CN1589922A - 健康器具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不需要加工、并且廉价的锗皮肤接触型健康器具及其制造方法。该健康器具由含有Ge2－20质量％、剩余部分为不锈钢的烧结构件构成。该烧结构件的气孔采用树脂封孔为好。另外，其制造方法是：将由2－20质量％的锗粉末和剩余部分的不锈钢粉末组成的混合粉末压粉成型为所要求的形状后，在1000－1300℃的烧结保持温度下烧结，优选将至少从800℃到烧结保持温度的温度范围的升温速度规定为10℃/分以下。

Description

健康器具及其制造方法
技术领域
本发明涉及直接接触人体皮肤而使用的健康器具，特别涉及含有锗的健康器具。
背景技术
锗是作为半导体而被熟知的元素，在接触人体皮肤而使用的场合，锗通过离子反应与氢结合，通过将氢排出体外，而使体内的氧浓度增加，有恢复人体功能的恢复和细胞修复的作用，同时，锗由于在温度为32℃以上时电子容易脱离，因此有其电荷调整生命体电流的作用等的增进健康的作用。
作为这样的使用了锗的接触皮肤的健康器具，有专利文献1等。又，作为这样的利用了锗的增进健康作用的健康器具，制造销售着通过铸造而成型的用99.999质量％锗构成的粒状的健康器具、和项链或手镯状的健康器具。
另外，专利文献2指出，这些使用了锗的健康用皮肤接触片，只锗的表层部有助于治疗效果，并提出了混合烧结锗颗粒、与银、金、锡等难离子化的金属而成型的皮肤接触片。公开了附件。
[专利文献1]特公昭58-48186号公报
[专利文献2]特公昭61-15703号公报
在上述描述中锗被用于生产健康器具，但是锗硬、有加工性不好的缺点，通过铸造成型后，施行切削和磨削等机械加工时制品容易发生缺陷等，制造合格率差成为问题。锗作为矿石价值比较高，上述制造合格率的问题成为直接对成本造成影响的重要的问题，希望得到容易加工、或者不需要加工的锗健康器具。
在上述的状况下，本发明的目的是，提供不需要加工、并且廉价的锗健康器具以及其制造方法。
发明内容
本发明人在制造锗健康器具时研讨以近净成型造型为特征的粉末冶金法的适用，从而完成了本发明。具体讲，本发明的健康器具其特征在于，通过采用粉末冶金法制造健康器具，在不需要加工的同时，由含有Ge 2-20质量％，剩余部分为不锈钢的烧结构件构成。又，这样的健康器具，希望上述烧结构件的气孔采用树脂封孔。
又，本发明的健康器具的制造方法，其特征在于，将由2-20质量％的锗粉末和剩余部分的不锈钢粉末组成的混合粉末压粉成型为所要求的形状后，在1000-1300℃的烧结保持温度下烧结。此外，在上述烧结中，至少将从800℃到烧结保持温度的温度范围以10℃/分以下的升温速度升温为好，另外，上述烧结之后，在气孔中浸入树脂为好。
本发明的锗健康器具是采用得到近净形状(near-net shape)的制品形状的粉末冶金法制造的，因此不需要加工、或者即使必需加工时也是采用最小限度的加工即可，同时，由于是由含有Ge 2-20质量％，剩余部分为不锈钢的烧结构件构成的，因此廉价地得到即使与皮肤接触地安装也不会因出汗等导致生锈、并具有锗的增进健康的作用的接触片。
具体实施方式
本发明的健康器具，在成型为粒状的场合，采用胶粘带直接贴在人的皮肤上、或以项链或手镯的形式成型，使之与皮肤接触而安装，因此需要防止人体出汗等所致的生锈，为此，通过以不锈钢为基体，使其含有Ge，从而在避免生锈的问题的同时，同时具有锗的增进健康的作用。
作为健康器具的上述锗的作用，在含有量不足2质量％时，上述增进健康作用缺乏，当超过20质量％时，锗粉末硬而缺乏韧性，因此成型金属模的损耗变得显著，同时，原料粉末的压缩性降低，成型体密度不怎么提高的结果，得到的烧结体密度也降低，使耐蚀性降低。所以，Ge的含有量为2-20质量％是适当的。此时，Ge以在不锈钢基体中扩散固溶、合金化的状态存在。如本申请发明那样，锗产生液相，成为液相烧结的结果，气孔量降低，显示出防止锈发生的效果，这在例如上述专利文献3公开的使用了电气石矿石的情况下是看不到的。
对于不锈钢，在JIS(Japanese Industrial Standard)、AISI(American Iron and Steel Institute)和BS(British Standard)等中规定了：组成以质量比表示，以Cr：15-26％、Ni：3.5-28％、C：0.15％以下为必需成分的奥氏体系不锈钢、组成以质量比表示，以Cr：11-32％、C：0.12％以下为必需成分的不含有Ni的铁素体系不锈钢、和组成以质量比表示，以Cr：11.5-18％、C：1.2％以下为必需成分的马氏体系不锈钢等。
其中，奥氏体系不锈钢耐蚀性最优异，因此很适合于本申请发明的与人体直接接触的健康器具，但铁素体系不锈钢粉末为软质，粉末的压缩性高，因此从两者各自的优点出发，适合共同使用。
另外，本发明由于是采用粉末冶金法形成的，因此得到作为粉末冶金法的特征的净形状(net shape)的制品，不需要加工、或者加工在最小限度下完成，但起因于粉末冶金法的气孔残留时，虽说是不锈钢，也有气孔吸收汗等、孔蚀生锈之忧，因此在气孔中浸渍树脂从而封孔，防止汗等进入气孔是有效果的。特别是在使用耐蚀性比奥氏体系不锈钢差的铁素体系不锈钢的场合，强烈推荐向气孔浸渍树脂的封孔。作为浸渍的树脂，使用丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
通过使用在不锈钢粉末中添加锗粉末2-20质量％、并混合的混合粉末，压粉成型为所要求的形状，将得到的压粉体在1000-1300℃的烧结保持温度下烧结，从而能够得到上述的健康器具。当烧结温度低于1000℃时，烧结带来的粉末间的相互扩散不充分，不充分地致密化，气孔量多，耐蚀性降低。另一方面，在超过1300℃的温度下烧结时，制品容易因部分熔化而变形，故不优选。
另外，如上述那样，在烧结的升温过程中，Ge从锗粉末固溶扩散到不锈钢基体中，但从800℃左右开始产生液相，变为液相烧结，进行Ge的均匀扩散和烧结带来的不锈钢粉末的扩散，有助于致密化。当该液相的产生急剧时，烧结体发生气泡，往往发生外观不良，因此在烧结的升温过程中，至少在从800℃到烧结保持温度的温度范围以10℃/分以下的缓慢的速度升温为好。
这样得到的烧结体，由于通过Ge液相而成为致密的烧结体，因此气孔量少，耐蚀性优异。
又，本发明的健康器具是直接贴在皮肤上、或与皮肤直接接触而安装的，为此在希望耐蚀性更进一步提高的场合，当根据上述而得到的烧结体的气孔中浸渍树脂从而封孔时，由于成为孔蚀的原因的气孔完全没有了，因此是有效果的。
[实施例1]
作为不锈钢粉末，准备JIS标准的SUS304(相当于AISI304)的粉末，按表1所示的比例与锗粉末配合、混合，将混合的原料粉末在成型压力686MPa下连续成型100个底部直径为Φ7mm、底部高度为1.65mm、从底部到圆锥顶部的高度为1mm的陀螺形状的试验片，制作了试验编号01-21的成型体试样。
该连续成型后，目视观察金属模的状态，对发生金属模磨损的试样判断为不适于制造，并中止以后的制造。未发现磨损的场合，从得到的100个各成型体试样取出22个在表1的烧结条件下在氢气气氛中烧结，制作了烧结体。在烧结时，直到800℃的升温速度以20℃/分进行。该烧结后，对外观可看到不良的试样判断为不适于制造，并中止试验。对于外观良好的试样，使用1个烧结体试样测定相对密度。另外，将另1个供金属组织观察用，进行金属截面的组织观察。对于其余的各20个烧结体试样，部分地浸渍丙烯酸树脂，制作了各20个试验用试样。另外为了比较，制作了20个相同形状的、锗含有量为99.999质量％的铸造品，作为试样22。
试样01-21的外观颜色为不锈钢基体的颜色，但试样22呈现少许发黑的颜色，因此为了从外观上不能判别其区别，用黑色的涂料对这些试样实施涂漆，供被试验者安装试验用。
将根据上述制作的试验用试样分配给被试验者，用直径Φ20mm的绊创膏贴在皮肤上，3个月后向这些被试验者求得调查答案，询问有无肩僵直的治愈等效果，同时调查是否可见因使用所致的生锈。以上的结果一并示于表1。
对于锗含量不同的试样01-03、14和22的试验各20个用试样，给被试验者100人随便地分配试验用试样，使安装1个/人，确认其锗含量的效果和有无生锈。另外，对于试样04、05、07-12的试验用试样，给被试验者40人随便地分配各试验用试样，每一个被试验者从这些试样中选择4个，同时安装，确认由烧结条件等带来的效果和有无生锈。
而且，对于不锈钢粉末的钢种相同、而有无浸渍树脂不同的试样16和17、试样18和19、以及试样20和21的试验用试样，按每个钢种，使被试验者20人同时安装浸渍树脂的试样和未浸渍树脂的试样各1个(2个/人)，确认由有无浸渍树脂和不锈钢粉末钢种的差异带来的效果和有无生锈。以上被试验者200人的安装评价结果示于表1。
                                                  表1
   试样编号       配合比质量％  升温速度℃/分  烧结保持温度℃  相对密度％  有无浸渍树脂   锈     效能判定人   备注
   SUS粉钢种    Ge粉末 800℃-烧结保持温度   无     有
    01     316     0     7   1150     83    有   无   20     0
    02     316     2     7   1150     85    有   无   4     16
    03     316     10     7   1150     89    有   无   0     20
    04     316     10     7   1150     89    无   无   0     20
    05     316     10     10   1150     89    有   无   0     20
    06     316     10     15   1150     -    -   -   -     -   *1
    07     316     10     7   850     78    有   全面发生   0     20
    08     316     10     7   950     80    有   全面发生   0     20
    09     316     10     7   1000     86    有   无   0     20
    10     316     10     7   1250     93    有   无   0     20
    11     316     10     7   1250     93    无   无   0     20
    12     316     10     7   1300     97    有   无   0     20
    13     316     10     7   1350     -    -   -   -     -   *2
    14     316     20     7   1150     92    有   无   0     20
    15     316     30     -   -     -    -   -   -   *3
    16     304     10     7   1150     90    有   无   0     20
    17     304     10     7   1150     90    无   无   0     20
    18     430     10     7   1150     91    有   无   0     20
    19     430     10     7   1150     91    无   微量发生   0     20
    20     436     10     7   1150     90    有   无   0     20
    21     436     10     7   1150     90    无   微量发生   0     20
    22      Ge铸造品(纯度：99.999质量％)     100    -   无   0     20
*1：烧结体表面产生气泡
*2：制品变形
*3：金属模发生磨损
从表1知道，锗粉末的添加量为20质量％以下的试样，全部连续成型100个后未发现金属模损耗，转移到下个工序，对于锗粉末的添加量超过20质量％的试样编号15的试样，连续成型100个后金属模发生损耗，试样制作中止。所以证实了，为了粉末成型，应该将锗粉末的添加量控制在20质量％以下。
对于进入到烧结工序的其他试样，确认金属组织的结果知道，作为锗粉末而给出的Ge均在不锈钢基体中扩散固溶、合金化。
从试验编号01-03、14和22的试样的应用结果知道，如果Ge含有量为2质量％以上，则有锗的治疗效果。另外也证实，如果Ge含有量为10质量％以上，则有与Ge含有量99.999质量％的铸造品同等的效果。所以证实了，Ge即使与不锈钢基体合金化也可以没有问题地发挥治疗效果。另外，这些试样均未发现生锈，证实了未发生由Ge的含有量带来的耐蚀性问题。
对于试样编号06的试样，从800℃到烧结保持温度的升温速度超过10℃/分，锗液相一时急剧发生，因此烧结工序后烧结体上可发现气泡，以后的试验中止。此外，直到烧结保持温度的升温速度为10℃/分以下的试样编号03和05的试样，供被试验者安装试验用，显示出良好的治疗效果和良好的耐蚀性。
所以证实了，从800℃到烧结保持温度的升温速度为10℃/分以下是制作完好的试样所必需的。
对于试样编号13的试样，因烧结工序后的外观不良而中止了试验，这由于烧结保持温度超过1300℃，因此烧结时的收缩量过大，发生变形。另外，由试验编号03、07-10、12和13的试样的应用结果证实了，烧结保持温度不足1000℃的试验编号07和08的试样，由烧结产生的致密化不充分，残留的气孔量多，即使浸渍树脂后也在整个面上发生锈，烧结保持温度在1000-1300℃是优选的。
通过比较试验编号03、10、16、18、20的试样(浸渍了树脂)、和试验编号04、11、17、19、21的试样(未浸渍树脂)，能够调查由不锈钢钢种对治愈效果和对耐蚀性的影响以及有无浸渍树脂的效果。从中知道，无论奥氏体系不锈钢和铁素体系不锈钢的钢种，均看到了治愈效果。另外，对于未实施树脂浸渍的SUS430(AISI430)和SUS436(AISI436)的试样19、21，看到了极微量的生锈。它们在对健康完全没有问题的程度，但由于直接接触皮肤而使用，因此根据不锈钢的种类浸渍树脂更好。
工业实用性
本发明通过采用粉末冶金法制造健康器具，可廉价地提供一种健康器具，它不需要加工，同时由于由含Ge 2-20质量％、剩余部分为不锈钢的烧结构件构成，因此耐蚀性优异，同时兼具有锗的增进健康作用，因此直接贴在皮肤上、或以安在身上的器具的形式与皮肤接触而安装。

Claims (5)

1.一种健康器具，其特征在于，由含有Ge 2-20质量％、剩余部分为不锈钢的烧结构件构成。
2.根据权利要求1所述的健康器具，其中上述烧结构件的气孔采用树脂封孔。
3.一种制造健康器具的方法，其特征在于，将由2-20质量％的锗粉末和剩余部分的不锈钢粉末组成的混合粉末压粉成型为所要求的形状后，在1000-1300℃的烧结保持温度下烧结。
4.根据权利要求3所述的健康器具的制造方法，其特征在于，在上述烧结中，至少将从800℃到烧结保持温度的温度范围以10℃/分以下的升温速度升温。
5.根据权利要求3或4所述的健康器具的制造方法，其特征在于，上述烧结之后，浸渍树脂。
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