(57)【要約】【課題】時効処理を必要とすることなく、所定の強度が得られるとともに、チタン等との溶接が容易な銅合金を提供する。【解決手段】重量％で、マンガン１０．０％、鉄１．０％、コバルト８〜９％、亜鉛５〜６％を含有し、残部が銅からなる銅合金、重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト１１．２％、亜鉛２．０％を含有し、残部が銅からなる銅合金、又は重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト８．０％、亜鉛３．０％を含有し、残部が銅からなる銅合金を加工材料又は鋳造材料とし、切削、曲げ等の加工法又はロストワックス法等の鋳造法によりメガネフレームの部品を加工又は鋳造する。【選択図】        図１
2004176137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、マンガン１０．０％、鉄１．０％、コバルト８〜９％、亜鉛５〜６％を含有し、残部が銅からなることを特徴とする銅合金。
【請求項２】
重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト１１．２％、亜鉛２．０％を含有し、残部が銅からなることを特徴とする銅合金。
【請求項３】
重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト８．０％、亜鉛３．０％を含有し、残部が銅からなることを特徴とする銅合金。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の銅合金であって、微少量のジルコニウムを更に含むことを特徴とする銅合金。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の銅合金を鋳造材料としてロストワックス法等の鋳造法により所定の形状に鋳造したことを特徴とする鋳造品。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかに記載の銅合金を加工材料として切削、曲げ等の加工法により所定の形状に加工したことを特徴とする加工品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅合金及びその銅合金からなる鋳造品並びに加工品に関し、特に、メガネフレームの部品等を構成するのに有効な銅合金及びその銅合金からなる鋳造品並びに加工品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、メガネの装飾的傾向が強まり、このため、メガネフレームの部品（枠、ブリッジ、ヨロイ、テンプル等）に装飾を施したものが多く見られるようになっている。
【０００３】
例えば、一対の枠、両枠の内縁部間に連結されるブリッジ、各枠の外縁部に連結されるヨロイ、各ヨロイに蝶番を介して回動自在に連結されるテンプル等の複数の部品からなるメガネフレームにおいて、ヨロイを装飾的で複雑な形状に形成するとともに、宝石を固着されるように構成したもの等が提供されている。
【０００４】
このような複雑な形状のヨロイは、プレス等による曲げ加工、切削加工等の加工法では加工が困難であるので、ロストワックス法等の鋳造法により所定の形状に鋳造している。この場合、鋳造時の湯流れが良い、傷、ピンホール等が発生しにくい、時効処理によって必要な強度が得られる等の理由から、鋳造材料にベリリウム銅（Ｂｅ−Ｎｉ−Ｃｕ）が多く利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベリリウム銅の含有成分のベリリウム（Ｂｅ）は、体内に入ると体に障害を起こす虞がある。また、含有成分のニッケル（Ｎｉ）は、肌に直接触れるとその部分にニッケルアレルギーを起こす虞がある。
【０００６】
さらに、ベリリウム銅は、主成分である銅が９５％以上を占めるために酸化し易く、酸化皮膜を完全に除去するのに非常に手間がかかる。さらに、酸化皮膜が残っている状態でメッキ処理を施すと、メッキ剥離等のメッキ不良を起こす虞がある。
【０００７】
さらに、時効処理を行う場合に、時効処理の進行に伴って変形を起こし易い。さらに、時効処理の際に、最適な時効処理の温度と時間の範囲が非常に狭く、この範囲を外れると必要な強度が得られなかったり、強度が高すぎてその後の機械加工の際に折れ等の問題が生じることがある。
【０００８】
さらに、チタン、洋白、モネル等の異なる材質のものと溶接する場合に、ベリリウム銅は、熱伝導率が大きく電気抵抗が小さく、チタン、洋白、モネル等は、ベリリウム銅と比較して熱伝導率が小さく電気抵抗が大きいため、両者を溶接するのが非常に困難である。
【０００９】
一方、上記のような問題を解決するため、鋳造材料にチタンを用いることも考えられるが、チタンは価格が高いためにメガネフレーム全体としての価格が高くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記のような従来のもののもつ問題を解決したものであって、人体に障害を起こす虞がなく、また、肌に直接触れてもニッケルアレルギーのようなアレルギーを起こす虞がなく、さらに、耐錆性が高く、メッキ処理の際に酸化皮膜を除去するような煩雑な作業が不要であり、さらに、時効処理を必要とすることなく所定の強度が得られ、時効処理を行う場合であっても温度、時間の範囲が広く、それらの管理が容易であり、さらに、チタン、洋白、モネル等の異なる材質のものとの溶接が簡単であり、そして、価格を安く抑えることができる銅合金及び銅合金からなる鋳造品並びに加工品を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による銅合金は、上記の課題を解決するために、重量％で、マンガン１０．０％、鉄１．０％、コバルト８〜９％、亜鉛５〜６％を含有し、残部が銅からなる手段を採用したものである。また、重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト１１．２％、亜鉛２．０％を含有し、残部が銅からなる手段を採用したものである。さらに、重量％で、ケイ素０．１％、マンガン９．６％、コバルト８．０％、亜鉛３．０％を含有し、残部が銅からなる手段を採用したものである。さらに、請求項１〜３の何れかに記載の銅合金であって、微少量のジルコニウムを更に含む手段を採用したものである。
【００１２】
また、本発明による鋳造品は、上記の課題を解決するために、請求項１〜４の何れかに記載の銅合金を鋳造材料としてロストワックス法等の鋳造法により所定の形状に鋳造した手段を採用したものである。
【００１３】
さらに、本発明による加工品は、上記の課題を解決するために、請求項１〜４の何れかに記載の銅合金を加工材料として切削、曲げ等の加工法により所定の形状に加工した手段を採用したものである。
【００１４】
【作用】
本発明による銅合金及びその銅合金からなる鋳造品並びに加工品は、上記のような手段を採用したことにより、人体に障害を起こす虞がない、肌に直接触れてもニッケルアレルギーのようなアレルギーを起こす虞がない、耐錆性が高く、メッキ処理の際に酸化皮膜を除去するような煩雑な作業が不要である、時効処理を必要とすることなく所定の強度が得られる、時効処理を行う場合であっても温度、時間の範囲が広く、それらの管理が容易である、チタン、洋白、モネル等の異なる材質のものとの溶接が簡単である等の特性が得られることになるので、メガネフレームの部品等に有効に利用することができるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本願発明者等は、上記のような課題を解決するために試行錯誤を繰り返した結果、特性の異なる第１種、第２種及び第３種の３種類の銅合金を見出し、これらの銅合金が上記のような課題を解決するのに有効であることを見出した。以下、それらについて詳しく説明する。
【００１６】
（１）第１種銅合金
第１種銅合金は、重量％で、マンガン（Ｍｎ）；１０．０％、鉄（Ｆｅ）；１．０％、コバルト（Ｃｏ）；８〜９％、亜鉛（Ｚｎ）；５〜６％を含有し、残部が銅（Ｃｕ）からなる銅合金である。
【００１７】
第１種銅合金は、後述するように、溶接性、耐食性、切削性、耐磨耗性、メッキ性に優れた特性を有する他、ばね性も有する合金であるので、メガネフレームのテンプル、ブリッジ等のように、切削、スエージング等の塑性加工により加工される加工品の加工材料として利用することができる。また、種々の鋳造品の鋳造材料としても利用することができる。なお、第１種銅合金は、ニッケル及びベリリウムを含有していないので、ニッケルアレルギーを起こしたり、体に障害を起こしたりする虞はない。
【００１８】
（２）第２種銅合金
第２種銅合金は、重量％で、ケイ素（Ｓｉ）；０．１％、ジルコニウム（Ｚｒ）；０．１％、マンガン（Ｍｎ）；９．６％、コバルト（Ｃｏ）；１１．２％、亜鉛（Ｚｎ）；２．０％を含有し、残部が銅（Ｃｕ）からなる銅合金である。第２種銅合金は、第１種銅合金と異なり、鉄（Ｆｅ）は含有していない。
【００１９】
第２種銅合金は、後述するように、溶接性、耐食性、切削性、耐磨耗性、メッキ性に優れた特性を有する合金であるので、メガネフレームの枠、蝶番、ヨロイ等のように、切削加工、曲げ加工等の塑性加工により加工される加工品の加工材料として利用することができる。なお、第２種銅合金も、ニッケル及びベリリウムを含有していないので、ニッケルアレルギーを起こしたり、体に障害を起こしたりすることはないものである。
【００２０】
（３）第３種銅合金
第３種銅合金は、重量％で、ケイ素（Ｓｉ）；０．１％、ジルコニウム（Ｚｒ）；０．１％、マンガン（Ｍｎ）；９．６％、コバルト（Ｃｏ）８．０％、亜鉛（Ｚｎ）３．０％を含有し、残部が銅（Ｃｕ）からなる銅合金である。第３種銅合金は、第２種銅合金と同様に、鉄（Ｆｅ）は含有していない。
【００２１】
第３種銅合金は、後述するように、溶接性、耐食性、切削性、耐磨耗性、メッキ性に優れた特性を有する合金であるので、メガネフレームのヨロイ等のように、ロストワックス法等の鋳造法によって鋳造される種々の鋳造品の鋳造材料として利用することができる。なお、第３種銅合金も、ニッケル及びベリリウムを含有していないので、ニッケルアレルギーを起こしたり、体に障害を起こしたりすることはないものである。
【００２２】
ここで、第１種、第２種及び第３種銅合金において、各元素の含有量を前記のような値に設定しているのは、以下の理由に基づくものである。
【００２３】
▲１▼マンガン（Ｍｎ）
マンガンは、合金の強度を高め、色調を白色にするために必要な元素であって、含有量が１％未満では合金が赤みを帯びるようになり、１５％を超えると溶解時に多量のスラグが発生し、溶解性が劣化するとともに被切削性も低下することから、含有量を第１種銅合金では１０〜１３％とし、第２種銅合金では９〜１０％とし、第３種銅合金では９〜１０％としている。
【００２４】
▲２▼鉄（Ｆｅ）
鉄は、合金の強度を高めるとともに、合金にばね性をもたせるために必要な元素であって、含有量が５％を超えると、耐錆性が低下するために２％としている。
【００２５】
▲３▼コバルト（Ｃｏ）
コバルトは、合金の強度を高めるために必要な元素であって、耐熱、耐食の理由から、含有量を第１種銅合金では８〜９％とし、第２種銅合金では１０〜１２％とし、第３種銅合金では７〜８％としている。
【００２６】
▲４▼亜鉛（Ｚｎ）
亜鉛は、溶解時の脱酸のために必要な元素であって、亜鉛の含有量が１％未満では合金が赤みを帯び、所望の白色の色調が得られず、１０％を超えて含有させると、靭性が低下し、また鋳造欠陥が生じやすくなることから、含有量を第１種銅合金では５〜６％とし、第２種銅合金では２〜３％とし、第３種銅合金では３〜４％としている。
【００２７】
▲５▼ケイ素（Ｓｉ）
ケイ素は、溶解時の脱酸のために必要な元素であって、第２種銅合金では０．１〜０．５％とし、第３種銅合金では０．１〜０．５％としている。
【００２８】
▲６▼ジルコニウム（Ｚｒ）
ジルコニウムは、材料の強度のために必要な元素であって、第２種銅合金では０．１〜０．５％とし、第３種銅合金では０．１〜０．５％としている。
【００２９】
以下、本発明の銅合金からなる加工品及び鋳造品について説明する。
（実施例１）
第１種銅合金を加工材料として、スエージング加工法により図１に示すようなメガネフレーム１のテンプル２を加工した。このテンプル２を試料として材料試験を行った結果を以下に示す。
ビッカース硬さ；２２０ＨＶ
引張り強さ；１０５Ｋｇｆ／ｍｍ２
この結果から、第１種銅合金がテンプル２の加工材料として有効であることが分かる。
（実施例２）
第２種銅合金を加工材料として、切削、曲げ加工により図１に示すようなメガネフレーム１の枠３を加工した。この枠３を試料として材料試験を行った結果を以下に示す。
ビッカース硬さ；２００ＨＶ
引張り強さ；９５Ｋｇｆ／ｍｍ２
この結果から、第２種銅合金が枠３の加工材料として有効であることが分かる。
（実施例３）
第３種銅合金を鋳造材料として、ロストワックス法により図１に示すようなメガネフレーム１のヨロイ４を鋳造した。ヨロイ４の表面には宝石５を固着させた。このヨロイ４を試料として材料試験を行った結果を以下に示す。
ビッカース硬さ；１５０ＨＶ
引張り強さ；８５Ｋｇｆ／ｍｍ２
この結果から、第３種銅合金がヨロイ４の鋳造材料として有効であることが分かる。
【００３０】
次に、上記の実施例１〜３の合金の溶接性について試験した。溶接性は、実施例１〜３の合金がチタン、洋白、モネルと良好にロウ付けできるか否かによって判定した。この結果、実施例１〜３の合金とチタン、洋白、モネルとは、ロウ付けが良好であり、ロウ付けによる変形も生じなかった。これは、実施例１〜３の合金がチタン、洋白、モネルと同等の熱伝導性、電気抵抗を有し、また軟化温度も約７００℃と高いことによるものと考えることができる。
【００３１】
次に、実施例１〜３の合金の耐食性について試験した。耐食性は、人工汗試験により判定した。人工汗は、汗に類似した成分の水溶液を人工的に作ったものであって、塩化ナトリウム、硫化ナトリウム、尿素等を一定の割合で蒸留水に溶解して作成したものである。耐食性は、試料を人工汗に間欠浸漬した後、表面の変色を肉眼で観察し、変色があるか否かで判定した。この結果、実施例１〜３の合金は殆ど変色せず、耐食性は良好であった。
【００３２】
次に、メッキ性について試験した。メッキ性は、パラジウム−ニッケルを良好にメッキできるか否かによって判定した。試料をアルカリ脱脂浴中で電解脱脂した後、パラジウム−ニッケルメッキを行い、その後に曲げ試験を行い、メッキが剥離するか否かの判定をした。この結果、実施例１〜３の合金は、メッキ剥離が生ぜず、メッキ性は良好であった。これは、実施例１〜３の合金の表面に酸化皮膜が殆ど存在しないためと考えることができる。
【００３３】
上記のような実施例１から３に示す本発明の加工品及び鋳造品であるメガネフレームの部品によれば、ベリリウムを含有していないので、人体に障害を起こす虞が全くなく、また、ニッケルを含有していないので、肌に直接触れてもニッケルアレルギーのようなアレルギーを起こす虞が全くない。さらに、耐錆性が高く、メッキ処理の際に酸化皮膜を除去するような煩雑な作業が不要であり、表面にメッキ処理を施しても、メッキ剥離が生じるようなことは全くないものである。さらに、時効処理を必要とすることなく所定の強度が得られる。さらに、時効処理を行う場合であっても温度、時間の範囲が広く、それらの管理が容易である。さらに、チタン、洋白、モネル等のように、異材質のものとの溶接が簡単であり、そして、価格を安く抑えることができる。
【００３４】
なお、前記の説明においては、本発明による銅合金をメガネフレームの部品に適用したが、イヤリング、指輪、ネックレス、ブローチ、ブレスレット、時計等の婦人用のアクセサリーの部品、ネクタイピン、カフス、バックル、時計等の紳士用アクセサリーの部品、その他の周知の宝飾品、装飾品等に用いても良いものであり、その場合にも同様の作用効果を奏するのは勿論のことである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成したことにより、例えば、メガネフレームの部品に適用した場合に、ベリリウムが体内に入って人体に障害を起こす虞はなく、また、肌に直接触れてもニッケルアレルギーのようなアレルギーを起こす虞もないものである。また、耐錆性が高いので、メッキ処理の際に酸化皮膜を除去するような煩雑な作業が不要となり、メッキ処理が容易となる。また、酸化皮膜の存在によってメッキが剥離する虞がないので、長期的に良好なメッキの光沢が得られるものである。さらに、時効処理を必要とすることなく所定の強度が得られるので、製造工程数を削減することができ、製造コストを低減させることもできる。さらに、時効処理を行う場合であっても、温度、時間の範囲が広いので、それらの管理が容易であり、所定の硬度が容易に得られる。さらに、チタン、洋白、モネル等の異材質のものとの溶接が簡単であるので、デザインの選択の幅を広げることもできることになる。さらに、チタン等のように価格が高くないので、メガネフレームの部品として用いた場合に、全体としての価格を安く抑えることができ、安価なものを提供することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による銅合金からなる鋳造品及び加工品をメガネフレームの部品に適用した状態を示した説明図である。
【図２】図１に示すものの部分拡大図である。
【符号の説明】
１……メガネフレーム
２……テンプル
３……枠
４……ヨロイ
５……宝石
【図１】
2004176137.tif 000003
【図２】
2004176137.tif 000004