JP6527557B2 - 銀合金 - Google Patents

Description

本発明は、銀合金に関する。

貴金属の一つである銀は、工業や装飾など様々な分野で利用されている。銀には、用途によっては、大気中の硫黄と反応しにくいこと（耐硫化性）が求められる。例えば特許文献１には、銀にＩｎ（インジウム）及びＧｅ（ゲルマニウム）を添加することが記載されている。また特許文献２には、銀に銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、及びＧｅを添加することが記載されている。

特開２００１−１９２７５３号公報 特開平６−１７１６７号公報

銀に求められる特性には、上記した耐硫化性の他に、鋳造しやすいこともある。銀の鋳造性を上げるためには、耐硫化性を上げるために添加した元素に起因して銀の融点が上昇しないことが望ましい。

本発明の目的は、銀合金の耐硫化性を向上させつつ銀合金の融点の上昇を抑制することにある。

本発明によれば、銀に添加元素を添加した鋳造用の銀合金であって、
前記添加元素は、Ｇａ、及びＩｎ及びＰｄからなる第１群から選ばれた少なくとも一つであり、
Ｇａの含有率は０．５質量％以上１０質量％以下であり、
前記第１群の金属の含有量は２．０質量％以上１２質量％以下であり、
前記第１群の金属の含有量とＧａの含有量の合計量を１００質量％とした場合、Ｇａの含有量が２０質量％以上５０質量％未満である銀合金が提供される。

本発明によれば、銀合金の耐硫化性を向上させつつ銀合金の融点の上昇を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。実施形態に係る銀合金は、例えば宝飾に用いられるが、これに限定されない。この銀合金は、Ａｇを６０質量％以上、かつＧａを０．５質量％以上１０質量％以下含有している銀合金である。Ｇａは低融点（約３０℃）の金属であるため、ＡｇにＧａを添加することにより、銀合金の融点が低下する。また、ＡｇにＧａを添加することにより、耐硫化性も向上する（いいかえるとＳと化合しにくいか、又は化合しても色味の変化が少ない）。さらに、ＡｇにＧａを添加すると、固溶硬化によって硬度が上昇する。さらに、Ｇａの色味はＡｇの色味に近いため、ＡｇにＧａを添加しても銀合金の色味はＡｇの色味に近いままである。

ここで、Ｇａの含有量が０．５質量％未満の場合、銀合金が十分な耐硫化性を持たなくなる。なお、Ｇａの含有量の下限は、好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは２質量％以上である。一方、Ｇａの含有量が１０質量％を超えると、銀合金が脆くなってしまうため、固体時の加工性が低下する。なお、Ｇａの含有量の上限は、好ましくは１０質量％以下、さらに好ましくは５質量％以下である。

ここで、上記した銀合金は、さらに、Ｉｎ及びＰｄからなる第１群から選ばれた少なくとも一つを合計で２．０質量％以上１０質量％以下含有するのが好ましい。この場合、銀合金の耐硫化性はさらに向上する。さらに、Ｉｎ及びＰｄの色味はＡｇの色味に近いため、ＡｇにＩｎ及びＰｄを添加しても銀合金の色味はＡｇの色味に近い。

上記した第１群の金属の含有量がＧａの含有量よりも多い場合、銀合金の耐硫化性の向上と融点の低下を高い次元で両立することができる。ここで、上記した第１群の金属の含有量とＧａの含有量の合計量を１００質量％とした場合、Ｇａの含有量が２０質量％以上５０質量％未満であるのが好ましく、さらにはＧａの含有量が３０質量％以上４０質量％以下であるのが好ましい。

また、銀合金を装飾用（例えば宝飾用）に用いる場合、銀合金は鋳造法によって加工される場合が多い。このため、宝飾用の銀合金には、融点が低いことの他に、１）溶融時の流動性が高いこと（すなわち鋳造時に空隙ができにくいこと）、及び２）溶融時に組成の変化が少ないこと（すなわち添加元素の揮発が少ないこと）が求められる。

上記した銀合金にＩｎを添加すると、これら２つの特性を向上させることができる。また、Ｉｎは低融点（約１５７℃）であるため、Ｉｎを添加した場合は銀合金の融点も低下する。さらに、Ｉｎは銀合金の溶融時に脱酸材としても機能する。

また、上記した銀合金にＰｄを添加した場合、銀合金の耐硫化性は特に高くなる。

ここで、上記した第１群の金属の含有量が２．０質量％未満の場合、上記した効果を得られなくなる。また、Ｉｎの含有量が１０質量％を超えると、銀合金の硬度が低下する。また、Ｐｄの融点は約１５５０℃であり、Ａｇの融点（約９６０℃）と比較して高温であるため、Ｐｄの添加量が１０質量％を超えると、銀合金の融点が高くなりすぎる。

また、上記した銀合金は、さらに、Ｚｎ及びＳｎからなる第２群から選ばれた少なくとも一つを合計で１．０質量％以上５．０質量％以下含有しているのが好ましい。上記した銀合金にこの第２群の金属を添加すると、固溶硬化によって銀合金の硬度は上がり、銀合金の融点は低下し、さらに、銀合金の溶解時の流動性は向上する。さらに、Ｚｎ及びＳｎは、銀合金の溶融時に脱酸材としても機能する。

ここで、上記した第２群の金属の含有量が１．０質量％未満の場合、上記した効果を得られなくなる。また、上記した第２群の金属の含有量の合計値が５．０質量％を超えると、銀合金が脆くなるため、銀合金の加工性が低下する。また、Ｓｎの含有量が高くなりすぎると、銀合金の耐硫化性は低下する。

また、上記した銀合金は、さらに、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｂ、及びＩｒからなる第３群から選ばれた少なくとも一つを合計で１．０質量％以上５．０質量％以下含有しているのが好ましい。上記した銀合金にこの第３群の金属を添加すると、固溶硬化によって銀合金の硬度は上がる。添加元素としてＣｕ、Ａｌ、Ｔｅ、Ｇｅ、及びＳｂの少なくとも一つを選択する場合、銀合金の融点が上昇することを抑制できるため、特に好ましい。また、添加元素としてＧｅを選択する場合、銀合金の耐硫化性がさらに向上する。また、添加元素としてＩｒを選択する場合、銀合金の溶解時の流動性は向上する。さらに、Ｉｒは、銀合金の溶融時に脱酸材としても機能する。

また、上記した銀合金にＣｕ及びＳｂの少なくとも一方を添加すると、銀合金の硬度はあがる。また、上記した銀合金にＣｕを添加した場合、銀合金の融点は低下する。

ここで、上記した第３群の金属の含有量が１．０質量％未満の場合、上記した効果を得られなくなる。また、上記した第３群の金属の含有量が高くなりすぎると、銀合金が脆くなるため、銀合金の加工性が低下する。また、Ｃｕの含有量が高くなりすぎると、銀合金の耐硫化性は低下する。このため、上記した第３群の金属の含有量の合計値は５．０質量％以下であるのが好ましい。

なお、表１は、各添加元素の効果をまとめたものである。

また、表２は、各添加元素の過剰添加時のデメリットをまとめたものである。

表３〜７は、実施例に係る銀合金の成分と各特性の良否をまとめたものである。表３に示した銀合金は、添加元素としてＧａを含んでおり、表４に示した銀合金は、添加元素としてＧａ及び第１群の金属を含んでおり、表５に示した銀合金は、添加元素としてＧａ、第１群の金属及び第２群の金属を含んでおり、表６，７に示した銀合金は、添加元素としてＧａ、第１群の金属、第２群の金属、及び第３群の金属を含んでいる。一方、表８は他の例に係る銀合金の成分と各特性の良否をまとめたものである。

表３〜８において、各Ａｇ合金の物性は、表８の例１に係る銀合金（Ａｇ９２．５質量％−Ｃｕ７．５質量％：スターリングシルバー）を基準に、相対的に評価した。

具体的な各物性の評価方法は、以下の通りである。

＜色調＞
色調は、以下の方法で評価した。まず、所望の組成に配合した材料を約１０００℃で溶解・鋳造することにより、インゴットを作製した。そして、このインゴットを圧延することにより、合金板を作製した。この合金板の表面をバフ研磨した後、色調を肉眼で評価した。色調の評価基準として、スターリングシルバーとの相対評価を行った。スターリングシルバーと比較して近い色の発色があったものには◎印を、また白以外に発色のものには×印を付した。

＜耐硫化性＞
耐硫化性の評価は、上記した金属板から試料片を作製し、この試料片をデジケーター内において４０℃の０．１％硫化ナトリウム水溶液雰囲気中で２４時間保持した。そして、スターリングシルバーより変色が少ないものに◎印、同程度のものに○印、変色が多いものに×印を付した。

＜鋳造性＞
鋳造性の評価は、上記したインゴットにおいて、鋳巣の有無を目視で確認した。そして、非常に少ないものに◎印、少ないものに○印、多いものに×印を付した。

＜硬度＞
上記したインゴットの表面をバフ研磨した後、ビッカース硬度計でこの表面の硬度を測定した。スターリングシルバー（ＨＶ６０）より硬度の高いものに◎印、同程度のものに○印、硬度の低いものに×印を付した。

＜加工性＞
上記したインゴットを加工率５０%で圧延した際、表面及びエッジの割れの有無を目視で確認した。そして、割れが無い場合を◎印、割れが認められたがその数が少なかった場合を○、割れの数が多かったものを△、加工率５０％の圧延加工を行えなかったもの（加工不可のもの）に×を付した。

まず、表３〜７に示すように、実施例に係る銀合金は、色、硬度（スターリングシルバーと同程度以上）、耐硫化性、鋳造性（融点及び流動性）、及び加工性（脆くないこと）のすべてを高い次元で満たすことができた。ただし、表３に示した銀合金と表４に示した銀合金を比較すると、第１群の金属を含むほうが、硬度及び耐硫化性が向上することが分かる。また、表５〜７に示した銀合金と表４に示した銀合金を比較すると、第２群及び第３群の少なくとも一方の金属を含むほうが、色、硬度、耐硫化性、鋳造性（融点及び流動性）、及び加工性（脆くないこと）のすべてをさらに高い次元で満たせることが分かる。

また、実施例６３，７３は、いずれもＧａの含有量がＩｎ又はＰｄの含有量よりも多くなっているが、これら２つの実施例に係る銀合金は、鋳造性と加工性の向上度合いが少し少ない。このことから、Ｇａの含有量はＩｎ又はＰｄの含有量よりも少ないのが好ましい、といえる。

一方、表８の例２に係る銀合金はＧａの含有量が４０質量％とかなり多かったため、他の表の例と比較すると加工性が低下した。また、表８の例３及び６に係る銀合金はＧａの含有量が０．３質量％と低かったため、他の表の例と比較すると十分な硬度が出なかった。また、表８の例４及び７に係る銀合金はＩｎ又はＰｄの含有量が１１質量％と多かったため、他の表の例と比較すると硬度及び加工性が低くなった。また、表８の例５及び８に係る銀合金はＧａの含有量が１１質量％とやや多かったため、他の表の例と比較すると鋳造性及び加工性が低下した。また、表８の例９及び１０に係る銀合金はＺｎの含有量が６．０質量％と多かったため、他の表の例と比較すると加工性が低下した。

以上、本実施形態によれば、合金の耐硫化性を向上させつつ銀の融点の上昇を抑制すること（鋳造性を向上させること）ができる。

Claims (7)

1. 銀に添加元素を添加した鋳造用の銀合金であって、
   前記添加元素は、Ｇａ、及びＩｎ及びＰｄからなる第１群から選ばれた少なくとも一つであり、
   Ｇａの含有率は０．５質量％以上１０質量％以下であり、
   前記第１群の金属の含有量は２．０質量％以上１２質量％以下であり、
   前記第１群の金属の含有量とＧａの含有量の合計量を１００質量％とした場合、Ｇａの含有量が２０質量％以上５０質量％未満である銀合金。
2. 請求項１に記載の銀合金において、
   前記第１群の金属の含有量とＧａの含有量の合計量を１００質量％とした場合、Ｇａの含有量が３０質量％以上４０質量％以下である銀合金。
3. 請求項１又は２に記載の銀合金において、
   前記添加元素として、さらにＺｎ及びＳｎからなる第２群から選ばれた少なくとも一つを含有しており、
   前記第２群の金属の含有量は１．０質量％以上５．０質量％以下である銀合金。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の銀合金において
   前記添加元素として、さらにＲｕ、Ａｌ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂ、Ｓｂ、及びＩｒからなる第３群から選ばれた少なくとも一つを含有しており、
   前記第３群の金属の含有量は１．０質量％以上５．０質量％以下である銀合金。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の銀合金において、
   Ｇａを０．５質量％以上５質量％以下含有する銀合金。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の銀合金において、
   装飾用である銀合金。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の銀合金を用いた鋳造品。