JPH01260414A - チタン複合材およびそれを用いた眼鏡フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はろう付は性および接合強度が良好なりラッド
届を有するチタン複合材およびそれを用いた眼鏡フレー
ムに関するものである。

［従来技術およびその課題］ チタンまたはチタン合金は耐食性に優れた材料であり、
加えて軽量、高強度であることから、近年、高級ザング
ラス等の眼鏡フレーム材として注目を集めている。しか
しながらチタンまたはチタン合金は、眼鏡フレームの製
造工程中で不可欠であるろう付は性およびメッキ性が不
良である。従来この問題を解決するためにチタンまたは
チタン合金からなる芯材表面に、銅合金またはニッケル
合金等をクラッド接合してなるチタン複合材やこのチタ
ン複合材表面に貴金属をメッキしてなるものが広く用い
られてきた。

しかしながら上記チタン複合材では、芯材とクラッド層
とが全率固溶していないので、接合面でＴ　ｉｔＮ　ｉ
、Ｔ　ｉＮ　ｉ、Ｔ　ｉＮ　ｉｓ等の脆性を有する金属
間化合物が形成され十分な接合強度が得られないという
不都合があった。さらに上記チタン複合材は芯材表面に
芯材とは大きく異なる固有拡散係数を有する金属または
合金からなるクラッド層を接合被覆したものであるので
、クラッド接合部材間の金属成分原子の流出量と流入ｍ
とが各接合部材で大きく異なり、固有拡散係数が大きな
方の接合部材中で金属成分原子が不足していわゆるカー
ケンドールボイドと呼ばれる空孔部が形成され接合強度
が低下し、さらにはクラッド層が剥離するという不都合
があった。

この発明は上記課題に鑑みてなされたムので、クラッド
接合層の強度低下および剥離を招くカーケンドールボイ
ドや脆性を有する金属間化合物の生成が無く、ろう付は
性およびメッキ性に優れたチタン複合材およびそれを用
いた眼鏡フレームを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明は、チタンまたはチタン合金からなる芯材表面
に、タンタルまたはタンタル合金からなるクラッド層を
設けたこと、もしくは上記チタン複合材のクラッド層表
面に１以上の被覆層を設けたこと、さらに眼鏡フレーム
に上記チタン複合材を用いたことを解決手段とした。

［作用］ 芯材を構成するチタンまたはチタン合金と、クラッド層
を構成するタンタルまたはタンタル合金とは固有拡散係
数が似通っているのでクラッド層の剥離を招くカーケン
ドールボイドが生成されない。またチタンまたはチタン
合金とタンタルまたはタンタル合金とは互いに全率固溶
するので脆性を示す金属間化合物がクラッド接合面に形
成されることがない。さらにチタンまたはチタン合金か
らなる芯材表面にタンタルまたはクンタル合金からなる
クラッド層を設け、さらにこのクラッド層表面に１以上
の被覆層を設けたので、優れたろう付は性およびメッキ
性を有するチタン複合材が得られる。さらに上記チタン
複合材を用いれば、軽量、高強度で美観に優れた眼鏡フ
レームを製造することができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明のチタン複合材の一例を示したもので
、第１図中、符号ｌはこの発明のチタン複合材である。

このチタン複合材ｌは芯材２の表面にクラッド層３をク
ラッド接合してなるものである。芯材２はチタンまたは
チタン合金からなるものであり、このチタン合金として
は、チタンを９０％以上含有したものが好ましい。芯材
２のチタンの含有率が９０％未満であるとチタン合金の
塑性加工率が低下するとともに、合金添加元素により比
重が増加してチタン複合材Ｉの軽量性を損なうので好ま
しくない。このチタン合金を得るためにチタンに添加す
る合金成分としては、アルミニウム、マンガン、鉄、銅
、モリブデン、クロム、バナジウム、タングステン、炭
素の各元素のうちの１種または２種が有用であり、複合
柱を添加する場合にはそれらの合計ｆｆ１ｈ＜１０％未
満になるようにする。なおここでの「％」の記載は特に
断らない限り重量基準とする。

この芯材２の外表面にはクラッド層３が形成されている
。このクラッド層３はタンタルまたはタンタル合金から
なるものであり、厚さは０．Ｏ１〜０．５０１１が好ま
しい。このクラッド層３の厚さが０．０１ｆｌ１ｍ未満
であると、クラッドＢ３の外表面にさらに被覆層を形成
した場合に、被覆層の構成元素と芯材２との間でカーケ
ンドールボイドを生じるので好ましくない。またクラッ
ド層３が０．５１１＋ｍより厚いと芯材２とクラッド層
３との拡散接合が十分に行なわれずに接合強度が低下す
るので好ましくない。このクラッド層３を構成するタン
タル合金はタンタルを５０％以」二含有したしのが好ま
しい。タンタルの含有率が５０％未満であると、タンタ
ル合金の固有拡散係数が変化して芯材２とのクラッド接
合の際にカーケンドールボイドを生じ易くなるので不適
である。またタンタル合金を得るためにタンタルに添加
する合金成分としては、ニオブ、モリブデン、亜鉛の各
元素のうち１種または２種が有用であり、複数種添加す
る場合にはそれらの合計量を５０％より小さくする。

このようなチタン複合材１を製造するには、クラッド層
３となるタンタルまたはタンタル合金からなるパイプ内
に、芯材２となるチタンまたはチタン合金からなるビレ
ットを挿入した後、これを熟間圧延法、爆骨法、共押出
し法でクラッド接合さ仕る方法のほか、箔状あるいは線
状のろう材を上記芯材２とクラッド層３との間にはさみ
、高真空中で加熱するろう付は法等の通常のクラッド接
合に使用される接合方法を利用できる。次に焼鈍処理と
線引加工を施し、さらに焼鈍処理を施してチタン複合材
ｌを製造する。このようにして製造されたチタン複合材
１を眼鏡フレームとして用いる場合には、このチタン複
合材Ｉによりリム部、ブリッジ部、テンプル部等の各眼
鏡フレーム部材を形成し、これらをろう付けするととも
に必要に応じてメッキ処理を施して眼鏡フレームとする
。

このようにして製造されたチタン複合材ｌは、芯材２を
構成するチタンまたはチタン合金とクラッド層３を構成
するタンタルまたはタンタル合金とが接合時に完全固溶
するので、脆性を示す金属間化合物を生成することがな
いとと乙に、芯材２とクラッド層３との固有拡散係数が
似通っており、カーケンドールボイドが生成しないので
高い接合強度を示すチタン複合材１が得られる。またこ
のチタン複合材ｌは芯材２の外周面にクラッド層３が形
成されたものであるので、眼鏡フレームを製造する際に
はクラッド層３が接合部となるため、容易にろう付けや
メッキを施すことができる。

第２図はこの発明のチタン複合材ＩＯの他の例を示した
ものである。第２図に示したチタン複合材ＩＯが第１図
に示したらのと異なるところはクラッド層３の外表面に
被覆層４を設けたところである。この被覆層４はニッケ
ルまたはニッケルークロム合金、銅または銅合金等から
なり、銅合金としては銅を７０％以上含有し、これにニ
ッケル、亜鉛、スズ、アルミニウム等の金属を総量で３
０％まで含ま仕たものが用いられる。またニッケルーク
ロム合金としてはたとえばクロムを４〜２５％およびニ
ッケル残部からなるもの、あるいはこれに総量で５％ま
でのイツトリウム、セリウム、サマリウム等の希土類元
素、銀、ニオブ、銅、アルミニウム、ケイ素、チタン、
金、鉛等の元素を添加したものが用いられる。なおこの
被覆層４をニッケルまたはニッケルークロム合金により
構成する場合にはニッケルまたはニッケルークロム合金
の固有拡散係数がクラッド層３をもが成するタンタルま
たはタンタル合金と大きく異なるので、これらの間に銅
または銅合金からなる被覆層４を介在させて多層構造と
して、カーケンドールボイドが生じないようにする。上
記のような被覆層４はクラッド層３を形成する場合と同
様に、通常のクラッドの接合方法等により形成すること
ができる。

これを具体的に示せば第３図のように、チタンまたはチ
タン合金からなる芯材２をクラッド層３となるタンタル
またはタンタル合金製のパイプ中に挿入した後、被覆層
４となるニッケル合金等からなるパイプ中に挿入して、
蓋体５でパイプの両端を密封した後、これに真空中で加
熱処理を施してクラッド層３と被覆層４とを形成し、チ
タン複合材Ｉを製造する際と同様に焼鈍処理と線引加工
を施し、更に焼鈍処理を施してチタン複合材ＩＯとする
ことができる。

このようなチタン複合材ＩＯはチタンまたはチタン合金
からなる芯材２にタンタルまたはタンタル合金からなる
クラッド層３と、銅または銅合金等からなる被覆５４と
を積層してなるしのであるので、軽量１高強度で耐食性
に優れたチタンおよびチタン合金の特性を有するととも
に、クラッド層３および被覆層４を構成する金属または
合金が示す優れたろう付は性とメッキ性とを具備する乙
のとなるので、眼鏡フレーム材として好適に使用するこ
とができる。

また上記チタン複合材ＩＯの被覆石４表面に金、白金等
の貴金属からなるメッキ層を形成して用いることも可能
であり、この上うな構造にすると、高級感を持つチタン
複合材となり、眼鏡フレームとして好適である。

［実施例］ （実施例１〜実施例６） 直径２４ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒状のチタンを、
外径２５ｍｍ、内径２４ｍｍ、長さ１０００ｍｍのタン
タル製のパイプ内に挿入し、さらにこれを外径３０ｎｇ
＋、内径２５　ａｍ、長さ１０００ｍｍのニッケル製の
パイプ内に挿入したのち、第３図に示したようにニッケ
ル製の蓋体を両端部に取り付けＩＯ−’Ｔｏｒｒの真空
内で電子ビーム溶接により密封する。次にこれを５００
気圧、８００℃の熱間静水圧押し出し機により各層をク
ラッド接合した後、５００〜１０００℃の各温度で焼鈍
処理を施して軟化させたのち、さらに直径が２　、６　
ｍｍになるように冷間線引加工を施した。この後、さら
に焼鈍処理を施してチタン複合材とした。この２回目の
焼鈍処理温度は、実施例１では５００℃、実施例２では
６００℃、実施例３では７００℃、実施例４では８００
℃、実施例５では９００℃、実施例６では１０００℃と
した。さらに比較例７として焼鈍処理を施さないものを
用意した。これら各チタン複合材の接合界面の組織を観
察した結果、カーケンドールボイドが発生しているもの
はなく、いずれも良好な接若面を有するものであった。

また各チタン複合材の接合各面でのせん断強度を調べた
結果、第４図に示したようにいずれも高い強度を有する
ものであった。なお焼鈍処理温度が９００℃以上である
実施例５および実施例６にはタンタルからなるクラッド
層とニッケルからなる被覆層との間に金属間化合物が形
成されていたが、この金属間化合物は靭性のあるもので
あるので、むしろ比較例７および実施例１ないし実施例
４のチタン複合材よりら高い接合強度を有するものとな
った。さらに各チタン複合材のろう付は性を調べたが、
いずれら良好な°濡れ性を有するものであり、眼鏡フレ
ームを組み立てろ際のろう付けおよびスポット溶接等に
有効であることが判った。

［発明の効果］ 以」二説明したように、この発明のチタン複合材および
それを用いた眼鏡フレームは、チタンまたはチタン合金
からなる芯材表面に、タンタルまたはタンタル合金から
なるクラッド層を設けたもの、またはクラッド層表面に
１以上の被覆層を設けたらの、または披１頁層表面に貴
金属からなるメッキ層を設けたものであるので、クラッ
ド層と芯材との接合面にカーケンドールボイドや脆性を
示す金属間化合物が形成されることがないので、クラッ
ド層の芯材に対する接合強度が高くなる。またこの発明
のチタン複合材はその表面がメッキ性とろう付は性とが
良好なりラッド唐もしくは被覆層からなるので、傷や汚
れの無い、仕上がりの良いメッキを施すことができると
ともに、接合強度が高いろう付けを行うことができるの
で眼鏡フレーム材として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれこの発明のチタン複合
材の一例を示した概略断面図、第３図はこの発明のチタ
ン複合材を製造する工程中での芯材、クラッド層、被覆
層および蓋体とを示した一部断面視した概略正面図、第
４図はこの発明のチタン複合材の接合強度を示したグラ
フである。 ｌ・・・チタン複合材、 ２・・・芯材、 ３・・・クラッド層、 ４・・・被覆層、 １０・・・チタン複合材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンまたはチタン合金からなる芯材表面に、タ
   ンタルまたはタンタル合金からなるクラッド層を設けた
   ことを特徴とするチタン複合材
2. （２）クラッド層表面に１以上の被覆層を設けた請求項
   １記載のチタン複合材
3. （３）被覆層表面に貴金属からなるメッキ層を設けた請
   求項２記載のチタン複合材
4. （４）請求項１、２または３記載のチタン複合材からな
   る眼鏡フレーム