JPH0723528B2

JPH0723528B2 - 表面硬化層を有する高強度Ａｕ合金部材

Info

Publication number: JPH0723528B2
Application number: JP15480186A
Authority: JP
Inventors: 秀昭吉田; 正樹森川; 利玄臂; 福久松田; 一博中田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPS6311658A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、すぐれた表面硬さを有し、特に指輪、ネッ
クレス等の装飾品として用いるのに適した、窒化処理に
よる表面硬化層を有する高強度Au合金部材に関するもの
である。

〔従来の技術〕

周知のように、金はすべての金属中化学的に最も安定し
た金属で、永く美麗な黄金色を保持できる上に、物理的
にはきわめて柔軟で、あらゆる金属中展延性にもっとも
すぐれ、細工が容易であるところから、金ならびにAu合
金は古来より装飾用材料として広く利用されてきた。

純金はきわめて軟かくて傷つきやすいため、これにAg,C
u等を添加して適度の硬さをもたせた、いわゆる18K、14
K等のAu合金が一般に装飾用材料として利用されている
が、このようなAu合金でも装飾品として身につけたとき
にはなお傷がつきやすいという欠点を有する。

また、近年ダイヤカット法といわれる鋭い切込みによる
鮮明な模様をほどこしたAu合金の指輪、ネックレス等が
普及してきたが、従来のAu合金では軟質のためエッジが
摩耗し、模様が不鮮明になることが屡々問題となってお
り、このような問題を克服するためにAu合金を硬くする
工夫が種々試みられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一方、Au合金を装飾品として身につけたとき、その表面
に傷がつかないためには、通常Au合金部材の硬さがHv
（ビッカース硬さ）:350以上、好ましくはHv:500以上が
よいとされており、例えば腕時計の文字盤ガラスの硬さ
はおよそHv:500であるから、Hv:500以上のAu合金ができ
れば、この文字盤ガラスでも傷がつかない硬い装飾用の
Au合金部材が提供できることになる。

しかしながら、今のところ、種々のAu合金に熱処理を施
し、あるいはさらに加工硬化を利用しても、その硬さは
精々Hv:300どまりであって、上記のような要求を満たす
Au合金の開発には成功していないのが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、硬質、
得に高い表面硬さを有すると共に、高強度を合せもった
Au合金部材を得べく研究を行なった結果、重量％で、 Cr:0.5〜15％、 Ni,Co,およびFe（以下、これらを総称して鉄族金属とい
う）のうちの１種または２種以上:0.5〜20％、を含有し、さらに必要に応じて、ＶおよびMnのうちの１種または２種:0.5〜20％と、 Ag,Cu,およびPdのうちの１種または２種以上:3〜35％、のうちのいずれか、または両方を含有し、残りがAuと不
可避不純物からなる組成を有するAu合金は、高含有量の
鉄族金属によって高強度をもち、さらにこのAu合金を基
体部材とし、これの表面に窒化処理を施すと、表面より
拡散侵入したＮが、合金成分としてのCr、鉄族金属、さ
らにＶおよびMnのうちの１種以上と複合窒化物を形成し
て、ビッカース硬さで500以上を有する表面硬化層が形
成されるようになるという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下にAu合金基体の成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。

（ａ）Cr Cr成分は、窒化処理に際して、同じく合金成分として含
有させた鉄族金属、さらにＶおよびMnと共に、複合窒化
物を形成し、もってAu合金基体の表面に、ビッカース硬
さで500以上の高硬度を有する窒化処理表面硬化層を形
成するのに不可欠な成分であるが、その含有量が0.5％
未満では所望の高硬度をもった表面硬化層を形成するこ
とができず、一方15％を越えて含有させると、窒化処理
表面硬化層に剥離現象が現われるようになることから、
その含有量を0.5〜15％と定めた。

（ｂ）鉄族金属これらの成分には、上記の通りCr、さらにＶおよびMnと
複合窒化物を形成して高硬度の窒化処理表面硬化層を形
成するほか、Au合金基体の強度を向上させる作用がある
が、その含有量が0.5％以下では、所望の高強度を確保
することができないばかりでなく、前記の表面硬化層の
硬さをビッカース硬さで500以上に保持することが困難
になり、一方20％を越えて含有させると、Auのもつすぐ
れた特性を十分に発揮することができなくなることか
ら、その含有量を0.5〜20％と定めた。

（ｃ）ＶおよびMn これらの成分には、窒化処理に際してCrおよび鉄族金属
と共に複合窒化物を形成するほか、形成される複合窒化
物を微細化し、もってこの結果形成された表面硬化層と
Au合金基体との整合性を向上させ、この表面硬化層に剥
離現象が起らないようにする作用があるので、特に比較
的層厚のある表面硬化層を形成する必要がある場合など
に選択的に含有されるが、その含有量が0.5％未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方20％を越えて含
有させると、Au合金基体の延性を低下させることから、
その含有量を0.5〜20％と定めた。

（ｄ）Ag,Cu,およびPd これらの成分には、素地に固溶して、これを固溶強化す
る作用があるので、さらに一段の強度が要求される場合
に必要に応じて含有されるが、その含有量が３％未満で
は所望の強度向上効果が得られず、一方35％を越えて含
有させると、Auのもつ特性を十分に発揮することができ
なくなることから、その含有量を３〜35％と定めた。

なお、この発明のAu合金基体の溶解に際して、脱酸剤と
してCdやZnなどを使用する場合があるが、それぞれ３％
以下の含有ならば、前記基体の特性が何ら損なわれるも
のではない。

また、この発明のAu合金基体の製造に際して適用される
窒化処理、特にイオン窒化処理は次のようにして実施さ
れる。すなわち、 0.5〜10Torrの内部圧力となるように、Ｈ₂とＮ₂との混
合ガスまたはNH₃ガスを導入した密閉容器内に、窒化処
理を施すべきAu合金基体を陰極として封入し、この陰極
と、別に封入された陽極との間に100〜1500Vの電圧を印
加してグロー放電を発生させることによって行なわれ、
この結果前記放電によってイオン化された雰囲気中の窒
素が前記Au合金基体（陰極）に衝突して、そのイオンの
もつ高い運動エネルギーによりAu合金基体が加熱され、
その表面のイオン窒化処理が達成されるようになるので
ある。

〔実施例〕

つぎに、この発明のAu合金部材を実施例により説明す
る。

TIGアークを用い、銅製水冷るつぼ内で、必要な添加金
属と電解Auを溶解して、それぞれ第１表に示される成分
組成をもったAu合金溶湯:10gを調製した後、ボタン・イ
ンゴットに金型鋳造し、このインゴットを表面研磨して
寸法:10mm^□×1mmを有する試験片（Au合金基体）とし、
この試験片の一部を用いて強度を評価する目的で抗折力
を測定すると共に、マイクロビッカース硬さを測定した
後、さらに、5Torrの圧力を有するＮ₂とＨ₂との混合ガ
ス（混合比1:1）雰囲気中、温度:830℃で５時間の条件
にてイオン窒化処理を施すことによって、本発明Au合金部材１〜27および基体の組成が従来Au合金に相当する
組成を有する比較Au合金部材１〜３をそれぞれ製造し
た。

ついで、この結果得られた各種の部材について、その表
面最高硬さを、マイクロビッカースにより測定した。こ
れらの測定結果を第１表に合わせて示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明のAu合金部材１〜27
は、いずれも高強度を有し、かつ窒化処理により表面硬
さの格段の向上が得られるのに対し、比較Au合金部材1,
2（18K合金および14K合金）では、窒化処理によって
も、その表面硬さは殆んど変らず、さらに硬質Au合金で
構成された比較Au合金部材３においても殆ど硬さの向上
が得られないことが明らかである。

上述のように、この発明のAu合金部材は、窒化処理によ
り形成された著しく硬い表面硬化層を有し、かつ高強度
も合せもつので、これらの特性が要求される装飾用部材
として使用した場合にきわめて長期に亘ってすぐれた性
能を発揮するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田一博大阪府大阪市阿倍野区阪南町１−35−16 (56)参考文献特開昭59−93872（ＪＰ，Ａ) 特公昭61−904（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Cr:0.5〜15％、 Ni,Co,およびFe（以下鉄族金属という）のうちの１種ま
たは２種以上:0.5〜20％、を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するAu合金基体の表面に、Crと鉄族金属の
複合窒素化物によって硬化された窒素化処理表面硬化層
を形成してなる高強度Au合金部材。
【請求項２】Cr:0.5〜15％、 Ni,Co,およびFe（以下鉄族金属という）のうちの１種ま
たは２種以上:0.5〜20％、を含有し、さらに、ＶおよびMnのうちの１種または２種:0.5〜20％、を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するAu合金基体の表面に、Crと、鉄族金属
と、ＶおよびMnのうちの１種以上との複合窒素化物によ
って硬化された窒化処理表面硬化層を形成してなる高強
度Au合金部材。
【請求項３】Cr:0.5〜15％、 Ni,Co,およびFe（以下鉄族金属という）のうちの１種ま
たは２種以上:0.5〜20％、を含有し、さらに、 Ag,Cu,およびPdのうちの１種または２種以上:3〜35％、を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するAu合金基体の表面に、Crと鉄族金属の
複合窒化物によって硬化された窒化処理表面硬化層を形
成してなる高強度Au合金部材。
【請求項４】Cr:0.5〜15％、 Ni,Co,およびFe（以下鉄族金属という）のうちの１種ま
たは２種以上:0.5〜20％、を含有し、さらに、ＶおよびMnのうちの１種または２種:0.5〜20％と、 Ag,Cu,およびPdのうちの１種または２種以上:3〜35％、を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するAu合金基体の表面に、Crと、鉄族金属
と、ＶおよびMnのうちの１種以上との複合窒化物によっ
て硬化された窒化処理表面硬化層を形成してなる高強度
Au合金部材。