JP4502516B2 - 装飾品用合金組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、新規の装飾品用合金組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同等の原子サイズ係数（ｓｉｚｅ ｆａｃｔｏｒ）（２．８７８：２．８５７７）、同様な結晶格子組織（面心立方晶（ｆ．ｃ．ｃ．））及び電気陰性度係数の大きいばらつきを有するアルミニウム−金合金は、種々の微細組織及び相を発現する。アルミニウム−金相図は、固溶体、共晶及び複合化合物（Ａｕ5Ａｌ3、Ａｕ3Ａｌ、ガンマ、等）の領域を示す。Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は、βマンガンに似た複雑な立方晶組織であり、電子：原子比が３：２で重量％比がＡｕ７８．５％：Ａｌ２１．５％では或る程度準安定状態にある。輝きのある紫−金色なので、特に貴金属商等が興味を示す。しかしながら、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は極めて脆く；普通のガラスや磁器のように、この化合物は強い衝撃で壊れると言う事実によって興味は大きく削がれる。事実、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェル（Ｒｏｃｋｗｅｌｌ）Ｂ硬度試験機を使って硬度試験を行なうことが出来ない程の脆さである；即ち、６０ｋｇ荷重を負荷する場合でさえ壊れる。
【０００３】
（株）徳力本店（Ｔｏｋｕｒｉｋｉ Ｈｏｎｔｅｎ Ｐｔｅ Ｌｔｄ．）名義の日本国特許出願昭６１−３０６４２号の教示によると、この脆性の問題を解決する１つの方法は、金の成分を７５重量％まで減らす一方でアルミニウムを２０ないし２４．５重量％まで使用し、同時にケイ素、マグネシウム、銅、亜鉛又はマンガンから成る群から選ばれる１種類又は２種類の添加元素を０．５ないし５重量％導入することである。添加元素（類）の相対量を変更することにより、基本的な紫色を失うことなく色調又は色相を微妙に変化させることが出来る。
【０００４】
Ａｕ−Ａｌ相図から判るように、ＡｕＡｌ系において、金の含量を７８．５重量％より少なくすると、同じ試料の中で２つの組織−即ち、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物、及びＡｌとＡｕＡｌ3の共晶組織−が共存することになる。従って、溶融相から徐冷するか、又は急速凝固試料を焼なましをすると、アルミニウムに富む共晶相が外側組織に析出することにより紫−金色の彩度が下がる。急速凝固試料を焼なましをしない場合でも装飾品の加工及び研磨の後、及び長期間にわたる使用の後でも相当ゆっくりとした速度ではあるが同様な紫−金色の色褪せも起こることがある。また、共晶でありＡｕ3Ａｌ相の硬度は、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物の硬度より大幅に低い（金７５重量％及びアルミニウム２５重量％の合金の場合は約１０％）。これらの２つの理由からこの合金の実用的利用の可能性は制約される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の明細書の目的に沿って、破壊することなく、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェルＢ硬度試験に耐えるのに充分な靭性を有するとして定義される新規の装飾品用合金を提供することが本発明の１つの目的である。ロックウェルＢ硬度試験を使用出来ることは、前記合金が装飾品を加工するのに好適である経験上の目安として理解される；即ち、前記合金がロックウェルＢ硬度試験に耐えることが出来ないほど脆いならば、前記合金は装飾品の中に使用出来ないほど脆い。“装飾品”と言う用語は、前記の靭性を必須とするメダル等（例えば、硬貨）を含めて、装身具等に用いられる装飾物品を意味する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面によると、溶融相から形成され、金７６〜８３．５重量％と、アルミニウム１６．５〜２１．５重量％と、パラジウム及びニッケルから成る群から選ばれる添加元素とからなる装飾品用合金であって、前記パラジウムの上限が４重量％、前記ニッケルの上限が２重量％であることを特徴とする装飾品用合金が提供される。
【０００７】
定義によると、純粋な金属間化合物Ａｕ3Ａｌ（Ａｕ７８．５重量％及びＡｌ２１．５重量％）は、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェルＢ硬度試験に耐える靭性を有しないので、本発明の装飾品用合金はこの純粋な金属間化合物Ａｕ3Ａｌを含まない。“実質的な紫の色相”と言う用語は、赤みがかった、又は桃色がかった紫色で、比較的明るい紫色を包含する。
【０００８】
装飾品用合金の硬度は、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物の硬度と実質的に同じ様な状態にあるのが好ましい；即ち、装飾品用合金の硬度はＡｕ3Ａｌの硬度上下約６％、更に好ましくは５％以内である。
【０００９】
或る実施態様では、金の含量は７８．５〜８３．５重量％である。
【００１０】
別の実施態様では、装飾品用合金は、金の含量が７８．５重量％より少なくて、更にパラジウム及びニッケルから成る群から選ばれる添加元素を含むことが出来る。アルミニウム含量は１８．５〜１９．５重量％が好ましい。金／アルミニウム比は３．６６より大きいことが好ましい。好ましい合金では、添加元素として使用される時のパラジウムの量は０．５重量％ないし４．０重量％の範囲内である；一方、添加元素として使用される時のニッケルの量は１．０重量％ないし２．０重量％の範囲内である。
【００１１】
金属成分を含む物品であって、この金属成分が本発明による装飾品用合金から加工される物品も提供される。
【００１２】
本発明の第２局面によると、アルミニウム１６．５〜２１．５重量％、パラジウム０〜４．０重量％、ニッケル０〜２重量％及び残部としての金（不純物及び付随的元素を除く）を含む装飾品用合金が提供される。本装飾品用合金は、少量又は微量の元素（例えば、酸素）を必要に応じて含むことも可能であり、この元素は規定された実施事項によって加えられ付随的成分を構成するか、又は不純物として存在する。或る実施態様では、本装飾品用合金はパラジウム０．５〜４．０重量％を含み、ニッケルを実質的に含まなくてもよい。第２の実施態様では、本装飾品用合金はニッケル１．０〜２．０重量％を含み、パラジウムを実質的に含まなくてもよい。全ての実施態様では、金／アルミニウム比は、３．６６を超えなければならない。第１及び第２実施態様では、アルミニウム含量は１８．５〜１９．５重量％が好ましい。
【００１４】
【発明の好ましい実施態様】
本発明を具体化する以下の実施例を参照することにより本発明は更によく理解されるが、これらは説明のためであり本発明を限定するものではない。
【００１５】
本発明を具体化する６個の実施例の合金及び２個の対照例合金を以下のように作製して試験した：
１．全ての試験片を、１００ｋｇ荷重のロックウェルＢ硬度試験機を使って試験した。試験片にロックウェルＢ硬度試験に耐え得る充分な靭性が不足していることが明らかな場合は、先ず、２００ｇ荷重の微小硬度試験を行なった後、焼なましを行ない、それに続いてロックウェルＢ硬度試験を行なった。
【００１６】
ｉｉ）全ての試験片に６００℃で焼なましをしてアルミニウムに富む低融点の共晶が析出するかどうかを検証した。そのような析出は、試験片の表面の赤みがかった紫色の領域の間にグレイがかった白色が現われることから判断される。
【００１７】
【実施例】
対照例１（Ａｕ７８．５重量％及びＡｌ２１．５重量％）
Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は輝いた紫の色相であるが、脆いことで知られている。２００ｇ荷重の微小硬度試験では、ビッカース（Ｖｉｃｋｅｒｓ）の表示は２５０であった（換算するとＨＲＢ−１０２）。焼なましをしても析出は認められなかった。その後で行なったロックウェルＢ硬度試験機を使った試験では、試験片は粉々に破壊した。
【００１８】
対照例２（Ａｕ７５重量％及びＡｌ２５重量％）
試験片は赤みがかった紫色であるがＨＲＢ９１で、対照例１よりも遥かに軟らかかった。その後で行なった焼なましによって、表面の赤みがかった紫色を大幅に減少する、Ａｌに富む大量の共晶析出物が生成した。
【００１９】
参考例１（Ａｕ８０．５重量％及びＡｌ１９．５重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや軟らかかった（ＨＲＢ １０１）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えると言う事実によって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２０】
参考例２（Ａｕ８１重量％及びＡｌ１９重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９６）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２１】
実施例１（Ａｕ７９．７重量％、Ａｌ１９．３重量％及びＰｄ１重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや硬かった（ＨＲＢ １０３）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織は桃色がかった紫色であった。
【００２２】
実施例２（Ａｕ７９．７重量％、Ａｌ１９．３重量％及びＮｉ１．０重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９７．５）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２３】
実施例３（７９．４重量％、Ａｌ１８．６重量％及びＰｄ２．０重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９７）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２４】
実施例４（Ａｕ７７重量％、Ａｌ２０重量％及びＰｄ３重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや硬かった（ＨＲＢ １０４．８）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２５】
前記の実施例は、添加元素（類）で合金化することにより、壊れ易くて脆いＡｕ3Ａｌ金属間化合物を、より強靭なガンマ相組織へ変態させて金に富む紫色の強靭な合金を作ることが出来ることを実証している。
【産業上の利用分野】
本発明は、新規の装飾品用合金組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同等の原子サイズ係数（ｓｉｚｅ ｆａｃｔｏｒ）（２．８７８：２．８５７７）、同様な結晶格子組織（面心立方晶（ｆ．ｃ．ｃ．））及び電気陰性度係数の大きいばらつきを有するアルミニウム−金合金は、種々の微細組織及び相を発現する。アルミニウム−金相図は、固溶体、共晶及び複合化合物（Ａｕ5Ａｌ3、Ａｕ3Ａｌ、ガンマ、等）の領域を示す。Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は、βマンガンに似た複雑な立方晶組織であり、電子：原子比が３：２で重量％比がＡｕ７８．５％：Ａｌ２１．５％では或る程度準安定状態にある。輝きのある紫−金色なので、特に貴金属商等が興味を示す。しかしながら、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は極めて脆く；普通のガラスや磁器のように、この化合物は強い衝撃で壊れると言う事実によって興味は大きく削がれる。事実、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェル（Ｒｏｃｋｗｅｌｌ）Ｂ硬度試験機を使って硬度試験を行なうことが出来ない程の脆さである；即ち、６０ｋｇ荷重を負荷する場合でさえ壊れる。
【０００３】
（株）徳力本店（Ｔｏｋｕｒｉｋｉ Ｈｏｎｔｅｎ Ｐｔｅ Ｌｔｄ．）名義の日本国特許出願昭６１−３０６４２号の教示によると、この脆性の問題を解決する１つの方法は、金の成分を７５重量％まで減らす一方でアルミニウムを２０ないし２４．５重量％まで使用し、同時にケイ素、マグネシウム、銅、亜鉛又はマンガンから成る群から選ばれる１種類又は２種類の添加元素を０．５ないし５重量％導入することである。添加元素（類）の相対量を変更することにより、基本的な紫色を失うことなく色調又は色相を微妙に変化させることが出来る。
【０００４】
Ａｕ−Ａｌ相図から判るように、ＡｕＡｌ系において、金の含量を７８．５重量％より少なくすると、同じ試料の中で２つの組織−即ち、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物、及びＡｌとＡｕＡｌ3の共晶組織−が共存することになる。従って、溶融相から徐冷するか、又は急速凝固試料を焼なましをすると、アルミニウムに富む共晶相が外側組織に析出することにより紫−金色の彩度が下がる。急速凝固試料を焼なましをしない場合でも装飾品の加工及び研磨の後、及び長期間にわたる使用の後でも相当ゆっくりとした速度ではあるが同様な紫−金色の色褪せも起こることがある。また、共晶でありＡｕ3Ａｌ相の硬度は、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物の硬度より大幅に低い（金７５重量％及びアルミニウム２５重量％の合金の場合は約１０％）。これらの２つの理由からこの合金の実用的利用の可能性は制約される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の明細書の目的に沿って、破壊することなく、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェルＢ硬度試験に耐えるのに充分な靭性を有するとして定義される新規の装飾品用合金を提供することが本発明の１つの目的である。ロックウェルＢ硬度試験を使用出来ることは、前記合金が装飾品を加工するのに好適である経験上の目安として理解される；即ち、前記合金がロックウェルＢ硬度試験に耐えることが出来ないほど脆いならば、前記合金は装飾品の中に使用出来ないほど脆い。“装飾品”と言う用語は、前記の靭性を必須とするメダル等（例えば、硬貨）を含めて、装身具等に用いられる装飾物品を意味する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面によると、溶融相から形成され、金７６〜８３．５重量％と、アルミニウム１６．５〜２１．５重量％と、パラジウム及びニッケルから成る群から選ばれる添加元素とからなる装飾品用合金であって、前記パラジウムの上限が４重量％、前記ニッケルの上限が２重量％であることを特徴とする装飾品用合金が提供される。
【０００７】
定義によると、純粋な金属間化合物Ａｕ3Ａｌ（Ａｕ７８．５重量％及びＡｌ２１．５重量％）は、１００ｋｇ荷重を用いるロックウェルＢ硬度試験に耐える靭性を有しないので、本発明の装飾品用合金はこの純粋な金属間化合物Ａｕ3Ａｌを含まない。“実質的な紫の色相”と言う用語は、赤みがかった、又は桃色がかった紫色で、比較的明るい紫色を包含する。
【０００８】
装飾品用合金の硬度は、Ａｕ3Ａｌ金属間化合物の硬度と実質的に同じ様な状態にあるのが好ましい；即ち、装飾品用合金の硬度はＡｕ3Ａｌの硬度上下約６％、更に好ましくは５％以内である。
【０００９】
或る実施態様では、金の含量は７８．５〜８３．５重量％である。
【００１０】
別の実施態様では、装飾品用合金は、金の含量が７８．５重量％より少なくて、更にパラジウム及びニッケルから成る群から選ばれる添加元素を含むことが出来る。アルミニウム含量は１８．５〜１９．５重量％が好ましい。金／アルミニウム比は３．６６より大きいことが好ましい。好ましい合金では、添加元素として使用される時のパラジウムの量は０．５重量％ないし４．０重量％の範囲内である；一方、添加元素として使用される時のニッケルの量は１．０重量％ないし２．０重量％の範囲内である。
【００１１】
金属成分を含む物品であって、この金属成分が本発明による装飾品用合金から加工される物品も提供される。
【００１２】
本発明の第２局面によると、アルミニウム１６．５〜２１．５重量％、パラジウム０〜４．０重量％、ニッケル０〜２重量％及び残部としての金（不純物及び付随的元素を除く）を含む装飾品用合金が提供される。本装飾品用合金は、少量又は微量の元素（例えば、酸素）を必要に応じて含むことも可能であり、この元素は規定された実施事項によって加えられ付随的成分を構成するか、又は不純物として存在する。或る実施態様では、本装飾品用合金はパラジウム０．５〜４．０重量％を含み、ニッケルを実質的に含まなくてもよい。第２の実施態様では、本装飾品用合金はニッケル１．０〜２．０重量％を含み、パラジウムを実質的に含まなくてもよい。全ての実施態様では、金／アルミニウム比は、３．６６を超えなければならない。第１及び第２実施態様では、アルミニウム含量は１８．５〜１９．５重量％が好ましい。
【００１４】
【発明の好ましい実施態様】
本発明を具体化する以下の実施例を参照することにより本発明は更によく理解されるが、これらは説明のためであり本発明を限定するものではない。
【００１５】
本発明を具体化する６個の実施例の合金及び２個の対照例合金を以下のように作製して試験した：
１．全ての試験片を、１００ｋｇ荷重のロックウェルＢ硬度試験機を使って試験した。試験片にロックウェルＢ硬度試験に耐え得る充分な靭性が不足していることが明らかな場合は、先ず、２００ｇ荷重の微小硬度試験を行なった後、焼なましを行ない、それに続いてロックウェルＢ硬度試験を行なった。
【００１６】
ｉｉ）全ての試験片に６００℃で焼なましをしてアルミニウムに富む低融点の共晶が析出するかどうかを検証した。そのような析出は、試験片の表面の赤みがかった紫色の領域の間にグレイがかった白色が現われることから判断される。
【００１７】
【実施例】
対照例１（Ａｕ７８．５重量％及びＡｌ２１．５重量％）
Ａｕ3Ａｌ金属間化合物は輝いた紫の色相であるが、脆いことで知られている。２００ｇ荷重の微小硬度試験では、ビッカース（Ｖｉｃｋｅｒｓ）の表示は２５０であった（換算するとＨＲＢ−１０２）。焼なましをしても析出は認められなかった。その後で行なったロックウェルＢ硬度試験機を使った試験では、試験片は粉々に破壊した。
【００１８】
対照例２（Ａｕ７５重量％及びＡｌ２５重量％）
試験片は赤みがかった紫色であるがＨＲＢ９１で、対照例１よりも遥かに軟らかかった。その後で行なった焼なましによって、表面の赤みがかった紫色を大幅に減少する、Ａｌに富む大量の共晶析出物が生成した。
【００１９】
参考例１（Ａｕ８０．５重量％及びＡｌ１９．５重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや軟らかかった（ＨＲＢ １０１）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えると言う事実によって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２０】
参考例２（Ａｕ８１重量％及びＡｌ１９重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９６）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２１】
実施例１（Ａｕ７９．７重量％、Ａｌ１９．３重量％及びＰｄ１重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや硬かった（ＨＲＢ １０３）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織は桃色がかった紫色であった。
【００２２】
実施例２（Ａｕ７９．７重量％、Ａｌ１９．３重量％及びＮｉ１．０重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９７．５）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２３】
実施例３（７９．４重量％、Ａｌ１８．６重量％及びＰｄ２．０重量％）
対照例１と比較すると、この試験片は軟らかかった（ＨＲＢ ９７）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２４】
実施例４（Ａｕ７７重量％、Ａｌ２０重量％及びＰｄ３重量％）
対照例１と比較すると、この試験片はやや硬かった（ＨＲＢ １０４．８）が、本試料は、ロックウェルＢ硬度試験に耐えることによって明らかなように対照例１よりも遥かに強靭であった。その後で行なった焼なましでは析出の徴候は認められず、結晶粒組織の色は桃色がかった紫色であった。
【００２５】
前記の実施例は、添加元素（類）で合金化することにより、壊れ易くて脆いＡｕ3Ａｌ金属間化合物を、より強靭なガンマ相組織へ変態させて金に富む紫色の強靭な合金を作ることが出来ることを実証している。
Claims (7)
- 溶融相から形成され、金７６〜８３．５重量％と、アルミニウム１６．５〜２１．５重量％と、パラジウム及びニッケルから成る群から選ばれる添加元素とからなる装飾品用合金であって、前記パラジウムの上限が４重量％、前記ニッケルの上限が２重量％であることを特徴とする装飾品用合金。
- ロックウェル硬度（ＨＲＢ）が９７〜１０４．８である請求項１記載の装飾品用合金。
- 金の含量が７８．５〜８３．５重量％である請求項１または２に記載の装飾品用合金。
- アルミニウム含量が１８．５〜１９．５重量％である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装飾品用合金。
- 金とアルミニウムの比が少なくとも３．６６であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装飾品用合金。
- 前記パラジウムが０．５重量％と４．０重量％の間の量で含まれる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装飾品用合金。
- 前記ニッケルが、１．０重量％と２．０重量％の間の量で含まれる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装飾品用合金。
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