JPS58204150A - 装飾用焼結合金 - 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】 本発明は、時計用外装部品、ネクタイビン、ブローチ、
釣り異部品の装飾品用部材に適した装飾性と耐食性を兼
ね備えた装飾用焼結合金に関する。

従来、装飾品用部材には、耐食性及び耐スクラッチ性が
要求されることから硬質合金であるＷＣ基、ＴａＣ基ち
びＴｉｃ基焼結合金が実用化されている。この内、ＷＣ
基及びＴａＣ基焼結合金は、高価である上に比重が大き
く携帯用装飾品としては不向きであり、ＷＣ基及びＴｉ
Ｃ基焼結合金は、黒灰色の単調な色彩であるため装飾効
果に対する要求を完全に満していないと云う欠点がある
。この欠点を補うものとして、ＴｉＮおよび／またはＴ
ｉＣを鋼及び焼結合金に被覆した被覆合金が装飾品用３
頁 部材として使用さねている。しかし被覆合金は、被覆層
の表面と内部の色調が異なったり、被覆層の剥離が生じ
たり、製造工程から生じる被覆層の膜質及び膜厚の変化
によ抄被覆合金表面に色調むらが起り装飾品としての価
値がなくなると云う欠点がある。更に有色系焼結合金と
してＴｉＮ系を主体とした焼結合金が装飾品用部材とし
て多数提案されているが焼結性が非常に悪く、焼結性の
悪い合金では光面を鏡面光沢の状態にして使用される装
飾品用部材には適さないと云う問題があるために実用化
されるまでには到っていない。

本発明の装飾用焼結合金は、上述したような欠点及び問
題点全解決したものである。

本発明は、化学量論組成近傍のＴｉＮ　ｆ主原料とした
ものとＦｅ族とから成る圧粉体を焼結する過程で、Ｔｉ
ＮがＦｅ族に固溶してＦｅ族固溶体を形成する際、Ｆｅ
族中にＴ１とＮは等モルで固溶できず約９５％の窒素は
Ｎ２ガスとして圧粉体外に排出されるため液相出現以後
は、とのＮ２ガスが残留して焼結性の促進を阻害する現
象が起り、この現象に基づいて脱窒防止に対する検討を
行った結果得られた装飾用焼結合金である。

本発明の装飾用焼結合金は、Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　
Ｃｒ。

Ｍｏ、Ｗ　　の中から選ばれた１種以上の結合相が２〜
３０重量％と金属、合金又は化合物から成る強化相が０
．１〜１０重量％と残りが （Ｔｉａ、　Ｍｂ　）　（Ｎｗ、　Ｃｘ、　Ｏｙ　）　
ｚ　　で表わされる硬質相（但し、ＭはＺｒ、　Ｈｆ、
　Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒの中から選ばれた１種以上、ａ
はＴｉの原子比、ｂはＭに相当する金属の原子比を示し
、ａ＋ｂ＝ｌ、１≧ａ≧０．４．０．６≧ｂ≧０、Ｎは
窒素、Ｃは炭素、０は酸素、ｗ、　ｘ、　ｙは窒素、炭
素、酸素それぞれの原子比、Ｚは金属に対する非金属構
成元素）比’ｅ示Ｌ、Ｗ十Ｘ−４−Ｙ＝ｌ、ｘｘｙ＞ｃ
）。

ｉ＞ｗ≧０．４．０．５≧Ｘ≧０．０．６≧Ｙ≧０．０
．９５≧Ｚ≧０．６）と不可避不純物とから成る焼結合
金である。焼結過程に於て、結合相の液相出現温度を低
下させて焼結性の促進及び焼結体の緻密性全向上させる
効果及び結合相の金属間化合物化又は固溶体化によって
焼結体の強度及び硬さを５頁 向上させる効果を目的とするときには、強化相は、Ｐ、
　Ａｔ、　Ｂ、　８ｉ、　Ｍｎ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｈ
ｆ、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａの中から選ばれた１種以上の
金属又は合金を使用することによって焼結体の強度、耐
スクラッチ性及び耐食性の向上に寄与することになる。

又、結合相中への分散強化によって焼結体の強度及び硬
さを向上させる効果を目的とするときには、強化相は、
Ａ　ｔ　ｔ　Ｏｚ、Ｙ２Ｏ５，Ｚｒ０ｚ、　ＭｇＯ，Ｎ
ｉｐ、　Ｓ　ｉｏｇの中から選ばれた１種以上の酸化−
を使用することによって焼結体の強度、耐スクラッチ性
及び耐食性の向上に寄与することになる。更に結合相と
硬質相との粒界強化によって硬質相と結合相との結合強
化を目的とするときには、強化相は、ＡｚＮ。

Ｓ盪ｓＮａ、ＢＮ、ＭＯ２Ｃの中から選ばれた１種以上
の窒化物、炭イｉ物もしくは複化合物を使用することに
よって焼結体の強度、耐スクラッチ性及び耐食性の向上
に寄与することになる。このような本発明の焼結合金は
、ＴｉＮ　２主体とする圧粉体を焼結する過程で生じる
脱窒が非化学量論組成であるＴ１Ｎｚ　（０，９５≧Ｚ
≧０，６）粉末を出発原料とする６頁 ために系外に排出されていたＮ２ガスがＴ１Ｎｚ粉末を
逆電化する現象が生じ、このために脱窒が防止される。

又、Ｔｉ　（Ｎｗ、　Ｃｘ、　Ｏｙ）　ｚ’　ＣＤ如（
ＴｉＮｚに炭素および／または酸素が加わることによっ
て脱窒防止の効果が強くなり、このために焼結性の促進
氷起り、緻密な焼結体となり、焼結体の強度及び硬さが
高くなると共に強化相の使用によって更に焼結体の強度
及び硬さが高くなるという硬質相と強化相の相剰効果に
よって一層耐摩耗性、耐スクラッチ性及び耐食性の優れ
た焼結合金となる。

本発明の装飾用焼結合金は、Ｔ１Ｎｚ　ｆ主体にした硬
質相によって黄金色系統の色調を保持させるものである
が２の値が化学量論組成よりも少なくなる根負金色系か
ら淡黄金色系に変化し、この色調変化を更に黄金色金星
するＴ　ｉ　ＯｌＺ　ｒ　Ｎ、　ＨｆＮ。

ＶＮ、　ＮｂＮ、　ＴａＮ、　ＣｒＮ、　Ｃｒ念Ｎ、　
Ｔａｇ、　ＮｂＣ）１種以上を加えるととＫよって深み
のある淡黄金色から鮮明な黄金色までの色調コントロー
ルが一層容易になる。

本発明の装飾用焼結合金は、真空又は非酸化性７頁 雰囲気中で普通焼結方法によシ充分緻密な焼結合金が得
られるが熱間静水圧焼結方法（ＨＩＰ）　　によって処
理することにより更に緻密で強度の高い焼結合金が得ら
れる。

次に本発明の装飾用焼結合金に於て数値限定した理由に
ついて述べる。

硬質相である（Ｔｉａ、Ｍｂ）（Ｎｗ、Ｃｘ、０ｙ）ｚ
に於て、Ｔｉ以外の金属ＭＦｉ、硬質相の粒子成長を抑
制する効果と共に硬質相の強度及び誂硬さを高める効果
もあるが特に、Ｍの化合物が黄金色を呈するＣｒＮ、Ｚ
ｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、Ｃｒ２Ｎの中か
ら選ばれた１種以上として添加する場合には、Ｔｉの原
子比ａとＭの原子比すとの混合比を合金的に広く選ぶこ
とが可能でこれ全制限する本質的な理由は無いが携帯用
としての軽量化と耐スクラッチ性を考慮する必要が有り
、又、Ｚ　ｒ　Ｃ。

ＨｆＣ，ＶＣ，Ｃｒ５Ｃｚ　　等の炭化物を、添加する
場合には、色調も考慮する必要が有るために１≧ａ≧０
．４．０．６≧ｂ≧Ｏと定めた。非金属元素であるＮ、
Ｃ。

０は、黄金色系統の焼結合金全目的とするためにＮを主
体にし、Ｃ又は０は、焼結性の促進と耐ス有している必
−−Ｉ含有量が多過ぎると焼結性が低下すると共に焼結
体の硬さも低下するので１＞ｗ≧０．４．０．５≧Ｘ≧
０．０，６≧Ｙ≧０と定めた。尚炭素Ｃは、金属炭化物
としての炭素よりも遊離炭素として添加する方が焼結性
促進に対する効果が強い傾向にある。金属元素に対する
非金属元素の比を表わすＺは、脱ガス防止と焼結体の硬
さ向上を目的とするために化学量論組成よりも少なくす
る必要があるが逆に少な過ぎると化合物が不安定になる
と共に焼結体の寸法精度が低下するので０．９５≧２≧
０．６と定めた。

結合相量は、硬質相量及び強化相量との関係、更には用
途によって選定する必要があるが２重量−未満では焼結
性及び緻密性が低下し、３０重量−ヲ越えて多くなると
焼結体の硬さ低下となって耐スクラッチ性が悪くなるた
めに結合相量は、２重ｔ％から３０重量％と定めた。

強化相量は、結合相量との関係及び用途にょう９頁 て選定する必要があるが０．１重量−未満では焼結体の
強度及び硬さの向上におよげず効果が弱く、１０重量Ｓ
を越えて多くなると焼結性が悪くなり、焼結体も脆化す
るために強化相量は、０．１重量％から１０重量−と定
めた。

以下に本発明の装飾用焼結合金を実施例に従って具体的
に説明する。

実施例！ Ｔ１Ｎｚ、　ＴｉＣ，Ｔｉｅ、　Ｔｉ　（Ｎｗ、　Ｃｘ
）　ｚ。

Ｔｉ　（Ｎｗ、　Ｏｙ）　ｚ、　Ｔｉ　（Ｎｗ、　Ｏｘ
、　Ｏｙ）　ｚ。

（Ｔｉａ、Ｍｂ）Ｎｚ、（Ｔｉａ、Ｍｂ）（Ｎｗ、Ｃｘ
）ｚ。

（Ｔｉ　ａ、　Ｍｂ）　（Ｎｗ、　Ｏｙ）　ｚ、　（Ｔ
ｉａ、　Ｍｂ）　（Ｎｗ、　Ｃｘ、　０ｙ）ｚ各種結合
相金属及び強化相、金属粉末全所定の割合に配合し、２
％のパラフィンを潤滑剤として添加した後、アセトン溶
媒のボールミルにて粉砕混合しｆＣ，、乾燥した混合粉
末ｉ２ｔ／ｃｒＩの加圧力で成形し、１０−３〜１０−
４關Ｈｇの真空中１４００Ｃ〜１６００℃の温度で焼結
した後、必要に応じて真空中１１００℃〜１２５０℃の
温度で３時間溶体化処理を行った。こうして得た焼結合
金は、ダイヤセフ１０頁 ド砥石により鏡面研摩し、機械的性質、色調及び耐食性
を検討した。機械的性質は、硬度、抗折力を測定し、耐
食性試験は、５０℃の人工海水及び人工汗に７日間各試
料を浸漬した後試料鏡面部を観察することにより行った
。各試料の配合組成、焼結条件及び溶体化処理条件を表
１に、焼結及び溶探狐理後の各試料の機械的性質、色調
及び耐食性の状態全表２に示した。

１３頁 実施例２ ｋｔｚ（ｈ、ＹｚＯｓ、　ＺｒＯ２、ＭｇＯ，Ｎｉｐ、
　５ｉｎ２）各粉末及び実施例１で使用した各原料粉末
によって所定の割合に配合し、実施例１と同様な製造方
法で焼結し、得られた各試料の機械的性質、色調及び耐
食性試験全行った。各試料の配合組成、焼結条件、及び
溶体化処理条件を表３に、焼結及び溶体化処理後の各試
料の機械的性質、色調及び耐食性の状態を表４に示した
。

１５頁 実施例３ ＡｔＮ、８ｉｓＮ＜、ＢＮ、　ＭｏｚＣの各粉末及び実
施例１で使用した各原料粉末によって所定の割合に配合
し、実施例１と同様な製造方法で焼結し、得られた各試
料の機械的性質、色調及び耐食性試験を行った。各試料
の配合組成、焼結条件及び溶体化処理条件を表５に、焼
結及び溶体孔処理後の各試料の機械的性質、色調及び耐
食性の状態を表６に示した。

１８頁 １９頁 実施例４ 実施例１で焼結した試料Ａ１．８．１３と実施例２で焼
結した試料４１６．１９と実施例３で焼結し友試料屋２
２，２５．３０の各試料を１５００ｂａｒ　−１３５０
℃　の条件テＨＩＰ　処理した後機械的性質、色調及び
耐食性試験を行った。これらの試験結果全表７に示した
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、Ｃｒ、　Ｍｏ、Ｗ（７）
   中から選ばれた１種以上の結合相が２〜３０重門チと金
   属、合金又は化合物から成る強化相が０．１〜１０重量
   −と残りが次式（へ）で表わされる硬質相と不可避不純
   物とかや成ることを特徴とする装飾用焼結合金。 （Ｔｉａ、　Ｍｂ　）　（Ｎｗ、　Ｃｘ、　Ｏｙ、）　
   ｚ−−−−（Ａ）但し、Ｍ　：　Ｚｒ、　Ｈｆ、　Ｖ、
   　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒの中から選ばれた１種以上、 ａ−１−ｂ＝１．１≧ａ≧０，４．０，６≧ｂ≧ＯＷ＋
   Ｘ十Ｙ−１、Ｘ十Ｙ）Ｑ、１＞Ｗ２Ｏ，４，０，５≧Ｘ
   ≧００．６≧Ｙ≧０，０．９５≧Ｚ≧０．６（２）上記
   強化相がＰ、　ｋｔ、　Ｂ、　Ｓ　ｉ、　Ｍｎ、　Ｔ　
   ｉ、　Ｚｒ。 Ｈｆ、　Ｖ、Ｎｂ、　Ｔａ　　の中から選ばれた１種以
   上の単体金属又は合金であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の装飾用焼結合金。 （３）上記強化相ｆ）！ＡｔｚＯｓ、ＹｚＯａ、Ｚｒ０
   ｚ、ＭｇＯ１ＮｉＯ１Ｓ　ｉｏｚ　　の中から選ばれた
   １種以上の酸化物２頁 であること’ｌ徴とする特許請求の範囲第１項及び第２
   項記載の装飾！焼結合金。 （４）±記強化相が仝ｔＮ、　５ｉａＮ４、ＢＮ、〜１
   ０２Ｃ，の中から選ばれた１種以上の窒化物、炭化物も
   しくは交着化合物であること全特徴とする特許請求の範
   囲第１項及び第２項記載の装飾用焼結合金。