(57)【要約】 【課題】  チタン、および貴金属の連結にあたり、異種金属間の耐食性とばね弾性を備えた連結ピンを提供することにある。【解決手段】  本発明の連結ピン１は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌを含まず、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｓｎのいずれか２種以上を含有するチタン合金からなり、かつ７００Ｍｐａ以上の引張強度と１５％以上の破断伸びを有するチタン合金を使用した連結ピン１である。また、上記のチタン合金の線材を熱処理後、表面研削したのち、1回以上の塑性変形を施すことにより製造された連結ピン１である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の部材を連結する連結ピンにおいて、連結ピンの素材がＮｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌを含有しないチタン合金からなることを特徴とする連結ピン
【請求項２】
前記チタン合金の機械特性が引張強度が７００Ｍｐａ以上であり、破断伸びが１５％以上であることを特徴とする請求項１記載の連結ピン。
【請求項３】
前記チタン合金の機械特性が、２％引張歪を加えたときの残留歪が０．２％以下であり、ヤング率が６５Ｇｐａ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の連結ピン。
【請求項４】
前記チタン合金がＭｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ、Ｓｎの何れか２種以上の元素を含む組成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかひとつに記載の連結ピン
【請求項５】
前記チタン合金を７００℃以上で熱処理した線材が用いられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかひとつに記載の連結ピン。
【請求項６】
前記線材の表面部が酸洗または研磨にて０．０１ｍｍ以上除去されたことを特徴とする請求項５記載の連結ピン。
【請求項７】
前記線材がさらに少なくとも一回の塑性加工を施されたことを特徴とする請求項５又は６記載の連結ピン。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかひとつに記載の連結ピンを用いて前記部材が連結されたことを特徴とする装身具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つ以上の部材を連結させるために用いる連結ピンに関し、特に腕時計やアクセサリー等の装身具に用いて好適な連結ピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より金属製腕時計（時計外装枠およびバンド）は、おもにステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）で構成されている。さらに、近年は人体との接触において、合金中のＮｉが金属アレルギーの一因と考えられることもあるので、純チタン、チタン合金、フェライト系ステンレス鋼などのニッケル非含有金属で構成された腕時計も実用化されている。
【０００３】
金属製腕時計バンドは、金属板等に穴加工したブロックとピンによって構成される。ブロックの穴に連結ピンを挿入して連結され、連結ピンを支点にブロックが動くことによって手首に沿ったバンド形状となる。これらのバンドは、２本のバンドからなり、手首に取り付ける際、端部に取り付けた金具で固定する。また、金属製腕時計バンドは、装着する手首の太さによって、バンドの長さを調整する必要があり、端部の金具に微調整できる機構を設けたものもあるが、基本的にはブロックの数で調整される。
【０００４】
図１を用いて従来の腕時計バンド用の連結ピンの一例を、図２を用いてこの連結ピンを腕時計バンドに使用した例を示す。バンドの長さを調整する場合は、まず連結ピン１を抜き、ブロック３を追加又は取り外し、再度連結ピン１を挿入する。このような腕時計バンドは、例えば特許文献１に記載されている。
【０００５】
図１に示すような連結ピン１は、加工性および強度の面から、ステンレス鋼が利用されている。半円断面形状のステンレス線の一部に山型に曲げ加工を施した線をＵ字形状に折り曲げ、ヘアピン状にした形状である。山型の曲げ加工部２はＵ字形状の折り曲げた側に軸対称に設けられ、ブロック３に挿入した時に山型部分が圧縮変形され、ブロック３の穴の内壁に山型部分の弾性応力が掛かり抜け防止となるように加工されている。
【０００６】
腕時計バンドやアクセサリー等の装身具に用いられる連結ピンとしては、各種のものが知られており、例えば、特許文献２、特許文献３には、上記と異なるバンドの連結ピンの構造が記載されている。ここでは、連結ピンの素材としてＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金を使用している。また、生体適合性の例として、例えば特許文献４には、生体適合性の良い材料として純チタンが知られているが、耐摩耗性で劣り、工業用のチタン合金はＡｌ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｒ等の生体適合性の良くない合金元素が添加されているとして、Ｔｉ−Ｆｅ−Ｏ系のチタン合金を装身具の素材として使用することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０３８２１８号公報
【特許文献２】特開昭５８−０２７５０５号公報
【特許文献３】ＷＯ９９／６５３５４公報
【特許文献４】特開平１０−０１７９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来より、腕時計バンドやアクセサリー等の装身具は、直接肌に触れることが多いため、金属アレルギーを避けるために、生体適合性の良い純チタンやチタン合金が使用されている。その中でも、純チタンは生体適合性が高く、耐食性が良好であるが、強度が弱いため、ブロック部には使用するものの、連結ピンとしては他の金属材料が使用されている。
【０００９】
しかしながら、従来のステンレス鋼製の連結ピンは、耐食性が高いチタンのブロックを連結すると、人体の汗などにより、ガルバニック腐食が起こり、ステンレス鋼製の連結ピンが一方的に腐食されるという欠点がある。また、純チタン製のピンを使用した場合は、弾性および強度が低いことにより、山型部分が塑性変形しやすく、ピン全体の弾性を失いやすいという欠点があった。
【００１０】
特許文献２、特許文献３のように、腕時計バンドの連結ピンとして、Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金を使用すれば、強度的には充分使用可能であると考えられるが、耐食性に付いては記載されていない。また、特許文献４のように、チタン合金を使用することも考えられるが、連結ピンとして使用することまでは記載されていない。その上、連結ピンは直接肌に接触することは少ないとは言え、生体適合性の高い金属材料を用いることが望ましく、Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金の場合はＮｉを含むために別の材料を用いることが望ましい。
【００１１】
そこで、本発明の技術的課題は、生体適合性、耐食性、強度、ばね性の高い連結ピンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、生体適合性の高いＮｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌを含まない、加工性の良いβ型チタン合金を使用することにより、生体適合性、耐食性、強度およびばね性の高い連結ピンを提供することができる。また、本発明の連結ピンを用いることで、生体適合性、耐食性、強度に優れた腕時計、アクセサリー等の装身具を提供することができる。
【００１３】
即ち、本発明によれば、２つ以上の部材を連結する連結ピンの素材を、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌを含まないチタン合金とすることにより、生体適合性、強度に優れた連結ピンが得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、連結ピンの素材を引張強度が７００Ｍｐａ以上であり、伸びが１５％以上のチタン合金とすることにより、強度と耐久性がより向上した連結ピンがえられ、連結ピンの製造時の加工性が向上する。
【００１５】
また、本発明によれば、連結ピンの素材を２％引張歪を加えたときの残留歪が０．２％以下であり、ヤング率が６５Ｇｐａ以下のチタン合金とすることにより、ばね性がより向上した連結ピンが得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、連結ピンの素材をＭｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｓｎの何れか２種以上を含むチタン合金とすることにより、耐食性、強度、ばね性がより向上した連結ピンが得られる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、連結ピンとして、上記のチタン合金が７００°Ｃ以上で熱処理された、チタン合金線材を使用して製造することにより、連結ピンの製造時の加工性が向上する。
【００１８】
また、本発明によれば、連結ピンとして、上記のチタン合金線材の表面部を酸洗または研磨にて０．０１ｍｍ以上除去したチタン合金線材を使用して製造することにより、連結ピンの製造時の加工性がさらに向上する。
【００１９】
また、本発明によれば、連結ピンとして、上記のチタン合金線材に少なくとも一回の塑性加工を施したチタン合金線材を使用することにより、強度、ばね性のより向上した連結ピンが得られる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、上記の連結ピンを腕時計、またはアクセサリーの部品として使用することにより、生体適合性、耐食性に優れた腕時計、またはアクセサリー等の装身具が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の連結ピンは、純チタン製のものと比べ強度が高く、連結ピンとして使用することが出来る。また、ステンレス鋼よりも強度の高いものも得られる。さらに、耐食性も高く、異種金属との接触においても腐食しない。よって、この連結ピンは、チタン製腕時計を始め、プラチナ、金、銀などの貴金属製アクセサリー類の連結ピンとしても利用でき、且つ、生体適合性も高いために、商品価値の向上、ならびに使用可能範囲を拡大することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の連結ピンは、腕時計やアクセサリー等の装身具の部材間を連結するための連結ピンである。この部材間を連結するための連結ピンの素材として、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌを含有しないチタン合金を用いる。素材として純チタンを用いると生体適合性は良いが強度面で劣るために、強度を確保するためにチタン合金とし、生体適合性を確保するためにＮｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌを含有しない組成とする。
【００２３】
チタン合金としてはβ型のチタン合金とすることで、加工性と強度の向上を図ることができる。また、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｓｎの何れか２種類以上を含むチタン合金とすることで耐食性を向上できる。ここで、チタン合金の引張強度は７００Ｍｐａ以上とすることが望ましい。７００ＭＰａ未満では、連結ピンとして強度が低く、耐久性に劣る。また、加工性の面からチタン合金の伸びは１５％以上とするのが望ましい。１５％以下では、連結ピンを製造する際の加工が難しく、加工時に破断する可能性が大きくなる。
【００２４】
さらに、このチタン合金は、２％引張歪を加えたときの残留歪が０．２％以下であり、ヤング率が６５Ｇｐａ以下のチタン合金とすることが望ましい。残留歪がこれより大きいと、ばね性が劣り、連結時の耐久性を欠くことになる。また、ヤング率もこれ以上大きいと、ばね性が劣ることになる。
【００２５】
このチタン合金として、より好ましくは、Ｍｏ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｓｎの何れか２種類以上を含むチタン合金で、上記機械特性を満たすようにする。一例としてはＴｉ−Ｍｏ−Ｓｎ系の合金があげられる。組成範囲としては、Ｍｏが４〜７ａｔ％、Ｓｎが４〜７ａｔ％含有させたＴｉ基合金とすることで、耐食性が良好となるとともに、強度ばね性が上記の特性を満足する。特に、９０ａｔ％Ｔｉ‐６ａｔ％Ｍｏ‐４ａｔ％Ｓｎは、強度、ばね性、耐食性が非常に良好である。
【００２６】
さらに、チタン合金線材を７００°Ｃ以上で熱処理を行うことにより、チタン合金の伸びを向上させることができるため、連結ピン製造時の加工性が向上する。また、酸洗、研磨などにより、チタン合金線材の表面を０．０１〜０．０２ｍｍ程度除去すると良い。この除去する部分は、酸素を多く吸収しており、硬く連結ピンの加工時に問題が出ることから、この酸化による変質層を取り除くことで、連結ピン製造時の加工性が向上する。さらに、このチタン合金線材に塑性加工を施すことにより、強度及び弾性限界を上昇させることができる。従って、連結ピンを製造する際には、チタン合金を線引後、７００°Ｃ以上で熱処理を行い、さらにその後に、表面層の除去と１回以上塑性加工を施す工程を経ることが望ましい。
【００２７】
この連結ピンを利用し、腕時計バンド用Ｔｉ製ブロックを連結すると、腐食しないため、耐食性の高い腕時計を提供できる。また、アクセサリー類に使用される金、銀、プラチナ等の貴金属との連結にも腐食を起こさず、長期的に使用できる。
【００２８】
ここで、本発明の連結ピン及び腕時計バンドについて、図面を参照にして説明する。図１に、本発明の腕時計バンド用の連結ピンの一例を、図２に、この連結ピンを腕時計バンドに使用した例を示す。
【００２９】
図１に示す本発明による連結ピン１は、図２に示すように、腕時計バンド用ブロック３の凹部と凸部の貫通穴の位置を合わせて挿入する。隣り合ったブロック３は、連続的に連結ピンによって連結され、帯状のバンド形状を構成する。ブロックの貫通穴に寸法ばらつきがあったとしても、連結ピン１の曲げ加工部２により、弾性変形の範囲内で荷重が発生し、ブロック３の穴へのこの圧力で連結できる。
【００３０】
図１を用いて説明した本発明の連結ピンは、従来のものとほとんど同じ形状で、素材のみ異なるものである。本発明におけるピンの形状は、図１のみに規定されるものではなく、同様に従来の他の連結ピンの形状に適用できることは明らかであり、２つ以上の部材を連結する連結ピンであれば、特に形状を問うものではない。
【実施例】
【００３１】
真空アーク再溶解法（ＶＡＲ）によって得られた９０ａｔ％−６ａｔＭｏ−４ａｔ％Ｓｎ合金を熱間プレス、熱間ロールによって、直径８ｍｍの線材に成形した。この線材を冷間伸線と軟化焼鈍とを繰り返し、直径０．８ｍｍの線材を得た。この線材の機械特性を図３に示した。図３に示すように、引っ張り強度が８００ＭＰａ、伸びが２３％程度あることがわかり、３％程度の弾性変形ができると考えられる。
【００３２】
前記の線材をカセットローラーダイスにより断面がＲ０．５ｍｍの半円形状の線材へ加工した。この加工した線材を８００°ＣのＡｒ雰囲気中で連続的に溶体化処理を行なった。この時、表面は酸素を多く含む層が形成されて、極端に伸びが低下するため、後の工程で問題になることから、表面の酸化層を除去した。除去はフッ酸と硝酸の混酸溶液にてエッチングを行い、表層を約０．０２ｍｍ除去した。こうして得られた線材を用いて、曲げ加工を行い、図１のような形状の連結ピンを得た。
【００３３】
上記連結ピンを用いて、図２のように時計バンドの連結を行った。バンド用のブロックは純チタン製を用いた。同様に、比較のために従来品のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製ピンにより時計バンドを連結し、それぞれ耐食試験を行った。試験は、塩水噴霧による試験を行い腐食発生しやすい状況で目視にて腐食の有無を調べた。
【００３４】
耐食試験結果によると、本発明のチタン合金を用いた連結ピンでは、目視状態では１週間保持してもほとんど変化が見られなかったが、ステンレス鋼を用いた連結ピンの場合は１日後には、さびが発生しているのが観察され、１週間後には、さびにより連結部が固着しているのが観察された。この結果より、本発明のチタン合金を用いた方が耐食性が良好なことが確認できた。
【００３５】
更に、ＪＩＳ  Ｔ０３０５規定の異種金属間接触腐食試験を行った結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示すように、本発明のチタン合金は、チタン製のブロックに限らず、金やプラチナのブロックを連結する連結ピンとして使用しても腐食が起こりにくいことがわかる。
【００３８】
また、それぞれの材質にて、ＪＩＳ  Ｔ０３０２規定のアノード分極試験を行い、腐食電圧を測定した。その結果を表２に比較して示す。また、表２には引張強度等の機械特性も同時に示した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２からわかるように、本発明は、耐食性が非常に優れていると共に、機械的特性も、破断伸びではＳＵＳ３１６に少し劣るが、引張強度はＴｉやＳＵＳ３１６よりも高く、残留歪やヤング率からは、ばね性もＴｉやＳＵＳ３１６よりも優秀である。
【００４１】
また、他のチタン合金についても、上記と同様にして線材を作製して、耐食性を比較した結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
表３に示すように、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｓｎが２元素以上含有するチタン合金は、耐食性が純チタンと同等以上であることがわかる。比較材のように単独添加の場合は耐食性が劣ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一般的な（従来例及び本発明）腕時計バンドの連結ピンの一例を示す図、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図。
【図２】一般的な（従来例及び本発明）連結ピンを腕時計バンドに使用した例を示す説明図。
【図３】本発明の連結ピンに用いるチタン合金の機械特性を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１    連結ピン
２    曲げ加工部
３    （腕時計バンド用の）ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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