(57)【要約】Ａｕ合金若しくはＰｔ合金にＧｄ単独若しくはＧｄとＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させて、Ａｇ合金若しくはＴｉ合金にＧｄ単独若しくはＧｄとＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させて、Ｃｕ合金若しくはＦｅ合金にＧｄ単独若しくはＧｄとＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２０００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させて、又はＡｌ合金若しくはＭｇ合金にＧｄ単独若しくはＧｄとＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させて、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴とする高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
2008072485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金Ａｕ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％である金合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２】
プラチニウムＰｔ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％であるプラチニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項３】
銀Ａｇ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％である銀合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲０で向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項４】
銅Ｃｕ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％である銅合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２０００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項５】
鉄Ｆｅ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％である鉄合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２０００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項６】
アルミニウムＡｌ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％であるアルミニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項７】
マグネシウムＭｇ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％であるマグネシウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項８】
チタンＴｉ含有量が３７．５〜９９．９９５重量％であるチタン合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を最大応力以下の範囲で向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項９】
金Ａｕ含有量が６０．００重量％以上である金合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１０】
プラチニウムＰｔ含有量が６０．００重量％以上であるプラチニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１１】
銀Ａｇ含有量が銀６０．００％重量以上である銀合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１２】
銅Ｃｕ含有量が６０．００％重量以上である銅合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１３】
鉄Ｆｅ含有量が６０．００％重量以上である鉄合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１４】
アルミニウムＡｌ含有量が６０．００重量％以上であるアルミニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１５】
マグネシウムＭｇ含有量が６０．００重量％以上であるマグネシウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１６】
チタンＴｉ含有量が６０．００重量％以上であるチタン合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１７】
金Ａｕ含有量が９９．５０％重量以上である金合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１８】
プラチニウムＰｔ含有量が９９．５０重量％以上であるプラチニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項１９】
銀Ａｇ含有量が銀９９．５０重量％以上である銀合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度貴金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２０】
銅Ｃｕ含有量が９９．５０重量％以上である銅合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２１】
鉄Ｆｅ含有量が９９．５０重量％以上である鉄合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２２】
アルミニウムＡｌ含有量が９９．５０重量％以上であるアルミニウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２３】
マグネシウムＭｇ含有量が９９．５０重量％以上であるマグネシウム合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２４】
チタンＴｉ含有量が９９．５０重量％以上であるチタン合金に、ガドリニウムＧｄ単独、又はガドリニウムＧｄとガドリニウムＧｄ以外の群から選択される少なくとも１種の元素とを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させ、弾性限度を向上させることを特徴する高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法。
【請求項２５】
金ＡｕとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、銀Ａｇ、プラチニウムＰｔ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、コバルトＣｏから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた金合金で構成された高性能弾性限度貴金属合金部材とその製造方法。
【請求項２６】
プラチニウムＰｔと以外の希土類ガドリニウムＧｄ元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、ニッケルＮｉ、タングステンＷ、イリジウムＩｒ、ロジウムＲｈ、ルテニウムＲｕ、オスミウムＯｓからなる群から選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたプラチニウム合金で構成された高性能弾性限度貴金属合金部材とその製造方法。
【請求項２７】
銀ＡｇとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、から選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた銀合金で構成された高性能弾性限度銀貴金属合金部材とその製造方法。
【請求項２８】
銅ＣｕとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、チタンＴｉ、亜鉛Ｚｎ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、ニッケルＮｉ、リンＰ、銀Ａｇ、ベリリウムＢｅから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた銅合金で構成された高性能弾性限度金属合金部材とその製造方法。
【請求項２９】
鉄ＦｅとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、鉛Ｐｂ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、銅Ｃｕ、バナジウムＶ、リンＰ、クロムＣｒから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた鉄合金で構成された高性能弾性限度金属合金部材とその製造方法。
【請求項３０】
アルミニウムＡｌとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、鉄Ｆｅ、銅Ｃｕ、マンガンＭｎ、マグネシウムＭｇ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、亜鉛Ｚｎ、チタンＴｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたアルミニウム合金で構成された高性能弾性限度金属合金部材とその製造方法。
【請求項３１】
マグネシウムＭｇとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉらなる群から選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたマグネシウム合金で構成された高性能弾性限度金属合金部材とその製造方法。
【請求項３２】
チタンＴｉとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉ、コバルトＣｏ、バナジウムＶ、クロムＣｒらなる群から選択されるから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたチタン合金で構成された高性能弾性限度金属合金部材とその製造方法。
【請求項３３】
前記溶体化処理は前記金属合金を２００℃〜２８００℃で加熱処理後急冷し、前記時効処理は、前記金属合金を１００℃〜１６００℃加熱処理することを特徴とする請求範囲に記載の金属合金の製造方法。
【請求項３４】
前記溶体化処理を行った後、加工処理と時効処理を交互に繰返し行うことを特徴とする請求範囲に記載の金属合金の製造方法。
【請求項３５】
請求項の貴金属合金部材および金属合金部材の素材を鋳造する工程と
その素材に対して溶体化処理を施す工程とを有する硬質金属合金部材の製造方法。
【請求項３６】
請求項の貴金属合金部材および金属合金部材の素材を鋳造する工程と
その素材に対して溶体化処理を施す工程と
前記加工の前または後で前記素材に対して時効処理を施す工程とを有する硬質金属合金部材の製造方法。
【請求項３７】
請求項の貴金属合金部材および金属合金部材の素材を鋳造する工程と
その素材に対して溶体化処理を施す工程と
その素材を所定形状に加工する工程と
前記加工の前または後で前記素材に対して時効処理を施す工程とを有する硬質金属合金部材の製造方法。
【請求項３８】
請求項のいずれかの方法において、溶体化処理温度が３００〜２８００℃、時効処理温度が１００〜１４００℃である硬質金属合金部材の製造方法。
【請求項３９】
請求項のいずれかの方法において、溶体化処理温度が３００〜２７００℃、時効処理温度が５０〜１０００℃である硬質金属合金部材の製造方法。
【請求項４０】
請求項のいずれかの方法において、溶体化処理温度が２５０〜２５００℃、時効処理温度が１００〜８００℃である硬質金属合金部材の製造方法
【請求項４１】
本発明合金を軽薄短小化の製品に適用すること。
【請求項４２】
本発明合金を楽器材料に適用すること。
【請求項４３】
本発明合金を加工の簡略化や改善の為に適用すること。
【請求項４４】
本発明合金をバネ性が要求される製品に適用すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部材、自動車／航空部材、理化学部材、医療部材、宝飾部材、楽器部材、食器部材、構造部材等に好適な高性能弾性限度金属合金部材及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料として金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（ＡＩ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、等が知られており、各分野で使用されている。
本発明は、特に弾性限界が高く、バネ性があり、耐久性の優れ、更に加工しやすく、作業性の良い高性能弾性限度金属合金を提供することを特徴とする。。
本発明は、合金材料自身がもつ素晴らしい特性を生かすために、硬度、引張強度、ヤング率、伸び、耐食性、変色性、高温特性、作業性、を維持又は向上させながら、弾性限界を向上させ、耐久性、加工性を上げて、高性能で作業し易く、無駄の無い、高性能弾性限度金属合金部材と及びその製造方法を提供する
従来の金属材料は、各分野の用途に用いる場合に機械的性質、物理的特性、化学的特性等が必ずしも充分と言えない。また作業性が悪いという問題もある。本発明の目的は、上記金属材料の持つ特徴を維持して、これらの不具合な特性を改善、改良し、向上させることで、要求する新部材を得ることにある。
本発明では、弾性限度を向上させ、加工性を改善し、耐久性の高い、高性能金属合金部材が得られる。これらの合金から得られる商品は加工し易く、耐久性があり、品質／性能が優れていることを見出した。更に、これらの合金の製造方法も見出し確立した。
本発明の金属合金部材は、従来の金属合金の硬度、引張強度、ヤング率、耐熱性、バネ性、加工性、作業性を維持、向上させながら、弾性限度を上げ、耐力を改善し、変形し難く、加工性しやすい。性能・品質・加工に無駄が無いことを特徴とする。
加工し易いので、無駄な圧力を必要としない。更に焼鈍なしで９０％以上の加工ができる。圧延方向を変えても割れが発生しない等の特徴を示す。
商品化の場合に、加工し易く、変形し難く、耐久性があるので軽薄短小化に好適である。
本発明は、加工性がよく、作業性がよく、無駄の無い製造方法で、変形し難い、軽薄短小化の高性能／高品質の商品化ができる、新な高性能金属合金部材とその合金の製造方法を見出した。
本発明の金Ａｕ合金は、硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、伸び、ばね性の特性が高い。加工もし易く、作業性がよい。高純度で添加元素の体積占有率も小さいので、電気伝導率、熱伝導率の高い電子材料が得られる。ヤング率が高いので音響のよい部材が得られる。ばね性があるので柔軟性があり、コシのある線材、板材が得られる。耐熱性があるのでその用途は広い。物理特性、機械特性、電気特性及び化学特性の優れた材料が得られる。金合金の超高性能部材及び好適化部材が得られる。
本発明のプラチナＰｔ合金は、硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、伸び、耐熱性等の特性が高く、バネ性があり、加工し易く、作業性もよい。高度の諸特性を示す強化型部材、好適化型部材が得られる。ルツボ、プラグ、歯科材、理化学器、宝飾等用途は広い。
銀Ａｇ合金は電子部材、食器部材、装飾部材に注目されている。銀合金は耐食性（耐酸化／硫化性）が不足し、変色する。ウイスカーが成長し、接触して導電不良が生じる。宝飾品では、美的価値を維持するため、ロジウムＲｈメッキ等を行って商品化しているのが現状である。しかしながら、それでも酸化、硫化が生じ変色している。更に、作業性も悪い。
本発明の銀Ａｇ合金は硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、耐熱性等の諸特性高い。バネ性があり、加工し易く、作業性がよい。特に、高純度合金は電気抵抗が低く、高温特性の良い電子材料が得られる。本発明の高性能／高品質化、又は好適化した銀Ａｇ合金は、食器、液晶反射膜、光ディスク反射膜、反射型ＬＣＤ電極、半導体電極、歯科材、宝飾等に好適であり、その用途は広い。
本発明の銅Ｃｕ合金は、硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、耐熱性等の特性が高い。バネ性があり、加工し易く、作業性がよい。高純度品は電気伝導性がよく電子材料として好適である。０．２ｍｍ以下板厚にしてもバネ性を示す。最新仕様のリードフレーム、コネクター、リレー、スイッチ等の部材仕様を満たす。
本発明鉄Ｆｅ合金は、高純度で硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、耐熱性等の諸特性が高い。加工し易く、作業性がよく、バネ性のある。高純度で酸化し難くなる高純度鉄Ｆｅを生かすことが可能である。鉄合金は、超強力、超耐熱、超耐食、超耐低温、超耐磨耗などの極限部材が得られれば、未来像としての期待は大きい。本発明の鉄Ｆｅ合金組成と製造方法が有益になる可能性を示している。
耐食性のある材料の高純度鉄は、高純度で硬度・引張強度があり、ヤング率・耐力、弾性限界度高く、バネ性がある特性を得ることによって、将来の部材への期待が大きい。
軽量のアルミニウムＡｌ合金は、機械的特性、電気特性及び物理特性の優れている部材が要求されている。
本発明アルミニウムＡｌ合金は、高純度で硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、耐熱性等の特性が高い。加工し易く、作業性がよく、バネ性、電気伝導性も高い。
本発明Ａｌ合金の用途は自動車、航空機、船舶、農機具、冷蔵庫、洗濯機、接点  ボンデングワイヤー等非常に多い。
軽量であるマグネシウムＭｇ合金は、硬度、引張強度、ヤング率、耐力、弾性限度、伸び等の機械的特性の高い部材、又は好適化部材が求められている。
本発明Ｍｇ合金は、ホイール、シートフレーム、パソコンボディ、携帯電話、ビデオカメラ筐体等の小物部品から飛行機、自動車、ヘリコプター等の大物部品まで用途は広い。
金Ａｕ、白金Ｐｔ、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、マグネシウムＭｇ、チタンＴｉ等の合金は、硬度が高く、引張強度、ヤング率、弾性限度、伸び、耐熱性等の特性が高い合金、又は好適な合金が求められている。機械特性、物理特性、電気特性、化学特性のよいものが、工業材料、宝飾材料として求められている。金Ａｕ、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、アルミニウムＡｌ等では、電子部材として電気抵抗の低い、機械強度のある高純度部材が求められている。
薄膜、細線においては、特に加工し易く、耐久性のある合金が求められている。耐酸性と耐硫化性．等の諸特性を殆ど下げることなく、加工し易く、耐久性のある合金が得られることが求められている。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、上述のような市場の要求から生じたものであり、その目的は、機械／物理／化学的性質に優れ、更に弾性限度を向上させ、加工し易く、作業性のよく、耐久性のある高性能弾性限度金属合金部材及びその製造方法を提供することである。
本発明では、金属合金の機械特性、電気特性、物理特性、化学特性等の諸性能を向上、維持させながら、新に、最も重要な弾性限度を向上させる方法を見出した。
更に、耐食性、変色性にも優れた高性能金属合金部材及びその製造方法と上記常温での特性のみならず、高温での諸特性の優れた弾性限度金属合金部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
貴金属合金の欠点を解決するためのＰＣＴ／ＪＰ９６／００５１０、ＰＣＴ／ＪＰ９７／０２０１４、ＰＣＴ／ＪＰ００／０４４１１、ＰＣＴ／０３／０１９９３を提案してきた。本発明は、更に広範囲に展開するものである。貴金属合金及び金属合金で、更に欠点を解決出来ることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、本発明の金Ａｕ合金、プラチナＰｔ合金、銀Ａｇ合金、及び銅Ｃｕ合金の本実施形態組成とその比較例組成を示す。
第２図は、本発明の鉄Ｆｅ合金、アルミニウムＡｌ合金、マグネシウムＭｇ合金、チタンＴｉ合金の本実施形態組成とその比較例組成を示す。
第３図は、本発明貴金属合金の高純度銀Ａｇの弾性限度、０．２％耐力、引張強度の上昇率を示す。
第４図は、本発明貴金属合金と本発明金属合金の弾性限度の上昇結果を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の第１実施形態に係る高弾性金属合金部材は、銅Ｃｕ含有量が３５．００重量％以上で、ガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、チタンＴｉ、亜鉛Ｚｎ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、ニッケルＮｉ、リンＰ、銀Ａｇ、ベリリウムＢｅからなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成された銅合金に、ガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた金属合金で構成される。
銅Ｃｕ合金は、溶体化処理温度は６００〜２５００℃、時効処理温度は１５０〜８５０℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が６００〜１６００℃、時効処理温度は１５０〜７８０℃である。
実施例１は、銅Ｃｕと銀Ａｇからなる銅合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例２は、銅ＣｕとスズＳｎからなる銅合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例１は、ガドリニウムＧｄ添加まえの銅Ｃｕと銀Ａｇからなる銅合金部材である。
比較例２は、ガドリニウムＧｄ添加まえの銅ＣｕとスズＳｎからなる銅合金部材である。
図３は、実施例１と比較例１の弾性限度、０．２％耐力及び引張強度を示す。
弾性限度は２７％、０．２％耐力は７％、引張強度は７％それぞれ上昇している。弾性限度の上昇が顕著であることを示している
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。
弾性限度は、Ｇｄ０．２％重量比添加で、２７％と３１％の上昇を示している。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著であった。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を得た。
上記銅Ｃｕ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果を示した。
ガドリニウムＧｄ添加後、硬度、引張強度、ヤング率、耐熱性の特性が向上し、バネ性を示した。加工し易く、作業性も向上した。導電率の低下は殆ど見られなかった。
銅ＣｕとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、チタンＴｉ、亜鉛Ｚｎ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、ニッケルＮｉ、リンＰ、銀Ａｇ、ベリリウムＢｅから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた銅合金でも、図３と同様に顕著な弾性限度の上昇が見られた
本発明の第２の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第２実施形態に係る高弾性金属合金部材は、プラチニウムＰｔ含有量が３５．００重量％以上で、ガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、ニッケルＮｉ、タングステンＷ、イリジウムＩｒ、ロジウムＲｈ、ルテニウムＲｕ、オスミウムＯｓからなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成されたプラチニウム合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた貴金属合金で構成される。
プラチニウムＰｔ合金は、溶体化処理温度は６００〜２８００℃、時効処理温度は１５０〜１４００℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が５００〜１６００℃、時効処理温度は１５０〜１０００℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例３は、プラチニウムＰｔ、銅Ｃｕ、からなるプラチニウム合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例４は、プラチニウムＰｔ、シリコンＳｉからなるプラチニウム合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例３は、プラチウムＰｔ、銅ＣｕからなるプラチニウムＰｔ合金部材である。
比較例４は、プラチニウムＰｔ、銅Ｃｕ、シリコンＳｉからなるプラチニウムＰｔ合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．１％重量比の添加で２３％、４１％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に示した。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記合プラチウムＰｔ金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
ガドリニウムＧｄ添加後、硬度、引張強度、ヤング率、耐熱性の特性が向上し、バネ性を示した。加工し易く、作業性も向上した。導電率の低下は殆ど見られなかった。
プラチニウムＰｔと以外の希土類ガドリニウムＧｄ元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、ニッケルＮｉ、タングステンＷ、イリジウムＩｒ、ロジウムＲｈ、ルテニウムＲｕ、オスミウムＯｓ、ガリウムＧａからなる群から選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたプラチニウム合金でも、図３と同様な弾性限度の顕著な上昇を示した。
本発明の第３の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第３実施形態に係る高弾性金属合金部材は、銀Ａｇ含有量が３５．００重量％以上で、Ｇｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、からなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成された銀Ａｇ合金に、ガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた銀Ａｇ合金で構成される。
銀Ａｇ合金は、溶体化処理温度は４５０〜２２００℃、時効処理温度は１００〜６００℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が５００〜１５５０℃、時効処理温度は１５０〜５００℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例５は、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、シリコンＳｉからなる銀Ａｇ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例６は、銀ＡｇとインジウムＩｎからなる銀Ａｇ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例５は、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、シリコンＳｉからなる銀Ａｇ合金部材である。
比較例６は、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、シインジウムＩｎからなる銀Ａｇ合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．２％重量比の添加で３１％、３５％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記銀Ａｇ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
ガドリニウムＧｄ添加後、硬度、引張強度、ヤング率、耐熱性の特性が向上し、バネ性を示した。加工し易く、作業性も向上した。導電率の低下は殆ど見られなかった。
銀ＡｇとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ニッケルＮｉ、ガリウムＧａから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた銀合金でも、図３と同様に弾性限度の顕著な上昇を示した。
本発明の第４の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第４実施形態に係る高性能弾性限度貴金属合金部材は、金Ａｕ含有量が３５．００重量％以上で、ガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、銀Ａｇ、プラチニウムＰｔ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、コバルトＣｏからなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成された金合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた合金で構成される。
このように金Ａｕ含有量を３７．５０〜９９．９９５重量％とする金合金に、ガドリニウムＧｄ単独。又は他の元素と複合してなるガドリニウムＧｄ合金を適量添加することにより、加工を加えない鋳造合金であっても、その加工品であっても弾性限度の高い金合金が得られる。ガドリニウムＧｄは、体積含有率を考量すると最も有効な弾性限度向上元素であり、他の機械特性、電気特性、物理特性、化学特性を向上、又はほぼ維持させながら弾性限度を向上させることができることを見出した。このように、ガドリニウムＧｄは、添加量は少量でよく、基合金の特徴を変化させずに、良好な弾性限度特性をもつその合金部材を得ることができることを見出した。
対象とする金合金としては、金品位で９Ｋ（カラット）以上の合金であれば特に制限されず通常のものであれば適用可能である。基本的に銅等の耐食性の劣る元素を含まれていない場合には、良好な耐食性を示す。貴金属はもちろん、貴金属以外の合金元素を含む金合金であってもよい。上記硬質化添加剤は、既存のどのような金合金に対しても有効である。
次に、上記特性の合金部材の製造方法について説明する。
先ず、鋳造合金の場合には、上記組成の合金素材を鋳造し、その素材に対して必要ならば所定温度に加熱後急冷する溶体化処理を施し、更に必要ならばその後所定温度で時効処理を施す。
次に、加工合金の場合には、上記組成の合金素材を鋳造し、その素材に対して必要ならば所定温度に加熱後急冷する溶体化処理を施し、その素材を所定形状に加工し、その加工の前または後で前記素材に対して必要ならば時効処理を施す。
この際の金合金素材を鋳造し、溶体化処理温度は５００℃〜２７００℃、時効処理温度は−１００℃〜７００℃とすることが可能である。
弾性限度が高く、更に高硬度、高ヤング率、強引張強度を得るために特に好ましい製造条件は、溶体化処理温度６００〜１０００℃、時効処理温度は１５０〜５５０℃である。
実施例７は、金Ａｕと銅Ｃｕからな金Ａｕ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーを作成した。
実施例８は、金ＡｕとシリコンＳｉからなる金Ａｕ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーを作成した。
比較例７は、金ＡｕとインジウムＩｎからなる金合金部材である。
比較例８は、金ＡｕとシリコンＳｉからなる金合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率である。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．１％重量比の添加で２７％、３５％の上昇を示している。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記金Ａｕ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果を示した。
金ＡｕとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、銅Ｃｕ、銀Ａｇ、プラチニウムＰｔ、パラジウムＰｄ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、コバルトＣｏ、ガリウムＧａから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上１５０００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた金合金でも、図３同様に顕著な弾性限度の上昇を示した。
本発明の第５の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第５実施形態に係る高弾性金属合金部材は、鉄Ｆｅ含有量が３５．００重量％以上で、Ｇｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、鉛Ｐｂ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、銅Ｃｕ、バナジウムＶ、リンＰ、クロムＣｒからなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成された鉄Ｆｅ合金に、ガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた鉄Ｆｅ合金で構成される。
溶体化処理は８２０℃×１時間行ない、時効処理は４８０℃×３時間行った。
鉄Ｆｅ合金は、溶体化処理温度は６００〜２８００℃、時効処理温度は１５０〜７００℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が６００〜２０００℃、時効処理温度は１５０〜７００℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例９は、鉄ＦｅとシリコンＳｉ、ニッケルＮｉからな鉄Ｆｅ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例１０は、鉄ＦｅとマンガンＭｎからなる鉄Ｆｅ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例９は、鉄Ｆｅ、シリコンＳｉ、ニッケルＮｉからなる鉄Ｆｅ合金部材である。
比較例１０は、ガドリニウムＧｄを添加まえの鉄ＦｅとマンガンＭｎからなる鉄Ｆｅ合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．２％重量比の添加で２５％、４２％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記鉄Ｆｅ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
鉄ＦｅとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、鉛Ｐｂ、ニッケルＮｉ、マンガンＭｎ、銅Ｃｕ、バナジウムＶ、リンＰ、クロムＣｒから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上２００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた鉄合金でも、図３と同様に弾性限度の顕著な上昇を示した。
本発明の第６の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第６実施形態に係る高弾性金属合金部材は、アルミニウムＡｌ含有量が３５．００重量％以上で、Ｇｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、鉄Ｆｅ、銅Ｃｕ、マンガンＭｎ、マグネシウムＭｇ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、亜鉛Ｚｎ、チタンＴｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉからなる群から選択される少なくも１種の元素が５０ｐｐｍ以上で構成されたアルミニウムＡｌ合金に、ガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたアルミニウムＡｌ合金で構成される。
アルミニウムＡｌ合金は、溶体化処理温度は３００〜２０００℃、時効処理温度は５０〜４５０℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が５００〜１６００℃、時効処理温度は５０〜４００℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例１１は、アルミニウムＡｌとマグネシウムＭｇからなアルミニウムＡｌ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、連続鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例１２は、アルミニウムＡｌとシリコンＳｉ、銅ＣｕからなるアルミニウムＡｌ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、連続鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例１１は、アルミニウムＡｌとマグネシウムＭｇからなるアルミニウムＡｌ合金部材である。
比較例１２は、アルミニウムＡｌとシリコンＳｉ、銅ＣｕからなるアルミニウムＡｌ合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．４％重量比の添加で３５％、２８％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記鉄Ｆｅ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
アルミニウムＡｌとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、鉄Ｆｅ、銅Ｃｕ、マンガンＭｎ、マグネシウムＭｇ、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、亜鉛Ｚｎ、チタンＴｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたアルミニウム合金でも、図３と同様に弾性限度の顕著な上昇が見られた。
本発明の第７の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第７実施形態に係る高弾性金属合金部材は、マグネシウムＭｇ含有量が３５．００重量％以上で、Ｇｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉらなる群から選択される少なくも１種の元素で構成された硬質化添加剤合計で５０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたマグネシウムＭｇ合金で構成される。
マグネシウムＭｇ合金は、溶体化処理温度は２５０〜１０５０℃、時効処理温度は１１０〜５００℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が５００〜１０００℃、時効処理温度は１００〜４５０℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例１３は、マグネシウムＭｇ、アルミニウムＡｌからなマグネシウムＭｇ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例１４は、マグネシウムＭｇ、シリコンＳｉからなるマグネシウムＭｇ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例１３は、マグネシウムＭｇ、アルミニウムＡｌからなるマグネシウムＭｇ合金部材である。
比較例１４は、マグネシウムＭｇ、シリコンＳｉ、マンガンＭｎからなる合マグネシウムＭｇ金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．４％重量比の添加で２６％、３１％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記鉄Ｆｅ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
マグネシウムＭｇとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、亜鉛Ｚｎ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉらなる群から選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金にガドリニウムＧｄを５０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたマグネシウム合金でも、図３と同様に弾性限度の上昇を示した。
本発明の第８の実施形態に係る貴金属合金部材は、本発明の第５実施形態に係る高弾性金属合金部材は、チタンＴｉ含有量が３５．００重量％以上で、Ｇｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉ、コバルトＣｏ、バナジウムＶ、クロムＣｒらなる群から選択される少なくも１種の元素で構成された硬質化添加剤合計で５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたチタンＴｉ合金で構成される。
チタンＴｉ合金は、溶体化処理温度は６００〜２７００℃、時効処理温度は１５０〜５００℃が可能である。特に好ましい条件は溶体化処理温度が５００〜１５５０℃、時効処理温度は３００〜８００℃である。加工の際の加工効率は任意であるが、好ましい範囲は、第１の実施形態と同様である。
実施例１５は、チタンＴｉと銅ＣｕからなチタンＴｉ合金部材に、ガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
実施例１６は、チタンＴｉとシアルミニウムＡｌからなるチタンＴｉ合金部材にガドリニウムＧｄを添加し、鋳造で８ｍｍ棒を作成した。次に伸線加工して１ｍｍφワイヤーにした。
比較例１５は、チタンＴｉｇと銅ＣｕからなるチタンＴｉ合金部材である。
比較例１６は、チタンＴｉとアルミニウムＡｌからなるチタンＴｉ合金部材である。
図４は、実施例のガドリニウムＧｄ添加量と弾性限度の上昇率を示す。弾性限度は、ガドリニウムＧｄ０．３％重量比の添加で２７％、３７％の上昇が見られる。
ガドリニウムＧｄを添加することによって、バネ性があり、耐久性のある、加工し易い部材が得られることを見出した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
溶体化処理、時効処理をおこなっても同様の結果を示した。
上記加工方法で加工したがいずれの場合でも、ガドリニウムＧｄ添加効果が顕著に見られる。
上記チタンＴｉ合金組成でも試作評価したが、同様のガドリニウムＧｄ添加効果であった。
チタンＴｉとガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、アルミニウムＡｌ、鉄Ｆｅ、ジルコニウムＺｒ、銅Ｃｕ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、ニッケルＮｉ、コバルトＣｏ、バナジウムＶ、クロムＣｒらなる群から選択されるから選択された少なくとも１種の元素と構成された金属合金でも、同様な顕著な弾性限度を示した。
本発明の第２０実施形態に係る硬質金属合金部材は、マグネシウムＭｇ含有量が９９．４５重量％以上であり、ガドリニウムＧｄ単独、ガドリニウムＧｄとＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎか鉛Ｐｂ、ニッケルＮｉらなる群から選択される少なくも１種の元素で構成され合計で５０ｐｐｍ以上３００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させたマグネシウム合金で構成される。
実施形態に適用される合金は特に限定されるものでない。上記弾性限度向上添加剤以外の成分も通常の金属合金に用いられるものであればどのようなものでもよく特に限定されない。
つまり、上記硬質化添加剤は、既存の一般金属合金に対しても有効である。これら実施形態に係る合金部材を製造する際にも貴金属合金の実地形態と同様である。鋳造の場合には、上記組成の合金素材を鋳造し、その素材に対して所定温度に加熱後急冷する溶体化処理を施す。その後必要に応じて所定温度で時効処理を施す。また、加工合金の場合には、上記組成の合金素材を鋳造し、その素材に対して所定温度加熱後急冷する溶体化処理を施し、その素材を所定形状に加工し、この加工前または加工後に前期素材に対して時効処理を施す。
銅Ｃｕ合金、鉄Ｆｅ合金、アルミニウムＡｌ合金およびマグネシウムＭｇ合金について、Ｇｄと希土類元素、Ｇｄとアルカリ土類元素について、それぞれ複合添加して、試作評価したが、硬度、引張硬度、ヤング率等が向上又はほぼ維持し弾性限度が向上した。バネ性があり、加工し易く、作業性もよい。更に、ＧｄとカルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒ、シリコンＳｉ、ベリリウムＢｅ、ボロンＢ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、インジウムＩｎ、マンガンＭｎの複合添加でも同様な結果が得られ、顕著な上記と同じ効果が見られることが分かった。
本発明の実施形態に係る弾性限度向上添加剤金属合金部材は、金Ａｕ、プラチナＰｔ、銀Ａｇ、銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、アルミニウムＡｌ、マグネシウムＭｇ等の含有量が３７．５０〜９９．９９５重量％であり、ガドリニウムＧｄ単独の、あるいはガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、アルミニウムＡｌ、マンガンＭｎ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、亜鉛Ｚｎ、インジウムＩｎ、ボロンＢからなる群から選択される少なくとも１種の元素とで構成される弾性限度向上添加剤添加剤を合計で５０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた金属合金で構成される。
更に、本発明の実施形態に係る弾性限度向上添加剤金属合金部材は、金Ａｕ、プラチナＰｔ合金、銀Ａｇ合金、銅Ｃｕ合金、鉄Ｆｅ合金、アルミニウムＡｌ合金、マグネシウムＭｇ合金からなる金属合金群から選択された少なくも１種以上の金属合金に、ガドリニウムＧｄ単独の、あるいはガドリニウムＧｄ以外の希土類元素、アルカリ土類元素、シリコンＳｉ、アルミニウムＡｌ、マンガンＭｎ、ジルコニウムＺｒ、スズＳｎ、亜鉛Ｚｎ、インジウムＩｎ、ボロンＢからなる群から選択される少なくとも１種の元素とで構成される弾性限度向上添加剤を合計で５０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ未満の範囲で含有させた金属合金で構成される。
このように金属の含有率を３７．５％〜９９．９９５重量％とし、ガドリニウムＧｄを単独、または他の元素と複合化してなる弾性限度向上添加剤添加剤を適量添加することにより、加工を加えない鋳造合金であっても従来にない高い弾性限度が得られるとともに、今までにない高い硬度、ヤング率、引張強度、耐熱性、作業性を得ることができる。
ガドリニウムＧｄは、体積占有率を考慮すると最も有効な高弾性限度化元素であり、耐熱性の向上も顕著である。特に、Ｇｄを添加することにより極めて高いヤング率が得られる。このようにＧｄは硬度、ヤング率、引張強度の向上効果が大きいが、弾性限度の向上が顕著である。更に添加量が少量で占有体積が小さいので、基合金特有の特性を生かすことができる。
弾性限度向上添加剤としての効果はＧｄ単体で発揮されるが、Ｇｄ以外の上記元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素と複合添加することによる相乗効果によって優れた特性を得ることができる。
本発明の硬質金属部材は弾性限度を上げ、硬度が高く、ヤング率が高くバネ性があり、引張強度も強く脆さがない。優れた機械的特性と物理特性を有するため、軽薄短小化に好適である。耐久性がある。更に加工性が良好で作業性がよい。
本発明の金属合金部材は弾性限度を上げて、硬度、引張強度、ヤング率、バネ性が、伸び等もあり、加工し易く、作業性がよい。従来の合金部材とは異なる。更に、これらの特性をユーザーの好みに応じて調整できることが大きな特徴である。
従って、上記元素の超高性能の貴金属合金／金属合金の重要な弾性限度を上げ、ユーザーの好みに応じて調整した個性的な貴金属合金／金属合金が得られるのが最大の特徴である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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