JP6749684B1

JP6749684B1 - ホワイトゴールド合金ロウ材

Info

Publication number: JP6749684B1
Application number: JP2020523831A
Authority: JP
Inventors: 敏和青木
Original assignee: NIWAKA CORPORATION
Current assignee: NIWAKA CORPORATION
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2040-02-04
Also published as: WO2020091082A3; JPWO2020091082A1; WO2020091082A2

Abstract

ホワイトゴールド合金ロウ材は、７４質量％以上７８質量％以下のＡｕ（金）と、１２質量％以上１６質量％以下のＰｄ（パラジウム）と、３質量％以上７質量％以下のＺｎ（亜鉛）と、合計で４質量％以上７質量％以下のＧａ（ガリウム）およびＩｎ（インジウム）と、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合は０．６５以上０．８以下である。

Description

本開示は、ホワイトゴールド合金ロウ材に関するものである。

金属製の部材同士の接合に、ロウ付けが採用される場合がある。ロウ付けは、接合されるべき部材同士の間に、加熱されて液体状態となった金属製のロウ材が導入され、当該ロウ材が凝固することにより達成される。白色の金属製の部材同士を接合する場合、接合された部分を目立たなくする観点から、ホワイトゴールド合金製のロウ材（ホワイトゴールド合金ロウ材）が採用される場合がある。ホワイトゴールド合金ロウ材の組成は、その用途を考慮して、たとえば融点、接合強度などに基づいて決定される（たとえば、特開２００５−０８８０４７号公報（特許文献１）参照）。

特開２００５−０８８０４７号公報

しかし、上記のように融点、強度などに基づいてホワイトゴールド合金ロウ材の組成を決定した場合、ロウ付けの作業においてロウの流れが不十分となる場合がある。ロウの流れが不十分となると、ロウ付けの作業性が低下するという問題が生じる。

そこで、ロウ付けの作業性に優れたホワイトゴールド合金ロウ材を提供することを目的の１つとする。

本開示に係るホワイトゴールド合金ロウ材は、７４質量％以上７８質量％以下のＡｕ（金）と、１２質量％以上１６質量％以下のＰｄ（パラジウム）と、３質量％以上７質量％以下のＺｎ（亜鉛）と、合計で４質量％以上７質量％以下のＧａ（ガリウム）およびＩｎ（インジウム）と、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合は０．６５以上０．８以下である。

上記ホワイトゴールド合金ロウ材によれば、ロウ付けの作業性に優れたホワイトゴールド合金ロウ材を提供することができる。

［実施形態の概要］
本開示のホワイトゴールド合金ロウ材は、７４質量％以上７８質量％以下のＡｕと、１２質量％以上１６質量％以下のＰｄと、３質量％以上７質量％以下のＺｎと、合計で４質量％以上７質量％以下のＧａおよびＩｎと、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合は０．６５以上０．８以下である。

以下、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の成分組成を上記範囲に限定した理由について説明する。

Ａｕ：７４質量％以上７８質量％以下
Ａｕは、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の主成分である。Ａｕの含有量を７４質量％以上とすることにより、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材をホワイトゴールド合金の接合に使用した場合に、全体として１８Ｋホワイトゴールドの状態を維持することが容易となる。Ａｕの含有量を７８質量％以下とすることで、色味を代表的なホワイトゴールド合金などに近い白色とすることができる。ホワイトゴールド合金ロウ材の色味を代表的なホワイトゴールド合金により近いものとする観点から、Ａｕの含有量は７７質量％以下とすることが好ましく、７６質量％以下とすることがより好ましい。

Ｐｄ：１２質量％以上１６質量％以下
Ｐｄは、ホワイトゴールド合金ロウ材の色味を白色（代表的なホワイトゴールド合金の色味）に近づける機能を有する。また、Ｐｄを添加することにより、ホワイトゴールド合金ロウ材の耐力を向上させることができる。このような機能を十分に得る観点から、Ｐｄの含有量は１２質量％以上とする必要がある。また、上記機能をより確実に得る観点から、Ｐｄの含有量は１３質量％以上とすることが好ましく、１４質量％以上とすることがより好ましい。Ｐｄの含有量が１６質量％を超えると、ホワイトゴールド合金ロウ材の融点が高くなり、ロウ付けの作業性が低下する。そのため、Ｐｄの含有量は１６質量％以下とする必要がある。

Ｚｎ：３質量％以上７質量％以下
Ｚｎは、ホワイトゴールド合金ロウ材の融点を下げる機能を有する。この機能を十分に得る観点から、Ｚｎの含有量は３質量％以上とする必要があり、４質量％以上とすることが好ましい。一方、Ｚｎの含有量が７質量％を超えるとロウの流れが不十分となり、ロウ付けの作業性が低下する。ロウの流れが不十分となることを回避し、ロウ付けにおいて優れた作業性を確保することは、本開示に係る発明の最も重要な目的の１つである。本発明者は以下のような検討を行い、ロウ付けの作業性確保のための知見を得た。ロウの流れの低下には、Ｚｎの含有量が大きな影響を有する。また、ロウの流れは、ホワイトゴールド合金ロウ材の液相点温度（液体のロウ材を冷却した際に固相が生じ、凝固が始まる温度）と固相点温度（液体のロウ材を冷却した際に全域が固体となり、凝固が完了する温度）との差が大きくなると悪化する。これは、ロウ材の冷却時に固相と液相とが共存する温度範囲が大きいことに起因するものと考えられる。Ｚｎの含有量が７質量％を超えるとホワイトゴールド合金ロウ材の液相点温度と固相点温度との差がロウ付けの作業性を悪化させる程度に大きくなる。そのため、Ｚｎの含有量は７質量％以下とする必要がある。ロウ付けの優れた作業性を確保する観点からは、Ｚｎの含有量は６質量％以下とすることが好ましい。

ＧａおよびＩｎ：合計で４質量％以上７質量％以下
ＧａおよびＩｎは、Ｚｎと同様にホワイトゴールド合金ロウ材の融点を下げる機能を有する。この機能を十分に得る観点から、ＧａおよびＩｎの含有量の合計は４質量％以上とする必要がある。一方、本発明者の検討によれば、ＧａおよびＩｎの含有量もＺｎと同様にホワイトゴールド合金ロウ材の液相点温度と固相点温度との差に影響し、ロウの流れの低下に大きく影響する。ＧａおよびＩｎの含有量の合計が７質量％を超えると、ホワイトゴールド合金ロウ材の液相点温度と固相点温度との差がロウ付けの作業性を悪化させる程度に大きくなる。そのため、ＧａおよびＩｎの含有量の合計は７質量％以下とする必要がある。ロウ付けの優れた作業性を確保する観点からは、ＧａおよびＩｎの含有量の合計は６質量％以下とすることが好ましい。

ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合：０．６５以上０．８以下
本発明者の検討によれば、ＧａおよびＩｎは、その合計量だけでなく、ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合も、ロウ付けの作業性に大きく影響する。具体的には、上記割合が０．６５以上０．８以下の範囲を外れると、ホワイトゴールド合金ロウ材の液相点温度と固相点温度との差がロウ付けの作業性を悪化させる程度に大きくなる。ロウ付けの優れた作業性を確保する観点から、ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合は０．６５以上０．８以下とする必要があり、０．６５以上０．７５以下とすることが好ましい。

不可避的不純物
ホワイトゴールド合金ロウ材には、製造時に不可避的に（意図的でなく）不純物（不可避的不純物）が混入する場合がある。不可避的不純物の含有量は少ないことが好ましく、具体的には０．１質量％以下とすることが好ましく、０．０５質量％以下とすることがより好ましい。

［実施形態の具体例］
次に、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の具体的な実施形態を、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の特性を確認する実験結果とともに説明する。以下の表１に示す成分組成を有するホワイトゴールド合金ロウ材を準備した。

表１において、Ｇａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）の欄の数値は、ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合である。Ｇａ＋Ｉｎの欄の数値は、ＧａおよびＩｎの含有量の合計であり、その単位は質量％である。他の元素記号の欄の数値は、対応する各元素の含有量であり、その単位は質量％である。また、表１において下線が付され、太字で記載された数値は、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の範囲外に対応する数値である。表１のＮｏ．１〜４が、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の要件を満たす実施例のサンプルである。表１のＮｏ．５〜１６は、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の範囲外である比較例のサンプルである。上記実施例および比較例のサンプルから試験片を作製し、以下の特性を確認する実験を行った。

（１）色差
各サンプルの表面を研磨し、当該表面について、市販のホワイトゴールド合金（Ｌ^＊＝７２．７、ａ^＊＝１．３、ｂ^＊＝７．５）との色差（ΔＥ^＊）を測定した。

（２）融点の測定
各サンプルについて、示差熱分析（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓ；ＤＴＡ）を実施し、固相点温度および液相点温度を調査した。また、固相点温度と液相点温度との差を算出した。

上記特性の評価結果を表２に示す。

表２において、「−」は、当該サンプルについて対応する特性の評価が行われなかったことを意味する。

表２を参照して、色差の値から、サンプルＮｏ．１、２および１０は、いずれもホワイトゴールド合金の色味を有していることが確認される。

また、表２より、Ｐｄ、Ｚｎ、ＧａおよびＩｎの含有量が、サンプルの融点（固相点温度および液相点温度）に大きく影響していることが分かる。そして、ＰｄおよびＺｎの含有量、ＧａおよびＩｎの含有量の合計およびＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合が上記本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の要件を満たす実施例のサンプル（サンプルＮｏ．１〜４）においては、融点（特に液相点）温度が、ロウ付けにより接合されるべき部材を構成する材料として想定される金属（たとえばホワイトゴールド合金）の融点よりも十分に低い。そのため、実施例のホワイトゴールド合金ロウ材を採用することで、ロウ付けの作業を容易に実施することができる。

さらに、表２を参照して、Ｚｎの含有量、ＧａおよびＩｎの含有量の合計、ならびにＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合が、サンプルの液相点温度と固相点温度との差に大きく影響していることが分かる。そして、Ｚｎの含有量、ＧａおよびＩｎの含有量の合計、ならびにＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合が上記本開示のホワイトゴールド合金ロウ材の要件を満たす実施例のサンプル（サンプルＮｏ．１〜４）においては、液相点温度と固相点温度との差が十分に小さい。そのため、実施例のホワイトゴールド合金ロウ材を採用することで、ロウの流れが良好となり、ロウ付けの作業を容易に実施することができる。また、液相点温度と固相点温度との差が十分に小さいことにより、たとえば接合後のホワイトゴールド合金ロウ材において、場所による組成の違いを低減することができる。

以上の特性評価の結果から、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材は、色味が代表的なホワイトゴールド合金などに近い白色であるとともに、ロウ付けの作業性に優れていることが確認される。したがって、本開示のホワイトゴールド合金ロウ材は、たとえばホワイトゴールド合金製の宝飾品を接合するためのロウ材として好適である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

７４質量％以上７８質量％以下のＡｕと、
１２質量％以上１６質量％以下のＰｄと、
３質量％以上７質量％以下のＺｎと、
合計で４質量％以上７質量％以下のＧａおよびＩｎと、を含有し、
残部が不可避的不純物からなり、
ＧａおよびＩｎの合計の含有量に対するＧａの含有量の割合は０．６５以上０．８以下である、ホワイトゴールド合金ロウ材。