(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
９５質量％以上のＰｔと、
２．５質量％以上３．０質量％以下のＧａと、
１質量％以上２．４質量％以下のＲｈと、
０．０５質量％以上０．８質量％以下のＷと、を含有し、
残部が不可避的不純物からなる、Ｐｔ合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｐｔ合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指輪、ネックレス、イヤリングなどの宝飾品の材料として、９５質量％以上のＰｔ（白金）を含有するＰｔ９５０合金などのＰｔ合金が知られている。Ｐｔ９５０合金は、一般に、同様に宝飾品の材料として用いられるゴールド系合金に比べて強度が低い。そのため、Ｐｔ９５０合金製の宝飾品は、変形しやすく、傷も付きやすい。このような問題点に対応するため、Ｇａ（ガリウム）を添加することにより強度を向上させたＰｔ９５０合金が提案されている（たとえば、国際公開第２０１６−２０８０９１号（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／２０８０９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
宝飾品の材料として用いられるＰｔ合金は高価である。宝飾品の製造コスト低減の観点から、製品を鋳造等で製造する際に製品とならなかった部分は、再度溶解され、再利用される。そのため、Ｐｔ合金は、繰り返し溶融させても当初の特性を維持するという特性（以下、「リサイクル性」という）を有していることが好ましい。本発明者の検討によれば、Ｇａを添加したＰｔ合金は、このリサイクル性が低下する場合がある。【０００５】
そこで、強度が高く、かつリサイクル性に優れたＰｔ合金を提供することを本開示の目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のＰｔ合金は、９５質量％以上のＰｔと、２．５質量％以上３．０質量％以下のＧａと、１質量％以上２．４質量％以下のＲｈ（ロジウム）と、０．０５質量％以上０．８質量％以下のＷ（タングステン）と、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。
【発明の効果】
【０００７】
上記Ｐｔ合金によれば、強度が高く、かつリサイクル性に優れたＰｔ合金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、Ｇａの含有量と０．２％耐力との関係を示す図である。
【図２】図２は、Ｇａの含有量と伸びとの関係を示す図である。
【図３】図３は、Ｇａの含有量と明るさとの関係を示す図である。
【図４】図４は、溶融および凝固を１回または１０回繰り返したサンプルの表面を研磨した状態を示す写真である。
【図５】図５は、溶融および凝固を１回または１０回繰り返したサンプルの表面を研磨した状態を示す写真である。
【図６】図６は、溶融および凝固を１０回繰り返したサンプルのＷの含有量と酸素含有量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の概要］
本開示の一実施の形態におけるＰｔ合金は、９５質量％以上のＰｔと、２．５質量％以上３．０質量％以下のＧａと、１質量％以上２．４質量％以下のＲｈと、０．０５質量％以上０．８質量％以下のＷと、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。
【００１０】
以下、本開示のＰｔ合金の成分組成を上記範囲に限定した理由について説明する。
【００１１】
Ｐｔ：９５質量％以上
Ｐｔは、本開示のＰｔ合金の主成分である。Ｐｔの含有量を９５質量％以上とすることにより、Ｐｔ９５０合金を得ることができる。目標とする特性を得るために必要な元素の添加を容易にする観点から、Ｐｔの含有量は９６質量％以下であることが好ましい。
【００１２】
Ｇａ：２．５質量％以上３質量％以下
Ｇａを添加することにより、Ｐｔ合金の強度を向上させることができる。Ｇａの含有量を２．５質量％以上とすることにより、この機能が十分に果たされる。一方、３質量％を超えるＧａを添加すると、伸び（加工性）が小さくなるとともに、明るさが低下する。そのため、Ｇａの含有量は３質量％以下とする必要がある。加工性および明るさの低下の抑制を容易にする観点から、Ｇａの含有量は２．８質量％以下とすることが好ましい。
【００１３】
Ｒｈ：１質量％以上２．４質量％以下
Ｒｈを添加することにより、Ｐｔ合金のリサイクル性を向上させることができる。また、Ｒｈは、加工性および明るさの改善にも寄与する。このような機能を十分に得る観点から、Ｒｈの含有量は１質量％以上とする必要がある。一方、Ｒｈの含有量が２．４質量％を超えると、添加の効果が飽和する。そのため、Ｒｈの含有量は、２．４質量％以下とすべきである。Ｒｈの上記機能をより確実に得る観点から、Ｒｈの含有量は１．１質量％以上とすることが好ましく、１．２質量％以上とすることがより好ましい。また、Ｒｈの含有量の効果的な選択の観点から、Ｒｈの含有量は２質量％以下とすることが好ましく、１．８質量％以下とすることがより好ましい。
【００１４】
Ｗ：０．０５質量％以上０．８質量％以下
Ｗを添加することにより、Ｐｔ合金のリサイクル性を向上させることができる。この機能を十分に得る観点から、Ｗの含有量は０．０５質量％以上とする必要がある。一方、Ｗの含有量が０．８質量％を超えると、鋳造時に割れが発生する場合がある。そのため、Ｗの含有量は０．８質量％以下とする必要がある。Ｗの上記機能をより確実に得る観点から、Ｗの含有量は０．２質量％以上とすることが好ましく、０．３質量％以上とすることがより好ましい。また、鋳造割れをより確実に低減する観点から、Ｗの含有量は０．７質量％以下とすることが好ましく、０．６質量％以下とすることがより好ましい。
【００１５】
不可避的不純物
本開示のＰｔ合金には、製造時に不可避的に（意図的でなく）不純物（不可避的不純物）が混入する場合がある。不可避的不純物の含有量は少ないことが好ましく、具体的には０．１質量％以下とすることが好ましく、０．０５質量％以下とすることがより好ましい。
【００１６】
［実施形態の具体例］
次に、本開示のＰｔ合金の具体的な実施形態を、本開示のＰｔ合金の特性を確認する実験結果とともに説明する。
【００１７】
（実験方法）
以下の表１に示す成分組成を有するＰｔ合金を準備した。
【００１８】
【表１】
0006795246.tif 000002
表１において、数値の単位は質量％である。表１に表示されている数値は、原料となる金属を混合して溶融させ、その後凝固させて得られたサンプルについて、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて組成を分析した結果である。表１において「−」は、当該元素が添加されていないこと（ＥＤＳにて検出されなかったこと）を意味する。表１のＮｏ．１１および１２が本開示のＰｔ合金の要件を満たす実施例のサンプルである。表１のＮｏ．１〜１０、およびＮｏ．１３〜１６は、本開示のＰｔ合金の範囲外である比較例のサンプルである。上記実施例および比較例のサンプルから試験片を作製し、以下の特性を確認する実験を行った。なお、Ｎｏ．１３については、鋳造割れが発生した。このことから、Ｗの含有量は、０．８質量％以下とすべきことが確認される。
【００１９】
（１）耐力および伸び
各サンプルから引張試験片を作製し、当該試験片を用いて引張試験を実施した。そして、試験結果から、耐力（０．２％耐力）および伸びを導出した。
【００２０】
（２）明るさ
各サンプルの表面をＪＩＳ規格♯１５００の砥粒で仕上げ研磨し、当該表面について、測色色差計を用いて明るさ（L*）を測定した。
【００２１】
（３）リサイクル性
表１の組成のＰｔ合金について、溶融と凝固とを１回および１０回繰り返して実施した。そして、得られた各サンプルの表面を研磨し、当該表面について引け巣の発生の有無を観察した。また、溶融と凝固とを１０回繰り返して得られたサンプルについて、ＥＤＳを用いて酸素含有量を測定した。
【００２２】
（実験結果）
引張試験および明るさ測定の実験結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0006795246.tif 000003
以下、各実験結果について考察する。
【００２４】
（１）耐力および伸び
引張試験の結果得られた耐力および伸びを図１および図２に示す。図１および図２において、横軸はＧａの含有量である。図１において、縦軸は耐力（０．２％耐力）である。図２において、縦軸は伸びである。
【００２５】
表２、図１および図２を参照して、強度に対応する耐力は、Ｇａの含有量が増えるにしたがって高くなっている。そして、Ｒｈが添加されることにより、Ｇａの含有量が２．５〜３質量％の範囲において、加工性に対応する伸びが大きくなっている。つまり、Ｇａの含有量が２．５〜３質量％の範囲でＲｈを添加することにより、加工性を維持しつつ、高強度を達成することができるといえる。Ｐｄ（パラジウム）の添加は、強度および加工性のいずれにも寄与が認められない。Ａｕ（金）の添加は強度の向上には寄与するものの、加工性の低下というデメリットを伴う。Ｗの添加も強度の向上に寄与するものの、加工性を低下させる傾向にある。Ｗは、後述のようにリサイクル性の向上に寄与するため本開示のＰｔ合金に添加するが、上記の通り、鋳造割れを抑制する観点から、その添加量は０．８質量％以下とする必要がある。本開示の実施例に対応するＮｏ．１１および１２は、耐力および伸びの両立、すなわち強度と加工性の両立を達成可能であるといえる。
【００２６】
（２）明るさ
明るさの測定結果を図３に示す。図３において、横軸はＧａの含有量である。図３において、縦軸は明るさである。
【００２７】
表２および図３を参照して、Ｇａの含有量が３質量％を超えると、明るさが急激に低下していることが分かる。このことから、Ｇａの含有量は３質量％以下とすべきであるといえる。ＲｈおよびＡｕの添加は、明るさの上昇に寄与している。一方、ＰｄおよびＷの添加の、明るさへの寄与は確認されなかった。本開示の実施例に対応するＮｏ．１１および１２は、Ｇａの添加による明るさの低下の抑制を達成可能であるといえる。
【００２８】
（３）リサイクル性
各サンプルの表面をＪＩＳ規格♯７０００の砥粒で仕上げ研磨し、当該表面について引け巣の発生の有無を観察した。観察結果を図４および図５に示す。引け巣の存在は、図４および図５の写真において、コントラストの違いに基づいて確認することができる。図４および図５の写真において、研磨方向に沿った筋とは無関係に白く見える領域が引け巣である。
【００２９】
図４を参照して、ＧａおよびＲｈが添加され、Ｗが添加されていないＮｏ．７においては、溶融および凝固の繰り返しが１回の場合でも引け巣が観察される。そして、溶融および凝固の繰り返しが１０回のＮｏ．７では、引け巣の発生が顕著になっている。引け巣が発生すると、Ｐｔ合金の表面を美しい鏡面とすることが困難となる。一方、０．０５質量％以上のＷが添加されたＮｏ．９〜１２のサンプルにおいては、引け巣の発生は確認されない。また、図５を参照して、Ｇａが添加され、ＲｈおよびＷが添加されていないＮｏ．２においては、溶融および凝固を１０回繰り返すと、引け巣が発生していることが確認される。また、ＧａおよびＷが添加され、Ｒｈが添加されていないＮｏ．１６においては、溶融および凝固を１０回繰り返すと、引け巣の発生が顕著となっている。以上の結果より、Ｇａを添加することにより強度を上昇させたＰｔ合金においては、１質量％以上のＲｈと０．０５質量％以上のＷとを両方添加することにより、リサイクル性を改善できることが確認される。本開示の実施例に対応するＮｏ．１１および１２は、十分なリサイクル性を有しているといえる。
【００３０】
図６は、溶融および凝固を１０回繰り返したサンプルのＷの含有量と酸素濃度との関係を示す図である。Ｇａを添加することにより強度を上昇させたＰｔ合金において、ＲｈおよびＷの両方を添加すると、Ｐｔ合金におけるＷの含有量が０．３質量％程度まではＷの含有量の増加に伴ってＯ（酸素）の含有量（混入量）が低下する傾向にある。そして、Ｗの含有量が０．３質量％を超えると、Ｏの混入量の低下はほぼ飽和している。一方、Ｇａを添加することにより強度を上昇させたＰｔ合金において、Ｒｈを添加せず、Ｗのみを添加した場合、Ｏの混入量の低下は確認されない。このことから、引け巣の発生の原因は、溶融および凝固を繰り返すことによりＰｔ合金にＯが混入することであると考えられる。Ｏの供給源は、たとえば溶融を実施するためのるつぼや鋳型であると考えられる。Ｐｔ合金に添加されたＧａが、混入したＯと反応することにより、引け巣が形成されるものと考えることができる。そして、Ｇａを添加することにより強度を上昇させたＰｔ合金において、ＲｈおよびＷの両方を添加する場合、Ｗの含有量が０．０５質量％以上であれば引け巣の抑制に効果が見られる。引け巣の抑制効果をより確実に得る観点から、Ｗの含有量は０．１質量％以上、さらには０．２質量％以上とすることが好ましく、０．３質量％以上とすることがより好ましいといえる。
【００３１】
以上の実験結果から、本開示のＰｔ合金は、強度が高く、かつリサイクル性に優れていることが確認される。したがって、本開示のＰｔ合金は、たとえば宝飾品の材料として好適である。
【００３２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【要約】
Ｐｔ合金は、９５質量％以上のＰｔと、２．５質量％以上３．０質量％以下のＧａと、１質量％以上２．４質量％以下のＲｈと、０．０５質量％以上０．８質量％以下のＷと、を含有し、残部が不可避的不純物からなる。【図１】
0006795246.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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