JP2011174098A - ＰｄＡｇ合金及びそれを用いた装飾品 - Google Patents

Abstract

【課題】装飾用白色金属の色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、低アレルギー性を維持しつつ、硬度自体を向上させる。
【解決手段】重量比でＰｄが７４〜８８重量％、Ａｇが１１〜２５重量％、３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素が合計で０．０１〜１重量％からなるＰｄ−Ａｇ合金。
【選択図】図１

Description

本発明はＰｄＡｇ合金及びそれを用いた装飾品に関するものである。

装飾用白色金属として従来から用いられているＰｔ合金は非常に高価なものであり、安価なＡｇ合金は耐硫化性が悪いという欠点があった。

こうした欠点を補うものとしてはＣｕＡｇＰｄ系合金等がある（特許文献１）。

これによれば、Ｃｕが３〜２０重量％、Ａｇが２〜１０重量％、残りをＰｄとしたことにより、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性を維持しつつ、ボリュームを大きくすることで、強度を向上させるとしている。

特開２００４−１６９１６８号公報

しかし特許文献１のＣｕＡｇＰｄ系合金であっても、単にボリュームを大きくすることによって強度を向上させたというだけであって、硬度自体を向上できない場合が殆どであった。

上記に鑑みて本発明のＰｄＡｇ合金は、Ｐｄ７４〜８８重量％、Ａｇ１１〜２５重量％、３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素を合計０．０１〜１重量％からなることを特徴とする。

さらに、前記３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素がＢ、Ｓｉであることを特徴とする。

さらに、前記Ｐｄ、Ａｇからなる非硬質部と、前記Ｐｄ、ＡｇおよびＢ，Ｓｉの少なくともいずれかからなる硬質部とを有することを特徴とする。

そして、本発明の装飾品は、前記ＰｄＡｇ合金を含むことを特徴とする。

以上のように、本発明に係るＰｄＡｇ合金は、Ｐｄが７４〜８８重量％、Ａｇが１１〜２５重量％、３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素が合計で０．０１〜１重量％からなることで、十分な硬度を有しつつ、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性を維持するものである。

本発明の非硬質部と硬質部のＳＥＭ写真である。 本発明の非硬質部のＥＤＳ分析結果である。 本発明の硬質部のＥＤＳ分析結果である。

本発明のＰｄＡｇ合金は、Ｐｄが７４〜８８重量％、Ａｇが１１〜２５重量％、３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素が合計で０．０１〜１重量％からなるものである。

Ａｇが１１重量％以上であれば硬さの向上が顕著になり、２５重量％以下であれば耐硫化性が劣ることが低減できるためである。

３Ｂ族および４Ｂ族元素は合計で０．０１重量％以上であれば硬さの向上が顕著になり、１重量％以下であれば加工性が悪くなることを低減できる。

ここで３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素は、例えばＳｉ、Ｂ、Ｉｎ、Ｓｎなどが挙げられる。

得られる合金の硬度がより高くなる点からＢ、Ｓｉが好適に用いられる。

さらに本発明のＰｄＡｇ合金は、前記３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素がＢ、Ｓｉであることが好ましい。

さらに本発明のＰｄＡｇ合金は、例えば図１に示すように上記組成で混合することにより、前記Ｐｄ、Ａｇからなる非硬質部と、前記Ｐｄ、ＡｇおよびＢ，Ｓｉの少なくともいずれかからなる硬質部１ａとを有し得る。

ここで硬質部１aは楔として作用するので、ＰｄＡｇ合金１全体での硬度を向上させることが出来る。

ここでＳｉを添加した場合について、非硬質部１ｂと硬質部１ａのＳＥＭ写真を図１に示し、図１の枠で囲んだ硬質部１ａと非硬質部１ｂについてのＥＤＳ分析結果を図２および図３に示す。

図２は本発明の非硬質部のＥＤＳ分析結果、図３は本発明の硬質部１ａのＥＤＳ分析結果であり、図２においてはＰｄピーク２、Ａｇピーク３だけであるが、図３においてはＰｄピーク２、Ａｇピーク３の他にＳｉピーク４が１．８ｋｅＶ付近に見られることがわかる。

ＥＤＳ分析の結果から硬質部１ａはＰｄおよびＡｇからなり、非硬質部１ｂはさらにＳｉも含んでいることがわかる。

硬質部１ａの形状については図１の写真のような状態に限らず、硬質部１ａが粒状や網目状になっていても構わない。

なおここでは図示しないがＢを添加した場合も同様な結果となり、ＳｉとＢを両方添加した場合でも同様の結果を示すものである。

さらに、本発明の装飾品は本発明の装飾品は、前記ＰｄＡｇ合金を含むものである。

例えば、指輪、ネックレス、ブローチ、タイ止め、カフスボタン、イアリング、ピアス、メガネ、時計及びそのバンドなどの身飾品に限らず、置物などにも使用することが出来
るものである。

（製造工程）
次に本発明のＰｄＡｇ合金の製造工程について説明する。

Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｉ，Ｂ粉末を秤量して、高周波真空溶融炉１５００℃付近で溶融した後、８００℃付近で鍛造処理をし、この工程を２回繰り返すことで例えば６ｍｍ角のインゴットを作製する。

このインゴットを例えば１００ｇ秤量し、Ｓｉルツボに充填した後で、別炉にて８００℃付近で焼成された鋳型と、このＳｉルツボとを高周波遠心鋳造機にセットし、ロストワックス法により真空状態で鋳造温度１３５０℃〜１６５０℃で処理して、指輪形状に作製することができる。

そして指輪はバフ研磨により鏡面状態にするが、他の研磨方法、例えば電解研磨であってもよい。

（検査工程）
次に本発明のＰｄＡｇ合金の検査工程について説明する。

色調については目視により判断することができるが、Ｌａｂにて光学的に検査することもできる。

鋳造性についてはバフ研磨仕上げしたサンプルリングの外観を目視もしくは特定の顕微鏡で観察し、巣やクラックの有無等、鋳造欠陥の有無を個数や面積で判断することができる。

加工性については、原料を溶融冷却後、サンプルを圧延加工した角材の仕上がり精度で判断することができる。

耐硫化性については、研磨仕上げしたサンプルリングを人工汗中に半浸漬して密閉し、乾燥機中で所定時間経過した後の状態を観察することで確認することができる。

耐アレルギー性については、任意に選んだ対象者に所定時間指に装着して、皮膚の変色の有無で判断することができるが、人間以外にラットを使用しても構わない。

硬度については、サンプルリングに対してビッカース硬度試験を用いて評価することができるが、耐摩耗性試験で評価してもよい。

（サンプル作製）
Ｐｄ、Ａｇ、Ｓｉ，Ｂ粉末を秤量して、高周波真空溶融炉１５００℃で溶融した後、８００℃で鍛造処理をし、この工程を２回繰り返すことで６ｍｍ角のインゴットを作製した。

このインゴットを１００ｇ秤量し、Ｓｉルツボに充填した後で、別炉にて８００℃で焼成された鋳型と、このＳｉルツボとを高周波遠心鋳造機にセットして、ロストワックス法により真空状態にて鋳造温度１５００℃で指輪形状に鋳造した。

そして評価にはバフ研磨により鏡面状態にした指輪を使用した。

（評価方法）
色調については、目視によりＮｉ系ホワイトゴールド（市販品）と比較して白色性を評価した。

鋳造性については、バフ研磨仕上げしたサンプルリングの外観を工場顕微鏡にて２０倍で観察し、巣やクラックの有無等、鋳造欠陥の有無で評価した。

加工性については、高周波溶融して冷却後、サンプル１００ｇを圧延加工し、６ｍｍ角の角材を作製した時の仕上がり精度で評価した。

耐硫化性については、研磨仕上げしたサンプルリングを人工汗中に半浸漬して密閉し、乾燥機４０℃±５℃、２４時間経過後の変色度合いをＮｉ系ホワイトゴールド（市販品）と比較して評価した。

耐アレルギー性については、任意に選んだ対象者１０名に１時間指に装着して、皮膚の変色の有無で評価した。

硬度については、バフ研磨したサンプルリングに対して、ビッカース硬度試験を用いて評価した。

なお、硬度以外については、優良な結果を◎、良好な結果を○、使用可を△、使用不可を×として表に示し、硬度については１００−１５０ＨＶを目標として数値で示した。

（評価結果）
Ｐｄ、Ａｇに加えて３Ｂ族および４Ｂ族元素を表２の組成で添加したものについて、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度について確認した。

以下、表１に示す。

表１において試料２，３および６，７については色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性とも優良な結果を得ることができ、硬度においては１４０ＨＶ以上の結果であった。

試料１、５についてはＳｉ、Ｂが過少な例であるが、硬度の向上の余地が見られた。

試料４，８についてはＳｉ、Ｂが過多な例であるが、硬度が高くなりすぎて加工性が低下傾向であるものの、十分使用可能な範囲であった。

なお、少なくとも試料２，３および６，７については硬質部が確認された。

Ｐｄ、Ａｇに加えて、２種の３Ｂ族および４Ｂ族元素を表２の組成で添加したものについて、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度について確認した。

以下、表２に示す。

表２においても実施例１と同様に、試料９，１０については色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性とも優良な結果を得ることができ、硬度においては１４０ＨＶ以上の結果であった。

なお、試料９，１０については硬質部が確認された。

従来の比較例としては、表３の組成のものについて、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度について確認した。

以下、表３に示す。

試料１１（９５％Ｐｔ-５％Ｐｄ）および試料１２（９０％Ｐｔ-１０％Ｐｄ）については、Ｐｔ−Ｐｄベースの合金であるが、高価であり、Ｐｔ純度が増えると硬度が低下する傾向が見られる。

試料１３（７５％Ａｕ-１５％Ａｇ-１０％Ｃｕ）および試料１４（９２．５％Ａｇ-７．５％Ｃｕ）については、Ａｕ―Ａｇベースの合金であるが、試料１３は色調、鋳造性、加工性、耐アレルギー性が低下し、試料１４は耐硫化性、耐アレルギー性、硬度の低下が見られた。

試料１５（３％Ｃｕ−１０％Ａｇ−Ｐｄ）は特許文献１に相当するＰｄ―Ａｇベースのものであり、本願の目的とする硬度が低いものであり、Ａｇの組成が１０重量％を超えたものを作製しても（表３に結果は記載せず）、鋳造性や硬度が向上する傾向は殆ど見られなかった。

試料１６（Ｎｉ系ホワイトゴールド）については通常の市販品を評価したものであり、Ｎｉアレルギーが確認された。

よって、試料１１−１６はいずれも本願が目的とする色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度を同時に満足するものではなく、本発明の優位性を示す結果となった。

また、本発明のＰｄＡｇ合金のＰｄとＡｇの組成の範囲のみだけが異なるものとして、表４の組成のものについて、色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度について確認した。

以下、表４に示す。

試料２１，２２，２３については色調、鋳造性、加工性、耐硫化性、耐アレルギー性、硬度を満足する物であった。

試料１７−２０についても同様に特性を満足するが、硬度の低下が確認された。

試料２４−２９については耐硫化性の低下が確認された。

１：ＰｄＡｇ合金
１ａ：硬質部
１ｂ：非硬質部
２：Ｐｄピーク
３：Ａｇピーク
４：添加元素のピーク

Claims (4)

1. Ｐｄが７４〜８８重量％、Ａｇが１１〜２５重量％、３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素が合計で０．０１〜１重量％からなることを特徴とするＰｄＡｇ合金。
2. 前記３Ｂ族および４Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種以上の元素がＢ、Ｓｉであることを特徴とする請求項１に記載のＰｄＡｇ合金。
3. 前記Ｐｄ、Ａｇからなる非硬質部と、前記Ｐｄ、Ａｇと前記Ｂ，Ｓｉの少なくともいずれかからなる硬質部とを有することを特徴とする請求項２に記載のＰｄＡｇ合金。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のＰｄＡｇ合金を含む装飾品。