JP5553301B2 - 個別化装飾用合金及びその製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、特許請求項１のプリアンブル部による金属材料の個別化方法、及び特許請求項１９のプリアンブル部による個別化装飾用合金に関する。

数々の宝石類などの象徴的物品、並びに装飾的物品及び形見の個別化又は個性化は、人間の基本的要求と一致する。多くの人々は、個別独特かつ個性的な装飾品を所有することによって集団から目立ち、或いは他の人若しくは生きものとの関係又は結合の重要性を表現したいと思っている。個性化装飾品に対する最初のステップは、長い間慣習となっている、標準的な装飾品の、例えば彫刻による機械加工である。この場合、例えば、結婚相手の名前と結婚日付を結婚指輪に彫刻する。しかし、結婚した人との関係は、純粋に観念的であり、事実上、実体がないままである。したがって、このようにして製造された装飾品は、所望の人との直接の物質的又は実在的関係を欠いている。

数千年前でさえ、この要求は多くの文化において装飾品の発展をもたらし、例えば、特定の人の一房の髪が装飾品の適切な収容スペース内に保管された。多様なこのような装飾品は、仙骨から遺品の保管まで知られている。しかし、西洋文化では最近、骨又は歯などの人体の部分の保管は、ある程度タブーになってきており、それにはいくらか病的な趣がある。したがって、代替物を有することが望ましい。

日本国特許出願公開第２００２０８５１１６号明細書は、この目的のために設けられたオリフィスに樹脂で人の毛髪を埋め込んだ装飾品を開示している。このような装飾品の製造では、所望の人との関係は物質的表現で達成されているが、それにもかかわらず、芸術家又は彫金職人は、樹脂／毛髪混合物のための十分に大きい収容スペースを必ず与えなければならないので、芸術家又は彫金職人の創造的自由が大いに制限される。さらに、実際の装飾品と、導入される樹脂／毛髪混合物との間の結合は簡単な手段で離され得るので、装飾品との密接な関係がない。

米国特許出願公開第２００２／００２５３９２号明細書は、ガラスと、火葬にした人又は動物の遺骸からの形見の製造方法を記述している。灰を、ガラスの製造を補助する添加剤と混ぜ、粉末に加工する。その後ガラスから形見を製造する。製造面では、灰はガラス内の望ましくない不純物を構成する。このことは、消費者にガラスひいては形見が精製されていないという感覚を与えるが、ある程度灰が混入しており、この場合もやはり、これらの形見が市場で受け入れられるのを困難にしている。

国際特許出願公開第０３／００８０８４号パンフレットは、人又は動物起源の炭素を使用する人工宝石の製造方法を記述している。炭素は人又は動物の遺骸を火葬して得る。灰をろ過し、ハロゲン精製段階で精製し、その後黒鉛化する。このようにして得られた黒鉛から、引き続き既知の昇華技術で宝石を製造する。

国際公開第２００６／０８２２５９号パンフレットには、個別化人工宝石又はダイヤモンドのさらなる製造方法が開示されている。人又は動物起源、例えば一房の髪のケラチンの炭化によって、必要な炭素の一部が得られる。これらの宝石の１つの欠点は、主に極めて複雑な製造プロセスによってもたらされるその高い価格である。人工的な個別化宝石の製造は複雑であり、かつ大量の初期材料、複雑な精製プロセス及び複雑な製造装置を必要とする。さらに、これらの宝石は、構造上の理由のため、装飾品において普遍的に使用することができない。

少なくとも部分的に人又は動物の毛髪を含む初期材料の炭化による炭素に富んだ材料の製造方法は、独国特許出願公開第１２５５６２９号明細書から公知である。

米国特許第６３８２１１１Ｂ１号明細書は、火葬の焼却残留物（例えば、人又は動物起源の骨又は火葬した体部分の灰）からの形見のさらなる製造方法を記述している。その明細書及び特許請求項１から、火葬残留物が本質的な方法ステップでか焼されること、すなわち、有機成分と炭素がほとんど除去されることが明白になる。１つの典型的実施形態では、このようにしてか焼された灰を金属溶融物に添加することが提案されている。灰と金属は混ざらないので、灰は、そのより低い密度の結果として金属上に浮き、その後の金属の冷却中に、最終生成物の表面上に定着する。冷却後、最終生成物をさらに機械的に加工して金属シートにし、灰を備えた面を一緒に寄せて、圧縮によって灰を少なくとも部分的に金属材料内に含める。さらなる典型的実施形態において、米国特許第６３８２１１１Ｂ１号明細書は、ＰＶＡを添加して、銅粉末と微細に粉砕したか焼骨灰との混合物を製造する方法を記述している。この混合物を冷圧し、その後融かす。冷却後、融け込んだ灰と共に銅を磨くことができる。灰が機械的に金属中に結合している、金属製のこのような個別化装飾品は以下のような多数の欠点がある：灰は単に機械的な力によって装飾品の表面又は内部に結合しているだけなので、材料特性の耐久性又は抵抗性が制限される。冷却状態で加工する際の個別成形は制限され、そうでなくても灰は金属から再び離れて浮上するので、加熱状態で又は溶融金属を用いて加工することができない。

したがって、本発明の目的は、上述した欠点のない、金属材料の個別化方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、改良された材料特性のため象徴的物品の製造に適した個別化金属材料を提供することであり、この新規な材料は、簡単な方法で加工することができ、費用効果的及び小量で製造することができ、かつ技術者に創造的自由及びデザインについていずれのさらなる制限をも課さない。

本発明が基礎とする目的は、独立請求項１及び１９に記載の方法及び装飾用合金の技術的特徴によって達成される。本発明の概念を定義する特徴は、それぞれ従属請求項２〜１８及び２０〜２２の主題である。

本発明の本質的な態様は、象徴的物品の製造に役立つか又は象徴的物品が少なくとも部分的に構成する金属材料内に有機起源の炭素を化学的及び物理的に結合させることである。本発明により、さらに個別化装飾品若しくは形見に加工するため、金属材料から個別化装飾用合金が製造され、又は以前に製造された装飾品若しくは形見が個別化される。簡単にするため、本出願は装飾用合金についてだけ述べる。この用語は、特に断らない限り、以前に製造された象徴的物品、例えば数々の宝石類、装飾品又は形見をも包含する。

この場合、個性化装飾用合金の製造のための初期材料は、選択された明確に識別可能な個体又は明確に識別可能な群の個体からの炭素含有有機基礎材料に由来する。本発明の製造方法では、このような基礎材料を炭素に富んだ初期材料に変換する。基礎材料は明確に識別可能な個体又は群の個体、好ましくは明確に識別可能な人又はそのような群の人由来である。簡単にするため、以降、人についてのみ言及するが、明確にそうでないと述べない限り、この用語は一群の人、例えば、結婚したカップル、及び動物、例えば家畜、又は一群の動物をも包含する。特定の人に明確に割り当てられる明確に識別可能な基礎材料を使用すると、製造される金属装飾用合金又は製造される象徴的物品が、それぞれの人との個人的かつ直接の物質的関係を有することを確実にする。

金属材料の個別化又は個性化方法は、２つの本質的な方法ステップ：一方で、特定の人に明確に割り当てられる有機起源の明確に識別可能な基礎材料の、炭素に富んだ、好ましくは炭化した初期材料への変換と、他方で、この炭素に富むか又は炭化した初期材料、特に該初期材料の炭素の、適切な金属材料への物理的及び化学的組み込みを含む。この場合の初期材料は本質的に炭素供与体として役立つ。

この文脈の用語「金属材料」は、少なくとも以下のものを含む：室温で少なくとも部分的に結晶形態である、すなわち結晶若しくは金属格子構造又は種々の格子構造を有する固体を形成している、純粋金属、金属合金、擬合金、金属又は炭化物の混合物。好ましくは、当該金属材料は、宝石類の製造、特に彫金技術の当業者に既知の材料から選択される。

本発明の装飾用合金の製造のため、本発明の初期材料の少なくとも一部を金属材料内に物理的及び化学的に挿入し、好ましくは金属材料の結晶構造内の隙間に組み込み又は溶かす。この場合の組み込みは、金属材料、若しくはその一部の格子構造へ直接、及び／又は種々の結晶構造、若しくはその一部の間の境界層へ起こる。組み込みは、金属材料と、炭素に富んだ混晶、中間相若しくは炭化物を形成しているか又は金属材料内で直接溶解している、初期材料の少なくとも一部、好ましくは炭素を伴う。組み込み後、初期材料と金属材料との間に永久的な物理的及び化学的相互作用が生じる。

重量測定によって、初期材料又は炭素の富化又は挿入が成功したかを点検することができる。この場合、金属材料内で結合している初期材料又は炭素の重量分率は、富化又は組み込み前後の、金属材料、装飾用合金又は象徴的物品の正確な重量測定によって決定される。本発明の方法の結果として起こった炭素富化を正確に決定するためのさらなる可能性は、冶金術及び材料試験で慣習的かつ普及している発光分光測定（誘導結合プラズマ発光分光測定）を使用することである。

使用する金属材料は、好ましくは、アルミニウムＡｌ、ケイ素Ｓｉ、チタンＴｉ、バナジウムＶ、クロムＣｒ、マンガンＭｎ、鉄Ｆｅ、ニオビウムＮｂ、モリブデンＭｏ、タンタルＴａ、タングステンＷ、パラジウムＰｄ又は白金Ｐｔなどの金属である。この群の金属材料は、以下の２つの特性によって区別される：一方で、有意な量、好ましくは少なくとも０．５重量％の範囲の炭素と結合し；他方で、金Ａｕ、銀Ａｇ又は銅Ｃｕなどの他の金属と合金になり得る。後者の金属は、典型的に宝石類の製造のために使用されるが、それら自体、炭素を組み込むことができないか、又は非常に小量、例えば２質量千分率までしか炭素を組み込むことができない。

象徴的物品であると解釈しなければならないものは、その形状及び構造（デザイン）及び大きさに関係なく、ある人、特に男性又は女性にとって特別な象徴的重要性がある物品又は物品の構成要素、例えば、１つの宝石又は装飾品（指輪、時計、オルゴール）、思い出に関連する物品（金属の溶融片、キーホブ、キー、ナイフ、額縁、メダル、ゴブレット）、お守り（コイン）又はタリスマンである。

初期材料の組み込みは、引き続き１つ以上の象徴的物品が全体的若しくは部分的に製造される金属材料へ起こるか、又は既に製造されている１つ以上の象徴的物品の金属材料へ起こる。

本発明により、明確に特定の人に割り当てることができる炭素含有有機基礎材料を、炭素に富んだ、好ましくは炭化した初期材料に変換する。必要な場合、初期材料への変換中、すなわち同時又はさらなる方法ステップで引き続いて、この基礎材料の炭素含量を増やす。基礎材料の炭化又は炭素富化は、好ましくは基礎材料のコークス化、木炭化又は黒鉛化によって起こる。本発明のさらなる実施形態により、焼却又は火葬の残留物でさえ、処理材料を初期材料として使用できるように、基礎材料として精製及び処理することができる。

一般に、初期材料は、好ましくは４５〜１００重量％、好ましくは７０〜１００重量％、特に好ましくは７５超〜９５重量％の炭素を含む。好ましい実施形態によれば、初期材料は、５０メッシュ未満の粒径の微粉又は細粒形態である。

好ましく本発明の初期材料を製造するための基礎材料となるものは、例えば結婚相手若しくは家畜などの特定の人に割り当てることができる、又は、例えば家族のメンバー若しくは結婚したカップルなどの一群の人、又は複数の動物に明確に割り当てることができる人、又は動物であり、或いは必要な場合、植物材料でさえある。好ましい実施形態によれば、使用する基礎材料は、ケラチンを含有する人又は動物材料、例えば、毛髪、毛皮、指爪又はそれらの混合物である。

少なくとも１つの特別な明確に定識別可能な人に由来する有機基礎材料の選択は、以下の質問によって影響を受け得る：
・誰、すなわちどの個体（男性又は女性）又は１群の個体が基礎材料を選択するか。（例えば、死亡した人の親戚又は結婚したカップル）
・人が由来する基礎材料は誰に由来するのか。（例えば、死亡した人又は結婚相手の毛髪又は焼却遺骸）。

本発明によれば、初期材料を基礎材料に明確に割り当て、結果として、特定の明確に識別可能な人に割り当てることが重要であり、それで、本発明の方法による金属材料への初期材料の組み込み後に、特別な明確に識別可能な人との物質的関連を構成する装飾用合金及び／又は象徴的物品が得られる。

さらなる選択の可能性は、装飾用合金又は象徴的物品を全体的又は部分的に製造するための金属材料を考慮し、また、その金属材料が個別化される、象徴的物品を考慮する。

仮に、さらなる好ましい実施形態によれば、金属材料は、第１の材料群と第２の材料群との合金を含み、初期材料は、好ましくは優先的に第１の材料群内に組み込まれる。この場合、第１の材料群は、第２の材料群に対して、好ましくは初期材料若しくは初期材料の炭素の富化に適しているという点又は初期材料が好ましくは若しくは優先的に第１の材料群内でのみ結合しているという点で区別される。

金属材料又は金属材料の第１の材料群へ組み込まれた初期材料の分率は、炭化物を形成する材料については化学量論的に計算され、それはＳｉＣについて０．５重量％以下〜４５重量％以上、例えば４２．８重量％でよい。初期材料と化学量論的に計算可能な炭化物を形成しないが、炭素の格子間組み込み又は格子間溶解に基づいている金属材料又は金属材料の第１材料群の場合、組み込まれた初期材料の分率は、同様に数重量％まで、好ましくは１〜１０重量％、特に好ましくは１．２〜５重量％である。

本発明によれば、好ましくは個別化装飾用合金又は個別化象徴的物品を製造するために使用する基礎材料、ひいては炭素に富んだ初期材料、特に、その炭素分率は、好ましくは人又は動物のケラチンの炭化又はコークス化に由来する。

金属材料の個別化又は個性化方法は、同様のやり方で金属材料へ組み込める別の初期材料、例えば窒素に富んだ初期材料でも可能である。炭素と同様、窒素を金属材料の格子構造へ挿入するか又は格子間に溶解させることができる。

既に述べたように、初期材料又は炭素の、金属材料への組み込みは、物理的及び化学的活性メカニズム又は初期材料と金属材料との間の物理的及び化学的相互作用によって起こる。これは、拡散若しくは浸炭を介して、晶出又は溶解によって達成され得る。５０メッシュ未満の粒径の微粉又は細粒初期材料は、初期材料の金属材料への拡散、及び晶出又は溶解前の初期材料と金属材料との完全な混合の両方を助長する。

浸炭では、知られているように、炭化した初期材料が金属材料と相互作用する。相互作用の持続時間及び条件は、金属材料の材料特性によって決まり、融点未満の温度では、数時間〜数日に達する。この場合、初期材料の炭素は金属材料へ拡散して混晶、中間相又は炭化物を形成する。拡散は、好ましくは少なくとも部分的に空気を除いて、すなわち最小限の酸素含量下で起こり、初期材料及び／又は金属材料の酸化を阻止又は最小限にする。低炭素鉄又はスチールの場合、１〜１．２重量％の炭素含量は、この場合９５０℃にて８時間以内で表面の最初のミリメーター内で達成され得る。

浸炭は、金属材料の融点未満で行うことができるので、既に仕上がった、すなわち既製の金属の若しくは金属を含む数々の宝石類又は象徴的物品の個別化にも非常に好適である。

晶出では、金属材料の融解温度より高い第１の温度範囲Ｔ１、例えば、融点より３００℃〜４００℃高い温度で初期材料を金属材料と混合する。この第１の混合物を引き続き第２の温度範囲Ｔ２に冷却する。この第２の温度範囲Ｔ２は、例えば、金属材料の溶融物全体が晶出する、すなわち結晶構造の金属の固体に完全に変化する（凝固する）温度より１００℃〜１５０℃高い位置にある。しかし、第２の温度範囲Ｔ２では、初期材料の一部は、溶融金属材料の一部と共に既に晶出し、混晶、中間相又は炭化物から成る、炭素に富んだ第２の混合物を形成する。第２の温度範囲Ｔ２が長くかつ正確に維持又は保持されるほど、多くの初期材料が金属材料内で結合し得る。第２の温度範囲Ｔ２未満にさらに冷却する間に、未だに存在して第２の混合物を有する溶融金属材料が完全に晶出する。未結合初期材料は、その低い密度のため、晶出した材料の表面の背後に、例えばスラグとして残り、簡単な方法で除去することができる。

晶出は、結晶化中に、炭素をその格子構造へ結び付けるか又は２つの格子構造の境界領域へ結び付ける金属材料に好適である。晶出は、第１及び第２の材料群を含み、初期材料が好ましくは又は優先的に２つの材料群の一方にのみ結合し、２つの材料群が一緒に晶出する、すなわち完全に混合し、ひいては合金になる、金属材料又は装飾用合金の好ましい製造方法でもある。第１の材料群は、特に、炭化物形成金属、例えばケイ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニオビウム、モリブデン、タンタル及びタングステン、又はそれらの混合物（合金）を含み、第２の材料群の金属、例えば金、銀及び銅、又はそれらの混合物と合金になり得る。

当該分野の当業者は、測定又は計算した相図に基づいて全ての好ましい金属材料の温度保持点、すなわち第１及び第２の温度範囲Ｔ１及びＴ２を選択することができる。

溶解では、初期材料の炭素が溶融金属材料内で原子レベルにおいて直接結合又は格子間で溶解し、その後急速に冷却される。結晶化の間に、溶融物の冷却が起こりながら、特に、初期材料の炭素が再び凝集する時間なしで残り、この炭素は、金属材料の規則的な結晶格子の隙間に分布して原子レベルで結合したままである。溶解は、初期材料又は炭素と全く又は不十分にしか混晶、中間相又は炭化物を形成しない金属材料に好適である。この群の金属材料の代表は、マンガン、パラジウム及び白金である。白金は、このようにして永久的に１．２重量％の炭素をその結晶格子中に吸収することができる。

晶出と溶解では両方とも、初期材料の組み込みは、金属材料が完全又は部分的に溶融した状態で起こる。したがって、これらの方法は、装飾用合金、例えば装飾目的のワイヤー又はブランクの製造に好適であり、装飾用合金又は完成象徴的物品の鋳造にも適する。

好ましい典型的実施形態によれば、溶融及び鋳造は、真空チャンバーを備えた誘導炉内、すなわちほとんど空気を除いて起こり、酸化プロセスを阻止又は最小限にする。誘導による加熱に伴う、溶融物内の対流の動きと流れは、初期材料と金属材料の完全な機械的混合を補助し、材料の異なる密度のための分離を阻止する。初期材料の炭素は優先的に金属材料へ結合するので、好ましくは外来炭素を含まないるつぼ又は鋳型、すなわち、例えば、黒鉛を含まないるつぼ又は鋳型を使用しなければならない。

以下、典型的実施形態を用いて本発明を説明するが、本発明の概念は、記載する実施形態に限定されない。

第１の典型的実施形態により、鉄から成る既に以前に製造された形見を浸炭によって個性化又は個別化する。形見を微粉炭素の形態の初期材料と共に容器内に密封する。初期材料は、特定の明確に識別可能な人の毛髪のコークス化に由来する。引き続き容器を数時間〜数日間、例えば８〜１０時間、６００℃から鉄の融点の間の温度、通常９５０℃に加熱する。この場合、初期材料の炭素は数ミリメートル、通常０．８〜１．２ｍｍまで鉄の中に拡散する。この方法によって、化学量論的に最大の可能な６．６７重量％までの炭素で鉄を富化することができる。

第２の典型的実施形態では、指輪を使用する両結婚相手由来の初期材料を晶出させることによって一対の個別化金／チタン結婚指輪を製造する。金とチタンは完全に混和し得るので、如何なる重量比でも安定した混晶を形成する。重量で７５％の金、２２％のチタン及び初期材料（その炭素量が少なくとも残り３％に相当する）から成る初期微粉混合物から、１８カラットの金を有する一対の金／チタン指輪の製造が行われる。混合物を誘導炉内で２０００℃（第１の温度範囲Ｔ１内）にて融かし、混ぜ、誘導対流によって２時間で均質にする。この溶融物を引き続き１８００℃に冷まし（第２の温度範囲Ｔ２内）、この温度でさらに２時間保持して炭化物を結晶化させる。引き続く２つの指輪の鋳造において、２〜３重量％の炭素分率を有する均質かつ微結晶性の１８カラット金／チタン合金が得られる。

第３の典型的実施形態では、白金から成る個別化時計ケースを溶解によって製造する。微紛の炭素に富んだ初期材料を誘導炉内で約１７３０℃の白金／炭素混合物の共融温度より高い温度にて白金に溶かす。共融温度未満の溶融物の引き続く急冷中に鋳造の結果として、約１．２重量％の炭素は白金結晶格子の隙間に結合したままである。次に、この炭素が結合した白金を標準的手段でさらに加工する。金又は銀と合金になる結果として、白金／炭素混合物の共融温度が低下することがあり、又はタングステンと合金になることによって共融温度が上昇し得る。

Claims (10)

1. 有機起源の炭素含有基礎材料による金属材料の個別化方法であって、以下のステップ：
   ａ．少なくとも１人の特定の明確に識別可能な人若しくは動物又は明確に識別可能な群の人若しくは動物に由来する炭素含有有機基礎材料の、炭素に富んだ又は炭化した初期材料への変換と、
   ｂ．前記初期材料の少なくとも炭素の、前記金属材料への物理的及び化学的組み込みとを含む方法。
2. 組み込みが、少なくとも前記金属材料の結晶構造の一部内で起こり、及び／又は少なくとも部分的に前記金属材料の種々の結晶構造間で起こる、請求項１に記載の方法。
3. 前記初期材料の少なくとも炭素が、前記金属材料と混晶、中間相又は炭化物を形成する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記基礎材料が、人又は動物起源のケラチンを含み、この基礎材料が、下記群：毛髪、毛皮、指爪又はその混合物から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記炭化した初期材料が、前記基礎材料の木炭化、コークス化又は黒鉛化によって得られる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記初期材料が、４５〜１００重量％の炭素を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記初期材料が、７０〜１００重量％の炭素を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記初期材料が、７５超〜９５重量％の炭素を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記初期材料が５０メッシュ未満の粒径の微粉又は細粒である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記金属材料が、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、ニオビウム、モリブデン、タンタル及びタングステン並びにそれらの合金からなる群より選択される第１の材料と、金、銀及び銅並びにそれらの合金からなる群より選択される第２の材料との合金であり、前記初期材料が、優先的に前記第１の材料に組み込まれる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。