(57)【要約】【課題】  鋳ぐるみ材が割れ易くなったり鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響を与えにくくし、鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着性を向上させ、品質の向上を図る。【解決手段】  鋳ぐるみ材Ｗを鋳型Ｋ中に配置し、その後、溶融した鋳物金属Ｍを当該鋳型Ｋに鋳込んで鋳ぐるみ品を製造する方法において、鋳物金属Ｍとして、錫若しくは錫合金を用いた。錫合金は、Sb、Zn、Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Siの少なくとも１種の含有物質を含有した構成としている。錫若しくは錫合金は、比重が重く、鋳ぐるみ材との濡れ性がよく、酸化被膜を作ることなく鋳ぐるみ材に良く接合し易くなり、また、錫若しくは錫合金は、融点が比較的低いことから、溶湯の温度を比較的低く設定でき、そのため、鋳ぐるみ材が熱衝撃により割れ易くなったり鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響が少なくなり、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳ぐるみ材を鋳型中に配置し、その後、溶融した鋳物金属を当該鋳型に鋳込んで鋳ぐるみ品を製造する鋳ぐるみ品の製造方法において、
上記鋳物金属として、錫若しくは錫合金を用いたことを特徴とする鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項２】
上記錫合金は、Sb、Zn、Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Siの少なくとも１種の含有物質を含有したことを特徴とする請求項１記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項３】
上記含有物質は、上記錫合金中に０．０１〜３０質量％含有することを特徴とする請求項２記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項４】
上記含有物質として、上記錫合金中に少なくともCuを０．１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項３記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項５】
上記含有物質として、上記錫合金中に少なくともSbを１〜２０質量％、Cuを０．１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項３記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項６】
上記鋳ぐるみ材として、鉱石、ガラス、樹脂、金属、セラミックスのうち、少なくとも１種を用いることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項７】
上記鋳型として、油砂を用いた鋳型を用いることを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項８】
ロストワックス法で製造することを特徴とする請求項１乃至７何れかに記載の鋳ぐるみ品の製造方法。
【請求項９】
上記請求項１乃至８何れかに記載の鋳ぐるみ品の製造方法によって製造されたことを特徴とする鋳ぐるみ品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳ぐるみ材を鋳造により製造する鋳ぐるみ品の製造方法及び鋳ぐるみ品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鋳ぐるみ品の製造方法として、例えば、特開平１１−１５７２９６号公報に掲載されて技術が知られている。
この製造方法は、鋳ぐるみ材としてのガラスを鋳型中に配置し、その後、溶融したアルミニウム合金をこの鋳型に鋳込んで鋳ぐるみ品を製造するものであり、装飾品などとして用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５７２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この従来の鋳ぐるみ品の製造方法にあっては、鋳ぐるみ材としてアモルファスのガラスを用い、アルミニウム合金を用いているので、アルミニウム合金は、比較的融点が高いこと等に起因して、鋳ぐるみ材が割れ易くなったり、鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなど、鋳ぐるみ材に悪影響を及ぼし、また、アルミニウムは酸化被膜を生成し易いので、鋳ぐるみ材との密着具合が必ずしも良好ではなく、品質に劣ることがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、鋳ぐるみ材が割れ易くなったり鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響を与えにくくし、鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着性を向上させ、品質の向上を図った鋳ぐるみ品の製造方法及び鋳ぐるみ品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するための本発明の技術的手段は、鋳ぐるみ材を鋳型中に配置し、その後、溶融した鋳物金属を当該鋳型に鋳込んで鋳ぐるみ品を製造する鋳ぐるみ品の製造方法において、上記鋳物金属として、錫若しくは錫合金を用いた構成としている。
【０００７】
これにより、鋳ぐるみ品を製造するときは、鋳ぐるみ材を鋳型中に配置し、その後、溶融した鋳物金属を当該鋳型に鋳込んでいく。この場合、溶湯の温度は、２３０℃〜３３０℃の範囲になることが望ましい。
【０００８】
この場合、鋳物金属は、錫若しくは錫合金であって、比重が重く、鋳ぐるみ材との濡れ性がよく、酸化被膜を作ることなく鋳ぐるみ材に良く接合し易くなっており、即ち、機械的に接合する所謂アンカー効果が高く、また、錫若しくは錫合金の場合には、融点が比較的低いことから、溶湯の温度を比較的低く設定でき、そのため、これらの鋳物金属の材質や温度条件に起因して、鋳ぐるみ材が熱衝撃により割れ易くなったり鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響が少なくなり、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。
【０００９】
そして、必要に応じ、上記錫合金は、Sb、Zn、Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Siの少なくとも１種の含有物質を含有した構成としている。これにより、錫合金の湯流れ性や濡れ性がさらに向上するとともに、硬さが硬くなって強度も増し、そのため、より一層鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着具合が良好になり、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。
【００１０】
この場合、必要に応じ、上記含有物質は、上記錫合金中に０．０１〜３０質量％含有する構成としている。この範囲で、融点を錫の融点の前後に設定でき、比較的融点を低く押えることができる。また、錫合金の湯流れ性や濡れ性が向上し、更に、硬さが硬くなって強度も増す。更に、Pbの添加がないので、人体に対する安全性も増加させられる。
【００１１】
また、必要に応じ、上記含有物質として、上記錫合金中に少なくともCuを０．１〜１０質量％含有する構成としている。特に、Cuを含有した場合には、収縮率が小さくなって引け性が低くなり、そのため、鋳型形状に合致した形状になりやすくなるとともに、錫合金の湯流れ性や濡れ性が向上し、鋳ぐるみ材への悪影響がより一層低減される。
【００１２】
更にまた、必要に応じ、上記含有物質として、上記錫合金中に少なくともSbを１〜２０質量％、Cuを０．１〜１０質量％含有する構成としている。Cuに加えてSbを含有したので、より一層、収縮率が小さくなって引け性が低くなり、そのため、鋳型形状に合致した形状になりやすくなるとともに、錫合金の湯流れ性や濡れ性が向上し、鋳ぐるみ材への悪影響がより一層低減される。
【００１３】
そしてまた、必要に応じ、上記鋳ぐるみ材として、鉱石、ガラス、樹脂、金属、セラミックスのうち、少なくとも１種を用いる構成としている。
この場合、樹脂は一般的に軟化点が低いが、比較的軟化点の高い樹脂を選択すれば、本発明は、錫若しくは錫合金の融点が比較的低く、溶湯の温度を比較的低く設定できることから、樹脂に与える変形等の悪影響を少なくすることができ、それだけ、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。
【００１４】
また、必要に応じ、上記鋳型として、油砂を用いた鋳型を用いることが有効である。油砂なので、造型後、鋳型に鋳ぐるみ材を押し付けて固定することが可能になり、鋳ぐるみ材の安定化が図られる。また、錫若しくは錫合金の融点が比較的低いことから、油が焼きつくことが抑制され、鋳ぐるみ品の肌を綺麗に仕上げることができ、装飾品の製造に適するようになる。
【００１５】
更に、必要に応じ、ロストワックス法で製造することが有効である。ワックス中に鋳ぐるみ材を保持できるので、任意の場所に鋳ぐるみ材を配置でき、設計の自由度が得られる。
【００１６】
また、上記の目的を達成するための本発明の技術的手段は、上記鋳ぐるみ品の製造方法によって製造された鋳ぐるみ品にある。鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着具合が良好になり、品質が向上させられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の鋳ぐるみ品の製造方法及び鋳ぐるみ製品によれば、鋳物金属として、錫若しくは錫合金を用いたことによって、比重が重く、濡れ性がよく、酸化被膜を作ることなく鋳ぐるみ材に良く接合し易くなっており、即ち、機械的に接合する所謂アンカー効果が高く、また、錫若しくは錫合金は、融点が比較的低いことから、溶湯の温度を比較的低く設定でき、そのため、これらの鋳物金属の材質や温度条件に起因して、鋳ぐるみ材が熱衝撃により割れ易くなったり鋳ぐるみ材が溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響が少なくなり、鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着具合を向上させ、高品質の鋳ぐるみ品とすることができる。本発明は、例えば、装飾品などで、有用に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る鋳ぐるみ品の製造方法及び鋳ぐるみ品について詳細に説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係る鋳ぐるみ品の製造方法について説明すると、図１及び図２に示すように、鋳ぐるみ材Ｗを鋳型Ｋ中に配置し、その後、溶融した鋳物金属Ｍを当該鋳型Ｋに鋳込んで鋳ぐるみ品Ｓを製造するものである。
【００１９】
鋳物金属Ｍとして、錫若しくは錫合金を用いる。錫の融点は、一般に、２３２℃である。
【００２０】
錫合金は、Sb、Zn、Al、Ca、Cu、Fe、Mg、Siの少なくとも１種の含有物質を含有し、融点を錫の融点前後にしている。これにより、錫合金の湯流れ性や濡れ性が向上し、更に、硬さが硬くなって強度も増し、そのため、より一層鋳ぐるみ材と鋳物金属との密着具合が良好になり、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。
【００２１】
含有物質は、錫合金中に０．０１〜３０質量％含有する。錫合金としては、例えば、図３乃至図５に示すように、種々の配合のものを用いることができる。
【００２２】
鋳ぐるみ材Ｗとしては、鉱石、ガラス、樹脂、金属、セラミックスのうち、少なくとも１種が用いられる。
【００２３】
鋳型Ｋとしては、種々のものでよいが、例えば、油砂を用いた鋳型Ｋを用いることができる。また、ロストワックス法で製造するようにしてよい。
【００２４】
従って、この実施の形態に係る鋳ぐるみ品Ｓの製造方法によれば、図１に示すように、鋳ぐるみ材Ｗを鋳型Ｋ中に配置し、その後、溶融した鋳物金属Ｍを当該鋳型Ｋに鋳込んでいく。この場合、溶湯の温度は、２３０℃〜３３０℃にしている。
【００２５】
この場合、鋳物金属Ｍは、錫若しくは錫合金であって、比重が重く、濡れ性がよいことから、酸化被膜を作ることなく鋳ぐるみ材Ｗに良く接合し易くなっており、即ち、機械的に接合する所謂アンカー効果が高く、また、錫若しくは錫合金の場合には、融点が比較的低いことから、溶湯の温度を比較的低く設定でき、そのため、これらの鋳物金属Ｍの材質や温度条件に起因して、鋳ぐるみ材Ｗが熱衝撃により割れ易くなったり鋳ぐるみ材Ｗが溶解して形状が崩れ易くなるなどの悪影響が少なくなり、高品質の鋳ぐるみ品が得られる。
【００２６】
特に、融点が鋳物金属Ｍの融点より低いあるいは鋳物金属Ｍの溶湯の温度よりも低い鋳ぐるみ材Ｗ、特に、樹脂は一般的に軟化点が低いが、比較的軟化点の高い樹脂を選択すれば、本発明は、錫若しくは錫合金の融点が比較的低く、溶湯の温度を比較的低く設定できることから、樹脂に与える変形等の悪影響を少なくすることができ、それだけ、高品質の鋳ぐるみ品Ｓが得られる。
【実施例】
【００２７】
次に、実施例について説明する。
＜実施例１＞
実施例１においては、鋳物金属Ｍとして、錫合金を用いた。ここで、錫合金は、Sn９９．７質量％、含有物質として、Cuを０．３質量％含有する。融点は２３０℃である。
【００２８】
鋳ぐるみ材Ｗとして、黒御影石を用い、図６に示すように、直方体あるいは立方体に加工した。
【００２９】
そして、図１に示すように、円柱状の鋳型Ｋ内に黒御影石を配置し、その後、溶融した錫合金を鋳型Ｋに鋳込んで鋳ぐるみ品Ｓを製造した。図７に、黒御影石が露出した鋳ぐるみ品Ｓの一例の平面図を示す。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例２においては、鋳物金属Ｍとして、図４に示す合金例１１を用いた。この錫合金は、Sn９１質量％、含有物質として、Sbを７質量％、Cuを２質量％含有する。融点は２５０℃である。他は、上記実施例１と同様にした。
【００３１】
次に、この実施例に係る実験例を説明する。
＜実験例１＞鋳ぐるみに及ぼす鋳ぐるみ材Ｗの体積の影響
上記の実施例１に係る錫合金を用い、黒御影石として、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ１０ｍｍ，縦１５ｍｍ×縦１５ｍｍ×高さ１０ｍｍ，縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×高さ１０ｍｍ，縦５ｍｍ×横５ｍｍ×高さ１０ｍｍの４つの大きさのものを用い、それぞれについて、錫合金の溶湯温度を２８０℃として、直径４０mm，高さ１０ｍｍの上記の鋳型Ｋで鋳ぐるみ品Ｓを作成し、鋳ぐるみに及ぼす鋳ぐるみ材Ｗの体積の影響を調べた。
黒御影石の大きさの違いに係わらず、良好な製品が得られた。
【００３２】
図８に、黒御影石（１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ）における鋳ぐるみ品Ｓにおいて、切断して研磨した断面（錫合金と黒御影石の境界）の電子顕微鏡写真を示す。図８に示すように、錫合金と黒御影石は隙間なく密着しており、黒御影石の凹凸にも錫合金が入り込んでいて、穴は見られなかった。
【００３３】
＜実験例２＞鋳ぐるみに及ぼす鋳物金属Ｍの体積の影響
上記の実験例１で用いた黒御影石（１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ）において、錫合金の厚さを変化させて、鋳ぐるみに及ぼす鋳物金属Ｍの体積の影響を調べた。作成した鋳ぐるみ品Ｓは、直径４０mm×高さ１５ｍｍ，直径４０mm×高さ１０ｍｍ，直径４０mm×高さ５ｍｍの３種とした。
錫合金の厚さ（体積）の変化に係わらず、良好な製品が得られた。
【００３４】
＜実験例３＞鋳ぐるみに及ぼす鋳物金属Ｍの体積の影響
上記の実験例１で用いた黒御影石（１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ）において、錫合金の直径を変化させて、鋳ぐるみに及ぼす鋳物金属Ｍの体積の影響を調べた。作成した鋳ぐるみ品Ｓは、直径５０mm×高さ１０ｍｍ，直径４０mm×高さ１０ｍｍ，直径３０mm×高さ１０ｍｍ，直径２０mm×高さ１０ｍｍの４種とした。
錫合金の直径（体積）の変化に係わらず、良好な製品が得られた。
【００３５】
＜実験例４＞鋳ぐるみに及ぼす鋳ぐるみ材Ｗの配置の影響
上記の実験例１で用いた黒御影石の４種において、鋳型Ｋ内の配置、特に、湯口に対する向きを種々に異ならせて、鋳ぐるみ品Ｓを作成し、その影響を調べた。黒御影石の向きは、図９（ａ）に示すように、最短の辺を湯口に向けた場合と、図９（ｂ）に示すように、最長の辺を湯口に向けた場合との２方向とした。各方向における鋳ぐるみ品Ｓにおいて、黒御影石の配置の違いに係わらず、良好な製品が得られた。
【００３６】
＜実験例５＞鋳ぐるみに及ぼす溶湯温度の影響
上記の実験例１で用いた黒御影石（１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ）において、錫合金の溶湯温度を変化させて、鋳ぐるみに及ぼす溶湯温度の影響を調べた。溶湯温度は、２６０℃，２８０℃，３００℃の３つの温度とした。溶湯温度の変化に係わらず、良好な製品が得られた。
【００３７】
＜実験例６＞鋳ぐるみに及ぼす溶湯温度の影響
上記の実験例５で作成した鋳ぐるみ品Ｓにおいて、鋳ぐるみ材Ｗの鋳物金属Ｍに対する着接強度を調べた。実験は、万能試験機を用い、鋳物金属Ｍを固定して鋳ぐるみ材Ｗのみを軸方向に押圧し、鋳物金属から抜け出る際の最大荷重を測定した。
黒御影石が錫合金から離脱した荷重は、１．２５〜２．２５ｋNの範囲であり、温度の変化に係わらず、着接強度の良好な製品であった。
【００３８】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、所定の範囲で適宜変更して差支えないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋳ぐるみ品の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る鋳ぐるみ品を示す斜視図である。
【図３】鋳物金属の例（１〜８）を示す表図である。
【図４】鋳物金属の他の例（９〜１３）を示す表図である。
【図５】鋳物金属のまた別の例（１４〜１６）を示す表図である。
【図６】本発明の実施例に係り鋳ぐるみ材の形状を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例に係り鋳ぐるみ品を示す平面図である。
【図８】本発明の実施例に係る鋳ぐるみ品を切断して研磨した断面（錫合金と黒御影石の境界）を示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図９】本発明の実験例に係り、鋳ぐるみに及ぼす鋳ぐるみ材の配置の影響を調べるための鋳ぐるみ材の鋳型への配置状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｓ  鋳ぐるみ品
Ｗ  鋳ぐるみ材
Ｍ  鋳物金属
Ｋ  鋳型
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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