JPH02277702A - ステンレス鋼焼結体を用いた時計用外装部品、及びこの方法を用いて製造された時計用外装部品 - 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、ステンレス鋼焼結体を用いた時計用外装部品
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、部品の成形方法は、鍛造を中心とする塑性加工、
ダイカスト・ロストワックス等を中心とする鋳造加工、
その細切削加工などが代表的なものである。しかしなが
ら最近市場からのニーズが多様化し単純形状の物から複
雑形状の物まで多岐に渡っている。特に外観・耐環境性
を求められる時計用外装部品に使用されるステンレス鋼
においては、上記製造方法では、一長一短がありその製
造方法の選択に苦慮することが多くまた場合によっては
、組み合わせにより製造させることもある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前述のような複雑、多様化した形状であって
も、外観・耐環境性に優れており、しかも経済的な時計
用外装部品及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段１ 本発明のステンレス鋼焼結体を用いた時計用外装部品及
びその製造方法は、平均粒径２０ＬＬｍ以下で、炭素含
有量１．０重量％（以後ｗｔ％という）以下であるステ
ンレス鋼粉とワックス・樹脂等を主成分とする有機バイ
ンダーとを混合してなる射出成形用コンパウンドを成形
、脱脂、焼結して得られたステンレス鋼焼結体表面に耐
食性被覆層を有して成るステンレス鋼焼結体を用いた時
計用外装部品である。

またその製造方法は、アトマイズ法によって製造された
平均粒径２０μｍ以下で、炭素含有量１０重量％以下で
ある射出成形用ステンレス鋼粉とワックス・樹脂等を主
成分とする有機バインダーとを混合してなる射出成形用
コンパウンドを用い、射出成形機で時計用外装部品成形
体とした後、該成形体を脱脂し、引き続いて焼結を行う
に際しては、少なくとも前段を減圧雰囲気にて焼結して
時計用外装部品焼結体となし、さらに該焼結体表面に耐
食性被覆処理を施すことを特徴とするステンレス鋼焼結
体を用いた時計用外装部品の製造方法であり、さらには
焼結前段の減圧雰囲気下において焼結温度を１３５０℃
以下として焼結体の炭素量を０．０８ｗｔ％以下に調整
することとを特徴とするステンレス鋼焼結体を用いた時
計用外装部品の製造方法である。

以下、この発明に従う、時計用外装部品をその製造法と
ともに具体的に説明する。

この発明において、射出成形法を利用したステンレス鋼
焼結体を用いた時計用外装部品及びその製造方法に供す
るステンレス鋼粉の成分組成は、炭素量が１．０ｗｔ％
以下（以下単に％という）で、他の構成元素は公知のス
テンレス鋼の成分組成と同様とする。

通常、ステンレス鋼を用いた時計用外装部品において耐
環境性としては主に耐食性が、外観としては鏡面性が最
も重要であり、そのため、溶製ステンレス鋼の製造工程
においては、含有炭素量の低減の努力をしている。

しかるに射出成形法を利用してステンレス鋼焼結体を製
造する場合には、低含有炭素の原料粉を使用しても、製
造工程上での有利性は期待できず、また焼結体の炭素量
低減についても、脱脂時に有機バインダーが起因する炭
素により汚染されるため、利点がないことが判った。し
かし、減圧雰囲気下で焼結することによって、原料粉に
起因する炭素も、有機バインダーに起因する炭素も、同
様に除去できることが判った。

以下、ステンレス鋼粉の含有炭素量の数値限定理由につ
いて説明する。

ステンレス鋼粉と熱可塑性樹脂のバインダーとを混合し
て射出成形し、この成形体を脱脂し、工業的に通常採用
される４Ｈの真空焼結（００００１ｔｏｒｒ）を施した
焼結体の含有炭素量とステンレス鋼粉の付加炭素量の関
係を、第１図に示した。第１図でも明らかなように、原
料粉炭素量が１．０％をこえると、焼結体の含有炭素量
は、十分低減されないためステンレス鋼粉の付加炭素量
の上限を１．０％に限定した。

つぎに、ステンレス鋼粉末の粒度としては、最終焼結体
の密度を高くするためには、平均粒径２０ミクロン以下
とすることが重要であり、より好ましくは１０ミクロン
以下の平均粒径にすることが、望ましい。

つぎに、射出成形用コンパウンドの組成について記す、
ここで言う射出成形用コンパウンドとは、オーステナイ
ト系ステンレスまたはフェライト系ステンレスをはじめ
とするＣｒを含有するステンレスの組成を有する前述の
ステンレス鋼粉末と熱可塑性樹脂・ワックスを主成分と
し、必要に応じて可塑剤・潤滑剤・脱脂促進剤・界面活
性剤を添加した有機バインダーとを混合したものをいう
。

上記の射出成形用コンパウンドを射出成形し脱脂後に焼
結するに当り、焼結工程の少なくとも前段は減圧雰囲気
で行うことが必要である。

ここで焼結工程の前段とは、焼結体の密度比が９０％程
度になるまでの過程を指す、焼結体の密度比が９０％を
超えると、焼結体中の気孔の大半が閉気孔となり、後述
の減圧雰囲気下での還元、脱炭反応により発生するＣＯ
ガスを焼結体気孔中より除去することが困難となり、こ
の反応を効率よく進行させられなくなるためである。

また焼結雰囲気としては、焼結中の原子拡散を阻害する
Ｃｒ等の酸化物を還元でき、なおかつ、脱脂処理後の脱
脂体に多く含有される炭素を除去できる雰囲気であるこ
とが必要である。この要件を満たすには１通常のステン
レス鋼焼結材の製造と同様、水素および減圧雰囲気があ
げられる。

しかし、水素中での還元および脱炭反応は、各々、次式
のように、 Ｍ　Ｏ＋　Ｈｔ　＝　Ｍ　＋　Ｈ２０（Ｍ　：金ａ：）
・・・還元旦十ＨｇＯ→ＣＯ＋Ｈ，（旦；固溶炭素）・
・・脱炭ＰＨ２０／ＰＨ，が低いほど還元は進行し、Ｐ
Ｈａ　Ｏ／　Ｐ　Ｈ＊が高いぼど脱炭は進行するため、
両者の反応を同時に効率よく進行させるには困難が伴う
、特に、ステンレス鋼のように難還元性のＣｒ酸化物を
含み、脱脂体が高い値の炭素を含有する場合は、水素雰
囲気の使用は得策ではない。

一方、減圧雰囲気下での還元、脱炭は、次式のように、 ＭＯ＋ニーＭ＋ＣＯ・・・還元、脱炭 同時に進行しζ排気によるＣＯガスの除去によって、反
応を効率よ（進行させることができる。さらに、最終的
な焼結体の含有する酸素、炭素の値も水素雰囲気に比し
減圧下でのほうが低くなるため、この発明に従う製造方
法においては、焼結を減圧下で行うことにする。Ｃｒ酸
化物の還元、脱炭を効率良く進行させるためには、減圧
雰囲気の圧力はＯ，０１ｔｏｒｒ以下が好ましく、また
湯度範囲は１０５０℃〜１３５０℃が好ましい、なお減
圧雰囲気は、還元、脱炭反応の進行している過程におい
てのみ必要であるため、反応終了後の過程では、減圧以
外の保護雰囲気として不活性ガス（窒素、アルゴン）や
低露点の水素雰囲気等の非酸化性雰囲気とすることが好
ましい。

以上のように、減圧雰囲気下で焼結することによって得
られた耐食性に優れる時計外装部品用のステンレス鋼焼
結体の表面にメツキ、イオンブレーティング等により、
耐食性被覆層を施して、耐食性、鏡面性に優れる時計用
外装部品を得ることができる。

次に、請求項３に記載の焼結方法について記す。

焼結前段の減圧下において、脱炭反応により焼結体の残
炭量が決定されることは前段で記した。

しかしながら、８００℃〜１２００°Ｃの脱炭反応可能
な温度において、一定の時間を保持することにより、残
炭量が減少し、焼結体の炭素量を０．０８ｗｔ％以下に
することで焼結密度が向上することがわかった。

以上本発明法により耐食性に優れる高密度なステンレス
鋼焼結体を用いた時計用外装部品を効率よく製造するこ
とができる。

［実　施　例］ 水アトマイズ法によって１表１に示す成分組成になるス
テンレス鋼粉を作製し、これらの鋼粉の粉体特性につい
て調べた結果を表２にまとめて示す、ついでこれらの鋼
粉と４６ｖｏ　１％の有機バインダーとを混練して得ら
れたコンパウンドを射出ノズル温度１４５℃、金型温度
３０’Ｃの条件で１幅４０×長さ２０×厚み２ｍｍの試
験片に射出成形した。射出成形体は、窒素雰囲気中、常
温より＋１０℃／ｈの速度で６００℃まで昇温の後、ｌ
ｈ保持して脱脂処理を行った。焼結は、０．０００１ｔ
ｏｒｒの減圧雰囲気下で、１１３５℃で２ｈ保持した後
、１．０２ａｔｍのＡｒガスを導入して１３５０℃で２
ｈ保持して行った。

作製した焼結体について調べた結果を表２に併記する。

表１および表２から、ステンレス鋼の広い成分組成にお
いてこの発明の鋼粉は射出成形性に優れ、焼結体特性も
従来品と同等であることが判る。

このようにして得られた時計用外装部品焼結体について
腕時計用外装部品の一つであるバンド駒を本発明による
製造方法を用いた商品応用例と、本発明による製造方法
を用いないＭＩＭ法による比較応用例と一般的溶製材に
ついて試験評価した結果を表３に示す。

表　　４ ■）焼結密度はアルキメデス法にて測定。

２〕耐食試験は４０°Ｃ±１°Ｃ半浸漬にて密封容器に
て行ない２０×のスコープにて発錆の有無をみた５ ３）鏡面性については＃１２００の耐水ペーパーにて研
磨し、その後、パフにＡ１．０１系研磨材を塗布し研磨
したものを肉視にて溶製材を基準にして５人にて確認し
た結果を入れた。

４）各評価は○が良好、Ｘ不良とし、△は判断に迷うも
のを記入した。

５）人工海水とは５％ＮａＣＬである。

さらに第４表に前述の表３の本発明によるところの商品
応用例の腕時計用バンド駒に、表面処理を施しその耐蝕
性及び密着性について評価した。

１）耐蝕試験は、４０°Ｃ±ｌ　’Ｃ半浸漬にて、密封
容器にて行い２０×のスコープにて発錆の有無をみた。

２）密着性については、試験片である腕時計用バンド駒
をバイスに挟み９０°折り曲げ皮膜の剥離の有無につい
て２０×のスコープにて確認した。

表４でもわかるように、表面処理性についても、溶製材
と比較しても同等であることが確認できた。

次に、本発明によるところの焼結体を用い切削性を評価
した。表５は、その結果である。

（試験条件） （１）使用機械　　　高速ボール盤 （２）使用ドリル　　φ１ｍｍハイス （３）回転数　　　　７．９０ＯＲＰＭ（４）切削油　
　　　ニジロンＣＳ 表 なお、表５は比較するために、試験に用いた材料が各々
１ｍｍ厚の板材で、これを高速ボール盤で貫通孔をあけ
たときの貫通できる孔の個数で比較したものである。

実験回数によって貫通できる数値が異なっているのは、
ドリルの研磨情況あるいは選んだときの材料などのバラ
ツキによるものと思われるので、平均値で見るのが妥当
と思われるので平均値を示した。

上記表５でも判るように、本発明によるものは、溶製材
に比べ切削性が良いことが判る。

また１時計用外装部品にあっては、装飾性を付与するた
めに研磨を行なうので、研磨性も重要な要素となる。そ
こで、研磨性について評価した。

本発明によるところの、焼結体を用い ブラメディア　　クルミ・コーン 湿式バレル　→　乾式バレル　　中　完成という工程で ■　ＭＩＭ ■　鍛造 ■　ロストワックス の３水準を鏡面研磨した。その結果を表６に示す。

表　　６ Ｏ：良好　　　△：劣る この結果、本発明の焼結体は鍛造品またはロストワック
ス品と比較しても、優れていることが判る。

なお写真１は、本発明によるところの、腕時計用バンド
駒の内部写真であり、写真２は、表３の比較応用例の腕
時計用バンド駒の内部写真である。

ボアー径、密度の違いが判る。また、表５でも判るよう
に、耐食性及び鏡面性が溶製材と比較しても同等であり
本発明の優れていることが判る。

本発明は腕時計用バンド駒ばかりでなく、腕時計用ケー
ス、カフスボタン、バックルなど装飾品、その地雷化製
品等のつまみ、装飾部品等あらゆる分野の外装部品に応
用可能である。

［発明の効果］ 本発明はアトマイズ法によって製造された、平均粒径２
０μｍ以下で炭素含有量１．０ｗｔ％以下である射出成
形用ステンレス鋼粉と、有機バインダーとを混合してな
る射出成形用コンパウンドを用いて、成形、脱脂及び所
定の焼結を行なうことにより耐食性および切削性、鏡面
性が向上することはもちろん、機械的性質も改善された
金属部品、例えば時計用外装部品のように複雑なもので
あっても安定して提供できる。さらに本発明によるステ
ンレス部品の特性向上と適用範囲の拡大が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ステンレス鋼焼結体の炭素量と、原料粉原素
量の関係を示す図。 写真１は、本発明のステンレス鋼焼結体の結晶組織を示
す写真である。 写真２は、従来例（比較応用例）の結晶組織を示す写真
である。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平均粒径２０μｍ以下で、炭素含有量１０重量％（
   以後ｗｔ％という）以下であるステンレス鋼粉とワック
   ス・樹脂等を主成分とする有機バインダーとを混合して
   なる射出成形用コンパウンドを成形、脱脂、焼結して得
   られたステンレス鋼焼結体表面に耐食性被覆層を有して
   成るステンレス鋼焼結体を用いた時計用外装部品。 ２、アトマイズ法によって製造された平均粒径２０μｍ
   以下で、炭素含有量１．０重量％以下である射出成形用
   ステンレス鋼粉とワックス・樹脂等を主成分とする有機
   バインダーとを混合してなる射出成形用コンパウンドを
   用い、射出成形機で時計用外装部品成形体とした後、該
   成形体を脱脂し、引き続いて焼結を行うに際しては、少
   なくとも前段を減圧雰囲気にて焼結して時計用外装部品
   焼結体となし、さらに該焼結体表面に耐食性被覆処理を
   施すことを特徴とするステンレス鋼焼結体を用いた時計
   用外装部品の製造方法。 ３、焼結前段の減圧雰囲気下において焼結温度を１３５
   ０℃以下として焼結体の炭素量を０．０８ｗｔ％以下に
   調整することを特徴とする請求項２または３記載のステ
   ンレス鋼焼結体を用いた時計用外装部品の製造方法。