JPH059643A

JPH059643A - 金色焼結合金

Info

Publication number: JPH059643A
Application number: JP3157204A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamashima; 浩浜島; Shigeo Nagato; 栄男永戸
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】強度および硬度に優れかつ耐食性に優れた良好
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％、残部が非金属元素により構成され
るとともに、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％以上としてなるものである。

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があった。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明者等は強度およ
び硬度が高くかつ耐食性に優れた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、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
体中のクロムの割合を所定量以上とすると、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。

【０００７】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
％、残部が非金属元素により構成されるとともに、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。

【０００８】また、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次第に金色の色
調が薄くなるからであり、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。

【０００９】そして、鉄族金属およびＣｒを含む周期律
表第６ａ族元素を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、Ｎｉ等の鉄族金属およびＣｒを含む周期律表第６ａ
族元素の量は、１０〜２５重量％であることが望まし
い。この鉄族金属は、焼結体中において、結合相を形成
し、Ｃｒを含む周期律表第６ａ族元素は前記硬質相ある
いは結合相を形成する。

【００１０】また、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。尚、残部には、少量の不可避不純物が含有されてい
る。

【００１１】また、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Ｃｒを含む周期律表第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Ｃｒ₃Ｃ₂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６８時間混合粉砕した後、パラフィ
ンを加え、1.5 ton/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、真空加熱炉において所定温度で真空
焼成を１時間行なうことにより得られる。尚、このと
き、Ｗ，Ｃｒ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
に溶融したり、ＴｉＮやＴｉＣＮ中に固溶し、Ｃｒ₃Ｃ
₂では存在していない。また、ＴｉＮやＴｉＣＮは、粒
径１０μｍ以下の結晶粒子として存在することが望まし
い。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】

【実施例】原料粉末として粒径０．５〜３．０μｍのＴ
ｉＮ，粒径０．５〜３．０μｍのＴｉＣＮ，粒径１．０
〜１０．０μｍのＣｒ₃Ｃ₂，粒径１．０〜１０．０μ
ｍのＷＣ，粒径０．１〜１．０μｍのＮｉ，粒径０．１
〜１．０μｍ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１４００〜１５０
０℃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。

【００１５】

【表１】

【００１６】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），気孔率および耐食性を試験した。抗折強度の
測定は、ＪＩＳＲ１６０１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（ｐＨ4.7)を腐食液として使用し、温度４
０℃±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。これらの結果を表２に示
す。

【００１７】

【表２】

【００１８】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３％未満の
高緻密体、△印は３〜６％の中緻密体、×印は６％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、△
印は変色が認められ、×印は変色に加え、腐食も認めら
れたことを示す。

【００１９】この表２より明らかなように、試料番号
２，４〜７，９の金色焼結合金は、耐食性に優れるばか
りか、装飾用途上、何ら支障のない優れた硬度および強
度を示している。これは焼成する過程においてＣｒ元素
が結合金属中に固溶するためと考えられる。また、それ
らの金色焼結合金の焼結性は著しく向上し、被研削加工
および研磨加工性が良好で、これを研磨すると優美な黄
金色の鏡面が現出することがわかった。

【００２０】一方、試料番号１の金色焼結合金では気孔
率が高く、焼結不良であった。試料番号８，１２では高
緻密体とはいえず、研削加工および研磨加工で脱粒が発
生し、良好な鏡面が得られなかった。試料番号３，８，
１２では耐食性に劣る。試料番号１０〜１３では硬度が
低く、また、それぞれ暗い金色か灰白色となり、いずれ
も金色焼結合金として適さなかった。

【００２１】

【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，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％、残部が非金属元素により構成
されるとともに、チタンを除く金属元素中におけるクロ
ムの占める割合が４０重量％以上であることを特徴とす
る金色焼結合金。