JP6322300B1 - 白金加工品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】塩化ナトリウム及び塩化カリウムを使用することなく、白金の表面を硬化させた白金加工品を製造する。【解決手段】白金加工品の製造方法は、炭化ホウ素、炭化ケイ素及び石膏を含む処理剤を製造する工程と、容器に溶岩を収納する工程と、前記溶岩上に、前記処理剤を載置する工程と、前記処理剤上に第１の白金製の部材を載置する工程と、前記第１の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、前記処理剤上を溶岩で覆う工程と、前記処理剤上を前記溶岩で覆った後に、前記容器を所定の時間加熱する工程と、前記容器を所定の時間加熱した後に、前記容器を所定の時間冷却する工程と、を有する。【選択図】図４
Description
本発明は、白金加工品の製造方法に関するものである。
従来、金属、又は非金属を拡散浸透させることで、金属の表面を硬化する処理が行われている。特許文献１には、炭化ホウ素、ほう砂の混合物に、塩化ナトリウム、塩化カリウムの塩類を添加して、るつぼ内にて混合し、その混合物内に白金（Ｐｔ）を投入して、電気炉内で加熱することにより、白金（Ｐｔ）の表面を硬化する方法が開示されている。
特許文献１に記載された方法では、塩化ナトリウムや塩化カリウムの塩類を用いるため、るつぼや炉が劣化しやすいという問題が生じていた。そこで、他の材料を用いて白金の表面を硬化する方法が求められていた。
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、塩化ナトリウム及び塩化カリウムを使用することなく、白金の表面を硬化する白金加工品の製造方法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、炭化ホウ素、炭化ケイ素及び石膏を含む処理剤を製造する工程と、容器に溶岩を収納する工程と、前記溶岩上に、前記処理剤を載置する工程と、前記処理剤上に第１の白金製の部材を載置する工程と、前記第１の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、前記処理剤上を溶岩で覆う工程と、前記処理剤上を前記溶岩で覆った後に、前記容器を所定の時間加熱する工程と、前記容器を所定の時間加熱した後に、前記容器を所定の時間冷却する工程と、を有する白金加工品の製造方法を提供する。
また、前記第１の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、前記溶岩で覆う工程との間に、前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、前記第１の白金製の部材を覆った前記処理剤上に第２の白金製の部材を載置する工程と、前記第２の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、をさらに有し、前記溶岩で覆う工程において、前記第２の白金製の部材の上に載置された前記処理剤上を前記溶岩で覆ってもよい。
また、前記処理剤を製造する工程において、９．１重量％の炭化ホウ素、１８．２重量％の炭化ケイ素、及び７２．７重量％の前記石膏を含む前記処理剤を製造してもよい。
本発明の第２の態様においては、炭化ホウ素、炭化ケイ素及び溶岩を含む処理剤を製造する工程と、前記処理剤を容器に収納する工程と、前記容器に収納した前記処理剤上に第１の白金製の部材を載置する工程と、前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆った後に、前記容器を所定の時間加熱する工程と、前記容器を所定の時間加熱した後に、前記容器を所定の時間冷却する工程と、を有する白金加工品の製造方法を提供する。
また、前記処理剤で覆う工程の後に、前記第１の白金製の部材を覆った前記処理剤上に第２の白金製の部材を載置する工程と、前記第２の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、をさらに有していてもよい。
また、前記処理剤を製造する工程において、１４．３重量％の炭化ホウ素、２８．６重量％の炭化ケイ素、及び５７．１重量％の前記溶岩を含む前記処理剤を製造してもよい。また、前記処理剤を製造する工程において、９．１重量％の炭化ホウ素、１８．２重量％の炭化ケイ素、及び７２．７重量％の前記溶岩を含む前記処理剤を製造してもよい。
本発明によれば、塩化ナトリウム及び塩化カリウムを使用することなく、白金の表面を硬化させた白金加工品を製造することができるという効果を奏する。
＜第１の実施形態＞
［製造方法の手順］
図１は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法の手順を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る白金加工品を製造するための容器の内部の状態を示す模式図である。図３は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法における炉の加熱・除熱の手順を示す図である。第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材が硬化された白金加工品を製造する方法である。第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材を加工する際に用いられる処理剤に、パウダー状に粉砕された溶岩（以下、「溶岩パウダー」という場合がある）が混合された方式であり、以下の説明においては「混合方式」という場合がある。
［製造方法の手順］
図１は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法の手順を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る白金加工品を製造するための容器の内部の状態を示す模式図である。図３は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法における炉の加熱・除熱の手順を示す図である。第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材が硬化された白金加工品を製造する方法である。第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材を加工する際に用いられる処理剤に、パウダー状に粉砕された溶岩（以下、「溶岩パウダー」という場合がある）が混合された方式であり、以下の説明においては「混合方式」という場合がある。
溶岩は、火山が噴火した時に火口から噴き出たマグマに基づいて生成された物質のうち、流体として流れ出た溶融物質が固まって生成された岩石である。溶岩の成分の詳細については後述するが、約５０％の重量を占める主成分は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、その他の成分として、少なくとも酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含む。
白金製の部材には、表１に示されるような種類がある。また、それぞれの処理前の硬度を示す。白金製の部材は、例えば、指輪等のリングである。硬度は、ビッカーズ硬度（ＨＶ）である。
Ｄｕｒｏ ９９９−Ｐｔは、９９．９２重量％の白金（Ｐｔ）、０．０２重量％のチタン（Ｔｉ）、及び０．０６重量％のインジウム（Ｉｎ）を含む、当社プラチナ合金の新地金である。Ｐｔ ９５０ ＲｕＰｄは、９５．０重量％の白金（Ｐｔ）、５．０重量％のルテニウム（Ｒｕ）とパラジウム（Ｐｄ）を含む。Ｐｔ ９００ ＲｕＰｄは、９０．０重量％の白金（Ｐｔ）、１０．０重量％のルテニウム（Ｒｕ）とパラジウム（Ｐｄ）を含む。
以下、図１及び図２を参照しながら、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法について説明する。
まず、溶岩をパウダー状に粉砕する（ステップＳ１）。次に、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及びパウダー状に粉砕された溶岩を混合して処理剤Ａを製造する（ステップＳ２）。次に、図２（ａ）に示すように、製造された処理剤Ａを容器に収納する（ステップＳ３）。容器は、例えば、セラミックス製のるつぼ（３０ｍｌ程度）である。
まず、溶岩をパウダー状に粉砕する（ステップＳ１）。次に、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及びパウダー状に粉砕された溶岩を混合して処理剤Ａを製造する（ステップＳ２）。次に、図２（ａ）に示すように、製造された処理剤Ａを容器に収納する（ステップＳ３）。容器は、例えば、セラミックス製のるつぼ（３０ｍｌ程度）である。
次に、図２（ｂ）に示すように、容器に収納した処理剤Ａ上に、第１の白金製の部材を載置する（ステップＳ４）。次に、図２（ｃ）に示すように、第１の白金製の部材を処理剤Ａで覆う（ステップＳ５）。そして、第１の白金製の部材を処理剤Ａで覆った後に、容器に蓋をする（ステップＳ６）。
続いて、白金製の部材を処理剤Ａで覆い蓋をした容器を、空気に満たされた炉内に設置し、空気に満たされた状態で所定の時間加熱する（ステップＳ７）。図３に示されるように、例えば、容器を４０分所定の温度になるまで加熱して、その後、９００℃で２．５時間、恒温状態を保持するよう加熱する。
そして、図３に示されるように、容器を所定の時間加熱した後に、加熱を中止し容器を所定の時間（例えば、１２時間）炉内で自然冷却する（ステップＳ８）。その後、炉を開け、容器を取り出し、例えば、空気中に容器を放置して常温になるまで自然冷却する（ステップＳ９）。そして、常温に冷却した容器より、白金製の部材を取り出す（ステップＳ１０）。以上の手順で白金製の部材を加工することにより、白金製の部材の硬度を大きくすることができる。
なお、上記の実施形態では、るつぼ内に配置される白金製の部材は、１つであったが、るつぼ内に配置される白金製の部材は、複数であってもよい。例えば、ステップＳ５において第１の白金製の部材を処理剤Ａで覆った後に、図２（ｄ）に示すように、第２の白金製の部材を載置する工程を実行し、その後、図２（ｅ）に示すように、第２の白金製の部材を処理剤Ａで覆う工程を実行してもよい。
［実施例］
次に、混合方式によって白金製の部材を硬化させた試作結果を示す。試作に用いられた溶岩の成分を以下の表２に示す。
次に、混合方式によって白金製の部材を硬化させた試作結果を示す。試作に用いられた溶岩の成分を以下の表２に示す。
表３は、混合方式によって白金製の部材を硬化させた結果である。
表３に示されるように、実施例１では、１４．３重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、２８．６重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び５７．１重量％の溶岩を含む処理剤Ａを製造する。実施例１では、表３に示されるように、白金製の部材は、Ｄｕｒｏ ９９９−Ｐｔである。表３に示されるように、実施例１では、白金製の部材は硬度が２０４となった。また、実施例１によって製造された白金製の部材は、肌あれが大きいものであった。肌あれとは、白金製の部材の表面に形成される微小な凹凸形状である。
実施例１から実施例３は、１４．３重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、２８．６重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び５７．１重量％の溶岩を含む処理剤Ａを製造した。１４．３重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、２８．６重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び５７．１重量％の溶岩を含む処理剤Ａを製造した場合には、他の実施例に比べて硬度が最も向上したが、他の実施例に比べて肌あれが大きくなった。
実施例４から実施例６は、９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の溶岩を含む処理剤Ａを製造した。９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の溶岩を含む処理剤Ａを製造した場合には、実施例１から実施例３に比べて、硬度は小さくなったが、肌あれも小さくなった。ゴマスは、実施例４では無くなり、実施例５及び実施例６では、極少なくなった。ゴマスとは、白金製の部材の表面に形成される無数の極小の空洞である。
参考例１として、実施例７は、１２．５重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、２５．０重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び６２．５重量％の石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ａ１を製造した。実施例７は、他の実施例に比べて硬度は小さく、ゴマスが多い。一方、肌が実施例４から実施例６よりも勝るものであった。
参考例２として、実施例８から実施例１０は、９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を混合して処理剤Ａ１を製造した場合の実施例である。実施例８から実施例１０は、実施例４から実施例６と比べて硬度は小さくなった。
［第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法による効果］
第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び溶岩を含む処理剤Ａを製造し、白金製の部材を処理剤Ａで覆う工程を有する。
第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び溶岩を含む処理剤Ａを製造し、白金製の部材を処理剤Ａで覆う工程を有する。
第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、このように、溶岩を用いた処理剤Ａで白金製の部材を覆うことで、塩化ナトリウム及び塩化カリウムを使用することなく、白金製の部材を効果的に硬化させることができる。したがって、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、るつぼや炉が劣化することを防ぐことができる。なお、表１の地金硬度に比べ、本実施形態は２００％以上の硬度を達成している。硬化後の白金製の部材の加工を考慮して、硬化処理後の白金製の部材のゴマスの有無及び肌あれを評価すると、肌あれの少ない実施例４〜６のうち、ゴマスが発生しないものは、実施例４であり当該実施例は好適といえる。
＜第２の実施形態＞
［製造方法の手順］
図４は、第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法の手順を示す図である。図５は、第２の実施形態に係る白金加工品を製造するための容器の内部の状態を示す模式図である。第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法と同様に、白金製の部材が硬化された白金加工品を製造する方法である。第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材を加工する際に用いられる処理剤に石膏が混合され、リングを覆った処理剤をパウダー状に粉砕された溶岩で上下から覆った方式であり、以下の説明においては「サンドウイッチ方式」という場合がある。
［製造方法の手順］
図４は、第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法の手順を示す図である。図５は、第２の実施形態に係る白金加工品を製造するための容器の内部の状態を示す模式図である。第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、第１の実施形態に係る白金加工品の製造方法と同様に、白金製の部材が硬化された白金加工品を製造する方法である。第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、白金製の部材を加工する際に用いられる処理剤に石膏が混合され、リングを覆った処理剤をパウダー状に粉砕された溶岩で上下から覆った方式であり、以下の説明においては「サンドウイッチ方式」という場合がある。
まず、溶岩をパウダー状に粉砕する（ステップＳ２１）。次に、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び石膏（ｇｙｐｓｕｍ：ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を密閉容器に入れ、混合攪拌することにより処理剤Ｂを製造する（ステップＳ２２）。次に、図５（ａ）に示すように、容器の底に溶岩パウダーを収納する（ステップＳ２３）。容器は、例えば、セラミックス製のるつぼ（３０ｍｌ程度）である。
次に、図５（ｂ）に示すように、溶岩パウダー上に、処理剤Ｂを収納する（ステップＳ２４）。次に、図５（ｃ）に示すように、処理剤Ｂ上に第１の白金製の部材を載置する（ステップＳ２５）。次に、図５（ｄ）に示すように、第１の白金製の部材の上に、当該白金製の部材が隠れる程度に処理剤Ｂを載置する（ステップＳ２６）。次に、図５（ｅ）に示すように、処理剤Ｂ上を溶岩パウダーで覆う（ステップＳ２７）。次に、処理剤Ｂ上を溶岩パウダーで覆った後に、容器に蓋をする（ステップＳ２８）。
白金製の部材を処理剤Ｂで覆い蓋をした容器を、空気に満たされた炉内に設置し、空気に満たされた状態で所定の時間加熱する（ステップＳ２９）。図３に示されるように、例えば、容器を４０分所定の温度（例えば、９００℃）になるまで加熱して、その後、例えば９００℃で２．５時間、恒温状態を保持するよう加熱する。
そして、図３に示されるように、容器を所定の時間加熱した後に、加熱を中止し容器を所定の時間（例えば、１２時間）炉内で自然冷却する（ステップＳ３０）。その後、炉を開け、容器を取り出し、例えば、空気中に容器を放置して常温になるまで自然冷却する（ステップＳ３１）。そして、常温に冷却した容器より、白金製の部材を取り出す（ステップＳ３２）。以上の手順で白金製の部材を加工することにより、白金製の部材の硬度を大きくすることができる。
図６は、第２の実施形態に係る複数の白金加工品を製造するための容器の内部の状態を示す模式図である。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、図５（ａ）〜図５（ｄ）と同一である。複数の白金加工品を製造する場合、図６（ｄ）の状態において、図６（ｅ）に示すように、第２の白金製の部材を載置する工程を実行し、その後、図６（ｆ）に示すように、第２の白金製の部材を処理剤Ｂで覆う工程を実行し、その後、図６（ｇ）に示すように、処理剤Ｂ上を溶岩パウダーで覆う工程を実行してもよい。
［実施例］
次に、サンドウイッチ方式によって白金製の部材を硬化させた試作結果を示す。表４で示されるように、サンドウイッチ方式では、実施例１１から実施例１３の結果が得られた。
次に、サンドウイッチ方式によって白金製の部材を硬化させた試作結果を示す。表４で示されるように、サンドウイッチ方式では、実施例１１から実施例１３の結果が得られた。
実施例１１から実施例１３は、９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ｂを製造した。９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ｂを製造した場合には、混合方式における実施例８から実施例１０に比べて、硬度が大きくなった。
特に、９．１重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、１８．２重量％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び７２．７重量％の石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ｂを製造した実施例１１では、白金製の部材の硬度は、１３５．４となった。実施例１１から実施例１３によって製造された白金製の部材の肌は、混合方式における実施例７よりもやや劣るが、混合方式における実施例４から実施例６よりも良いものであった。また、白金製の部材の表面に形成されるゴマスは消えた。このように、実施例１１から実施例１３の白金製の部材は、硬度が向上し、かつ、肌あれは小さく、ゴマスを消すことができた。
［第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法による効果］
第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ｂを製造し、白金製の部材を処理剤Ｂで覆い、さらに、処理剤Ｂで覆われた白金製の部材を溶岩パウダーで覆う工程を有する。
第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及び石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を含む処理剤Ｂを製造し、白金製の部材を処理剤Ｂで覆い、さらに、処理剤Ｂで覆われた白金製の部材を溶岩パウダーで覆う工程を有する。
第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、このように白金製の部材を処理剤Ｂで覆った上に、さらに処理剤Ｂを溶岩パウダーで覆うことで、塩化ナトリウム及び塩化カリウムを使用することなく、白金製の部材を効果的に硬化させることができ（例えば、Ｄｕｒｏ９９９−Ｐｔにおいては、原素材の２１８パーセント）、かつゴマスも発生せず、肌あれを小さくすることができる。したがって、第２の実施形態に係る白金加工品の製造方法は、るつぼや炉が劣化することを防ぐことができる。また、硬化処理を依頼するユーザは、溶岩を所望の場所で容易に入手することができる。
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 (7)
- 炭化ホウ素、炭化ケイ素及び石膏を含む処理剤を製造する工程と、
容器に溶岩を収納する工程と、
前記溶岩上に、前記処理剤を載置する工程と、
前記処理剤上に第１の白金製の部材を載置する工程と、
前記第１の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、
前記処理剤上を溶岩で覆う工程と、
前記処理剤上を前記溶岩で覆った後に、前記容器を所定の時間加熱する工程と、
前記容器を所定の時間加熱した後に、前記容器を所定の時間冷却する工程と、
を有する白金加工品の製造方法。 - 前記第１の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、前記溶岩で覆う工程との間に、
前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、前記第１の白金製の部材を覆った前記処理剤上に第２の白金製の部材を載置する工程と、
前記第２の白金製の部材の上に前記処理剤を載置する工程と、
をさらに有し、
前記溶岩で覆う工程において、前記第２の白金製の部材の上に載置された前記処理剤上を前記溶岩で覆う、
請求項１に記載の白金加工品の製造方法。 - 前記処理剤を製造する工程において、９．１重量％の炭化ホウ素、１８．２重量％の炭化ケイ素、及び７２．７重量％の前記石膏を含む前記処理剤を製造する、
請求項１又は２に記載の白金加工品の製造方法。 - 炭化ホウ素、炭化ケイ素及び溶岩を含む処理剤を製造する工程と、
前記処理剤を容器に収納する工程と、
前記容器に収納した前記処理剤上に第１の白金製の部材を載置する工程と、
前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、
前記第１の白金製の部材を前記処理剤で覆った後に、前記容器を所定の時間加熱する工程と、
前記容器を所定の時間加熱した後に、前記容器を所定の時間冷却する工程と、
を有する白金加工品の製造方法。 - 前記処理剤で覆う工程の後に、
前記第１の白金製の部材を覆った前記処理剤上に第２の白金製の部材を載置する工程と、
前記第２の白金製の部材を前記処理剤で覆う工程と、
をさらに有する、
請求項４に記載の白金加工品の製造方法。 - 前記処理剤を製造する工程において、１４．３重量％の炭化ホウ素、２８．６重量％の炭化ケイ素、及び５７．１重量％の前記溶岩を含む前記処理剤を製造する、
請求項４又は５に記載の白金加工品の製造方法。 - 前記処理剤を製造する工程において、９．１重量％の炭化ホウ素、１８．２重量％の炭化ケイ素、及び７２．７重量％の前記溶岩を含む前記処理剤を製造する、
請求項４又は５に記載の白金加工品の製造方法。
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