JPH03199334A - 彫金性の良好なチタン材料からなる装飾品 - 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】 ［発明の目的ｌ （産業上の利用分野） 本発明は彫金性の良好なチタン材料に関する。

（従来の技術） 装飾品部材は、金属やプラスチックなどに代表され、服
飾アクセサリ−をはじめとして時計や眼鏡部品など様々
な美術工芸品に用いられている。

このような中で最近では、デザインがスマートでかつ機
能が優れているという点からチタンなど金属性の装飾品
部材が注目されている。ここでいう機能とは耐摩耗性お
よび金属への“刻みやすさ”であり、この“刻みやすさ
”を本発明においては“彫金性”という言葉を用いてあ
られす。装飾材料の用途は上記のように多岐に渡ってい
るが、ここでは彫金性の良好なチタンを材料とした印鑑
。

眼鏡部品、ブローチを代表例として述べる。

従来から、高級印材として象牙が主流をしめているが、
最近、象の密猟、乱獲を招く日本の象牙輸入に国際的非
難が集まり、象牙に代わる加工性。

きめの細かさ、耐摩耗性に優れた印材が求められている
。即ち印鑑は、印面においては紙と接触するために耐摩
耗性が必要とされ、更に、個人を象徴するという性質か
ら装飾性も重要な要素とされている。これらの観点から
、印材としては象牙。

水牛の角、ソゲ９石といった従来のものに加え、最近で
はチタン、金、銀などの金属が注目されている。特にチ
タンは摩耗がごく少なく腐食や変形の心配がないなどの
点から優れた印材といえる。

しかしながら、チタンは高価な上、極めて硬く、即ち彫
金性に優れず、専用機にかける等特別な刻印技術が必要
となるため、制作時間が長い、職人気質を満たせないな
どの問題点があった。

更に本願発明者らが検討したところ、従来のチタンを印
材とした印鑑に第１図に示す「山野辺」という名字を刻
印する際、「野」という文字に注目してみると、さとへ
んの一部「田」の４箇所の穴が「十」を上手に彫り残せ
ないために繋がりやすく、また、このような緻密な技術
を要する箇所を彫るのに極めて時間がかかり、作業効率
が著しく悪いという問題点、即ち加工性の中でも特に微
妙な彫金性が欠如していることを見い出した。

次に、もう一つの装飾品例として注目した眼鏡は第２図
に示すように、テンプル１．アイリム２゜やま３．はこ
４．あし５．リムロック６、ヒンジ７、わたり８．かざ
り９．ねじ１０などの各種部品が組み合わされて形成さ
れている。これらの眼鏡部品に使用される材料において
も最近は金属がその機能の優秀さと意匠形状の目新しさ
などのために注目されてきている。従来、このような金
属性眼鏡の部品を構成する金属材料としては、ニッケル
クロム合金、ステンレス鋼、洋白、りん青銅等が用いら
れており各々の特性を利用して各眼鏡部品に使い分けら
れている。これらの材料には、バネ特性および耐食性が
良好であり、高強度で光沢や研磨性に優れていることが
要求される。例えば、テンプル、アイリム、わたり、や
ま、あしは、装着時の安定性に影響を及ぼすことからバ
ネ特性がすぐれていることが必要とされ、更に人体に接
触する機会が多いテンプルには耐食性が必要とされる。

すなわち眼鏡は取扱いにおいて人間の肌に直接触れる部
分が多く、また、手で触れる部分もあり、さらに組立上
や装飾上の観点などからして前記の特性のいくつかを各
部品がそれぞれ必要としており、それに適合した金属材
料が用いられている。そこで、耐摩耗性及び装飾上の観
点からチタンが注目されているが、やはり高価であり、
かつ彫金性に劣り、はこ４やヒンジ１０などに小さい穴
をあけたり複雑な構造を成形することが困難であり、ま
た細かい模様を刻みにくいという欠点があった。

ブローチにおいても装身具の装飾に必要とされる機能、
即ち複雑な構造を成形する、細かい模様を刻む、美しい
色調を呈する等が可能である材料が望まれている。しか
しながら、チタンは耐摩耗性及び装飾上の観点からは優
れているものの、装身具として細工するには硬すぎる、
つまり彫金性に劣るという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のチタンは極めて彫金性に劣る為、種
々の装飾品部材として緻密に細工することが困難であっ
た。本発明は以上のような欠点を除去し、例えば短時間
に、しかも容易に細工できる程度の良好な彫金性を有す
る装飾品部材としてチタン材料を提供することを目的と
しており、更にチタン材料の表面に硬い層を設け、耐摩
耗性及び装飾性を向上させることができるというもので
ある。

］発明の構成ｌ （課題を解決するための手段及び作用）本発明者らは、
チタンの耐摩耗性及び装飾性について広範囲に実験検討
した結果、チタン中のガス成分、特に酸素含有量を６０
０ｐｐｍ以下に減少させ高純度化すると、印鑑等に必要
とされる微妙な彫金性つまり“刻みやすさ”が著しく増
大することを見い出した。

すなわち、第１の発明は実質的に酸素含有量６００ｐｐ
ｍ以下、その他付随的不純物よりなることを特徴とする
彫金性の良好なチタン材料である。付随的不純物として
は、窒素、炭素、鉄、ニッケル。

クロム、アルミニウム、カリウム、ナトリウムなどがあ
る。これらの不純物は加工性および耐食性を害するため
少ない方が良いが、目的物の機能を妨害しない程度であ
るなら含まれていてもよい。

酸素は、チタン材料における含有量の減少に伴いその彫
金性を向上させ、即ち複雑な構造を成形したり細かい模
様を刻むことを著しく容易にする元素である。よって具
体的には、その含有量は６００１１１１！１以下である
ことが本願発明では必要である。

望ましくは２５０ｐｐｍ以下、さらに望ましくは１００
ｐｐａ＋以下が良い。尚、副次的にはチタン表面の耐摩
耗性および色彩的装飾性を向上させる効果を併せ持つ元
素である。

窒素は、酸素と同様にチタン材料における含有量の減少
に伴いその彫金性を向上させる効果をもつ一方で、チタ
ン表面の耐摩耗性及び装飾性を向上させるために有効な
元素である。よって、その含有量は、５０ｐｐｍ以下、
更に望ましくは２０ｐｐｍ以下が良い。尚、窒素の含有
量は酸素の含有量減少にともない必然的に減少するもの
である。

第２の発明は、第１の発明のチタン材料の硬さが特殊な
手段を用いずとも短時間にしかも容易に緻密な細工を施
すことができる程度であるというものである。即ち、装
飾品としてまず印鑑について考えてみると、第１図に示
すように「山野辺」という文字を刻む際に、細かい技術
を要する箇所、例えば「野」のさとへん「里」の一部「
田」の４箇所の穴や「辺」の曲線を彫るには印材の彫金
性がある程度良好であることが必要である。しかし、今
までのチタンでは酸素含有量の低減が不十分であったた
め熟練工でも容易にこれらの作業を行うことができず、
本発明によって初めて装飾品部材に必要とされる優れた
彫金性が得られた。また、第２図に示される眼鏡部品に
おいてもテンプル１゜アイリム２．やま３．など特殊な
形をプレスで一体成形したり抜雑な模様を刻み込むには
材料にある程度の彫金性が必要であり、加えて光沢のあ
る色彩を呈する等の装飾性も必要である。更に個々の眼
鏡部品を連結するために設けられた細かい穴は一対の眼
鏡に数十個含まれ、量産品として生産効率を上げるため
にはチタン材料にこれらの細かい正確な穴を短時間で開
ける切削性が必要となってくる。具体的には一個の穴を
開けるのに従来は２秒かかっていたが、本願発明を用い
て切削性を向上させることにより、穴を開ける時間が短
縮され１秒になる。従って、眼鏡全体では数十個の穴を
有する為、一対の眼鏡に換算すると生産効率が数十値と
著しく上がりコストダウンが可能となる。

本発明者らはこれらの性質を併わせもつ今までにはない
装飾品部材として彫金性の良好なチタン材料を見い出し
た。同様に、第３図に示すようなブローチなどのアクセ
サリ−も顔の輪郭や起伏など複雑な構造を成形したり、
髪の一本一本を刻み込み、更には装飾品部材にふされし
い色を呈する等の機能が必要であり“本発明のチタン”
が極めて有効である。

第３、第４の発明は、チタン材料表面の一部にビッカー
ス硬さで５００以上の硬い層を設けたものである。成形
後または模様を刻み込んだ後は上記装身具の耐久性を高
めるため装飾品部材の表面は耐摩耗性を有することが必
要である。特に印鑑は文字を彫刻した印面が紙と直接接
触するため耐摩耗性が不可欠である。本発明者らはこの
耐摩耗性について検討した結果、チタン材料の表面に化
学処理を施し酸化層または窒化層を設けることによって
耐摩耗性が高まり、装飾性と耐久性を同時に兼ね備える
ようになることを見い出した。尚、純チタン上の酸化層
および窒化層では、硬さに多少の違いを生じるが、これ
らの耐摩耗性を保持するに十分な硬さを両者ともに有し
ている。　層の厚さは０．５〜５μが好ましい。層が薄
すぎると耐摩耗性の効果がそれほど期待できなくなり、
逆に、厚すぎると層が剥がれやすくなる。また、層の厚
さは色にも影響を与えており、例えば酸化層の場合、層
の厚さによって紫や青など微妙に変化する。この層の厚
さは酸素濃度、処理時間および処理温度に依存する。

第８の発明は、チタン材料の表面層に再結晶模様を有す
るというものである。すなわち、上記の酸化層および窒
化層において、酸素または窒素雰囲気中、再結晶温度以
上で熱処理すると印材表面に第４図のようなうろこ状ま
たは線状の再結晶模様を生じることも本発明者らは見い
出した。この性質は本発明の純チタンが装飾品部材とし
て非常に有用であることを示している。

このように本発明の酸素含有量６００ｐｐｍ以下の彫金
性の良好な高純度チタンは、刻み込みやすさは象牙や金
、銀などの貴金属に劣らず、または優れ、化学処理を行
うことにより生じる例えば酸化層。

窒化層などの表面層の耐摩耗性も従来用いられていた材
料に比較して劣らない。加えてこれらの層は紫色や黄金
色など独特の色彩を帯び、更に結晶模様を醸し出すこと
ができるという装飾性を併せもつため、耐摩耗性および
装飾性を必要とする印鑑、眼鏡をはじめとする装身具の
材料として極めて効果的である。その他、該純チタンは
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。

本発明のＴｉ材は例えば次のようにして製造することが
できる。

まず最初に、溶融塩電解法によって針状Ｔｆを製造する
。Ｔｉ原料としては例えばスポンジＴｉを用いる。電解
浴としては、ＫＣ１−ＮａＣ１などが好ましく、また電
解温度は７３０〜７５５℃。

電圧６．０〜８．Ｏｖが好適である。

このような条件下で溶融塩電解することにより、通常は
、酸素７０〜１６０ｐｐｍ　；Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｊがそれ
ぞれ０．　７５〜６ｐｐｍ；Ｎａ、　Ｋがそれぞれ９６
〜３２５　ｐｐｏ＋である針状Ｔｉが得られる。

得られた針状Ｔｉは次に、外部からの汚染を防止しなか
らＥＢ溶解炉に送入される。上記の溶融塩電解法によっ
て得られた針状Ｔｉを通常はプレスでコンパクト化し、
これを電極としてＥＢ溶解することが考えられるが、し
かし、その場合は工具との接触及びコンパクト成形時の
変形で汚染するので、本発明においては、この外部汚染
を防止するために、針状Ｔｉをそのまま真空中でバイブ
レータ−式グラニュー投入したのちＥＢ溶解を実施する
ことが好ましい。

ＥＢ溶解炉においては、炉内を５　Ｘ　１０−’ｍｂｃ
ｒ以下、好ましくは２　Ｘ　１０−’ａｂｔｔ以下の真
空度に保持し、かつフレオンバッフルを使用して拡散ポ
ンプオイルの炉内への混入を防止しつつ、針状ＴｌのＥ
Ｂ溶解を行う。

ＥＢ溶解時における操作条件は格別限定されるものでは
ないが、酸素等の汚染吸収を考慮して溶解速度を選定す
ることが求められる。例えば、１゜７５〜２．　３Ｋｇ
／ｂｒが好ましい条件である。

この過程で得られたＥＢ鋳造材において酸素含有量は６
００　ｐｐｍ＋以下、好ましくは２５０　ｐｐｍ以下、
更に好ましくは１００　ｐｐｍ以下に抑制される。

例えば、以上の方法により本発明のＴｉ材は製造される
。

（実施例） 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１表に示す本発明高純度チタンは以下の製法により得
られた。

「実施例１」 反応容器中にスポンジチタンを入れ、ヨウ素ガスを送り
　ＴｉＩ４　を生成後１２００℃　のフィラメント上に
Ｔｉのみを析出精製し結晶Ｔｉを製造した。次いで５．
０ＸＩＶ”Ｔｏｒｒの真空中で、この結晶Ｔｉを消耗電
極として吊り下げて電子線により溶解し、銅製鋳型で水
冷しインゴットを製造した。

このインゴットを冷間鍛造、冷間圧延後再結晶温度以下
約７００℃で焼きなましてチタン材を得た。

「実施例２」 電解槽に電解浴として塩化物系のＫＣｌ−Ｎ５Ｃ１など
を満たし、スポンジチタンを７３０〜７５５℃、６．０
〜８．Ｏｖで電解精製した。次いで、このスポンジチタ
ンを５、　（ｌＸｌｌｌ−ＩＩＴｏｒｒの真空中で、消
耗電極として吊り下げて電子線により溶解し、銅製鋳型
で水冷しインゴットを製造した。このインゴットを冷間
鍛造、冷間圧延後再結晶温度以下約７００℃で焼きなま
してチタン材を得た。

「実施例３」 電解槽に電解浴として塩化物系のＫＣｌ−ＮｌＣｌなど
を満たし、スポンジチタンを７３０〜７５５℃、６．０
〜８．０Ｖで電解精製した。次いで、このスポンジチタ
ンを１、０ＸＩＯ−’Ｔｏ＋ｒの真空中で、消耗電極と
して吊り下げて電子線により溶解し、銅製鋳型で水冷し
インゴットを製造した。このインゴットを冷間鍛造、冷
間圧延後再結晶温度以下約７５０℃で焼きなましてチタ
ン材を得た。

「実施例４」 電解槽に電解浴として塩化物系のＫＣｌ−ＮｉＣｌなど
を満たし、スポンジチタンを７３（１〜７５５℃、６．
０−／Ｉ１．　ＯＶで電解精製した。次いで、このスポ
ンジチタンを消耗電極としアーク炉で溶解精製しインゴ
ットを製造した。このインゴットを冷間鍛造、冷間圧延
後再結晶温度以下約８ＤＯ℃で焼きなましてチタン材を
得た。

「比較例１」 酸素含有量の少ない市販のスポンジチタンをプレス後こ
れを電極とし、５．０Ｘ１０−’Ｔｏｎの高真空中アー
ク炉で溶解精製した後、銅製鋳型で水冷しインゴットを
得た。

「比較例２」 市販のスポンジチタンをプレス後これを電極とし、３．
０ＸＩＯ−’Ｔｏｔ＋のＡ「中でアーク溶解した後、銅
製鋳型で水冷しインゴットを得た。

第１表に示す高純度チタンを用いて印鑑、眼鏡部品、ブ
ローチを製造する際の彫金性を検討した。

まず、印鑑においては手彫りで刻印を行った。文字は第
１図に示す印字を用い、ここでは特に彫金性が必要とさ
れる「野」の一部「田」に注目し、８時間に４０回の刻
印を行い、そのうち何回成功するかを測定した。ここで
いう成功とは、欠けた箇所がなく商品として扱える程度
を意味する。この結果、第１表に示すように、従来に比
べ酸素含有量を低減した本発明の純チタンを用いた印材
が極めて彫金性に優れていた。

眼鏡においては第２図に示されるように種々の部品から
なっているが、前述したように個々の部品は微細な穴を
介して連結されており、ここではこの穴の開けやすさに
注目し各実施例のチタン材料に小型ドリルを用いて穴を
開け、１分間に開けることが可能な穴の数を比較検討し
た。この結果、第１表に示すように、本発明の高純度チ
タンを用いると切削性に優れているため単位時間に開け
ることができる穴の数が極めて多かった。

ブローチにおいては、第３図に示す「カメオ」のような
顔の輪郭や複雑な表情など技術を要する対象を彫って彫
金性を比較した。ここでの評価は以下の如く行った。

Ａ・・・・・・　顔の輪郭や複雑な表情、髪の毛の流れ
がわかる Ｂ・・・・・・　顔の輪郭や髪の毛の流れはわかるが表
情が不鮮明 Ｃ・・・・・・　目、鼻、口など顔をあられしているこ
とはわかる。

Ｄ・・・・・・　何を表現しようとしているのかわから
ない。

第１表から明らかなように、本発明実施例のブローチは
比較例に比べて彫金性が極めて良好である。

次に、上記実施例１〜４の各々に以下の手順により再結
晶模様を有する層を生じさせた。

上述の実施例により得られた高純度チタンを窒素雰囲気
中または酸素雰囲気中、再結晶温度以上で３時間熱処理
し本発明の高純度チタン表面に再結晶模様を有する窒化
層または酸化層を設けた。

尚、この層は耐摩耗性を向上させるため、１）　　文字
または装飾模様を刻みこんだ後、全体を窒化または酸化
処理する。２）文字または装飾模様を刻みこむ面に予め
窒化ホウソを塗布して窒化または酸化を防止し、先に他
の表面に層を設けた後、文字または装飾模様を刻み込み
、改めてその面だけ窒化または酸化するという方法を用
いた。また、これらの層は紫色あるいは黄金色を呈する
ため再結晶模様も含めて装飾用部材に最適である。

上記手段により得られた装飾用部材を用い一例として印
鑑を製作し、耐摩耗性試験を行った。コピー紙に押圧３
ｋｇの荷重で捺印し、押圧をかけたまま紙をぬきとる操
作を繰り返して行い、印面の摩耗度を測定した。この結
果、第２表に示されるように本発明の高純度チタンは象
牙に比べて摩耗量が少なかった。

以上、本発明の高純度チタンは彫金性および装飾性は象
牙や金、銀をはじめとする貴金属に劣らず、耐摩耗性は
これらに優れた装飾用部材である。

以下余白 ［発明の効果１ 以上詳述したように、本発明の彫金性の良好なエタン材
料によれば文字や装飾模様を刻み込むこ二が極めて容易
になり、しかも耐摩耗性を有するヒ学処理層は装飾性を
併わせもつという優れた装飾用部材が得られ、その有用
性は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の純チタンに刻印した文字の捺印、第２図
は眼鏡を示す斜視図、第３図は本発明の高諦度チタンに
人の顔を刻み込んだブローチ、第４１はチタン材料表面
に生じた再結晶模様である。 １・・・テンプル ３・・・やま ５・・・あし ７・・・ヒンジ ９・・・かざり １１・・・再結晶模様

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素含有量が６００ｐｐｍ以下、残部は実質的に
   チタンよりなることを特徴とする彫金性の良好なチタン
   材料。
2. （２）チタン材料は少なくともその表面の一部に硬い層
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の彫金性の良好なチタン材料。
3. （３）チタン材料表面の硬い層は硬度がビッカース硬さ
   で５００以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の彫金性の良好なチタン材料。
4. （４）層の厚さは０．５〜５μであることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載の彫金性の良好なチタン材
   料。
5. （５）硬い層が窒化層であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の彫金性の良好なチタン材料。
6. （６）硬い層が酸化層であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の彫金性の良好なチタン材料。
7. （７）層表面の少なくとも一部に再結晶模様を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の彫金性の
   良好なチタン材料。
8. （８）酸素含有量が６００ｐｐｍ以下、残部は実質的に
   チタンよりなることを特徴とする印鑑。
9. （９）酸素含有量が６００ｐｐｍ以下、残部は実質的に
   チタンよりなることを特徴とするメガネ部品。
10. （１０）酸素含有量が６００ｐｐｍ下、残部は実質的に
    チタンよりなることを特徴とする装身具。