JPS585749B2 - 純チタンまたはチタンを主成分とする合金からなるチタン鋳造品の鋳造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、純チタンまたはチタンを主成分とする合金か
らなるチタン鋳物材料を、殆んど乃至は全く酸化させず
に鋳造できるようにするチタン鋳造品の鋳造方法を提供
するものである。

純チタンまたはチタンを主成分とする合金からなるチタ
ツ材料は、耐熱性が高く、強靭性・耐摩耗性・耐蝕性に
優れ、軽く、その他諸々の点で物理的性質・機械的性質
に遥かに優れ、また、生体とのぬれ性（生体に対してな
じみがよく、手術で生体に埋入しても生体の害にならな
い性質）もよいことから、工業界は勿論、義歯や整形手
術等の外科医療界などでも、活用されることを待ち望ま
れている。

しかし、チタン材料は活性度が非常に高く、冷間鍛造時
でさえ急速に酸化してしまうことから、加工が極めて難
かくし、特殊な設備と技術を駆使｝して真空雰囲気下で
冷間鍛造により細々と加工されている程度にとどまって
いる。

このため、チタン製品は、義歯などの複雑で精巧な形の
ものを産業ベースとして製造できないうえ、単純で粗い
形のものでも生産性が極めて悪く、加工コストが著しく
高くつき、実用性に極度に劣る。

本発明者は、歯科鋳造機を用い、チタン鋳物材料を不活
性ガス雰囲気下でシリカ材料製鋳型に鋳込む実験を繰返
したところ、殆んど完全な不活性ガス雰囲気に保ったに
も拘わらず、鋳造されたチタン鋳造品は酸化度合が高く
、黒くなり、実用的には使用できなかった。

鋳造機についても、色々と検討を加えたが、実用的なチ
タン鋳造品を得られなかった。

さらに、種々の物質で鋳型を作っては実験を繰返したと
ころ、チタン鋳造品の酸化度合が比較的少なくて、しか
も鋳型としての造型性に優れるものとして、マグネシア
で造った鋳型の場合に少し良い結果が得られたが、まだ
まだ実用性にはほど遠い。

さらに改良を重ねるうち、マグネシア製の鍛型をある程
度低温に保ちながら、チタン鋳物材料を鋳込んだ場合や
、マグネシア製の鍛型材料にチタン鋳物材料を少量鋳込
んだ場合に、殆んど酸化していない良好なチタン鋳造品
を得ることができるそこで、その原因を追究した結果、
次の事が判明した。

即ち、鋳型を簡単に高精度に作り易い材料としては、シ
リカなどの酸化物が適する。

しかし、酸化物製の鋳型で造ったチタン鋳造品は、酸化
がひどく、実用的でない。

酸化の原因は、鋳込時にチタン鋳物材料の溶湯（融点１
６６８℃、標準鋳込温度１８００〜１９００°Ｃ）が非
常に高い活性で酸化物製鋳型から酸素を奪い取り、チタ
ン鋳物材料が酸化してしまうことが確認できた。

このことは、第６図の温度対酸化物生成エネルギー線図
のチタンの場合の線図イ又はロとシリカ２ＳｉＯ又はＳ
ｉＯ２の場合の線図ハ、ニとの関係からも裏付けること
ができた。

また、チタンの場合の線図イ又はロとマグネシアの場合
の線図ホとの関係からは、チタン鋳物材料の適正な鋳込
温度約１９００〜２０００℃の雰囲気下でも、チタン鋳
物材料が激しく酸化してしまうことが裏付けられる。

本願第１発明は、酸化の殆んど乃至は全く生じないチタ
ン鋳造品の鋳造方法を開発したものであり、チタン鋳造
用鋳型を純マグネシアまたはマグネシアを主成分とする
マグネシア鋳型材料で造型し、チタン鋳物材料を溶解し
て鋳込んだときに、マグネシア鋳型材料製チタン鋳造型
内のチタン鋳物材料を一定温度以下に、初めから保つか
速やかに冷却するかすることにより、マグネシア鋳型材
料のマグネシウム成分と酸素成分との結合を安定良く維
持し、チタン鋳物材料の溶湯が鋳込み後に凝固冷却する
間に、マグネシア鋳型材料中の酸素を奪い取って酸化す
ることを、殆んど乃至は全く生じさせないようにして、
チタン鋳造品を殆んど酸化させることなく、良好に鋳込
める鋳造方法を提供するものである。

本願第２発明は、第１発明を更に改善して、殆んど酸化
のないチタン鋳造品の鋳造性能を高めて、精密で鋳造欠
陥の無い高品質のものとして鋳造できるようにするもの
であり、そのためにチタン鋳物材料の溶湯を鋳型に不活
性ガス流で勢いよく鋳込ませるとともに、鋳込後も不活
性ガスで圧迫して押湯の作用を強く維持する鋳造方法を
提供するものである。

次に、本願発明の実施に供する自動精密鋳造機の実施例
及び本願発明の実施手順例について詳しく説明する。

図面は自動精密鋳造機を示し、その鋳造の基本原理は次
の通りである。

即ち、溶解室１内において、アーク放電電極棒２と所定
の円柱のチタン鋳物材料３との間に高電圧を印加して、
そこにアーク放電４を起し、チタン鋳物材料３を溶解す
る。

第４図イ乃至二に示すように、チタン鋳物材料３が上か
ら順に溶け落ちてるつぼ５に受溜められ、冫下まで完全
に溶けたときに、るつぼ５の底壁の出湯孔６が固形材料
底部で閉塞されなくなり、溶解材料３ａが自重で出湯孔
６及び通湯孔７を通り、鋳込室８内でチタン鋳造用鋳型
１３の湯口１０から造形空洞１１に流れ込む。

チタン鋳物材料３の溶解前から鋳込み後まで、溶解室１
及び鋳込室８を不活性ガス雰囲気に保つ事により、材料
の酸化等の変質を防ぐ。

また、不活性ガスを差圧約４ｋｇ／ｆｆｌで溶解室１か
ら連通溝１２、通湯孔７、鋳型１３内の湯口１０、造形
空［洞１１、通気性埋没材から成るチタン鋳造用鋳型１
３を経て鋳込室８に流し続ける事により、チタン鋳物材
料３が完全に溶解して鋳型１３に流れ込む際に、溶解材
料３ａを不活性ガス流に乗せて鋳型１３の造形空洞１１
の奥深くまでスムースに流れ込ませた後、差圧約４ｋｇ
／ｆｆｌで押圧し続けて、湯回りをよくする。

このための不活性ガス流の制御は次のように行なう。

即ち、電気制御装置１４の起動ボタン１５を押すと、真
空ポンプ１６が始動し、溶解室１がガス管１７，２０、
電磁三方弁１８、接続器１９を経て真空引きされるとと
もに、鋳込室８がガス管２０，２１、ストレーナ２２を
経て真空引きされる。

溶解室１及び鋳込室８の真空度が７０〇一Ｈｇになると
、真空スイッチ２３が作動して、電ａＥ方弁１８の弁体
１８ａが左行され、溶解室１は真空引きが停止されると
同時に、ボンベ２４からアルゴン等の不活性ガスが圧力
設定弁２５で３ｋｇ／ｃｒ？ｔに設定されて、ガス管１
７．２５’、電磁三方弁１８を経て注入され、３気圧に
保たれる。

鋳込室８は鋳込み完了まで真空引きされ続ける。

溶解室１がＯ− ５ ｋｇ／ｆｆｌを経過したときに、
圧力スイッチ２６が作動して、溶解装置Ｍアーク放電電
源盤２７をオンさせ、アーク放電電極棒２とチタン鋳物
材料３との間にアーク４を起させる。

鋳込み完了後に、電気制御装置１４が、真空ポンプ１６
及び電磁三方弁１８を作動停止させ、弁体１８ａを右行
させて、真空引き及び不活性ガス注入を停止し、溶解室
１内の不活性ガスをガス管１７、電磁三方弁１８、接続
器１９を介して逆止弁２８から大気中に逃すとともに、
その一部を鋳込室８に引込ませる。

これにより、溶解室１及び鋳込室８が大気圧になり、鋳
造が完了する。

上記チタン鋳物材料３としては、純チタン又はチタンを
主成分とする合金を用いるが、この極めて活性度が高く
酸化物を生成し易いチタン鋳物材料３の酸化を防ぐ為に
、チタン鋳造用鋳型材料として純マグネシア又はマグネ
シアを主成分とするマグネシア鋳型材料を用いる。

つまり、第６図の温度対酸化物生成エネルギーの線図か
ら判るように、温度約１７００℃以下では、２ＭｇＯの
線図ホは２ＴｉＯの線図口の下側に位置し、純マグネシ
ア（ＭｇＯ）が生成されるときの酸化物生成エネルギー
がチタンの酸化物生成エネルギーよりも小さい。

即ち、温度約１７００℃以下では、マグネシア鋳型材料
中の酸素とチタン鋳物材料とは殆んど乃至は全く結合反
応を起さないことを示している。

しかし、チタン鋳物材料の鋳込時の溶湯の温度は約１９
００〜２０００℃なので、上記の温度１７００℃より高
く、鋳込れるチタン鋳物材料と鋳型１３中の酸素との酸
化反応を防止できない。

そこで、本発明では、マグネシア鋳型材料でチタン鋳造
用鋳型を形成すると同時に、この鋳型１３の少なくとも
チタン鋳物材料３の溶湯３ａに接触する部分を、初めか
ら約１７００℃以下の温度に保持するか速やかに冷却す
るかするものである。

そして、この実施例では、チタン鋳物材料３の鋳込質量
を少なくし、鋳込時に大質量の鋳型１３でチタン鋳物材
料３の溶湯３ａを速やかに冷却する方法を用いている。

また、上記マグネシアを主成分とするマグネシア鋳型材
料として、例えば耐熱材用に市販されている日本化学陶
業社製のマグネシアクリンカーＭ２，Ｍ４（第１表にそ
の成分を示す）とを各々４０％、６０％の比率で混合し
、この混合物９０％に対して粒度調整剤としてジルコニ
ア又はジルコンサンドを１０％を添加したものを用いる
。

マグネシアはシリカよりもその触点が１１００℃も高温
の耐熱材料であり、高温安定性に優れることから、従来
は高耐火セメントとして真空溶解炉のスタンプ材やるつ
ぼのバックアップ材等に用いられている。

マグネシア鋳型材料は耐熱性に優れるだけでなく、次の
ような利点も併有している。

即ち、上記マグネシアクリンカーＭ２，Ｍ４は、水を加
えて練和するだけで、ボルトランドセメントのように凝
結するので、鋳型の製作が容易であるＱ しかも、マグネシアはシリカのように変態をせず、その
熱膨張曲線は金属のように略直線を示し、１０００℃で
約１．１％膨張する。

この特性は義歯等の精密鋳造品を製作する場合に有利と
なる。

即ち、マグネシア鋳物材料製のチタン鋳造用鋳型１３を
加熱装置で所定温度まで予熱して膨張させてから、チタ
ン鋳物材料３の溶湯３ａを鋳込むことにより、鋳込後の
チタン鋳物材料の凝固・冷却時の収縮に起因してチタン
鋳造品が鋳造用原型よりも小さくなる度合を少なくする
方法が可能となる。

次に、自動精密鋳造機の構造を具体的に説明する。

即ち、符号２９はアルミ合金又は亜鉛合金製の鋳造機本
体であり、その内部に溶解−１と鋳込室８とが区鳥壁４
２で上下に区査して形成される。

鋳造機本体２９の前壁部分がフランジ状に形成され、こ
のフランジ部３０に溶解室１の操作口３１の鋳込室８の
操作口３２とが上下に並んで開口する。

チタン鋳惣材料３棹びるつぼ５は溶解室１に操作口３１
から出し入れでき、鋳型１３とその円筒型枠４７とから
なる鋳型体９は鋳込室８に操作口３２から出し入れでき
る。

両操作口３Ｌ３２は一枚の扉式蓋３３で同時に開閉され
、閉蓋ロツク機構３４で閉蓋ロツクされ０ １Ｊング３
５ ，３６で保密される。

即ち、蓋３３はフランジ部３０に対して、その右端の上
部及び下部の両ヒンジ３７を支点として、開閉自在であ
り、その左端の中間高さ部で閉蓋ロツクされる。

閉蓋ロツク機構３４は、蓋３３に揺動自在に枢支させた
レバー３８と、レバー３８の軸３９の後端に形成した係
止爪４０を係止するためにフランジ部３０の背面に形成
した係止受部４１とからなる。

区書壁４２の中央に取付孔６７が明けられ、取付孔６７
に鉋金等の銅合金又は銅製のるつぼ受台４３が着脱自在
に貫通状に固定され、るつぼ受台４３の中央に通湯孔７
が明けられる。

通湯孔７を挾んで、溶解室１にるつぼ５が、鋳込室８に
鋳型体９がそれぞれ配置されて、るつぼ受台４３の上下
各面に接当する。

溶解室１の上部空間の中央に溶解装置Ｍアーク放電電極
棒２が、るつぼ５上に置いたチタン鋳物材料３に上から
対向する状態に配置される。

るつぼ５は第３図に示すように構成される。

即ち、るつぼ本体４４は銅・銅を主成分とする銅合金又
は純炭素や炭素を主成分とする物質からなる炭素材料で
短円柱形に形成され、その内部に材料容室４５が逆円錐
形で形成される。

材料容室４５の中央底面に円柱形のチタン鋳物材料３の
受面４６が逆円錐形に形成され、この材料受而４６内の
中央で、るつぼ本体４４の底壁に溶解材料の出湯孔６明
けられる。

出湯孔６は、上部が円錐面で紋られ、その下部が円筒面
に形成される。

るつぼ本体４４の底面に前記連通溝１２が十字に切抜か
れる。

そして、るつぼ５は、その材料容室４５の容積の割に、
質量の大きな厚肉状に形成し、この大質．量の銅材料製
るつぼ５内でチタン鋳物材料３を溶解するときに、チタ
ン鋳物材料３の溶湯３ａからるつぼ５に伝えられた熱エ
ネルギーをるつぼ５の肉壁の各部に速やかにしかも広範
囲に拡散させることＩ’ｃより、るつぼ５のチタン鋳物
材料３の溶湯３ａと接触する部分の温度上昇速度を大幅
に低下させ、るつぼ５のその部分が溶解温度にまで上昇
するよりも前に、チタン鋳物材料３の溶湯３ａをるつぼ
５からチタン鋳造用鋳型１３に注湯し終えるものとする
。

次に、第２図に示すように、アーク放電電源盤２γの出
力端子の一極２７ａがアーク放電電極棒２に接続され、
その十極２７ｂが鋳造機本体２９に接続されてるつぼ受
台４３及びるつぼ５を介してるつぼ５内の鋳物材料３に
導通される。

鋳型体９は鉄製の円筒型枠４７内に原型を配設し、そこ
に水を加えて練ったマグネシア鋳型材料の埋没材を流込
んで凝結させてから、これを電気炉で約８００℃で焼結
して形成されたものである。

この鋳型１３は多孔質にして通気性に富み、その上部に
湯口１０及びその下部に造形空洞１１が形成される。

鋳型体９は鋳型受台４８上に置かれ、回転操作具４９を
締回す事により、１回転カムの１種である渦巻形板カム
５０で支軸５１及び鋳型受台４８を介して押上げられて
、封止具５２を挾んで受台４３の通湯孔７の周壁の下面
の鋳型受面５３に気密接当される。

即ち、鋳込室８の底壁に側面逆Ｌ形のブラケット５４が
固定され、ブラケット５４の土壁部に昇降案内孔５５が
縦向きに、その前壁部に枢支孔５６が前後向きに明けら
れる。

枢支孔５６にカム軸５７の中間部が回転自在に枢支され
、その前端部に回転操作具４９が、その後端部に渦巻形
板カム５０が外嵌固定される。

昇降案内孔５５に支軸５１が昇降自在に貫通し、その嵌
合隙間は０ １Ｊング５２で封止される。

支軸５１の上端部は鋳込室８内で鋳型受台４８を固定支
持し、その下端部は円弧面のカムフオロア５８に形成さ
れて、カム５０上に線接敏する。

カムフオロア５８は、ブラケット５４の前壁部の背面の
回り止め而５９に昇降摺動自在に平面接触して、回り止
めされる。

鋳型受台４８は引降しバネ６０で引降し付勢され、引降
しバネ６０はカム５０の背方でカムフオロア５８及びブ
ラケット５４から突設した両バネ係止具６１ ．６２に
架着される。

鋳型受台４８は上下二分割体６３ ．６４から成り、下
側分割体６３に対して上側分割体６４をダボ６５穴と６
６穴との嵌合で同心状に載せることも取除く事も自由に
できる。

各分割体６３．６４の上面には同心円及び十字の通気溝
６８が形成される。

尚、符号６９は水冷孔であり、受台４３を取り囲む形で
区喬壁４２の肉壁内に透設されている。

本願発明は、上記の実施例になる自動精密鋳造機を用い
て、上記のようにチタン鋳物材料を鋳造する方法である
が、結局第１発明は、次の手順になる方法である。

純チタン又はチタンを主成分とする合金から成るチタン
鋳物材料３を鋳造するのに用いるチタン鋳造用鋳型１３
を、純マグネシア又はマグネシアを主成分とするマグネ
シア鋳型材料で造型し、チタン鋳物材料３を鍛造機のる
つぼ５内で無酸素雰囲気下に溶解装置で溶解し、無酸素
雰囲気を維持しながら、チタン鋳物材料３の溶湯３ａを
るつぼ５からマグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型
１３に鋳込み、チタン鋳物材料３の酸化物生成エネルギ
ーをマグネシアが生成されるときのマグネシウムの酸化
物生成エネルギーよりも大きい値になる温度に、マグネ
シア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型１３のうちの少なく
ともチタン鋳物材料３と接触する部分を、初めから保持
するか速やかに冷却するかし、これによりチタン鋳造用
鋳型１３に鋳込まれたチタン鋳物材料３がチタン鋳造用
鋳型１３を形成しているマグネシア鋳型材料１３中の酸
素と殆んど乃至は全く結合反応させないようにして、酸
化が殆えど乃至は全く無いチタン鋳造品を得る鋳造方法
である。

また、第２発明は、次の手順になる方法である。

鋳造機本体内の溶解室１と鋳込室８とを区鳥壁４２を挾
んで上下に対置して、独立気密状に形成し、区謁壁４２
に通湯孔７を明け、溶解室１にるつぼ５と溶解装置Ｍを
設け、鋳込室８にチタン鋳造用鋳型１３を通湯孔７に気
密連通状に設け、チタン鋳造用鋳型１３は純マグネシア
またはマグネシアを主成分とするマグネシア鋳型材料で
造型し、純チタンまたはチタンを主成分とする合金から
なるチタン鋳物材料３をるつぼ５に容れ、溶解室１、鋳
込室８及びチタン鋳造用鋳型１３内に不活性ガスを充満
させて不活性ガス雰囲気に保ち、チタン鋳物材料３をる
つぼ５内で溶解装置Ｍにより溶解し、溶解室１を鋳込室
８よりも高圧に保つとともに、不活性ガスを溶解室１か
ら通湯孔７及びチタン鋳造用鋳型１３を経て鋳込室８に
流し続け、チタン鋳物材料３をるつぼ５内で溶解装置Ｍ
により溶解し、これによって得た溶湯３ａをるつぼ５か
ら不活性ガス流に乗せて通湯孔７を経てチタン鋳造用鋳
型１３に押込むように鋳込んでから、溶解室１と鋳込室
８との差圧により圧迫し、チタン鋳物材料３の酸化物生
成エネルギーがマグネシアが生成されるときのマグネシ
ウムの酸化物生成エネ；ルギーよりも大きい値になる温
度に、マグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型１３の
うちの少なくともチタン鋳物材料３と接触する部分を、
初めから保持するか速やかに冷却するかし、これにより
チタン鋳造用鋳型１３に鋳込まれたチタン鋳物フ材料３
がチタン鋳造用鋳型１３を形成しているマグネシア鋳型
材料中の酸素と殆んど乃至は全く結合反応させないよう
にして、酸化が殆んど乃至は全く無いチタン鋳造品を得
る鋳造方法である。

ここで、上記の方法の変形として、その一部を次のよう
に変形することができる。

Ａ 上記実施例の場合、無酸素雰囲気としてアルゴンの
不活性ガス雰囲気を用いたが、これに代えて、溶解室１
及び鋳込室８内を真空にし、真空状態でチタン鋳物材料
３をるつぼ５内に溶解ν し、鋳込むこともできる。

Ｂ マグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型１３の温
度上昇を防止する為に、冷却手段を設ける。

例えば、鋳型１３内の造形空洞１１を取り囲む状態に冷
媒通路を鋳型１３内に形成し、この冷媒通路に冷却水な
どの冷媒を供給して鋳型１３を冷却することも可能であ
る。

特に、比較的大形の鋳造品を鋳造する場合には、上記冷
却方法が有効になる。

Ｃ チタン鋳物材料３を溶解する為の溶解装置Ｍとして
は、アーク溶解装置２７，２に限らず、高周波で加熱す
る高周波溶解装置で溶解することもできる。

本願発明は、上記の手順構成になるので、次の効果を奏
する。

先ず、第１発明の効果は次のようになる。

１．純チタン又はチタンを主成分とする合金から成るチ
タン鋳造品を殆んど乃至は全く酸化させないで鋳造する
ことが出来る。

これにより、チタンの優れた物理的性質及び機械的性質
を損なうことなく、チタン製品を簡単に能率良く正確に
製造できる。

２．マグネシア鋳型材料は、高耐火材として炉壁の充填
材等に広く市販され活用されている材料なので入手容易
であり、又水を加えて練和し、８００℃程度で焼結する
だけで鋳型としての強度が充分に高まるから、鋳型の強
度を高めるための結合剤の添加を省略して、鋳型を簡単
に安価に能率良く製造することができる。

３．マグネシア鋳型材料で造形した鋳型は、鋳造所に広
く普及している電気炉を用いて７００〜８００℃で焼結
するだけで、耐火性能も耐圧強度も十分に具備するから
、鋳造所では余り普及していない高温加熱炉を新規に講
入する必要かなく、既存の電気炉でチタン鋳造用鋳型を
簡単に焼結できる。

４．マグネシア鋳型材料の熱膨張曲線は金属材料と同様
に直線をなすだけでなく、熱膨張率も大きく予熱した時
に大きく膨張するので、これらの特性を活用することに
より、チタン鋳物材料が鋳込後に凝固し、冷却により収
縮しても、チタン鋳造品が鋳造原型よりも小形になる度
合を少なくし、原型に近似している寸法精度の高いチタ
ン鋳造品を得ることができる。

そして、この効果は、鋳造原型を予め太き目には製造で
きない歯科鋳造品の場合に、特に貴重である。

第２発明の効果は、上記第１発明の効果に加えて次のよ
うになる。

５．チタン鋳物材料の溶湯は、自重落下力に不活性ガス
の流動力が加わった強い力で鋳型に押込まれるので、湯
回りが極めて良く、薄く広い部分でも細長い部分でも、
一様に奥深く十分に流込み、鋳造精度・造形性に優れる
。

６．溶湯が鋳型に鋳込れた後は、溶解室と鋳込室間の差
圧で、加圧され続けて、押湯の作用を強く受けるから、
すやひけなどの無い緻密な高品質のチタン鋳造品をつく
ることができる。

７． るつぼの底壁に出湯孔を明ける場合には、チタン
鋳物材料が全部溶解し終ったときに、出湯孔がそれぞれ
固体のチタン鋳物材料で塞がれていたところを自動的に
開かれることになる。

これにより、溶湯が出湯孔からタイミング良く自動的に
出湯するので、溶湯が適正な鋳込み温度範囲内に安定し
て加熱された状態で鋳込まれ、加熱不足や加熱過剰が全
く起らない。

従って、加熱不足による湯回り不良による欠陥も、加熱
過剰による肌荒れ、す、パリなどの欠陥；が起らないよ
うにして、高品質のチタン鋳造品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施に供する鋳造機等を示
し、第１図は鋳造機本体の斜視図、第２図は縦断側面図
、第３図は要部分解斜視図、第４図イ乃至ニは溶解開始
から鋳込み開始までの作用図、第５図は第２図のＶ矢視
図、第６図は温度対酸化物生成エネルギーの線図である
。 １・・・溶解室、２・・・アーク放竃電極棒、３・・・
チタン鋳物材料（３ａ・・・溶湯）、４・・・アーク放
電、５・・・るつぼ、（４５・・・材料室、６・・・出
湯孔）、Ｔ・・・通湯孔、８・・・鋳込室、１３・・・
チタン鋳造用鋳型、２９・・・鋳造機本体、４２・・・
区査壁、Ｍ・・・溶解装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 純チタンまたはチタンを主成分とする合金からなる
   チタン鋳物材料を鋳造するのに用いるチタン鋳造用鋳型
   を、純マグネシアまたはマグネシアを主成分とするマグ
   ネシア鋳型材料で造型し、チタン鋳物材料を鋳造機のる
   つぼ内で無酸素雰囲気下にて溶解装置で溶解し、無酸素
   雰囲気を維持しながらチタン鋳物材料の溶湯をるつぼか
   らマグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型に鋳込み、
   チタン鋳物材料の酸化物生成エネルギーをマグネシアが
   生成されるときのマグネシウムの酸化物生成エネルギー
   よりも大きい値になる温度に、マグネシア鋳型材料製の
   チタン鋳造用鋳型のうちの少なくともチタン鋳物材料と
   接触する部分を、初めから保持するか速やかに冷却する
   かし、これによりチタン鋳造用鋳型に鋳込まれたチタン
   鋳物材料がチタン鋳造用鋳型を形成しているマグネシア
   鋳型．材料中の酸素と殆んど乃至は全く結合反応させな
   いようにして、酸化が殆んど乃至は全く無いチタン鋳造
   品を得ることを特徴とする、純チタンまたはチタンを主
   成分とする合金からなるチタン鋳造品の鋳造方法。 ２ 特却請求の範囲第１項に記載したチタン鋳造品の鋳
   造方法において、チタン鋳物材料の鋳込質量を少なくし
   、この少質量のチタン鋳物材料を、チタン鋳造用鋳型に
   鋳込んだときに、その鋳型で速やかに冷却することによ
   り、マグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型のうちの
   少なくともチタン鋳物材料と接触する部分を、チタン鋳
   物材料の酸化物生成エネルギーがマグネシアが生成され
   るときのマグネシウムの酸化物生成エネルギーよりも大
   きい値になる温度に、初めから保持するか速やかに冷却
   するかする方法。 ３ 特却請求の範囲第１項または第２項に記載したチタ
   ン鋳造品の鋳造方法において、少なくともチタン鋳物材
   料の溶湯をチタン鋳造用鋳型に鋳込んだときに、チタン
   鋳造用鋳型を冷却手段で冷却する方法。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載したチタン鋳造品の鋳
   造方法において、チタン鋳造用鋳型の肉壁内に冷媒通路
   を形成し、この冷媒通路を通を冷媒でチタン鋳造用鋳型
   を冷却する方法。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちのどれかに
   １項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、チタ
   ン鋳物材料を溶解し鋳造する場の無酸素雰囲気として、
   不活性ガス雰囲気を用いる方法。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちのどれか１
   項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、チタン
   鋳物材料を溶解し鋳造する場の無酸素雰囲気として、真
   空雰囲気を用いる方法。 ７ 特許請求の範囲第１項乃至第６項のうちのどれか１
   項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、マグネ
   シア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型を加熱装置で予熱し
   て膨脹させてから、チタン鋳物材料の溶湯を鋳込むこと
   により、鋳込後のチタン鋳物材料の凝固・冷却時の収縮
   に起因して、チタン鋳造品が鋳造用原型よりも小さくな
   る度合を、マグネシア鋳型材料のチタン鋳造用鋳型の大
   きな予熱膨脹によって少なくする方法。 ８ 特許請求の範囲第１項乃至第７項のうちのどれか１
   項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、マグネ
   シア鋳型材料を水でねって造形し、これを加熱して強度
   をあげてチタン鋳造用鋳型を製造する方法。 ９ 特許請求の範囲第１項乃至第８項のうちのどれか１
   項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、るつぼ
   を純銅または銅を主成分とする合金からなる鋼材料でそ
   の材料容室の容積の割に質量の大きな厚肉状に形成し、
   この大質量の銅材料製るつぼ内でチタン鋳物材料を溶解
   するときに、チタン鋳物材料の溶湯からるつぼに伝えら
   れた熱エネルギーを、大質量の銅材料製のるつぼの肉壁
   の各部に速やかにしかも広範囲に拡散させることにより
   、るつぼのチタン鋳物材料と接触する部分の温度上昇速
   度を大幅に低下させ、そのるつぼ部分が溶解温度にまで
   上昇するよりも前に、チタン鋳物材料の溶湯をるつぼか
   らチタン鋳造用鋳型に注湯し終える方法。 １０特許請求の範囲第１項乃至第８項のうちのどれか１
   項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、るつぼ
   を純炭素または炭素を主成分とする物質からなる炭素材
   料で製造し、この炭素材料製るつぼ内でチタン鋳物材料
   を溶解する方法。 １１ 鋳造機本体内に溶解室と鋳込室とを、区書壁を挾
   んで上下に対置して、独立気密状に形成し、区粛壁に通
   湯孔を明け、溶解室にるつぼと溶解装置を設け、鋳込室
   にチタン鋳造用鋳型通湯孔に気密連通状に設け、チタン
   鋳造用鋳型は純マグネシアまたはマグネシアを主成分と
   するマグネシア鋳型材料で造型し、純チタンまたはチタ
   ンを主成分とする合金からなるチタン鋳物材料をるつぼ
   に容れ、溶解室・鋳込室及びチタン鋳造用鋳型内に不活
   性ガスを充満させて不活性ガス雰囲気に保ち、チタン鋳
   物材料をるつぼ内で溶解装置により溶解し、溶解室を鋳
   込室よりも高圧に保つとともに、不活性ガスを溶解室か
   ら通湯孔及びチタン鋳造用鋳型を経て鋳込室に流し続け
   、チタン鋳物材料をるつぼ内で溶解装置により溶解し、
   これによって得た溶湯をるつぼから不活性ガスに乗せて
   通湯孔を経てチタン鋳造用鋳型に押込むように鋳込んで
   から、溶解室と鋳込室との差圧により圧迫し、チタン鋳
   物材料の酸化物生成エネルギーがマグネシアが生成され
   るときのマグネシウムの酸化物生成エネルギーよりも大
   きい値になる温度に、マグネシア鋳型材料製のチタン鋳
   造用鋳型のうちの少なくともチタン鋳物材料と接触する
   部分を、初めから保持するか速やかに冷却するかし、た
   れによりチタン鋳造用鋳型に鋳込まれたチタン鋳物材料
   がチタン鋳造用鋳型を形成しているマグネシア鋳型材料
   中の酸素と殆んど乃至は全く結合反応させないようにし
   て、酸化が殆んど乃至は全く無いチタン鋳造品を得るこ
   とを特徴とする、純チタンまたはチタンを主成分とする
   合金からなるチタン鋳造品の鋳造方法。 １２特許請求の範囲第１１項に記載したチタン鋳造品の
   鋳造方法において、チタン鋳物材料の鋳込質量を少なく
   し、この少質量のチタン鋳物材料を、チタン鋳造用鋳型
   に鋳込んだときに、その鋳型で速やかに冷却することに
   より、マグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用鋳型のうち
   の少なくともチタン鋳物材料と接触する部分を、チタン
   鋳物材料の酸化物生成エネルギーがマグネシアが生成さ
   れるときのマグネシウムの酸化物生成エネルギーよりも
   大きい値になる温度に、初めから保持するか速やかに冷
   却するかする方法。 １３特許請求の範囲第１１項または第１２項に記載した
   チタン鋳造品の鋳造方法において、少なくともチタン鋳
   物材料の溶湯をチタン鋳造用鋳型に鋳込んだときに、チ
   タン鋳造用鋳型を冷却手段で冷却する方法。 １４特許請求の範囲第１３項に記載したチタン鋳造品の
   鋳造方法において、チタン鋳造用鋳型の肉壁内に冷媒通
   路を形成し、この冷媒通路を通る冷媒でチタン鋳造用鋳
   型を冷却する方法。 １５特許請求の範囲第１１項乃至第１４項のうちのどれ
   か１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、る
   つぼの底壁に出湯孔を明け、チタン鋳物材料で出湯孔を
   塞いだ状態から、チタン鋳物材料をるつぼ内で溶解装置
   により上から順に溶解して行き、全部溶解したときに出
   湯孔が塞がれなくなって、その溶湯が出湯孔から出湯し
   、通湯孔を経てチタン鋳造用鋳型に鋳込まれる方法。 １６特許請求の範囲第１５項に記載したチタン鋳造品の
   鋳造方法において、出湯孔を挾むるつぼ内と通湯孔とを
   同圧に保ちながら、るつぼ内の溶湯を自重で出湯孔から
   出湯させる方法。 １７ 特許請求の範囲第１１項乃至第１６項のうちのど
   れか１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、
   るにぼを純銅または銅を主成分とする合金からなる銅材
   料でその材料容室の容積の割に質量の大きな厚肉状に形
   成し、この大質量の銅材料製るつぼ内でチタン鋳物材料
   を溶解するときに、チタン鋳物材料の溶湯からるつぼに
   伝えられた熱エネルギーを、大質量の銅材料製のるつぼ
   の肉壁の各部に速やかにしかも広範囲に拡散させること
   により、るつぼのチタン鋳物材料と接触する部分の温度
   上昇速度を大幅に低下させ、そのるつぼ部分が溶解温度
   にまで上昇するよりも前に、チタン鋳物材料の溶湯をる
   つぼからチタン鋳造用鋳型に注湯し終える方法。 １８ 特許請求の範囲第１１項乃至第１６項のうちのど
   れか１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、
   るつぼを純炭素または炭素を主成分と．′する物質から
   なる炭素材料で製造し、この炭素材料製るつぼ内でチタ
   ン鋳物材料を溶解する方法。 １９ 特許請求の範囲第１５項乃至第１８項のうちのど
   れか１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、
   溶解装置としてアーク溶解装置を用い、シアーク電極を
   チタン鋳物材料に上から対向させ、アーク電極とチタン
   鋳物材料との間にアークを発生させて、鋳物材料を上か
   ら順に溶解する方法。 ２０ 特許請求の範囲第１１項乃至第１８項のうちどれ
   か１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法にごおいて、
   溶解装置として高周波溶解装置を用い、高周波溶解装置
   でチタン鋳物材料を溶解する方法。 ２１ 特許請求の範囲第１１項乃至第２０項のうちのど
   れか１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、
   マグネシア鋳型材料製のチタン鋳造用Ｊ鋳型を加熱装置
   で予熱して膨張させてから、チタン鋳物材料の溶湯を鋳
   込むことにより、鋳込後のチタン鋳物材料の凝固・冷却
   時の収縮に起因して、チタン鋳造品が鋳造用原型よりも
   小さくなる度合を、マグネシア鋳型材料のチタン鋳造用
   鋳型の太４きな予熱膨張によって少なくする方法。 ２２ 特許請求の範囲第１１項乃至第２１項のうちのど
   れか１項に記載したチタン鋳造品の鋳造方法において、
   マグネシア鋳型材料を水でねって造形し、これを加熱し
   て強度をあげてチタン鋳造用鋳型を製造する方法。