(57)【要約】【課題】優れたピンク発色と耐食性を有する複合材料を提供すること。【解決手段】Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕを有する複合材料であって、ＡｕとＣｕとの金属間化合物、及び、Ｐｔ単体を少なくとも有し、Ｘ線回折分析の２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度が、前記Ｐｔ単体のピークの強度の０．８〜４０倍であること。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕを有する複合材料であって、
ＡｕとＣｕとの金属間化合物、及び、Ｐｔ単体を少なくとも有し、
Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度が、前記Ｐｔ単体のピークの強度の０．８〜４０倍であることを特徴とする複合材料。
【請求項２】
前記Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度は、前記Ｐｔ単体のピークの強度の２〜４倍であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記金属間化合物がＡｕＣｕ３であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記Ｐｔ単体を主成分とする第１相と、前記金属間化合物を主成分とする第２相とを有してなり、前記第１相と前記第２相との間にＡｕが存在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複合材料。
【請求項５】
前記第２相がＣｕを主成分とするマトリクス中にＡｕが分散したものであることを特徴とする請求項４に記載の複合材料。
【請求項６】
Ｐｔ２５〜７５質量％、Ｃｕ１５〜４６質量％、Ａｕ９〜２５質量％、Ｐｄ１〜４質量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の複合材料。
【請求項７】
前記第１相および前記第２相は、一方の相が他方の相の周囲に配置されている状態で表面に露出していることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の複合材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の複合材料を用いたことを特徴とする装飾品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料及びこの複合材料を少なくとも一部に使用した装飾品に関する。
【背景技術】
【０００２】
希少価値が高く、美しい輝きを持つプラチナ（Ｐｔ）は、指輪やネックレス等の装飾品の材料として使用されている。Ｐｔ製の装飾品は、銀や金装飾品と比較して清楚な輝きを有することから、その希少性と併せて需要者に好まれ、  近年においては、需要者の嗜好の多様化により、Ｐｔの多色化が求められている。そのため、ＰｔやＰｔ合金、あるいはＰｔやＰｔ合金と色付粉末とを組み合わせた金属材料や複合材料が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の金属材料は、Ｐｔなどの貴金属やその合金と、セラミックスやガラスの色付粉末とを粉末治金加工することにより得られるものである。この金属材料では、混合する色付粉末の種類の適宜選択することにより、所望とする色とすることができる。
【０００４】
ここでピンク色の装飾品は銀装飾品においても見られるとおり、女性から多くの支持を集めている。そのため、Ｐｔにおいても、ピンク色の装飾品の登場が望まれている。
【特許文献１】特開昭５９−１３６４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の金属材料において、色付粉末を用いた場合には、Ｐｔ本来の金属光沢、すなわち清楚な輝きが損なわれてしまいかねない。これに対して本発明は、優れたピンク発色と耐食性を有する複合材料を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に鑑みて本発明は、Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕを有する複合材料であって、ＡｕとＣｕとの金属間化合物、及び、Ｐｔ単体を少なくとも有し、Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度が、前記Ｐｔ単体のピークの強度の０．８〜４０倍であることを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度は、前記Ｐｔ単体のピークの強度の２〜４倍であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記金属間化合物がＡｕＣｕ３であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記Ｐｔ単体を主成分とする第１相と、前記金属間化合物を主成分とする第２相とを有してなり、前記第１相と前記第２相との間にＡｕが存在していることを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記第２相がＣｕを主成分とするマトリクス中にＡｕが分散したものであることを特徴とする。
【００１１】
さらに、Ｐｔ２５〜７５質量％、Ｃｕ１５〜４６質量％、Ａｕ９〜２５質量％、Ｐｄ１〜４質量％であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記第１相および前記第２相は、一方の相が他方の相の周囲に配置されている状態で表面に露出していることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記複合材料を用いた装飾品を提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る複合材料によれば、Ｐｔ本来の金属光沢である清楚な輝き維持しつつ、優れたピンク色を発色する複合材料となる。さらに、ＡｕとＣｕとの反応が優先されることにより、Ｃｕ単体が低減されるので耐食性にも優れる。さらに、Ｐｔ単体とＣｕとの反応を抑制することができ、ＰｔＣｕによる白色を低減できるので、ＡｕＣｕ３によるピンク色をさらに強く発色する複合材料となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下においては、本発明に係る装飾品および複合材料について、指輪を例にとって図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明に係る複合材料の適用対象である装飾品、あるいは本発明に係る装飾品は、指輪に限定されるものではない。
【００１６】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示した指輪１は、リング状の部分の全体が複合材料２０によって形成されたＳＥＭ写真である。図２に示したように、複合材料２０は、第１相２１、第２相２２を有している。図３は第１相２１であるＰｔについてＥＤＳマッピングしたもの、図４は第２相２２であるＣｕについてＥＤＳマッピングしたもの、図５はＡｕについてＥＤＳマッピングしたものである。図６は図２の複合部材をＸＲＤ分析したときの金属間化合物のプロファイルであり、丸印はＰｔ、三角印はＰｔＣｕ、四角印はＡｕＣｕ３のピークを示している。
【００１７】
本発明に係る複合材料によれば、Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕを有する複合材料であって、ＡｕとＣｕとの金属間化合物、及び、Ｐｔ単体を少なくとも有し、Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度が、前記Ｐｔ単体のピークの強度の０．８〜４０倍である。さらに本発明に係る複合材料によれば、前記Ｘ線回折分析の回折角２θ=３６〜４４°の範囲において、前記金属間化合物全体のピーク強度は、前記Ｐｔ単体のピークの強度の２〜４倍であるが好ましい。
【００１８】
前記金属間化合物全体のピーク強度が、前記Ｐｔ単体のピークの強度の０．８〜４０倍であれば、ＣｕがＡｕＣｕ３として多く存在し、ＰｔＣｕが低減されているので、優れたピンク発色を示すことができる。また、Ｃｕ単体としての存在比率が低減され、ＣｕがＡｕＣｕ３として多く存在するので、耐食性に優れたものを得ることが可能となる。さらに前記金属間化合物全体のピーク強度は、前記Ｐｔ単体のピークの強度の２〜４倍であれば、優れたピンク発色と耐食性を両立させることができる。
【００１９】
さらに本発明によれば、前記金属間化合物がＡｕＣｕ３であることが好ましい。Ｃｕが金属間化合物として存在していれば、単なる合金よりも化学的に安定であり、耐食性も好ましいものになる。なお、前記金属間化合物はＡｕＣｕであっても構わない。
【００２０】
さらに本発明によれば、前記Ｐｔ単体を主成分とする第１相と、前記金属間化合物を主成分とする第２相とを有してなり、前記第１相と前記第２相との間にＡｕが存在していることが好ましい。これにより第２相内部のＣｕを耐食性の高いＡｕで囲い込むことになり（不図示）、耐食性も向上する。
【００２１】
さらに本発明によれば、前記第２相がＣｕを主成分とするマトリクス中にＡｕが分散したものであることが好ましい。これにより第２相の内部をＡｕが網目状に囲い込むことになり、腐食の進行を遮断できるので、第２相２２の耐食性も向上する。図５において第２相２２中の暗部が、分散しているＡｕとして見受けられる。
【００２２】
さらに本発明によれば、Ｐｔ２５〜７５質量％、Ｃｕ１５〜４６質量％、Ａｕ９〜２５質量％、Ｐｄ１〜４質量％であることが好ましい。Ｐｔ２５〜７５質量％とされていることが好ましく、ＰｔとＣｕとの間の電池効果を低減するとともに、ピンク発色とすることが容易となる。さらに、Ｃｕ１５〜４６質量％であれば、同様にＰｔとＣｕとの間の電池効果を低減し、ピンク発色とするのが容易となる。さらに、Ａｕ９〜２５質量％であれば、ＣｕとＰｔとの反応によるＰｔＣｕの形成を抑制することができ、優れたピンク発色を得ることができる。さらに、Ｐｄ１〜４質量％であれば、第２相内部での電池効果を抑制した優れた複合材料を得ることができる。
【００２３】
ここで、第２相２２のＣｕの質量は、第１相２１のＰｔの質量を測定する場合と同様に、ＥＤＳ半定量分析によって計算することができる。Ｐｔを主成分とする第１相内に、Ｃｕを含む複数の第２相が配置されたものとなっている場合と、Ｃｕを含む第２相と、該第２相内に配置されたＰｔを主成分とする複数の第１相が配置されたものとなっている場合のいずれでもよい。
【００２４】
第１相２１のＰｔ質量は、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析）半定量分析によって計算することができる。すなわち、表面から数μｍの深さ領域より発生する特性Ｘ線を検出して、各元素分析を行い、そのピーク強度から組成を計算することができる。
【００２５】
Ｐｔ単体を主成分とする第１相内２１に、ＡｕとＣｕとの金属間化合物を主成分とする第２相２２が配置されたものとなっている場合において、複合材料２０はその表面において第２相２２の一部が露出するためにピンク色となる。これは真空プラズマ焼結を用いることで、複合材料２０の全体が金属間化合物とはなっていないからである。一方、鋳造法によって得られる複合材料では、全体が金属間化合物となり、ピンク発色させることは容易ではない。
【００２６】
また、第２相２２の一部は表面に露出しており、このような露出部の直径（平均値）は、５〜１５０μｍであるのが好ましく、複合材料２０がピンク色となり易く、長期間にわたって使用していても露出部が酸化されてしまう可能性が低い。なお、第２相２２の平均結晶粒径は、第１相２１の平均結晶粒径を測定する場合と同様の手法により算出すればよい。
【００２７】
次に、本発明の複合材料２０の製造方法を、放電プラズマ焼結法により指輪１を形成する場合を例にとって説明する。
【００２８】
まず、Ｐｔを含むＰｔ粉末と、Ｃｕを含むＣｕ粉末とを所定割合で混合して混合粉末とする。Ｐｔ粉末としては、たとえば平均粒径が９〜１５０μｍ、純度が９９．９％以上のものを使用するのが好ましい。Ｃｕ粉末としては、たとえば平均粒径が５〜１５０μｍ、純度が９９．９％以上のものを使用するのが好ましい。
【００２９】
複合材料２０にＰｔ以外の貴金属を添加するには、Ｐｔ粉末またはＣｕ粉末として、Ｐｔと他の金属との合金またはＣｕと他の金属との合金を使用してもよく、またＰｔ粉末およびＣｕ粉末の他に、貴金属粉末を混合してもよい。
【００３０】
次いで、混合粉末を焼結金型内に充填してリング形状に成形した後、この成形体に対して、真空雰囲気中で、たとえば焼成温度が２００℃〜５００℃、４Ｖ〜２０Ｖの低電圧でパルス状電流を印加する。これにより、成形体の粒子の間隙において、放電プラズマが瞬間的に発生し、成形体が焼結される。
【００３１】
ここで、成形体を形成するときの成形圧力は、たとえば３００〜５００ＭＰａとされ、複合材料２０に気孔が発生を低減するものであり、原料充填により応力集中を起こしずらい。焼成温度を２００℃〜５００℃とするのは、焼結不良および過焼成を低減するためであり、いずれの場合も焼結体が脆くなることを低減するものである。一方、印加パルス電圧を４Ｖ〜２０Ｖとするのは、成形体の間隙において充分な放電を起こし、目的とするプラズマ状態が達成するとともに、異常放電が生じる可能性を低くするためであり、いずれの場合も目的とする組成状態が得られ易くなる。
【００３２】
このような放電プラズマ焼結法では、高エネルギー密度とジュール熱を広く応用することにより、電力消費量が少なく効率の良い焼結が可能となる。そのため、昇温・保持時間を含めた焼結時間は、概ね５〜２０分程度の比較的短時間となり、鋳造法のように、材料全体が金属間化合物となることもなく、Ｐｔを主成分とする第１相２１に、Ｃｕを主成分とする複数の第２相２２を分散させたものとすることができる。
【００３３】
図７に示した時計７は、ベルト７０の少なくとも表層が複合材料層とされている。ベルト７０は、全体が本発明の複合材料により形成されていてもよく、芯材の表面を本発明の複合材料により被覆したものであってもよい。時計７においては、側縁７１が本発明の複合材料により形成されていてもよく、この場合にも、側縁７１は、全体が本発明の複合材料により形成されていてもよく、芯材の表面を本発明の複合材料により被覆したものであってもよい。ベルト７０または側縁７１において芯材の表面に複合材料層を形成する場合には、複合材料層の厚みは、たとえば０．０３〜０．１μｍとされる。
【００３４】
図８に示したメガネ８は、フレーム８０の少なくとも表層が複合材料層とされている。フレーム８０は、全体が本発明の複合材料により形成されていてもよく、芯材の表面を本発明の複合材料により被覆したものであってもよい。フレーム８０において芯材の表面に複合材料層を形成する場合には、複合材料層の厚みは、たとえば０．０３〜０．１μｍとされる。
【００３５】
本発明は、上述した指輪、時計およびメガネに限らず、他の装飾品の一部または全部として適用することができる。本発明を適用することができる他の装飾品としては、たとえばペンダント、ネックレス、ブレスレット、万年筆などの文房具類、食器、置物、ゴルフクラブ、携帯電話、あるいはボタンなどを挙げることができる。
【実施例】
【００３６】
本実施例においては、複合材料からなる試料の断面における組織状態、複合材料の色、耐食性を評価した。
【００３７】
（試料の作製）
試料は、Ｐｔ粉末およびＣｕ粉末を混合して得られる混合粉末を焼結金型において、成形圧力を５５０ＭＰａとしてリング状に成形した後、放電プラズマ焼結法に焼成することによりリング状に形成した。Ｐｔ粉末およびＣｕＡｕＰｄ粉末の比率は表１に示した通りとし、平均粒径は５０〜１００μｍで制御した。また、焼成条件は、室温から所定の昇温速度で４５０℃まで昇温させた後、この温度状態を５分間保持してから自然冷却を行なったものである。また、試料のサイズは、内径１９．８ｍｍ、外径２３ｍｍ、厚み５ｍｍに設定した。
【００３８】
（組織状態の評価）
試料の組織状態は、第１相２１、第２相２２（図２参照）の存在および組成をＳＥＭ写真（ＳＥＭ：日本電子製ＪＳＭ−６７００Ｆ、Ｔｉｌｔ：０°、蒸着：なし、加速電圧：１５ｋＶ、倍率：３０００倍、観察像：反射電子組成像）で観察し、各元素毎のＥＤＳマッピング（ＥＤＡＸ:ｇｅｎｅｓｉｓ２０００、Ｔｉｌｔ:０°、蒸着：なし、加速電圧：２５ｋＶ、ｓｔａｎｄａｒｄ／ＳＵＴＷ）をすることにより行なった。Ｘ線回折分析の条件は、ＸＲＤ（スペクトリクス株式会社製ＰＷ３０５０、２θ＝３５°〜９０°、ステップサイズ０．１°、スキャンステップ時間６秒、オフセット０°、発散スリットサイズ（ＤＳ）２°、受光スリットサイズ（ＲＳ）０．３°、測定温度２５℃、ターゲットＣｕ、Ｘ線出力設定４０ｋＶ、５０ｍＡ、ゴニオメータ半径２３０ｍｍ、フォーカス−ＤＳ間距離１００ｍｍ）で実施した。
【００３９】
第１、２相２１、２２の存在は、ＳＥＭ観察により行ない、組成はＥＤＳ半定量分析を行なうことにより確認した。
【００４０】
組織状態の評価結果は、試料１〜１２について表１に示した。
【００４１】
（色の評価）
Ｌａｂの分析装置として、コニカミノルタ社製分光測定計ＣＭ−５０８ｄを用い、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２９に準じて測定した結果を表１に示した。表１において、理想的なＬａｂ（Ｌ＝７０〜８０、ａ＝＋３０〜＋４０、ｂ＝−１０〜−２０）である場合を◎印、良好なＬａｂ（Ｌ＝６５〜８５、ａ＝＋２５〜＋４５、ｂ＝５〜−２５）である場合を○印、使用可能なＬａｂ（Ｌ＝６０〜９０  、ａ＝＋２０〜＋５０、ｂ＝０〜−３０）を△印、使用不可能な範囲外のＬａｂを×印を付した。
【００４２】
（耐食性の評価）
試料の耐食性は、バフ研磨した試料を人口汗に半浸漬させて４０±５℃の雰囲気にて３０分間放置した後に変色の度合い、表面の状態を目視により確認することにより行なった。
【００４３】
人口汗は、食塩９．２ｇ／Ｌ、硫化ナトリウム０．８ｇ／Ｌ、尿素１．７ｇ／Ｌ、アンモニア水０．１８ｍＬ／Ｌ、ショ糖０．２２ｇ／Ｌ、乳酸１．１ｍＬ／Ｌ、純水１Ｌにより作製した。
【００４４】
耐食性の評価結果は表１に示した。耐食性に特に優れた場合を◎印、優れていれた場合を○印、耐食が認められるが実用上問題のない程度である場合を△印、実用上問題がある程度の耐食が認められる場合を×印を付した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
（結果の考察）
表１から分かるように、まず色に関して色相では、試料Ｎｏ．２〜６、８〜１１は、視認可能なピンク色を呈していた。これに対して、試料Ｎｏ．１は、Ｐｔ組成が多すぎるためピンク色を呈するものではなかった。  また色に関して明度では、試料Ｎｏ．７はＰｔが少なすぎるため、Ｐｔ本来の輝き（明度）を得ることができなかった。
【００４７】
次に、耐食性に関しては、試料Ｎｏ．１〜６、８〜１１は、実用上の問題が生じる程の腐食は認められなかった。これに対して、試料Ｎｏ．７は、Ｃｕ組成が多すぎるため耐食性を有するものではなかった。
【００４８】
以上の結果から、本発明の試料Ｎｏ．２〜６、８〜１１のように、ピンク色で、耐食性に優れた複合材料とすることができ、指輪のような耐食性がよりシビアに要求される装飾品であっても、長期にわたってピンク色の金属光沢を維持したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１（ａ）は本発明に係る装飾品の一例である指輪の全体斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のIIａ−IIａ線に沿う断面図である。
【図２】本発明に係る複合材料の組織状態の一例を示すＳＥＭ写真である。
【図３】本発明に係る複合材料のＰｔについてＥＤＳマッピングをしたＳＥＭ写真である。
【図４】本発明に係る複合材料のＣｕについてＥＤＳマッピングをしたＳＥＭ写真である。
【図５】本発明に係る複合材料のＡｕについてＥＤＳマッピングをしたＳＥＭ写真である。
【図６】本発明に係る複合材料についてＸ線回折分析したチャート図である。
【図７】本発明に係る複合材料を用いた時計の模式図である。
【図８】本発明に係る複合材料を用いた眼鏡の模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    指輪
７    時計
７０  （時計の）ベルト
７１  （時計の）側縁
８    メガネ
８０  （メガネの）フレーム
２０  複合材料
２１  第１相
２２  第２相
３１  外縁部
３２  中央部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５】
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