ｃｕ））よりも
硬いことが解る。更にこの図３から、ＢｉとＳｂを合わ
せた組成量が４％未満では、十分な強度並びに硬さが得
られないことが理解される。

【００１６】次に、本すず合金における色調を調べた。
その結果を、図４に示す。図４は、簡易色差計を用いて
各すず合金の色調をＬ^*ａ^*ｂ^*表色系により示したもの
である。図４において、Ｌ^*は上から下へ縦軸に明るさ
を示し、ａ^*は左から右へ横軸に緑〜赤の色調変化を示
し、ｂ^*は下から上に縦軸に青〜黄の色調変化を示した
ものである。ちなみに、Ａｇ（銀）の色調が、本発明す
ず合金の目標とする基準である。この図４によれば、試
料（Ｓｎ−１Ｂｉ−１Ｓｂ−０．５Ｃｕ）のすず合金
は純Ｓｎや比較例（Ｓｎ-９Ｓｂ-２Ｃｕ）のチュダー
ピューターとほぼ同じ色調を有するが、試料（Ｓｎ−
３Ｂｉ−２Ｓｂ−０．５Ｃｕ）と試料（Ｓｎ−６Ｂｉ
−４Ｓｂ−２Ｃｕ）及び試料（Ｓｎ−１０Ｂｉ−４Ｓ
ｂ−０．５Ｃｕ）の各すず合金は、よりＡｇ（銀）に近
い色調を有することが理解される。

【００１７】

【発明の効果】斯様に、本発明に係る鋳造用すず合金に
よれば、Ｐｂ（鉛）を一切含まず、そして食品衛生法上
その含有範囲が規制されているＳｂ（アンチモン）の規
制値（５％未満）を満たし、しかも鋳造性と転写性に優
れると共に鋳造製品として必要な強度を備え、且つ鋳造
した製品の鋳肌の色調が銀材に近いものが得られる。し
かも、従来から良く知られているアンチモニー合金の鋳
造法と同様の手法でもって鋳造することができることか
ら、Ｐｂ（鉛）を一切含まないすず合金としてアンチモ
ニー合金に代わる鋳造用すず合金として使用することが
可能となる。

【００１８】特に、本発明に係る鋳造用すず合金で鋳造
した製品の鋳肌が、銀材とほぼ同様の色調・質感を持っ
ていることは特筆すべき点であり、鋳造後にメッキ等を
施さずとも使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る各すず合金のラゴンヌ流動長を
測定した結果を示すグラフ。

【図２】 本発明に係る各すず合金に対してＣｕの添加
量の増減が及ぼす引張り強さと伸びを表したグラフ。

【図３】 本発明に係る各すず合金における硬さ（ブリ
ネル硬さ）を表したグラフ。

【図４】 簡易色差計を用いて各すず合金の色調をＬ^*
ａ^*ｂ^*表色系により示した図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比で、Ｂｉを０．５％〜１０％，
   Ｓｂを１．０％〜４．９％，Ｃｕを０．３％〜２．５％
   を含み残部がＳｎ及び不可避的不純物からなる事を特徴
   とする鋳造用すず合金。
2. 【請求項２】 前記ＢｉとＳｂを合わせた組成量を、
   重量比で４％以上とした請求項１記載の鋳造用すず合
   金。