WO2016208091A1 - 宝飾用Ｐｔ合金 - Google Patents

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重靖 成瀬
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株式会社工房グリーム
重靖 成瀬
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/04—Alloys based on a platinum group metal

Definitions

  • the present invention relates to Pt950 alloy used in jewelry such as brooches, rings, necklaces, pendants, earrings and the like.
  • Pt alloy is preferred because Pt is a metal rich in various properties, particularly color fastness.
  • JP 2000-52087 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-70337 JP, 2010-84226, A
  • Pd which is generally added in Pt950 alloy, has the problem of being very soft and easily scratched, it has been used for a long time because of its good processability.
  • the addition amount of the additive metal is in the range of only 5 mass%, and with the addition of generally used Pd, the hardness is around Hv 70, and it is as a single substance or alloy of Ru, Ir, Au, Cu etc. Even if it is added, the hardness of Hv 120 to 140 is the limit at the addition amount of 5 mass% in mass ratio, and the problems of soft, easily scratched and easily deformed are not solved.
  • An object of the present invention is to solve such a problem.
  • a Pt alloy containing 0.5 to 4.5 mass% of Ga, 0.5 to 4.5 mass% of In, and the rest of 95 mass% Pt is used.
  • a Pt alloy is prepared with 0.5 to 4.0 mass% of Ga, 0.5 to 3.5 mass% of In, 0.5 to 3.0 mass% of Ag, and the remaining 95 mass% of Pt.
  • a Pt alloy is prepared with 0.5 to 4.0 mass% of Ga, 0.5 to 3.5 mass% of In, 0.5 to 3.5 mass% of Sn, and the remaining 95 mass% of Pt.
  • a Pt alloy is prepared with 0.5 to 3.5 mass% of Ga, 0.5 to 3.5 mass% of In, 0.5 to 3.5 mass% of Sn, 0.5 to 3.0 mass% of Ag, and the remaining of 95 mass% of Pt.
  • the purpose of the addition of Ga is that the formation of the intermetallic compound such as PtGa is remarkable by the addition, and the formation has an effect of greatly increasing the hardness.
  • the melting point temperature of a general Pt alloy containing Pd and Ru is 1750 to 1800 ° C.
  • the melting temperature can be lowered to 1550 to 1650 ° C. by adding Ga, and the boiling point of Ga is With a high temperature of 2208 ° C., there is no negative point such as melting in a high temperature range or a decrease in the content due to fuming (evaporation), and an effect of reducing casting defects can be obtained.
  • the amount added is less than 0.5 mass%, there is no effect of addition.
  • the upper limit of the addition amount is because Pt is secured at 95 mass% and the addition amount is limited in order to add another metal such as In thereto.
  • the purpose of adding In is to form intermetallic compounds such as PtIn and PtIn 2 by the addition, and the hardness is greatly increased, and in castability, the addition of a small amount has the effect of enhancing the fluidity of the alloy. is there.
  • the melting point decreases to 1630 to 1700 ° C with a small amount of addition, and the boiling point of 2072 ° C of In is fumed similarly to Ga, and the addition amount is not reduced and the effect is not reduced, and the casting defects are reduced The effect was obtained.
  • the amount added is less than 0.5 mass%, there is no effect of addition.
  • the upper limit of the addition amount is because Pt is secured at 95 mass% and the addition amount is limited in order to add another metal such as Ga thereto.
  • the purpose of adding Ag is to form an intermetallic compound such as PtAg or Pt 3 Ag by the addition, but Pt-Ag alloy has a high vapor pressure of Ag and it is remarkable that the fumes of Ag are remarkable.
  • Pt-Ag alloy has a high vapor pressure of Ag and it is remarkable that the fumes of Ag are remarkable.
  • an effect of contributing to the hardness of Pt with an alloy with Ga, In or the like was obtained.
  • the amount is less than 0.5 mass%, the effect of the addition is not effective, and if it exceeds 3.0 mass%, the melting point becomes high, which affects the hardness and the castability.
  • each of these eutectic alloys lowers the melting point of Pt, and this eutectic alloy is A solid solution is formed between the metal elements having different crystal structures, and an intermetallic compound or an intermediate layer is formed, which largely contributes to the hardness to realize a high hardness of Hv 300 or more.
  • Castability is considered as “defective” if there are casting defects at the corners and edge of the test piece, and “good” if there are 10 or fewer cavities, 10 or more and 20 or less The case was considered as “good” and when 20 or more were recognized, it was considered as “bad”.

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Abstract

Ｐｔ合金の宝飾品においては高質位の合金が好まれるために、質量比で９５％のＰｔを含む合金（Ｐｔ９５０）が求められているが、このＰｔ９５０合金は硬度が低いために、使用中に傷がつき易い、変形しやすい等の問題がある。Ｇａ０．５～４．５ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％Ｐｔとした宝飾用Ｐｔ合金によって上記問題を解決する。

Description

宝飾用Ｐｔ合金
　本発明は、ブローチ、指輪、ネックレス、ペンダント、イヤリング等の宝飾品に使用されるＰｔ９５０合金に関する。
　白色貴金属としての宝飾品では、Ｐｔが好まれるが、純Ｐｔは硬度がＨｖ３０～４０程度であって宝飾用としては硬度が足りないという問題がある。
　しかし、Ｐｔは諸特性、特に耐変色性に富んだ金属であることからＰｔ合金が好まれている。
　この宝飾用Ｐｔ合金については、ＪＩＳ規格で規定されたＰｔ８５０、Ｐｔ９００、Ｐｔ９５０の合金があるが、添加金属については規定がなく、一般的にはＰｄ、Ｒｕ、ＡｇもしくはＩｒを含む複数の金属よりなる合金が用いられている（例えば、特許文献、特許文献２）。
特開２０００－５２０８７号公報 特開２００６－７０３３７号公報 特開２０１０－８４２２６号公報
　宝飾品においては高品質の合金が好まれるために、質量比で９５％のＰｔを含む合金（Ｐｔ９５０）が求められているが、このＰｔ９５０合金は硬度の問題が解決しにくく、使用中の傷つきや変形等が問題視されている。
　Ｐｔ９５０合金において一般的に添加されているＰｄは、非常に柔らかく、傷がつき易いという問題があるが、加工性が良いということで長い間使用されている。
　Ｐｔ９５０合金では添加金属の添加量はわずか５ｍａｓｓ％の範囲であり、一般的に使用されているＰｄの添加では、Ｈｖ７０前後の硬さであり、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｃｕ等の単体または合金として添加しても、質量比で５ｍａｓｓ％の添加量ではＨｖ１２０～１４０の硬さが限度であり、柔らかい、傷がつき易い、変形しやすいという問題は解決されない。
　そこで質量比５ｍａｓｓ％の添加量で、高い硬さがありかつ加工性に優れ，従来のＰｔ９５０合金と比較して価格的に大きく変わらないＰｔ９５０合金材料が求められている。
　本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
　そこで本発明は、Ｇａ０．５～４．５ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～４．５ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％ＰｔとしたＰｔ合金とする。
　さらに、Ｇａ０．５～４．０ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ａｇ０．５～３．０ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％ＰｔとしたＰｔ合金とする。
　さらに、Ｇａ０．５～４．０ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％ＰｔとしたＰｔ合金とする。
　さらに、Ｇａ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ａｇ０．５～３．０ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％ＰｔとしたＰｔ合金とする。
　ここで、Ｇａを添加する目的は、その添加によりＰｔＧａ等の金属間化合物の形成が顕著であり、この形成により硬さが大きく増す効果があるためである。
　さらに、ＰｄやＲｕを含む一般的なＰｔ合金の融点温度が１７５０～１８００℃であるのに対し、Ｇａを添加することにより溶融温度を１５５０～１６５０℃に低下させることができ、Ｇａの沸点が２２０８℃と高いことで高温域での溶解にもフュ－ム化（蒸発）して含有量が減少するなどのマイナス点もなく、鋳造欠陥を減少させる効果が得られるためである。
　その添加量は、０．５ｍａｓｓ％未満であると添加の効果がない。一方、添加量の上限は、Ｐｔを９５ｍａｓｓ％に確保し、そこにＩｎ等の他の金属を添加させるために添加量が制限されるためである。
　また、Ｉｎを添加する目的は、その添加によりＰｔＩｎ、ＰｔＩｎ2等の金属間化合物を形成し、硬さが大きく増し、鋳造性においては微量の添加で合金の流動性を高める効果があるためである。
　さらに、微量の添加量で融点が１６３０～１７００℃と低下し、Ｉｎの沸点２０７２℃は、Ｇａと同様にフューム化して添加量が減少してその効果を低下させることもなく、鋳造欠陥の減少という効果が得られた。
　その添加量は、０．５ｍａｓｓ％未満であると添加の効果がない。一方、添加量の上限は、Ｐｔを９５ｍａｓｓ％に確保し、そこにＧａ等の他の金属を添加させるために添加量が制限されるためである。
　つぎに、Ａｇを添加する目的は、その添加によりＰｔＡｇ、Ｐｔ3Ａｇ等の金属間化合物を形成するが、Ｐｔ－Ａｇ合金はＡｇの蒸気圧が高く、Ａｇのフューム化が著しいためにＰｔ－Ａｇの二元系合金としては不向きであるが、Ｇａ、Ｉｎ等との合金でＰｔの硬さに寄与するという効果が得られた。
　その添加量は０．５ｍａｓｓ％未満であると添加の効果がなく、３．０ｍａｓｓ％を超えると融点が高くなり、硬さや鋳造性に影響をおよぼすことになる。
　つぎに、Ｓｎを添加する目的は、その添加によりＰｔＳｎ、Ｐｔ3Ｓｎ、Ｐｔ2Ｓｎ3ＰｔＳｎ2、ＰｔＳｎ4等の金属間化合物を生成して硬さに寄与することが確認された。
　また、Ｓｎの添加は、Ｇａ、Ｉｎと共に添加することにより、Ｇａ－Ｉｎ－Ｓｎの共晶合金にみられる共晶合金特有の低融点となり、Ｐｔの融点１７７３℃を大きく下げることが確認された。
　また、Ｇａ－Ｉｎ、Ｇａ－Ｉｎ－ＳｎおよびＧａ－Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｇを添加合金としてＰｔに添加することで、これらの各共晶合金がＰｔの融点を下げ、また、この共晶合金を構成する各元素が結晶構造の異なる金属間で固溶体ができ、金属間化合物あるいは中間層が形成され、それが硬さに大きく貢献してＨｖ３００以上の高硬度の硬さを実現した。
　鋳造性（流動性）は、試験片の角部、辺縁部に鋳込み不良があるものは「不良」とし、鋳巣が１０個以下の場合は「優」とし、１０個以上２０個以下の場合を「良」とし、２０個以上認められた場合には「不良」とした。
　実施例を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１の結果により、Ｇａ、Ｉｎの添加またはＧａ－Ｉｎ－Ｓｎの共晶合金を添加することにより、硬さの向上を確認することができた。
　また、同様にこれらＧａ、Ｉｎ、Ｓｎの添加は、溶融点を低下させ、鋳造性の向上に寄与することも確認できた。

Claims (4)

  1. 　Ｇａ０．５～４．５ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～４．５ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％Ｐｔとした宝飾用Ｐｔ合金。
  2. 　Ｇａ０．５～４．０ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ａｇ０．５～３．０ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％Ｐｔとした飾用用Ｐｔ合金。
  3. 　Ｇａ０．５～４．０ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％Ｐｔとした宝飾用Ｐｔ合金。
  4. 　Ｇａ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｉｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ０．５～３．５ｍａｓｓ％、Ａｇ０．５～３．０ｍａｓｓ％、残りを９５ｍａｓｓ％Ｐｔとした宝飾用Ｐｔ合金。
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