JPH0543966A

JPH0543966A - 金色焼結合金

Info

Publication number: JPH0543966A
Application number: JP3200339A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamashima; 浩浜島; Shigeo Nagato; 栄男永戸
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】鮮明で良好な金色の色調を有し、かつ、強度お
よび硬度が高くて耐食性に優れ、さらに耐チッピング性
に優れており、シャープエッジ加工を容易に行うことが
できる良好な金色焼結合金を提供することを目的とす
る。【構成】チタンが全量中５５〜７５重量％、鉄族金属お
よび少なくともクロムを含む周期律表第６ａ族元素が全
量中３〜２９重量％、残部が非金属元素である炭素，窒
素により構成されるとともに、非金属元素に対する炭素
の割合が１０重量％以下であり、かつ、チタンを除く金
属元素中におけるクロムの占める割合が４０重量％以上
であり、さらに、平均結晶粒径が３μｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、装飾用に使用
される金色を呈する金色焼結合金に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば、装飾用に使用される金色を
呈する材料としては、純金やこれらの合金，黄銅等の各
種金属、または、金属表面に金メッキを施したものが使
用されていたが、これらはいずれも硬度が低く、これに
より、硬質物質との接触により表面に傷が生じ易く、或
いは割れ等が発生するという欠点があった。

【０００３】そこで、最近においては、上記のような欠
点を解決すべく、金属の窒化物、例えば、窒化チタン等
をＮｉ，Ｃｏ等の金属で結合させた金色焼結合金が用い
られるようになってきている（特公平２−５８３３５号
公報等参照）。

【０００４】ところで、上記のような金色焼結合金は一
般に焼結性が悪いために、このような焼結性を改善すべ
く、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物や炭窒
化物等の各種の添加物を添加して焼成する必要があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、これ
らの各種添加物の添加により、焼結体本来の黄金色から
色調が著しく変化するという問題があった。特に、焼結
性の改善に良好である周期律表第４ａ，５ａ族元素の炭
化物および炭窒化物の添加においては、焼結体の色調が
赤銅色に変化してしまい鮮明で良好な金色の呈色が得ら
れないという問題があった。

【０００６】また、これらの添加物の添加量が増えるほ
ど、焼結体の切削加工時に脱粒が顕著になるとともに、
焼結体中のボイド（空孔）も増加し、これにより、強度
や硬度が低下したり、研磨しても鏡面が得られ難いとい
う問題があった。さらに、添加物の増加に伴い、例え
ば、人間の汗や海水に対する耐食性が低下するようにな
るという問題もあった。さらに、耐チッピング性に劣
り、装飾加工時に脱粒等が発生しやすく、シャープエッ
ジ加工が困難であるという問題があった。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明者等は鮮明で良
好な金色の色調を有し、かつ、強度および硬度が高くて
耐食性に優れ、さらに耐チッピング性に優れており、シ
ャープエッジ加工を容易に行うことができる良好な金色
焼結合金を得るべく、種々の検討を重ねた結果、非金属
元素に対する炭素の割合を一定以下とし、かつ、結合金
属としての各種添加物の添加量を所定量に制限するとと
もに、焼結体中に所定量でクロムを存在させ、さらに、
焼結体中の平均結晶粒径を所定値以下に制限すると上記
のような効果を得ることができることを突き止めた。

【０００８】即ち、本発明の金色焼結合金は、チタンが
全量中５５〜７５重量％、鉄族金属および少なくともク
ロムを含む周期律表第６ａ族元素が全量中３〜２９重量
％、残部が非金属元素である炭素，窒素により構成され
るとともに、前記非金属元素に対する炭素の割合が１０
重量％以下であり、かつ、チタンを除く金属元素中にお
けるクロムの占める割合が４０重量％以上であり、さら
に、平均結晶粒径が３μｍ以下としてなるものである。
ここで、鉄族金属にはＮｉをはじめＦｅ，Ｃｏがあり、
周期律表第６ａ族元素にはＣｒ，Ｍｏ，Ｗがあり、非金
属元素としては炭素や窒素等がある。

【０００９】そして、Ｔｉを全量中５５〜７５重量％と
したのは、５５重量％よりも少なくなると金色の色調が
薄くなり、７５重量％を超えると焼結性が低下し、強度
が低下するからである。この量は６０〜７５重量％であ
ることが望ましい。尚、Ｔｉは焼結体中において、主に
ＴｉＮやＴｉＣＮとして存在し硬質相を形成する。

【００１０】さらに、鉄族金属および周期律表第６ａ族
元素を全量中３〜２９重量％としたのは、これらの量を
３重量％未満とすると焼結が困難となる傾向にあるから
であり、また、焼結体の強度が低下するからである。一
方、２９重量％よりも多いと、焼結体の硬度の低下が顕
著になるとともに耐食性が低下するからである。尚、鉄
族金属および周期律表第６ａ族元素量は５〜２９重量％
であることが望ましい。

【００１１】また、非金属元素に対する炭素の割合を１
０重量％以下としたのは、１０重量％よりも多いと、色
調的には本来の黄金色から赤みが強くなり、炭素比率の
増加に伴い赤銅色から灰褐色へと変化するようになる。
従って、鮮明で良好な金色の色調を保持するためには、
非金属元素に対する炭素の割合を１０重量％以下にする
必要があるからである。特に、非金属元素の炭素の割合
は８重量％以下にすることが望ましい。

【００１２】さらに、チタンを除く金属元素中における
クロムの占める割合を４０重量％以上としたのは、４０
重量％未満とすると、焼結体中にボイドが発生し易くな
り、研削，研磨等の加工時に脱粒が著しく発生し、強度
が低下するようになり、また耐食性も低下するからであ
る。一方、焼結体中の結合金属に対するＣｒの割合が４
０重量％以上であると焼結性が向上し、上記のような問
題が生じないからである。これは、Ｃｒの添加により、
硬質相と結合相との濡れ性が改善されるからと考えられ
る。

【００１３】また、金色焼結合金の平均結晶粒径を３μ
ｍ以下としたのは、３μｍよりも大きくするとクラック
の伸展が著しくなり、研削加工時に大きなチッピングが
発生し、シャープエッジ加工ができなくなるからであ
る。一方、平均結晶粒径が３μｍ以下であるとシャープ
エッジ加工を容易に行うことができるようになる。これ
は、セラミックは脆性材料であるため衝撃力に弱く、ク
ラックが発生し易いが、平均結晶粒径を３μｍ以下とす
ると、研削加工時等で粒子に応力が作用した場合、粒子
１個当たりに作用する応力が小さくなるため脱粒等が発
生しにくくなるからと考えられる。尚、残部には少量の
不可避不純物が含有されている。

【００１４】そして、本発明の金色焼結合金は、原料粉
末として、Ｔｉの窒化物および炭窒化物粉末にＮｉ等の
鉄族金属および周期律表第６ａ族金属元素を混合したも
のを、アセトン等の有機溶媒中、所定時間混合粉砕した
後、バインダーを所定量加え、所定圧力で所望形状に加
圧成形し、これを非酸化性雰囲気下において所定温度で
脱バインダーした後、所定温度で焼成を行うことにより
得られる。例えば、粒径が０．５〜３．０μｍのＴｉの
窒化物および炭窒化物と、鉄族金属として粒径０．１〜
１．０μｍのＮｉやＣｏと、Ｃｒを含む周期律表第６ａ
族元素として粒径１．０〜１０．０μｍのＷＣやＣｒ₃
Ｃ₂等の各粉末を秤量混合し、これをアセトン等の有機
溶媒中、約２０〜１００時間混合粉砕した後、プレス成
形，射出成形，押出成形等により所望形状に成形する。
成形されたものを非酸化性雰囲気下において所定温度で
脱バインダーした後、真空加熱炉において所定温度で真
空焼成することにより得られる。尚、このとき、Ｗ，Ｃ
ｒは原料粉末として炭化物として添加し、焼成する過程
において金属Ｃｒ，金属Ｗとして結合金属中に固溶した
り、ＴｉＮやＴｉＣＮ中に固溶し、ＷＣやＣｒ₃Ｃ₂の
形では存在していない。

【００１５】焼成方法としては真空度が１０^-1〜１０^-4
torrの雰囲気や、各種雰囲気中において減圧または無加
圧にて、温度１３００〜１８００℃で焼成する。焼成時
間は試料の大きさにもよるが通常０．５〜５時間であ
る。そして、焼成後、焼結体の表面をダイヤモンドペー
スト等により鏡面研磨することにより、光沢のある金色
が出現する。このようにして得られた金色焼結合金は、
例えば、時計ケース，時計バンド，ネックレス，ブロー
チ，記念メダル，ボタン等の装飾用やハサミ，刃物，釣
り具等に利用することができる。

【００１６】

【実施例】原料粉末として粒径１．２μｍのＴｉＮ，粒
径１．５μｍのＴｉＣＮ，粒径７．０μｍのＣｒ
₃Ｃ₂，粒径９．０μｍのＷＣ，粒径３．０μｍのＮ
ｉ，粒径４．０μｍのＣｏの各粉末を用い、これらを最
終焼結体の各金属量が表１の割合になるように秤量混合
し、これをアセトン等の有機溶媒中、約６８時間混合粉
砕した後、パラフィンを４〜５重量％加え、１．５ton/
cm²で所望形状に加圧成形する。成形されたものを非酸
化性雰囲気下において所定温度で脱バインダーした後、
真空度１０^-2torrの真空加熱炉において温度１４５０℃
で真空焼成を１時間行った。このようにして得られた最
終焼結体の分析を、ＩＣＰ発光分光分析等により行な
い、その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】そして、焼結体を平面研削および鏡面研磨
し、この後、試料の色調，抗折強度，ビッカース硬度
（Ｈｖ），気孔率および平均結晶粒径，耐チッピング性
および耐食性を試験した。抗折強度の測定は、ＪＩＳＲ
１６０１の３点曲げ試験法に従い、ビッカース硬度の測
定はＪＩＳＺ２２４４試験法に従い、気孔率においては
アルキメデス法に従った。そして、耐食性試験について
は、ＩＳＯ（国際標準化機構）規格に則した人工汗（ｐ
Ｈ4.7)を腐食液として使用し、温度４０℃±２℃に保持
した人工汗中に、鏡面研磨した試料の下半分を２４時間
浸し、浸した後の試料の研磨面の状況を観察することに
より行った。平均結晶粒径は焼結体中のＳ．Ｅ．Ｍ写真
より算出した、また、耐チッピング性は、鏡面研磨した
試料をクリープ研削した時の最大チッピング幅で示し
た。これらの結果を表２に示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】表１，表２において、＊印を付した試料番
号のものは、本発明の範囲外のものを示している。ま
た、表２における気孔率については、○印は５％未満の
高緻密体、×印は５％より大きい低緻密体であることを
示す。また、耐食性試験の結果については、○印は変色
および腐食が全くなく、×印は変色に加え、腐食も認め
られたことを示す。耐チッピング性については、○印は
シャープエッジ加工として良好なもの、×印はチッピン
グが多発してシャープエッジ加工不能なものを示す。

【００２１】これらの表１及び表２より、本発明の請求
の範囲内の試料Ｎo,２〜７及び９については、気孔率，
抗折強度，ビッカース硬度，耐食性，耐チッピング性に
ついて非常に優れており、優美な黄金色を有することが
判る。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、使
用上何ら支障のない硬度および強度を有するとともに、
耐食性に優れ、また，焼結性の著しい向上により優美な
黄金色の鏡面が容易に現出し、さらに、製作上必要なシ
ャープエッジ加工を容易に行うことができ、その結果、
長期にわたり腐食やキズが発生しない美しい色調の金色
焼結合金として、例えば、時計ケース，時計バンド，ネ
ックレス，ブローチ，記念メダル，ボタン等の装飾用や
刃物，釣り具等に利用することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チタンが全量中５５〜７５重量％、鉄族金
属および少なくともクロムを含む周期律表第６ａ族元素
が全量中３〜２９重量％、残部が非金属元素である炭
素，窒素により構成され、前記非金属元素に対する炭素
の割合が１０重量％以下、チタンを除く金属元素中にお
けるクロムの占める割合が４０重量％以上であり、か
つ、平均結晶粒径が３μｍ以下であることを特徴とする
金色焼結合金。