JP3255738B2 - 金色焼結合金およびその製造方法 - Google Patents
金色焼結合金およびその製造方法Info
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- JP3255738B2 JP3255738B2 JP33058792A JP33058792A JP3255738B2 JP 3255738 B2 JP3255738 B2 JP 3255738B2 JP 33058792 A JP33058792 A JP 33058792A JP 33058792 A JP33058792 A JP 33058792A JP 3255738 B2 JP3255738 B2 JP 3255738B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、美しい色調の
金色装飾用部材,耐摩耗部材として、壁材,時計部材,
ブローチ,ネックレス,メダル,ボタン,釣具等に使用
される高硬度金色焼結合金およびその製造方法に関す
る。
金色装飾用部材,耐摩耗部材として、壁材,時計部材,
ブローチ,ネックレス,メダル,ボタン,釣具等に使用
される高硬度金色焼結合金およびその製造方法に関す
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、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。
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、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】このような欠点を解決するため、従来で
は、高硬度で耐酸化性に優れ、かつ美麗な金色の発色が
得られる窒化チタンが使用されていた。しかしながら、
窒化チタンを単味焼結体として得るためには、2300
℃以上の高温で、しかも特殊な方法で焼結させる必要が
あった。また、得られた焼結体は抗折強度が低く脆いと
いう欠点があった。
は、高硬度で耐酸化性に優れ、かつ美麗な金色の発色が
得られる窒化チタンが使用されていた。しかしながら、
窒化チタンを単味焼結体として得るためには、2300
℃以上の高温で、しかも特殊な方法で焼結させる必要が
あった。また、得られた焼結体は抗折強度が低く脆いと
いう欠点があった。
【0004】そこで、最近においては、窒化チタンをN
i,Co等の鉄族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)。
i,Co等の鉄族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)。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、窒化
チタンに鉄族金属からなる焼結助剤を添加すると、焼結
体中の金属成分の腐食の進行により、例えば、海水や汗
などのため変色し、装飾部材の呈色が損なわれるという
問題があった。しかも、前記焼結助剤は窒化チタンとの
濡れ性が悪く、結晶および粒界の全般にわたり、多くの
空隙が現れ、鏡面研磨しても鮮やかな鏡面が出現しない
という欠点があった。
チタンに鉄族金属からなる焼結助剤を添加すると、焼結
体中の金属成分の腐食の進行により、例えば、海水や汗
などのため変色し、装飾部材の呈色が損なわれるという
問題があった。しかも、前記焼結助剤は窒化チタンとの
濡れ性が悪く、結晶および粒界の全般にわたり、多くの
空隙が現れ、鏡面研磨しても鮮やかな鏡面が出現しない
という欠点があった。
【0006】さらに、窒化チタンに鉄族金属や他の耐食
助剤等を添加して焼結して得られる焼結合金は、いずれ
もビッカース硬度HV が1500kg/mm2 以下のも
のであり、近年における各種セラミック製品や高硬度コ
ーティング製品の普及により、耐摩耗性,耐キズ性とい
う面で必ずしも充分な硬度を有しているとは言えない状
況となってきている。
助剤等を添加して焼結して得られる焼結合金は、いずれ
もビッカース硬度HV が1500kg/mm2 以下のも
のであり、近年における各種セラミック製品や高硬度コ
ーティング製品の普及により、耐摩耗性,耐キズ性とい
う面で必ずしも充分な硬度を有しているとは言えない状
況となってきている。
【0007】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の問
題点について検討を重ねた結果、窒化チタンに硼化チタ
ンおよびボロン金属を添加して焼結させると、窒化チタ
ン本来の高硬度を低下させずに、充分に高い強度および
優れた耐酸化性,耐食性を有する金色焼結合金を得るこ
とができることを知見し、本発明に至った。
題点について検討を重ねた結果、窒化チタンに硼化チタ
ンおよびボロン金属を添加して焼結させると、窒化チタ
ン本来の高硬度を低下させずに、充分に高い強度および
優れた耐酸化性,耐食性を有する金色焼結合金を得るこ
とができることを知見し、本発明に至った。
【0008】即ち、本発明の金色焼結合金は、チタン,
窒素,ボロンを構成元素とし、チタン60〜73重量
%、窒素13〜18重量%、ボロン10〜30重量%の
組成からなる金色焼結合金であって、該合金中に結晶相
として窒化チタンと硼化チタンが存在し、結合相として
ボロンが存在するとともに、上記結晶相の平均結晶粒径
が4μm以下のものである。このような金色焼結合金
は、窒化チタンに、硼化チタンを1〜8重量%とボロン
を6〜40重量%添加した混合粉末を焼結することによ
り得られる。
窒素,ボロンを構成元素とし、チタン60〜73重量
%、窒素13〜18重量%、ボロン10〜30重量%の
組成からなる金色焼結合金であって、該合金中に結晶相
として窒化チタンと硼化チタンが存在し、結合相として
ボロンが存在するとともに、上記結晶相の平均結晶粒径
が4μm以下のものである。このような金色焼結合金
は、窒化チタンに、硼化チタンを1〜8重量%とボロン
を6〜40重量%添加した混合粉末を焼結することによ
り得られる。
【0009】ここで、全体組成をチタン60〜73重量
%、窒素13〜18重量%、ボロン10〜30重量%か
ら構成したのは、チタンが60重量%よりも少ないと色
調が暗くなり、73重量%よりも多くなると硬度が低下
するからである。また、窒素が13重量%よりも少ない
と金色の色調がくすみ、18重量%よりも多いと光沢が
乏しくなるからである。さらに、ボロンが10重量%よ
りも少ないと硬度が低下し、30重量%よりも多くなる
と色調および耐食性が悪くなるからである。
%、窒素13〜18重量%、ボロン10〜30重量%か
ら構成したのは、チタンが60重量%よりも少ないと色
調が暗くなり、73重量%よりも多くなると硬度が低下
するからである。また、窒素が13重量%よりも少ない
と金色の色調がくすみ、18重量%よりも多いと光沢が
乏しくなるからである。さらに、ボロンが10重量%よ
りも少ないと硬度が低下し、30重量%よりも多くなる
と色調および耐食性が悪くなるからである。
【0010】また、焼結合金中の平均結晶粒径を4μm
以下としたのは、4μmよりも大きいと、焼結合金の強
度および硬度が低下するとともに、耐食性が低下するか
らである。平均結晶粒径は3μm以下が望ましい。この
ような平均結晶粒径は、原料粉末を3μm以下に粉砕
し、かつ、窒化チタンに、硼化チタンを1〜8重量%
と、ボロンを6〜40重量%添加して、適性温度下にお
いて焼成することにより制御することができる。
以下としたのは、4μmよりも大きいと、焼結合金の強
度および硬度が低下するとともに、耐食性が低下するか
らである。平均結晶粒径は3μm以下が望ましい。この
ような平均結晶粒径は、原料粉末を3μm以下に粉砕
し、かつ、窒化チタンに、硼化チタンを1〜8重量%
と、ボロンを6〜40重量%添加して、適性温度下にお
いて焼成することにより制御することができる。
【0011】また、窒化チタンに硼化チタンを1〜8重
量%を含有させて焼成したのは、硼化チタンが1重量%
よりも少ないと焼結性が著しく低下し、8重量%よりも
多いと焼結中に硼素が分解して結晶中に空隙等の欠陥の
発生が著しくなり、強度が低下するとともに鏡面状態が
悪くなるからである。窒化チタンに含有される硼化チタ
ンは、特に3〜7.5重量%の割合で配合することが望
ましい。
量%を含有させて焼成したのは、硼化チタンが1重量%
よりも少ないと焼結性が著しく低下し、8重量%よりも
多いと焼結中に硼素が分解して結晶中に空隙等の欠陥の
発生が著しくなり、強度が低下するとともに鏡面状態が
悪くなるからである。窒化チタンに含有される硼化チタ
ンは、特に3〜7.5重量%の割合で配合することが望
ましい。
【0012】また、窒化チタンに添加されるボロンを6
〜40重量%添加して焼成したのは、6重量%よりも少
ないとビッカース硬度が低下し、40重量%よりも多い
と、金色の色調が薄暗くなるからである。ボロンは8〜
25重量%の範囲で配合することが望ましい。
〜40重量%添加して焼成したのは、6重量%よりも少
ないとビッカース硬度が低下し、40重量%よりも多い
と、金色の色調が薄暗くなるからである。ボロンは8〜
25重量%の範囲で配合することが望ましい。
【0013】本発明の金色焼結合金は、窒化チタンに、
硼化チタンを1〜8重量%と、ボロンを6〜40重量%
添加した混合粉末を焼結することにより得られるが、窒
化チタンの原料粉末、硼化チタンの原料粉末の平均粒径
はいずれも4μm以下であれば良く、焼結性の活性化の
点から特に3μm以下が好ましい。
硼化チタンを1〜8重量%と、ボロンを6〜40重量%
添加した混合粉末を焼結することにより得られるが、窒
化チタンの原料粉末、硼化チタンの原料粉末の平均粒径
はいずれも4μm以下であれば良く、焼結性の活性化の
点から特に3μm以下が好ましい。
【0014】ボロンは、アモルファスボロンおよび結晶
化ボロンのいずれでも良いが、特に焼成性および反応性
の活性化の点からアモルファスボロンが特に好ましい。
化ボロンのいずれでも良いが、特に焼成性および反応性
の活性化の点からアモルファスボロンが特に好ましい。
【0015】このボロンの粒径については4μm以下で
あれば良く、特に分散および活性化の点から2μm以下
が好ましい。
あれば良く、特に分散および活性化の点から2μm以下
が好ましい。
【0016】尚、原料組成と焼結体組成が理論上一致し
ないのは、焼成中に硼化チタンやボロンの一部が飛散す
るからである。
ないのは、焼成中に硼化チタンやボロンの一部が飛散す
るからである。
【0017】また、本発明の金色焼結合金の構造は、窒
化チタンと硼化チタンの分散粒子相にボロンが結合相と
して存在し、このボロンが窒化チタンと硼化チタンの濡
れ性を向上し、硼化チタンの分解を抑制していると考え
られる。
化チタンと硼化チタンの分散粒子相にボロンが結合相と
して存在し、このボロンが窒化チタンと硼化チタンの濡
れ性を向上し、硼化チタンの分解を抑制していると考え
られる。
【0018】本発明の金色焼結合金の製造方法を具体的
に説明すると、窒化チタンの原料粉末に硼化チタンの原
料粉末およびボロン原料粉末を上述した割合で添加し、
均一に混合した後、この混合粉末を、公知の成形方法、
例えば、プレス成形により加圧成形し、焼成する。焼成
は窒素,アルゴン等の非酸化性雰囲気または真空雰囲気
(真空度10-2〜10-5torr)において1900〜
2200Kの温度範囲で0.5〜3時間行う。この焼結
の過程においてボロンや窒素がガスとして分解蒸発す
る。このため、焼結体組成が前述した組成となるよう
に、原料組成および焼成時間等を制御する必要がある。
これにより高強度,耐酸化性,耐食性にすぐれた高硬度
金色焼結合金を得ることができる。
に説明すると、窒化チタンの原料粉末に硼化チタンの原
料粉末およびボロン原料粉末を上述した割合で添加し、
均一に混合した後、この混合粉末を、公知の成形方法、
例えば、プレス成形により加圧成形し、焼成する。焼成
は窒素,アルゴン等の非酸化性雰囲気または真空雰囲気
(真空度10-2〜10-5torr)において1900〜
2200Kの温度範囲で0.5〜3時間行う。この焼結
の過程においてボロンや窒素がガスとして分解蒸発す
る。このため、焼結体組成が前述した組成となるよう
に、原料組成および焼成時間等を制御する必要がある。
これにより高強度,耐酸化性,耐食性にすぐれた高硬度
金色焼結合金を得ることができる。
【0019】
【作用】本発明によれば、窒化チタン本来の高硬度を低
下させずに、充分に高い強度および優れた耐酸化性,耐
食性を有する金色焼結合金を得ることが可能となる。
下させずに、充分に高い強度および優れた耐酸化性,耐
食性を有する金色焼結合金を得ることが可能となる。
【0020】これは、窒化チタンにボロンを添加するこ
とにより、ボロンが窒化チタン粒子の表面を均一に包み
込み、高硬度粒子を形成するとともに、硼化チタンとの
濡れ性を向上するからである。
とにより、ボロンが窒化チタン粒子の表面を均一に包み
込み、高硬度粒子を形成するとともに、硼化チタンとの
濡れ性を向上するからである。
【0021】
【実施例】以下、本発明を次の例で説明する。
【0022】窒化チタン(TiN)粉末,硼化チタン
(TiB2 )粉末,アモルファス状のボロン(a−B)
粉末を表1に示す量比で配合し68時間混合粉砕した。
(TiB2 )粉末,アモルファス状のボロン(a−B)
粉末を表1に示す量比で配合し68時間混合粉砕した。
【0023】これを乾燥後、パラフィンを4重量%添加
し、1.5ton/cm2 の圧力で加圧成形し、脱バイ
ンダー後、10-3torrの真空中において2050K
で1時間焼成した。
し、1.5ton/cm2 の圧力で加圧成形し、脱バイ
ンダー後、10-3torrの真空中において2050K
で1時間焼成した。
【0024】
【表1】
【0025】得られた焼結合金の表面を研削した後、抗
折強度を測定した。また、鏡面研磨した後、その色調、
ビッカース硬度、焼結体の平均結晶粒径および鏡面の耐
食性を測定した。また、焼結体を粉砕してその焼結体組
成を測定した。抗折強度はJISR1601の3点曲げ
試験法に従い、ビッカース硬度の測定はJISZ224
4試験法に従った。また、平均結晶粒径はSEM写真に
より算出した。さらに、耐食試験については、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、これに試料を浸すという耐汗試験、およ
び塩水(4wt%/vol)を霧状にして吹きかけると
いう塩水噴霧試験(JISZ2371)を行った。そし
て、焼結体組成はICP発光分光分析およびLECO社
製窒素ガスの熱伝導度検出器にて、チタン,ボロン,窒
素の定量分析を行った。
折強度を測定した。また、鏡面研磨した後、その色調、
ビッカース硬度、焼結体の平均結晶粒径および鏡面の耐
食性を測定した。また、焼結体を粉砕してその焼結体組
成を測定した。抗折強度はJISR1601の3点曲げ
試験法に従い、ビッカース硬度の測定はJISZ224
4試験法に従った。また、平均結晶粒径はSEM写真に
より算出した。さらに、耐食試験については、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、これに試料を浸すという耐汗試験、およ
び塩水(4wt%/vol)を霧状にして吹きかけると
いう塩水噴霧試験(JISZ2371)を行った。そし
て、焼結体組成はICP発光分光分析およびLECO社
製窒素ガスの熱伝導度検出器にて、チタン,ボロン,窒
素の定量分析を行った。
【0026】これらの結果を表1に示す。
【0027】表1において、耐食性試験の結果について
は、耐汗試験および塩水噴霧試験とも、変色および腐食
が全くなく、色調劣化の全くないものを○、これとは逆
に変色または腐食が認められ、徐々に色調が劣化し、装
飾部材として不適であるものを×とした。
は、耐汗試験および塩水噴霧試験とも、変色および腐食
が全くなく、色調劣化の全くないものを○、これとは逆
に変色または腐食が認められ、徐々に色調が劣化し、装
飾部材として不適であるものを×とした。
【0028】表1より明らかなように、試料4,5,
6,7,11の金色焼結合金は耐食性に優れ、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。また、その焼結合金を研磨すると鮮やかな金色の鏡
面が現出し、著しく優れた金色装飾部材となることがわ
かった。
6,7,11の金色焼結合金は耐食性に優れ、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。また、その焼結合金を研磨すると鮮やかな金色の鏡
面が現出し、著しく優れた金色装飾部材となることがわ
かった。
【0029】一方、試料1,2,3,8,10,13で
は強度に劣り、試料1,2,8,10,14では耐食性
に劣り、それぞれ光沢に乏しい金色および暗い金色とな
り、いずれも金色装飾部材として不適であった。さら
に、試料2,9,15では硬度が充分に高いものとは言
えないものであった。
は強度に劣り、試料1,2,8,10,14では耐食性
に劣り、それぞれ光沢に乏しい金色および暗い金色とな
り、いずれも金色装飾部材として不適であった。さら
に、試料2,9,15では硬度が充分に高いものとは言
えないものであった。
【0030】
【発明の効果】以上記述したように、本発明の金色焼結
合金およびその製造方法では、窒化チタン本来の高硬度
を低下させずに、充分に高い強度および優れた耐酸化
性,耐食性を有する金色焼結合金を得ることができ、装
飾用途上および耐摩耗用途上、何ら支障のない硬度およ
び強度を有するとともに、従来の金色焼結合金と比較し
て耐食性が向上し、かつ鮮やかな黄金色の鏡面が現出
し、その結果、長期に渡り腐食やキズが発生しない美し
い色調の金色装飾用部材および耐摩耗部材として、壁
材,時計部材,ブローチ,ネックレス,メダル,ボタ
ン,釣具等に好適に用いることができる。
合金およびその製造方法では、窒化チタン本来の高硬度
を低下させずに、充分に高い強度および優れた耐酸化
性,耐食性を有する金色焼結合金を得ることができ、装
飾用途上および耐摩耗用途上、何ら支障のない硬度およ
び強度を有するとともに、従来の金色焼結合金と比較し
て耐食性が向上し、かつ鮮やかな黄金色の鏡面が現出
し、その結果、長期に渡り腐食やキズが発生しない美し
い色調の金色装飾用部材および耐摩耗部材として、壁
材,時計部材,ブローチ,ネックレス,メダル,ボタ
ン,釣具等に好適に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/58 101 C04B 35/58 105 C22C 1/04 C22C 1/05 C22C 29/00 - 29/18
Claims (2)
- 【請求項1】チタン,窒素,ボロンを構成元素とし、チ
タン60〜73重量%、窒素13〜18重量%、ボロン
10〜30重量%の組成からなる金色焼結合金であっ
て、該合金中に結晶相として窒化チタンと硼化チタンが
存在し、結合相としてボロンが存在するとともに、上記
結晶相の平均結晶粒径が4μm以下であることを特徴と
する金色焼結合金。 - 【請求項2】窒化チタンに、硼化チタンを1〜8重量%
と、ボロンを6〜40重量%添加した混合粉末を焼結す
ることを特徴とする請求項1記載の金色焼結合金の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33058792A JP3255738B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 金色焼結合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33058792A JP3255738B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 金色焼結合金およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06172889A JPH06172889A (ja) | 1994-06-21 |
JP3255738B2 true JP3255738B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18234323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33058792A Expired - Fee Related JP3255738B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 金色焼結合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3255738B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009119481A1 (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 装飾部品用セラミックスおよびこれを用いた装飾部品 |
JP2011093725A (ja) * | 2009-10-28 | 2011-05-12 | Kyocera Corp | 装飾部品用セラミックスおよび装飾部品 |
US8790438B2 (en) * | 2009-12-29 | 2014-07-29 | Nokia Corporation | Colored metal |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33058792A patent/JP3255738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06172889A (ja) | 1994-06-21 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071130 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |