JP2000017403A - フェライト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼製の時計用外部部品 - Google Patents

フェライト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼製の時計用外部部品

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JP2000017403A JP11162265A JP16226599A JP2000017403A JP 2000017403 A JP2000017403 A JP 2000017403A JP 11162265 A JP11162265 A JP 11162265A JP 16226599 A JP16226599 A JP 16226599A JP 2000017403 A JP2000017403 A JP 2000017403A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アレルギーを引き起こす性質を持たず、耐腐
蝕性があり、粉末冶金によって成形できる鋼を提供する
こと。 【解決手段】 本発明は、フェライト系および磁性構造
を有するニッケル・フリーのステンレス鋼合金に関し、
窒素を少なくとも0.4重量%と、ニッケルを最大でも
0.5重量%しか含有せず、その残りを鉄および不可避
的な不純物で形成することを特徴とする。本発明は、そ
のような鋼合金で作成された時計用外部部品にも関す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルを含まな
いフェライト系ステンレス鋼、およびそれを使用した時
計用外部部品に関する。
【0002】
【従来の技術】すべての鋼の基本的な元素である鉄は腐
蝕しやすいという欠点を持っている。この欠点を克服す
るため、鉄をある一定量のクロムと、また必要であれば
モリブデンとの合金にすることによって、鉄をさびない
ようにすることができることが昔から知られている。な
おこれらの元素は、金属表面に自発的に保護酸化物皮膜
を形成するものである。このタイプの組成によってフェ
ライト構造が得られ、この構造は、特にそれによって得
られた合金が強磁性であり、即ち磁石に引きつけられる
という事実により識別可能である。しかし、しばしばオ
ーステナイト系構造を得ることが望まれている。この構
造は、実際にフェライト構造よりも良好な性質を有し、
特に耐腐蝕性の点でより良好な性質を有することが知ら
れており、かつこの構造は、磁性を持たないことも知ら
れている。このため、オーステナイトを安定にすること
ができる追加の合金元素を加えることがさらに必要であ
る。従来ほとんどの場合で、この合金はニッケルであ
る。
【0003】それにもかかわらず、例えば時計の外部部
品など長期間肌に接触する可能性があるような物体の作
成にこれらの合金を使用するとき、ニッケルはアレルギ
ーを引き起こす作用があることが周知であるために、そ
の存在が問題となっている。したがってこれらの応用例
では、オーステナイトを安定にすることができる他の合
金元素でニッケルを置き換えることが探求されてきた。
様々な人によって、ニッケルを窒素で置き換えることが
提案されてきた。しかし、鉄に対する窒素の溶解度は、
オーステナイトを得るためには、即ちオーステナイトの
所望の安定化を達成するためには不十分である。それで
もなお、ある量のマンガンを合金に添加することによっ
て窒素の溶解度を高めることが可能であり、その後この
合金をオーステナイト系にすることができる。
【0004】例を挙げるとドイツ特許第1951340
7号では、Uggowitzer他によって、ニッケル
を含有しない非磁性合金であるオーステナイト系ステン
レスが提案されていることが知られている。この合金
は、鉄−クロム−窒素−マンガン(Fe−Cr−N−M
n)系を主成分とする。しかしこの合金は、熱処理が狭
い温度範囲内で行われる場合にのみ得ることができる。
実際、処理温度が非常に低い場合、窒化クロムの沈澱物
が形成され、合金の耐腐蝕特性を破壊する。逆に、処理
温度が非常に高い場合、所望のオーステナイト構造は形
成されない。この後者の制約は、粉末冶金によってこれ
らの合金を形成するときに特に不都合である。粉末冶金
は、時計ケースなど複雑な形状の小型部品の製造にます
ます使用されるようになっている。実際この技術は、ポ
ロシティ(空隙)がない高密度部品を形成するために、
高い焼結温度を必要とする。一般に焼結温度は、オース
テナイト構造を得るための最大許容温度に非常に近い
か、あるいはその温度よりもさらに高い。したがって工
業用条件下では、焼結後にポロシティが低くかつオース
テナイト構造を有する部品を得ることは困難であり、不
可能でさえある。あるいは、初めに高温で焼結を行うこ
とによって低ポロシティの部品を得、次いで後続の熱処
理を低温で行うことによってオーステナイト構造を形成
することが考えられるであろう。しかし、この二重の処
理に伴う追加費用に加え、高温で形成されたフェライト
構造を有する部品でオーステナイトを改善することが、
経験によれば非常に困難であることが示される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の一
目的は、アレルギーを引き起こす性質をも持たず、耐腐
蝕性があり、粉末冶金によって有利に成形できる鋼を提
供することによって、上記の問題および欠点を克服する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】したがって本発明は、フ
ェライト系および磁性構造を有するステンレス鋼合金に
関し、窒素を少なくとも0.4重量%含有し、ニッケル
を最大でも0.5重量%しか含有せず、あとの残りは鉄
および不可避的な不純物で形成されることを特徴とする
ものである。
【0007】選択される鋼合金は、以下の範囲内、即ち
クロムおよびモリブデンが全体の10重量%から35重
量%の間、マンガンが5重量%から20重量%の間含ま
れる組成を有することが有利である。
【0008】本発明は、粉末冶金によって形成されたそ
のような鋼合金にも関する。
【0009】最後に本発明は、そのような鋼合金で作成
された時計用外部部品に関する。
【0010】本発明の特徴を適切に理解するため、その
実施中に広く用いられる条件を思い起こすべきである。
耐腐蝕性オーステナイト系ステンレス鋼から開始して、
ニッケルを他のオーステナイト系安定化元素で置き換え
る代わりに、本発明は、耐腐蝕性が良好というには不十
分であることが知られているニッケルを含まないフェラ
イト構造で始め、そのような耐腐蝕性を、新たな合金元
素を添加しかつフェライト構造を維持することによる完
全に独創的な方法で改善することを提案する。
【0011】フェライト構造の耐腐蝕性は、合金中のク
ロムおよびモリブデンのパーセンテージを増加させるこ
とのみによっては、高めることが不可能であることが知
られている。実際、通常使用されるものより高いレベル
(クロムが25重量%より多く、またはモリブデンが1
0重量%より多い)であると、機械的性質および切削性
が極めて不十分な合金を生成する金属間相が急速に形成
される。
【0012】本出願人は、フェライト系合金の耐腐蝕性
を改善することが可能な元素の中で一つの効率的な元素
が窒素であることを見出した。
【0013】したがって、本発明の対象を形成する合金
は、鉄、クロム、マンガン、および窒素をベースにした
フェライト系合金である。本発明による合金の組成が従
来技術のある組成と類似しても、そのフェライト系およ
び磁性構造は完全に異なるものであり、極めて有利な新
しい性質が得られることに留意されたい。特に、従来技
術のオーステナイト系合金とは異なり、本発明による合
金は磁性を持ち、即ち磁石に引き寄せられることに留意
されたい。この性質は、本発明を時計ケースに利用する
ときに、特に有利である。実際、機械的なぜんまい仕掛
けの作動機構は磁界に特に敏感であり、磁性合金で作成
されたケースによって、外部磁界に対するシールドを構
成することができる。しかし、この磁気は低く、即ち外
部磁界にもはやさらされていないときは合金中に残留磁
気がないということはやむを得ない。ぜんまい仕掛けの
作動機構を試験するのに通常用いられる磁界よりも数千
倍も強い、5テスラの磁界に多数回さらされた後でさ
え、本発明による合金には残留磁化がないことが確認さ
れた。若干の残留磁気を持ち、かつそのために時計製造
には向いていないその他の磁性合金とは異なり、本発明
による合金の磁気的性質は、時計への適用に優れてい
る。
【0014】本発明による合金のその他の利点は、特に
粉末冶金を使用したとき、従来技術の合金に課された最
高処理温度の制約が取り外されることにある。実際、本
発明によれば、所望のフェライト構造を得るためには高
温を必要とし、この温度は、ポロシティがない高密度部
品を得るために必要な焼結温度と完全に一致するもので
ある。
【0015】本発明による合金のその他の利点は、添加
する窒素およびマンガンの量を、関係する適用例に対し
て十分な耐腐蝕性を得るのに必要な、最少量に削減でき
ることにあり、上記の量は、オーステナイト構造を持つ
合金を得るためには高濃度であることが不可欠なもので
ある。したがって、窒素およびマンガンを多く含む合金
よりも非常に良好な切削性を有する合金を形成すること
が可能である。またそのような元素は、合金の硬さ、抵
抗、および強さをかなり増大させることが知られてい
る。
【0016】合金が溶液中で含有することが可能な窒素
の量が、耐腐蝕性を十分に向上させるには少なすぎる場
合、オーステナイト構造の場合と同様に、所望の合金の
フェライト構造における窒素の溶解度を向上させること
も可能なマンガンを添加することによって、窒素の量を
増加させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明による合金の例およ
びその実施形態を、クロム16.91重量%、モリブデ
ン3.61重量%、マンガン11.92重量%、ケイ素
0.37重量%、ニッケル0.03重量%、およびその
残りを鉄で形成する微粉に関して説明する。
【0018】この粉体と有機結合剤とを、結合剤の体積
40%に対して粉体の体積60%の割合で混合し、MI
M(金属射出成形)法にしたがって射出する。これによ
って得られた部品から、デバインディング(debindin
g)と呼ばれる熱化学的方法によってその結合剤を除去
し、水素8%および窒素92%を含む、1350℃の温
度のフォーミラガス(formiergas)雰囲気中で、1時間
焼結する。焼結中、窒素はその濃度が1重量%程度に達
するまで合金中に急速に拡散するが、それによって得ら
れた試料に対して引き続き実施される化学分析により、
その濃度が確認される。得られた部品は高密度(ポロシ
ティはわずか0.1%程度)で磁性があり、その構造が
フェライト系であることを示している。同様の組成の非
磁性オーステナイト構造を形成するためには、1275
℃の最高焼結温度を使用しなければならないと考えられ
る。そのような条件下では、得られた部品のポロシティ
は1%であり、1265℃の焼結温度の場合は4%にも
なる。このポロシティは、時計ケースの製造の場合には
許容し難いものであり、焼結温度に対するそのような感
度は工業用製造条件と一致しない。
【0019】本発明による合金によって得られたフェラ
イト系部品を、塩水で作った霧の中に72時間浸漬する
段階と、次いで合成した汗の溶液中に72時間置く段階
とからなる腐蝕試験にかけた。試験後のこの部品には、
腐蝕のわずかな痕跡も見られず、ほとんどの他のフェラ
イト鋼とは異なって、その耐腐蝕性は、良好なオーステ
ナイト系ステンレス合金の耐腐蝕性と少なくとも同様に
良好であることを示した。これは、フェライト相の性質
を改善する窒素およびマンガンの存在によるものであ
る。
【0020】機械的なぜんまい仕掛けの作動機構を、本
発明による合金によって作成された時計ケース内に取り
付けた。磁界に対する抵抗についての標準的な時計製造
試験の結果、外部磁界が存在する際、作動機構にとって
有益なシールドとなることが示された。このケースを、
通常使用される磁界よりも数千倍も強い5テスラの磁界
にかけた後でさえ、ぜんまい仕掛けの作動機構の動作に
は、磁性合金による有害な影響は観察されなかった。
【0021】様々な簡単な変形例および修正が、本発明
の範囲内に含まれることは言うまでもない。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェライト系および磁性構造を有するス
    テンレス鋼合金であって、窒素を少なくとも10重量%
    含有し、ニッケルを最大でも0.5重量%しか含有せ
    ず、残りを鉄および不可避的な不純物で形成することを
    特徴とする鋼合金。
  2. 【請求項2】 クロムおよびモリブデンを、全体の10
    重量%から35重量%の間で含有することを特徴とする
    請求項1に記載の鋼合金。
  3. 【請求項3】 マンガンを5重量%から20重量%の間
    で含有することを特徴とする請求項1または2のいずれ
    かに記載の鋼合金。
  4. 【請求項4】 粉末冶金によって形成されることを特徴
    とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の鋼合
    金。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか一項の鋼合
    金で作成された時計用外部部品。
JP11162265A 1998-06-12 1999-06-09 フェライト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼製の時計用外部部品 Pending JP2000017403A (ja)

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