JP6049813B1

JP6049813B1 - 装飾品用合金、装飾品用合金の製造方法及び装飾品

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Publication number: JP6049813B1
Application number: JP2015135806A
Authority: JP
Inventors: 雅彦小田切
Original assignee: AI Inc
Current assignee: AI Inc
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2035-07-07
Also published as: JP2017014609A

Abstract

【課題】純度が高く強度又は硬度が大きいＰｔ合金を提供する。【解決手段】装飾品用合金は、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む。この装飾品用合金の製造方法は、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％より大きく０．１０重量％より小さいＴｉ及びＩｎを、Ｃｕを主成分とするるつぼに入れる工程と、るつぼを熱してＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを液化させる工程と、液化したＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを鋳型に流し込む工程と、鋳型に流し込む工程の後に、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎを冷却する工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、装飾品に用いられる装飾品用合金、この装飾品用合金の製造方法、及びこの装飾品用合金を用いて製造された装飾品に関する。

指輪、ネックレス、イヤリング、ペンダント、ブローチ、時計バンド等の高級装飾品には、Ｐｔ（白金）合金が使用されることが多い。特許文献１には、９５重量％のＰｔと、５重量％以下のＰｄ、Ｃｕ、Ａｕを含む装飾品用合金が開示されている。また、特許文献２には、９９．０重量％以上のＰｔと、１．０重量％未満のＰｄ及びＢを含有する装飾品用合金が開示されている。

特開２００１−３３５８６３号公報特開２００９−２２１５３６号公報

装飾品としては、高純度の貴金属が好まれる。例えば９９．９重量％以上のＰｔを含む合金には、高品位であることを証明するホールマーク＜９９９＞Ｐｔが造幣局から付されるので、商品価値が高い。しかしながら、Ｐｔ９９９は純度が高く優れている反面、強度及び硬度が低くなり、装飾品に用いると変形に弱く、傷がつきやすくなってしまう。したがって、従来の装飾品用合金においては、Ｐｔの純度を９９．９％以上にすることが困難であった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、純度が高く強度又は硬度が大きいＰｔ合金を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む装飾品用合金を提供する。Ｔｉは、例えば、日本工業規格ＪＩＳＨ４６００ＴＰ３４０により規定されているチタンである。

上記の装飾品用合金においては、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％よりも大きくてもよい。例えば、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％の１．５倍以上である。

また、上記の装飾品用合金は、９９．９０重量％以上９９．９２重量％以下のＰｔを有してもよい。また、上記の装飾品用合金は、９９．９２重量％のＰｔ、０．０１重量％以上０．０３重量％以下のＴｉ、及び０．０５重量％以上０．０７重量％以下のＩｎを有してもよい。上記の装飾品用合金は、例えば、９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量のＴｉ、及び０．０６重量％のＩｎを有する。

本発明の第２の態様においては、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎを、Ｃｕを主成分とする容器に入れる工程と、前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを加熱して液化させる工程と、一部が液化した前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを前記容器内で撹拌する工程と、前記撹拌する工程の後に、前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを冷却する工程と、を有する装飾品用合金の製造方法を提供する。

上記の装飾品用合金の製造方法は、前記容器が収容されている溶解炉内を真空にする工程と、真空にした溶解炉にアルゴンガスを充填する工程と、をさらに有してもよい。

本発明の第３の態様においては、上記の装飾品用合金を含む装飾品を提供する。

本発明によれば、純度が高く強度又は硬度が大きいＰｔ合金を提供することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る合金を製造する方法を示す図である。装飾品を製造する方法を示す図である。

本発明者は、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む合金が、装飾品として用いるために必要な強度又は硬度を有することを見出した。９９．９重量％以上のＰｔを含む合金は、造幣局からホールマーク＜９９９＞Ｐｔが付される高品位の金属であるとされている。したがって、９９．９０重量％以上９９．９５％未満のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む合金は、高品位であると同時に大きな強度又は硬度を有する合金であり、装飾品用合金として好適である。なお、「０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎ」は、Ｔｉの重量％とＩｎの重量％の合計値が０．０５重量％以上０．１０重量％以下であることを意味する。したがって、例えば、０．０４重量％のＴｉ、及び０．０４重量％のＩｎを含む合金であってもよい。

図１は、本実施形態に係る合金を製造する方法を示す図である。
まず、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎを、溶解炉内のＣｕを主成分とする容器に収容する。容器は、例えば、るつぼ若しくは鋳型（水冷銅）である（Ｓ１）。セラミック製又は黒鉛製のるつぼを用いた場合、化学反応が生じてしまうので好ましくなく、銅製のるつぼを用いることが好ましい。また、溶解炉としては、高周波溶解炉よりも高い温度（例えば３０００℃）を維持でき、銅製鋳型に適合するアーク溶解炉を用いることが好ましい。なお、溶解炉としてプラズマ炉等の他の種類の炉を用いてもよい。

続いて、Ｔｉが酸化するのを防止するために、溶解炉内を高真空にした後にアルゴンガスを充填する（Ｓ２）。次に、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎにアーク照射することにより、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎの一部を液化させる（Ｓ３）。続いて、鋳型の近傍の溶解していないＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを溶解させるために、一部が溶融したＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを撹拌して、溶解しているＰｔ、Ｔｉ及びＩｎと溶解していないＰｔ、Ｔｉ及びＩｎとを反転させる（Ｓ４）。このように、鋳型内のＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを反転させることにより、溶解していないＰｔ、Ｔｉ及びＩｎにアーク照射して、全てのＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを溶解させることができる。全てのＰｔ、Ｔｉ及びＩｎが完全に液化するまでＳ３及びＳ４の工程を繰り返す。

全てのＰｔ、Ｔｉ及びＩｎが完全に液化すると（Ｓ５においてＹｅｓ）、鋳型内のＰｔ、Ｔｉ及びＩｎを冷却することにより、合金が製造される（Ｓ６）。合金を鋳型から取り出すことにより、装飾品地金が完成する（Ｓ７）。

なお、例えば１００ｇの装飾品用地金を製造する場合、０．９５ｇ以下のＰｔ、０．０５ｇ以上０．１０ｇのＴｉ及びＩｎから、上記の工程（Ｓ１乃至Ｓ７）により種地金を製造し、その後、種地金に９９ｇのＰｔを加えて、高周波溶解炉等で装飾品用地金を製造してもよい。一旦種地金を製造した後は、セラミックるつぼ又は黒鉛るつぼを使用しても化学反応が生じることはない。

図２は装飾品を製造する方法を示す図である。
まず、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎを含む合金を入れたるつぼと装飾品鋳型を双方が接するよう鋳造機内の回転アームの所定の場所にセットする（Ｓ１１）。続いて、鋳造機を高真空にし、その後、アルゴンガスを充填する（Ｓ１２）。

次に、鋳造機を加熱し、目標温度に到達した後に、回転アームを回転させる（Ｓ１３）。アームを回転させることにより生じた遠心力により、るつぼ内の溶融したＰｔ合金を複雑な形状の装飾品鋳型内に万遍なく均等に行き渡らせ、装飾品鋳型内に気泡が発生することを防止することができる。

続いて、合金を充填した装飾品鋳型を冷却する（Ｓ１４）。冷却方法としては、水槽の水に装飾品鋳型を浸すことによる冷却方法が望ましい。
冷却した後に、装飾品鋳型を壊し、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎを含む合金による装飾品鋳造物を装飾品鋳型から取り出す（Ｓ１５）。一つの装飾品鋳型により、複数の装飾品鋳造物を作成できる場合、取り出した装飾品鋳造物から個々の装飾品を分離する（Ｓ１６）。

なお、上記の説明において、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎをるつぼに入れた後に、溶解炉内にアルゴンガスを充填するものとしたが、溶解炉内にアルゴンガスを充填する工程は、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎをるつぼに入れる前に実行してもよい。

装飾品鋳型の製造方法は、以下の通りである。
装飾品のデザイン画が完成すると、当該デザイン画に基づいて、三次元ＣＡＤを用いて三次元立体画像のデジタル情報を作成する。その後、作成したデジタル情報を三次元造型
機に設定し、三次元造型機により元型を作成する。次に、図２と同様な工程により、銀を主原料として、元型に基づいて銀製の原型を製造する。原型の素材は他の金属であってもよい。

原型を作成する理由は、以下の通りである。まず、非金属性の元型から直接装飾品を製造することにより、設計した形状と微妙に異なる形状装飾品ができることを防ぐためである。また、原型を作成することにより、装飾品を大量生産する都度、三次元造形機を稼働させる必要がなくなる。さらに、後述のゴム型を作成する工程において元型を使用する場合、元型が変形してしまうおそれがあるが、原型を使用することにより、元型が変形することを防止することもできる。

その後、当該原型を使用して装飾品のゴム型を作成し、当該ゴム型にワックスを注入し、ワックスを固形させることによりワックス性型ができる。ワックス性型を作成する工程を繰り返して、複数の同一のワックス性型を製造してもよい。

次に、作成したワックス性型をゴム製台座に建てられたワックス柱に接着させ、ワックスツリーを作成する。その後、ワックスツリーをステンリングに入れて石膏を充填し、石膏を固形化する。

次に、ワックスツリーと石膏に満たされたステンリングを炉に入れて、これらを加熱することにより、ステンリング内のワックスを溶融、流出させ、石膏部分を焼結させる。
最後に、ステンリングを適性温度に保温し、焼結した装飾品凹型の鋳型が完成する。

このように、鋳造方式を用いて本実施形態に係る合金を製造することにより、鍛造方式を用いて合金を製造するよりも複雑な形状に加工することができる。ただし、本実施形態に係る合金の製造方法は、上記の鋳造方式に限定されるものではなく、鍛造方式を用いて合金を製造してもよい。

以下、本発明の実施例を示す。表１は、Ｐｔ、Ｔｉ及びＩｎの比率を変えて上記の鋳造方式を用いた製造方法により製造した合金の硬度を測定した結果を示す。

表１における強度は、圧縮試験機（型名：株式会社オリエンテック製ＲＴＣ−１３１０）を用いて測定した。強度は、合金の試験片を引張試験機の荷重計にセットし、合金の長さ方向の変位量が１０％増加した時点での荷重（kgf）及び変位量が２０％増加した時点での荷重（kgf）により表されている。数値が大きいほど強度が大きいことを示している。なお、試験片として、幅２．８ｍｍ、厚さ１．７ｍｍ、内径１７．５ｍｍのリング形状の合金を使用した。

表１における硬度は、微小硬度試験機（型名：株式会社アカシ製ＭＶＫ）を用いて、ＪＩＳＺ２２４４により規定される低試験力ビッカーズ硬さ試験（硬さ記号ＨＶ０．３、試験力２．９４２Ｎ）により測定した。試験片として、長さ４ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ３ｍｍの直方体合金を使用した。

［分析１］
実施例１〜１０の結果を比較例１〜２と比べると、実施例１〜１０の全てにおいて、比較例１〜２よりも強度が大きいことがわかる。このことから、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む合金の優位性を確認できた。

［分析２］
実施例１〜５及び実施例１０の結果を比較例１〜３と比べると、実施例１〜５の全てにおいて、比較例１〜３よりも硬度が大きいことがわかる。このことから、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％よりも大きいことが好ましいことを確認できた。また、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％の１．５倍以上であることが好ましいことを確認できた。

［分析３］
実施例１〜５の結果を比較例１〜２と比べると、実施例１〜５の全てにおいて、比較例１〜２よりも強度及び硬度の両方が大きいことがわかる。このことから、Ｐｔが９９．９０重量％以上９９．９２重量％以下であり、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％よりも大きいことが好ましいことを確認できた。

［分析４］
実施例３〜５の結果を比較例１〜３と比べると、実施例３〜５の全てにおいて、比較例１〜３よりも強度及び硬度の両方が大きいことがわかる。このことから、Ｐｔが９９．９２重量％であり、Ｉｎの重量％がＴｉの重量％よりも大きいことが好ましいことを確認できた。

具体的には、９９．９２重量％のＰｔ、０．０１重量％のＴｉ、０．０７重量％のＩｎから構成される合金、９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量％のＴｉ、０．０６重量％のＩｎから構成される合金、及び９９．９２重量％のＰｔ、０．０３重量％のＴｉ、０．０５重量％のＩｎから構成される合金は、装飾品に適した強度及び硬度を有していることがわかる。このうち、強度と硬度のバランスの点で、９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量％のＴｉ、０．０６重量％のＩｎから構成される合金が特に優れていることもわかる。

以上の点から、実施例１〜１０に示したＰｔ、Ｔｉ、Ｉｎからなる合金を含む装飾品は、高純度であると同時に傷がつきにくい強度及び硬度を有することがわかる。

［本実施形態における効果］
以上説明したように、本実施形態に係る９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む装飾品用合金は、（１）高強度で耐変形性に優れており、（２）高硬度で摩耗性に優れており、金属表面に傷がつきにくく、（３）Ｐｔの純度が高い。したがって、本合金を用いることにより、高品位な装飾品を提供することが可能になる。

また、本実施形態に係る装飾品用合金の製造方法によれば、宝飾業界で一般的に用いられる鋳造方式を用いて、９９．９０重量％以上９９．９５％以下のＰｔと、０．０５重量％以上０．１０重量％以下のＴｉ及びＩｎと、を含む装飾品用合金が不要な化学反応を起こすことなく、複雑な形状のデザイン性が高い装飾品に適した合金を製造することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Claims

９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量のＴｉ、及び０．０６重量％のＩｎを有する装飾品用合金。
９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量のＴｉ、及び０．０６重量％のＩｎを、Ｃｕを主成分とする容器に入れる工程と、
前記容器が収容されている溶解炉内を真空にする工程と、
真空にした溶解炉にアルゴンガスを充填する工程と、
前記アルゴンガスを充填した後に、前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを加熱して液化させる工程と、
一部が液化した前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを前記容器内で撹拌する工程と、
前記撹拌する工程の後に、前記Ｐｔ、前記Ｔｉ及び前記Ｉｎを冷却する工程と、
を有する装飾品用合金の製造方法。
９９．９２重量％のＰｔ、０．０２重量のＴｉ、及び０．０６重量％のＩｎを有する装飾品用合金を含む装飾品。