JP7036840B2 - 装飾部品 - Google Patents

Description

本開示は、装飾部品に関する。

炭化チタンは、機械的特性が高く、高級感および美的満足感を感じられることから、時計のベゼル、携帯電話のキーおよびピロー等の装飾部品として広く用いられている。しかしながら、炭化チタンで構成される装飾部品は重たく、長時間の着用に不向きであった。

そこで、炭化チタンの一部を炭化チタンよりも比重が小さい酸化アルミニウムに置き換えることで、装飾部品を軽くすることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特公昭５９－４１１５０号公報

本開示の装飾部品は、アルミニウム、酸素、チタン、炭素およびニッケルを含有する。そして、全成分１００質量％のうち、前記アルミニウムを酸化物換算で６０質量％以上７５質量％以下含有し、前記チタンを炭化物換算で２０質量％以上３５質量％以下含有し、前記ニッケルを酸化物換算で０．５質量％以上２質量％以下含有する。また、本開示の装飾部品は、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、明度指数Ｌ＊が１３以上２０以下、クロマティクネス指数ａ＊が－３以上３以下、クロマティクネス指数ｂ＊が－８以上２以下の色調を有する。

酸化アルミニウムと炭化チタンとの複合材料は、炭化チタンで構成される材料に劣らず機械的特性に優れながらも、軽量であることから、長時間の着用に向いている。ここで、このような酸化アルミニウムと炭化チタンとの複合材料は、一般的に灰色の色調を呈する。

一方、近年においては、色調の嗜好は多種多様であり、灰色の中でも青味掛かった灰色の装飾部品が求められている。

本開示の装飾部品は、機械的特性に優れながらも軽量であり、青味掛かった灰色の色調を呈する。以下、本開示の装飾部品について説明する。

本開示の装飾部品は、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）、チタン（Ｔｉ）、炭素（Ｃ）およびニッケル（Ｎｉ）を含有する。そして、本開示の装飾部品は、装飾部品を構成する全成分１００質量％のうち、アルミニウムを酸化物換算（Ａｌ₂Ｏ₃）で６０質量％以上７５質量％以下含有し、チタンを炭化物換算（ＴｉＣ）で２０質量％以上３５質量％以下含有し、ニッケルを酸化物換算（ＮｉＯ）で０．５質量％以上２質量％以下含有する。

このように、本開示の装飾部品は、アルミニウムおよびチタンの含有量が上記数値範囲内であることにより、炭化チタン（ＴｉＣ）単独で構成される装飾部品に劣らず、優れた機械的特性を有していながら、軽量である。ここで、優れた機械的特性とは、Ｈｖ強度が１５.０ＧＰａ以上であることをいう。また、軽量とは、比重が５．０以下であることをいう。

また、本開示の装飾部品は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）結晶と炭化チタン（ＴｉＣ）結晶とを含有している。ここで、アルミナ結晶の平均粒径は、例えば、１μｍ以上６μｍ以下であってもよい。また、炭化チタン結晶の平均粒径は、例えば、０．５μｍ以上３μｍ以下であってもよい。

そして、本開示の装飾部品は、装飾部品を構成する全成分１００質量％のうち、ニッケルを酸化物換算で０．５質量％以上２質量％以下含有することにより、青味掛かった灰色の色調を呈する。ここで、本開示の装飾部品の色調は、装飾部品において装飾的価値が要求される面における色調であり、具体的には、粗さ曲線における算術平均粗さＲａが０.０３μｍ以下の面における色調のことである。また、青味掛かった灰色とは、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、明度指数Ｌ＊が１３以上２０以下、クロマティクネス指数ａ＊が－３以上３以下、クロマティクネス指数ｂ＊が－８以上２以下である色調のことである。

また、本開示の装飾部品は、装飾部品を構成する全成分１００質量％のうち、イッテルビウム、モリブデン、タングステンおよびコバルトをそれぞれ酸化物換算した合計で０．１質量％以上５質量％以下含有してもよい。このような構成を満足するならば、本開示の装飾部品は、美感性のある青味掛かった灰色の色調を呈し、より高い美的満足感を与えることができる。

ここで、美感性のある青味掛かった灰色とは、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、明度指数Ｌ＊が１５以上１７以下、クロマティクネス指数ａ＊が－０．３以上１以下、クロマティクネス指数ｂ＊が－５以上－１以下である色調のことである。

また、本開示の装飾部品は、表面に気孔を有し、気孔の面積占有率は０．２面積％以下であり、気孔の円相当径の平均値は１μｍ以下であってもよい。このような構成を満足するならば、気孔による色調ばらつきが低減され、需要者に高い美的満足感を与えることができる。具体的には、色調ばらつきΔＥは、３以下である。

なお、色調ばらつきΔＥについては、装飾部品の表面の複数箇所で、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値の測定を行ない、得られたＬ＊、ａ＊、ｂ＊の最大値からＬ＊、ａ＊、ｂ＊の最小値をそれぞれ引くことで、ΔＬ、Δａ、Δｂを算出し、ΔＥ＝（（ΔＬ＊）²＋（Δａ＊）²＋（Δｂ＊）²）^1/2により色調ばらつきΔＥを求めればよい。

また、本開示の装飾部品の表面における気孔は、例えば、面積占有率が０．０５面積％以上であり、円相当径の平均値が０．３μｍ以上であってもよい。

また、本開示の装飾部品の表面における気孔は、重心間距離の標準偏差が１５μｍ以下であってもよい。ここでの重心間距離の標準偏差とは、気孔同士の分散度合いを示す指標である。よって、このような構成を満足するならば、気孔が適度に分散していることから、本開示の装飾部品は、気孔による色調ばらつきが抑えられ、需要者により高い美的満足感を与えることができる。具体的には、色調ばらつきΔＥは、２以下である。

また、本開示の装飾部品の表面における気孔は、例えば、重心間距離の平均値が１０μｍ以上３０μｍ以下であってもよい。

次に、各種測定方法および確認方法について説明する。

本開示の装飾部品を構成する各成分の含有量については、以下の方法で算出すればよい。まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて測定し、装飾部品を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値より、ＪＣＰＤＳカードを用いて同定を行なう。ここで、アルミナおよび炭化チタンのピークが観測されれば、アルミナ結晶および炭化チタン結晶を含有していることを確認することができる。

次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、装飾部品の含有成分の定量分析を行なう。そして、例えば、ＸＲＦで測定したアルミニウム（Ａｌ）の含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）に換算すればよい。

なお、本開示の装飾部品は、ＸＲＤを用いてのリートベルト法で求めた定量において、アルミナ結晶と炭化チタン結晶とのｗｔ％比は、６３～７９：２１～３７である。

また、本開示の装飾部品の色調については、以下の方法で測定すればよい。まず、装飾部品の表面を、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠して触針式の表面粗さ計を用い、測定長さを５ｍｍ，カットオフ値を０.８ｍｍ，触針先端半径を２μｍ，触針の走査速度を０．５ｍｍ／秒として測定し、算術平均粗さＲａが０.０３μｍ以下であるか否かを確認する。ここで、算術平均粗さＲａが０.０３μｍより大きければ、研磨または研削を行なうことで、算術平均粗さＲａが０．０３μｍ以下の面を得る。次に、この面において、色彩色差計（コニカミノルタ社（製）ＣＭ－７００ｄまたはその後継機種）を用い、ＪＩＳ Ｚ ８７２２－２０００に準拠して、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値、クロマティクネス指数ａ＊およびｂ＊の値を求めればよい。なお、測定条件としては、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ６５とし、照明受光方式を条件ａ（（４５－ｎ）〔４５－０〕）に、測定径を３ｍｍに設定すればよい。

また、装飾部品の表面における気孔の重心間距離の標準偏差は、以下の方法により算出することができる。まず、装飾部品の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影する。次に、撮影した写真において、気孔を黒く塗りつぶし、これを画像データとして読み取り、画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）の重心間距離法という手法を適用して画像解析することで、気孔の重心間距離の標準偏差を算出すればよい。なお、画像解析ソフト「Ａ像くん」の解析条件としては、例えば粒子の明度を「暗」、２値化の方法を「手動」、小図形除去を「１μｍ」、閾値を「１７５」とすればよい。

そして、本開示の装飾部品は、時計用ベゼルおよび時計用バンド駒等の時計用部品、押下操作する各種キー、ピロー、外装等の携帯電話機用部品、釣糸用ガイドリング等の釣糸案内用部品を始め、ブローチ、ネックレス、イヤリング、リング、ネクタイピン、タイタック、メダル、ボタン等の装身具用部品、床、壁、天井を飾るタイルあるいはドアの取手等の建材用部品、スプーン、フォーク等のキッチン部品用部品、その他の家電用装飾部品、エンブレム等の自動車用部品として用いることができる。

次に、本開示の装飾部品の製造方法の一例を説明する。

まず、酸化アルミニウム粉末、炭化チタン粉末および酸化ニッケル粉末を用意する。そして、装飾部品において、アルミニウムが酸化物換算で６０質量％以上７５質量％以下、チタンが炭化物換算で２０質量％以上３５質量％以下、ニッケルが酸化物換算で０．５質量％以上２質量％以下となるように、酸化アルミニウム粉末、炭化チタン粉末および酸化ニッケル粉末を秤量し、混合することで原料粉末を得る。ここで、装飾部品において、イッテルビウム、モリブデン、タングステンおよびコバルトをそれぞれ酸化物換算した合計が０．１質量％以上５質量％以下含有するように、酸化イッテルビウム粉末、酸化モリブデン粉末、酸化タングステン粉末および酸化コバルト粉末を秤量し、原料粉末に添加してもよい。

次に、原料粉末、バインダ、溶媒および分散剤を混合した後、これを、ビーズミル、振動ミル、アトライター、高速ミキサー等に投入して粉砕、混合することでスラリーを得る。

ここで、表面の気孔の重心間距離の平均値を１０μｍ以上３０μｍ以下とするには、例えば、ビーズミルであれば、２０時間以上粉砕、混合すればよい。また、振動ミル、アトライター、高速ミキサー等を用いるときには、ビーズミルによる２０時間以上の粉砕、混合に相当する時間に粉砕、混合すればよい。

また、表面の気孔の重心間距離の標準偏差を１５μｍ以下とするには、例えば、ビーズミルであれば、４０時間以上粉砕、混合すればよい。また、振動ミル、アトライター、高速ミキサー等を用いるときには、ビーズミルによる４０時間以上の粉砕、混合に相当する時間に粉砕、混合すればよい。

そして、噴霧乾燥機を用いて、得られたスラリーを造粒粉にし、乾式加圧成形、冷間等方静水圧成形等の成形手段で所望の形状に成形して成形体を得る。その後、焼成を行なうことで、焼結体を得る。ここで、焼成の条件は、真空雰囲気中で、例えば、最高温度が１４００℃以上１８００℃以下とする。そして、原料粉末における酸化ニッケル粉末が上記量であることで、青味掛かった灰色の色調を呈した装飾部品となる。また、酸化イッテルビウム粉末、酸化モリブデン粉末、酸化タングステン粉末または酸化コバルト粉末を原料粉末に上記量添加したならば、美感性のある青味掛かった灰色の色調を呈した装飾部品となる。

なお、焼成後に、必要に応じて熱間等方加圧焼結、または熱間静水圧加圧焼結を行なってもよい。ここで、Ａｒガス圧力を１５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下とし、加熱温度を１４００℃以上１７００℃以下とする条件で熱間等方加圧焼結、または熱間静水圧加圧焼結を行なえば、表面における気孔の面積占有率を０．２面積％以下、かつ、表面における気孔の円相当径の平均値を１μｍ以下とすることができる。

また、Ａｒガス圧力を１９０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下とし、加熱温度を１６００℃以上１７００℃以下とする条件で熱間等方加圧焼結、または熱間静水圧加圧焼結を行なえば、表面における気孔の面積占有率を０．０５面積％以上、かつ、表面における気孔の円相当径の平均値を０．３μｍ以上とすることができる。

そして、焼結体を研磨または研削することによって、本開示の装飾部品を得る。なお、酸化ニッケル粉末を上記量添加した原料粉末から得られた焼結体は、焼成時に酸化アルミニウムおよび炭化チタンの結晶が大きく成長することで、熱伝導率が高いものとなる。ここで、熱伝導率が高いとは、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上であることをいう。そして、焼結体の熱伝導率が高いことで、焼結体を研磨または研削する際に、発生する熱を効率良く放熱することができる。これにより、研磨または研削において使用する加工ツールの損耗が抑えられ、加工ツールの寿命が長くなる。さらに、加工ツールの損耗が抑えられることで、加工精度を高く維持することができ、精密加工が必要な複雑形状の装飾部品を実現できる。

Claims (4)

1. アルミニウム、酸素、チタン、炭素およびニッケルを含有し、全成分１００質量％のうち、前記アルミニウムを酸化物換算で６０質量％以上７５質量％以下含有し、前記チタンを炭化物換算で２０質量％以上３５質量％以下含有し、前記ニッケルを酸化物換算で０．５質量％以上２質量％以下含有し、
   ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、明度指数Ｌ＊が１３以上２０以下、クロマティクネス指数ａ＊が－３以上３以下、クロマティクネス指数ｂ＊が－８以上２以下の色調を有する、装飾部品。
2. 全成分１００質量％のうち、イッテルビウム、モリブデン、タングステンおよびコバルトをそれぞれ酸化物換算した合計で０．１質量％以上５質量％以下含有する、請求項１に記載の装飾部品。
3. 表面に気孔を有し、
   該気孔の面積占有率は０．２面積％以下であり、前記気孔の円相当径の平均値は１μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の装飾部品。
4. 表面に気孔を有し、
   該気孔の重心間距離の標準偏差は１５μｍ以下である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の装飾部品。