JP2021165412A

JP2021165412A - 貴金属系磁性合金

Info

Publication number: JP2021165412A
Application number: JP2020068506A
Authority: JP
Inventors: 孝明向山; Takaaki Mukoyama; 孝至小林; Takashi Kobayashi; 重靖成瀬; Shigeyasu Naruse
Original assignee: ISHITOMO KK
Current assignee: ISHITOMO KK
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2021-10-14

Abstract

【課題】磁性を有し着磁することで永久磁石となる合金であって、鋳造性、機械的特性および流動性に優れた宝飾用途と磁気治療用途とを兼ね備えた貴金属系磁性合金を提供する。【解決手段】Ｐｔ−Ｃｏを基合金とし、Ｐｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの内の１種または２種以上を添加したことを特徴とする貴金属系磁性合金。【選択図】なし

Description

本発明は、宝飾用途および磁気治療用途に使用される貴金属系磁性合金に関する。

宝飾業界の主流をなす金属は、貴金属系のプラチナ合金や金合金であり、リング（ファッションリングを含む）、ネックレス（留め具を含む）、イヤリング、ブレスレット（留め具を含む）やブローチ等の装身具に広く使用されている。

また、肩凝りの治療器具としては、ネックレス型や指輪型等の多岐にわたる製品が販売されており、ゲルマニウムやチタン等の磁力を利用した磁性合金が磁気治療用途に使用されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１９２７５３号公報

しかしながら、従来の技術においては、装身具としての貴金属系の指輪と、磁気治療器としての磁性合金の指輪とは異分野であるため、例えば、装身具および磁気治療器として指輪を装着したい場合は２種類以上の指輪を装着する必要があり、需要者によっては負担になるという問題がある。

また、磁気治療器には、デザイン的には装身具と思われる様なものも多いが貴金属を用いた磁気治療器はないため、磁気治療器を使用する人々、とりわけ年配者の持つ宝飾用途と磁気治療用途とを兼ね備えた貴金属を用いた磁気治療器（貴金属系磁性合金）へのニーズを満たすことができないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決することを課題とし、磁性を有し着磁することで永久磁石となる合金であって、鋳造性、機械的特性および流動性に優れた宝飾用途と磁気治療用途とを兼ね備えた貴金属系磁性合金を得ることを目的とする。

課題を解決する為の手段

そこで本発明は、宝飾用途に使用されるプラチナ合金の成分組成Ｐｔ９５０、Ｐｔ９００およびＰｔ８５０（宝飾用ＪＩＳ規格）、もしくは宝飾用途に使用される金合金の成分組成Ｋ２０、Ｋ１８、Ｋ１４およびＫ１０等の合金に磁力を持たせた貴金属系磁気合金を作製した。

具体的に、貴金属系の磁性を持つ合金には、Ｐｔ−Ｃｏ合金およびＡｕ−Ｃｏ合金が知られており、Ｐｔ−Ｃｏ合金において磁性を有する範囲は、Ｐｔ９５０の場合はＰｔ９５．０ｗｔ％−Ｃｏ３．０〜４．５ｗｔ％であり、Ｐｔ９００の場合はＰｔ９０．０ｗｔ％−Ｃｏ３．０ｗｔ％〜７．０ｗｔ％であり、Ｐｔ８５０の場合はＰｔ８５ｗｔ％−Ｃｏ５ｗｔ％以上であり、これらＰｔ−Ｃｏ合金に添加金属として鋳造性、加工性、磁性に影響を与えないＰｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの一種または二種を添加した。

また、Ｐｔ９０．０ｗｔ％−Ｃｏ５．０ｗｔ％において高い抗磁力を示し、特にＰｔ９７．５ｗｔ％付近においては磁気変態点を示す。

一方、Ａｕ−Ｃｏ合金において磁性を有する範囲は、Ｋ２０の場合はＡｕ８３．３ｗｔ％−Ｃｏ５．０ｗｔ％以上、Ｋ１８の場合はＡｕ７５．０ｗｔ％−Ｃｏ１０．０ｗｔ％以上、Ｋ１４の場合はＡｕ５８．４−Ｃｏ２０．０ｗｔ％以上、Ｋ１０の場合はＡｕ４１．７−Ｃｏ１０．０ｗｔ％以上で安定した磁性を持つことになるが、これら二元系合金では宝飾品の加工で求められる鋳造性や機械的特性に問題点があるため、添加金属として加工性に良好な影響を持つＺｎ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの中の一種、または二種を添加した。

その結果、本発明による貴金属系磁性合金は、磁性は勿論のこと、着磁する事により磁力を持つ。

具体的に、本発明は、Ｐｔ−Ｃｏを基合金とし、Ｐｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの内の１種または２種以上を添加した貴金属系磁性合金とする。

さらに、上述した貴金属系磁性合金において、Ｐｔを８５．０〜９５．０ｗｔ％、Ｃｏを３．０〜１０．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金とする。

さらに、上述した貴金属系磁性合金において、Ｐｄを０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｉｎを０．５〜１０．０ｗｔ％、Ａｇを０．５〜２．０ｗｔ％、Ｃｕを０．５〜２．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金とする。

また、Ａｕ−Ｃｏを基合金とし、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｉｎの内の１種または２種以上を添加した貴金属系磁性合金とする。

さらに、上述した貴金属系磁性合金において、Ａｕを４１．７〜８３．３ｗｔ％、Ｃｏを５．７〜３０．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金とする。

さらに、上述した貴金属系磁性合金において、Ｃｕを１．７〜３８．３ｗｔ％、Ｚｎを１．０〜８．３ｗｔ％、Ａｇを１．０〜１５．０ｗｔ％、Ｉｎを０．５〜５．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金とする。

ここで、Ｐｔ−Ｃｏ基合金に対して上述した各元素を添加する理由を説明する。

なお、添加金属には、鋳造性および流動性に良い効果を及ぼす金属を選んだ。

Ｐｄを添加すると、Ｐｔ、Ｃｏともに全率固溶を示し均一な固溶体を作ることで硬さに対する影響は少なく、微量の添加で融点の降下を示し、Ｃｏに対してＰｄの添加量数％から９２ｗｔ％の範囲において磁性を示すことから、Ｐｔ−Ｃｏ−Ｐｄの三元系合金では、安定した磁性を示すと考えられる。また、ＰｄはＣｏ、Ｐｔと全率固溶を示し、０．５〜１０ｗｔ％の添加で鋳造性の向上を示す。なお、特性、価格の観点から添加量は１０ｗｔ％までとした。上述したＣｏ−Ｐｔと同様にＣｏ−Ｐｄで磁性を示すことから、磁性合金の作製には重要な添加金属と言える。

Ｉｎを添加すると、Ｐｔ−Ｉｎは包晶反応を示し、共晶点では融点も下がり、鋳造性に寄与し、さらに展延性にも寄与する。Ｉｎの添加量は、０．５〜１０．０ｗｔ％とし、微量の添加で融点を下げる効果があり、また流動性の向上等、特性に与える影響は大きい。

なお、０．５ｗｔ％以下の添加量では有効な効果が確認できず、１０．０ｗｔ％以上では金属間化合物を生成し硬さに影響を与えることが確認された。上述したようにＰｔ合金の硬さを向上させるためには有効な添加金属である。

Ａｇを添加すると、微量の添加でＰｄの添加合金の中で延性を増すと考えられているが、Ｉｎと同様に微量の添加で融点を下げ流動性の向上に寄与し、２．０ｗｔ％を超えると、Ｐｔと包晶反応を示す。このとき、組成範囲にα及びβ固溶体の二つの相が存在し、両者の間にはある程度の類似性が見られ、鋳造の際に行われているような速さで冷却すると有心組織を生じると考えるが、Ｐｔに対して微量なＡｇの添加は、相の変化が起こらず、安定した合金となるものと考える。また、Ｐｔ−ＡｇにおいてはＰｔＡｇ、Ｐｔ_３Ａｇ等の金属間化合物を形成する。Ｐｔ−Ａｇは極めて合金化が難しく、Ａｇの蒸気圧は高いが酸化を防止する事に寄与すると考えることから添加量は０．５〜２．０ｗｔ％の範囲とした。

Ｃｕを添加すると、全率固溶であるが、ＰｔＣｕ_２、ＰｔＣｕ、Ｐｔ_３Ｃｕ、Ｐｔ_７Ｃｕ等の金属間化合物を形成する。これらは硬く脆い性質を持つことから、添加量は０．５〜２．０ｗｔ％とした。また、添加量２５ｗｔ％付近では二相分離領域が現れ、時効硬化現象を起こす可能性がある。

ここで、Ａｕ−Ｃｏ基合金に対して上述した各元素を添加する理由を説明する。

なお、Ａｕ−Ｃｏ基合金に対する添加物は、磁性合金とする為にＣｏを添加することは基本であるが、添加金属が磁性を損なう事の無いこと、また鋳造用として重要な流動性等に効果のある添加金属を選定し、添加金属とした。

本発明では、金色を持つ合金とする目的からＣｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｚｎを添加金属とした。

ＣｕをＡｕ−Ｃｏ基合金に対して添加すると、Ａｕとの二元系ではＡｕＣｕ、Ａｕ_３Ｃｕ等の金属間化合物を形成するため、徐冷すると硬くなる。またＡｕに対しＣｕの添加は色味を考慮すると重要であり、磁性合金としてのＣｏの添加は、金色を淡く、若しくは白色化するものであり、鋳造特性の向上と共に、色味の点で重要な添加金属である。こうした観点から添加量は、１．７〜３８．３ｗｔ％の範囲とした。Ａｕ−Ｃｕは全率固溶を示すが、Ｃｏを５０ｗｔ％添加でＣｕ_３Ａｕ、７６ｗｔ％添加でＣｕＡｕの金属間化合物を形成する。このようにＣｕの添加量を増すにつれ、黄金色から赤みも増すが、Ａｕ−Ｃｏ合金においては赤味を増すと言うより、金色を保つ上で重要な添加金属である。

Ｉｎを添加すると、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ等と包晶反応を示し、二相に分離する領域もあるが、微量の添加ではこのようなこともなく、融点は１５６．６℃、沸点は２０７２℃と、合金の添加金属としては有能なものであると考える。また、Ｉｎの添加は流動性の向上のためであり、添加量は０．５〜５．０ｗｔ％とし、微量の添加で鋳造性の向上が認められる。

Ａｇを添加すると、Ａｕ−Ａｇ二元系合金は全率固溶を示し、全ての組成で固溶体を作ることでＡｕ合金としての鋳造特性を向上させる。また、固相線温度と液相線温度の間が狭いことから、凝固に際しては偏析が起こらず、あらゆる金合金に添加されている金属である。なお、添加量は１．０〜１５．０ｗｔ％としたが、微量添加でＡｇ−Ａｕ、Ａｇ−Ｃｕ等の合金化で流動性の向上に寄与すると考える。

Ｚｎを添加すると、合金中の酸化物と結合する作用があり、その為に鋳造性を向上し、融点を下げる。また、添加されたＺｎは主に脱酸材としての役割を担い、その添加量は１．０〜５．０ｗｔ％としたが、添加量が少ないと効果は無く、多いと湯流れに影響を与え、鋳造性が劣る事になるため、１．０〜８．３ｗｔ％の添加量が流動性の向上にとり重要な添加量である。

このようにした本発明は、磁性を有し着磁することで永久磁石となる合金であって、鋳造性、機械的特性および流動性に優れた宝飾用途と磁気治療用途とを兼ね備えた貴金属系磁性合金を得ることができた。

以下、表を参照して本発明における貴金属系磁性合金の実施例を説明する。

Ｐｔ−Ｃｏ基合金に対してＰｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕを添加し、また、Ａｕ−Ｃｏ基合金に対してＣｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｉｎを添加して本願発明による貴金属系磁性合金を作製した。

表１にＰｔ−Ｃｏを基合金とした場合の各成分組成における磁性の有無、鋳造性、融点および色調を示し、表２および表３にＡｕ−Ｃｏを基合金とした場合の各成分組成における磁性の有無、鋳造性、融点および色調を示す。

なお、本実施例では、合金鋳造後の板状試験片を耐水研磨紙（＃１５００）で研磨した後、上述した磁性の有無、鋳造性および色調を調べて評価し、融点は示唆熱分析装置により溶解温度を計測した。

具体的に、表中の磁性の有無は市販磁石に対する吸引力を調べて評価した。
評価方法は、磁性がかなり強い場合は◎と評価し、磁性が普通または少し弱い場合は〇と評価し、磁性を持たない場合は×と評価した。

また、鋳造性は、５ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｔ板状への鋳込み状態を調べて評価した。

評価方法は、表面状態が良好の場合は◎と評価し、鋳込欠陥が無い場合は〇と評価し、試験片の四角に鋳込不良がある場合は×と評価した。

また、金合金についての色調は、板状試験片を研磨（＃１５００耐水研磨紙）した後に目視により調べて評価した。

色調が金色の場合はＡと評価し、色調が淡黄色の場合はＢと評価し、色調が薄い淡黄色の場合はＣと評価し、色調が白色の場合はＤと評価した。

表１〜表３の結果より、Ｐｔを８５．０〜９５．０ｗｔ％、Ｃｏを３．０〜１０．０ｗｔ％としたＰｔ−Ｃｏ基合金に対して、Ｐｄの添加量を０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｉｎを０．５〜１０．０ｗｔ％、Ａｇの添加量を０．０〜２．０ｗｔ％、Ｃｕの添加量を０．５〜２.０ｗｔ％とし、また、Ａｕを４１．７ｗｔ％〜８３．３ｗｔ％、Ｃｏを５．７〜３０．０ｗｔ％としたＡｕ−Ｃｏ基合金に対して、Ｃｕの添加量を１．７〜３８．３ｗｔ％、Ａｇの添加量を１．０〜１５．０ｗｔ％、Ｉｎの添加量を０．５〜５．０ｗｔ％、Ｚｎの添加量を１．０〜８．３ｗｔ％とすることにより、鋳造性、機械的諸特性、流動性に優れた宝飾用合金であって、磁性を持ち、着磁することで永久磁石となる諸特性に優れた貴金属系磁性合金を作製することができる。

Claims

Ｐｔ−Ｃｏを基合金とし、Ｐｄ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの内の１種または２種以上を添加した貴金属系磁性合金。
請求項１に記載の貴金属系磁性合金において、Ｐｔを８５．０〜９５．０ｗｔ％、Ｃｏを３．０〜１０．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金。
請求項２に記載の貴金属系磁性合金において、Ｐｄを０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｉｎを０．５〜１０．０ｗｔ％、Ａｇを０．５〜２．０ｗｔ％、Ｃｕを０．５〜２．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金。
Ａｕ−Ｃｏを基合金とし、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｉｎの内の１種または２種以上を添加した貴金属系磁性合金。
請求項４に記載の貴金属系磁性合金において、Ａｕを４１．７〜８３．３ｗｔ％、Ｃｏを５．７〜３０．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金。
請求項５に記載の貴金属系磁性合金において、Ｃｕを１．７〜３８．３ｗｔ％、Ｚｎを１．０〜８．３ｗｔ％、Ａｇを１．０〜１５．０ｗｔ％、Ｉｎを０．５〜５．０ｗｔ％とした貴金属系磁性合金。