JPH0678578B2 - 高純度金合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は99.9重量％以上の高純度金合金の提供、就中
高靭性を有し加工性に優れた高純度金合金の提供に関す
る。

［従来の技術］ 金は、その優れた装飾的特性、化学的特性等から種々の
用途に向けて用いられている。しかしながら高品位の金
は一般に柔かく傷つき易く、変形し易い等の不都合を有
し、実用的な加工特性に欠ける不都合があった。

かゝる点から夫々の使用目的に合せた硬度を有する加工
特性に優れた金素材を得るために金素材の合金化、加工
硬化、熱処理等がなされている。

しかしながら高品位の99.99％の金等では加工ないしは
熱処理による高靭化には自ずと限界があり、一般的には
カラット金と称し、金−銀−銅の三元合金として使用し
ている。

このカラット金は、使用目的に合せて要請される色調と
硬度を前提として前記の金−銀−銅の合金設計をするこ
とが一般になされている。

しかしながら高純度金合金であって、しかも高靭性を有
し、加工特性に優れた高純度金合金を得るためには限ら
れた範囲内での特殊な合金設計が必要であると同時に、
同一の化学的組成の高純度金合金においても特別な鋳造
条件、加工条件、熱処理条件を予め設定する必要があっ
た。

一般に金を母材として得られる金合金では99.9重量％の
高純度金合金で折出硬化を得たものではなかった。

そこで、一般的な金属合金での時硬効果理論にもとづい
て金−ニッケル、金−ゲルマニウム、金−アルミニウム
の二元系合金状態図（変態図）を参照して、折出基材と
してニッケルとアルミニウムとを選択して高純度金合金
での折出硬化を試みた。

この折出基材としてのニッケルは800℃以下の温域でAu
＋Niの二分離を生ずることが認められ、又折出基材とし
てのアルミニウムは545℃で３重量％Auに固溶するもの
ゝ、低温域で折出、硬化することが認められた。

しかしながら、このニッケルとアルミニウムを折出基材
として用いた金−ニッケル、金−アルミニウムの二元系
合金では、ニッケルと、アルミニウムとが金に対し共に
１重量％以上添加することを要し、金に対しニッケルと
アルミニウムとの添加量が１重量％未満である場合には
所期の時硬効果能が認められなかった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら99.9重量％以上の高純度金合金であって、
しかも所期の高靭性を有し、加工特性にも優れた金合金
材が各方面から要請されるにいたっている。

かかる要請には金合金材が導電接点材として用いられた
りする際の導電特性その他の諸特性の要請に適応する特
性をもち、しかも所期の高靭性、加工性をもつ必要のあ
る場合、ネックレス等の加工特性並びに装飾的機能と資
産的価値づけとを同時に必要とする場合等種々の目的か
ら、その提供が求められている。

そこで金属合金における一般的な時硬効果理論にもとづ
いて折出基材にニッケルとアルミニウムとを選び、高靭
性を有する高純度金合金を得ようと試みたが、かゝるニ
ッケル、アルミニウムを折出基材とする時硬効果は、ニ
ッケル、アルミニウムの添加量が少なくとも１重量％以
上であることを要し、これよりも少ない折出基材の添加
では充分な時硬効果能を高めることができなかった。

かゝる点から、折出基材をより完全なものとする意図か
ら第三元素としてモリブデン、バナジウム、ベリウム、
イリジウム、イットリウム、コバルト、ジルコニウム、
チタンを前記の金−ニッケル、金−アルミニウムの二元
系合金に添加し、その時硬効果能を高めることが試みら
れたが、そのいずれも80Hv（ビッカース硬度）以上の高
純度金合金を得ることができなかった。

本発明にかゝる金合金は、かかる従前における高純度且
つ高硬度の金合金における不都合に鑑み優れた加工特性
に見合う高靭性を有し、しかも99.9重量％以上の高純度
を保つ金合金の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かゝる目的を達成するものとして、金の含有
率が99.99重量％の高純度の金母材を用い、これにアル
ミニウムとルテニウム又はゲルマニウムとを添加し、又
は品位が99.99％の高純度金母材にニッケルとゲルマニ
ウム又はルテニウムとを添加して1400℃以上の高温で保
持するか、又は略1400℃で溶解した後冷却凝固する処理
を反復して行なう。

この処理によって、 金99.9重量％と、 アルミニウム0.07〜0.081重量％又はニッケル0.072〜0.
063重量％と、 微量のルテニウム又はゲルマニウムとからなる高純度で
高硬度の金合金を得る。

［実施例］ 以下本発明にかゝる典型的な一実施例を詳細に説明す
る。

先ず品位が99.99％の金99.9重量％に、アルミニウム0.0
7〜0.081重量％と微量のルテニウム又はゲルマニウムと
を添加する。

又、同様に品位が99.99％の金99.9重量％に、ニッケル
0.072〜0.063重量％と、微量のルテニウム又はゲルマニ
ウムとを添加する。

このアルミニウム0.07〜0.081重量％と微量のルテニウ
ム又はゲルマニウムの添加、又はニッケル0.072〜0.063
重量％と微量のゲルマニウム又はルテニウムの添加以外
の範囲での添加、特に添加量の少ない場合には充分な折
出効果がなく、所期の硬度を得ることができなかった。
又、この添加量を増した場合の折出効果は満足し得るも
のであったが99.9％の高純度金合金のを得ることができ
なかった。

尚、前記合金組成範囲としては、金99.9重量％、アルミ
ニウム0.07〜0.081重量％、ルテニウム0.02〜0.009重量
％の組成範囲又は、金99.9重量％、ニッケル0.072〜0.0
63重量％、ゲルマニウム0.018〜0.027重量％の組成範囲
が好ましく、ルテニウムに代ってゲルマニウムを添加し
た合金、前記ゲルマニウムに代ってルテニウムを添加し
た合金でも時硬効果能が高められ、高硬度の金合金を得
ることができた。

更に、金99.9重量％、アルミニウム0.081重量％、ルテ
ニウム0.009重量％の組成又は、金99.9重量％、ニッケ
ル0.063重量％、ゲルマニウム0.027重量％の組成の金合
金がより好ましく、所期の高靭性を有する加工性に優れ
た高純度金合金を得ることができた。

又、前記ルテニウム、ゲルマニウムに代るものとして、
アルミニウム又はニッケルに微量のモリブデン、バナジ
ウム、ベリウム、イリジウム、イットリウム、コバル
ト、ジルコニウム、チタンを添加して得た品位99.9％の
高純度金合金では80Hv以上の硬度を得ることができなか
った。

次いで前記の化学組成に相当する元素の添加された金合
金素材を真空又はアルゴンガスの雰囲気内で溶解し1400
℃以上の高温に保持する。

又は略1400℃溶解後冷却凝固させる処理を２〜３回繰返
すことによって高純度金合金での折出硬化をした。

かかる溶解処理を経た高純度金合金では、その鋳造状態
で70Hv以上の硬度が得られた。

又、この鋳造インゴットを単純にロール加工し、加工率
50％の状態で90H以上の硬度が得られた。

尚、前記の鋳造条件以外の方法で得たキャスト品は非常
に脆く、加工性に乏しく実用に供し得る合金とすること
ができなかった。

このようにして得られた高純度金合金の一つは金99.9重
量％と、アルミニウム0.07〜0.081重量％と、微量のル
テニウム又はゲルマニウムとからなる。又、他の高純度
金合金は金99.9重量％と、ニッケル0.072〜0.063重量％
と、微量のゲルマニウム又はルテニウムとからなる。

この金合金を前記のロール加工後に、150〜250℃の温域
に３〜５時間保持して熱処理を施したところ140Hv以上
の硬度を得ることができた。

尚、前記の合金設計において添加されるルテニウムとゲ
ルマニウムとは高温域で固溶されているアルミニウム、
ニッケルの折出を高め又は分離を補う。又、合金組織の
微細化が、このルテニウム、ゲルマニウムの添加によっ
てすゝめられる。

実施例１ 金99.9重量％、アルミニウム0.081重量％、ルテニウム
0.009重量％の配合率からなる合金素材を1400℃以上の
高温で保持した後常温に戻して合金鋳造品を得た。

この溶解処理において添加アルミニウムは完全に金に固
溶していたが、545℃以下の温域で効果的に折出した。

この低温域でのアルミニウムの折出はルテニウムの添加
された状態でより高められることが認められた。

このようにして得られた合金鋳造品に熱処を施した。

この熱処理は、該合金鋳造品を200℃に４時間保持する
ことで施した。

この合金鋳造品の硬度（ビッカース硬度）は次の通りで
あった。（尚、この硬度測定は10mm径の丸棒状の合金鋳
品を本材とし、その表面層と、該本材の中心位置とで測
定し、これと同形状且つ同条件の99.99％品位の金の鋳
造品の丸棒とを比較して示している。） 次いで、前記の合金鋳造品をロール加工で、加工度50％
まで加工し、偏平の板状とし、その加工鋳造品を本材と
し、その表面層と、該本材の中心位置とで硬度測定を
し、同条件の99.99％品位の金鋳造品と比較した。

実施例２ 添加合金種をニッケル0.063重量％、ゲルマニウム0.027
重量％とした以外の条件を実施例１と同一にして高純
度、高硬度の金合金を得た。

この金合金では溶解処理、特に低温域でのAu＋Niの分離
をし、硬化することが認められた。又、添加したルテニ
ウムが、このAu＋Niの分離を補うと共に組成の微細化に
有効であることが認められた。

得られた高純度金合金の硬度は前記実施例１と略同一で
あった。

実施例３ 溶解処理を、140℃で溶解後冷却する方法の繰返しとし
た以外の条件を、実施例１と同一にして高純度、高硬度
の金合金を得た。

ここで得られた金合金の硬度は実施例１で得られた金合
金より僅かに良好であることが認められた。

実施例４ 添加合金種をアルミニウム0.07重量％、ゲルマニウム0.
03重量％とした以外の条件を実施例１と同一にして高純
度、高硬度の金合金を得た。

こゝで得られた金合金の硬度は、実施例１で得られた金
合金の硬度よりも僅かに劣っていたが加工上全く問題が
なかった。

実施例５ 添加合金種をニッケル0.072重量％、ルテニウム0.02重
量％とした以外の条件を実施例１と同一にして高純度、
高硬度の金合金を得た。

ここで得られた金合金は、実施例１で得られた金合金に
比較して硬度が劣り、加工上稍々難が認められたものゝ
実用に供することができた。

比較例１ 添加合金種としてルテニウムを用いずニッケルのみを0.
1重量％添加した以外の条件を実施例１におけると同一
にして金合金を得た。

こゝで得られた金合金は柔く、傷つき易く、99.99％品
位の金鋳造品に近い硬度であって、加工に適していなか
った。

比較例２ 添加合金種をニッケルのみとし、ゲルマニウムを用いず
に0.09重量％を添加した外の条件を実施例２と同一にし
て金合金を得た。

こゝで得られた金合金は比較例１と同様に加工に適する
硬度を有していなかった。

比較例３ アルミニウムの添加量を0.06重量％とした以外の条件を
実施例１におけると同一にして金合金を得た。

こゝで得られた金合金は比較例１と同様に加工に適する
硬度を有しなかった。

比較例４ ニッケルの添加量を0.05重量％とした以外の条件を実施
例２におけると同一にして金合金を得た。

こゝで得られた金合金は比較例１と同様に加工に適する
硬度を有しなかった。

［効果］ 本発明にかゝる高純度金合金は、金の含有率が99.9重量
％と高い状態で、その硬度を高めた結果、高純度金合金
における加工特性を良好とすることができた。

特に、高純度金合金とすることによって金素材の有する
電気的、化学的あるいは熱的特性等を損うことなく、そ
の機械的強度を高めることができた結果、各種の電子機
器等の構成素材とすることができた。

又、高純度金合金としてその品位を保ったままで高靭性
を付与されたことから変形したり、傷を生ずることのな
い純金製ネックレス等の装飾品、純金工芸品、装飾用ク
リップ類として用いることができた。

更に、高品位で、しかも耐腐食性に優れ、さらに適度の
硬さを有する高純度金合金であることから重要な公印な
いしは私印の印材等として用いることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金母材に微量のアルミニウム又はニッケル
   と、微量のルテニウム又はゲルマニウムとが添加され、
   且つこれをが1400℃以上の高温に保持され又は反復して
   略1400℃で溶解〜冷却凝固されて、組成が 金99.9重量％と、 アルミニウム0.07〜0.081重量％又はニッケル0.072〜0.
   063重量％と、 残部がルテニウム又はゲルマニウムとされている高靭性
   を有する高純度金合金。