JPS6287932A - Ｔｉ合金製めがねフレ−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） 本発明は、チタン合金製めがねフレームＣ関する。

特に、本発明は、冷間加工によって所定形状にまで加工
したときに高硬度となり所要強度が確保でき、軽量化を
図ることのできるチタン合金製めがねフレームに関する
。

（従来の技術） 第１図は、めがねフレームの斜視図であり、通常、めが
ねフレーム１０はレンズを固着しておくアイリム部１１
、めがねを顔面に保持する作用を有するテンプル部１２
、両アイリム部１１．１１を結合するブリフジ部１３、
そしてアイリム部１１とテンプル部１２とを連絡する蝶
番１４および智１５と呼ばれる各フレーム構成部材から
成る。そして、めがねフレームを製造する場合、まず、
スェージング加工、異型圧延加工、プレス加工などの冷
間加工によって所定形状、寸法に成形加工されたフレー
ム構成部材（例：アイリム、ブリフジ、テンプル）をろ
う付けして、一般には限ろう付けしてめがねフレームに
組立てるのである。

ところで、最近、チタンのもつ軽量かつ高強度でありす
ぐれた耐食性を示すという特性を利用し、純チタン製め
がねフレームが実用化されてきている。

ところが、純チタンでは現在めがねフレームに最も多く
用いられている洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金）に比べて
６０％加工後の硬度が２３０　（Ｈν）と硬さが低く、
軽量化がその密度から予期される程には行われておらず
、細線化によるデザインの多様化の要求にも十分答えら
れていないのが現状である。

このため、さらに高強度化を目的としてチタン合金によ
る試作が行われているが、テンプル部の加工に必要な断
面減少率７０％以上の冷間加工を中間焼鈍を行わずに可
能とする合金は既存合金では見い出されなかった。

ＴＩＴＡＮＩＵＭ’８０　Ｖｏｌ、２．ＰＰ、１１４７
〜１１５４にはジルコニウムを８．３１％（原子）以下
含有し、さらに不純物として酸素５６０ｐｐａ＋（重量
）、窒素２６ｐｐ−（重量）含有するＴｉ−Ｚｒ合金に
ついて強度向上効果を明らかにしている。しかし、冷間
加工性については何ら明らかにすることがない。

また、めがねフレームの製造には上述のようにろう付け
が多用されており、チタンの場合、Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉあ
るいはＡｇ−Ｍｎがろう材として使用されており、接合
時に９２０〜９８０℃に短時間昇温するので、母材であ
るチタンが軟化する。純チタンは特にこの軟化後の硬さ
く以下、「軟化後硬さ」ということもある）が低く、レ
ンズを入れるアイリム部の導線部については所要強度を
確保するために線径が太くならざるを得ず、この点から
も軟化後硬さの高いチタン合金製フレームの要求があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の１つの目的は、冷間加工性を改善したチタン合
金製めがねフレームを提供することである。

本発明の別の目的は、冷間加工性が改善されるとともに
軟化後硬さの高いチタン合金製めがねフレームを提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、純チタン製めがねフレームの上述の問題
点を解決するため、Ｔｉ−Ｚｒ系合金に着目し、それに
ついて広範な研究を行った結果、その合金組成を規制す
ることによりチタン合金製めがねフレームの製造時にお
ける冷間加工性および軟化後硬さを改善し、軽量化の目
的を十分に達成することができることを知り、本発明を
完成した。

よって、本発明の要旨とするところは、２「≧１゜０重
量％、かつＺｒ　＋　２５　Ｘδ、≧５および３×Ｚｒ
＋２２０×０！≦６６の条件を満たす量のジルコニウム
および酸素、さらに所望により、アルミニウム、スズ、
鉄、銅およびクロムの１種または２種以上、合計１重量
％以下、残部チタンと不可避不純物より成る組成を有す
るチタン合金を所定形状にまｅ冷間加工して成るＴｉ合
金製めがねフレームである。

より特定的には、本発明の要旨とするところは、酸素を
不純物量含有するとともにＺｒを重量％で５〜２２％を
含み、必要によりアルミニウム、スズ、鉄、銅およびク
ロムの１種以上を合計で１重量％以下、残部チタンと不
可避不純物よりなる組成を有するチタン合金を所定形状
にまで冷間加工して成るＴｉ合金製めがねフレームであ
る。

ここに、「冷間加工」は、スェージング加工、異型圧延
加工、プレス加工等、通常めがねフレーム製造に採用さ
れる冷間での加ニ一般を包含する。

また、「めがねフレーム」は前述のような各フレーム構
成部材から完成されためがねフレーム全体をいうばかり
でなく、アイリム部、テンプル部などの各フレーム構成
部材をも包含するものである。

したがって、少なくとも一部に本発明における上述のチ
タン合金から成るフレーム構成部材を利用しためがねフ
レームは本発明の範囲内のものである。

（作用） 次に、本発明において合金組成を上述のように制限した
理由について述べる。

ジルコニウムは、単独添加の場合は冷間加工後の硬さを
確保するために５％以上添加する必要があり、２２％を
越えるとチタンフレームに要求される冷間加工性が得ら
れなくなる。酸素を添加する場合は、酸素により冷間加
工後の硬さが向上するのでジルコニウムは５％未満であ
ってもよいが、酸素は冷間加工性を阻害する元素でもあ
るので多量の添加ができな（Ｚｒは１％以上添加する必
要がある。また、ジルコニウムはチタンに全率で固溶す
る合金元素であり、１重量％以上添加することにより、
ろう付は時の昇温による軟化の程度を小さくすることが
できる。このためジルコニウム含有量の下限は１重量％
に限定される。

ジルコニウムおよび酸素はいずれもチタン中に固溶し、
その硬さを著しく上昇させる作用を有する０本発明の目
的である、洋白の加工率６０％の冷間加工後の硬さであ
るＨｖ　２７０よりも高い冷間加工後硬さを得るための
下限として、研究の結果、Ｚ「＋２５ＸＯ□≧５（Ｚｒ
、０□はいずれも重量％）を満足する組成が必要である
ことが判明した。このため、Ｚｒおよび６□の含有量の
下限はＺｒ＋２５ＸＯｚ≧５を満足する範囲に限定され
る。

一方、ジルコニウムおよび酸素を必要以上に多量にチタ
ン中に添加した場合、冷間加工性を阻害し、めがねフレ
ームのテンプル部を製造するのに必要な断面減少率７０
％以上の冷間加工が中間焼鈍なしでは行なえない。本発
明者らの研究の結果、このような冷間加工のための限界
は、３×Ｚｒ十２２０　Ｘ　′ｏｆ　≦６６　（Ｚｒ、
０．はいずれも重量％）であることが判明した。

このため、本発明においては、Ｚｒおよびδ２の含有量
の上限は、３　×Ｚｒ＋２２０　Ｘ’５．≦６６に限定
される。

さらに、本発明の別の態様によれば、アルミニウム、ス
ズ、鉄、銅、クロムの各添加元素を少なくとも１種添加
するが、それらはチタン中に固溶してその硬度を上昇さ
せる効果を持つ有効な添加元素である。しかし、上述の
組成のチタン合金にこれらの添加元素を１種または２種
以上添加する場合、その添加量の合計が１重量％超とな
ると、得られるＴｉ合金の冷間加工性を悪化させ、テン
プル部製造に必要な断面減少率７０％以上の冷間加工が
行なえなくなる。このため、アルミニウム、スズ、鉄、
クロムの各元素を１種または２種以上含有する場合、そ
の合計量は１重量％以下に限定される。

ここに、第２図は本発明において利用する酸素を添加し
たチタン合金の場合の組成範囲を示すグラフであり、斜
線部が本発明の範囲内のものである。酸素は不純物とし
て通常０．０４〜０．０６％程度混入して（る。

次に、実施例によって本発明をさらに詳述する。

実施例としては実際にめがねフレームを製造する場合を
想定して、各種チタン合金に冷間加工、ろう付けを行い
、そのときの材料特性を評価した。

実施例 第１表に合金組成を示す各種チタン合金の１５ｋｇ−イ
ンゴノトを溶製し、１１００℃加熱でβ鍛造を行った後
、８５０℃に加熱してα＋β鍛造を行い直径９Ｉの線材
とした。得られた熱間圧延材に冷間鍛造であるスェージ
ング加工により断面減少率７１％となる冷間加工を中間
焼鈍なしで行い直径４．９川の冷間加工材を得た。かか
る冷間加工はめがねフレーム構成部材であるアイリム部
を製造する場合に通常行われている加工法である。

同しく第１表にそのときの加工試験結果および冷間加工
後の硬さを示す。

第１表における合金魚１〜１５はいずれも本発明の範囲
内にある組成を有する合金であり、冷間加工性は満足の
ゆくものであり、加工後の硬さの目標値であるＨｖ２７
０以上の硬さをも満足した。

一方、合金Ｉｌ＆ｌ１６の純チタン（ＪＩ５３種相当）
では冷間加工性は十分であるが加工後の硬さが目標値に
達しない。またＺｒ：２．０重量％、酸素０．１０重量
％（Ｚｒ　＋２５ｘｉ）ｚ−４，５）（７）合金１’ｋ
Ｌ１７１７）合金も加工後の硬さがＨｖ　−２７０に達
しなかった。

また、合金１１ｈｌｌｌｌ　〜２０に示した３×Ｚｒ＋
２２０　ｘＱ。

が６６を越える合金では冷間加工試験で割れが発生した
。

さらに、合金階２１〜２８に示したアルミニウム、スズ
、鉄、銅、クロムの各元素を１種または２種以上含有し
、その合計含有曾が１重量％を超える合金では３　ｘ　
Ｚｒ　＋　２２０　ｘ　Ｏ□の値が６６以下となってい
るにかかわらず、冷間加工試験で割れが発生した。

第２表には第１表の合金１１ｋＬ１．３．７．１５の合
金について銀ろう付は試験を行なったときのろう付けの
ための昇温前後９５０℃の硬さを純チタンと比較して示
す。純チタンが著しく軟化するのに対し本発明に係るチ
タン合金では軟イ４の程度が小さいのが分かる。なお、
限ろう付けは良好に行われ、十分なろう付は強度を有し
ていた。

このように、本発明によればチタン合金製めがねフレー
ムが冷間加工およびろう付けを行いながら製造されるの
であって、これは以上の実施例の結果から当業者には明
らかなことである。

第　　１　　表 （頬に−どブく） １１表のつづき） ×：冷間加工時に割れ発し 第２表 （発明の効果） 以上、詳述したように、本発明により、中間焼鈍を行わ
ずに、スェージングおよびその後のプレス加工により、
現行の純チタン製めがねフレームと比較してより細線化
が可能となったチタン合金製めがねフレームの製造が可
能となり、その軽量化の結果からも斯界における本発明
の寄与は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、めがねフレームの斜視図；および第２図は、
本発明に係るチタン合金の組成範囲を示すグラフである
。 １０：めがねフレーム、１１：　アイリム部、１２：テ
ンプル部、　　１３：ブリフジ部、１４：蝶番、　　　
　　１５：智 出願人　住友金属工業株式会社　（ほか１名）代理人　
弁理士　広　瀬　章　− ネｆ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｒ≧１．０重量％、かつＺｒ＋２５×Ｏ＿２≧
   ５および３×Ｚｒ＋２２０×Ｏ＿２≦６６の条件を満た
   す量のジルコニウムおよび酸素、残部チタンと不可避不
   純物より成る組成を有するチタン合金を所定形状にまで
   冷間加工して成るＴｉ合金製めがねフレーム。
2. （２）Ｚｒ≧１．０重量％、かつＺｒ＋２５×Ｏ＿２≧
   ５および３×Ｚｒ＋２２０×Ｏ＿２≦６６の条件を満た
   す量のジルコニウムおよび酸素、ならびにアルミニウム
   、スズ、鉄、銅およびクロムの１種または２種以上、合
   計１重量％以下、残部チタンと不可避不純物より成る組
   成を有するチタン合金を所定形状にまで冷間加工して成
   るＴｉ合金製めがねフレーム。