JPH04176832A

JPH04176832A - 眼鏡用部品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04176832A
Application number: JP30537490A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Okuda; 俊進奥田
Original assignee: Murai Co Ltd
Current assignee: Murai Co Ltd
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-06-24

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）本発明は純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量し
たチタン製の眼鏡用部品及びその製造方法に関するもの
である。

（従来の技術）眼鏡用部品の材料として使用されている純チタン材は日
本工業規格の中のチタン線（Ｊ　Ｉ　５Ｈ４６７０）で
あり、種類としては１種（ＴＷ２８）、２種（ＴＷ３５
）、３種（ＴＷ４９）である。この材料を使って、眼鏡
フレームを製作するのに必要な部品を冷間鍛造や切削加
工などを用いて製造し、それらの部品を使って眼鏡フレ
ームを作り出した。そうして作られたチタン製眼鏡フレ
ームは、航空宇宙材料、ハイテク社会などの背景によっ
て、好調に売れ出した。

しかしながら、チタンという材料はこれまでに使われて
きた眼鏡用材料とはかなり性質が異なり、加工性やロー
付は性、メッキ性などにおいて全く新しい技術の開発が
要求されたにも関らず、眼鏡業界にとっては何分初めて
の材料であり、解らないことばかりで種々の不具合やク
レームによる返品に悩まされた。中でも、リム切れによ
るクレーム返品は現在でも続いており、大きな問題にな
っている。

このリム切れが起こる原因は、以下に示すように良く知
られている。冷間加工によって加工組織になっているチ
タン材を加熱していくと、５５０℃あたりで再結晶が始
まり、温度が上昇していくにつれて結晶粒が大きくなっ
ていく。そして８８５℃を越えるあたりでα相からβ相
に変態し、結晶構造がＨＣＰからＢＣＣに変わる。この
変態温度以上に加熱状態から冷却されると、再びα相に
戻るが、同じα相でも針状α相を呈する。

この針状α相は硬くて脆い性質があり、そのため眼鏡フ
レームの場合、リム切れや蝶足折れなどの不具合を引き
起こすのである。

しかしながら、現状ではチタン製眼鏡フレームのロー付
は時には１０００℃近い加熱が必要であり、従ってリム
切れのクレームは後を絶たない。

このリム切れクレーム対策として、高温に加熱されても
強度低下や脆化が起こらないβチタン合金（Ｔｉ−２２
Ｖ−４ＡＩ）やα＋βチタン合金（Ｔ　１−３Ａ　Ｉ　
−２，５Ｖ）　テリム線を作ることによりリム切れの不
具合は大幅に減少した。

（発明が解決しようとする課題）しかしβチタン合金やα＋βチタン合金は材料コストが
高く、これらのチタン合金を用いたチタン製眼鏡フレー
ムは、価格競争の激しい市場においてはかなり不利であ
った。

本発明は上記課題を解決するためのなされたもので、そ
の目的とするところは、高強度でリム切れが起こらない
眼鏡用部品及びその製造方法を安価に提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明にあっては、純チタン
材に対して結晶強化成分を適量増量したチタン材にて製
造されたことを特徴とする。

また、前記強化成分は、酸素、窒素、鉄であることが好
ましい。

さらに、純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量し
たチタン材にメッキ加工を施す前に熱処理を行なって製
造するのが望ましい。

そして、純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量し
たチタン材にメッキ加工を施す前に熱処理が行なわれた
ことを特徴とする眼鏡用部品の製造方法を提供する。

また、純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にメッキ加工を施す前に適切な熱処理を行なっ
て製造するのが良い。

そして、純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量し
たチタン材にメッキ加工を施す前に適切な熱処理が行な
われたことを特徴とする眼鏡用部品の製造方法を提供す
る。

（作　用）上記した眼鏡用部品の構成及びその製造方法にあっては
、純チタン材に結晶強化成分を適量増量することにより
強度が増し、そうして得られたチタン材にて製造された
眼鏡用部品には破断が生じにくくなる。

また、結晶強化成分に、比較的安価な元素である酸素、
窒素、鉄を用いることにより、チタン材のコストは低く
抑えられる。

さらに、純チタン材に結晶強化成分を適量増量したチタ
ン材にメッキ加工を施す前に、熱処理を行うことにより
、成形加工によってチタン材に生じた不動転位が減少し
、これによってメッキ加工時の内部への水素吸蔵が抑え
られる。

また、純チタン材に結晶強化成分を適量増量したチタン
材にメッキ加工を施す前に、適切な熱処理を行うことに
より、チタン材の強度低下を招かずに、メッキ加工時の
内部への水素吸蔵が抑えられる。

（実施例）以下、本発明に係る眼鏡用部品及びその製造方法を図表
で示した実施例に基づいて説明する。

眼鏡用部品としてのリムの材料として使用されている純
チタン材は日本工業規格の中のチタン線（Ｊ　Ｉ　Ｓ　
　Ｈ４６７０）であり、種類としては１種（ＴＷ２８　
）、２種（ＴＷ３５）、３種（ＴＷ４９）である。これ
らのうちの２種チタン線の化学成分や機械的性質は第１
表のようになっている。この純チタン材に対して結晶強
化成分を適量増量したチタン材として、例えば１９８８
年５月に新日鉄、東邦チタニウム、絵本金属が共同で開
発したＴｌＸ８０乃至ＴｌＸ９０　（いづれも商標名）
を用意する。これらのチタン材の化学成分や機械的性質
は第２表のようになっている。この第２表と第１表とを
比較するとわかるように、ＴｌＸ８０乃至ＴｌＸ９０の
ほうが純チタン材よりも結晶強化成分であるところの酸
素、窒素、鉄が増量されている。例えば、純チタン材の
２種とＴｌＸ８０とを例にとれば、ＴｌＸ８０のほうが
２種よりも酸素については０．２％程度、窒素について
は０．０５％程度、鉄については０．５５％程度増量さ
れている。このように結晶強化成分を適量増量したこと
により、その機械的性質は、第１表乃至第２表から読み
取れるように、引張強さ及び硬度は純チタンに比べて２
倍程度となり、伸びは純チタンよりもやや低くなる。こ
のことからＴｌＸ８０．ＴｌＸ９０の物性に関し、純チ
タンに比べて加工性はやや劣るが、強度についてはかな
り高いといえる。

また、ＴｌＸ８０．ＴｌＸ９０は加熱されていっても９
５０℃程度まではα相からβ相への変態が起こりにくい
ので、ロー付は時の加熱による結晶粒の粗大化や針状α
相による脆化がほとんど生じない。但し、１０００℃を
越えると変態が起きる。これは増量した成分が変態を妨
害しているからである。

以上のような物性をもつＴｌＸ８０．ＴｌＸ９０等のチ
タン材を眼鏡フレームに採用することにより、高強度で
リム切れの起こらないチタン製眼鏡フレームを提供する
ことができる。

しかも、結晶強化成分として比較的安価な元素である酸
素、窒素、鉄を用いたので、高強度でリム切れの起こら
ないチタン製眼鏡フレームを低いコストで提供できる。

以下余白トコロチ、ＴｌＸ８０．ＴｌＸ９０等の前記チタン材に
あっては、メッキ加工を施す前に、適切な熱処理が行わ
れるのが好ましい。

というのは、そのチタン材に直接メッキ加工を施すと、
内部への水素吸蔵が起こり、組織が脆性破壊され、リム
切れ等を生じてしまうからである。この時の様子をエッ
チビット法によって写された写真（第１図乃至第６図）
をもとに説明する。なお、エッチビト法とは、金属を酸
・アルカリ溶液などの腐食液に浸したとき、その金属に
転移部分があると、転移部分は結晶格子が乱れて物理・
化学的に不安定となっているため、腐食液に侵されやす
く、その優先的に腐食された部分が凹みを形成し、それ
が他の部分よりも黒くなって写し出されることを利用し
た撮影法である。以下、第１図乃至第８図の写真はエツ
チビト法による。

第１図は純チタンによって作られたリム１の断面組織写
真で、白色の部分と黒色の部分とがむら無く写っている
。むらが無いということはエッチビット法の原理により
転位の量が少ないといえる。

それに対して第２図に示すように、ＴｌＸ８０、ＴｌＸ
９０等のチタン材によって作られたリム１の断面のほぼ
中央部分Ａは外周部Ｂより黒く写っており、多量の転移
が存在していることがわかる。その黒い部分を、第３図
乃至第４図に示すようにさらに拡大してみると、転位線
が分断されて、腐食液によって腐食され、凹んでいる様
子が確認される。また、硬度を測ってみても、黒く写っ
た中央部分Ａは３３０〜３５７ＨＶであるのに対し、白
っぽく写った外周部Ｂは３１２〜３３９ＨＶで、黒い部
分のほうが高度が高く、その部分に転移が集中している
ことがわかる。

このように多量の不動転移が生じるのは、チタン材の硬
度が純チタンの約２倍であることや、伸びの値が純チタ
ンよりもかなり低いということから、リム成形加工など
においてハイレベルな冷間加工が施されたためである。

それに加えて結晶強化成分として増量した酸素、窒素、
鉄などが、塑性加工における転移の移動を妨げる結果と
なり、従って多量の不動転移の発生を助長している。こ
のメカニズムを詳しく説明すると、通常、加工を始める
と転移が発生しそれが移動し易い方向に動いていき、あ
るものは表面にまでも達しながら加工の進行に伴って、
発生しては移動を繰り返す。

逆に言えば、転移の発生、移動によって加工が進行する
。

本出願のチタン材の場合は、材料の強度を増大する目的
で酸素、窒素、鉄などを増量したが、それが転移の移動
に対しては妨げる方向に働いており、その結果多量の不
動転移が発生したものである。

なお、そのような転移部分では原子の拡散速度が極めて
速く、通常速いといわれる粒界拡散よりも更に速いこと
が良く知られている。

従って第５図に示すように、多量な転移があるリムｌに
ニッケルメッキ２を施すと、メッキ前処理やメッキ時に
発生した水素を吸い込み、それが転移を伝って極めて急
速に内部まで入り込み、メッキ後の水素還元処理にても
十分水素を抜き出すことができなくなる。

このような水素吸蔵によって脆化し、破断したリムを第
６図に示す。第６図（ａ）はリム１の破断した箇所を丸
囲みで示し、同図（ｂ）は破断した箇所の断面を拡大し
て示したものである。同図（ｂ）においてリム長手方向
に対して垂直に黒く写った縦線状のものが破断した部分
を表している。

以上説明してきたような水素吸蔵により脆化を防ぐには
、水素吸蔵が起きてしまうメッキ加工よりも前に、リム
成形加工によって生じたリムの集中している転位を減少
させてやれば良いことになる。

その方法としては、チタン材にメッキ加工を施す前に熱
処理を行うとよい。

この熱処理を行う時機はリムのメッキ加工前であれば、
リム製造工程の任意の箇所で行うことが可能である。こ
こでリム製造工程とは、およそ次のような工程から成っ
ている。まず、原料金属となるチタン材の丸線を用意し
、これを所定の径に線引加工し、そして断面を所定の形
にする異形線引き加工を行い、所定の長さに切断し、レ
ンズの形状に合わせて曲げ、リムロック、ブリッジ等の
ロウ付を行う。なお、上の説明では省略したが、各工程
間にそれぞれ、面取り、整形、研磨、洗浄といった工程
が加えられたりして、最終工程でメッキ加工が施される
ことになる。

上に挙げたような工程の間に少くとも一回熱処理を施し
たリム線について説明を行う。

第７図及び第８図は、リム成形加工を施されたＴｌＸ８
０に４５０℃で２分間熱処理を行った時の組織断面図で
ある。第７図と第２図を比較してみると、転位はかなり
解消されていることがわかる。また、硬度についても中
央部分Ａでは３１０ＨＶ、端部Ｂでは２９５ＨＶと、そ
の差は熱処理を行わなかったときよりも減少している。

これにより、メッキ加工時の内部への水素吸蔵による脆
化は抑えられ、リム線切れもかなり解消される。

しかし、第７図における中央部分Ａの拡大写真である第
８図を見てみると、まだいくらかの転位が残っているこ
とがわかる。これは、熱処理時間が少なすぎたか、熱処
理温度が低すぎたためと考えられる。

そこで、単に熱処理を行うのではなく、適切な熱処理を
行うことが必要となる。

第９図乃至第１３図は、リム成形加工されたＴｌＸ８０
を種々の温度で１時間熱処理を行ったときの金属組織の
状態を表わす図である。第９図は熱処理がまだ行われて
いないときの状態を示し、第１Ｏ図は７００℃、第１１
図は９００℃。

第１２図は９５０℃、第１３図は１０００℃で熱処理を
行ったものである。第９図より、熱処理前の組織は加工
された方向Ｘに指向性をもった状態、要するに加工組織
になっていることがうかがえる。そして９５０℃より低
い温度で熱処理を行った場合、加工組織は再結晶を始め
ているが、結晶粒はまだ充分微細である。したがって、
材料の強度もそれほど低下していない。ところが１００
０℃以上で熱処理を行なった場合は、針状ａ相が現われ
ており、この温度で変態が起きたことがわかる。

以上のような実験を行った結果、３００℃〜９００℃程
度の温度で、チタン材の加工状態により５分から３時間
程度熱処理を行うと、チタン材の強度低下を招かずに、
しかもメッキ加工時の内部への水素吸蔵による折れが発
生しない程度に転位を少なくすることができる。

このような適切な熱処理を施したリム線を使って、チタ
ン製眼鏡フレームを製造してみたところ、メッキ加工を
しても破断を生じることはほとんどなくなった。むろん
、ロー付は温度による強度低下も起こっていない。

なお、本実施例においては眼鏡用部品としてリムを例に
あげたが、本発明の適用はこれに限定されるものでなく
、ブロー智、ヨロイ、テンプル等、眼鏡用部品であれば
かまわない。

（！！明の効果）以上説明してきたように本発明にあっては、純チタン材
に結晶強化成分を適量増量することにより強度が増し、
そうして得られたチタン材にて製造された眼鏡用部品に
は破断が生じにくくなる。

また、結晶強化成分に比較的安価な元素であることによ
り、チタン材のコストは低く抑えられる。

さらに、純チタン材に結晶強化成分を適量増量したチタ
ン材にメッキ加工を施す前に、熱処理を行うことにより
、成形加工によってチタン材に生じた転位が減少し、こ
れによってメッキ加工時の内部への水素吸蔵が抑えられ
、チタン材の脆化を防ぐことができる。

また、純チタン材に結晶強化成分を適量増量したチタン
材にメッキ加工を施す前に、適切な熱処理を行うことに
より、チタン材の強度低下を招かずに、メッキ加工時の
内部への水素吸蔵が抑えられて、チタン材の脆化が防が
れ、破断の生じにくい眼鏡用部品及びその製造方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は純チタンによって作られたリムの金属組織を表
す図面代用写真、第２図乃至第８図（ただし、第６図（ａ）は除く）は本
発明に係る眼鏡用部品の材質であるチタン材の金属断面
組織を表す図面代用写真で、第２図はリム成形加工され
たチタン材の金属断面組織を表す図面代用写真、第３図
は同写真の中央部分Ａを拡大した図面代用写真、第４図
は同写真をさらに拡大した図面代用写真、第５図はリム
成形加工されたチタン材のメッキ加工後の金属断面組織
を表す図面代用写真、第６図（ａｌはリム成形加工され
たチタン材の破断箇所を示す図、同図（ｂ）は同チタン
材の破断箇所の金属断面組織を表す図面代用写真、第７
図はリム成形加工されたチタン材の４５０℃で２分間熱
処理した後の金属断面組織を表す図面代用写真、第８図
は同写真の中央部分Ａを拡大した図面代用写真、第９図
はリム成形加工されたチタン材の熱処理が行われる前の
金属断面組織を表す図、第１０図はリム成形加工された
チタン材を７００℃で１時間熱処理を行った後の金属断
面組織を表す図、第１１図は同チタン材を９００℃で１
時間熱処理を行った後の金属断面組織を表す図、第１２
図は同チタン材を９５０’Ｃで１時間熱処理を行った後
の金属断面組織を表す図、第１３図は同チタン材を１０
００℃で１時間熱処理を行った後の金属断面組織を表す
図である。符号の説明１・・・リム（眼鏡用部品）第１図第１２図手続補正書輸匍平成３年３月卒日特許庁長官　　植　松　　敏　殿眼鏡用部品及びその製造方法畷者村井勝もとに描かれた図面である。」と補正する。 ■同書第１１頁第１５〜第１６行目の、「以下・・・写
真は」を「なお、第７図及び第８図の写真も」と補正する。以上手続補正書（斌）平成　３年３月亭日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にて製造されたことを特徴とする眼鏡用部品。
（２）前記結晶強化成分は、酸素、窒素、鉄である請求
項１記載の眼鏡用部品。
（３）純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にメッキ加工を施す前に熱処理を行なって製造
されたことを特徴とする眼鏡用部品。
（４）純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にメッキ加工を施す前に熱処理が行なわれたこ
とを特徴とする眼鏡用部品の製造方法。
（５）純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にメッキ加工を施す前に適切な熱処理を行なっ
て製造されたことを特徴とする眼鏡用部品。
（６）純チタン材に対して結晶強化成分を適量増量した
チタン材にメッキ加工を施す前に適切な熱処理が行なわ
れたことを特徴とする眼鏡用部品の製造方法。