JP6795246B1 - Pt alloy - Google Patents
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Abstract
Pt合金は、95質量%以上のPtと、2.5質量%以上3.0質量%以下のGaと、1質量%以上2.4質量%以下のRhと、0.05質量%以上0.8質量%以下のWと、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。The Pt alloy contains 95% by mass or more of Pt, 2.5% by mass or more and 3.0% by mass or less of Ga, 1% by mass or more and 2.4% by mass or less of Rh, and 0.05% by mass or more and 0. It contains 8% by mass or less of W, and the balance is composed of unavoidable impurities.
Description
本開示は、Pt合金に関するものである。 The present disclosure relates to Pt alloys.
指輪、ネックレス、イヤリングなどの宝飾品の材料として、95質量%以上のPt(白金)を含有するPt950合金などのPt合金が知られている。Pt950合金は、一般に、同様に宝飾品の材料として用いられるゴールド系合金に比べて強度が低い。そのため、Pt950合金製の宝飾品は、変形しやすく、傷も付きやすい。このような問題点に対応するため、Ga(ガリウム)を添加することにより強度を向上させたPt950合金が提案されている(たとえば、国際公開第2016−208091号(特許文献1)参照)。 As a material for jewelry such as rings, necklaces, and earrings, Pt alloys such as Pt950 alloy containing 95% by mass or more of Pt (platinum) are known. The Pt950 alloy generally has lower strength than the gold-based alloy, which is also used as a material for jewelry. Therefore, the jewelery made of Pt950 alloy is easily deformed and easily scratched. In order to deal with such a problem, a Pt950 alloy having improved strength by adding Ga (gallium) has been proposed (see, for example, International Publication No. 2016-208091 (Patent Document 1)).
宝飾品の材料として用いられるPt合金は高価である。宝飾品の製造コスト低減の観点から、製品を鋳造等で製造する際に製品とならなかった部分は、再度溶解され、再利用される。そのため、Pt合金は、繰り返し溶融させても当初の特性を維持するという特性(以下、「リサイクル性」という)を有していることが好ましい。本発明者の検討によれば、Gaを添加したPt合金は、このリサイクル性が低下する場合がある。 Pt alloys used as jewelery materials are expensive. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of jewelery, the part that did not become a product when the product is manufactured by casting or the like is melted again and reused. Therefore, it is preferable that the Pt alloy has a property (hereinafter, referred to as “recyclability”) that maintains the initial properties even when repeatedly melted. According to the study of the present inventor, the Pt alloy to which Ga is added may have a reduced recyclability.
そこで、強度が高く、かつリサイクル性に優れたPt合金を提供することを本開示の目的の1つとする。 Therefore, one of the purposes of the present disclosure is to provide a Pt alloy having high strength and excellent recyclability.
本開示のPt合金は、95質量%以上のPtと、2.5質量%以上3.0質量%以下のGaと、1質量%以上2.4質量%以下のRh(ロジウム)と、0.05質量%以上0.8質量%以下のW(タングステン)と、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。 The Pt alloy of the present disclosure includes Pt of 95% by mass or more, Ga of 2.5% by mass or more and 3.0% by mass or less, Rh (rhodium) of 1% by mass or more and 2.4% by mass or less, and 0. It contains W (tungsten) of 05% by mass or more and 0.8% by mass or less, and the balance is composed of unavoidable impurities.
上記Pt合金によれば、強度が高く、かつリサイクル性に優れたPt合金を提供することができる。 According to the Pt alloy, it is possible to provide a Pt alloy having high strength and excellent recyclability.
[実施形態の概要]
本開示の一実施の形態におけるPt合金は、95質量%以上のPtと、2.5質量%以上3.0質量%以下のGaと、1質量%以上2.4質量%以下のRhと、0.05質量%以上0.8質量%以下のWと、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。[Outline of Embodiment]
The Pt alloy in one embodiment of the present disclosure includes Pt of 95% by mass or more, Ga of 2.5% by mass or more and 3.0% by mass or less, and Rh of 1% by mass or more and 2.4% by mass or less. It contains W of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less, and the balance is composed of unavoidable impurities.
以下、本開示のPt合金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。 Hereinafter, the reason why the component composition of the Pt alloy of the present disclosure is limited to the above range will be described.
Pt:95質量%以上
Ptは、本開示のPt合金の主成分である。Ptの含有量を95質量%以上とすることにより、Pt950合金を得ることができる。目標とする特性を得るために必要な元素の添加を容易にする観点から、Ptの含有量は96質量%以下であることが好ましい。Pt: 95% by mass or more Pt is the main component of the Pt alloy of the present disclosure. By setting the Pt content to 95% by mass or more, a Pt950 alloy can be obtained. The Pt content is preferably 96% by mass or less from the viewpoint of facilitating the addition of elements necessary for obtaining the target properties.
Ga:2.5質量%以上3質量%以下
Gaを添加することにより、Pt合金の強度を向上させることができる。Gaの含有量を2.5質量%以上とすることにより、この機能が十分に果たされる。一方、3質量%を超えるGaを添加すると、伸び(加工性)が小さくなるとともに、明るさが低下する。そのため、Gaの含有量は3質量%以下とする必要がある。加工性および明るさの低下の抑制を容易にする観点から、Gaの含有量は2.8質量%以下とすることが好ましい。Ga: 2.5% by mass or more and 3% by mass or less By adding Ga, the strength of the Pt alloy can be improved. This function is fully achieved by setting the Ga content to 2.5% by mass or more. On the other hand, when Ga exceeding 3% by mass is added, the elongation (processability) becomes small and the brightness decreases. Therefore, the content of Ga needs to be 3% by mass or less. The Ga content is preferably 2.8% by mass or less from the viewpoint of facilitating workability and suppression of decrease in brightness.
Rh:1質量%以上2.4質量%以下
Rhを添加することにより、Pt合金のリサイクル性を向上させることができる。また、Rhは、加工性および明るさの改善にも寄与する。このような機能を十分に得る観点から、Rhの含有量は1質量%以上とする必要がある。一方、Rhの含有量が2.4質量%を超えると、添加の効果が飽和する。そのため、Rhの含有量は、2.4質量%以下とすべきである。Rhの上記機能をより確実に得る観点から、Rhの含有量は1.1質量%以上とすることが好ましく、1.2質量%以上とすることがより好ましい。また、Rhの含有量の効果的な選択の観点から、Rhの含有量は2質量%以下とすることが好ましく、1.8質量%以下とすることがより好ましい。Rh: 1% by mass or more and 2.4% by mass or less By adding Rh, the recyclability of the Pt alloy can be improved. Rh also contributes to the improvement of workability and brightness. From the viewpoint of sufficiently obtaining such a function, the content of Rh needs to be 1% by mass or more. On the other hand, when the content of Rh exceeds 2.4% by mass, the effect of addition is saturated. Therefore, the content of Rh should be 2.4% by mass or less. From the viewpoint of more reliably obtaining the above-mentioned function of Rh, the content of Rh is preferably 1.1% by mass or more, and more preferably 1.2% by mass or more. Further, from the viewpoint of effective selection of the Rh content, the Rh content is preferably 2% by mass or less, and more preferably 1.8% by mass or less.
W:0.05質量%以上0.8質量%以下
Wを添加することにより、Pt合金のリサイクル性を向上させることができる。この機能を十分に得る観点から、Wの含有量は0.05質量%以上とする必要がある。一方、Wの含有量が0.8質量%を超えると、鋳造時に割れが発生する場合がある。そのため、Wの含有量は0.8質量%以下とする必要がある。Wの上記機能をより確実に得る観点から、Wの含有量は0.2質量%以上とすることが好ましく、0.3質量%以上とすることがより好ましい。また、鋳造割れをより確実に低減する観点から、Wの含有量は0.7質量%以下とすることが好ましく、0.6質量%以下とすることがより好ましい。W: 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less By adding W, the recyclability of the Pt alloy can be improved. From the viewpoint of sufficiently obtaining this function, the W content needs to be 0.05% by mass or more. On the other hand, if the W content exceeds 0.8% by mass, cracks may occur during casting. Therefore, the W content needs to be 0.8% by mass or less. From the viewpoint of more reliably obtaining the above-mentioned function of W, the content of W is preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more. Further, from the viewpoint of more reliably reducing casting cracks, the W content is preferably 0.7% by mass or less, and more preferably 0.6% by mass or less.
不可避的不純物
本開示のPt合金には、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。Inevitable Impurities The Pt alloys of the present disclosure may be unavoidably (unintentionally) mixed with impurities (unavoidable impurities) during production. The content of unavoidable impurities is preferably small, specifically 0.1% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or less.
[実施形態の具体例]
次に、本開示のPt合金の具体的な実施形態を、本開示のPt合金の特性を確認する実験結果とともに説明する。[Specific example of embodiment]
Next, a specific embodiment of the Pt alloy of the present disclosure will be described together with experimental results for confirming the characteristics of the Pt alloy of the present disclosure.
(実験方法)
以下の表1に示す成分組成を有するPt合金を準備した。(experimental method)
A Pt alloy having the component compositions shown in Table 1 below was prepared.
(1)耐力および伸び
各サンプルから引張試験片を作製し、当該試験片を用いて引張試験を実施した。そして、試験結果から、耐力(0.2%耐力)および伸びを導出した。(1) Yield strength and elongation A tensile test piece was prepared from each sample, and a tensile test was carried out using the test piece. Then, the proof stress (0.2% proof stress) and the elongation were derived from the test results.
(2)明るさ
各サンプルの表面をJIS規格♯1500の砥粒で仕上げ研磨し、当該表面について、測色色差計を用いて明るさ(L*)を測定した。(2) Brightness The surface of each sample was finish-polished with JIS standard # 1500 abrasive grains, and the brightness (L * ) of the surface was measured using a colorimetric color difference meter.
(3)リサイクル性
表1の組成のPt合金について、溶融と凝固とを1回および10回繰り返して実施した。そして、得られた各サンプルの表面を研磨し、当該表面について引け巣の発生の有無を観察した。また、溶融と凝固とを10回繰り返して得られたサンプルについて、EDSを用いて酸素含有量を測定した。(3) Recyclability For the Pt alloy having the composition shown in Table 1, melting and solidification were repeated once and 10 times. Then, the surface of each of the obtained samples was polished, and the presence or absence of shrinkage cavities was observed on the surface. In addition, the oxygen content of the sample obtained by repeating melting and solidification 10 times was measured using EDS.
(実験結果)
引張試験および明るさ測定の実験結果を表2に示す。(Experimental result)
Table 2 shows the experimental results of the tensile test and the brightness measurement.
(1)耐力および伸び
引張試験の結果得られた耐力および伸びを図1および図2に示す。図1および図2において、横軸はGaの含有量である。図1において、縦軸は耐力(0.2%耐力)である。図2において、縦軸は伸びである。(1) Proof stress and elongation The proof stress and elongation obtained as a result of the tensile test are shown in FIGS. 1 and 2. In FIGS. 1 and 2, the horizontal axis is the Ga content. In FIG. 1, the vertical axis represents proof stress (0.2% proof stress). In FIG. 2, the vertical axis is elongation.
表2、図1および図2を参照して、強度に対応する耐力は、Gaの含有量が増えるにしたがって高くなっている。そして、Rhが添加されることにより、Gaの含有量が2.5〜3質量%の範囲において、加工性に対応する伸びが大きくなっている。つまり、Gaの含有量が2.5〜3質量%の範囲でRhを添加することにより、加工性を維持しつつ、高強度を達成することができるといえる。Pd(パラジウム)の添加は、強度および加工性のいずれにも寄与が認められない。Au(金)の添加は強度の向上には寄与するものの、加工性の低下というデメリットを伴う。Wの添加も強度の向上に寄与するものの、加工性を低下させる傾向にある。Wは、後述のようにリサイクル性の向上に寄与するため本開示のPt合金に添加するが、上記の通り、鋳造割れを抑制する観点から、その添加量は0.8質量%以下とする必要がある。本開示の実施例に対応するNo.11および12は、耐力および伸びの両立、すなわち強度と加工性の両立を達成可能であるといえる。 With reference to Table 2, FIG. 1 and FIG. 2, the proof stress corresponding to the strength increases as the Ga content increases. Then, by adding Rh, the elongation corresponding to the workability is increased in the range of the Ga content of 2.5 to 3% by mass. That is, it can be said that high strength can be achieved while maintaining processability by adding Rh in the range of Ga content of 2.5 to 3% by mass. The addition of Pd (palladium) does not contribute to either strength or processability. Although the addition of Au (gold) contributes to the improvement of strength, it has the disadvantage of lowering workability. Although the addition of W also contributes to the improvement of strength, it tends to reduce the workability. W is added to the Pt alloy of the present disclosure in order to contribute to the improvement of recyclability as described later, but as described above, the amount of W added must be 0.8% by mass or less from the viewpoint of suppressing casting cracks. There is. No. corresponding to the examples of the present disclosure. It can be said that 11 and 12 can achieve both proof stress and elongation, that is, both strength and workability.
(2)明るさ
明るさの測定結果を図3に示す。図3において、横軸はGaの含有量である。図3において、縦軸は明るさである。(2) Brightness The measurement result of brightness is shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis is the content of Ga. In FIG. 3, the vertical axis is brightness.
表2および図3を参照して、Gaの含有量が3質量%を超えると、明るさが急激に低下していることが分かる。このことから、Gaの含有量は3質量%以下とすべきであるといえる。RhおよびAuの添加は、明るさの上昇に寄与している。一方、PdおよびWの添加の、明るさへの寄与は確認されなかった。本開示の実施例に対応するNo.11および12は、Gaの添加による明るさの低下の抑制を達成可能であるといえる。 With reference to Table 2 and FIG. 3, it can be seen that when the Ga content exceeds 3% by mass, the brightness drops sharply. From this, it can be said that the Ga content should be 3% by mass or less. The addition of Rh and Au contributes to the increase in brightness. On the other hand, the contribution of the addition of Pd and W to the brightness was not confirmed. No. corresponding to the examples of the present disclosure. It can be said that 11 and 12 can achieve the suppression of the decrease in brightness due to the addition of Ga.
(3)リサイクル性
各サンプルの表面をJIS規格♯7000の砥粒で仕上げ研磨し、当該表面について引け巣の発生の有無を観察した。観察結果を図4および図5に示す。引け巣の存在は、図4および図5の写真において、コントラストの違いに基づいて確認することができる。図4および図5の写真において、研磨方向に沿った筋とは無関係に白く見える領域が引け巣である。(3) Recyclability The surface of each sample was finish-polished with JIS standard # 7000 abrasive grains, and the presence or absence of shrinkage cavities was observed on the surface. The observation results are shown in FIGS. 4 and 5. The presence of shrinkage cavities can be confirmed in the photographs of FIGS. 4 and 5 based on the difference in contrast. In the photographs of FIGS. 4 and 5, the area that appears white regardless of the streaks along the polishing direction is the shrinkage cavity.
図4を参照して、GaおよびRhが添加され、Wが添加されていないNo.7においては、溶融および凝固の繰り返しが1回の場合でも引け巣が観察される。そして、溶融および凝固の繰り返しが10回のNo.7では、引け巣の発生が顕著になっている。引け巣が発生すると、Pt合金の表面を美しい鏡面とすることが困難となる。一方、0.05質量%以上のWが添加されたNo.9〜12のサンプルにおいては、引け巣の発生は確認されない。また、図5を参照して、Gaが添加され、RhおよびWが添加されていないNo.2においては、溶融および凝固を10回繰り返すと、引け巣が発生していることが確認される。また、GaおよびWが添加され、Rhが添加されていないNo.16においては、溶融および凝固を10回繰り返すと、引け巣の発生が顕著となっている。以上の結果より、Gaを添加することにより強度を上昇させたPt合金においては、1質量%以上のRhと0.05質量%以上のWとを両方添加することにより、リサイクル性を改善できることが確認される。本開示の実施例に対応するNo.11および12は、十分なリサイクル性を有しているといえる。 With reference to FIG. 4, No. 4 in which Ga and Rh were added and W was not added. In No. 7, shrinkage cavities are observed even when melting and solidification are repeated once. Then, No. 10 in which melting and solidification were repeated 10 times. In No. 7, the occurrence of shrinkage nests is remarkable. When shrinkage cavities occur, it becomes difficult to make the surface of the Pt alloy a beautiful mirror surface. On the other hand, No. 1 to which 0.05% by mass or more of W was added. No shrinkage cavities were found in the 9-12 samples. Further, referring to FIG. 5, No. 5 in which Ga was added and Rh and W were not added. In No. 2, when melting and solidification are repeated 10 times, it is confirmed that shrinkage cavities are generated. In addition, No. 1 in which Ga and W were added and Rh was not added. In No. 16, when melting and solidification are repeated 10 times, the occurrence of shrinkage cavities becomes remarkable. From the above results, in the Pt alloy whose strength is increased by adding Ga, recyclability can be improved by adding both Rh of 1% by mass or more and W of 0.05% by mass or more. It is confirmed. No. corresponding to the examples of the present disclosure. It can be said that 11 and 12 have sufficient recyclability.
図6は、溶融および凝固を10回繰り返したサンプルのWの含有量と酸素濃度との関係を示す図である。Gaを添加することにより強度を上昇させたPt合金において、RhおよびWの両方を添加すると、Pt合金におけるWの含有量が0.3質量%程度まではWの含有量の増加に伴ってO(酸素)の含有量(混入量)が低下する傾向にある。そして、Wの含有量が0.3質量%を超えると、Oの混入量の低下はほぼ飽和している。一方、Gaを添加することにより強度を上昇させたPt合金において、Rhを添加せず、Wのみを添加した場合、Oの混入量の低下は確認されない。このことから、引け巣の発生の原因は、溶融および凝固を繰り返すことによりPt合金にOが混入することであると考えられる。Oの供給源は、たとえば溶融を実施するためのるつぼや鋳型であると考えられる。Pt合金に添加されたGaが、混入したOと反応することにより、引け巣が形成されるものと考えることができる。そして、Gaを添加することにより強度を上昇させたPt合金において、RhおよびWの両方を添加する場合、Wの含有量が0.05質量%以上であれば引け巣の抑制に効果が見られる。引け巣の抑制効果をより確実に得る観点から、Wの含有量は0.1質量%以上、さらには0.2質量%以上とすることが好ましく、0.3質量%以上とすることがより好ましいといえる。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the W content and the oxygen concentration of a sample obtained by repeating melting and solidification 10 times. In a Pt alloy whose strength has been increased by adding Ga, when both Rh and W are added, the W content in the Pt alloy is O up to about 0.3% by mass as the W content increases. The content (mixed amount) of (oxygen) tends to decrease. When the W content exceeds 0.3% by mass, the decrease in the amount of O mixed is almost saturated. On the other hand, in the Pt alloy whose strength was increased by adding Ga, when only W was added without adding Rh, no decrease in the amount of O mixed was confirmed. From this, it is considered that the cause of the shrinkage cavities is that O is mixed in the Pt alloy by repeating melting and solidification. The source of O is considered to be, for example, a pot or mold for carrying out melting. It can be considered that Ga added to the Pt alloy reacts with the mixed O to form a shrinkage cavity. When both Rh and W are added to the Pt alloy whose strength has been increased by adding Ga, an effect of suppressing shrinkage cavities can be seen if the W content is 0.05% by mass or more. .. From the viewpoint of more reliably obtaining the shrinkage nest suppressing effect, the W content is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.3% by mass or more. It can be said that it is preferable.
以上の実験結果から、本開示のPt合金は、強度が高く、かつリサイクル性に優れていることが確認される。したがって、本開示のPt合金は、たとえば宝飾品の材料として好適である。 From the above experimental results, it is confirmed that the Pt alloy of the present disclosure has high strength and excellent recyclability. Therefore, the Pt alloy of the present disclosure is suitable as a material for jewelry, for example.
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。 It should be understood that the embodiments disclosed here are exemplary in all respects and are not restrictive in any way. The scope of the present invention is defined by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
Claims (1)
2.5質量%以上3.0質量%以下のGaと、
1質量%以上2.4質量%以下のRhと、
0.05質量%以上0.8質量%以下のWと、を含有し、
残部が不可避的不純物からなる、Pt合金。
Pt of 95% by mass or more and
Ga of 2.5% by mass or more and 3.0% by mass or less,
Rh of 1% by mass or more and 2.4% by mass or less,
Containing W of 0.05% by mass or more and 0.8% by mass or less,
A Pt alloy whose balance consists of unavoidable impurities.
Applications Claiming Priority (1)
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