【宝飾・アクセサリー】／銀とパラジウムの合金について

銀とパラジウムの組み合わせは、歯科技工の入れ歯やクラウンなどの補綴物の素材としてや銀の黒化防止用の銀合金として使われています。
このコラムでは、銀－パラジウムの合金について解説します。

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銀の黒化防止としてのパラジウム

銀製品を大気中に置くと、大気中の硫酸ガスや硫黄分により硫化します。銀合金中に1％以下（重量比）のインジウムを入れると銀の硫化を軽減できますが、硫化までの時間を遅らせることはできても、防止はできません。

卑金属の添加では遅延はできても完全に防ぐことが難しいため貴金属の添加しかないといわれています。「金Au」「白金Pt」「パラジウムPd」の添加実験では、パラジウムが一番使用量が少なく黒化防止ができる結果が出ています。
しかし、パラジウムは以前とちがい、プラチナより高価になってしまったため、製品コストに反映してしまうことが懸念されます。

銀の黒化防止（遅延）用の卑金属元素

銀－パラジウム合金の性質

銀とパラジウムの合金は柔軟で加工性がよい合金ですが、銀(Ag) 75％－パラジウム(Pd) 25％の比率では使用中に亀裂が入りやすい欠点があります。
金(Au) を5％以上加え、銀－パラジウム－金の三元合金にすると、強靭性が増し亀裂の防止が可能となります。

銀－パラジウム合金の鋳造について

銀とパラジウム平衡状態図を見ると分かる通り、この２つの金属を合金すると融点が極端に高くなります。

パラジウムが20％以上になると石膏系埋没材の使用温度域を超えてしまいます。シリカ系埋没材に変えないと「鋳肌が荒れ」「焼き付き」が起こり、石膏系埋没材の熱分解で「ガス鋳巣」も発生します。
銅Cu) を加えると融点が下がり、鋳造し易くなります。例えば、パラジウムが30％入った銀合金に銅を10％入れると、融点は、1100℃以下になります。しかし、銅の添加量が増えると地金の色調が赤味を増します。

また、この合金に銅を7％以上入れると、時効硬化の特性が得られるので、地金を硬くすることができます。

銀もパラジウムも『酸素を吸収する金属』の代表にあげられるほど溶解時に多量の酸素を吸収するので、真空溶解か不活性ガス雰囲気下での溶解が好ましいと思います。設備の関係で大気中で溶解を行う場合には脱酸材を使用して脱ガスする必要があります。

銀－パラジウムの二元合金の鋳造は、シリカ系埋没材を使い、鋳造温度は融点プラス100～150℃が目安です。一般論では、温度が高い方が鋳巣の発生を抑えられるはずですが、実際には鋳造物を仕上げた結果で温度の微調整します。尚、鋳型温度は900～950℃で鋳造を行います。

銀－パラジウム合金の脱型について

銀－パラジウムの二元合金の脱型は、鋳型の上から見える押し湯が500℃程度、外観では押し湯の色が赤黒い小豆色になった程度の状態で水に投入していいのですが、他の元素が入っている場合には、この温度で水に投入すると金属が割れる可能性があるので、もう少し温度を下げてから水に漬けて脱型して下さい。

鋳造物を取り出したら、埋没材を取り除きます。石膏系埋没材であればウォータージェットや超音波洗浄でおとせますが、シリカ系埋没材などの無結合型埋没材の場合には強アルカリ液などの薬品で煮て取り除く必要がある場合があります。
強アルカリなどの薬品を取り扱う場合には安全に注意して使用及び保管して下さい。