JP3486936B2 - 時計外装部品用材料および時計用外装部品 - Google Patents

時計外装部品用材料および時計用外装部品

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非磁性で耐食性に優れた
マンガンを含有するオーステナイト鋼を生地とした時計
外装部品用材料及び時計用外装部品に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の時計用外装部品には、非磁性で耐
食性に優れた材料として主にニッケル系のオーステナイ
ト系ステンレス鋼が使用されている。しかし、ニッケル
は耐食性、靭性、延性に有効な元素であるが高価であ
る。このために、例えば特開平2−310037号公報
に開示されているように、ニッケルを含有しないフェラ
イト系ステンレス鋼を使用し、それに有機被膜を形成さ
せることが提案されている。しかし、フェライト系ステ
ンレス鋼は非磁性でないことや耐食性などにおいて、時
計用外装部品として使用するにはなお問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するものであって、マンガンを含有するオーステ
ナイト鋼あるいはその微粉末に、選択した成分を含有さ
せることによって、非磁性でかつ耐食性を有し、さらに
加工性、切削性の優れた時計用外装部品材料、および非
磁性で耐食性の優れた時計用外装部品を提供することに
ある。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、種々の成
分系と熱処理条件の製造実験を行い、該時計用外装部品
として非磁性で優れた耐食性を確保することができるマ
ンガンを含有する成分系と、耐食性および磁気特性につ
いて検討を行った結果、これらの関係について解明し、
安定して良好な製品の製造を可能ならしめるように該成
分の選択によって上記問題が有利に解決できることを見
出だした。
【0005】 すなわち本発明は重量%で 炭素含有量:0.01〜0.6%、 シリコン含有量:0.05〜2.0%、 マンガン含有量:9.0〜20.0%、 クロム含有量:12.0〜20.0%、 モリブデン含有量:1.0〜5.0%、 銅含有量:0.1〜4.0%、 窒素含有量:0.1〜0.5%、 さら 硫黄含有量:0.005〜0.4%および 錫含有量:0.05〜2.0%の一種または二種、 残部を鉄と不可避不純物から構成され、下式により求め
たフェライト量(Fcal%)およびマルテンサイト量
(Mcal%)の指標値をFcal%<0%、Mcal
%<0%とするクロム−マンガン系オーステナイト鋼を
生地としたことを特徴とする時計外装部品用材料および
時計外装部品である。
【0006】Fcal%=1.38Creq−Nieq
−6 Mcal%=−0.82Creq−Nieq+33 ここで、Creq=Cr%+1.5Si%+Mo% Nieq=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%
+0.5Cu% なお、本発明における材料とは前記成分から成る非磁性
オーステナイト鋼を溶製して、連続鋳造または造塊した
鋳造品を熱間圧延し、または熱間圧延と冷間圧延した板
状またはコイル状にしたもの、および該オーステナイト
溶鋼を水アトマイズ法またはガスアトマイズ法などによ
り20μm以下の粉末状にしたものを称する。また時計
用外装品は前記粉末から射出成形したものをも含むもの
である。
【0007】
【作用】発明者らは、種々の組成のマンガンを含有する
オーステナイト鋼について製造実験を行い、試験片につ
いて人口汗浸漬による腐食試験および磁気特性調査を行
った結果、該時計用外装部品として非磁性で優れた耐食
性を確保することができるニッケルを含有しない鋼が開
発でき、安定して良好な該時計外装用部品の製造を可能
ならしめることができた。
【0008】表1、図1に結果の一例を示す。表1にお
いて、必要な成分調整を行い、フェライト量(F値)お
よびマルテンサイト量(M値)が零以下である実施例1
〜5は何れも非磁性を示し、また耐食性(人口汗浸漬試
験結果)も良好であった。しかし、Mn含有量の低い比
較例6は耐食性は良好であるが、F値およびM値が高
く、非磁性とはならず、時計外装部品用材料としては不
向である。また、F値、M値共に低い比較例7は非磁性
であるが、Mo,Cuが低い成分構成であるため、耐食
性に劣る。比較例8はCr含有量が高くF値がプラスと
なっている磁性鋼であり、かつMo,Cu等が低いので
耐食性も十分ではない。比較例9,10はいずれも耐食
性は良好であるが、共に磁性を有し時計外層部品として
適していない。図1はNieqとCreqとの関係でフ
ェライト量(Fcal)と、マルテンサイト量(Mca
l)が<0の領域を示すものであり、この図に表1の試
料をプロットしている。
【0009】
【表1】
【0010】このように本発明は、含有する成分を調整
しフェライト≦0%、マルテンサイト≦0%で時計用外
装部品として使用可能な非磁性となり、そして成分とし
ては、重量%で炭素含有量0.01〜0.6%、シリコ
ン含有量0.05〜2.0%、マンガン含有量9.0〜
20.0%、クロム含有量12.0〜20.0%、モリ
ブデン含有量1.0〜5.0%、銅含有量0.05〜
4.0%、窒素含有量0.1〜0.5%、また硫黄含有
量0.005〜0.4%および錫含有量0.05〜2.
0%の一種または二種、残部を鉄と不可避不純物から構
成された成分系であり、望ましくは炭素0.03〜0.
3%、シリコン0.2〜1%、マンガン11〜15%、
クロム13〜18%、モリブデン1.5〜3.0%、銅
0.1〜3%、窒素0.2〜0.4%、またはさらに硫
黄0.05〜0.3%および錫0.2〜1.5%の一種
または二種添加されたオーステナイト鋼にすることによ
り切削性が良好で、人口汗に対する耐食性は一般的なニ
ッケルを含有するオーステナイト系ステンレス鋼のSU
S304よりも良好なことがわかった。
【0011】非磁性の得るためにはニッケルを含有する
オーステナイト系ステンレス鋼のようにオーステナイト
鋼にする必要があるが、そのためには図1に示したよう
に、Weld.J.,52(1973),p281に示
されたW.T.DeLongの提案した鋼の成分とフェ
ライト量の関係図を参考にし修正数式化した(1)、
(2)式で示されるフェライト量(Fcal%)および
マルテンサイト量(Mcal)の値を零以下にする必要
がある。以下含有量は全て重量%とする。 Fcal%=1.38Creq−Nieq−6・・・・・・・・・(1) Mcal%=−0.82Creq−Nieq+33・・・・・・・(2) ここで Creq=Cr%+1.5Si%+Mo% Nieq=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%
+0.5Cu% すなわち、ニッケル、炭素、窒素、マンガン、銅はオー
ステナイト安定化元素であり含有量は高い方が良く、ク
ロム、シリコン、モリブデンはフェライト安定元素であ
るため低くした方がよいが、上記成分のうちオーステナ
イト生成元素として、高価なニッケルの代わりに、炭
素、マンガン、窒素、銅を高める必要がある。
【0012】以下にこれらの各元素を添加する理由を説
明する。炭素は極めて優れたオーステナイト形成元素で
あり、かつ強度を付与する元素であり、その効果を得る
ために下限を0.01%とする必要があるが、高い場合
クロム炭化物が生成され、その結果その隣接部にクロム
量が低くなるクロム欠乏層が生成され耐食性が悪くなる
ため上限は0.6%とし、0.01〜0.6%、望まし
くは0.03〜0.3%とした。
【0013】窒素は炭素と同様にオーステナイトを極め
て安定化させるとともに加工硬化能と耐食性を付与する
元素であり、その効果を得るために下限を0.1%とす
る必要があるが、高過ぎた場合、窒化物の生成や溶湯か
らの凝固時に過飽和による窒素ガス気泡の生成の問題が
あるため上限を0.5%とし0.1〜0.5%、望まし
くは0.2〜0.4%とした。
【0014】マンガンはオーステナイト鋼の安定化する
ために高い方がよく、その効果を得るために下限を9%
とする必要があるが、マンガン15%以上ではクロム1
5%以上になると衝撃値や耐食性を低下させるσ相が生
成されるので上限は20%とし、9〜20%、望ましく
は11〜15%とした。また銅添加はオーステナイト生
成元素であり耐食性も向上し、その効果を得るために下
限は0.05%必要であるが、高すぎると脆化するので
上限は4%とし、0.05〜4%、望ましくは0.1〜
3%とした。
【0015】一方耐食性の点からクロムは安定な不動態
を保つ最低限として12%が必要であるが、フェライト
形成元素のため上限は20%、望ましくは13〜18%
とした。モリブデンは不動態を非常に安定化し耐食性を
向上させるため下限を1%とする必要があるが、高すぎ
るとフェライトを生成し非磁性が不安定となるととも
に、σ相が析出し衝撃値や耐食性を低下させる危険性が
あるため、モリブデンの必要十分な量として1〜5%、
望ましくは1.5〜3.0%とした。
【0016】シリコンは脱酸元素であり、溶鋼の精錬凝
固過程でCOガスの発生のないように0.05以上必要
であるが、フェライト形成元素のため上限は2%とし、
0.05〜2%、望ましくは0.2〜1%とした。アル
ミニュームは脱酸として0.02%以下を添加すること
もできる。
【0017】時計用外装部品の製造法としては、一般的
な機械加工成形法や粉末成形法で行われる。特に、精密
な機械仕上げ加工が必要な時計外装用部品において良好
な切削性が要求されるが、切削性が改善される元素の添
加は一般的に加工性を悪くする。しかし、粉末成形法は
圧延や鍛造加工はないので切削性を改善した高硫黄含有
鋼や高錫含有鋼など加工性が悪い成分系においてでも該
問題はなく良好な製品が歩留よく製造できる。この粉末
成形用材料の粒径は細い方が成形後の製品密度が高くな
り良好であるが、該密度を96%以上にするために、該
平均粒径は20μm以下にする必要がある。
【0018】ここで、硫黄を0.005〜0.4%およ
び錫含有量0.05〜2.0%、望ましくは硫黄0.0
5〜0.3%および錫0.2〜1.5%の一種または二
種を添加することによって、切削性が大きく改良され
た。しかし、硫黄または錫の添加は鋼の靭性など機械的
性質を悪くするため上記範囲を超える添加はよくない。
【0019】かくして、前記問題点が解決され、優れた
耐食性のある非磁性のマンガンを含有するオーステナイ
ト鋼あるいは該粉末からなる時計外装部品用材料および
これらの材料を加工、成形して得られる時計用外装部
品、射出成形部品が安定して製造することが可能になっ
た。
【0020】
【実施例】
〔実施例1〕重量%で炭素含有量0.12%、シリコン
含有量0.24%、マンガン含有量13.5%、クロム
含有量16.4%、モリブデン含有量1.8%、窒素含
有量0.30%、銅含有量1.60%、硫黄含有量0.
008%、残部を鉄と不可避不純物から構成され、フェ
ライト量<0%となった成分の溶鋼をAOD炉で溶製し
た。ニッケルは不純物として0.07%であった。その
溶鋼を造塊した鋼塊から、鍛造と熱間圧延によって製造
された熱延鋼板から時計ケース、バンド裏蓋部品を制作
し、常温と50℃の人口汗に20〜48時間浸漬し腐食
および変色の発生を調査した結果、オーステナイト系ス
テンレス鋼のSUS304Lより良好でSUS316L
並であり、透磁率計による磁気特性調査結果、非磁性で
あり、時計用外装部品材として十分使用可能なことがわ
かった。
【0021】〔実施例2〕重量%で炭素含有量0.16
%、シリコン含有量0.32%、マンガン含有量14.
1%、クロム含有量17.2%、モリブデン含有量2.
4%、銅2.2%、窒素含有量0.32%、さらに切削
性を良くするために硫黄含有量0.23%添加し、残部
を鉄と不可避不純物から構成されるフェライト量<0%
となったマンガン系オーステナイト溶鋼を溶製し、その
注入流に1500kg/cm2 の高圧水アトマイズにより噴
霧急冷し、平均粒径6μmの微粉末を製造した後、射出
成形法によって時計用バンド部品を製造した。時計ケー
ス、バンド裏蓋部品を製作し、常温と50℃の人口汗に
20〜48時間浸漬し腐食および変色の発生を調査した
結果、オーステナイト系ステンレス鋼のSUS316L
並であり、非磁性部品の製造ができた。
【0022】〔実施例3〕重量%で炭素含有量0.09
%、シリコン含有量0.35%、マンガン含有量14.
5%、クロム含有量15.3%、モリブデン含有量2.
1%、窒素含有量0.32%、銅含有量0.15%、硫
黄含有量0.31%、残部を鉄と不可避不純物から構成
されるフェライト量が0%以下のマンガン−クロム系オ
ーステナイト溶鋼を溶製し、1500kg/cm2 高圧水に
より平均粒径6μmの微粉末を製造した後、射出成形法
によって時計用バンド部品を製造した。その部品を常温
と50℃の人口汗に20〜48時間浸漬し腐食および変
色の発生を調査した結果、オーステナイト系ステンレス
鋼のSUS316L並であり、非磁性部品の製造ができ
た。
【0023】その他、実施例4では錫含有量を1.1
%、実施例5では硫黄含有量0.23%および錫含有量
0.6%添加した場合について、実施例3と同じ方法で
時計外装用部品を製造した結果、実施例3と同様の結果
が得られた。また、比較例6〜10はFcal%及び/
又はMcal%の値が正の値となった場合で図1に×印
しで示したように非磁性とならなかったものであり、比
較例7と8はMo<1.0%,Cu<0.05%であっ
て本発明の範囲外であり、耐食性が不良となった例であ
る。
【0024】
【発明の効果】この発明によって製造される時計外装用
材料およびその部品や腕時計はマンガンを含有するオー
ステナイト鋼であり、非磁性で耐食性、被削性に優れ、
アレルギー感作性を保持する人物でも皮膚炎およびかぶ
れを起こすことがなくなる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】NieqとCreqとの関係でFcal<0、
Mcal<0となる領域を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平居 正純 東京都千代田区大手町1−6−1 大平 洋金属株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−17761(JP,A) 特開 昭57−114642(JP,A) 特開 昭63−128157(JP,A) 特開 昭47−3411(JP,A) 特開 昭55−85659(JP,A) 特開 昭50−32014(JP,A) 特開 昭50−32013(JP,A) 特開 平2−277702(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 B65D 85/40 G04B 37/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で 炭素含有量:0.01〜0.6%、 シリコン含有量:0.05〜2.0%、 マンガン含有量:9.0〜20.0%、 クロム含有量:12.0〜20.0%、 モリブデン含有量:1.0〜5.0%、 銅含有量:0.1〜4.0%、 窒素含有量:0.1〜0.5%、 さらに 硫黄含有量:0.005〜0.4%および 錫含有量:0.05〜2.0%の一種または二種、 残部を鉄と不可避不純物から構成され、下式により求め
    たフェライト量(Fcal%)<0%、マルテンサイト
    量(Mcal%)<0%とするクロム−マンガン系オー
    ステナイト鋼を生地としたことを特徴とする時計外装部
    品用材料。 Fcal%=1.38Creq−Nieq−6 Mcal%=−0.82Creq−Nieq+33 ここで、Creq=Cr%+1.5Si%+Mo% Nieq=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%
    +0.5Cu%
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組成よりなるクロム−マ
    ンガン系オーステナイト鋼を生地としたことを特徴とす
    る時計外装部品。
  3. 【請求項3】 請求項1或いは2記載の科学成分を有す
    るオーステナイト鋼の溶湯より平均粒径が20μm以下
    の微粉末にしたことを特徴とする時計外装部品成形用微
    粉末材料。
  4. 【請求項4】 請求項の微粉末から射出成形によって
    製造されたことを特徴とする時計用外装部品。
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