JP2886818B2

JP2886818B2 - 装飾用の銅合金の製造方法

Info

Publication number: JP2886818B2
Application number: JP1224296A
Authority: JP
Inventors: 哲治片岡; 昭央清水; 秀晴伊藤; 繁藏本
Original assignee: Fujii Seisakusho Kk; MYOSHI GOKIN KOGYO KK
Current assignee: Fujii Seisakusho Kk; MYOSHI GOKIN KOGYO KK
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 1999-04-26
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09202931A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時計、メガネフレー
ム、ピアス、ネックレス、ペンダント、指輪等の皮膚と
直接接触する金属製の装飾用素材に於て、金属アレルギ
ーの心配がなく、且つ装飾用材料としての機械的特性を
備えた装飾用の銅合金に関するもので、ニッケルを用い
る事がないものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、時計、メガネフレーム、ピア
ス、ネックレス、ペンダント、指輪等の形成には、ニッ
ケルを含有した洋白、ステンレス等が用いられている。
これらの、ニッケルは、洋白、ステンレスの主要成分と
して含有されており、その材料は時計、メガネフレー
ム、ピアス、ネックレス、ペンダント、指輪等に幅広く
使用されている。

【０００３】そして、洋白、ステンレスに含有されてい
るニッケルは素材の強度、耐食性、バネ性などの特性を
向上させるために、従来は欠かせない元素であった。ま
た、装飾用銅合金としては洋白材が、強度、耐食性、バ
ネ性などに優れており、銅合金固有の加工性および装飾
用材料としての経済性も兼ね備えており、現在もかなり
使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り洋白材で形成した時計、メガネフレーム、ピアス、ネ
ックレス、ペンダント、指輪等の装飾部品は、材料に含
まれているニッケルが、人体の皮膚に触れると重大な接
触アレルギーを引き起こすことが、問題になっている。
そこで、金属アレルギーの心配がなく洋白並みまたはそ
れ以上の特性を持った、装飾用合金が望まれている。

【０００５】また、金属アレルギーの心配の無い材料と
して、Ｔｉ合金が使用されているが、高価な金属である
とともに装飾用材料としての加工性に問題がある。Ｔｉ
合金は特に切削性、曲げ加工性、塑性加工性等に於て銅
合金と比較して劣るものである。

【０００６】そこで、本発明者等はニッケルを含有せず
に、洋白と同等またはそれ以上の装飾用金属としての機
械的特性を持った銅合金が開発できないかという課題に
取り組んだ。

【０００７】そして、目標とする機械的性質及び耐食性
については、装飾用銅合金として必要な目標の特性値を
以下の通りとした。

【０００８】引張強さ６００〜１，０００Ｎ／ｍｍ² 硬さ（Ｈｖ）１８０〜２７０ヤング率１２，０００〜１３，０００ｋｇ／ｍｍ² 耐食性キャス試験（ＪＩＳ規格）ＪＩＳＨ８５０２のキャス試験方法に合格する事。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の如き課
題を解決するため、Ａｌ２．０〜６．０ｗｔ％、Ｍｎ
７．０〜２０．０ｗｔ％、Ｆｅ０．５〜２．５ｗｔ％、
Ｚｎ３．０〜１５．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．５ｗｔ
％を含有し、残部が不可避的な不純物を除く銅よりなる
銅合金を、熱間塑性加工を加えさらに冷間塑性加工率１
０％〜６０％施す事を特徴とするものである。

【００１０】また、異なる他の発明は、Ａｌ２．０〜
６．０ｗｔ％、Ｍｎ７．０〜２０．０ｗｔ％、Ｆｅ０．
５〜２．５ｗｔ％、Ｚｎ３．０〜１５．０ｗｔ％、Ｓｉ
０．１〜１．５ｗｔ％を含有し、残部が不可避的な不純
物を除く銅よりなる銅合金を、熱間塑性加工を加えさら
に冷間塑性加工率１０％〜６０％施す事により、引張強
さ６００〜１，０００Ｎ／ｍｍ²、ヤング率１２，００
０〜１３，０００ｋｇｆ／ｍｍ²、硬さＨｖ１８０〜２
７０の機械的性質を備える事を特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明者等は、金属アレルギーの主要因となる
ニッケルを含まず、しかも洋白並みの機械的特性を生じ
させる方法として、ニッケルの代わりにＣｕにＡｌを主
として添加元素とした。装飾用合金としての洋白のよう
な白色系合金を形成する事を目的として、Ｍｎを銅合金
としては多く添加する事を試みた。また、組織を微細化
し強度を出す目的でＦｅを添加した。また、展伸材とし
ての延性も出すためにＺｎも添加した。

【００１２】次に、Ｃｕ以外の本合金の組成及び添加量
について説明する。Ａｌは比重を上げずに機械的性質の
向上を図るとともに、装飾用の金属として大切な耐食性
を維持する事ができる。その含有量が６．０ｗｔ％を超
えると材料が脆くなるとともに加工性が悪くなり、メガ
ネフレーム等として使用する場合は、製造工程中に発生
するろう付け作業のろう付け性を悪くする。またＡｌの
添加量が２．０ｗｔ％未満だと機械的強度や耐食性が悪
くなる。

【００１３】また、Ｍｎは素地を強化し機械的強度を向
上させるとともに、耐熱性の向上にも寄与する。、更
に、他の添加元素と化合しバネ性を向上させる。その添
加量が２０ｗｔ％を超えると、冷間塑性加工性を悪くす
るとともに機械的性質の伸びが無くなるし、耐熱性が悪
くなってくる。逆に、Ｍｎの添加量が７ｗｔ％未満だ
と、目標の機械的性質を満足させることができない。ま
た、Ｍｎを１５〜２０ｗｔ％と多めに含有させることに
より、形成される素材は白色の合金となり、装飾効果を
増し、商品価値を高めることができる。

【００１４】また、Ｆｅは合金の組織を微細化するとと
もに、機械的性質を向上する効果を有している。また、
Ｆｅは装飾用合金として重要なメッキの付着性を良くす
る事ができる。また、Ｆｅの添加量が２．５ｗｔ％を超
えると耐食性が悪くなり、０．５ｗｔ％未満だと合金の
組織を微細化したり機械的性質を向上する効果を生じさ
せる事ができない。

【００１５】また、Ｚｎは機械的強度を向上するととも
に、熱間、冷間塑性加工性を良好とする事ができる。そ
して、１５ｗｔ％を超えて添加すると他の添加元素との
関係で、材質が脆くなって冷間加工性を悪くする。その
添加量が３．０ｗｔ％未満だと上記の効果を生じる事が
できない。

【００１６】また、Ｓｉは材質の耐食性を良くし、他の
元素と化合物を作り、機械的強度を向上させるとともに
バネ性を良好とする。Ｓｉは、１．５ｗｔ％を超えて添
加すると機械的性質の伸びが悪くなる。また、その添加
量が０．１ｗｔ％未満であると上記の効果を発生する事
ができない。

【００１７】以上のような組成で、鋳塊を作り熱間塑性
加工を加え、冷間塑性加工を１０％〜６０％施した材料
は、ニッケル、クロム等のアレルギー発生要因の金属元
素を含有しないため、金属アレルギーの心配が無く、し
かも当初の目標の機械的性質及び耐食性を兼ね備えた装
飾用の銅合金を得ることができるものである。

【００１８】

【実施例】

【００１９】本発明の実施例及び比較例の配合。

【００２０】

【表１】

【００２１】本発明の実施例及び比較例に於ける、引張
り強さ、硬さ、ヤング率、キャス試験結果を示すもので
ある。

【００２２】

【表２】

【００２３】表１の配合で実施例１〜７及び比較例８〜
１９の各材料をそろえた供試材を、高周波誘導炉にて黒
鉛るつぼ中で所定のフラックスを用い大気溶解させた
後、この溶湯を金型圧力鋳造にて、φ８０×２００ｍｍ
Ｌの試料を得た。

【００２４】そして、この試料を熱間加工したφ３０ｍ
ｍの棒材を面削加工後、７００〜８００度℃にて溶体化
処理を行い、ロール圧延機（角溝ロール）による冷間圧
延（圧下率１５〜５０％）とガス加熱型台車炉による熱
処理（５５０〜８００℃ １〜３時間）とを数回繰返し
てφ９．０ｍｍとし中間加工材を得た。

【００２５】ここで、この中間加工材を圧下率３５％で
冷間線引き加工し、面削仕上げにてφ７．０×高さ７．
０ｍｍの耐熱特性（高温硬さ測定）を調査する試料を得
た。

【００２６】また、ヤング率測定及びキャス試験用の試
料は、前記の中間加工材をφ４．５ｍｍまで冷間線引き
加工し、連続式光輝焼鈍炉により熱処理を施したものを
圧下率５３％にて、厚み１．５ｍｍ×幅５．０ｍｍ×長
さ５０ｍｍの平角材を得た。

【００２７】また、キャス試験用の試料においては、製
造した平角材を表面研磨し、パラジウムメッキを０．５
μｍ施したものを用いた。

【００２８】さらに、中間加工材を連続伸線機による冷
間線引き加工（圧下率１５〜６０％）と、連続式光輝焼
鈍炉による熱処理（５５０〜８００℃ １０〜３０分）
とを繰返して、φ１．６ｍｍの線材を製造した。この線
材について、引張強さ、ビッカース硬さを評価した。

【００２９】以下本発明の実施例に基づいて、その効果
について述べる。

【００３０】本発明の実施例１〜７は、表２に示すごと
く、引張強さ(Ｎ／ｍｍ²)、硬さ(ＨＶＩ)、ヤング率(ｋ
ｇｆ／ｍｍ²)の機械的性質は目標とする範囲をいずれも
満足している。また、装飾用材料の基準であるキャス試
験(ＪＩＳＨ８５０２)結果は、いずれもレイティング
Ｎｏ９．０以上である。

【００３１】比較例８はＭｎの添加量が少なく、また比
較例９はＭｎの添加量で本発明の許容範囲を超えるもの
である。その結果、比較例８、９は表２に示す如く引張
強さ、硬さは満足しているが、ヤング率については目標
値を満たしていないし、バネ性の低い材料であった。キ
ャス試験については、目標とする機械的性質を満足して
いないため行っていない。

【００３２】一方比較例１０〜１２は、ＺｎとＳｉを添
加していない例である。そして、この内でＡｌの添加量
が低い比較例１０は、表２に示すごとく、硬さ、ヤング
率が目標とする範囲を満たしていない。また、比較例１
１は引張強さ、硬さ、ヤング率共に目標とする範囲を満
たしていないし、キャス試験結果も悪い。尚、比較例１
０および１２は比較例１１と同じくＺｎ、Ｓｉを添加し
ておらず、比較例１１と同様の結果が予想されるためキ
ャス試験は行っていない。

【００３３】また、比較例１３〜１５は、Ｍｎの添加量
の低い例である。この比較例１３〜１５は引張強さ、硬
さ(比較例１４を除く)は満足しているが、ヤング率が低
くバネ性の低いものとなっている。また、キャス試験の
結果も悪く耐食性も劣っている。そして、比較例１５に
ついては、比較例１２〜１４と同様の結果が予想される
ためキャス試験は行っていない。

【００３４】比較例１６、１７は、Ｚｎ含有量の影響に
ついて調査した例である。この比較例１６、１７は、Ｚ
ｎを含有し、Ｓｉを含有しないもので、機械的特性につ
いては満足しているが、キャス試験においては、あまり
良い結果が得られなかった。特に比較例１６について
は、Ｚｎの含有量が２．０ｗｔ％と低い例で、ヤング率
は目標とする数値に若干達せず、キャス試験において
は、Ｚｎ含有量の多い比較例１７よりも耐食性が劣って
いた。

【００３５】比較例１８、１９は、Ｓｉ、Ｔｉ含有量の
影響について調査した例である。この比較例は、Ｚｎを
含有せず、Ｓｉ、Ｔｉを含有しているもので、比較例１
６、１７と同様に機械的特性については満足している
が、キャス試験においては、あまり良い結果が得られな
かった。

【００３６】比較例２０および２１は、通常に生産され
ている洋白である。機械的性質およびキャス試験も問題
無いが、ニッケルをかなりの量を含んでいるため、装飾
用材料に用いた場合に金属アレルギーを発生する可能性
が高いものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明に於いては上述の如く、時計、メ
ガネフレーム、ピアス、ネックレス、ペンダント、指輪
等の皮膚と直接接触する金属製の装飾用素材に於て、金
属アレルギーの主要因となるニッケル等を含ま無いこと
により、金属アレルギーの無い安全な装飾用の銅合金を
提供することができる。また、本発明の装飾用の銅合金
は、洋白並みの機械的特性を生じさせる事ができ、また
装飾用合金として好ましい洋白のような白色系合金を形
成する事ができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２２Ｆ 1/00 ６８３Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８３６８５６８５Ｚ６９４６９４Ａ (72)発明者藏本繁埼玉県入間郡三芳町大字上富508番地三芳合金工業株式会社内 (56)参考文献特開昭54−132424（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−47535（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 9/00 - 9/10 C22F 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ２．０〜６．０ｗｔ％、Ｍｎ７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｆｅ０．５〜２．５ｗｔ％、Ｚｎ
３．０〜１５．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．５ｗｔ％を
含有し、残部が不可避的な不純物を除く銅よりなる銅合
金を、熱間塑性加工を加えさらに冷間塑性加工率１０％
〜６０％施す事を特徴とする装飾用の銅合金の製造方
法。
【請求項２】Ａｌ２．０〜６．０ｗｔ％、Ｍｎ７．０
〜２０．０ｗｔ％、Ｆｅ０．５〜２．５ｗｔ％、Ｚｎ
３．０〜１５．０ｗｔ％、Ｓｉ０．１〜１．５ｗｔ％を
含有し、残部が不可避的な不純物を除く銅よりなる銅合
金を、熱間塑性加工を加えさらに冷間塑性加工率１０％
〜６０％施す事により、引張強さ６００〜１，０００Ｎ
／ｍｍ²、ヤング率１２，０００〜１３，０００ｋｇｆ
／ｍｍ²、硬さＨｖ１８０〜２７０の機械的性質を備え
た装飾用の銅合金の製造方法。