JP6884994B2 - チタン焼結体および装飾品 - Google Patents

Description

本発明は、チタン焼結体および装飾品に関するものである。

チタン合金は、機械的強度や耐食性に優れるため、航空機、宇宙開発、化学プラント等の分野で使用されている。また、最近では、チタン合金の生体適合性や低ヤング率等の特性を活かし、腕時計の外装部品、眼鏡フレームのような装飾品、ゴルフクラブのようなスポーツ用品、スプリング等に応用されつつある。

また、このような応用に際し、粉末冶金法を適用することにより、最終形状に近い形状のチタン焼結体を容易に製造することができる。これにより、二次加工を省略したり、加工量を減らしたりすることができ、効率的な部品生産が可能になる。

しかしながら、粉末冶金法により製造されたチタン焼結体は、原料粉末の性状が反映され易く、表面の平滑性を高めることが難しい。このため、チタン焼結体の鏡面性が低下し易く、外観上の課題になり得る。

そこで、粉末冶金法で製造されたチタン焼結体の鏡面性を改善する試みが提案されている。

例えば、特許文献１には、重量比で０．１〜１．０％の鉄粉末と、０．１〜４．０％のモリブデン粉末と、を含み、残りがチタン粉末で構成された混合粉を圧粉成形後に１２００〜１３５０℃で焼結したことを特徴とする装飾用チタン合金が開示されている。そして、得られたチタン合金は、α＋βの２相組織を含み、腕時計外装部品等で要求される鏡面性を得たとしている。

特開平８−９２６７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のチタン合金は、チタンに加えて鉄を含むため、耐候性に劣る。このため、長期わたって過酷な環境に曝された場合、表面に劣化が生じ、その結果、鏡面性の低下を招く。

本発明の目的は、長期にわたって良好な鏡面性を維持し得るチタン焼結体および装飾品を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のチタン焼結体は、結晶組織がα相とβ相からなるチタン合金で構成され、
断面において前記α相の平均粒径が３μｍ以上３０μｍ以下であり、
断面において前記α相が占める面積率が７８％以上９８％以下であることを特徴とする。
これにより、長期にわたって良好な鏡面性を維持し得るチタン焼結体が得られる。

本発明のチタン焼結体では、断面において前記α相の平均アスペクト比は、１以上３以下であることが好ましい。

これにより、チタン焼結体に研磨加工を施したときの研磨量に異方性が生じ難くなるため、研磨面に凹凸が生じ難くなる。このため、研磨面の平滑性をより高めることができ、とりわけ鏡面性に優れたチタン焼結体が得られる。

本発明のチタン焼結体では、Ｘ線回折法により取得されたＸ線回折スペクトルにおいて、前記β相の面方位（１１０）による反射強度のピーク値は、前記α相の面方位（１００）による反射強度のピーク値の３％以上６０％以下であることが好ましい。

これにより、α相が持つ特性とβ相が持つ特性とがそれぞれ埋没することなく顕在化する。その結果、特に長期にわたって高い鏡面性を維持し得るチタン焼結体が得られる。

本発明のチタン焼結体では、チタンを主成分とし、α相安定化元素およびβ相安定化元素を含むことが好ましい。

これにより、チタン焼結体の製造条件や使用条件が変動したとしても、結晶組織としてα相とβ相とを併せ持つことができるので、耐候性に優れたものとなる。その結果、チタン焼結体は、α相が呈する特性とβ相が呈する特性とを併せ持つものとなり、とりわけ機械的特性に優れる。

本発明のチタン焼結体では、相対密度が９９％以上であることが好ましい。
これにより、チタン焼結体の表面が研磨されたとき、特に良好な鏡面性を示す。
本発明のチタン焼結体では、前記チタン合金は、アルミニウムを４．５質量％以上６．７５質量％以下で含むことが好ましい。

本発明の装飾品は、本発明のチタン焼結体を含むことが好ましい。
これにより、長期にわたって良好な鏡面性を維持し、その結果、長期にわたって優れた美的外観を維持し得る装飾品が得られる。

本発明のチタン焼結体の実施形態を示す電子顕微鏡像である。 図１に示す電子顕微鏡像の一部を模式的に描いた図である。 本発明の装飾品の実施形態が適用された時計ケースを示す斜視図である。 本発明の装飾品の実施形態が適用されたベゼルを示す部分断面斜視図である。 実施例１のチタン焼結体について得られたＸ線回折スペクトルである。 比較例２のチタン焼結体の断面の電子顕微鏡像である。 参考例１のチタン溶製材の断面の電子顕微鏡像である。

以下、本発明のチタン焼結体および装飾品について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜チタン焼結体＞
まず、本発明のチタン焼結体の実施形態について説明する。

図１は、本発明のチタン焼結体の実施形態を示す電子顕微鏡像であり、図２は、図１に示す電子顕微鏡像の一部を模式的に描いた図である。なお、図１は、チタン焼結体の切断面を撮像したものであり、図１の上端において左右に延びている濃色の帯は、チタン焼結体の外側の領域である。

本実施形態に係るチタン焼結体は、例えば粉末冶金法により製造されたものである。すなわち、このチタン焼結体では、チタン合金粉末の粒子同士が焼結することによって構成されている。

より具体的には、図２に示すように、チタン焼結体１は結晶組織としてα相２とβ相３とを含んでいる。このうち、α相２とは、それを構成する結晶構造が主として六方最密充填（ｈｃｐ）構造である領域（チタンα相）のことをいう。一方、β相３とは、それを構成する結晶構造が主として体心立方格子（ｂｃｃ）構造である領域（チタンβ相）のことをいう。なお、図１では、α相２が相対的に淡色を呈する領域として写っており、β相３は相対的に濃色を呈する領域として写っている。

α相２は、相対的に硬度が低く、延性に富んでいるため、特に高温下での強度や耐変形性に優れたチタン焼結体１の実現に寄与する。一方、β相３は、相対的に硬度が高いものの、塑性変形を生じ易いため、全体として靭性に優れたチタン焼結体１の実現に寄与する。

チタン焼結体１の断面では、そのほとんどがこのようなα相２とβ相３とで占められているのが好ましい。α相２とβ相３の合計の占有率（面積率）は、特に限定されないが、９５％以上であるのが好ましく、９８％以上であるのがより好ましい。このようなチタン焼結体１は、α相２およびβ相３が特性面で支配的になるため、チタンが持つ多くの長所が反映されたものとなる。

なお、α相２とβ相３の合計の占有率は、例えばチタン焼結体１の断面を電子顕微鏡や光学顕微鏡等で観察し、結晶構造の違いに基づく呈色の違いやコントラストに基づいて結晶相を区別するとともに面積を計測することによって求められる。

また、α相２やβ相３以外の結晶組織としては、例えば、ω相、γ相等が挙げられる。
また、チタン焼結体１は、前述したようにα相２とβ相３とを含むとともに、α相２の平均粒径が３μｍ以上３０μｍ以下であり、かつ、α相２が占める占有率（面積率）が７０％以上９９．８％以下である。

このようなチタン焼結体１は、α相２が微細であり、かつ、α相２が支配的になっているため、強度が高い上に研磨加工の均一性に富んでいる。このため、研磨加工の際、α相２とβ相３との硬度差に基づく凹凸が生じ難くなり、研磨面の平滑性を高めることができる。加えて、支配的に存在するα相２は、転位を生じ難いことから研磨によって変性し難く、かつ、耐食性が高いことから、長期にわたって研磨直後の平滑な状態を維持することに寄与する。換言すれば、耐摩耗性が高くなるため、研磨面のキズ付き等が抑制され、研磨面を長期にわたって良好に維持することができる。一方、α相２に比べて存在量の少ないβ相３は、前述したように塑性変形を生じ易いため、α相２同士の滑りを助長する。このため、研磨加工の際に応力が加わった場合でも、β相３においてその応力を緩和することができる。その結果、残留応力に伴う平滑性の低下等の不具合が生じるのを抑制することができる。換言すれば、良好な研磨を可能にする研磨性が得られるため、鏡面性の高い研磨面を容易に得ることができる。

なお、α相２の平均粒径が前記下限値を下回ると、α相２の粒径が小さくなり過ぎるため、適切な研磨が難しくなるとともに小径のα相２が光の反射に影響を及ぼし易くなり、研磨面の鏡面性が低下するおそれがある。加えて、α相２の占有率を十分に高めることができなくなるので、チタン焼結体１の機械的強度を十分に高めることができなくなるおそれがある。一方、α相２の平均粒径が前記上限値を上回ると、α相２が針状形状になり易くなる。針状形状になると、チタン焼結体１の疲労強度が低下し易くなり、長期にわたって高い鏡面性を維持することが難しくなる。さらに、耐摩耗性が低下するため、研磨面がキズ付き易くなり、研磨面を長期にわたって良好に維持することが難しくなるおそれがある。加えて、主にα相２に由来する機械的強度が低下するおそれがある。

また、α相２が占める面積率が前記下限値を下回ると、その分、β相３が占める面積が大きくなる。これにより、β相３が光の反射に寄与する度合いが大きくなり、研磨面の鏡面性が低下する。一方、α相２が占める面積率が前記上限値を上回ると、その分、β相３の存在量が少なくなる。これにより、α相２同士の間に生じる応力を緩和するβ相３の機能が損なわれるため、残留応力に伴って研磨面の平滑性が低下するおそれがある。

また、α相２の平均粒径は、好ましくは５μｍ以上２５μｍ以下とされ、より好ましくは７μｍ以上２０μｍ以下とされる。

なお、α相２の平均粒径は、次のようにして測定される。まず、チタン焼結体１の断面を電子顕微鏡で観察し、得られた観察像において１００個以上のα相２を無作為に選択する。次に、観察像上において選択したα相２の面積を算出し、この面積と同じ面積を持つ円の直径を求める。このようにして求めた円を、そのα相２の粒径（円相当径）とみなし、１００個以上のα相２についての平均値を求める。この平均値がα相２の平均粒径となる。

また、α相２が占める面積率は、好ましくは７５％以上９９％以下とされ、より好ましくは８０％以上９８％以下とされる。

なお、α相２が占める面積率は、次のようにして測定される。まず、チタン焼結体１の断面を電子顕微鏡で観察し、得られた観察像の面積を算出する。次いで、観察像に写っているα相２の面積の合計を求める。そして、求めたα相２の面積の合計を、観察像の面積で除する。この解がα相２が占める面積率となる。

一方、α相２が上記のような面積率である場合、β相３の面積率はそれより小さくなる。具体的には、β相３の面積率は０．２％以上３０％以下程度であるのが好ましく、１％以上２５％以下程度であるのがより好ましく、２％以上２０％以下程度であるのがさらに好ましい。β相３は、前述したように塑性変形を生じ易いため、α相２同士の滑りを助長する。このため、β相３が前記範囲内の割合で存在していることにより、チタン焼結体１が研磨に供されたとき、研磨の際の抵抗が著しく大きくなってしまうのを防止することができる。その結果、研磨面の平滑性をより高めることができ、鏡面性が高く美的外観に優れたチタン焼結体１を得ることができる。
このようなチタン焼結体１の構成材料は、チタン単体またはチタン基合金である。

チタン基合金は、チタンを主成分とする合金であるが、チタン（Ｔｉ）の他に、例えば、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、ケイ素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、バリウム（Ｂａ）、ニッケル（Ｎｉ）、硫黄（Ｓ）等の元素を含む合金である。

このうち、本実施形態に係るチタン基合金は、α相安定化元素とβ相安定化元素とを含むことが好ましい。これにより、チタン焼結体１は、その製造条件や使用条件が変動したとしても、結晶組織としてα相２とβ相３とを併せ持つことができるので、耐候性に優れたものとなる。このため、チタン焼結体１は、α相２が呈する特性とβ相３が呈する特性とを併せ持つものとなり、とりわけ機械的特性に優れる。

このうち、α相安定化元素としては、例えば、アルミニウム、ガリウム、スズ、炭素、窒素、酸素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上が組み合わされて用いられる。一方、β相安定化元素としては、例えば、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、鉄等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上が組み合わされて用いられる。

チタン基合金の具体的な組成としては、ＪＩＳ Ｈ ４６００：２０１２に６０種、６０Ｅ種、６１種または６１Ｆ種として規定されているチタン合金が挙げられる。具体的には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ等が挙げられる。この他、航空宇宙材料規格（ＡＭＳ）に規定されているＴｉ−６Ａｌ−６Ｖ−２Ｓｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ−０．０８Ｓｉ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−６Ｍｏ等が挙げられる。また、国際標準化機構（ＩＳＯ）が策定する規格に規定されているＴｉ−５Ａｌ−２．５Ｆｅ、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ等が挙げられる。さらには、Ｔｉ−１３Ｚｒ−１３Ｔａ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｎｂ−１Ｔａ、Ｔｉ−１５Ｚｒ−４Ｎｂ−４Ｔａ、Ｔｉ−５Ａｌ−３Ｍｏ−４Ｚｒ等が挙げられる。

なお、上述した合金組成の表記は、濃度の大きい成分を左から順に記載したものであり、元素の前にある数字はその元素の濃度を質量％を表すものである。例えば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖは、６質量％のＡｌと４質量％のＶとを含み、残部がＴｉおよび不純物であることを表す。なお、不純物は、所定の割合（例えば不純物合計で０．４０質量％以下）で不可避的に混入した元素または意図的に添加された元素である。

また、上述した合金組成の主なものの範囲は、下記の通りである。
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、Ａｌを５．５質量％以上６．７５質量％以下で含み、Ｖを３．５質量％以上４．５質量％以下で含み、残部がＴｉおよび不純物である。不純物としては、例えば、Ｆｅが０．４質量％以下、Ｏが０．２質量％以下、Ｎが０．０５質量％以下、Ｈが０．０１５質量％以下、Ｃが０．０８質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。さらには、その他の元素が個々に０．１０質量％以下、合計で０．４０質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。

Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ合金は、Ａｌを５．５質量％以上６．５質量％以下で含み、Ｖを３．５質量％以上４．５質量％以下で含み、残部がＴｉおよび不純物である。不純物としては、例えば、Ｆｅが０．２５質量％以下、Ｏが０．１３質量％以下、Ｎが０．０３質量％以下、Ｈが０．０１２５質量％以下、Ｃが０．０８質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。さらには、その他の元素が個々に０．１０質量％以下、合計で０．４０質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。

Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ合金は、Ａｌを２．５質量％以上３．５質量％以下で含み、Ｖを１．６質量％以上３．４質量％以下で含み、必要に応じてＳを０．０５質量％以上０．２０質量％以下で含み、必要に応じてＬａ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄの少なくとも１種を合計で０．０５質量％以上０．７０質量％以下で含み、残部がＴｉおよび不純物である。不純物としては、例えば、Ｆｅが０．３０質量％以下、Ｏが０．２５質量％以下、Ｎが０．０５質量％以下、Ｈが０．０１５質量％以下、Ｃが０．１０質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。さらには、その他の元素が合計で０．４０質量％以下の割合で含まれることが許容される。

Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｆｅ合金は、Ａｌを４．５質量％以上５．５質量％以下で含み、Ｆｅを２質量％以上３質量％以下で含み、残部がＴｉおよび不純物である。不純物としては、例えば、Ｏが０．２質量％以下、Ｎが０．０５質量％以下、Ｈが０．０１３質量％以下、Ｃが０．０８質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。さらには、その他の元素が合計で０．４０質量％以下の割合で含まれることが許容される。

Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金は、Ａｌを５．５質量％以上６．５質量％以下で含み、Ｎｂを６．５質量％以上７．５質量％以下で含み、残部がＴｉおよび不純物である。不純物としては、例えば、Ｔａが０．５０質量％以下、Ｆｅが０．２５質量％以下、Ｏが０．２０質量％以下、Ｎが０．０５質量％以下、Ｈが０．００９質量％以下、Ｃが０．０８質量％以下の割合で、それぞれ含まれることが許容される。さらには、その他の元素が合計で０．４０質量％以下の割合で含まれることが許容される。なお、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金は、細胞毒性が他の合金種に比べて特に低いため、チタン焼結体１が生体適合用途に用いられる場合、特に有用である。

また、チタン焼結体１に含まれる成分は、例えばＪＩＳ Ｈ １６３２−１（２０１４）〜ＪＩＳ Ｈ １６３２−３（２０１４）に規定されているチタン−ＩＣＰ発光分光分析方法に準拠した方法により分析することができる。

また、チタン焼結体１は、酸化チタンを主成分とする粒子（以下、省略して「酸化チタン粒子」という。）を含んでいてもよい。この酸化チタン粒子は、チタン焼結体１中に分散することによって、マトリックスである金属チタンに加わる応力を分担すると考えられる。このため、酸化チタン粒子を含むことにより、チタン焼結体１全体における機械的強度の向上が図られる。また、酸化チタンは金属チタンよりも硬いため、酸化チタン粒子が分散していることにより、チタン焼結体１の耐摩耗性をより高めることができる。これにより、研磨面のキズ付き等が抑制されるため、研磨面を長期にわたって良好に維持することができる。

なお、酸化チタンを主成分とする粒子とは、例えば、蛍光Ｘ線分析法または電子線マイクロアナライザーにより、対象となる粒子の成分分析を行い、最も多く含まれた元素がチタンおよび酸素のうちの一方であり、次いで多く含まれた元素が他方であると分析された粒子のことをいう。

酸化チタン粒子の平均粒径は、特に限定されないが、０．５μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上１５μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下であるのがさらに好ましい。酸化チタン粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、チタン焼結体１の靭性や引張強さ等の機械的特性を大きく損なうことなく、耐摩耗性を高めることができる。すなわち、酸化チタン粒子の平均粒径が前記下限値を下回ると、酸化チタン粒子の含有率によっては、酸化チタン粒子による応力の分担作用が低下するおそれがある。また、酸化チタン粒子の平均粒径が前記上限値を上回ると、酸化チタン粒子の含有率によっては、酸化チタン粒子が亀裂の起点になって機械的強度が低下するおそれがある。

また、酸化チタン粒子の結晶構造は、ルチル型、アナターゼ型およびブルッカイト型のうちのいずれであってもよく、複数の型が混在していてもよい。

なお、酸化チタン粒子の平均粒径は、次のようにして測定される。まず、チタン焼結体１の断面を電子顕微鏡で観察し、得られた観察像において１００個以上の酸化チタン粒子を無作為に選択する。このとき、酸化チタン粒子か否かは、画像のコントラストおよび酸素の面分析等によって特定することができる。次に、観察像上において選択した酸化チタン粒子の面積を算出し、この面積と同じ面積を持つ円の直径を求める。このようにして求めた円を、その酸化チタン粒子の粒径（円相当径）とみなし、１００個以上の酸化チタン粒子についての平均値を求める。この平均値が酸化チタン粒子の平均粒径となる。

また、本実施形態に係るα相２の形状は、針状形状ではなく、等方形状あるいはそれに準じた形状であるのが好ましい。このような形状を有することにより、前述したように、チタン焼結体１の疲労強度の低下を抑制することができる。その結果、長期にわたって高い鏡面性を維持し得るチタン焼結体１が得られる。

具体的には、チタン焼結体１の断面において、α相２の平均アスペクト比は、好ましくは１以上３以下とされ、より好ましくは１以上２．５以下とされる。α相２の平均アスペクト比が前記範囲内であることにより、チタン焼結体１の疲労強度および硬度の低下が抑えられる。このため、構造部品として有用なチタン焼結体１が得られる。また、平均アスペクト比を前記範囲内に調整することにより、チタン焼結体１に研磨加工を施したときの研磨量に異方性が生じ難くなるため、研磨面に凹凸が生じ難くなる。その結果、研磨面の平滑性をより高めることができ、とりわけ鏡面性に優れたチタン焼結体１が得られる。換言すれば、研磨量に異方性が生じ易くなると、光の反射にも異方性が生じ、鏡面性や審美性が低下するおそれがある。

なお、α相２の平均アスペクト比は、次のようにして測定される。まず、チタン焼結体１の断面を電子顕微鏡で観察し、得られた観察像において１００個以上のα相２を無作為に選択する。次に、観察像上において選択したα相２の長軸を特定し、さらにこの長軸と直交する方向で最長の軸を短軸として特定する。次いで、長軸／短軸をアスペクト比として算出する。そして、１００個以上のα相２についてのアスペクト比を平均し、これを平均アスペクト比とする。

また、本実施形態に係るチタン焼結体１では、α相２の粒径が比較的揃っている。このため、等方形状あるいはそれに準じた形状であることに加え、粒径が揃っていることも奏功し、チタン焼結体１の疲労強度を高めるとともに、長期にわたって高い鏡面性を保たせることができる。

α相２の粒径をプロットエリアの横軸にとり、その粒径に対応するα相２の数をプロットエリアの縦軸にとって粒径の測定結果をプロットすると、α相２の粒度分布が得られる。この粒度分布において、小径側からの個数の累積が全体の１６％になるときの粒径をＤ１６とし、小径側からの個数の累積が全体の８４％となるときの粒径をＤ８４とする。このとき、粒度分布の標準偏差ＳＤは、下記式で求められる。
ＳＤ＝（Ｄ８４−Ｄ１６）／２

このようにして求められた標準偏差ＳＤは、粒度分布の分布幅の目安となる。そして、本実施形態に係るチタン焼結体１では、α相２の粒度分布の標準偏差ＳＤが５以下であるのが好ましく、３以下であるのがより好ましく、２以下であるのがさらに好ましい。α相２の粒度分布の標準偏差ＳＤが前記範囲内であるチタン焼結体１は、粒度分布が十分に狭く、α相２の粒径が十分に揃っているものとなる。かかるチタン焼結体１は、とりわけ疲労強度が高く、かつ、長期にわたって高い鏡面性を維持し得るものとなる。

また、チタン焼結体１がＸ線回折法による結晶構造解析に供され、取得されるＸ線回折スペクトルは、α相に起因する反射強度のピークとβ相に起因する反射強度のピークとを含む。

ここで、取得されるＸ線回折スペクトルは、特に、チタンα相の面方位（１００）による反射強度のピークと、チタンβ相の面方位（１１０）による反射強度のピークと、を含むことが好ましい。その上で、チタンβ相の面方位（１１０）による反射強度のピーク値（ピークトップの値）は、チタンα相の面方位（１００）による反射強度のピーク値（ピークトップの値）の３％以上６０％以下であるのが好ましく、５％以上５０％以下であるのがより好ましく、１０％以上４０％以下であるのがさらに好ましい。これにより、前述したα相２が持つ特性とβ相３が持つ特性とがそれぞれ埋没することなく顕在化する。その結果、特に長期にわたって高い鏡面性を維持し得るチタン焼結体１が得られる。

なお、チタンα相の面方位（１００）による反射強度のピークは、２θが３５．３°付近に位置する。一方、チタンβ相の面方位（１１０）による反射強度のピークは、２θが３９．５°付近に位置する。

また、Ｘ線回折装置のＸ線源には、Ｃｕ−Ｋα線を用い、管電圧を３０ｋＶとし、管電流を２０ｍＡとする。

また、チタン焼結体１は、相対密度が９９％以上であるのが好ましく、９９．５％以上であるのがより好ましい。チタン焼結体１の相対密度が前記範囲内であることにより、表面が研磨されたとき、特に良好な鏡面性を示すチタン焼結体１が得られる。すなわち、このような相対密度であることにより、チタン焼結体１中に空孔が生じ難くなる。このため、かかる空孔によって光反射が阻害されるのを抑制することができる。

なお、チタン焼結体１の相対密度は、ＪＩＳ Ｚ ２５０１：２０００に規定された焼結金属材料の密度試験方法に準じて測定された乾燥密度である。

また、チタン焼結体１のビッカース硬度（ＨＶ）は、特に限定されないが、３００以上であるのが好ましく、３５０以上６００以下であるのがより好ましい。このような硬度を有するチタン焼結体１は、表面にキズ等が付き難いものとなる。このため、例えば装飾品等の構成材料として用いられた場合でも、キズ等によって美感が損なわれることを抑制し得るチタン焼結体１が得られる。

チタン焼結体１のビッカース硬度（ＨＶ）は、チタン焼結体１の表面において測定され、測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に規定されたビッカース硬さ試験−試験方法に準じる。なお、圧子の試験力は９．８Ｎ（１ｋｇｆ）とし、試験力の保持時間は１５秒とする。そして、１０か所の測定結果の平均値を表面のビッカース硬度とする。

このようなチタン焼結体１は、種々の用途に適用可能であり、特に限定されないが、特に装飾品の構成材料として有用である。

＜装飾品＞
次に、本発明の装飾品の実施形態について説明する。

本発明の装飾品としては、例えば、時計ケース（胴、裏蓋、胴と裏蓋とが一体化されたワンピースケース等）、時計バンド（バンド中留、バンド・バングル着脱機構等を含む。）、ベゼル（例えば、回転ベゼル等）、りゅうず（例えば、ネジロック式りゅうず等）、ボタン、ガラス縁、ダイヤルリング、見切板、パッキンのような時計用外装部品、メガネ（例えば、メガネフレーム）、ネクタイピン、カフスボタン、指輪、ネックレス、ブレスレット、アンクレット、ブローチ、ペンダント、イヤリング、ピアスのような装身具、スプーン、フォーク、箸、ナイフ、バターナイフ、栓抜きのような食器、ライターまたはそのケース、ゴルフクラブのようなスポーツ用品、銘板、パネル、賞杯、その他ハウジング（例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、モバイル型コンピューター、音楽プレーヤー、カメラ、シェーバー等のハウジング）のような機器用外装部品等が挙げられる。これらの装飾品は、いずれも優れた美的外観が尊ばれることがある。これらの装飾品の構成材料としてチタン焼結体１が用いられることにより、装飾品の表面に優れた鏡面性を与えることができる。これにより、長期にわたって優れた美的外観を維持し得る装飾品が得られる。

図３は、本発明の装飾品の実施形態が適用された時計ケースを示す斜視図であり、図４は、本発明の装飾品の実施形態が適用されたベゼルを示す部分断面斜視図である。

図３に示す時計ケース１１は、ケース本体１１２と、ケース本体１１２から突出するように設けられ、時計バンドを取り付けるためのバンド取付部１１４と、を備えている。このような時計ケース１１は、図示しないガラス板や裏蓋とともに、容器を構築することができる。この容器内には、図示しないムーブメントや文字盤等が収納される。したがって、この容器は、ムーブメント等を外部環境から保護するとともに、時計の美的外観に大きな影響を及ぼす。

図４に示すベゼル１２は、環状をなしており、時計ケースに装着され、必要に応じて時計ケースに対して回転可能になっている。時計ケースにベゼル１２が装着されると、ベゼル１２が時計ケースの外側に位置するため、ベゼル１２が時計の美的外観を左右することになる。

また、このような時計ケース１１やベゼル１２は、人体に装着された状態で使用されるため、常にキズが付き易い。このため、このような装飾品の構成材料としてチタン焼結体１が用いられることにより、表面の鏡面性が高く美的外観に優れた装飾品が得られる。また、長期にわたってこの鏡面性を維持することができる。

＜チタン焼結体の製造方法＞
次に、チタン焼結体１を製造する方法について説明する。

チタン焼結体１の製造方法は、［１］チタン合金粉末と有機バインダーとを混練し、混練物を得る工程と、［２］混練物を粉末冶金法により成形し、成形体を得る工程と、［３］成形体を脱脂し、脱脂体を得る工程と、［４］脱脂体を焼成し、焼結体を得る工程と、［５］焼結体に熱間等方加圧処理（ＨＩＰ処理）を施す工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［１］混練工程
まず、チタン焼結体１の原材料となるチタン単体粉末またはチタン合金粉末（以下、省略して「チタン合金粉末」という。）を有機バインダーとともに混練し、混練物を得る。

チタン合金粉末の平均粒径は、特に限定されないが、１μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であるのがより好ましい。

また、チタン合金粉末は、単一の合金組成の粒子のみからなる粉末（プレアロイ粉末）であってもよく、互いに組成の異なる複数種の粒子を混合してなる混合粉末（プレミックス粉末）であってもよい。プレミックス粉末の場合、個々の粒子は１種類の元素のみを含む粒子であっても複数の元素を含む粒子であってもよく、プレミックス粉末全体で前述したような組成比を満たしていればよい。

混練物中の有機バインダーの含有率は、成形条件や成形する形状等に応じて適宜設定されるが、混練物全体の２質量％以上２０質量％以下程度であるのが好ましく、５質量％以上１０質量％以下程度であるのがより好ましい。有機バインダーの含有率を前記範囲内に設定することにより、混練物は良好な流動性を有するものとなる。これにより、成形の際の混練物の充填性が向上し、最終的に目的とする形状により近い形状（ニアネットシェイプ）の焼結体が得られる。

有機バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例：ステアリン酸）、高級アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド等の各種有機バインダーが挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して用いることができる。

また、混練物中には、必要に応じて、可塑剤が添加されていてもよい。この可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。

さらに、混練物中には、チタン合金粉末、有機バインダー、可塑剤の他に、例えば、滑剤、酸化防止剤、脱脂促進剤、界面活性剤等の各種添加物を必要に応じて添加することができる。

なお、混練条件は、用いるチタン合金粉末の合金組成や粒径、有機バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げれば、混練温度５０℃以上２００℃以下程度、混練時間１５分以上２１０分以下程度とすることができる。

また、混練物は、必要に応じ、ペレット（小塊）化される。ペレットの粒径は、例えば、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度とされる。

なお、後述する成形方法に応じて、混練物ではなく、造粒粉末を製造するようにしてもよい。

［２］成形工程
次に、混練物を成形して、成形体を製造する。

成形方法としては、特に限定されず、例えば、圧粉成形（圧縮成形）法、金属粉末射出成形（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）法、押出成形法等の各種成形法を用いることができる。このうち、ニアネットシェイプの焼結体を製造し得るという観点から、金属粉末射出成形法が好ましく用いられる。

また、圧粉成形法の場合の成形条件は、用いるチタン合金粉末の組成や粒径、有機バインダーの組成、およびこれらの配合量等の諸条件によって異なるが、成形圧力が２００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下（２ｔ／ｃｍ^２以上１０ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

また、チタン合金粉末の場合の成形条件は、やはり諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、射出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ^２以上５ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

また、押出成形法の場合の成形条件は、やはり諸条件によって異なるものの、材料温度が８０℃以上２１０℃以下程度、押出圧力が５０ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下（０．５ｔ／ｃｍ^２以上５ｔ／ｃｍ^２以下）程度であるのが好ましい。

このようにして得られた成形体は、チタン合金粉末の粒子同士の間隙に、有機バインダーが一様に分布した状態となる。

なお、作製される成形体の形状寸法は、以降の脱脂工程および焼成工程における成形体の収縮分を見込んで決定される。

また、必要に応じて、成形体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。成形体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、成形体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的に寸法精度の高いチタン焼結体１をより容易に得ることができる。

［３］脱脂工程
次に、得られた成形体に脱脂処理（脱バインダー処理）を施し、脱脂体を得る。

具体的には、成形体を加熱して、有機バインダーを分解することにより、成形体中から有機バインダーの少なくとも一部を除去して、脱脂処理がなされる。

この脱脂処理は、例えば、成形体を加熱する方法、バインダーを分解するガスに成形体を曝す方法等が挙げられる。

成形体を加熱する方法を用いる場合、成形体の加熱条件は、有機バインダーの組成や配合量によって若干異なるものの、温度１００℃以上７５０℃以下×０．１時間以上２０時間以下程度であるのが好ましく、１５０℃以上６００℃以下×０．５時間以上１５時間以下程度であるのがより好ましい。これにより、成形体を焼結させることなく、成形体の脱脂を必要かつ十分に行うことができる。その結果、脱脂体の内部に有機バインダー成分が多量に残留してしまうのを確実に防止することができる。

また、成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、大気のような酸化性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。

一方、バインダーを分解するガスとしては、例えば、オゾンガス等が挙げられる。
なお、このような脱脂工程は、脱脂条件の異なる複数の過程（ステップ）に分けて行うことにより、成形体中の有機バインダーをより速やかに、そして、成形体に残存させないように分解・除去することができる。

また、必要に応じて、脱脂体に対して切削、研磨、切断等の機械加工を施すようにしてもよい。脱脂体は、硬度が比較的低く、かつ比較的可塑性に富んでいるため、脱脂体の形状が崩れるのを防止しつつ、容易に機械加工を施すことができる。このような機械加工によれば、最終的に寸法精度の高いチタン焼結体１をより容易に得ることができる。

［４］焼成工程
次に、得られた脱脂体を、焼成炉で焼成して焼結体を得る。すなわち、チタン合金粉末の粒子同士の界面で拡散が生じ、焼結に至る。その結果、チタン焼結体１が得られる。

焼成温度は、チタン合金粉末の組成や粒径等によって異なるが、一例として９００℃以上１４００℃以下程度とされる。また、好ましくは１０５０℃以上１３００℃以下程度とされる。

また、焼成時間は、０．２時間以上２０時間以下とされるが、好ましくは１時間以上６時間以下程度とされる。

なお、焼成工程においては、途中で焼結温度や後述する焼成雰囲気を変化させるようにしてもよい。

また、焼成の際の雰囲気は、特に限定されないが、金属粉末の著しい酸化を防止することを考慮した場合、水素のような還元性ガス雰囲気、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が好ましく用いられる。

なお、チタン合金粉末からチタン焼結体１を製造する場合、焼成条件等によっては、α相２とβ相３の双方が形成されることがある。特に、チタン合金粉末中に前述したβ相安定化元素が含まれている場合には、β相３がより確実に形成される。

一方、各種製造条件を最適化することにより、チタン焼結体１においてα相２が占める割合、すなわち、チタン焼結体１の断面においてα相２が占める面積率を調整することができる。例えば、焼成温度が高くなるとβ相３の割合が多くなるため、β相３の割合が目的の範囲内に収まるように焼成温度を調整するとともに、焼成時間が長すぎることによる結晶組織の肥大化を考慮して焼成時間を設定すればよい。

したがって、例えばβ相３をほとんど含まないチタン合金粉末を用いてチタン焼結体１を製造する場合、チタン合金粉末の組成によっては、焼成温度を高くすればするほどβ相３の割合が高くなっていくので、α相２の面積率が前記範囲内に収まるように焼成温度を調整するともに、焼成温度の調整によって焼結不足や過焼結にならないように焼成時間が設定される。

また、α相２の平均粒径が前記範囲内にある場合、α相２の面積率が高くなるにつれて、α相２の形状は等方形状に近づく傾向を示す。これは、β相３の割合が低下することにより、α相２同士が隣接する確率が高くなり、α相２同士が互いに干渉し合うことによって異方的な粒成長が阻害されるためと考えられる。

［５］ＨＩＰ工程
また、このようにして得られた焼結体に対し、さらにＨＩＰ処理（熱間等方加圧処理）等を施すようにしてもよい。これにより、焼結体のさらなる高密度化を図り、より機械的特性に優れた装飾品を得ることができる。

ＨＩＰ処理の条件としては、例えば、温度が８５０℃以上１２００℃以下、時間が１時間以上１０時間以下程度とされる。

また、加圧力は、５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、１００ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であるのがより好ましい。

さらに、必要に応じて、得られた焼結体に対し、さらに焼鈍処理、溶体化処理、時効処理、熱間加工処理、冷間加工処理等が施されてもよい。

なお、必要に応じて、得られたチタン焼結体１に研磨処理を施すようにしてもよい。研磨処理としては、特に限定されないが、例えば、電解研磨、バフ研磨、乾式研磨、化学研磨、バレル研磨、サンドブラスト等が挙げられる。これらの研磨処理を施すことにより、チタン焼結体１の表面にさらなる金属光沢を与え、鏡面性を高めることができる。

以上、本発明のチタン焼結体および装飾品について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、チタン焼結体の用途は、装飾品に限定されず、各種構造部品等であってもよい。この構造部品としては、例えば、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機（例えばロケット等）用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯電話端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機のような電気機器用部品、工作機械、半導体製造装置のような機械用部品、原子力発電所、火力発電所、水力発電所、製油所、化学コンビナートのようなプラント用部品、手術用器具、人工骨、人工関節、人工歯、人工歯根、歯列矯正用部品のような医療機器等が挙げられる。

なお、チタン焼結体は、生体適合性が高いため、特に人工骨や歯科用金属部品として有用である。このうち歯科用金属部品は、口腔内に一時的あるいは半永久的に留置される金属部品であれば、特に限定されず、例えば、インレー、クラウン、ブリッジ、金属床、義歯、インプラント、アバットメント、フィクスチャー、スクリュー等のメタルフレームが挙げられる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．チタン焼結体の製造
（実施例１）
＜１＞まず、ガスアトマイズ法により製造された平均粒径２３μｍのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末を用意した。

次いで、ポリプロピレンとワックスの混合物（有機バインダー）を用意し、原料粉末と有機バインダーとの質量比が９：１になるように秤量して、チタン焼結体製造用組成物を得た。

次いで、得られたチタン焼結体製造用組成物を混練機で混練し、コンパウンドを得た。そして、コンパウンドをペレットに加工した。

＜２＞次に、得られたペレットを用いて、以下に示す成形条件で成形し、成形体を作製した。

＜成形条件＞
・成形方法：金属粉末射出成形法
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）

＜３＞次に、得られた成形体に対して、以下に示す脱脂条件で脱脂処理を施し、脱脂体を得た。

＜脱脂条件＞
・脱脂温度 ：５２０℃
・脱脂時間 ：５時間
・脱脂雰囲気：窒素ガス雰囲気

＜４＞次に、得られた脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。このようにして焼結体を作製した。

＜焼成条件＞
・焼成温度 ：１１００℃
・焼成時間 ：５時間
・焼成雰囲気：アルゴンガス雰囲気
・雰囲気圧力：大気圧（１００ｋＰａ）

＜５＞次に、得られた焼結体に対し、以下に示す処理条件でＨＩＰ処理を施した。このようにして、直径５ｍｍ×長さ１００ｍｍの棒状をなすチタン焼結体を得た。

＜ＨＩＰ処理条件＞
・処理温度 ：９００℃
・処理時間 ：３時間
・処理圧力 ：１４８０ｋｇｆ／ｃｍ^２（１４５ＭＰａ）

＜６＞次に、得られたチタン焼結体を切断し、切断面にバフ研磨処理を施した。
次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

（実施例２〜６）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表１に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にしてチタン焼結体を得た。

（比較例１〜３）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表１に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にしてチタン焼結体を得た。

（参考例１）
まず、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金の溶製材を用意した。

次いで、得られた溶製材を切断し、研磨面にバフ研磨処理を施した。
次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表１に示す。

（実施例７）
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に代えて、平均粒径２３μｍのＴｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ合金粉末を用いるようにした以外は、実施例１と同様にしてチタン焼結体を得た。
そして、得られたチタン焼結体を切断し、切断面にバフ研磨処理を施した。

次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

（実施例８〜１２）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表２に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例７と同様にしてチタン焼結体を得た。

（比較例４〜６）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表２に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例７と同様にしてチタン焼結体を得た。

（参考例２）
まず、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖの溶製材を用意した。

次いで、得られた溶製材を切断し、研磨面にバフ研磨処理を施した。
次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。

（実施例１３）
Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金粉末に代えて、平均粒径２５μｍのＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金粉末を用いるようにした以外は、実施例１と同様にしてチタン焼結体を得た。
そして、得られたチタン焼結体を切断し、切断面にバフ研磨処理を施した。

次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表３に示す。

（実施例１４〜１８）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表３に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例１３と同様にしてチタン焼結体を得た。

（比較例７〜９）
α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比がそれぞれ表３に示す値になるように製造条件を変更した以外は、それぞれ実施例１３と同様にしてチタン焼結体を得た。

（参考例３）
まず、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂの溶製材を用意した。

次いで、得られた溶製材を切断し、切断面にバフ研磨処理を施した。
次いで、研磨面を電子顕微鏡で観察し、α相の平均粒径、α相およびβ相が占める面積率、ならびにα相の平均アスペクト比をそれぞれ求めた。その結果を表３に示す。

２．チタン焼結体の評価
２．１ 鏡面性
まず、各実施例、各比較例および各参考例のチタン焼結体（チタン溶製材）について、研磨面を目視にて観察した。そして、研磨面の鏡面性を以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１〜３に示す。

＜研磨面の鏡面性の評価基準＞
◎：研磨面の鏡面性が非常に高い（美的外観が特に良好）
○：研磨面の鏡面性がやや高い（美的外観がやや良好）
△：研磨面の鏡面性がやや低い（美的外観がやや不良）
×：研磨面の鏡面性が非常に低い（美的外観が不良）

２．２ 相対密度
次に、各実施例、各比較例および各参考例のチタン焼結体（チタン溶製材）について、ＪＩＳ Ｚ ２５０１：２０００に規定の方法に準じて相対密度を算出した。算出結果を表１〜３に示す。

２．３ ビッカース硬度
次に、各実施例、各比較例および各参考例のチタン焼結体（チタン溶製材）の研磨面について、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に規定の方法に準じてビッカース硬度を測定した。測定結果を表１〜３に示す。

２．４ Ｘ線回折法による結晶構造解析
次に、実施例１のチタン焼結体について、以下に示す測定条件により、Ｘ線回折法による結晶構造解析を行った。

＜Ｘ線回折法による結晶構造解析の測定条件＞
・Ｘ線源 ：Ｃｕ−Ｋα線
・管電圧 ：３０ｋＶ
・管電流 ：２０ｍＡ

得られたＸ線回折スペクトルを図５に示す。
図５から明らかなように、実施例１のチタン焼結体について得られたＸ線回折スペクトルは、α相（α−Ｔｉ）による反射強度のピークと、β相（β−Ｔｉ）による反射強度のピークとを含んでいることがわかった。そこで、２θが３５．３°付近に位置する面方位（１００）α−Ｔｉによる反射強度のピーク値を基準にしたとき、２θが３９．５°付近に位置する面方位（１１０）β−Ｔｉによる反射強度のピーク値の前記基準に対する割合（ピーク比）を算出した。また、これと同様の計算を、実施例２〜１８、比較例１〜９および参考例１〜３のチタン焼結体（チタン溶製材）においても行った。ピーク比の算出結果を表１〜３に示す。

２．５ 耐摩耗性
次に、各実施例および各比較例のチタン焼結体ならびに各参考例のチタン溶製材等について、その表面の耐摩耗性を評価した。具体的には、まず、チタン焼結体およびチタン溶製材の表面にバフ研磨処理を施した。次いで、研磨面について、ＪＩＳ Ｒ １６１３（２０１０）に規定されたファインセラミックスのボールオンディスク法による摩耗試験方法に準じた摩耗試験を行い、円板状試験片の摩耗量を測定した。なお、測定条件は、以下の通りである。

＜比摩耗量の測定条件＞
・球形試験片の材質：高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）
・球形試験片の大きさ：直径６ｍｍ
・円板状試験片の材質：各実施例および各比較例の焼結体ならびに各参考例の溶製材
・円板状試験片の大きさ：直径３５ｍｍ、厚さ５ｍｍ
・荷重の大きさ：１０Ｎ
・摺動速度：０．１ｍ／ｓ
・摺動円直径：３０ｍｍ
・摺動距離：５０ｍ

そして、参考例１のチタン溶製材について得られた摩耗量を１とし、表１に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた摩耗量の相対値を算出した。

同様に、参考例２のチタン溶製材について得られた摩耗量を１とし、表２に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた摩耗量の相対値を算出した。

さらに、同様に、参考例３のチタン溶製材について得られた摩耗量を１とし、表３に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた摩耗量の相対値を算出した。

次いで、算出した相対値を以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１〜３に示す。

＜摩耗量の評価基準＞
Ａ：摩耗量が非常に少ない（相対値が０．５未満）
Ｂ：摩耗量が少ない（相対値が０．５以上０．７５未満）
Ｃ：摩耗量がやや少ない（相対値が０．７５以上１未満）
Ｄ：摩耗量がやや多い（相対値が１以上１．２５未満）
Ｅ：摩耗量が多い（相対値が１．２５以上１．５未満）
Ｆ：摩耗量が非常に多い（相対値が１．５以上）

２．６ 引張強さ
次に、各実施例および各比較例のチタン焼結体ならびに各参考例のチタン溶製材等について、その引張強さを測定した。なお、引張強さの測定は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定の金属材料引張試験方法に準じて行った。

そして、参考例１のチタン溶製材について得られた引張強さを１とし、表１に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた引張強さの相対値を算出した。

同様に、参考例２のチタン溶製材について得られた引張強さを１とし、表２に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた引張強さの相対値を算出した。

さらに、同様に、参考例３のチタン溶製材について得られた引張強さを１とし、表３に示す各実施例および各比較例のチタン焼結体について得られた引張強さの相対値を算出した。

次いで、得られた相対値を以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１〜３に示す。なお、引張強さについては、上記試験体以外に、ＳＵＳ３１６Ｌ焼結体、ＡＳＴＭ Ｆ７５（Ｃｏ−２８％Ｃｒ−６％Ｍｏ合金）の鋳造材および焼結体、ならびにα−Ｔｉ焼結体についても、参考例ａ〜ｄとして評価した（表１）。また、参考例ｄについては、その他に、前述した２．１〜２．３および２．５と同様の評価を行った。

＜引張強さの評価基準＞
Ａ：引張強さが非常に大きい（相対値が１．０９以上）
Ｂ：引張強さが大きい（相対値が１．０６以上１．０９未満）
Ｃ：引張強さがやや大きい（相対値が１．３以上１．０６未満）
Ｄ：引張強さがやや小さい（相対値が１以上１．０３未満）
Ｅ：引張強さが小さい（相対値が０．９７以上１未満）
Ｆ：引張強さが非常に小さい（相対値が０．９７未満）

２．７ 破断時の公称ひずみ（破断伸び）
次に、各実施例および各比較例のチタン焼結体ならびに各参考例のチタン溶製材等について、その破断伸びを測定した。なお、破断伸びの測定は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１（２０１１）に規定の金属材料引張試験方法に準じて行った。

次いで、得られた破断伸びを以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１〜３に示す。なお、破断伸びについては、上記試験体以外に、ＳＵＳ３１６Ｌ焼結体、ＡＳＴＭ Ｆ７５（Ｃｏ−２８％Ｃｒ−６％Ｍｏ合金）の鋳造材および焼結体、ならびにα−Ｔｉ焼結体についても、参考例ａ〜ｄとして評価した（表１）。

＜破断伸びの評価基準＞
Ａ：破断伸びが非常に大きい（０．１５以上）
Ｂ：破断伸びが大きい（０．１２５以上０．１５未満）
Ｃ：破断伸びがやや大きい（０．１０以上０．１２５未満）
Ｄ：破断伸びがやや小さい（０．０７５以上０．１０未満）
Ｅ：破断伸びが小さい（０．０５０以上０．０７５未満）
Ｆ：破断伸びが非常に小さい（０．０５０未満）

２．８ 細胞毒性試験
次に、各実施例および各比較例のチタン焼結体ならびに各参考例のチタン溶製材等からなる試験体について、細胞毒性試験を行った。なお、細胞毒性試験は、ＩＳＯ １０９９３−５：２００９に規定されている細胞毒性試験に準じて行った。具体的には、直接接触法によるコロニー形成法によって、対照群のコロニー数の平均値を１００％としたとき、試験体に直接播種した細胞のコロニー数の対照群のコロニー数に対する割合（コロニー形成率［％］）を求めた。なお、試験条件は以下の通りである。

・細胞株：Ｖ９７細胞
・培地：ＭＥＭ１０培地
・陰性対照材料（ネガティブコントロール）：高密度ポリエチレンフィルム
・陽性対照材料（ポジティブコントロール）：０．１％ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛含有ポリウレタンフィルム
・対照群（コントロール）：培地に直接播種した細胞のコロニー数

次いで、得られたコロニー形成率を以下の評価基準に照らして分類することにより各試験体の細胞毒性を評価した。評価結果を表１〜３に示す。なお、細胞毒性試験については、上記試験体以外に、ＳＵＳ３１６Ｌ焼結体、ＡＳＴＭ Ｆ７５（Ｃｏ−２８％Ｃｒ−６％Ｍｏ合金）焼結体、およびα−Ｔｉ焼結体についても、参考例ａ、ｃ、ｄとして評価した（表１）。

＜細胞毒性の評価基準＞
Ａ：コロニー形成率が９０％以上
Ｂ：コロニー形成率が８０％以上９０％未満
Ｃ：コロニー形成率が８０％未満

表１〜３から明らかなように、各実施例のチタン焼結体は、研磨面の鏡面性が高いことが認められた。また、相対密度およびビッカース硬度もそれぞれ高いことから、各実施例のチタン焼結体は、高い鏡面性を長期にわたって維持し得ることが認められた。

また、各実施例のチタン焼結体は、鏡面性、密度および硬度といった特性において、チタン溶製材と同等以上であることが認められた。したがって、本発明によれば、ニアネットシェイプという特徴を生かしつつ、特性に優れたチタン焼結体を得ることができる。

なお、比較例２のチタン焼結体の断面の電子顕微鏡像を図６に示す。図６からは、比較例２のチタン焼結体では、α相が細長い形状、すなわち異方性の大きい形状をなしていることが認められる。

また、参考例１のチタン溶製材の断面の電子顕微鏡像を図７に示す。図７からは、参考例１のチタン焼結体では、α相の粒径が比較的小さいものの、異方性の大きい形状をなしていることが認められる。

１…チタン焼結体、２…α相、３…β相、１１…時計ケース、１２…ベゼル、１１２…ケース本体、１１４…バンド取付部

Claims (7)

1. 結晶組織がα相とβ相からなるチタン合金で構成され、
   断面において前記α相の平均粒径が３μｍ以上３０μｍ以下であり、
   断面において前記α相が占める面積率が７８％以上９８％以下であることを特徴とするチタン焼結体。
2. 断面において前記α相の平均アスペクト比は、１以上３以下である請求項１に記載のチタン焼結体。
3. Ｘ線回折法により取得されたＸ線回折スペクトルにおいて、前記β相の面方位（１１０）による反射強度のピーク値は、前記α相の面方位（１００）による反射強度のピーク値の３％以上６０％以下である請求項１または２に記載のチタン焼結体。
4. チタンを主成分とし、α相安定化元素およびβ相安定化元素を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のチタン焼結体。
5. 相対密度が９９％以上である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のチタン焼結体。
6. 前記チタン合金は、アルミニウムを４．５質量％以上６．７５質量％以下で含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のチタン焼結体。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のチタン焼結体を含むことを特徴とする装飾品。

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