金属造形コミュの錫銀（銀錫？）合金制作について質問です

こんにちは。愛知県で鍛金を中心にした作品を制作しているものです。（ホームページ http://hp.did.ne.jp/hope-craft/）

銅や真鍮でオブジェなど、錫で酒器などを制作してます。

錫は純錫を溶かし、板状に鋳造したあと、叩いたりつないだりして作品にしてます。
柔らかいので、形状や部分的に板厚を変えたりして、重量をなるべく抑えているつもりなのですが…『錫銀（比率96・4程度）』ならば色も強度も良いのでは？と思い…先日から、合金制作に挑戦しています。

初め、溶かした錫に銀の粉（925）を入れて混ぜたら出来るかなぁとやってみたら、合金化したように見えたので作業続行して→板の形に鋳造。
しかし結果は板の質がイマイチでした。
全体に細かいスが入ってしまい、よく見ると付近の組織が小さな粒で出来てるみたい（ミカンの皮みたいに）
純錫は流す温度を下げればスは減ったので、試しましたが結局解決しませんでした。

で…銀が溶けているように見えてるだけで合金化してないのでは？と思い、地金造りから再挑戦。今度は溶かした銀（10gほど）に少しずつ錫を入れて行きました。
それを板にすると→粒粒組織が多少減り、質がよくなった気はするのですが、やはりあまり上手く出来ません。

今まで本などで勉強してやってきたので合金制作や鋳造の知識もなく…どうしたら解決するのか分かりません。

そもそも錫銀自体こういうものなのでしょうか？

どなたかヒントをいただけたら嬉しいです。

宜しくお願いしますm(_ _)m

コメント(16)

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[1] mixiユーザー 12月04日 21:49

錫銀に巣が入るというか肌が荒れやすいのは
そういうものだと思います。

ほとんど同じ組成(Sn-3.0Ag-0.5Cu)の合金が
無鉛半田として工業的に利用されているのですが、
やっぱり引け巣は問題になっていますので。

[2] mixiユーザー 12月05日 01:34

> ほりいしさん
ありがとうございますっ♪

そうなのですか…ネットで半田まではたどり着いたのですが、スが問題になっているとは知りませんでした。

何人か器を作られている職人の方々がいるようなので、解決策はあるはず…とは思うのですが、工業的にも問題なら、結構な難題なのですね(>_<)

スが増える高い温度と型に流れ難くなる低い温度の間の温度…純錫にはそれがあったのですが、今回のは、なんか難しくて見つかりません。

ほりいしさんは金属結晶の専門家なのですね!?
大きな結晶が出来るなら…逆に結晶をなるべく無くす方法などご存知だったり？？？（結晶とスを多少ごっちゃにしてます。スミマセン）

希望は純錫より多少でも固く、錫並みに変色が少なく、焼き鈍しの必要ない無害な錫合金。（そこそこ経済的な…）

結晶専門家の方からみて、ここをいじれば少しは改善の可能性があるかも？…というのがありましたら、アドバイス願いしますm(_ _)m

[3] mixiユーザー 12月05日 20:55

溶かして平らな場所に流したもの→写真

純錫なら滑らかなのですが、粒粒と筋と艶のない部分があります。

[4] mixiユーザー 12月05日 23:22

こういうのは、基本的に合金の場合に起きることで、
凝固開始から完全に凝固するまで時間がかかるのが原因です。
合金が凝固する時に同時に収縮するので、まだ融けている部分が、
先に固まった部分の隙間に吸い出されるためにこんな感じになります。

対策ですが、急冷するとか鋳型に押し湯をつけるとかの
一般的な引け巣対策しかないのではないかと。

て、自分も専門家じゃないのでこれくらいしか言えないです。

ちなみに、こんな資料が。
http://www.nihonsuperior.co.jp/sn100c/pdf/040103_shrinkage.pdf
SN100Cっていうほとんど純錫に近い組成の半田の宣伝資料です。
他の無鉛半田を比較した画像が下のほうに出てます。
SN100Cの資料なので、他の組成のものは多少の誇張があるかもしれないですが、
結局純錫以外はどうしても引け巣が入るようです。

[5] mixiユーザー 12月05日 23:28

あと、錫のコミュニティがあります。
http://mixi.jp/view_community.pl?id=2517941

参加者が少ないので、回答は気長に待たないとならないかも知れませんが
実際に使ってる人たちに話を聞けるかもしれません。

[6] mixiユーザー 12月06日 09:55

合金の発明、製法は各メーカー、工房が総力を決して開発に取り組んでいるものです。もちろん開発結果は、特許にもなります。場合によっては、著作権侵害に発展することさえある、デリケートな事柄です。
誰かに頼りたい気持ちは十分理解できますが、ご自身で汗水流して努力なさることお勧めします。チャレンジで得られるものもおおいと思いますよ。

[7] mixiユーザー 12月07日 10:33

私も錫やその合金の実践経験は全く無いのですが、こういう場合自分ならばどこから手をつけるかなと興味を感じて読ませていただいています。

第一に、錫‐銀の2元合金の状態図を検討することが大切ですね。無論、状態図だけですべて解決とは決していきませんが・・・
リソースは色々あるでしょうが、例えば
asm.international.org　というサイトのメンバーになると各種の状態図を入手できます。

冶金学の基礎知識として鹿取一男　著　「工芸家のための金属ノート」という本があり、とてもわかりやすく書かれています。もしまだでしたら一読されると参考になると思います。
この本では錫銀の組み合わせについて直接触れているわけではありませんが、錫の代表的な合金である錫銅の鋳造に関して相当詳しく錫の難しい性質について述べられています。なぜスができやすいか、金属の結晶の中で何が起こっているのか、多少ともイメージしやすくなります。

[8] mixiユーザー 12月07日 19:21

> ほりいしさん
合金って、もっとトロトロに溶け合っているものかと思ってました！

イメージ的には‥砂粒（銀）が接着剤の液（錫）に混ざっていて→固まる時に接着剤がひいていった分が隙間になる…という感じなのですね。

じゃあ砂粒の割合を増やせば、隙間は狭くなってくるのかも？
…とか、なんかイメージしやすくなりました!!ありがとうございます(^O^)

この半田は優秀なのですね～。でも不勉強なので専門的な言い回しが理解できませんでした。改めて良く見てみます。

錫コミュニティー…一部の金属に特化したコミュがあるとはビックリしました！
会員がまだ少ないと言っても、かなり熱い錫好きの方々が集まっておられるようで♪
錫銀のトピックはなくてもワクワクして読みました。
情報とアドバイスありがとうございますm(_ _)m

[9] mixiユーザー 12月07日 19:34

> Jumpei kingさん
そこそこチャレンジはしているつもりなのですが、上手くいかない事に苛立ち…詳しい人いないかなぁ？…と気軽に質問してしまいました。

木工などのように、比較的気軽に始められ、詳しい情報に触れられたら、若い元気な金工家も増えるのに…と常々思いますが、
それは僕の周りに同業の方々が少ないせいかもしれません。
厳しい競争の中にあるメーカーさんなどからしてみれば技法製法はトップシークレットですものね。

あくまでヒントを頂くまでに…という事で、
今回は多目にみて下さいませm(_ _)m

[10] mixiユーザー 12月07日 19:51

> a'keeさん
二元合金の状態図…まず、まだその単語からよく理解してません。スミマセン。勉強不足を痛感してます。

いろんな配合、環境でサンプル表みたいなモノを作成する…ということですよね？
実践してみます☆

工芸家のための金属ノート…聞き覚えのあるタイトルですが持っていません。取り寄せて読んでみます！
錫銅ならば、自分でも作れそうですし…本で確認しながら実験してみます♪

ありがとうございますm(_ _)m

[11] mixiユーザー 12月08日 19:24

状態図 phase diagram　とは合金の組成（質量比あるいは原子数比）に対して各温度における状態（液相、固相、その混合、結晶の種類、金属間化合物の種類）などをプロットしたもので、
2元合金では2次元の平面図ですが、3元合金では3次元のプロットになりえます。
さらに詳しくは、各結晶の格子定数が測定され付記されたものもあります。

状態図を参考にすると、目的に応じた熱処理の方法など、その合金固有の性質がわかるわけです。
とはいっても、状態図はじつにさまざまな様相を呈し、なかなか読みとり方に苦労します。先にあげた参考書はおおいに役立つと思います。

状態図は正確な温度管理のもとに純粋な金属材料を用いて作成されていますが、自分で合金を作成する場合、温度管理がそこからずれることは充分ありえるので、そこも要注意です。

状態図を色々と見てみると、金属や合金の性質の多様さ、複雑さには全く驚くばかりですが、興味がつきないともいえますね。

銀、錫の2元状態図を見てみましたが、検討されている組成では２２１度で共晶し、その後の温度低下では金属間化合物（Ag₃Sn）ができるようなので、これが展延性を阻害しそうな気がしますが。錫の酸化物はいうまでもなく問題になりそうですが。

錫と銀は塩酸で分けることができるので、自作合金の中で銀が均等に合金に溶けているかどうかは、それを利用しておおまかには検証できるかもしれません。

自分でやってみることは大切ですが、それはきちんと勉強して論理的に考えながら五感をフルに使ってやるという意味です。例えばもし、単なる無知のために、溶かしたプラチナを鉄の溶解皿にあけたりしたら、大変なことになりますよね。
金属も火も危険なものであることを充分配慮し、金属の複雑な性質に敬意を払いつつ、やっていきたいものですね。

[12] mixiユーザー 12月09日 23:52

> a'keeさん
ありがとうございます♪

なるほど…誤解してました。
僕の街は焼き物の街なので…釉薬の試験体などいくつも焼き、表のように並べたものを造る授業が、地元の高校の授業であるんです。
それに似たものかと思い込んでましたが…すでに研究済みの資料が状態図なのですね!?

教えていただいたサイト…英語がなかなか理解出来ず(笑)まだ入手までたどり着いてません（情けない(^_^;)）

工芸家のための金属ノート…こちらは先日、注文しました☆
（専門書にしては意外とお買い得なのですね…）

221度で…とは、ざっくり言えば固まり始め、溶け始めの温度と理解していいんでしょうか？
純錫より下がったのですね…そんな感じしましたが、10℃程度だったとは…。

酸化は流す温度を必要最低にすれば純錫並みに問題ないと思われました。溶かしているとき表面に膜ができ、温度を上げすぎると黄色から紫色に変化しますが…流す時は必要以上に上げないですし…型には膜の部分は流さないので、できる板は酸化してはいないです。

あくまで僕の目で見た感覚的な判断ですけれど。科学的には酸化してるんでしょうか・・・？
錫は表面以上には進行しない様に思うのですが。

塩酸で分ける…知りませんでした！なんとなく楽しそうですね♪
失敗した合金とかだと、マーブル状になってたり(笑) それは無さそうですね(^_^;)

論理的に…金属ノートの趣旨がまさにそのようですね☆
しかし僕のアタマの現状は…鍛金のタの字を学ぶだけでも満タン…科学的な面を随分おろそかにしてます。

ちなみにプラチナを鉄の溶解皿に…ですが・・・
白状すると、どんな結果になるのか想像もできません。
プラチナなど触った経験もなく(T_T)

無知(笑)

勉強しま～す!!

[13] mixiユーザー 12月10日 07:44

ホープさん

＞すでに研究済みのものが状態図

そうですね、実験室的に温度管理や溶解雰囲気をコントロールしながら作っているはずです。そして中の結晶状態も金属顕微鏡などでモニターして、メカニズムを解明しているはずと思います。データは熱力学的に矛盾のない形で解釈されます。

状態図で表現する合金の性質としては、他にも硬度や展延性、靭性など、何に注目するかによりますが、よく見かけるのはやはり液相から固相の各状態を示したものかと思います。
金、銀、銅、錫・・・などなど従来工芸で伝統的によく使われている金属にかんしては、これまでさんざん検証されているので出版されている状態図を信じて良いと思われますが、まれには「熱力学的にありえない」間違いを含む状態図も出ているかもしれません。こういうことは、どんな世界にもあることで、また結晶形成のメカニズムも日々研究されているうち、それまで信じられていた理論が覆ることもありますね。それが科学ですから、まずその点は自明のこととして了解して臨む必要があると思います。

状態図でまず念頭におかなければならないのが、それは「平衡状態」を示しているという点です。つまりどれだけ時間がたってもそこからずれることのない状態ですね。
しかし、金属工芸における実際の熱処理操作では、金属がその平衡状態に到達するのに充分な時間を与えずに別の温度にジャンプさせていることがよくあります。もちろんこれは意図的なもので、加工目的に応じてわざとそうしているわけです（たとえば急冷する）。合金の塊を外見から肉眼的に見るだけでは、はたして内部の結晶が平衡状態か否かは判別できません。しかし、もし非平衡状態にあるものならば、常温ではそれなりにゆっくり時間をかけつつ平衡状態に移っていきます。これの実例が時効硬化です。
加工している間は、工芸家が仕事をやりやすいように、状態図の平衡状態からわざと合金を逸脱させていることがあるとも言えますね。

＞ASMのサイト

SHOPのカテゴリーで、silver-tin binary phase diagram　と入力して検索すれば出てくると思いますが（20ドルぐらい）、初回購入には会員費（113ドルぐらい）をあわせて支払う必要があります。
購入すればPDFファイルでダウンロードも可能なはずです。

＞共晶点２２１度

おっしゃるとおり、その組成では、純錫の融点２３０度からわずか10度ばかり下がったところに共晶点があります。

＞錫の酸化物

私は実践経験がないのですが、熔湯表面の酸化物を除くだけで充分かどうか、わかりません。厳密にはそれだけで完全に酸化物が排除できるとは想像できませんが、問題は残留しているとしてもそれが湯の流れの邪魔になったり、スができたり、合金の展延性を阻害するようなレベルかどうか、つまり実際の加工において問題になるか、という観点と、もうひとつは顕微鏡などで解析してどの程度残っているか、というようなことになると思われます。

鹿取先生の本はとても良い本だと思います。最後の方に、青銅の鋳造のエピソードとして、正倉院の鏡の複製の話がでてきますが、面白いですよ。
この本をじっくり何度か読んで、状態図の概念に慣れつつ、他の教科書も並行して読まれれば、だいぶイメージが明らかになってくるのでは、と思います。

＞溶かしたプラチナ

反応性の高い溶けたプラチナは鉄をくっつけてしまいますので、もしも鉄のアケ型に入れてしまったら最後、取れなくなるでしょう・・・危ないですね！
（私の先生はプラチナ専用のアケ型には窒化ホウ素の離型剤を塗布していました。）

私もまだまだ勉強することが山積みです。でも勉強すればするほど、面白さが増えますね＾＾

[14] mixiユーザー 12月10日 20:07

> a'keeさん
ふむふむ…不慣れで難しい話ですが、理解し始める事が出来れば面白そう～☆
本が届いたらじっくり読んでみます!!

金属は板で買ってくるもの…という考え方が染み付いてしまっているので、
気軽に溶かせる錫で板造りをするのが新鮮で、妙に楽しく、夢中になってます。板を買うのとはちょっと違う…原始的（？）な楽しみが錫にはあります。

次は合金を…その次はそれを生かせる技法やアイデアを…

昔の人がつないできたモノ造りの歴史を、順番に体験しているみたいで楽しい…（浅い真似事ですが(笑)）

今回の事をキッカケに、金属をもう少しキチンと理解してみます～☆

英語も学ばねば…

いろいろとありがとうございますm(_ _)m

[16] mixiユーザー 12月11日 23:33

> ♪リファ＠札幌さん
そうですね～♪

順番に素材を遡って…次は錫石掘って精錬して(笑)

錫コミュ…よろしくお願いしますm(_ _)m

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