特許 6570774 時計部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6570774

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】時計部品

(51)【国際特許分類】

   C22C 14/00 20060101AFI20190826BHJP

   G04B 37/22 20060101ALI20190826BHJP

   A44C 5/00 20060101ALI20190826BHJP

   C22F 1/18 20060101ALN20190826BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20190826BHJP

【ＦＩ】

   C22C14/00 Z

   G04B37/22 A

   A44C5/00 E

   !C22F1/18 H

   !C22F1/00 604

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 624

   !C22F1/00 630J

   !C22F1/00 640A

   !C22F1/00 673

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 684C

   !C22F1/00 692A

   !C22F1/00 692B

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 694B

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-565430(P2018-565430)

(86)(22)【出願日】2018年8月28日

(86)【国際出願番号】JP2018031821

(87)【国際公開番号】WO2019044851

(87)【国際公開日】20190307

【審査請求日】2018年12月13日

(31)【優先権主張番号】特願2017-163459(P2017-163459)

(32)【優先日】2017年8月28日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】塚本 元気

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 一浩

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 英人

(72)【発明者】

【氏名】岡村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 順一

【審査官】 川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５３０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５０２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４０９９５４１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ １４／００

Ｃ２２Ｆ １／１８

Ｃ２２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チタン合金からなる時計部品であって、
前記チタン合金は、質量％で、
Ａｌ：１．０〜３．５％、
Ｆｅ：０．１〜０．４％、
Ｏ：０．００〜０．１５％、
Ｃ：０．００〜０．１０％、
Ｓｎ：０．００〜０．２０％、
Ｓｉ：０．００〜０．１５％、
及び
残部：Ｔｉ及び不純物
からなり、
α相の結晶粒の平均粒径が１５．０μｍ以下であり、
α相の結晶粒の平均アスペクト比が１．０以上３．０以下であり、
α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３０以下であり、
ビッカース硬度Ｈｖ５．０が２００以上、２６０以下であることを特徴とする時計部品。

【請求項2】

α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数が、２．０〜１０．０本であることを特徴とする請求項１に記載の時計部品。

【請求項3】

Ｏ含有量（質量％）を［Ｏ］、Ａｌ含有量（質量％）を［Ａｌ］、Ｆｅ含有量（質量％）を［Ｆｅ］としたとき、６３［Ｏ］＋５［Ａｌ］＋３［Ｆｅ］が１３．０以上２５．０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の時計部品。

【請求項4】

前記時計部品が時計ケースであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の時計部品。

【請求項5】

前記時計部品が時計バンドであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の時計部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チタン合金を含む時計部品に関する。

【背景技術】

【0002】

時計ケース等の時計部品に用いられる材料として、ステンレス及びチタン合金が挙げられる。チタン合金は、比重、耐食性、生体適合性等の点でステンレスより時計部品に適している。しかし、チタン合金は研磨後の鏡面性でステンレスに劣る。

【0003】

化学組成の制御によりチタン合金の硬度を高めて鏡面性を向上することも可能であるが、従来のチタン合金では、硬度の上昇に伴って加工性が大きく低下してしまう。加工性の低下は、例えばリューズや時計バンドを取り付けるための穴あけを困難にする。

【0004】

例えば、特許文献１には、重量で０．５％以上の鉄を含有させたチタン合金により、高硬度化と鏡面性の向上を図ることが記載されている。特許文献２には、重量で０．５〜５％の鉄を含有させ、αとβの２相組織にしたチタン合金により、高硬度化を図ることが記載されている。特許文献３には、Ａｌを４．５％、Ｖを３％、Ｆｅを２％、Ｍｏを２％、Ｏを０．１％含み、結晶組織がα＋β型であるチタン合金が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】日本国特開平７−０４３４７８号公報

【特許文献2】日本国特開平７−０６２４６６号公報

【特許文献3】日本国特開平７−１５０２７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１及び２に記載されたチタン合金では、研磨時に発生する摩擦熱によって温度が上昇し、硬度が低下して鏡面性が劣化するおそれがある。特許文献３に記載されたチタン合金では、ビッカース硬度が４００以上と過剰に高く、優れた鏡面性が得られるものの、機械加工が困難になる。

【0007】

本発明は、良好な加工性を有し、優れた鏡面性を得ることができる時計部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の概要は以下の通りである。

【0009】

（１）
チタン合金からなる時計部品であって、
前記チタン合金は、質量％で、
Ａｌ：１．０〜３．５％、
Ｆｅ：０．１〜０．４％、
Ｏ：０．００〜０．１５％、
Ｃ：０．００〜０．１０％、
Ｓｎ：０．００〜０．２０％、
Ｓｉ：０．００〜０．１５％、
及び
残部：Ｔｉ及び不純物
からなり、
α相の結晶粒の平均粒径が１５．０μｍ以下であり、
α相の結晶粒の平均アスペクト比が１．０以上３．０以下であり、
α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３０以下であり、
ビッカース硬度Ｈｖ５．０が２００以上、２６０以下であることを特徴とする時計部品。

【0010】

（２）
α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数が、２．０〜１０．０本であることを特徴とする（１）に記載の時計部品。

【0011】

（３）
Ｏ含有量（質量％）を［Ｏ］、Ａｌ含有量（質量％）を［Ａｌ］、Ｆｅ含有量（質量％）を［Ｆｅ］としたとき、６３［Ｏ］＋５［Ａｌ］＋３［Ｆｅ］が１３．０以上２５．０以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の時計部品。

【0012】

（４）
前記時計部品が時計ケースであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の時計部品。

【0013】

（５）
前記時計部品が時計バンドであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の時計部品。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、良好な加工性を有し、優れた鏡面性を得ることができる時計部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る時計部品を備えた腕時計を示す図である。

【図2】針状組織からなるα＋β型二相合金におけるα相の組織の光学顕微鏡写真である。

【図3】本実施形態に係るチタン合金部材のα相の組織を示す光学顕微鏡写真である。

【図4】本発明の実施形態に係るチタン合金部材のα相の組織における、β相分布の均一性（β粒の均一分散）を説明するための光学顕微鏡写真である。

【図5】Ｔｉ熱延板を仮想した、β粒が層状に分布している場合を示す模式図である。

【図6】β粒が局所的に集中している場合を示す模式図である。

【図7】β相の結晶粒の数密度の変動係数を算出する手順を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る時計部品を備えた腕時計を示す図である。

【0017】

腕時計５は、図１に示すように、腕時計ケース１を備えている。この腕時計ケース１の１２時側と６時側とには、時計バンド２が取り付けられている。腕時計ケース１の３時側には、リューズ３が設けられている。腕時計ケース１の上部開口部には、時計ガラス（風防）４が取り付けられている。腕時計ケース１の内部に指針７が収納されている。腕時計ケース１、時計バンド２及びリューズ３は、いずれも本発明の実施形態の一例であり、下記のチタン合金を含む。

【0018】

本実施形態に係る時計部品に含まれるチタン合金の化学組成について詳述する。後述のように、本実施形態に係る時計部品は、熱間圧延、焼鈍、切断、スケールの除去、熱間鍛造、機械加工及び鏡面研磨等を経て製造される。従って、チタン合金の化学組成は、時計部品の特性のみならず、これらの処理に好適なものである。以下の説明において、チタン合金に含まれる各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。本実施形態に係る時計部品に含まれるチタン合金は、Ａｌ：１．０〜３．５％、Ｆｅ：０．１〜０．４％、Ｏ：０．００〜０．１５％、Ｃ：０．００〜０．１０％、Ｓｎ：０．００〜０．２０％、Ｓｉ：０．００〜０．１５％、及び残部：Ｔｉ及び不純物からなる。

【0019】

（Ａｌ：１．０〜３．５％）
Ａｌは、鏡面研磨、特に乾式研磨時の温度上昇に伴う硬度の低下を抑制する。Ａｌ含有量が１．０％未満では、鏡面研磨時に十分な硬度が得られず、優れた鏡面性が得られない。従って、Ａｌ含有量は１．０％以上であり、好ましくは１．５％以上である。一方、Ａｌ含有量が３．５％超では、硬度が過大（例えば、ビッカース硬度Ｈｖ５．０が２６０超）となり、十分な加工性が得られない。従って、Ａｌ含有量は３．５％以下であり、好ましくは３．０％以下である。

【0020】

（Ｆｅ：０．１〜０．４％）
Ｆｅは、β安定化元素であり、β相の生成に伴うピン止め効果によりα相の結晶粒の成長を抑制する。詳細は後述するが、α相の結晶粒が小さいほど凹凸が目立ちにくく鏡面性が高い。Ｆｅ含有量が０．１％未満では、α相の結晶粒の成長を十分に抑制することができず、優れた鏡面性が得られない。従って、Ｆｅ含有量は０．１％以上であり、好ましくは０．１５％以上である。一方、Ｆｅはβ安定化度が高く、わずかな添加量の差によりβ相分率に大きく影響し、β相分率が２０％となる温度Ｔ_β20が大きく変動する。温度Ｔ_β20が鍛造温度を下回ると、針状組織が形成し、α相のアスペクト比の平均値が３．０を超える場合が考えられる、もしくは、β相密度の変動係数が０．３０を超えてしまう場合が考えられる。従って、Ｆｅ含有量は０．４％以下であり、好ましくは０．３５％以下である。

【0021】

（Ｏ：０．００〜０．１５％）
Ｏは、必須元素ではなく、例えば不純物として含有される。Ｏは、硬度を過度に高めて加工性を低下させる。Ｏは、室温程度の温度での硬度を上昇させるが、Ａｌと比較して鏡面研磨時の温度上昇に伴う硬度の低下が顕著であり、鏡面研磨時の硬度にあまり寄与しない。このため、Ｏ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｏ含有量が０．１５％超で、加工性の低下が顕著である。従って、Ｏ含有量は０．１５％以下であり、好ましくは０．１３％以下である。Ｏ含有量の低減にはコストがかかり、０．０５％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｏ含有量は０．０５％以上としてもよい。

【0022】

（Ｃ：０．００〜０．１０％）
Ｃは、必須元素ではなく、例えば不純物として含有される。Ｃは、ＴｉＣを生成し、鏡面性を低下させる。このため、Ｃ含有量は低ければ低いほどよい。特に、Ｃ含有量が０．１％超で、鏡面性の低下が顕著である。従って、Ｃ含有量は０．１％以下であり、好ましくは０．０８％以下である。Ｃ含有量の低減にはコストがかかり、０．０００５％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｃ含有量は０．０００５％以上としてもよい。

【0023】

（Ｓｎ：０．００〜０．２０％）
Ｓｎは、必須元素ではないが、Ａｌと同様に、鏡面研磨、特に乾式研磨時の温度上昇に伴う硬度の低下を抑制する。従って、Ｓｎが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｓｎ含有量は好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｓｎ含有量が０．２０％超では、加工性に悪影響を与える可能性がある。従って、Ｓｎ含有量は０．２０％以下であり、好ましくは０．１５％以下である。

【0024】

（Ｓｉ：０．００〜０．１５％）
Ｓｉは、必須元素ではないが、Ｆｅと同様に、結晶粒の成長を抑制し、鏡面性を向上する。また、ＳｉはＦｅよりも偏析しにくい。従って、Ｓｉが含有されていてもよい。この効果を十分に得るために、Ｓｉ含有量は好ましくは０．０１％以上であり、より好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｓｉ含有量が０．１５％超では、Ｓｉの偏析により鏡面性に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、Ｓｉ含有量は０．１５％以下であり、好ましくは０．１２％以下である。

【0025】

Ｏ含有量（質量％）を［Ｏ］、Ａｌ含有量（質量％）を［Ａｌ］、Ｆｅ含有量（質量％）を［Ｆｅ］としたとき、好ましくは下記の式１であらわされるパラメータＱの値は１３．０以上２５．０以下である。パラメータＱの値が１３．０未満では、十分な硬度（例えば、２００以上のビッカース硬度Ｈｖ）が得られず、鏡面性が低下することがある。パラメータＱの値が２５．０超では、硬度が過大（例えば、ビッカース硬度Ｈｖが２６０超）となり、十分な加工性が得られないことがある。
Ｑ＝６３［Ｏ］＋５［Ａｌ］＋３［Ｆｅ］ ・・・（式１）

【0026】

（残部：Ｔｉ及び不純物）
残部は、Ｔｉ及び不純物である。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、例えばＣ、Ｎ、Ｈ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｏが例示される。これらＣ、Ｎ、Ｈ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｏの合計量が０．４％以下であることが望ましい。

【0027】

次に、本実施形態に係る時計部品に含まれるチタン合金の組織について詳述する。本実施形態に係るチタン合金部材は、α相母相中にβ相が分散した金属組織を有し、望ましくはα相面積率が９０％以上であるα−β型チタン合金（二相組織）である。本実施形態では、α相の結晶粒の平均粒径が１５.０μｍ以下であり、α相の結晶粒の平均アスペクト比が１．０以上３．０以下であり、α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３０以下である。

【0028】

（α相の結晶粒の平均粒径：１５．０μｍ以下）
α相の結晶粒の平均粒径が１５．０μｍ超では、凹凸が目立ちやすく、優れた鏡面性が得られない。従って、α相の結晶粒の平均粒径は１５．０μｍ以下であり、好ましくは１２．０μｍ以下である。α相の結晶粒の平均粒径は、例えば金属組織観察用の試料を用いて撮影された光学顕微鏡写真から線分法により取得できる。例えば２００倍の倍率で撮影された３００μｍ×２００μｍの光学顕微鏡写真を準備し、この光学顕微鏡写真の縦横に５本ずつ線分を引く。線分ごとに当該線分を横切るα相の結晶粒の結晶粒界の数を用いて平均粒径を算出し、合計で１０本の線分に対応する平均粒径の算術平均値をもってα相の結晶粒の平均粒径とする。なお、結晶粒界の数を数える際、双晶境界の数を含めないものとする。また、前記撮影にあたっては、鏡面研磨された試料断面をフッ硝酸水溶液でエッチングすることにより、α相は白色、β相は黒色を呈するため、容易にα相とβ相を識別できる。なお、β相にＦｅが濃化する性質を利用して、ＥＰＭＡでα相とβ相を判別することも可能である。例えば、母相であるα相と比較して、Ｆｅの強度が１．５倍以上である領域をβ相と判断することができる。

【0029】

（α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数：２．０本以上１０．０本以下）
母相と双晶の界面（双晶境界）には、結晶粒界と同様な結晶の不連続面が存在するため、双晶が多く存在するほど、結晶粒径が小さくなった場合と同等の効果が、実質的に得られる。すなわち、研磨時の凹凸が小さくなり、優れた鏡面性が得られる。α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数が２．０本以下の場合、目立った効果が得られない。そのため、α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数は２．０本以上が好ましく、３．０本以上がさらに好ましい。一方、α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数が１０．０本を超える場合、硬度が高くなりすぎ、加工性が低下する。そのため、α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数は１０．０本以下が好ましく、８．０本以下がさらに好ましい。なお、変形双晶数の測定は、金属組織観察用の試料から任意に選ばれた視野１２０μｍ×８０μｍの光学顕微鏡写真を準備し、その視野内で観察されるすべてのα相の結晶粒を対象に変形双晶の本数を数える。その算術平均値でもってα相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数を求める。

【0030】

（α相の結晶粒の平均アスペクト比：１．０以上３．０以下）
α相の結晶粒のアスペクト比は、当該α相の結晶粒の長軸の長さを短軸の長さで除算して得られる商である。ここで、「長軸」とは、α相の結晶粒の粒界（輪郭）上の任意の２点を結ぶ線分のうちで、長さが最大になるものをいい、「短軸」とは、長軸に直交し、かつ粒界（輪郭）上の任意の２点を結ぶ線分のうちで、長さが最大になるものをいう。α相の結晶粒の平均アスペクト比が４．０超では、形状異方性が高いα相の結晶粒に付随する凹凸が目立ちやすく、優れた鏡面性が得られない。従って、α相の結晶粒の平均アスペクト比は３．０以下であり、好ましくは２．５以下である。また、長軸と短軸が等しい場合は、アスペクト比が１．０になる。アスペクト比は、その定義上、１．０未満になることはない。なお、チタン合金部材は熱間鍛造を経て製造されるため、組織を観察する断面によってα相の結晶粒の平均アスペクト比に無視できない程度の相違があり得る。このため、α相の結晶粒の平均アスペクト比としては、互いに直交する３つの断面間の平均値を用いる。断面ごとの平均アスペクト比は、例えば２００倍の倍率で撮影された３００μｍ×２００μｍの光学顕微鏡写真内で面積が最大のものから５０個のα相の結晶粒を抽出し、これらのアスペクト比の平均値を算出することで取得する。

【0031】

図２に、針状組織からなるα＋β型二相合金におけるα相の組織の光学顕微鏡写真を示し、図３に、本実施形態に係るチタン合金部材のα相の組織を示す光学顕微鏡写真を示す。針状組織は凹凸が目立ちやすく、優れた鏡面性が得られない。本実施形態に係るチタン合金部材におけるα相の結晶粒は、針状組織と区別するため、平均アスペクト比は３．０以下である。

【0032】

（α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数：０．３０以下）
ここで、α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数の求め方を、図４〜６を参照にして説明する。図４は、発明の実施形態に係るチタン合金部材のα相の組織における、β相分布の均一性（β粒の均一分散）を説明するための光学顕微鏡写真であり、β相の結晶粒の数密度の変動係数は０．３０以下である。図５は、Ｔｉ熱延板を仮想した、β粒が層状に分布している場合を示す模式図であり、β相の結晶粒が層状に分布し、β相の結晶粒の数密度の変動係数は１．０である。図６は、β粒が局所的に集中している場合を示す模式図であり、β相の結晶粒の数密度の変動係数は約１．７である。

【0033】

α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数は、β相の分布の均一性を示す指標であり、次のようにして算出される。先ず、図７（１）に示すように、２００倍の倍率で撮影された３００μｍ（横）×２００μｍ（縦）の光学顕微鏡写真を縦に１０等分、横に１０等分し、１００枡に分割する。次いで、各枡ごとにβ粒の数密度（各枡に存在するβ粒の数を枡の面積で除した値）を求める。この時、円相当径で０．５μｍ以上のβ粒を対象とし、二つ以上の枡にまたがって存在するβ粒はそれぞれの枡に０．５個存在しているものとして数える。例えば、図７（２）に示すように、拡大した縦横３×３個の枡において、円相当径が０．５μｍ未満のβ粒１０は、鏡面性を向上させる効果に劣るため、β粒の数に計上しない。また、二つの枡にまたがって存在するβ粒１１は、それぞれの枡に０．５個存在しているものとして数える。例えば図７（２）に拡大して示した縦横３×３個の各枡のβ粒の数密度（個数／μｍ^２）は、図７（３）のようになる。その後、図７（１）に示した１００枡間のβ粒の数密度の相加平均及び標準偏差を計算する。そして、標準偏差を相加平均で除して得られる商をα相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数とする。α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３０超では、β相の分布の不均一さに起因して鏡面研磨時に凹凸が生じやすく、優れた鏡面性が得られない。従って、α相中に分散したβ相の結晶粒の数密度の変動係数は０．３０以下であり、好ましくは０．２５以下である。

【0034】

［製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る時計部品の製造方法の一例について説明する。この製造方法では、先ず、上記の化学組成のチタン合金素材の熱間圧延及び室温までの冷却を行って熱延材を得る。次いで、熱延材の焼鈍及び室温までの冷却を行って熱延焼鈍材を得る。その後、その後、熱延焼鈍材のサイズの調整、スケールの除去及び熱間鍛造を行う。熱間鍛造は２〜１０回繰り返し、繰り返しの度に室温まで冷却する。続いて、機械加工及び鏡面研磨を行う。このような方法により、本発明の実施形態に係る時計部品を製造することができる。

【0035】

（熱間圧延）
チタン合金素材は、例えば原料の溶解、鋳造及び鍛造により得ることができる。熱間圧延は、α及びβの二相域（β変態温度Ｔ_β100よりも低い温度域）で開始する。二相域で熱間圧延を行うことで、六方最密充填構造（hexagonal
close-packed：ｈｃｐ）のｃ軸が熱延焼鈍材の表面に垂直な方向に配向し、面内での異方性が小さくなる。異方性の低下は鏡面性の向上に極めて有効である。β変態温度Ｔ_β100もしくはβ変態温度Ｔ_β100より高温で熱間圧延を開始すると、針状組織の割合が高くなり、平均値が１．０以上３．０以下のアスペクト比を備えたα相の結晶粒が得られない。

【0036】

（焼鈍）
熱延材の焼鈍は、６００℃以上、β相分率が２０％となる温度Ｔ_β20以下の温度域で、３０分以上２４０分以下の条件で行う。焼鈍温度が６００℃未満では、焼鈍によって再結晶を完了させることができず、加工組織が残存し、α相の結晶粒の平均アスペクト比が３．０を超えたり、β相分布が不均一な加工組織が残存し、優れた鏡面性が得られない。一方、焼鈍温度が温度Ｔ_β20超では、針状組織の割合が高くなり、α相の結晶粒の平均アスペクト比が３．０を超える、もしくは、β相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３を超えてしまう。また、α相の結晶粒が１５μｍを超えてしまう恐れがある。焼鈍時間が３０分未満では、焼鈍によって再結晶を完了させることができず、加工組織が残存し、α相の結晶粒の平均アスペクト比が３．０を超えたり、β相分布が不均一な加工組織が残存し、優れた鏡面性が得られない。焼鈍時間が２４０分超では、α相の結晶粒の平均粒径が１５μｍ超となり、優れた鏡面性が得られない。また、焼鈍が長時間になるほどスケールが厚くなり、歩留まりが低下する。

【0037】

（サイズの調整、スケールの除去）
熱延焼鈍材を熱間鍛造に用いる金型に適したサイズに加工する。時計ケースを製造する場合は熱延焼鈍材（厚板）からブランク材を切り出す。時計バンドを製造する場合は、熱延焼鈍材（丸棒）の線引き又は圧延を行う。その後、酸洗又は切削により熱延焼鈍材の圧延面に存在するスケールを除去する。酸洗及び切削の両方によりスケールを除去してもよい。

【0038】

（熱間鍛造）
基本的には、所定の焼鈍を行うことでα相の結晶粒の平均粒径および平均アスペクト比は本発明を満たすことができるが、熱間鍛造なしではβ相の結晶粒の数密度の変動係数が本発明を満たさなくなる。熱間鍛造の温度が７５０℃未満では、材料の変形抵抗が大きく、工具の欠損や摩耗を助長する。一方、熱間鍛造の温度が温度Ｔ_β20超では、針状組織の割合が高くなり、α相の結晶粒のアスペクト比の平均値が３．０を超える、もしくは、β相の結晶粒の数密度の変動係数が０．３を超えてしまう。鍛造回数が多いほど、β相の分布が均一になりやすく、α相の結晶粒のアスペクト比を小さくしやすい。

【0039】

β変態温度Ｔ_β100及びβ相分率が２０％となる温度Ｔ_β20は、状態図から取得することができる。状態図は、例えばＣＡＬＰＨＡＤ（Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry）法により取得することができ、例えば、そのためにＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＢ社の統合型熱力学計算システムであるＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ及び所定のデータベース（ＴＩ３）を用いることができる。

【0040】

熱間鍛造後、室温まで冷却する。その際、鍛造温度から５００℃に至るまでの平均冷却速度が、２０℃／ｓ未満では、冷却中にβ相が生成し、その後の加熱でβ相の分布が均一になりにくく、β相の結晶粒の数密度の変動係数を０．３以下にすることができない。また、冷却中にＡｌ及びＦｅが拡散し、これらの濃度のむらが生じ、鏡面研磨後の表面状態にもむらが生じる。水冷を行う場合の平均冷却速度は、対象物のサイズにも依存するが、概ね３００℃／ｓであり、空冷を行う場合の平均冷却速度は、概ね３℃／ｓであるので、水冷を行うことが好ましい。

【0041】

そして、熱間鍛造と室温までの冷却を繰り返し行う。１回のみの鍛造では、β相の結晶粒の数密度の変動係数を０．３以下にすることができなかったり、α相の結晶粒の平均アスペクト比を３．０以下にすることができなかったりする。一方、鍛造及び冷却を１１回以上繰り返しても、組織の変化は小さく、徒に歩留まりの低下及び製造コストの増加を招くことがある。冷却後の再加熱中にβ相が均一分散する。

【0042】

α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数を２．０本以上とするためには、最終鍛造時の最大減面率を０．１０以上にする必要がある。一方、α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数を１０．０本以下とするためには、最終鍛造時の最大減面率を０．５０以下にする必要がある。ここで、減面率は、材料の或る断面における鍛造前の断面積Ａ₁と鍛造後の断面積Ａ₂より｛（Ａ₁−Ａ₂）／Ａ₁｝で計算できる。本発明では最終鍛造の圧縮方向に平行な断面のうち、最も減面率が大きな断面における減面率を最大減面率とする。

【0043】

（機械加工）
熱間鍛造後には切削等の機械加工を行う。例えば、腕時計ケースを製造する場合には、リューズを取り付けるための穴あけや時計バンドを取り付けるための穴あけを行う。

【0044】

（鏡面研磨）
機械加工後には鏡面研磨を行う。湿式研磨、乾式研磨のどちらを行ってもよいが、ダレの抑制の観点から乾式研磨が湿式研磨よりも好ましい。乾式研磨では湿式研磨よりも温度が高くなりやすいが、本実施形態では、適切な量のＡｌが含有されているため、温度上昇に伴う硬度の低下が抑制される。鏡面研磨の具体的方法は特に規定しないが、例えば、麻系、草系、布系等の研磨用ホイールやサンドペーパーを目的によって使い分けながら行う。

【0045】

このようにして時計部品を製造することができる。

【0046】

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【実施例】

【0047】

次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

【0048】

この実施例では、表１に示す化学組成を有する複数の素材を準備した。表１中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はＴｉ及び不純物である。表１中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。

【0049】

【表1】

【0050】

次いで、表２−１〜２−２に示す条件で素材の熱間圧延、焼鈍及び熱間鍛造を行い、時計部品形状を模擬した評価用サンプルを作製し、その後に乾式研磨を行った。乾式研磨では、研磨紙の粗い番手から細かい番手へと順に研磨し、その後バフ研磨仕上げし、鏡面を得た。表２−１〜２−２中の下線は、その条件が本発明に係る時計部品の製造に適した範囲から外れていることを示す。

【0051】

【表2-1】

【0052】

【表2-2】

【0053】

そして、乾式研磨後に鏡面性の評価を行った。鏡面性の評価では、写像性を表すパラメータであるＤＯＩ（Distinctness of Image）を用いた。ＤＯＩ測定はＡＳＴＭ Ｄ ５７６７に準拠し、入射光の角度は２０°で行った。ＤＯＩはたとえば、Ｒｈｏｐｏｉｎｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製アピアランスアナライザーＲｈｏｐｏｉｎｔ ＩＱ Ｆｌｅｘ２０などを用いて測定することが出来る。鏡面性はＤＯＩが高いほど良く、ＤＯＩが６０以上の試料を鏡面性の合格ラインとした。また、鏡面性の評価を行った部材を任意の断面で切断し、鏡面研磨、エッチング後、光学顕微鏡写真を撮影し、この写真を用いて、α相の平均粒径、α相の平均アスペクト比、β相の数密度の変動係数及びα相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数を測定した。また、ビッカース硬さ試験により硬度（Ｈｖ５．０）を測定した。

【0054】

これらの結果を表３−１〜３−２に示す。表３−１〜３−２中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れているか、その評価が本発明で得ようとする範囲から外れていることを示す。なお、表３−１〜３−２中、粒径：α相の結晶粒の平均粒径、アスペクト比：α相の結晶粒の平均アスペクト比、β粒密度の変動係数：β相の結晶粒の数密度の変動係数である。

【0055】

【表3-1】

【0056】

【表3-2】

【0057】

表３−１〜３−２に示すように、実施例１〜２３では、本発明範囲内にあるため、優れた鏡面性及び加工性を両立することができた。α相の結晶粒１個あたりの平均変形双晶数が２．０〜１０．０本の実施例１〜２１において、特に良好な結果が得られた。

【0058】

比較例１〜２では、Ｏ含有量が高すぎるため、硬度が高すぎて加工性が低い。比較例３では、Ａｌ含有量が低すぎるため、硬度が低すぎて鏡面性が低い。比較例４では、Ａｌ含有量が高すぎるため、硬度が高すぎて加工性が低い。比較例５では、Ｆｅ含有量が低すぎるため、α相の平均粒径が大きすぎ、鏡面性が低い。比較例６では、Ｆｅ含有量が高すぎるため、偏析により局所的に針状組織が存在し、β相の数密度の変動係数が高すぎ、鏡面性が低い。比較例７では、Ｏ含有量が高すぎ、Ｆｅ含有量が低すぎるため、α相の平均粒径が大きすぎ、硬度が低すぎて鏡面性が低い。比較例８では、Ｏ含有量及びＦｅ含有量が高すぎるため、硬度が高すぎて加工性が低い。比較例９では、Ａｌ含有量及びＦｅ含有量が高すぎるため、β相の数密度の変動係数が高すぎ、鏡面性が低く、硬度が高すぎて加工性が低い。
比較例１０では、Ｆｅ含有量が高すぎるため、β相の数密度の変動係数が高すぎ、鏡面性が低い。
比較例１１〜１２では、Ａｌ含有量が高すぎ、Ｆｅ含有量が低すぎるため、α相の平均粒径が大きすぎ、鏡面性が低く、硬度が高すぎて加工性が低い。比較例１３では、Ｏ含有量が高すぎ、Ａｌ含有量が低すぎるため、鏡面性が低い。比較例１４では、Ｏ含有量及びＡｌ含有量が高すぎ、Ｆｅ含有量が低すぎるため、α相の平均粒径が大きすぎ、鏡面性が低く、硬度が高すぎて加工性が低い。比較例１５では、Ｃ含有量が高すぎるため、ＴｉＣが生成し、鏡面性が低い。

【0059】

比較例１６では、熱延温度が高すぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎ、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。比較例１７では、焼鈍温度が低すぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎるため、鏡面性が低い。比較例１８では、焼鈍温度が高すぎ、α相の平均粒径が大きすぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎ、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。比較例１９では、焼鈍時間が短すぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎるため、鏡面性が低い。比較例２０では、焼鈍時間が長すぎ、α相の平均粒径が大きすぎるため、鏡面性が低い。比較例２１では、鍛造温度が低すぎるため、金型に損傷が生じて試料を作製できなかった。比較例２２では、鍛造温度が高すぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎ、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。比較例２３では、鍛造回数が少なすぎ、α相の平均アスペクト比が大きすぎ、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。比較例２４では、鍛造後の平均冷却速度が低すぎ、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。比較例２５〜２６では、鍛造を行わず、β相の数密度の変動係数が高すぎるため、鏡面性が低い。

【符号の説明】

【0060】

１：時計ケース
２：時計バンド
３：リューズ
４：時計ガラス（風防）
５：腕時計
７：指針
１０：円相当径が０．５μｍ未満のβ粒
１１：二つの枡にまたがって存在する円相当径が０．５μｍ以上のβ粒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】