JPH0943545A

JPH0943545A - めがねフレーム等の鋳造部品用合金及び部品

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Publication number: JPH0943545A
Application number: JP21307195A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Shibuya; 光章渋谷; Kenji Kawagoe; 健司川越
Original assignee: KAWAGOE KK; Murata Youhaku and Co Ltd
Current assignee: KAWAGOE KK; Murata Youhaku and Co Ltd
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造性が良好で、必要な強度が得られるめが
ねフレームの鋳造部品及びその他の鋳造部品用合金を得
る。【解決手段】本発明のめがねフレームの鋳造部品用合
金は、重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜７％、
及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅からなる。Cu
-Ni-Sn合金に融点が低く銀白色の銀を含有させることに
より、スピノーダル合金の性質を維持しながら低温でも
湯流れが良好で鋳造に適する合金が得られ、また合金の
色調を白っぽくすることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造により製造す
るめがねフレームの部品その他の複雑な形状の部品用の
合金及びこの合金で作成した部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年めがねの装飾的傾向が強まり、めが
ねフレームのレンズの枠、接続部等の部品に装飾を施し
たものが多く見られるようになり、これらの装飾的な部
分に宝石をあしらったものも見られる。図１にこのよう
な装飾的なめがねフレームの一例を示す。めがねフレー
ム1 のレンズの枠2 の横にヒンジ部品（よろい）4 があ
り、ヒンジ部品4 とつる3 とは蝶番で接続されている。
ここにヒンジ部品4 は装飾的で複雑な形状となってい
る。図２にヒンジ部品4 の拡大図を示す。ヒンジ部品4
には宝石5 が固定されている。これらの図に示す例では
ヒンジ部品4 の形状が複雑なのでプレス成形法では製作
できない。そのため、ロストワックス等の鋳造法により
めがねフレームの部品例えばヒンジ部品等を制作し、レ
ンズの枠2 等の他の部品とロー付けにより固定するよう
になってきた。ここにロストワックスとは、ろうを模型
としてその周囲に鋳型材料を詰めさらに加熱してろうを
流しだして鋳型とし、ここに溶湯を注ぐことにより精密
な鋳物を作る方法である。複雑な形状を持つ鋳物の製造
法として利用される。鋳造用の材料としては、洋白、黄
銅、ニッケルクロム合金等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの合金を使用し
てめがねフレームの部品を作成しようとすると、洋白、
黄銅はめがねフレームの鋳造部品用としては必要な強度
が得られず、また鋳造した場合に傷、ピンホール等が発
生しやすいという問題があった。ニッケルクロム合金は
ある程度の強度は得られるが、鋳造温度が高いため細部
に湯流れが悪く、量産性に劣るという問題がある。一
方、ベリリウム銅合金(Be 1.6 〜2.0 ％,Ni+Cu+Fe 0.6
％以下,Cu 残部）は、鋳造したときの湯流れが良好で、
傷、ピンホール等が発生しにくく、成型後３００〜３１
５℃の温度で1.５〜２時間加熱し時効硬化処理を行う
と、めがね用部品として必要な強度が得られるため、鋳
造によるめがねフレームの部品用合金として広く利用さ
れてきている。

【０００４】しかし、ベリリウム銅合金は銅が主成分で
９０％以上を占めるため、製造工程中に表面が酸化しや
すく、できた酸化皮膜を完全に除去するのは非常に困難
である。この状態でメッキ処理するとメッキ剥離等のメ
ッキ不良が発生することになる。又、ベリリウム銅合金
は材質強化のため析出強化させる加熱処理を行って使用
するが、この時効硬化処理の進行に伴い変形を起こしや
すいという問題があった。さらに、最適な時効硬化処理
の温度と時間の範囲が狭く、この範囲を外れると必要な
強度、硬度が得られなかったり、硬度が高すぎ部品がそ
の後の加工で折れ等の破損を生じたりする。また、ベリ
リウム銅合金でできた鋳造による部品をチタン、洋白、
モネル等の他の材料でできためがねフレームの部品、例
えばレンズの枠とロー付けしようとすると、ベリリウム
銅合金は熱伝導率が大きく電気抵抗が小さく、チタン、
洋白、モネル等はベリリウム銅合金と比較して熱伝導率
が小さく電気抵抗が大きいため、ロー付けしにくいとい
う問題があった。

【０００５】また、ベリリウム銅合金は色調が銅に近
い。洋白等の白っぽい材料の部品と組み合わせてめがね
フレームを形成するには、ベリリウム銅合金よりも白っ
ぽい材料を使用する方が好都合である。本発明は、上記
従来技術の問題を解決するためなされたものであり、鋳
造性が良好で必要な強度が得られるめがねフレームの鋳
造部品用その他の複雑な形状の鋳造部品用の合金、及び
この合金で鋳造により作成した部品を得ようとするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】銅、ニッケル、スズの３
元合金（Cu-Ni-Sn合金) はスピノーダル銅合金として知
られている。スピノーダル合金は、合金の融点に近い温
度では単相状態であり、室温では２相状態で第２相が第
１相全体にわたって細かく分散している。スピノーダル
構造を発達させるには、合金を均質化し、冷却し、時効
硬化処理することが必要であり、これを利用して強力合
金を得ることができる。このCu-Ni-Sn合金は溶解温度が
高いため鋳造には適さないが、本発明者はCu-Ni-Sn合金
に融点が低く銀白色の金属である銀を添加すると、時効
硬化処理できるというスピノーダル合金の性質を維持し
ながら、低温でも湯流れが良好で鋳造に適する合金が得
られることを見いだした。

【０００７】本発明はCu-Ni-Sn合金に銀を添加すること
により、ベリリウム銅合金の上記欠点を解消した新しい
めがねフレームの鋳造部品用その他の複雑な形状の鋳造
部品用の合金、及びこの合金で鋳造により作成した部品
を得ようとするものである。本発明のめがねフレームの
鋳造部品用合金は、重量％で、ニッケル５〜２５％、ス
ズ３〜７％、及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅
からなることを特徴とする。また、本発明のめがねの鋳
造部品用合金は、重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ
３〜７％、銀８〜３５％、及び亜鉛１〜２０％を含有
し、残部が主に銅からなることを特徴としている。さら
に、本発明のめがねの鋳造部品用合金は、マンガン、ア
ルミニウム、クロム、鉄から選ばれる１種類以上の元素
をそれぞれさらに１％以下の範囲で含有することが好ま
しい。

【０００８】また、本発明はこれらの鋳造合金で鋳造に
より作成しためがねフレームの部品も対象とする。さら
に、本発明はこれらの鋳造合金で鋳造により作成したア
クセサリー又は時計外装の部品も対象とする。本発明の
合金において、各元素の含有量について説明する。ニッ
ケルの含有量が２５％を超えると合金の延性（加工性）
に悪影響を及ぼし、また５％以下ではスピノーダル合金
としてスピノーダル強化を起こさない。スズは１０％を
超えると延性が低下し、加工が困難となる。３％の下限
値以下では、スピノーダル合金としてスピノーダル強化
を起こさない。亜鉛は高価な銅及びニッケルの一部を置
き換えて使用することが可能な元素であり、亜鉛添加に
より合金の白さが増すが、２０％以上添加すると柔軟性
を害して加工性が悪くなり、又１％以下ではコスト削減
効果が少ない。

【０００９】マンガン、アルミニウム、クロム、鉄等は
スピノーダル強化に悪影響を及ぼさない範囲で添加する
ことができる。このうちマンガンは、脱酸材として作用
し、合金鋳造時の酸化を防止し、湯流れを良好にする。
次の本発明の合金の特徴である銀の含有量について説明
する。銀は融点が９６1.９℃と低く、銀白色の金属であ
る。そのため、銀を含有させると、スピノーダル合金の
性質を維持しながら低温でも湯流れが良好で鋳造に適す
る合金が得られ、また合金の色調を白っぽくすることが
できる。また、銀は加工性が非常に良好である。銀は３
０％を超えると金属の表面が綺麗でなくなり、硬度が低
下する。また銀は高価であるため含有量が多いと合金の
単価が高くなる。また５％以下では充分に混合せず、溶
解温度も低下しないが、１０％以上で合金の溶解温度が
低下し、湯流れもよくなる。従って、銀の添加量は８〜
３５％の範囲にあることが好ましい。加工性、品質、コ
ストを総合的に考慮すると、めがねフレームの鋳造部品
用としては、銀の添加量は１０〜２５％の範囲が好まし
く、さらに１８〜２２％の範囲が最も好ましい。

【００１０】本発明の合金の溶解温度は約７５０〜９５
０℃の範囲であり、高周波溶解炉等により容易に溶解す
ることができる。本発明の合金の時効硬化処理条件につ
いては、時効硬化したスピノーダル合金の強度は時効が
ピークの強さになる時間範囲で最大となり、不十分な範
囲及び過剰な範囲ではより低くなる。時効硬化処理温度
が３５０℃以下では析出物の量が不十分となり、また５
００℃以上では析出が進みすぎて軟化する。好適な時効
硬化処理条件は３５０℃〜５００℃の温度で1.５〜2.５
時間であり、比較的範囲が広い。時効硬化処理後はビッ
カース硬さで１８０〜２８０が得られ、又後加工として
めがねフレームの部品として加工するのに耐えることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明の実施の
形態及び実施例を説明する。実施例１ニッケル１７％、スズ4.８％、銀9.２５％を含有し、残
部が主に銅からなる銅合金に、フラックスとして亜鉛、
マンガン、アルミニウム、ホウ素をそれぞれ0.１％づつ
を加えて高周波溶解炉で溶解し、ロストワックス法で作
成しためがねフレームの部品用の型の中に注入して鋳造
した。このときの湯流れは良好で、細部にわたって装飾
模様も明瞭に転写された。出来上がった鋳造品を水冷後
４００℃で２時間炉中で時効硬化処理して強化し、めが
ねフレームの部品を得た。時効硬化処理後の変形は全く
認められなかった。実施例２ニッケル１７％、スズ4.３％、銀１５％を含有し、残部
が主に銅からなる銅合金を使用し、実施例１と同様にし
てめがねフレームの部品を作成した。実施例３ニッケル１６％、スズ4.０％、銀１8.５％を含有し、残
部が主に銅からなる銅合金を使用し、実施例１と同様に
してめがねフレームの部品を作成した。実施例４ニッケル１４％、スズ3.５％、銀２7.７５％を含有し、
残部が主に銅からなる銅合金を使用し、実施例１と同様
にしてめがねフレームの部品を作成した。比較例１ベリリウム1.９％を添加したベリリウム銅合金を溶解し
て鋳造し、めがねフレームの部品を作成し、比較用試料
とした。

【００１２】上記実施例１〜４の合金の配合及び時効硬
化処理前と４００℃で２時間時効硬化処理を行った後の
ビッカース硬さを表１に示す。実施例１〜４のめがねフ
レーム用合金は時効硬化処理によりビッカース硬さが高
くなっていて、スピノーダル強化銅合金であることが分
かる。実施例１の合金を時効硬化処理後に金属顕微鏡で
金属組織を観察した。図３に塩化第２鉄で腐食した後の
倍率１０００倍での金属顕微鏡写真を示す。金属組織は
第１相中に第２相が細かく分散した組織であり、時効硬
化された組織であることが分かる。次に、上記実施例１
〜４の銅合金の溶解性、鋳造性等の加工性、耐蝕性、ロ
ー付け性、色調、時効硬化処理後の変形等の品質を表２
に示す。

【００１３】まず加工性について見ると、溶解性につい
ては、融点が低い方が溶解し易く好都合である。銀の含
有量が多い方が融点が下がり溶解性は良好であった。鋳
造性については、流動性、鋳巣の発生度合い、鋳造体表
面の鋳肌の観察を行って比較した。本発明の合金はいず
れも流動性、鋳巣、鋳肌とも良好であった。強度はめが
ねフレームの部品のような小さい部品では測定しにくい
ためビッカース硬さで代用したが、いずれも時効硬化処
理後はビッカース硬さで240 〜250 あり、めがねフレー
ムの部品としては充分な硬さであった。後加工性は部品
を９０°折り曲げることができるかどうかにより判定し
たが、ベリリウム銅製の部品は９０°折り曲げにより折
れが生ずるのに対し、本発明の合金による部品は９０°
折り曲げても折れ等の異常は発生しなかった。

【００１４】次に本発明による実施例１〜４の銅合金の
品質試験結果について説明する。耐蝕性は人工汗試験に
より判定した。人工汗とは、汗に類似した成分の水溶液
を人工的に作ったものであり、塩化ナトリウム、硫化ナ
トリウム、尿素等を一定の割合で蒸留水に溶解して作成
する。耐蝕性は、試料を人工汗に３７℃で２５分間浸
漬、５５℃の温風で２５分間乾燥を３回繰り返した後３
０分間温風乾燥して、表面の変色を肉眼で観察して判定
した。その結果、表２に示す通り、洋白、Be-Cuは変色
が発生したが、本発明による合金はいずれも変色が発生
せず耐蝕性が良好であった。銀の含有量が多いほうが変
色はより少なく耐蝕性は良好であった。本発明の合金は
耐蝕性が良好で表面に酸化膜が少ないので、洋白と同様
にニッケル、金合金等をメッキすることができた。ロー
付け性は、本発明のめがねフレーム用合金が洋白、モネ
ルと良好にロー付け出来るかどうかで判定した。本発明
のめがねフレーム用合金はいずれもめがねフレーム用材
料として広く使用されている洋白、モネル等とほぼ同等
の熱伝導性、電気抵抗を有するので、これらの材料とロ
ー付け性が良好であった。色調については、白さの程度
を肉眼で見て判定した。めがねフレーム用合金として
は、ベリリウム銅のような銅色より白に近い色調の方が
好ましい。本発明の合金は、ベリリウム銅と比較して白
っぽく、上述した実施例の中でも銀の含有量の多い実施
例３，４のほうが白かった。時効硬化処理による変形に
ついては、本発明の合金をベリリウム銅を時効硬化処理
した場合と比較すると実施例１〜４のいずれも変形がほ
とんどなく良好であった。

【００１５】本発明の実施例によれば、鋳造性が良好
で、傷、ピンホールが少なく、時効硬化処理によりめが
ねフレーム用部品として必要なビッカース硬さ２００以
上の硬さが得られ、洋白と同程度の耐蝕性、熱伝導性を
有し、メッキ性が良好で、時効硬化処理中の変形が少な
く、時効硬化処理の条件範囲が広く、めがねフレーム用
材料として広く使用されている洋白、モネル等とロー付
けしやすく、鋳造に適した色調が白っぽいめがねフレー
ムの部品用合金を得ることができた。本発明はめがねフ
レームの鋳造部品に使用した場合を実施例として挙げた
が、本発明の合金はめがねフレームの部品に限らず、イ
ヤリング、指輪、ネックレス、ブローチ、ブレスレット
等の婦人用アクセサリーの部品、ネクタイピン、カフ
ス、バックル等の紳士用アクセサリーの部品、及び時計
外装部品にも同様に使用することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、鋳造性が良好で、必要
な強度が得られるめがねフレームの鋳造部品その他用の
合金を得ることができる。表１実施例 1 2 3 4 配合 Ag 9.25 15.0 18.5 27.75 ( ％) Ni 16.0 17.0 16.0 14.0 Sn 4.8 4.3 4.0 3.5 Cu 69.95 63.7 61.5 54.75 ビッカース硬さ時効硬化前 161.9 167.4 192.7 173.4 時効硬化後 256.5 239.0 257.5 237.5 (400℃2hr) 表２実施例 1 2 3 4 洋白 Be-Cu 配合％ Ag 9.25 15.0 18.5 27.75 − − 溶解性 △ △ ○ ◎ △ ◎ 鋳造性（流動性他） ○ ○ ○ ○ △ ◎ 強度（Hv硬さ） ○ ○ ○ ○ × ◎ 後加工性（90°曲げ) ○ ○ ○ ○ ○ × ロー付け性 ○ ○ ○ ○ ○ △ 耐蝕性（人工汗） ○ ○ ◎ ◎ △ × 色調（白さ） ○ ○ ◎ ◎ △ × 時効硬化後変形 ◎ ◎ ◎ ◎ − × ◎ 良好 ○ やや良好 △ やや悪い × 悪い

【図面の簡単な説明】

【図１】めがねフレームの一例を示す斜視図

【図２】図１のめがねフレームの一部の拡大斜視図

【図３】実施例１のめがねフレームの鋳造部品用合金の
金属顕微鏡写真

【符号の説明】１めがねフレーム２枠３つる４ヒンジ部品５宝石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜
７％、及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅からな
ることを特徴とするめがねフレームの鋳造部品用合金。
【請求項２】銀１０〜２５％を含有することを特徴とす
る請求項１に記載しためがねフレームの鋳造部品用合
金。
【請求項３】マンガン、亜鉛、アルミニウム、クロム、
鉄から選ばれる１種類以上の元素をそれぞれさらに１％
以下の範囲で含有することを特徴とする請求項１又は２
に記載しためがねフレームの鋳造部品用合金。
【請求項４】重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜
７％、銀８〜３５％、及び亜鉛１〜２０％を含有し、残
部が主に銅からなることを特徴とするめがねフレームの
鋳造部品用合金。
【請求項５】重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜
７％、及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅からな
る鋳造合金で鋳造により作成したことを特徴とするめが
ねフレームのヒンジ部品。
【請求項６】重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜
７％、及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅からな
ることを特徴とするアクセサリー又は時計外装の鋳造部
品用合金。
【請求項７】重量％で、ニッケル５〜２５％、スズ３〜
７％、及び銀８〜３５％を含有し、残部が主に銅からな
る鋳造合金で鋳造により作成したことを特徴とするアク
セサリー部品又は時計外装部品。