JP2020105614A - 宝飾用ｋ１０金合金 - Google Patents
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Abstract
【課題】低カラット金合金であっても、Ｈｖ１９０〜２５０程度の高い硬さを有し、傷がつきにくく使用による変形が起きにくいＫ１０合金の提供。【解決手段】Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金。【選択図】なし
Description
本発明は、宝飾品に用いるＫ１０金合金に関する。
指輪、ネックレス、ペンダント、イヤリング等の宝飾品に用いる金合金には、金の含有量が多いＫ２２やＫ２４等の高カラット金合金と、金の含有量が５０ｗｔ％以下であるＫ１０やＫ５等の低カラット金合金といわれる金合金とがある。
ＡｇおよびＣｕを基本的な添加元素とする高カラット金合金は、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの組成の変化や、Ａｇ，Ｃｕ以外の金属を添加することにより、硬さ、色彩、耐食性、耐変色性等が向上し、展延性に富み、安定した金合金となる。
ＡｇおよびＣｕを基本的な添加元素とする高カラット金合金は、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの組成の変化や、Ａｇ，Ｃｕ以外の金属を添加することにより、硬さ、色彩、耐食性、耐変色性等が向上し、展延性に富み、安定した金合金となる。
しかしながら、高カラット金合金が用いられた宝飾品は、昨今の金価格の高騰に伴ってその価格が上昇しているため、特に若者にとっては手に入れづらい。
さらに、高カラット金合金が用いられた宝飾品は、低カラット金合金（Ｋ１０金合金）よりも硬さが低いため、傷がつきやすい。
そこで、低カラット金合金（Ｋ１０金合金）が用いられた、低価格でファッション性の高い宝飾品が注目を集めている。
さらに、高カラット金合金が用いられた宝飾品は、低カラット金合金（Ｋ１０金合金）よりも硬さが低いため、傷がつきやすい。
そこで、低カラット金合金（Ｋ１０金合金）が用いられた、低価格でファッション性の高い宝飾品が注目を集めている。
従来のＫ１０金合金は、Ａｕ：４０〜６０ｗｔ％、Ｃｕ：３０〜５５ｗｔ％、Ｎｉ：４〜１２ｗｔ％の３元系基合金に対して、Ｒｈ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｐｄ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｉｒ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｂｅ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｃｏ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｙ：０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜３．５ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜３．５ｗｔ％、Ｉｎ：０．１〜３．５ｗｔ％のうちから少なくとも２種以上の金属を添加することで、審美性や耐硫化性を向上させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、市場に展開されている宝飾品に用いるＫ１０金合金は、添加元素の種類および添加量によるが、硬さをＨｖ１８０程度まで向上させたものが主流となっている。
上述した従来のＫ１０金合金は、硬さがＨｖ１８０程度と低いため、傷がつきやすく、使用により変形してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、低カラット金合金であっても、Ｈｖ１９０〜２５０程度の高い硬さを有し、傷がつきにくく使用による変形が起きくいＫ１０金合金を作製することを目的とする。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、低カラット金合金であっても、Ｈｖ１９０〜２５０程度の高い硬さを有し、傷がつきにくく使用による変形が起きくいＫ１０金合金を作製することを目的とする。
そこで本発明は、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金とする。
また、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、Ｉｎ：１〜７ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金とする。
また、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、Ｉｎ：１〜５ｗｔ％、Ｐｔ：１〜５ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金とする。
また、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｇａ：1ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金とする。
また、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：１〜１０ｗｔ％、Ｇａ：1〜７ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金とする。
また、Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：１〜５ｗｔ％、Ｐｔ：１〜７ｗｔ％、Ｇａ：1〜７ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金とする。
さらに、上記の低カラット金合金において、ビッカース硬さＨｖが１９０〜２５０である低カラット金合金とする。
ここで、Ａｕ４１．６７ｗｔ％―Ａｇ―Ｃｕの基本合金に、上述した各元素を添加する目的を説明する。
Ｚｎを添加する目的は、合金の鋳造性と硬さの向上および融解温度を降下させるためである。
脱酸材としてＺｎを少量添加することで、溶解温度を下げて酸化を抑制し、Ｚｎと合金中の酸化物とが結合して合金の鋳造性を向上させる。
すなわち、合金に添加されたＺｎが、酸化物と結合することにより、合金の融解温度を下げ、鋳造性を向上させ、さらに、Ｐｄと結合することにより、合金の硬さを向上させる。
また、Ｚｎの添加は、合金の色調を白色化させたり、合金を脆くするが、本発明のように１０ｗｔ％以下の添加では合金の色調に与える影響は小さい。
脱酸材としてＺｎを少量添加することで、溶解温度を下げて酸化を抑制し、Ｚｎと合金中の酸化物とが結合して合金の鋳造性を向上させる。
すなわち、合金に添加されたＺｎが、酸化物と結合することにより、合金の融解温度を下げ、鋳造性を向上させ、さらに、Ｐｄと結合することにより、合金の硬さを向上させる。
また、Ｚｎの添加は、合金の色調を白色化させたり、合金を脆くするが、本発明のように１０ｗｔ％以下の添加では合金の色調に与える影響は小さい。
Ｐｄを添加する目的は、合金の耐硫化性および硬さを向上させるためである。
Ｐｄを添加することで、Ａｇに対して耐硫化性を向上させる。さらに、固溶体硬化の影響により合金の硬さを向上させる。
なお、Ｐｄの融解温度は白金族金属の中では低いため、鋳造用合金への添加は有効であると考える。
また、Ｐｄの添加は、合金の色調を、他のどの元素を添加する場合よりも白色化させる。
Ｐｄを５〜６ｗｔ％添加することで合金の色調は白色化するため、白い色調を呈するホワイトゴールドにとっては重要な添加元素となる。
Ｐｄを添加することで、Ａｇに対して耐硫化性を向上させる。さらに、固溶体硬化の影響により合金の硬さを向上させる。
なお、Ｐｄの融解温度は白金族金属の中では低いため、鋳造用合金への添加は有効であると考える。
また、Ｐｄの添加は、合金の色調を、他のどの元素を添加する場合よりも白色化させる。
Ｐｄを５〜６ｗｔ％添加することで合金の色調は白色化するため、白い色調を呈するホワイトゴールドにとっては重要な添加元素となる。
Ｐｔを添加する目的は、合金の耐食性や硬さの向上、曇りの抑制のためである。
Ｐｔを添加することで、金属化合物（Ａｕと反応してＰｔＡｕ３、Ｃｕと反応してＰｔＣｕ２）を生成して有効な時効硬化により合金の硬さを向上させる。
また、Ｐｔの添加は、Ｐｄと同様に、合金を白色化させる傾向がある。
Ｐｔを添加することで、金属化合物（Ａｕと反応してＰｔＡｕ３、Ｃｕと反応してＰｔＣｕ２）を生成して有効な時効硬化により合金の硬さを向上させる。
また、Ｐｔの添加は、Ｐｄと同様に、合金を白色化させる傾向がある。
Ｉｎを添加する目的は、合金の流動性の向上および融解温度を降下させるためである。
Ｉｎを添加することで、Ｚｎと同様に脱酸効果があることに加え、粒度を均一にし、鋳造時の流動性を改善させる。
Ｉｎの添加による結晶粒度の微細化は、合金の強さを高めるのに重要な役割を果
たす。すなわち、他の諸条件が同じ場合、細かい結晶粒組織からなる鋳造体のほうが、粗い結晶粒組織からなる鋳造体よりも、引張強さや伸びのような機械的性質が優れていると考えられる。
また、Ｉｎは、Ａｇと反応して金属間化合物（Ｉｎ４Ａｇ９）を生成し、Ｇａと反応して金属間化合物（Ｉｎ２Ｇａ３）を生成し、Ｇａの添加量が増すと合金の融点を降下させる。
Ｉｎを添加することで、Ｚｎと同様に脱酸効果があることに加え、粒度を均一にし、鋳造時の流動性を改善させる。
Ｉｎの添加による結晶粒度の微細化は、合金の強さを高めるのに重要な役割を果
たす。すなわち、他の諸条件が同じ場合、細かい結晶粒組織からなる鋳造体のほうが、粗い結晶粒組織からなる鋳造体よりも、引張強さや伸びのような機械的性質が優れていると考えられる。
また、Ｉｎは、Ａｇと反応して金属間化合物（Ｉｎ４Ａｇ９）を生成し、Ｇａと反応して金属間化合物（Ｉｎ２Ｇａ３）を生成し、Ｇａの添加量が増すと合金の融点を降下させる。
Ｇａを添加する目的は、合金の融点の降下および硬さを向上させるためである。
本発明は、添加により殆どの金属で溶融温度が低下するというＧａの特異な性質を利用した。
すなわち、Ｇａは、融点が２９．７８℃でありながら、沸点は２，２０８℃と非常に高く、フューム化しにくいことに加え、合金への微量添加によって様々な金属と反応して金
属間化合物を生成し、合金の硬さ向上とともに融点を降下させる。
本発明は、添加により殆どの金属で溶融温度が低下するというＧａの特異な性質を利用した。
すなわち、Ｇａは、融点が２９．７８℃でありながら、沸点は２，２０８℃と非常に高く、フューム化しにくいことに加え、合金への微量添加によって様々な金属と反応して金
属間化合物を生成し、合金の硬さ向上とともに融点を降下させる。
また、合金に添加されたＧａは、主要成分であるＡｕと反応してＡｕＧａ２、Ａｇと反応してＡｇＧａ３、Ｃｕと反応してＣｕＧａ２、Ｐｔと反応してＧａ３Ｐｔ、Ｐｄと反応してＧａ５Ｐｄなどの金属間化合物を生成し、合金の硬さを向上させる。
なお、合金の硬さを向上させるためには、Ｇａの添加量を１０ｗｔ％以下とするとよい。Ｇａの添加量が、１０ｗｔ％以上では添加による硬さへの影響はみられなくなるからである。
なお、合金の硬さを向上させるためには、Ｇａの添加量を１０ｗｔ％以下とするとよい。Ｇａの添加量が、１０ｗｔ％以上では添加による硬さへの影響はみられなくなるからである。
基本合金Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの主要成分であるＡｕは、Ｃｕと結合して合金の熱処理に影響を及ぼす。
ＣｕとＡｕは、４２５℃以下では、一定の規則性を持った配列であるＣｕＡｕ規則格子に変態していくことが知られており、規則格子が生成して格子にひずみを生じすべり変形が困難となり、合金の機械的性質を向上させる。
基本合金Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの構成成分であるＡｇは、合金の色調を白色化させる傾向があり、Ｃｕの添加によって赤色化した合金の色調を中和し黄色味にする。また、Ａｇの添加は、合金の展延性を向上させる。
基本合金Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕの構成成分であるＣｕは、合金の強さおよび硬さを向上させ
る。この基本合金において、Ｃｕの添加量２０ｗｔ％までは、Ｃｕの添加量に正比例して合金の強さおよび硬さが増加すると考えられる。
る。この基本合金において、Ｃｕの添加量２０ｗｔ％までは、Ｃｕの添加量に正比例して合金の強さおよび硬さが増加すると考えられる。
添加されたＣｕは、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄと結合して生成した、ＡｕＣｕ、ＰｔＣｕ、ＰｄＣｕの規則格子の格子の歪の大きさが異なり、硬さなど機械的性質が向上する。また、Ｃｕを４ｗｔ％以上添加することで、Ａｇ−Ｃｕ系のα相からβ相を析出し、時効硬化を起こす。
表１および表２に示す成分組成になるように配合した後、高周波溶解により試験材料を
作成した。
作成した。
次に、これらの金合金についてＪＩＳ Ｔ ６１０８に準拠した試験を行い、硬さを調査して表１および表２にその結果を示す。また、目視による色調および融点について表
１および表２にその結果を併せて示す。
表１および表２の結果より、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金に対し、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｉｎのうち、複数元素を添加することにより、硬さの向上、融点を下げる働き、色味の変化を確認することができた。特にＧａの添加は、融解温度を降下させることに加え、他の添加元素と化合物を作り、硬さの向上に大きく貢献することを確認した。
１および表２にその結果を併せて示す。
以上により、本発明による低カラット金合金は、Ｈｖ１９０〜２５０程度の高い硬さを有しているため、傷がつきにくく使用による変形が起きにくい。
さらに、本発明による低カラット金合金は、多彩な色調（淡Pink、淡い黄、白など）を有しており、昨今人気を博しているカラーゴールドに用いることで、多彩な色調と高い硬さとを兼ね備えた低カラット金合金を提供することができる。
Claims (7)
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金。
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、Ｉｎ：１〜７ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金。
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：1〜１８ｗｔ％、Ｉｎ：１〜５ｗｔ％、Ｐｔ：１〜５ｗｔ％、残部Ｇａからなる低カラット金合金。
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｇａ：1ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金。
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：１〜１０ｗｔ％、Ｇａ：1〜７ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金。
- Ａｕ：４１．６７ｗｔ％とし、Ａｇ：３〜４５ｗｔ％、Ｃｕ：１０〜５２ｗｔ％、Ｐｄ：１〜５ｗｔ％、Ｐｔ：１〜７ｗｔ％、Ｇａ：1〜７ｗｔ％、残部Ｚｎからなる低カラット金合金。
- 請求項１から請求項６のいずれかに記載の低カラット金合金において、ビッカース硬さＨｖが１９０〜２５０である低カラット金合金。
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| JP2018247206A JP2020105614A (ja) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 宝飾用ｋ１０金合金 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115927890A (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 深圳市赛欧珠宝首饰有限公司 | 一种硬质黄金补口材料及制备方法 |
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| JP2017020069A (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 株式会社徳力本店 | 金合金 |
-
2018
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