JP2017122249A

JP2017122249A - 加工特性を向上させた２２金の純度を有するカラー金合金、及びその製造方法

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Publication number: JP2017122249A
Application number: JP2016000449A
Authority: JP
Inventors: 公晶中山; Kimiaki Nakayama
Original assignee: GLOBAL Corp KK
Current assignee: GLOBAL Corp KK
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-05
Also published as: JP6782056B2

Abstract

【課題】Ｋ２２の純度を有するカラー金合金の実用品（身飾品、宝飾品等）が製作可能となる合金と実用品の提供
【解決手段】（１）２２金（Ｋ２２）に対し、発色金属を配合して鋳造するカラー金合金の合金成分に関して、０．１≦Ｇａ≦０．３重量％，及び０．３≦Ｉｎ≦０．６重量％として，加工特性を向上させ，カラー金合金が、シャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかであるカラー金合金の製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、２２金（Ｋ２２）の純度を有するカラー金合金、及びその製造方法に関する。
更に詳しくは、従来硬度及び強度が不足するため、加工及び使用（利用）が制限されていたＫ２２の純度を有するカラー金合金に、微量のＧａ及びＩｎを一定量添加することによって硬度及び強度を高め、貴金属製身飾品（リング・ペンダント・ピアス等）の製作を容易にすると共に、使用時の耐久性を向上させたＫ２２の純度を有するカラー金合金、及びその製造方法に関するものである。
ここで、２２金（Ｋ２２）の純度を有するとは、Ａｕが９１．７重量％以上を含有する金製品（合金）をいう。

金（Ａｕ）は、資産価値の高い貴金属として、また高級宝飾品（身飾品）の材料として、極めて重要かつ高価な元素（物質）である。
従来、Ａｕの一部に他の金属を配合して溶解・鋳造することにより、Ａｕの色合いをホワイト、イエロー、グリーン、ピンク、ブラウン等に着色し(発色させ)、金の装飾性を増したカラー金合金が知られている。

特開昭６３−１６９３４５特開平５−２４７５６３特開２００５−２９８８３２特開２００９−１１４５２８

一般に、金に更なる装飾性を強化したカラー金合金は、Ａｕに発色性金属（Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕ等）を配合して製作される。
しかしながら、金の有する高級感（金属色、光沢、重量感）や資産価値を考慮して、純度の高い２２Ｋのカラー金合金の加工品（宝飾品、身飾品）の製作を試みても、その硬度及び強度が不足し、加工が困難である。
すなわち、２２Ｋの純度を維持するカラー金合金は、発色性金属の添加量に量的制限が加わり、かつ合金の好ましい色合い（配色）を考慮すると、ビッカーズ硬度は１００（Ｈｖ）を超えず、また１５％変形圧縮強度（以下単に強度ともいう）も不足するので、実用品たる宝飾品や身飾品として加工しても、加工が困難であるばかりでなく、その機能や変形を防止（恒常性を維持）することができなかった。

発明者は、２２Ｋの純度を維持するカラー金合金に、微量のＧａ及びＩｎを一定量添加することにより、カラー金合金のビッカーズ硬度を１００以上、また１５％変形圧縮強度も１３ｋｇｆ以上に上げることに成功し本発明を完成した。

本願発明は、下記の請求項１〜請求項１１により構成されている。
＜請求項１＞２２金（Ｋ２２）に対し、発色金属を配合して鋳造するカラー金合金の製造方法において、Ｇａ及びＩｎを下記（１）式、及び（２）式の両者を満足する割合で配合して、加工特性を向上させることを特徴とする２２金（Ｋ２２）の純度を有するカラー金合金の製造方法。
（１）０．１≦Ｇａ≦０．４重量％，
（２）０．３≦Ｉｎ≦０．７重量％
＜請求項２＞Ｇａの含有量が０．２重量％，かつＩｎの含有量が０．５重量％である請求項１に記載するカラー金合金の製造方法。
＜請求項３＞カラー金合金が、シャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかである請求項１〜請求項２のいずれかに記載するカラー金合金の製造方法。
＜請求項４＞発色金属として、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄの１以上を用いる請求項１〜請求項３のいずれかに記載するカラー金合金の製造方法。
＜請求項５＞発色金属として、Ｐｄ、及びＣｕを使用する請求項４に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ）の製造方法。
＜請求項６＞発色金属として、Ａｇを使用する請求項４に記載するグリーンゴールド（ＧＧ）の製造方法。
＜請求項７＞発色金属として、Ａｇ，及びＣｕを使用する請求項４に記載するイエローゴールド（ＹＧ）の製造方法。
＜請求項８＞発色金属として、Ｃｕを使用する請求項４に記載するピンクゴールド（ＰＧ）の製造方法。
＜請求項９＞２２金（Ｋ２２）の純度を有すると共に、幅４．００ｍｍ、厚み１．５０ｍｍの平内リングのビッカーズ硬度が１００Ｈｖ以上であることを特徴とするシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）。
＜請求項１０＞２２金（Ｋ２２）の純度を有すると共に、幅４．００ｍｍ、厚み１．５０ｍｍの平内リングのビッカーズ硬度が１００Ｈｖ以上、かつ１５％圧縮強度が１３ｋｇｆ以上であることを特徴とするシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）。
＜請求項１１＞請求項９、又は請求項１０に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかを使用した身飾品。
＜請求項１２＞請求項９、又は請求項１０に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかを使用したリング、ペンダント、又はピアス。

本願発明を以上のように構成する理由は、下記のとおりである。
（ａ）従来、Ｋ２２の純度を有し、かつ好ましい色合いを有するカラー金合金から製作される実用品（身飾品、宝飾品等）は、硬度及び強度が小さく、その加工性、機能性、恒常性（変形の防止等）を付加（維持）することが困難なため、ほとんど存在しない。
（ｂ）一般に、Ａｕ含有量の少ないカラー金合金は、純品にＡｕ以外の元素（Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕ等の発色性金属）を配合して鋳造することにより、その加工性、機能性、恒常性（変形防止等）を付与することができる。
しかし、Ａｕ含有量の多い２２Ｋの純度を維持すると共に、好ましい色合いを有するカラー金合金は、配合するＡｕ以外の元素（発色性金属（Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕ））の量と種類に制限があるので、必要とする硬度と強度を具備させることが困難であった。
（ｃ）Ｋ２２の純度を維持し、かつ前記特性（硬度と強度と色合い）を付加するために配合できる発色性金属以外の他の金属の量は、非常に微量に制限されるので厳密に管理する必要がある。
（ｄ）本願発明のカラー金合金にＧａを配合するのは、Ｇａは融点が低く、アマルガムを形成して溶解し、Ａｕ（固溶体）内に侵入しやすく、かつＡｕとＧａは、原子半径の差が大きいので、母体金属（Ａｕ）に歪を起させることにより硬さ及び強度が増すと考えられるからである。
（ｅ）本願発明のカラー金合金に、Ｉｎを配合するのは、主としてＧａの添加量を増した際に生ずる巣（割れ）の発生を防止するためである。
（ｆ）カラー金合金の色合い（くすみの許容限度）を考慮すると、添加できるＧａとＩｎの総量は１重量％以下に制限される。
（ｇ）なお、本願発明においてシャンパンゴールド（ＣＧ）とは、シャンパン（champagne）の色のような、明るく華やかなベージュ（色）をいう。

本願発明によれば、Ｋ２２の純度を有し、装飾性を強化したカラー金合金製の実用品（リング、ペンダント、ピアス等の身飾品、宝飾品）が製作できるので、資産価値を維持したまま製作された装飾性を強化した実用品を、実生活に利用して楽しむことができるという効果を有する。

平打ちリングの形状を示す図（拡大図）である。平内リングのビッカーズ硬度の測定をしている図である。（Ａ）ダイアモンドの圧痕を付けている図である（微小硬度測定１）。（Ｂ）微小硬度距離測定している図である。平内リングの圧縮強度の測定をしている図である。試料番号ＣＧ−１の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＣＧ−２の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＣＧ−３の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＣＧ−４の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＧＧ−１の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＧＧ−２の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＧＧ−３の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＧＧ−４の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＹＧ−１の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＹＧ−２の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＹＧ−３の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＹＧ−４の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＰＧ−１の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＰＧ−２の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＰＧ−３の色差を測定した結果を示す図である。試料番号ＰＧ−４の色差を測定した結果を示す図である。

下記に記載する配合と方法によりＫ２２のカラー金合金の地金を鋳造した。
本実施例は、Ｋ２２の硬度及び強度を増し、それに伴い生ずる巣（割れ）の発生を防止するために添加するＧａ及びＩｎの最適量を探すためのものである。
（１）地金（合金）の配合
（イ）Ａｕ（純度９９．９９重量％）：９１．８ｇ
（ロ）Ｇａ：０〜０．５０ｇ
（ハ）Ｉｎ：０〜０．８０ｇ
（ニ）Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕ：それぞれ２．３０〜２．７３ｇ
（ホ）（Ｇａ＋Ｉｎ≦１．３ｇ）
以上の配合は、下記の観点から決定した。
（ａ）Ａｕの純度を２２Ｋ（Ａｕ含有量を９１．８重量％）に維持すること。
（ｂ）好ましい色合いを得るための発色性金属（Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕ）の総添加量を６．９重量％以上確保すること。
（ｃ）硬度と強度を増すために添加するＧａとＩｎの総添加量を１．3重量％以内に抑えること。
（ｄ）ただし、添加する個々の発色性金属の種類と添加量は、必ずしも色合いについては考慮せず、Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｕについて均一とし（表２の発色金属の添加量参照）、硬度と強度を増すために添加するＧａとＩｎの最適量の決定に重点を置くこと。
（２）鋳造条件
使用鋳造機：TR式高周波発振器型式NTR−0502SHI−S 出力5Kw 周波数50KHz
カーボン坩堝使用（株）日精販売メーカー（株）日電高周波
電気炉：（株）安井インターテック
鋳型温度：７２０℃
鋳造温度：１１４０℃
鋳型へセットしてから鋳造までの時間：３分３０秒

（３）平打ちリングの作製
検体の寸法：幅４．００ｍｍ、厚み１．５０ｍｍ，リングの内径１５．８ｍｍ
使用鋳造機：TR式高周波発振器型式NTR−0502SHI−S 出力5Kw 周波数50KHz
カーボン坩堝使用（株）日精販売メーカー（株）日電高周波
電気炉：（株）安井インターテック

前記リングの作製において、ツリー形状（鋳型になる形状）、埋没方法、脱漏方法、及び鋳造方法は、下記の条件で行った。
（イ）ツリー形状：直径８ｍｍ、高さ１２０ｍｍの円柱に、試験資材を円柱に対して、上方向へ角度２５度で上から４本ずつ配置し、２０ｍｍ下の段から付けて、５段のツリー形状とした。
埋没方法：（株）吉田キャスト社のオール８９を使用し、水との混合比３６％で、（株）愛工舎製作所の混和器で２分混合し、（株）安井インターテックの脱法器で１分空気を抜き、１時間乾燥の為放置した（室温２５℃、湿度６０％）。
（ロ）脱漏方法：（株）カトーの温風ヒーターを使用し、温度設定１５０℃、１時間タイマーオフで中のワックスを抜いた。
（ハ）鋳造方法：鋳型温度７２０℃、鋳造温度１１４０℃に設定してから鋳造までの時間は、約３分３０秒であった。

以下、通常の磨き仕上げ工程（電解研磨、磁気バレル、表面処理、形状成型、磨き工程等）を経て平打ちリング（検体）を得た（図１参照）。
製作した平打リングは、Ｋ２２の純度を有していた。

検体は、Ｇａについて６区分（０．０，０．１，０．２，０．３，０．４，０．５）、Ｉｎついて９区分（０．０，０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．７，０．８）の、計６×９＝５４種類（各種類５個）作製した。
前記のように製作した平打ちリングについて、ルーペにより巣（割れ）の有無を検査した
割れの検出されたものを不良数として、検査結果を下記の表１に示す。

表１の結果から、以下のことが判明した。
（イ）Ｇａの添加量が増すと不良数が増える。
（ロ）Ｇａに対し、Ｉｎの添加量が増すと不良数が減る。
（ハ）したがって、（ａ）０．１≦Ｇａ≦０．４（重量％），かつ（ｂ）０．３≦Ｉｎ≦０．７（重量％）なら、ほぼ不良数をなくすることができる。

表１の結果に基づいて、前記（ａ）及び（ｂ）の範囲の平打ちリングについて、ビッカーズ硬度及び１５％変形圧縮硬度を測定した。
（イ）ビッカーズ硬度の測定
ビッカーズ硬度の測定（微小硬度試験）は、アカシ微小硬度試験器ＭＶＫ−Ｇ３５００ＡＴを用いた（図２）。
ビッカーズ硬度は、平打ちリングにダイアモンドの圧痕を付け（微小硬度測定１）、次に微小硬度距離を測定し、硬度表を参照して数値をだした。
測定はＪＩＳ規格の測定方法に則り、硬度測定を５回行い、その最低数値及び最高数値の２つを切り捨て、中旬値である、３つの数値の平均値を算出した。
（ロ）１５％変形圧縮強度の測定
変形圧縮強度の測定（微小硬度試験）は、万能試験機オリエンテックＲＴＣ１３１０を用いた。（図３）。
検体は、ビッカーズ硬度の測定と同一の製造方法で作製したものを用いた。この測定は、ユーザーが本発明に係るＫ２２のカラー金合金を、身飾品等として身に付けたとき、何キロの圧力に耐えるかを測定しているものである。
測定結果を表２に示す。

表２の結果によれば、下記の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たすカラー金合金の配合からは、硬度が１００Ｈｖ以上で、１５％圧縮硬度が１３．００Ｋｇｆ以上のカラー金合金が得られることがわかる。
（ａ）０．１≦Ｇａ≦０．４重量％
（ｂ）０．３≦Ｉｎ≦０．７重量％

（イ）前記〔００１０〕〜〔００１３〕と同様の方法で、シャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），及びピンクゴールド（ＰＧ）を鋳造し、平打ちリングを製作した。
（ロ）カラー金合金の鋳造温度は、ＢＧが１１８０℃，ＧＧが１１５０℃，ＹＧが１１３０℃，ＰＧが１１００℃であった。
（ハ）配合は下記の観点から決定した。
（ａ）Ｇａ及びＩｎの添加量を、それぞれ０．２重量％、０．５重量％添加して硬度（Ｈｖ）と強度（ｋｇｆ）を出す（上げる）こと。
（ｂ）添加する個々の発色性金属の種類と添加量は、色合いを最重視して決定すること。

（ニ）前記作製したカラー金合金の平打ちリングのそれぞれについて、同様の方法でビッカーズ硬度（Ｈｖ），及び１５％圧縮強度（Ｋｆｇ）を測定した。
更に、日本分光株式会社製の紫外−可視分光光度計Ｖ−５７０を用いて色差を測定した。
（ホ）測定結果を表３に示す。

表２の結果によれば、ＩｎとＧａを添加することにより、好ましい色合いを有すると共に、加工性、機能性、恒常性を付与されたシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）の平打ちリングが得られることがわかる。

本願発明は、２２Ｋの純度を有するカラー合金の硬度及び強度を増すことができるので、身飾品（リング・ペンダント・ピアス等）を作製して使用することができる。したがって、身飾品製造産業に利用することができる。

Claims

２２金（Ｋ２２）に対し、発色金属を配合して鋳造するカラー金合金の製造方法において、Ｇａ及びＩｎを下記（１）式、及び（２）式の両者を満足する割合で配合して、加工特性を向上させることを特徴とする２２金（Ｋ２２）の純度を有するカラー金合金の製造方法。
（１）０．１≦Ｇａ≦０．４重量％，
（２）０．３≦Ｉｎ≦０．７重量％
Ｇａの含有量が０．２重量％，かつＩｎの含有量が０．５重量％である請求項１に記載するカラー金合金の製造方法。
カラー金合金が、シャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかである請求項１〜請求項２のいずれかに記載するカラー金合金の製造方法。
発色金属として、Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄの１以上を用いる請求項１〜請求項３のいずれかに記載するカラー金合金の製造方法。
発色金属として、Ｐｄ、及びＣｕを使用する請求項４に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ）の製造方法。
発色金属として、Ａｇを使用する請求項４に記載するグリーンゴールド（ＧＧ）の製造方法。
発色金属として、Ａｇ，及びＣｕを使用する請求項４に記載するイエローゴールド（ＹＧ）の製造方法。
発色金属として、Ｃｕを使用する請求項４に記載するピンクゴールド（ＰＧ）の製造方法。
２２金（Ｋ２２）の純度を有すると共に、幅４．００ｍｍ、厚み１．５０ｍｍの平内リングのビッカーズ硬度が１００Ｈｖ以上であることを特徴とするシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）。
２２金（Ｋ２２）の純度を有すると共に、幅４．００ｍｍ、厚み１．５０ｍｍの平内リングのビッカーズ硬度が１００Ｈｖ以上、かつ１５％圧縮強度が１３ｋｇｆ以上であることを特徴とするシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）。
請求項９、又は請求項１０に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかを使用した身飾品。
請求項９、又は請求項１０に記載するシャンパンゴールド（ＣＧ），グリーンゴールド（ＧＧ），イエローゴールド（ＹＧ），又はピンクゴールド（ＰＧ）のいずれかを使用したリング、ペンダント、又はピアス。