JP3497082B2 - 白金、及び白金合金用ろう材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、白金、及び白金合
金製の時計バンド、指輪、ネックレス等の装身具、構造
材料等の接合に用いられるろう材に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、白金製の装身具や構造材
料、及び白金合金製の装身具や構造材料は、その審美的
観点、あるいは、利用目的、更には構造的要件等によ
り、素材自体を接合する態様が多い。

【０００３】このような接合は、従来より、ろう材を用
いる「ろう付手段」を利用することによって一般的に行
われている。具体的には、高周波誘導加熱や電気炉加熱
等を利用した各種のろう付方法が広く実施されている。
なお、このようなろう付に際し用いられるろう材の融点
は、作業性等の観点から、接合対象としての母材金属と
１００℃以上の融点差のあることが好ましいとされてい
る。

【０００４】一方において、上述したような接合に用い
られるろう材の材質（特に、白金用、及び白金合金用の
ろう材の材質）としては、一般に、金合金、或いは、パ
ラジウム合金が用いられている。

【０００５】しかしながら、上述したろう材としての金
合金およびパラジウム合金には、それぞれ、以下のよう
な問題点がある。

【０００６】［金合金に関する問題点］ ろう材としての上記「金合金」は、比較的低い融点で溶
融する。そのため、ろう付作業時における作業性は、比
較的良好ではある。ところが、この金合金には、下記
（１）〜（５）に挙げるような問題がある。 （１） 金合金には、亜鉛やカドミウム等の添加元素が
多量に添加されている。そのため、ろう付作業時におい
て、これらの添加元素と白金とが反応して、ろう付境界
部に脆い拡散層を形成する。したがって、ろう付境界部
における機械的強度が弱くなるという欠点がある。 （２） 金合金は、白金との濡れ性が悪いため、白金に
対する接合性が乏しいという問題点がある。 （３） ろう付部の表面粗さが大きいという不具合があ
る。 （４） ろう付後に必要となる酸洗処理により、ろう材
が変色するという不都合がある。 （５） 母材である白金、及び白金合金と色調的に異な
る。したがって、審美的な観点において問題がある。

【０００７】［パラジウム合金に関する問題点］ ろう材としての上記「パラジウム合金」は、ニッケル、
銅、銀等を含む合金である。このようなパラジウム合金
には、下記（１）及び（２）に挙げるような問題があ
る。 （１） 金合金の場合と同様に、白金との濡れ性が良好
でないため、接合性に乏しい。 （２） 金合金の場合と同様に、母材である白金、及び
白金合金と色調的に異なる。したがって、審美的な観点
において問題がある。

【０００８】［その他の問題点］ 上述したろう材は、周知の通り「白金用ろう材」及び
「白金合金用ろう材」とは言うものの、白金自体を全く
含まないろう材である。そのため、母材白金合金と同程
度の白金品位を有するろう材の提供が、産業界より強く
望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した問題点に鑑
み、本発明の目的は、ろう付の作業性が良く、又白金と
の濡れ性も良く、接合性にも優れ、したがって、充分な
機械的強度を有し、加えてろう付後に必要となる酸洗処
理作業でも変色する事が無く、更には色調的、及び白金
品位的にも白金、及び白金合金と同様になるようにして
装身具、機械製造産業に於ける接合技術利用分野に益す
る優れた白金、及び白金合金用ろう材を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）及び（２）の本発明により達成される。

【００１１】（１） 白金または白金合金から成る母材
金属を接合するために用いられるろう材であって、重量
配合比で、金０．５〜３０％、銀０．５〜３０％、およ
び銅０．５〜３０％のうちの少なくとも一種と、ホウ素
０．５〜５．０％と、を含有しており、残部が、白金と
不純物とから構成されており、当該母材金属との融点の
差が、ほぼ１００℃以上であることを特徴とする白金、
及び白金合金用ろう材。

【００１２】（２） さらに、重量配合比で、インジウ
ム０．０５〜２．０％、スズ０．０５〜２．０％、ガリ
ウム０．０５〜２．０％、ゲルマニウム０．０５〜２．
０％、ジルコニウム０．０５〜１．０％、およびイット
リウム０．０５〜１．０％のうちの少なくとも一種が添
加されていることを特徴とする上記（１）記載の白金、
及び白金合金用ろう材。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１４】本発明の白金用、及び白金合金用ろう材
は、重量配合比で、金０．５〜３０％，銀０．５〜３０
％，および銅０．５〜３０％の少なくとも一種と、ホウ
素０．５％〜５．０％とを含有しており、残部が白金と
不純物とから構成されている。

【００１５】このような組成の合金から成る「白金用、
及び白金合金用ろう材」によれば、白金との濡れ性が良
く、しかも接合性に優れている。そのため、ろう付境界
部に、充分な機械的強度を付与することが可能になる。

【００１６】また、色調の点においては、白金、及び白
金合金と同様になるようになっている。また、白金品位
の点においても、現在広く使用されている白金、及び白
金合金と等しい。しかも、ろう付後において必要となる
酸洗処理作業によって変色することがないという、優れ
た効果も達成される。

【００１７】なお、本発明においては、上述した組成の
合金（基合金）に対して、重量配合比で、インジウム
０．０５〜２．０％，スズ０．０５〜２．０％，ガリウ
ム０．０５〜２．０％，ゲルマニウム０．０５〜２．０
％，ジルコニウム０．０５〜１．０％，およびイットリ
ウム０．０５〜１．０％のうちの少なくとも１種を添加
することが好ましい。

【００１８】これらの成分のうちの少なくとも１種を添
加することにより、融点の低下、ろう付作業性の向上、
白金との濡れ性改善、接合強度向上等の効果を、選択的
に助長改善することが可能になる。

【００１９】次に、本発明のろう材に関する定性的、定
量的背景を、実験結果に基づいて詳細に説明する。

【００２０】［ホウ素］ 本発明においてホウ素の重量配合比を、０．５％以上〜
５．０％以下とした理由は、以下の通りである。

【００２１】ホウ素の重量配合比を０．５％未満に設定
した場合には、融点が比較的高くなった。そのため、こ
の場合には、母材金属との融点差１００℃以上（理想的
と考えられる、母材金属の融点とろう材の融点との温度
差）を確保することができなかった。したがって、実験
により、ホウ素の重量配合比が０．５％未満の場合に
は、ろう付作業が困難となることが確認された。

【００２２】また、ホウ素の重量配合比を５．０％を超
えて設定した場合にも、融点が比較的高くなった。さら
に、実験により、この場合には、脆化が著しくなり、加
工性を損ねることが確認された。

【００２３】以上の実験結果を考慮して、ホウ素の重量
配合比については、０．５％以上〜５．０％以下を最適
範囲と決定した。

【００２４】［金・銀・銅］ 本発明において金，銀，及び銅の重量配合比を、それぞ
れ、０．５％〜３０％とした理由は、以下の通りであ
る。

【００２５】金０．５〜３０％，銀０．５〜３０％，銅
０．５〜３０％，の少なくとも一種を添加する目的は、
白金への固溶硬化を達成することにある。ところが、実
験を通して、０．５％未満の場合には、固溶硬化による
効果が少ないことが確認された。また、３０．０％を超
えた場合には、濡れ性が悪くなることが確認された。

【００２６】そこで、以上の実験結果を考慮して、金，
銀，及び銅の重量配合比については、それぞれ、０．５
％〜３０％を最適範囲と決定した。

【００２７】［インジウム・スズ・ガリウム・ゲルマニ
ウム・ジルコニウム・イットリウム］ 本発明において、好ましくはインジウム，スズ，ガリウ
ム，ゲルマニウム，ジルコニウム，及びイットリウムの
少なくとも一種を添加することとした技術的根拠は、以
下の通りである。

【００２８】すなわち、実験によれば、定性的には、こ
れらの元素を少なくとも一種を添加することにより、主
として、下記（１）〜（３）に挙げる効果を選択的に助
長改善できることが、実験により確認された。 （１） 融点が低下して、ろう付の作業性が向上する。 （２） 白金との濡れ性が改善される。その結果、接合
強度が向上する。 （３） ろう付部表面粗さが低減される。

【００２９】そこで、上述した実験結果を考慮して、好
ましくはインジウム，スズ，ガリウム，ゲルマニウム，
ジルコニウム，及びイットリウムの少なくとも一種を添
加することとした。

【００３０】なお、添加するインジウムの重量配合比を
０．０５〜２．０％とした理由（定量的理由）、添加す
るスズの重量配合比を０．０５〜２．０％とした理由、
添加するガリウムの重量配合比を０．０５〜２．０％と
した理由、添加するゲルマニウムの重量配合比を０．０
５〜２．０％とした理由、添加するジルコニウムの重量
配合比を０．０５〜１．０％とした理由，および添加す
るイットリウム０．０５〜１．０％の重量配合比をとし
た理由は、それぞれ、以下の通りである。

【００３１】［インジウム］ インジウムについては、添加量が重量配合比で０．０５
％未満の場合には、充分な効果が確認されなかった。一
方、添加量が重量配合比で２．０％を超えた場合には、
白金との濡れ性が低下するばかりか、脆化を招き、充分
なろう付接合強度が得られないことが確認された。

【００３２】そこで、インジウムの添加量については、
重量配合比で０．０５〜２．０％を最適範囲として決定
した。

【００３３】［スズ］ スズについては、添加量が重量配合比で０．０５％未満
の場合には、実験において期待した効果が得られなかっ
た。一方、添加量が重量配合比で２．０％を超えた場合
には、接合強度の低下が生じるばかりか、ろう付部の表
面粗さが大きくなり、さらに、色調的に白金、及び白金
合金と異なることが、実験的に確認された。

【００３４】そこで、スズの添加量については、重量配
合比で０．０５〜２．０％を最適範囲として決定した。

【００３５】［ガリウム］ ガリウムについては、他の添加元素と同様、添加量が重
量配合比で０．０５％未満の場合には、実験において効
果が認められなかった。一方、添加量が重量配合比で
２．０％を超えた場合には、白金との濡れ性が低下した
結果、ろう付接合強度が低下することが実験により確認
された。また、ろう付部の表面粗さが大きくなることが
実験により確認された。

【００３６】そこで、ガリウムの添加量については、重
量配合比で０．０５〜２．０％を最適範囲として決定し
た。

【００３７】［ゲルマニウム］ ゲルマニウムについては、添加量が重量配合比で０．０
５％未満の場合には、実験において期待した効果が得ら
れなかった。一方、添加量が重量配合比で２．０％を超
えた場合には、上記ガリウムの場合と同様に、白金との
濡れ性が低下して、ろう付接合強度が不十分となること
が、実験により確認された。

【００３８】そこで、ゲルマニウムの添加量について
は、重量配合比で０．０５〜２．０％を最適範囲として
決定した。

【００３９】［ジルコニウム］ ジルコニウムについては、添加量が重量配合比で０．０
５％未満の場合には、実験において期待した効果が得ら
れなかった。一方、添加量が重量配合比で１．０％を超
えた場合には、硬化が著しく、脆化を促進させることが
実験により確認された。

【００４０】そこで、ジルコニウムの添加量について
は、重量配合比で０．０５〜１．０％を最適範囲として
決定した。

【００４１】［イットリウム］ 最後に、イットリウムについては、添加量が重量配合比
で０．０５％未満の場合には、実験において期待した効
果が得られなかった。一方、添加量が重量配合比で１．
０％を超えると、ジルコニウム同様硬化が著しく、脆化
を促進させるためろう付接合強度が不十分となり、ま
た、ろう付部の表面粗さが大きくなる事が実験により判
明した。

【００４２】そこで、イットリウムの添加量について
は、重量配合比で０．０５〜１．０％を最適範囲として
決定した。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【００４４】本発明の具体的実施例と比較例（従来品）
とを対比し示すと、次の表１の通りである。

【００４５】

【表１】

【００４６】各々の試料は、各素材を周知の高周波加熱
溶解炉にて溶解し、直径２ｍｍ，長さ５０ｍｍの所定形
状のろう材として作製したものであり、同様にして作製
されたろう材をこれまた周知の方法により微粉化し、粉
末ろう材として作製した。それぞれ、作製されたろう材
は、後述するろう付試験方法により試験し、表２に示す
結果を得た。

【００４７】

【表２】

【００４８】［ろう付試験方法］ （１）ろう材の広がり試験 使用した母材： 縦横３０ｍｍ，厚さ１ｍｍの形状の白
金母材 試験内容： ＪＩＳＺ３１９１の硬ろうの広がり試験方
法に準じた方法に従って、ろうの広がり状態を観察し
た。 （２）ろう付強度試験 使用した母材： 白金母材 試験内容： ＪＩＳＺ３１９２のろう付継手の引張、及
びせん断試験方法に準じた方法に従って試験片を作製し
て、ＪＩＳＺ２２４１に準じた引張試験方法に従って試
験を行った。 （３）変色試験 使用した母材： 上記（１）のろう材の広がり試験片 試験内容： ろう材の広がり試験片を、５０℃の１０％
希塩酸溶液中に全浸漬状態にし、変色度合いを観察し
た。

【００４９】［ろう材の評価］ 表２に示す試験結果により、本発明のろう材によって、
下記（１）〜（５）に述べる優れた効果が達成されるこ
とが判明した。

【００５０】（１） ろう材（白金用、及び白金合金用
ろう材）を、重量配合比において、金０．５〜３０％，
銀０．５〜３０％，および銅０．５〜３０％の少なくと
も一種と、ホウ素０．５〜５．０％と、残部白金と不純
物より構成することにより、ろう付作業性が良好にな
る。

【００５１】（２） また、白金との濡れ性が良くなる
ので、その結果、接合性が向上する。したがって、充分
な機械的強度を付与することができる。

【００５２】（３） さらに、上述した優れた効果に加
えて、ろう付後に必要となる酸洗処理作業でも変色する
ことがなくなる。

【００５３】（４） しかも、白金、及び白金合金と同
白金品位で同様な色調に出来る。

【００５４】（５） さらに、上述した基合金に対し
て、重量配合比でインジウム０．０５〜２．０％，スズ
０．０５〜２．０％，ガリウム０．０５〜２．０％，ゲ
ルマニウム０．０５〜２．０％，ジルコニウム０．０５
〜１．０％，およびイットリウム０．０５〜１．０％の
少なくとも一種を添加することにより、融点の低下、ろ
う付作業性の向上、白金との濡れ性改善、接合強度向上
等の効果を選択的に助長改善することが出来るという優
れた効果が奏される。

【００５５】

【発明の効果】上述した本発明のろう材によれば、ろう
付の作業性が良く、白金との濡れ性も良く、接合性にも
優れており、しかも、充分な機械的強度を有している。
また、ろう付後に必要となる酸洗処理作業でも変色する
事が無く、更には色調的、及び白金品位的にも白金、及
び白金合金と同様になるようになっている。したがっ
て、本発明によれば、装身具、機械製造産業に於ける接
合技術利用分野に益する優れた白金、及び白金合金用ろ
う材を提供することが可能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 浩一 埼玉県草加市青柳２丁目12番30号 石福 金属興業株式会社 草加第一工場内 (56)参考文献 特開 昭56−81646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/32 C22C 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白金または白金合金から成る母材金属を
   接合するために用いられるろう材であって、 重量配合比で、 金０．５〜３０％、銀０．５〜３０％、および銅０．５
   〜３０％のうちの少なくとも一種と、 ホウ素０．５〜５．０％と、を含有しており、 残部が、白金と不純物とから構成されており、 当該母材金属との融点の差が、ほぼ１００℃以上である
   ことを特徴とする白金、及び白金合金用ろう材。
2. 【請求項２】さらに、重量配合比で、インジウム０．０
   ５〜２．０％、スズ０．０５〜２．０％、ガリウム０．
   ０５〜２．０％、ゲルマニウム０．０５〜２．０％、ジ
   ルコニウム０．０５〜１．０％、およびイットリウム
   ０．０５〜１．０％のうちの少なくとも一種が添加され
   ていることを特徴とする請求項１記載の白金、及び白金
   合金用ろう材。