JP3481777B2

JP3481777B2 - 金色焼結体

Info

Publication number: JP3481777B2
Application number: JP16624196A
Authority: JP
Inventors: 暢生吉田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2003-12-22
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: JPH107464A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装飾用部材、印
鑑、メガネフレーム、食器類、事務用品等に用いられる
金色焼結体に関するものであり、特に、時計用外装部
品、指輪、ネクタイピン、ブレスレット、ピアス、イヤ
リング等の装飾部品や、ガイドリング等の釣り具部品に
好適な装飾性と耐食性を備えた金色焼結体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、時計用外装部品や指輪、
ネクタイピン、ブレスレット、ピアス、イヤリング等の
装飾部品には色調や耐食性の面から純金やその合金、あ
るいはステンレス鋼等の金属表面に金メッキを施した材
料が用いられていた。

【０００３】しかし、前述のような純金やその合金、更
には金メッキを施した材料等は、硬度が低いことから長
期にわたる使用中には硬質物質との接触等により表面に
キズを生じ、装飾性が損なわれてしまうという問題があ
った。

【０００４】そこで、このような問題を解消するため
に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属の窒化
物、例えば、窒化チタンや窒化ジルコニウム等の一種以
上を主成分とし、これらにニッケル（Ｎｉ）やクロム
（Ｃｒ）等の金属を焼結助剤として添加した焼結合金等
が用いられている。

【０００５】しかしながら、前記焼結合金は焼結性が十
分ではなく、研磨によって得られる光沢面も鏡面光沢を
有する装飾性という点で満足するものではなく、その
上、焼結助剤として添加した金属成分は、汗や海水、酸
性雨等によって腐食したり、変色したりして装飾用部材
として使用できなくなるという欠点があった。

【０００６】そこで、十分な焼結性が得られて容易に鏡
面光沢とすることができ、装飾性を満足するとともに、
汗や海水、酸性雨等による腐食や変色を防止するため
に、周期律表第４ａ族、第５ａ族、第６ａ族の遷移金属
の酸窒化物を主成分とする硬質相と、周期律表第６ａ
族、第８族から成る結合相と、各種金属、合金または化
合物から成る強化相とで構成された金色を呈する装飾用
焼結合金が提案されている（特公平４−４７０２１号公
報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記装
飾用焼結合金の結合相として使用されている周期律表第
６ａ族、第８族の金属、例えば、ＮｉやＣｒ等の金属
は、かねてより体質によっては人に対してアレルギー反
応を引き起こす恐れがあるという課題があることから、
これらの金属の含有が問題となり、人に対して金属アレ
ルギーが発生しない従来と同等の色調を呈する金色焼結
体が望まれている。

【０００８】

【発明の目的】本発明は前記課題に鑑み成されたもの
で、その目的は、緻密な焼結体が得られて容易に鏡面光
沢を得ることができ、人に対して金属アレルギーを引き
起こさず、装飾用部材として好適な装飾性と耐食性を備
えた金色焼結体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、装飾用部材
として必要な強度を有し、耐食性に優れ、良好な金色を
呈し、かつアレルギー反応を引き起こす金属を含まない
材料について、種々検討を重ねた結果、Ｔｉの窒化物又
は酸窒化物等から成る硬質相と、主としてＺｒＯ₂とＹ
₂Ｏ₃より成る強化相とを含む焼結体について、強化相
における結晶粒子の単斜晶の割合を特定範囲で制御する
ことにより、前記目的が達成できることを知見し、本発
明に至った。

【００１０】即ち、本発明の金色焼結体は、Ｔｉの窒化
物又は酸窒化物の一種以上から成る硬質相と、主として
ＺｒＯ₂とＹ₂Ｏ₃より成る強化相とから構成される焼
結体であって、前記硬質相の割合が７０〜９５％、強化
相の割合が５〜３０％で、かつ前記強化相の結晶粒子の
内、単斜晶の割合が５％を越え、４０％以下であること
を特徴とするものであり、特に、前記硬質相の割合が７
５〜８５％で、強化相の割合が１５〜２５％であること
がより望ましいものである。

【００１１】

【作用】本発明の金色焼結体によれば、硬質相と強化相
とから構成される焼結体の強化相の結晶粒子の内、単斜
晶の割合を５％を越え、４０％以下としたことから、金
色の色調についてはＴｉの窒化物又は酸窒化物の一種以
上から成る硬質相が寄与し、抗折強度やビッカース硬度
等の機械的特性の向上については、主としてＺｒＯ₂と
Ｙ₂Ｏ₃より成る強化相が前記硬質相の粒界を強化する
ことにより寄与する。

【００１２】また、前記強化相に部分安定化ジルコニア
を用いることから、金属アレルギーの原因となるＮｉに
代表される金属を含有することなく、抗折強度を向上さ
せることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の金色焼結体は、Ｔｉの窒
化物又は酸窒化物の一種以上から成る硬質相と、主とし
てＺｒＯ₂とＹ₂Ｏ₃より成る強化相とから構成される
焼結体であって、前記硬質相の割合が７０〜９５％、強
化相の割合が５〜３０％で、かつ前記強化相の結晶粒子
の内、単斜晶の割合が５％を越え、４０％以下とするも
のである。

【００１４】また、前記硬質相の割合が７５〜８５％
で、強化相の割合が１５〜２５％であることがより望ま
しいものである。

【００１５】前記硬質相と強化相の割合は、強化相の結
晶粒子の内、単斜晶の割合が５％を越え、４０％以下で
硬質相の割合が７０％未満、即ち強化相の割合が３０％
を越えると、焼結性が低下して強度が低下し、更に目的
とする色調が得られない。

【００１６】従って、硬質相と強化相の割合は、硬質相
の割合が７０〜９５％、強化相の割合が５〜３０％に特
定され、特に強度と色調の両方の点からは、硬質相の割
合が７５〜８５％で、強化相の割合が１５〜２５％であ
ることが望ましい。

【００１７】次に、強化相の結晶粒子における単斜晶の
割合は、Ｘ線回折法により同定した各結晶相のピーク強
度に基づき、R.C.GarvieとP.S.Nicholson 等による数１
の式から算出した。

【００１８】

【数１】

【００１９】ここで、Ｉｍは単斜晶のＸ線回折強度を示
し、Ｉｃ、Ｉｔはそれぞれ立方晶、正方晶のＸ線回折強
度を示す。

【００２０】このようにして算出した強化相の結晶粒子
の内、単斜晶の割合が、硬質相が７０〜９５％、強化相
が５〜３０％の割合であって５％以下の場合には、前記
要求特性が安定して得られず、再現性に乏しくなる。

【００２１】また、その割合が４０％を越えると、相対
的に強化相に含まれる正方晶と立方晶の割合が低下し、
応力緩和の向上効果が見られず、焼結体の強度が劣化す
ることになる。

【００２２】従って、強化相の結晶粒子の内、単斜晶の
割合は５％を越え、４０％以下以下に特定され、特に強
度向上という点からは、１５〜３０％が最適である。

【００２３】次に、本発明の金色焼結体の製造方法を、
以下の例に基づいて説明する。先ず、原料粉末として、
例えば、硬質相を形成するためのチタンの窒化物（Ｔｉ
Ｎ）粉末、チタンの酸化物（ＴｉＯ₂、ＴｉＯ）粉末、
チタンの酸窒化物（ＴｉＮＯ）粉末、及び金属チタン粉
末等を混合し、これに強化相を形成するためのジルコニ
ウムの酸化物（ＺｒＯ₂）と、イットリウムの酸化物
（Ｙ₂Ｏ₃）を所定量混合したものを使用する。

【００２４】前記硬質相は具体的には、例えば、粒径が
１〜１０μｍのチタンの窒化物（ＴｉＮ）粉末及び０．
５〜３μｍのチタンの酸化物（ＴｉＯ₂）粉末、及び４
０〜１００μｍの金属チタン粉末、２〜５μｍのジルコ
ニアの酸化物（ＺｒＯ₂）粉末、１〜６μｍのイットリ
アの酸化物（Ｙ₂Ｏ₃）粉末の各粉末を前記組成を満足
するように秤量する。

【００２５】次いで、前記原料粉末にアセトン等の有機
溶媒を加えて混合粉砕した後、公知の有機バインダーを
加え、所望の成形手段、例えば、金型プレス、冷間静水
圧プレス、押出成形等により任意の形状に成形後、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、
前記強化相中の単斜晶の割合を制御する方法の一つとし
て熱処理条件は、真空あるいは非酸化性雰囲気下で１７
００〜１９００℃の温度で焼成することが望ましく、焼
成時間は成形体の大きさにもよるが、通常０．５〜５時
間が適当である。

【００２６】また、熱間静水圧焼成（ＨＩＰ）において
１０００〜２０００気圧下で、１５００〜１８００℃の
温度で処理しても良い。

【００２７】そして、前述のようにして作製した焼結体
を、ダイヤモンドペースト等を用いて鏡面研磨すること
により、光沢のある金色が得られる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の金色焼結体を実施例に基づ
き、具体的に詳述する。

【００２９】原料粉末として、平均粒径が２μｍのＴｉ
Ｎ粉末及びＴｉＯ₂粉末と、同粒径が１．５μｍのＺｒ
Ｏ₂粉末と、同粒径が４μｍのＹ₂Ｏ₃粉末を用い、こ
れらを焼結体の硬質相と強化相が表１に示す割合となる
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６重量％加え、
２ｔｏｎ／ｃｍ²の加圧力で所望形状に成形した。

【００３０】尚、前述の結合相として金属のＮｉを外部
添加したものを比較例とした。

【００３１】そして、この成形体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、真空度が１０^-3
ｔｏｒｒの真空加熱炉において、１８００〜１９００℃
の温度で１時間、真空焼成した。

【００３２】かくして得られた最終焼結体を平面研削及
び鏡面研磨して評価用の焼結体を作製した後、抗折強
度、ビッカース硬度、耐食性をそれぞれ評価するととも
に、目視により焼結体の色調を確認した。

【００３３】前記抗折強度は、ＪＩＳＲ１６０１の３点
曲げ試験法に従い、ビッカース硬度はＪＩＳＺ２２４４
の試験法に準じて測定した。

【００３４】また、耐食性は、ＩＳＯ（国際標準化機
構）規格に準じた人工汗（ｐＨ４．７）を腐食液として
使用し、４０℃の温度に保持した前記人工汗液中に、鏡
面研磨した評価用の焼結体試料の下半分を１週間浸漬し
た後、該試料の研磨面の状態を比較観察することによ
り、研磨面に変色及び腐食が認められないものを○、研
磨面にわずかでも変色及び腐食が認められるものを△、
研磨面が金色を呈しないものを×と表示して評価した。

【００３５】

【表１】

【００３６】前記表から明らかなように、本発明の請求
範囲外である試料番号１は、目的とする金色の色調を示
さず、試料番号６、１２、１３は強化相の効果が小さい
ために強度が低く、比較例の試料番号１４は含有する金
属相に変色が認められる。

【００３７】それに対して、本発明に係る焼結体ではい
ずれも、抗折強度が７５０ＭＰａ以上を示し、目的の色
調を有し、耐食性も良好であることが分かる。更に、目
視による焼結体の色調も、本発明の焼結体ではいずれも
光沢のある金色を呈することを確認した。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の金色焼
結体によれば、実用上、十分な強度と硬度を有するとと
もに、耐食性に優れ、また、金属アレルギーの原因とな
るＮｉ等の金属を使用しないことから、装飾用部品とし
て人に対して無害な、かつ長期間にわたり腐食や傷が発
生しない金色の部材として、例えば、時計ケース、時計
バンド、ネックレス、ブレスレット等の装飾用に、ある
いは鋏、刃物、釣り具等の他、建具等の装飾用部材や摺
動部材、食器類、事務用品、スポーツ用品等にも適用で
きる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チタン（Ｔｉ）の窒化物又は酸窒化物の一
種以上から成る硬質相と、主としてジルコニア（ＺｒＯ
₂）とイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）より成る強化相とから構
成される焼結体であって、前記硬質相の割合が７０〜９
５％、強化相の割合が５〜３０％で、かつ前記強化相の
結晶粒子の内、単斜晶の割合が５％を越え、４０％以下
であることを特徴とする金色焼結体。
【請求項２】前記硬質相の割合が７５〜８５％で、強化
相の割合が１５〜２５％であることを特徴とする請求項
１記載の金色焼結体。