JP3255700B2

JP3255700B2 - 金色焼結合金

Info

Publication number: JP3255700B2
Application number: JP11765992A
Authority: JP
Inventors: 浩浜島
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JPH05311311A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、装飾用に使用
される金色を呈する金色焼結合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、装飾用に使用される金色
を呈する材料としては、純金やこれらの合金、黄銅等の
各種金属、または、金属表面に金メッキを施したものが
使用されていたが、これらはいずれも硬度が低く、これ
により、硬質物質との接触により表面に傷が生じ易く、
或は割れ等が発生するという欠点があった。又、これら
の表面のキズを防ぐ為、各種金属等に金色の硬質コーテ
ィングが施されているが、これらも異質層で膜強度が弱
いことにより、剥がれるという欠点があった。

【０００３】そこで最近においては、上記のような欠点
を解決すべく、金属の窒化物、例えば、窒化チタン等を
Ｎｉ，Ｃｏ等の金属で結合させた金色焼結合金が用いら
れるようになってきている。（特公平２−５８３３５号
公報等参照）。

【０００４】ところで、上記のような金色焼結合金は一
般に焼結性が悪いために、このような焼結性を改善すべ
く、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物や炭窒
化物等の各種の添加物を添加して焼成する必要があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の各種添加物の添加により、焼結体本来の黄金色から色
調が著しく変化するという問題があった。特に、焼結性
の改善に良好である周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
の炭化物および炭窒化物の添加においては、焼結体の色
調が赤銅色に変化してしまい鮮明で良好な金色の呈色が
得られないという問題があった。

【０００６】又、これらの添加物の添加量が増えるほ
ど、焼結体の研削加工時に脱粒が顕著になるとともに、
焼結体中のボイド（空孔）も増加し、これにより、強度
や硬度が低下したり、研磨しても鏡面が得られ難いとい
う問題があった。

【０００７】さらに、添加物の増加に伴い、例えば、人
間の汗や海水に対する耐食性が低下するようになるとい
う問題もあった。

【０００８】又、これら焼結体は、耐チッピング性に劣
り、装飾加工時に脱粒等が発生しやすく、シャープエッ
ジ加工が困難であるという問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鮮明で良好
な金色の色調を有し、かつ、強度および硬度が高く、耐
食性に優れ、かつ、耐チッピング性に優れており、シャ
ープエッジ加工を容易に行うことができる良好な金色焼
結合金を得るべく、種々の検討を重ねた結果、全量中の
炭素の割合を一定以下とし、かつ、焼結体中のクロムの
割合を所定量以上とすることで焼結体の色差を所定値に
制限すると、上記のような効果を得ることができること
を突き止めた。

【００１０】即ち、本発明の金色焼結合金は、チタンが
全量中５５〜７０重量％、鉄族金属および周期律表第６
ａ族元素が全量中１０〜３０重量％、残部が炭素、窒素
により構成される焼結合金であって、全量中における炭
素の割合を０．５重量％以下、チタンを除く金属元素中
におけるクロムの占める割合を３５重量％以上であり、
かつ、ＪＩＳＺ８７３０に規定するＬ＊ａ＊ｂ＊表色系
における明度指数Ｌ＊≧１０、クロマティクネス指数ａ
＊≦＋０．４、ｂ＊≧＋８．０である。鉄族金属として
はＮｉをはじめＦｅ，Ｃｏがあり、周期律表第６ａ族元
素としてはＣｒ，Ｍｏ，Ｗがあり、非金属元素としては
窒素，炭素等がある。

【００１１】そして、チタンを全量中５５〜７０重量％
としたのは、５５重量％よりも少なくなると金色の色調
が薄くなり、７０重量％を超えると焼結性が低下し、強
度が低下するからである。この量は６０〜６８重量％で
あることが望ましい。尚、チタンは焼結体中において、
主にＴｉＮやＴｉＣＮとして存在し硬質相を形成する。

【００１２】さらに、鉄族金属および周期律表第６ａ族
元素を全量中１０〜３０重量％としたのは、これらの量
を１０重量％未満とすると焼結が困難となる傾向にある
からであり、また、焼結体の強度が低下するからであ
る。一方、３０重量％よりも多いと、焼結体の硬度の低
下が顕著になるとともに耐食性が低下するからである。

【００１３】尚、鉄族金属および周期律表第６ａ族元素
量は１２〜２３重量％であることが望ましい。この鉄族
金属は焼結体中において結合相を形成し、周期律表第６
ａ族元素は硬質相或は結合相を形成する。また、具体的
には鉄族金属は５〜１８重量％、周期律表第６ａ族元素
は３〜１２重量％の割合で存在することが望ましい。

【００１４】また、全量中における炭素の割合を０．５
重量％以下としたのは、０．５重量％よりも多くなる
と、クロマティクネス指数ａ＊＞＋０．４、ｂ＊＜＋
８．０となり、色調的には本来の黄金色から赤味が強く
なり、炭素比率の増加に伴い赤銅色から灰褐色へと変化
するようになる。特に、炭素の割合を変動させることに
よりクロマティクネス指数ａ＊が変動する。従って、鮮
明で良好な金色の色調を保持するためには、全量中にお
ける炭素の割合を０．５重量％以下にする必要があるか
らである。焼結体中の炭素量を０．５重量％以下とする
には、原料粉末の炭化物の添加を極力少なくしても良
く、また、炭化物の添加が多い場合には、ＴｉＯ₂ 等の
酸化物を添加して炭化物中の炭素を焼成中に飛散させて
も良い。

【００１５】また、チタンを除く金属元素中におけるク
ロムの占める割合を３５重量％以上としたのは、３５重
量％未満とすると、焼結性が低下し、焼結体中にボイド
が発生し易くなり研削，研磨等の加工時に脱粒が著しく
なり、強度が低下するようになり、また耐食性も低下す
るからである。また、クロムの占める割合を３５重量％
未満とすると、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度指数Ｌ
が低くなる傾向にあるからである。一方、焼結体中の結
合金属に対するクロムの割合が３５重量％以上であると
焼結性が向上し、上記のような問題が生じないからであ
る。これは、Ｃｒの添加により、硬質相と結合相との濡
れ性が改善されるからと考えられる。尚、残部には少量
の不可避不純物が含有されている。

【００１６】そして、本発明の金色焼結合金は、原料粉
末として、チタンの窒化物および炭窒化物粉末に鉄族金
属および周期律表第６ａ族元素を混合したものをアセト
ン等の有機溶媒中、所定時間混合粉砕した後、バインダ
ーを所定量加え、プレス成形，射出成形，押出成形等で
所望形状に成形し、これを非酸化性雰囲気下において温
度２５０〜５００℃で脱バインダーした後、所定温度で
焼成を行うことにより得られる。

【００１７】焼成方法としては真空度が１０^-1〜１０^-4
ｔｏｒｒの雰囲気や、各種雰囲気中において減圧または
無加圧にて、温度１３００〜１８００℃で焼成する。焼
成時間は、試料の大きさにもよるが通常０．５〜５時間
である。そして、焼成後、焼結体の表面をダイヤモンド
ペースト等により鏡面研磨することにより、光沢のある
鮮明で良好な金色が出現する。

【００１８】例えば、粒径が０．５〜３．０μｍのチタ
ンの窒化物および炭窒化物と、鉄族金属として粒径０．
１〜１．０μｍのＮｉやＣｏと、周期律表第６ａ族元素
として粒径１．０〜１０．０μｍのＣｒ（Ｃｒ₃Ｃ₂）
やＭｏ（Ｍｏ₂Ｃ）等の各粉末を秤量混合し、これをア
セトン等の有機溶媒中、約４８〜７２時間混合粉砕し、
プレス成形により所望形状に成形する。成形されたもの
を非酸化性雰囲気下において所定温度で脱バインダーし
た後、真空加熱炉において所定温度で真空焼成を０．５
〜２．０時間行うことにより得られる。また、ＴｉＮや
ＴｉＣＮは、焼結体中において粒径８μｍ以下の結晶粒
子として存在することが望ましい。

【００１９】このようにして得られた金色焼結合金は、
例えば、時計ケース，時計バンド，ネックレス，ブロー
チ，ペンダント，記念メダル，ボタン等の装飾用やハサ
ミ，刃物，釣具，印材等に利用することができる。

【００２０】

【実施例】原料粉末として粒径２μｍのＴｉＮ、粒径２
μｍのＴｉＣＮ、粒径３μｍのＣｒ、粒径４μｍのＭ
ｏ、粒径１μｍのＮｉ、粒径１μｍのＣｏの各粉末を用
い、これらを最終焼結体の各金属量が表１の割合になる
ように秤量混合し、これをアセトン等の有機溶媒中、約
６８時間混合粉砕した後、パラフィンを４〜５重量％加
え、１．５ｔｏｎ／ｃｍ²で所望形状に加圧成形する。
成形されたものを非酸化雰囲気下において温度３００℃
で脱バインダーした後、真空度１０^-2ｔｏｒｒの真空加
熱炉において１４５０℃で真空焼成を１時間行った。こ
のようにして得られた最終焼結体の組成分析を、ＩＣＰ
発光分光分析等により行い、その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】そして、焼結体を平面研削および鏡面研磨
し、この後、試料の色調，抗折強度，ビッカース硬度
（Ｈｖ），耐チッピング性および耐食性を試験した。抗
折強度の測定はＪＩＳＲ１６０１の３点曲げ試験法に従
い、ビッカース硬度の測定はＪＩＳＺ２２４４試験法に
従い、そして、耐食性試験については、ＩＳＯ（国際標
準化機構）規格に則した人口汗（ｐＨ４．７）を腐食液
として使用し、温度４０℃±２℃に保持した人口汗中
に、鏡面研磨した試料の下半分を２４時間浸し、浸した
後の試料の研磨面の状況を観察することにより行った。
また、色調の定量評価方法として、Ｌ＊ａ＊ｂ＊光学色
差計（ミノルタ製）により、即ち、４５°環照明垂直受
光方式の高機能色彩色差計（ＪＩＳＺ８７２２に準処）
にて測定評価した。また、耐チッピング性は、鏡面研磨
した試料をクリープ研削した時の最大チッピング幅で評
価した。これらの結果を表２および表３に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】表１，表２，表３において、＊印を付した
試料番号のものは、本発明の範囲外のものを示してい
る。また、耐食性試験の結果については、○印は変色お
よび腐食が全くなく、△印は変色が認められ、×印は変
色に加え、腐食も認められたことを示す。また、耐チッ
ピング性については、○印はシャープエッジ加工として
良好なもの、△印は所々に１〜５μｍ幅のチッピングが
発生し、シャープエッジ加工として適さないもの、×印
は５μｍ幅以上の大きなチッピングが多発してシャープ
エッジ加工不能なものを示す。

【００２６】これらの表１，表２，表３により、本発明
の請求の範囲内の試料については、抗折強度，ビッカー
ス硬度，耐食性，耐チッピング性について非常に優れて
おり、優美な黄金色を有することが判る。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、使
用上何ら支障のない硬度及び強度を有するとともに、耐
食性に優れ、また、焼結性の著しい向上により優美で鮮
明な黄金色の鏡面が容易に出現し、かつ、製作上必要な
シャープエッジ加工を容易に行うことができ、その結
果、長期にわたり腐食やキズが発生しない美しい色調の
金色焼結合金として、例えば、時計ケース，時計バン
ド，ネックレス，ブローチ，ペンダント，記念メダル，
ボタン等の装飾用や、釣具，ハサミ，刃物，印材等に利
用することができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チタンが全量中５５〜７０重量％、鉄族金
属および少なくともクロムを含む周期律表第６ａ族元素
が全量中１０〜３０重量％、残部が炭素，窒素により構
成される焼結合金であって、全量中における炭素の割合
が０．５重量％以下、チタンを除く金属元素中における
クロムの占める割合が３５重量％以上であり、かつ、Ｊ
ＩＳＺ８７３０に規定するＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における
明度指数Ｌ＊≧１０、クロマティクネス指数ａ＊≦＋
０．４、ｂ＊≧＋８．０であることを特徴とする金色焼
結合金。