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地金の再生

ワックスツリーの形状や鋳造法案などにより量の違いはありますが、製品となる鋳造物を取り分けた後、センタースプルーや押し湯などは必ず残ります。

もちろんその残った地金は再利用しますが、一度鋳造に使用した地金(リターン地金)をそのまま再利用すると、地金に残留する内包ガスやリターン地金の表面に微量に付着した埋没材による石膏ガスなどで予期せぬ鋳造欠陥を招く場合があります。

この工程では、リターン地金を再利用しながら次の鋳造のための『最良の鋳造地金』を作る工程をご紹介します。

地金の再生の基本

鋳造までの間には、様々な鋳造前工程があります。そのどの工程における問題も、最後の鋳造結果でしか判断することができません。『より良い鋳物』をつくる努力を無駄にしないためにも、使用する鋳造地金に最大の注意を払う必要があります。

地金のガス

地金に内包されるガスには、大別して亜硫酸ガス系と酸素系のガスがあります。

溶解金属の特性として、地金を高温にすると膨張し、広がった金属分子間の『隙間』に酸素などのガスが入り込みやすくなります。地金に入り込んだ酸素の一部は金属(貴金属合金の場合、特に割り金として含有される銅等)と結合して『酸化物』になり、地金内に安定した形で内在されます。『酸化物』には、もはや金属の特性は失われていますので、この酸化物が多く含有された金属は粘性が損なわれたり、割れたりする弊害をもたらします。

溶湯の凝固時に取り込まれたガスの一部は排出されますが、ガスが排出された『通り道』が地金表面に残ったり、凝固時間内に金属内部から脱出できなかったガスは、金属内に『空洞』として残留し鋳造欠陥を引き起こします。(※『空洞』や『ヘコミ』は、残留ガス以外の原因で発生する場合もあります。詳しくは資料館までお越し下さい。)

※粉地金の再利用は行わず、地金精錬業者に委託して再生を行ってください。切削工具からでる金属の混入や、その他不確定な物質の混入を招く恐れがあります。厳密に言えば、ガスの問題以前に地金純度にも微妙な狂いが発生する危険性があります。

脱酸材について

脱酸剤の使用量は、地金総重量に対して1/1000から2/1000程度(重量比)です。

亜鉛

鋳造用金合金には予め亜鉛が含まれている地金も販売されていますが、亜鉛は高温にさらされると地金から蒸発して失われてしまうので、添加分量を守れば、再生時に再添加しても含有過多にはなりません。

リン銅

一方リン銅は、地金内に残留するので添加過多には注意が必要です。

脱酸材の効能は、この金属と結合した酸素を、金属からある意味で強制的に引き離し、『脱酸材-酸素』の形にさせます。この『脱酸材-酸素』の結合分子は金属の表面に浮いて行く特性があり、溶湯表面に達した『脱酸材-酸素』は大気へと放出されます。この特性を生かして、溶湯内に残留する酸素などの鋳造に有害なガスを強制的に排除し、地金内の内包ガスの含有量を減らすことが可能です。

しかし、必要以上の量を添加すると地金に悪影響を及ぼしてしまいますので『ご使用の際には、用量・用法を守り、正しくお使い下さい』。ちなみに亜鉛の多すぎる地金(特に銀)はドロッとして、地金が『モタつく』感じになります。また、リン銅を入れすぎると地金が割れやすくなります。

適量の脱酸材を入れた地金は、あけ型などにあけ、酸洗い(ピックリング)により酸化膜を除去した後に、ルツボに入る程度に切り分けておきます。また、酸洗い後に延べ槌(金属を延ばすための金槌)やローラーで地金の分子を締めると、さらに良い鋳造地金を作る事ができます。

鋳造用地金の再生作業の手順

一度鋳造に使用した地金を再使用する場合、次の工程で亜硫酸ガスや酸素などのガスの飛び込みを防止します。

1.リターン(リサイクル)地金に付着した埋没材を完全に除去するために、センタースプルーや押し湯を超音波洗浄します。※埋没材は一般的に800℃以上に晒されると熱分解を始め、気化してガス鋳巣の原因となります。 2.水洗いした後、付着した水分をエアーガンやドライヤーで乾燥させます。 3.リターン地金を切り分け、ヴァージン地金と一緒にルツボに入れます。粉地金の再使用は避けます。※リターン地金が1に対して、未使用地金(ヴァージン地金)1の割合が推奨されていますが、最高でも2以上を足して次の鋳造地金として使用します。 4.溶解を開始します。完全溶解したら、黒鉛棒などで攪拌します。黒鉛棒での攪拌も脱ガス効果があります。
5.地金が溶解したら、ホウ砂を入れます。ホウ砂はガラス化し溶湯表面に膜として留まることにより、地金の溶解に際して取り込まれるガスの購入を防ぎます。※地金をルツボにセットした時点で、予めホウ砂を入れておいても有効です。 6.溶解地金の表面に浮くノロ(スラグ)と一緒にガラス化したホウ砂を黒鉛棒で取り除きます。 7.取り除いたホウ砂は、その都度黒鉛棒から取り除きます。ホウ砂は高温でガラス化して粘性を持ち、冷えると固まります。溶湯表面が鏡面になるまで6.と7.を繰り返します。 8.溶解地金の界面がきれいになったら、適切な量の脱酸剤を添加し、良く攪拌します。※金・銀合金用の脱酸には『燐銅(リンドウ)』と『亜鉛』が効果的です。
9.地金をあけ型に注ぎます。金属のあけ型を使用する場合には、予め熱し、油を敷いておきます。 10.金属が凝固したら、あけ型から地金を取り出し、水で冷やしてから酸洗いを行い、表面の酸化膜を取り除きます。 11.酸洗い後は、水で充分酸を洗い流し、ルツボに入る程度の大きさに切り分けます。※酸洗い後に延槌(金属を延ばすための金槌)やローラーで地金の分子を締めると、さらに良い鋳造地金を作ることができます。 12.鋳造用地金のリサイクルの完了。次回の鋳造地金が算出されている場合には、各鋳型に合わせて計量しておきます。

ご注意とお願い

環境保全のため、酸処理で使用した硫酸などの処理は必ずアルカリで中和し、リトマス試験紙で中和を確認の上、産業廃棄業者へ廃棄処理を委託して下さい。そのままの状態で廃棄・投棄すると法律により罰せられる場合があります。

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