JP3397811B2 - 時計用外装部品 - Google Patents

時計用外装部品

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JP3397811B2 JP30134292A JP30134292A JP3397811B2 JP 3397811 B2 JP3397811 B2 JP 3397811B2 JP 30134292 A JP30134292 A JP 30134292A JP 30134292 A JP30134292 A JP 30134292A JP 3397811 B2 JP3397811 B2 JP 3397811B2
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保人 野瀬
忠昭 後町
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は時効硬化性Ti合金を用
いた時計用外装部品に係る。
【0002】
【従来の技術】TiあるいはTi合金は、軽く、強く、
さらに耐食性に優れており時計用外装部品への実用化が
図られてきた。また、最近ステンレス材に含まれるNi
についてはアレルギ−を誘起するとのことから、外装部
品特に裏蓋、バンドからのNiレス素材として加工性の
良いTiあるいはTi合金が希求されている。
【0003】ア−ク熔解をベ−スとする板材、丸棒から
の切削加工による外装部品の生産では、構成刃先による
工具の損耗が激しく実用化には課題があり、少量の高価
格の腕時計部品に限定されてきた。この改善のため特公
昭55-21823号公報にあるように、快削性を付与するため
第三元素として金属の添加をおこなっていた。
【0004】また、耐傷性の向上のため特開昭49-11161
号公報にみられる、時効硬化性Ti合金、時計用ケ−ス
を製造した。
【0005】近年金属粉末射出成形法(以下MIM法と
呼ぶ)が新たな金属部品の製造法として注目され、ステ
ンレス材の時計用ケ−スをメインに実用化が進んでい
る。しかし、Ti粉末は表面に酸化膜が容易に形成され
るため焼結性が悪く、焼結体に酸化物が残留することに
より、部品として要求される機械強度が劣化するため、
特開平03-183666 号公報のようにバインダ−を工夫する
ことでTi部品を製造しようとしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、切削加工を中心の特公昭55-21823号公報は、第
二元素としてAl、Mn、Fe等から1種と第三元素と
してSe、Te等から1種の添加と多元合金となり現在
でも実用化は限定されている。また、鍛造、電解研削を
用いる特開昭49-11161号公報は、加工が複雑なため工具
損耗が激しく小種、小量生産の限定は依然解消されな
い。また、特開平03-18366号公報では、焼結体の仕上研
削加工のカケと耐傷性に課題を残している。
【0007】さらに、上記の発明は、ア−ク熔解による
インゴット、鍛造、溶体化処理、圧延(引技)等板、丸
棒の製造に至る加工があり、時効硬化性Ti合金を得る
ためには、α相単体の組成が要求され、チタン合金中に
おける異種金属の含有量が3重量パ−セントを越えれば
脆性の悪化により板、丸棒が得られなくなる。また、チ
タン合金中における異種金属の含有量が2重量パ−セン
ト以下になると時効硬化性能が低くなる。このような狭
い組成となることから板、丸棒は高価になり、必然的に
利用範囲が限定される結果になる。
【0008】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、MIM法による時効硬化性Ti合金の安価な時計
用外装部品を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、Ti粉末に異種金属粉末もしくはTiまたはTi合
金粉末表面に異種金属を湿式もしくは乾式成膜法により
付加する。高精度を要するために切削加工を行う部品に
ついては、第三元素としてBi、Te、Se、Pb等の
粉末もしくはそれらの合金を付加する。
【0010】以上の原料粉を樹脂材料(バインダ−)と
混練、成形、脱脂(脱バインダ−)、焼結、機械加工
(以上通常のMIM法)、時効硬化処理により時計用外
装部品を製造することを特徴とする。
【0011】
【作用】MIM法による本発明によれば、時効硬化性T
i合金は、Ti粉末と異種金属の混合、樹脂材料コンパ
ウンド、脱脂、焼結等と組成をコントロ−ルすることは
比較的容易である。また、本発明の焼結体は時計用外装
部品の完成体に近似しているため、α相単一の組成を要
しない。むしろ焼結体の硬さを高くし、時効硬化処理に
より、さらに硬さを増すことが腕時計用外装部品の耐擦
傷性を向上することに有意となる。このα相単一領域を
越える量は、最大5重量パ−セントで、それ以上では、
時計用外装部品の脆性が増し、後加工及び1mの落下に
より部品の稜線部にカケが発生し実用には供しない。
【0012】さらにMIM法に関する本発明を詳述す
る。まずTi粉末と異種金属粉末を原料とする本発明に
ついては、Ti粉末が非常に活性のため樹脂材料との混
練、脱脂、焼結中に酸化、炭化が生じ焼結体を脆くす
る。このため異種金属の量を比較的低くする必要があ
る。また、Ti粉末、異種金属の酸素量を0.2重量パ
−セントにし、粉末もアルゴンガス封止により空気の接
触を防止する管理も必要となる。さらに脱脂、焼結の炉
内雰囲気を0.00001メ−トル以下の真空度とし、酸素ゲ
ッタ−とし海綿Ti等を配置する。しかし酸化、炭化は
多少生ずるため、後加工の軽易な腕時計用外装部品に限
定し供すことができる。
【0013】上記発明の改良としてTiまたはTi合金
粉末への異種金属薄膜を被覆することにより酸化、炭化
を防止することができる。
【0014】異種金属をTiまたはTi合金粉末に一様
に被覆し脱脂工程までに酸素、炭素の侵入を防止するた
めには、メッキ厚みは0.05ミクロンメ−タ−以上が
必要となる。また、厚みの上限は0.3ミクロンメ−タ
−以下とした。異種金属が上限に近づくほど脆性を増す
が、酸化、炭化によるカケ、チッピングの発生率は減少
し、実用性は高い。さらにTi粉末の酸素量を低下する
ことにより焼結体の脆性が改善されることは上記発明と
同様である。
【0015】成形用の金型の製作が困難で部分的に切削
で対応する場合は、Ti粉末、異種粉末に1重量パ−セ
ント以下のBi、Te、Se、Pbを付加し原料とする
ことにより、比較的容易に被削性を向上することが可能
であり、時計用外装部品への適用範囲は拡大する。
【0016】原料であるTi粉末は、MIM法に適用可
能な平均粒径30ミクロンメ−タ−以下が望ましいが
(特開平02-54733)、そのTi粉末は水素化脱水素粉、
ガスアトマイズ粉等の製造方法でつくられたものでも良
い。また有機バインダ−は、MIM法に従来用いられて
いる熱可塑性樹脂、ワックス等公知のバインダ−を使用
することができる。
【0017】
【実施例】
(実施例1)平均粒度約30ミクロンメ−タ−の酸素
0.5重量パ−セントを含むTi粉末と平均粒度約25
ミクロンメ−タ−のCu粉末5重量パ−セントからなる
原料粉と熱可塑性樹脂、ワックス、可塑剤からなる有機
バインダ−を加圧ニ−ダ−にて混練するが、この時の温
度は室温(摂氏20度)から摂氏120度の範囲で行う
ことが望ましい。それ以上の温度ではバインダ−が炭化
する恐れがあり、それ以下の温度ではバインダ−の粘度
が大きくなり混練が困難になるからである。
【0018】バインダ−の配合比は約10重量パ−セン
トとし、このように作製したMIM用コンパウンドを射
出成形機にて、シリンダ−温度摂氏150度で腕時計用
ケ−ス及び被削性、抗折力試験片(55×10×3ミリ
メ−タ−)を成形した。
【0019】脱脂は窒素中で摂氏450度まで48時間
で昇温させて行い、続いて焼結を真空中で摂氏1350
度で2時間保持して行った。さらに試験片は時効硬化処
理として摂氏500度で2時間行い試験用とした。
【0020】(実施例2)実施例1の原料に平均粒度約
30ミクロンメ−タ−のTe粉末を付加して原料とし、
混練以降は実施例1と同じく実施し被削性、抗折力試験
片を作製した。
【0021】(実施例3)平均粒度約30ミクロンメ−
タ−の酸素を0.2重量パ−セントを含むTi粉末表面
に無電解メッキ法によりCuを被覆した。Ti粉末上に
無電解メッキを施す場合、直接メッキを行おうとして
も、Ti粉末表面に大気中の酸素が吸着し不働態膜を形
成しているために、密着性の良いメッキ膜を被覆するこ
とができない。従って、Ti粉末表面の活性化を行うこ
とにより無電解メツキ膜を選択的にTi粉末上に析出さ
せる必要がある。
【0022】まず濃度5(体積パ−セント)の希硫酸に
5分間浸漬した後5分間の純水洗浄を行う。次に表1に
示す組成のセンシタイジング液に室温にて10分間浸漬
し、その後5分間純水洗浄を行う。さらに表1に示すア
クチベ−ティング液に室温にて10分間浸漬した後、5
分間静水中に浸漬し、余剰のアクチベ−ティング液を除
去した。
【0023】
【表1】
【0024】以上の処理によりTi粉末表面を活性化し
た後、表1に示すCuメッキ液の組成で無電解メッキを
行った。メッキ中はTi粉末が沈澱しないように攪拌を
行うとともに無電解メッキ液の成分濃度、PHを一定に
保つように必要薬品を添加することが望ましい。メッキ
時間を3分から60分まで変えることにより、メッキ被
膜厚みを0.05から0.3ミクロンメ−タ−の範囲で
Ti粉末表面に形成した。このCu被膜つきのTi粉末
を原料とし実施例1と同じく実施し、Ti−Cu合金の
腕時計用ケ−ス、被削性、抗折力試験片を作製した。
【0025】(実施例4)実施例3のCuに変え、表2
に示すCoメッキ液で摂氏90度の液温のもとに無電解
メッキを行い、Ti−Co合金の試験片を作製した。
【0026】
【表2】
【0027】以上の焼結体について時効処理(摂氏45
0度から500度で2時間)前後の硬度と処理後の抗折
力を測定した。また被削性については、超硬バイトを用
いて切削速度20m /分、切込量0.5mm、送り0.1
5mm/rev (特公昭55-21823号と同一条件)、表3のデ
−タ−は純チタン(ア−ク熔解)を100として指数化
し、指数の大きいほど被削性の良いことを示している。
その結果は表3に示すが、本発明によれば純チタンより
いづれも硬質であるが、混粉からのTi合金は殆ど伸び
がなく折損すること、及び焼結体後の切削加工で稜線
部、コ−ナ欠けを生ずることから、バフ等の軽易な仕上
げ加工の腕時計用外装部品に限定される。また、メッキ
により被覆したTi合金は数パ−セントの伸びが認めら
れるが純チタンほどではない。しかしMIM法の特徴で
ある完成体に近似の焼結体が得られるため、殆どの腕時
計用外装部品に適用でき用途に応じて組成等柔軟に対応
できる。
【0028】
【表3】
【0029】なお、実施例2ではTe粉を付加したが,
Ti−Cu−Teのアトマイズ粉を原料として焼結体と
して所定量のCuの重量パ−セントになるCu薄膜を被
覆することもできる。同様に実施例3においてTi粉末
の原料をTi−Cu合金粉末とすることも可能である。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、MI
M法による時効硬化性Ti合金の実用化により、硬質の
耐擦傷性の高い時計用外装部品が従来難加工性ゆえに限
定されていた欠点を解消し、安価に市場に提供できるば
かりでなく、得られる時計用外装部品の脆性を改善する
ことができ、また、TiもしくはTi合金粉末の状態で
長期の保管が可能となるため、量産時の粉末管理が容易
になるという効果も有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後町 忠昭 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 四谷 真一 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−198402(JP,A) 特開 昭62−177137(JP,A) 特開 平1−159303(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22F 1/00 - 1/02 C22C 1/04 C22C 14/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TiまたはTi合金粉末に異種金属を付
    加し、この粉末を樹脂材料と配合、コンパウンド化、射
    出成形、焼結した時効硬化性Ti合金を用いた時計用外
    装部品であって、 前記異種金属として少なくともCu、Co、Pdから選
    択される一種以上を含み、 α相単一領域を超える範囲の前記異種金属を含み、か
    つ、 α相単一領域を超える前記異種金属の付加量が、5重量
    パーセント以下であることを特徴とする時計用外装部
    品。
  2. 【請求項2】 前記異種金属の付加方法が、湿式もしく
    は乾式成膜法による前記TiまたはTi合金粉末表面へ
    の前記異種金属の被覆である請求項1に記載の時計用外
    装部品。
  3. 【請求項3】 Cuの添加量が、3〜8重量パーセント
    である請求項1または2に記載の時計用外装部品。
  4. 【請求項4】 前記異種金属に、Bi、Te、Se、P
    bの一種以上を0.5〜1重量パーセント付加した請求
    項1ないし3のいずれかに記載の時計用外装部品。
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