特開 2024-113789 複合焼結体および複合焼結体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113789

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】複合焼結体および複合焼結体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 33/02 20060101AFI20240816BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20240816BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20240816BHJP

   B22F 3/14 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

C22C33/02 C

B22F1/00 T

B22F3/02 S

B22F3/14 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018978

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】村井 剛志

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018AA33

4K018BA17

4K018BB04

4K018BD09

4K018CA29

4K018DA03

4K018DA11

4K018FA06

4K018HA03

4K018KA25

(57)【要約】

【課題】鋼種の違いに伴う良好な意匠性を表面内に有し、表面の再研磨を行ってもその意匠性を維持し得る複合焼結体およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている第１部分と、前記第１ステンレス鋼とは鋼種が異なる第２ステンレス鋼の焼結体で構成され、界面で前記第１部分と拡散接合している第２部分と、を有し、前記第１部分が露出している表面を第１表面とし、前記第２部分が露出している表面を第２表面とするとき、前記第１表面と前記第２表面との段差が１００μｍ以下であり、前記第１表面の研磨時の光反射率と、前記第２表面の研磨時の光反射率と、の差が２％以上であることを特徴とする複合焼結体。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている第１部分と、
前記第１ステンレス鋼とは鋼種が異なる第２ステンレス鋼の焼結体で構成され、界面で前記第１部分と拡散接合している第２部分と、
を有し、
前記第１部分が露出している表面を第１表面とし、
前記第２部分が露出している表面を第２表面とするとき、
前記第１表面と前記第２表面との段差が１００μｍ以下であり、
前記第１表面の研磨時の光反射率と、前記第２表面の研磨時の光反射率と、の差が２％以上であることを特徴とする複合焼結体。

【請求項2】

前記第１表面のビッカース硬さと、前記第２表面のビッカース硬さと、の差が、３００以下である請求項１に記載の複合焼結体。

【請求項3】

前記第１ステンレス鋼は、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏを含むオーステナイト系ステンレス鋼であり、
前記第２ステンレス鋼は、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕを含む析出硬化系ステンレス鋼であり、
Ｍｏは、前記界面を介して５μｍ以上２００μｍ以下の幅で拡散しており、
Ｃｕは、前記界面を介して１０μｍ以上３００μｍ以下の幅で拡散している請求項１または２に記載の複合焼結体。

【請求項4】

前記第１表面および前記第２表面を１００μｍの研磨量で再研磨し、
前記再研磨を行う前の前記第１表面の光反射率をＲａとし、
前記再研磨を行った後の前記第１表面の光反射率をＲｂとするとき、
｜Ｒａ－Ｒｂ｜は、１０％以下である請求項１または２に記載の複合焼結体。

【請求項5】

請求項１に記載の複合焼結体を製造する方法であって、
前記第１ステンレス鋼で構成されている第１粉末を含む第１組成物、および、前記第２ステンレス鋼で構成されている第２粉末を含む第２組成物を用い、多色成形を行って多色成形体を得る成形工程と、
前記多色成形体を焼結し、複合焼結体を得る焼結工程と、
を有し、
前記第１粉末の収縮開始温度と、前記第２粉末の収縮開始温度と、の温度差が５０℃以下であることを特徴とする複合焼結体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合焼結体および複合焼結体の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

金属材料は、金属特有の光沢を有しているため、様々な製品の外装等に用いることで、意匠性の向上に寄与する。

【0003】

例えば、特許文献１には、２．０ｍｍ以下の凹凸による線、点、面、外周の境界の段差による凹面または凸面および着色から選択される１または２以上の組み合わせで形成されている記号、模様、文字または絵その他の情報表示を有する装飾が表面に施されている金属板が開示されている。このような装飾は、凹凸の組み合わせによるものであるため、はっきりと確認可能なものとなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２２６２１６号公報

【発明の概要】

【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に記載の金属板は、用途によっては、使用に伴い、装飾が設けられている表面にキズや汚れが付き、模様や文字等の意匠が当初の状態から劣化する場合がある。このような場合、金属板の表面に再研磨を行い、意匠の状態を復活させる処理を行うことがある。

【0006】

ところが、表面に再研磨を行うと、凹凸の凹面の深さが浅くなったり、凸面の高さが低くなったりする。また、再研磨の研磨量が大きい場合には、凹凸が消失する。そうなると、情報表示の機能が低下するとともに、意匠性が低下する。

【0007】

また、凹凸での装飾には、表現のバリエーションに限界がある。つまり、凹面の深さや凸面の高さで表現できるデザインの種類には限りがあるため、意匠性を十分に高めるという観点では改善の余地がある。

【0008】

そこで、より良好な意匠性を有するとともに、再研磨を行ってもその意匠性を維持し得る金属材料の実現が課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の適用例に係る複合焼結体は、
第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている第１部分と、
前記第１ステンレス鋼とは鋼種が異なる第２ステンレス鋼の焼結体で構成され、界面で前記第１部分と拡散接合している第２部分と、
を有し、
前記第１部分が露出している表面を第１表面とし、
前記第２部分が露出している表面を第２表面とするとき、
前記第１表面と前記第２表面との段差が１００μｍ以下であり、
前記第１表面の研磨時の光反射率と、前記第２表面の研磨時の光反射率と、の差が２％以上である。

【0010】

本発明の適用例に係る複合焼結体の製造方法は、
上記複合焼結体を製造する方法であって、
前記第１ステンレス鋼で構成されている第１粉末を含む第１組成物、および、前記第２ステンレス鋼で構成されている第２粉末を含む第２組成物を用い、多色成形を行って多色成形体を得る成形工程と、
前記多色成形体を焼結し、複合焼結体を得る焼結工程と、
を有し、
前記第１粉末の収縮開始温度と、前記第２粉末の収縮開始温度と、の温度差が５０℃以下である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る複合焼結体を示す斜視図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図２に示す断面について元素分析を行い、Ｎｉ、ＣｕおよびＭｏの拡散状態を示す線分析結果である。

【図4】実施形態に係る複合焼結体の製造方法の構成を示す工程図である。

【図5】図４に示す複合焼結体の製造方法を説明するための図であって、多色成形体を示す斜視図である。

【図6】図４に示す複合焼結体の製造方法を説明するための図であって、図５のＢ－Ｂ線断面図である。

【図7】ＳＵＳ３１６Ｌ粉末を含む成形体およびＳＵＳ６３０粉末を含む成形体について取得されたＴＭＡ曲線の例である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の複合焼結体および複合焼結体の製造方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0013】

１．複合焼結体
まず、実施形態に係る複合焼結体について説明する。

【0014】

図１は、実施形態に係る複合焼結体１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【0015】

図１および図２に示す複合焼結体１は、上面１０１および下面１０２を有する円板状をなす金属焼結体である。また、複合焼結体１は、互いに隣接する、第１部分１１と、第２部分１２と、を有する。「複合」とは、特性の異なる部位が隣接して、一体化している状態を指している。第１部分１１は、上面１０１を平面視したとき、一例として星形をなしている。また、第２部分１２は、上面１０１を平面視したとき、一例として第１部分１１を取り囲む形状をなしている。そして、第１部分１１および第２部分１２の各平面視形状は、厚さ方向の全体において変化することなく、上面１０１から下面１０２まで続いている。

【0016】

第１部分１１は、第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている。第２部分１２は、第１ステンレス鋼とは鋼種が異なる第２ステンレス鋼の焼結体で構成されている。そして、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦは、互いに拡散接合している。本明細書における拡散接合とは、特に焼結拡散接合を指し、粉末同士を密着させ、構成材料の融点以下の温度で、界面ＩＦに生じる原子の拡散を利用した接合である。拡散接合により、界面ＩＦの構造上の一体化を図ることができ、隙間が生じにくくなる。このため、特性の異なる２つの部位を隣接させることができるので、それによる美的外観の向上を図ることができ、かつ、隙間による美的外観の低下や機械的特性の低下を抑制することができる。

【0017】

また、図１および図２では、第１部分１１の表面を「第１表面１３」とし、第２部分１２の表面を「第２表面１４」とする。本実施形態では、第１表面１３および第２表面１４が、それぞれ上面１０１の一部を構成している。

【0018】

第１表面１３と第２表面１４との段差は、１００μｍ以下になっている。このような構成によれば、上面１０１を略平坦面とみなすことができる。つまり、第１表面１３と第２表面１４との段差が前記範囲内であれば、段差を視認しても、段差があることをほとんど意識することがない。このため、上面１０１を見た者に、上面１０１を平坦でかつ平滑な面として認識させることができる。その結果、上面１０１に対し、例えばシンプルかつスマートなイメージを付与することができ、複合焼結体１で構成される金属製品の意匠性の向上を図ることができる。なお、本明細書において「平坦」とは、平面や曲面を問わず、段差が少ないこと、つまり、第１表面１３と第２表面１４を同一面とみなすことができる状態を指す。

【0019】

また、第１表面１３の研磨時の光反射率と、第２表面１４の研磨時の光反射率と、の差が２％以上である。このような構成によれば、第１表面１３と第２表面１４との間で、光反射率の差を十分に確保できるため、上面１０１を見た者に対し、第１表面１３および第２表面１４の存在、つまり両者の境界線を意識させることができる。これにより、境界線を適宜選択することによって、模様、絵、文字、記号、その他の情報等を表示し得る上面１０１を得ることができ、意匠性の向上を図ることができる。

【0020】

上記のような上面１０１は、前述したように、略平坦面であるにもかかわらず、十分な光反射率の差に基づく意匠が付与されている。この光反射率の差は、第１ステンレス鋼および第２ステンレス鋼という２種類の鋼種に基づくものであるため、上面１０１に再研磨を行っても、光反射率の差が失われることがない。つまり、上面１０１は、鏡面でありながら、再研磨しても失われない意匠を有する面となる。したがって、上記のような構成によれば、上面１０１の再研磨を繰り返し行っても、良好な意匠を維持し得る複合焼結体１を実現することができる。

【0021】

１．１．第１部分
第１部分１１は、前述したように、第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている。

【0022】

第１ステンレス鋼は、前述した光反射率の差が満たされるように、第２ステンレス鋼との関係に基づいて適宜選択される。第１ステンレス鋼としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系（二相系）ステンレス鋼等が挙げられる。

【0023】

オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｌ、ＳＵＳ３０１Ｊ１、ＳＵＳ３０２Ｂ、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｃｕ、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｎ１、ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、ＳＵＳ３０４Ｊ１、ＳＵＳ３０４Ｊ２、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１２Ｌ、ＳＵＳ３１５Ｊ１、ＳＵＳ３１５Ｊ２、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｎ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１６Ｔｉ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３１７ＬＮ、ＳＵＳ３１７Ｊ１、ＳＵＳ３１７Ｊ２、ＳＵＳ８３６Ｌ、ＳＵＳ８９０Ｌ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳＸＭ１５Ｊ１等が挙げられる。

【0024】

フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３０ＬＸ、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４４５Ｊ１、ＳＵＳ４４５Ｊ２、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４４７Ｊ１、ＳＵＳＸＭ２７等が挙げられる。

【0025】

マルテンサイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４１０Ｓ、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４４０Ａ等が挙げられる。

【0026】

析出硬化系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１等が挙げられる。

【0027】

オーステナイト・フェライト系（二相系）ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等が挙げられる。

【0028】

なお、上記の記号は、ＪＩＳ規格に基づく材料記号である。本明細書における鋼種とは、上記材料記号で区別される。したがって、鋼種が異なるとは、上記材料記号が異なることをいう。第１ステンレス鋼および第２ステンレス鋼は、結晶組織に基づく分類が互いに異なっている場合はもちろん、互いに同じ分類の鋼種でかつ材料記号が異なる鋼種であってもよい。例えば、第１ステンレス鋼および第２ステンレス鋼は、材料記号が異なっていれば、双方がオーステナイト系ステンレス鋼という同一の分類の鋼種であってもよい。また、材料記号は、ＪＩＳ規格に基づくものに限定されず、他の規格に基づくものであってもよい。

【0029】

本明細書における第１ステンレス鋼の焼結体とは、第１ステンレス鋼の粉末を成形し、焼結して得られるものである。つまり、第１部分１１は、第１ステンレス鋼の粉末を用い、粉末冶金法により製造されている部位である。粉末冶金法によれば、目的の形状またはそれに近い形状の第１部分１１を容易に形成することができる。

【0030】

１．２．第２部分
第２部分１２は、前述したように、第２ステンレス鋼の焼結体で構成されている。

【0031】

第２ステンレス鋼は、前述した光反射率の差が満たされるように、第１ステンレス鋼との関係に基づいて適宜選択される。第２ステンレス鋼としては、例えば、第１ステンレス鋼として挙げた鋼種から適宜選択される。

【0032】

本明細書における第２ステンレス鋼の焼結体とは、第２ステンレス鋼の粉末を成形し、焼結して得られるものである。つまり、第２部分１２は、第２ステンレス鋼の粉末を用い、粉末冶金法により製造されている部位である。粉末冶金法によれば、目的の形状またはそれに近い形状の第２部分１２を容易に形成することができる。

【0033】

なお、図２に示す複合焼結体１では、上面１０１から下面１０２に至るまで、第１部分１１および第２部分１２がそれぞれ連続している。このため、上面１０１に対して研磨を何度繰り返しても、同一の意匠を有する研磨面を得ることができる。ただし、第１部分１１および第２部分１２は、必ずしも下面１０２まで連続している必要はなく、下面１０２には第１部分１１および第２部分１２のいずれか一方のみが露出している形態であってもよいし、境界線の形状が上面１０１とは異なる形状に変化して露出していてもよい。

【0034】

１．３．段差の高さ
第１表面１３と第２表面１４との段差は、前述したように１００μｍ以下とされるが、好ましくは３０μｍ以下とされ、より好ましくは１０μｍ以下とされる。段差が前記範囲内であれば、上面１０１を見た者に、上面１０１を平坦でかつ平滑な面として認識させることができる。また、上面１０１に対して研磨を繰り返しても、研磨後の段差は、上記範囲内に収まる可能性が高い。したがって、段差が前記範囲内であることで、研磨を繰り返しても見た目が変化しにくく、美的外観を維持し得る金属製品を実現することができる。なお、段差が前記上限値を上回ると、上面１０１を見た者が、段差の存在を意識するようになる。このため、複合焼結体１で構成される金属製品の意匠性が低下する。

【0035】

第１表面１３と第２表面１４との段差は、例えば、触針式段差・表面粗さ計、レーザー顕微鏡等により測定されるが、簡便性や面内バラつきを考慮した測定が可能であるという点で、レーザー顕微鏡により測定された値が好ましい。

【0036】

１．４．光反射率の差
第１表面１３の研磨時の光反射率と第２表面１４の研磨時の光反射率との差は、前述したように２％以上とされるが、好ましくは３％以上とされ、より好ましくは４％以上とされる。これにより、光反射率の差に基づいて、第１表面１３および第２表面１４を互いに異なる領域であると視認しやすくなる。つまり、上面１０１を見た者に対し、これらの境界線を意識させることができる。その結果、複合焼結体１で構成される金属製品の意匠性の向上を図ることができる。

【0037】

一方、光反射率の差の上限値は、特に設定されなくてもよいが、材料の調達コストが高くなるのを避けるという観点、つまり、調達しやすい材料で実現可能であるという観点で、２０％以下であるのが好ましく、１０％以下であるのがより好ましい。

【0038】

このように光反射率の差が付与されることで、上面１０１は、前述した良好な平坦性に基づいた鏡面と、それを背景にした模様や文字等の情報と、を有するものとなる。このような意匠は、従来の凹凸を利用した意匠では表現できないものであり、美的外観に優れる。

【0039】

上記の光反射率は、研磨面について測定される。研磨面は、ＪＩＳ Ｇ ４３０４：２００５に規定されている表面仕上げの記号＃４００に基づいて仕上げられた面をいう。また、光反射率は、研磨面に対し、入射角５°で入射した、波長３６０～８３０ｎｍの光の平均正反射率とする。正反射率とは、研磨面に入射した光束に対する、正反射した光束の比である。また、平均正反射率とは、波長３６０～８３０ｎｍの範囲における正反射率の平均値である。正反射率の測定には、例えば、日本分光株式会社製、紫外可視分光光度計Ｖ－７７０ＤＳおよび自動絶対反射率測定ユニットＡＲＭＮ－９２０が用いられる。

【0040】

また、波長５５５ｎｍの光の正反射率の差は、２％以上２０％以下であるのが好ましく、３％以上１０％以下であるのがより好ましい。これにより、比視感度が最も高い波長でも十分な光反射率の差が確保される。その結果、上面１０１を見た者に対し、よりコントラストが高く、美的外観に優れた意匠を実現することができる。

【0041】

１．５．ビッカース硬さ
第１表面１３のビッカース硬さと、第２表面１４のビッカース硬さと、の差は、特に限定されないが、３００以下であるのが好ましく、２５０以下であるのがより好ましく、２００以下であるのがさらに好ましい。ビッカース硬さの差を前記範囲内に設定することにより、上面１０１を研磨したとき、第１表面１３の研磨量と第２表面１４の研磨量との差を十分に小さくすることができる。これにより、研磨後でも、上面１０１の平坦性を良好に維持することができる。その結果、研磨を繰り返しても、初期の意匠性をより良好に維持し得る金属製品を実現することができる。

【0042】

ビッカース硬さの測定には、ビッカース硬度計が用いられる。測定荷重は、５ｋｇｆ（４９Ｎ）、荷重保持時間は１０秒とする。

【0043】

また、第１表面１３および第２表面１４の各ビッカース硬さは、１００以上５００以下であるのが好ましく、１５０以上４００以下であるのがより好ましい。これにより、上面１０１を研磨するとき、第１表面１３および第２表面１４を良好に研磨することができるとともに、キズ付きやすさを低減することができる。

【0044】

１．６．鋼種の組み合わせ例
また、第１ステンレス鋼および第２ステンレス鋼に用いる鋼種の組み合わせは、前述したように、光反射率の差に基づいて適宜選択されるが、第１ステンレス鋼がオーステナイト系ステンレス鋼であり、第２ステンレス鋼が析出硬化系ステンレス鋼である組み合わせが好ましく用いられる。この組み合わせでは、光反射率の差が特に大きい。このため、意匠の美的外観がより良好な金属製品を実現可能な複合焼結体１が得られる。

【0045】

なお、本実施形態では、上面１０１を平面視したとき、第１部分１１を取り囲むように第２部分１２が設けられている。このような配置によれは、第２部分１２で第１部分１１を保護することができる。この場合、第２ステンレス鋼には、第１ステンレス鋼よりもビッカース硬さが高い鋼種が好ましく用いられる。これにより、第２部分１２によって第１部分１１を保護する能力を高めることができる。その結果、例えばキズ付きや打痕、欠損等の発生を抑制しつつ、良好な意匠性を有する金属製品を実現可能な複合焼結体１が得られる。

【0046】

なお、取り囲むとは、第２部分１２が好ましくは図１に示すような閉じた環状をなしていることを指すが、環の一部が開いていてもよい。

【0047】

ここで、第１ステンレス鋼が、例えば、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏを含むオーステナイト系ステンレス鋼であり、第２ステンレス鋼が、例えば、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕを含む析出硬化系ステンレス鋼である場合について考える。この場合、第１ステンレス鋼が含むＭｏは、第２ステンレス鋼にほとんど含まれておらず、一方、第２ステンレス鋼が含むＣｕは、第１ステンレス鋼にほとんど含まれていない。このため、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦにおけるＭｏおよびＣｕの拡散状態を観察することによって、第１部分１１と第２部分１２との拡散接合の状態を評価することができる。また、両鋼種は、Ｎｉの含有率が大きく異なるため、Ｎｉの拡散状態によっても、拡散接合の状態を評価することができる。

【0048】

第１ステンレス鋼のＣｕの含有率および第２ステンレス鋼のＭｏの含有率は、それぞれ、０．１質量％以下であるのが好ましく、０．０５質量％以下であるのがより好ましい。これにより、上記効果がより確実に得られる。

【0049】

図３は、図２に示す断面について元素分析を行い、Ｎｉ、ＣｕおよびＭｏの拡散状態を示す線分析結果である。図３の横軸は、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦを跨ぐ分析対象範囲の位置を表している。図３の縦軸は、各元素の濃度を表している。

【0050】

図３に示す例では、界面ＩＦを介してＮｉ濃度に差が認められる。また、界面ＩＦの近傍では、このＮｉ濃度の差が徐々に緩和している。緩和している範囲の幅は、４０～５０μｍ程度と見積もられる。この範囲は、高濃度側のＮｉが低濃度側に拡散していることを裏付けている。本明細書では、この幅を「拡散接合幅Ｗ＿Ｎｉ」と呼ぶ。Ｎｉの拡散に基づく拡散接合幅Ｗ＿Ｎｉは、１０μｍ以上であるのが好ましく、２０μｍ以上であるのがより好ましい。

【0051】

図３に示す例では、界面ＩＦを介してＣｕ濃度に差が認められる。また、界面ＩＦの近傍では、このＣｕ濃度の差が徐々に緩和している。緩和している範囲の幅は、８０～１２０μｍ程度と見積もられる。この範囲は、高濃度側のＣｕが低濃度側に拡散していることを裏付けている。本明細書では、この幅を「拡散接合幅Ｗ＿Ｃｕ」と呼ぶ。Ｃｕの拡散に基づく拡散接合幅Ｗ＿Ｃｕは、１０μｍ以上であるのが好ましく、２０μｍ以上であるのがより好ましく、４０μｍ以上であるのがさらに好ましい。これにより、拡散接合幅Ｗ＿Ｃｕが十分に広く確保され、第１部分１１と第２部分１２との密着性がより高められる。その結果、上面１０１の研磨を繰り返しても、界面ＩＦに隙間等が生じにくくなり、良好な意匠性を維持しやすくなる。一方、Ｃｕの過拡散による組成バランスの悪化を抑制するという観点から、拡散接合幅Ｗ＿Ｃｕの上限値は、３００μｍ以下であるのが好ましく、２００μｍ以下であるのがより好ましい。

【0052】

図３に示す例では、界面ＩＦを介してＭｏ濃度に差が認められる。また、界面ＩＦの近傍では、このＭｏ濃度の差が徐々に緩和している。緩和している範囲の幅は、４０～６０μｍ程度と見積もられる。この範囲は、高濃度側のＭｏが低濃度側に拡散していることを裏付けている。本明細書では、この幅を「拡散接合幅Ｗ＿Ｍｏ」と呼ぶ。Ｍｏの拡散に基づく拡散接合幅Ｗ＿Ｍｏは、５μｍ以上であるのが好ましく、１０μｍ以上であるのがより好ましく、４０μｍ以上であるのがさらに好ましい。これにより、拡散接合幅Ｗ＿Ｍｏが十分に広く確保され、第１部分１１と第２部分１２との密着性がより高められる。その結果、上面１０１の研磨を繰り返しても、界面ＩＦに隙間等が生じにくくなり、良好な意匠性を維持しやすくなる。一方、Ｍｏの過拡散による組成バランスの悪化を抑制するという観点から、拡散接合幅Ｗ＿Ｍｏの上限値は、２００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以下であるのがより好ましい。

【0053】

また、上記の例のように、第１ステンレス鋼および第２ステンレス鋼は、鋼種が属する分類が互いに異なっているのが好ましい。これにより、第１ステンレス鋼と第２ステンレス鋼とで、結晶組織が異なるため、色相に差をつけることができる。このため、第１部分１１と第２部分１２との間で色相の差をつけることができ、コントラストが良好な意匠を得ることができる。

【0054】

１．７．再研磨に対する適性
上面１０１は、一度研磨に供された後、再研磨に供されることがある。このような場合、再研磨によって新たに１００μｍ程度の研磨量が研磨されることになる。実施形態に係る複合焼結体１では、このような再研磨が施された場合でも、前述した光反射率の差が大きく低下することがないため、良好な意匠性を維持できる。

【0055】

具体的には、第１表面１３および第２表面１４を含む上面１０１を１００μｍの研磨量で再研磨する。再研磨を行う前の第１表面１３の光反射率をＲａとし、再研磨を行った後の第１表面１３の光反射率をＲｂとする。このとき、再研磨の前後における光反射率差｜Ｒａ－Ｒｂ｜は、１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。これにより、再研磨の前後で、光反射率の差を十分に小さく抑えることができる。その結果、繰り返しの再研磨に対する良好な適性（耐久性）を有する複合焼結体１を実現することができる。

【0056】

再研磨前の第１表面１３および再研磨後の第１表面１３は、それぞれ、ＪＩＳ Ｇ ４３０４：２００５に規定されている表面仕上げの記号＃４００に基づいて仕上げられている。

【0057】

２．複合焼結体の製造方法
次に、実施形態に係る複合焼結体の製造方法について説明する。ここでは、前述した複合焼結体１を製造する方法を例にして説明する。

【0058】

図４は、実施形態に係る複合焼結体の製造方法の構成を示す工程図である。図５および図６は、図４に示す複合焼結体の製造方法を説明するための図である。

【0059】

図４に示す複合焼結体の製造方法は、成形工程Ｓ１０２と、焼結工程Ｓ１０４と、を有する。

【0060】

２．１．成形工程
成形工程Ｓ１０２では、第１組成物１１０および第２組成物１２０を用い、多色成形を行って、図５および図６に示す多色成形体１０を得る。図５は、多色成形体１０を示す斜視図であり、図６は、図５のＢ－Ｂ線断面図である。第１組成物１１０は、第１ステンレス鋼で構成されている第１粉末を含むコンパウンドである。第２組成物１２０は、第２ステンレス鋼で構成されている第２粉末を含むコンパウンドである。各コンパウンドは、粉末以外に有機バインダー、溶媒、各種添加物等を含んでいてもよい。

【0061】

第１粉末および第２粉末の各平均粒径は、特に限定されないが、０．５μｍ以上３０．０μｍ以下であるのが好ましく、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であるのがより好ましく、５．０μｍ以上１２．０μｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、複合焼結体１のさらなる緻密化を図ることができる。

【0062】

平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて取得された、粉末の体積基準での累積粒度分布において、頻度の累積が小径側から５０％である粒子径Ｄ５０のことをいう。

【0063】

多色成形では、例えば、金属粉末射出成形法（ＭＩＭ法）、押出成形法、熱溶融積層法（ＦＤＭ法）等において、２種類以上の組成物を用いて成形を行う、多色成形法が用いられる。このうち、金属粉末射出成形法が好ましく用いられる。金属粉末射出成形法では、成形型に原材料を射出して成形体を作製するため、寸法精度が高い多色成形体を効率よく作製することができる。

【0064】

また、射出成形では、第１組成物および第２組成物を互いに同時にまたは互いに時間差を空けながら、成形型のキャビティー内に射出する。これにより、２種類の組成物をキャビティー内に充填することができる。なお、多色成形では、３種類以上の組成物が用いられてもよい。

【0065】

多色成形法では、第１組成物および第２組成物で互いに物性のバランスをとることにより、界面ＩＦに隙間が生じるのを抑制し、最終的に製造される複合焼結体１の一体性を高める。

【0066】

具体的には、第１粉末の収縮開始温度Ｔ１［℃］と、第２粉末の収縮開始温度Ｔ２［℃］と、の温度差｜Ｔ１－Ｔ２｜が５０℃以下となるように設定する。収縮開始温度Ｔ１とは、後述する焼結処理において第１粉末の温度が上昇するとき、熱膨張よりも焼結による収縮が大きくなり始める温度をいう。収縮開始温度Ｔ２も、第２粉末の熱膨張よりも焼結による収縮が大きくなり始める温度である。温度差｜Ｔ１－Ｔ２｜を前記範囲内に設定することで、第１組成物の成形体と第２組成物の成形体とが互いに重複する温度範囲で焼結を開始できる。これにより、界面ＩＦでは双方の粉末を構成する原子を十分に拡散させることができる。その結果、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦが拡散接合している複合焼結体１を製造することができる。また、温度差｜Ｔ１－Ｔ２｜は、好ましくは３０℃以下とされ、より好ましくは２０℃以下とされる。

【0067】

収縮開始温度Ｔ１、Ｔ２は、熱機械分析（ＴＭＡ）により求められる。ＴＭＡでは、第１組成物の成形体および第２組成物の成形体を試料とし、例えばアルゴン雰囲気や窒素雰囲気のような不活性雰囲気で試料を加熱しながら変形量を取得する。そして、試料が収縮を開始した温度を、収縮開始温度Ｔ１、Ｔ２とする。なお、試料中の有機バインダーの量は、粉末の１０質量％とする。

【0068】

図７は、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末を含む成形体およびＳＵＳ６３０粉末を含む成形体について取得されたＴＭＡ曲線の例である。図７の横軸は温度、図７の縦軸は試料の変形量を表している。マイナスの変形量は、試料の収縮量を表している。なお、図７では、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末については、平均粒径が比較的小さい粉末と、平均粒径が比較的大きい粉末と、で個別に取得している。

【0069】

図７に示す各ＴＭＡ曲線は、９００～１０００℃の範囲に極大値を持つ曲線になっている。そこで、この例では、ＴＭＡ曲線が極大値をとるときの温度を、収縮開始温度としている。なお、粉末によっては、極大値を持たないＴＭＡ曲線が取得される場合もある。この場合は、収縮量が急激に大きくなる変曲点をとるときの温度を、収縮開始温度とすればよい。

【0070】

また、図７では、ＴＭＡ曲線から見積もられた収縮開始温度を表に示している。この表に示すように、鋼種や粒径の違いによって、収縮開始温度が異なっている。

【0071】

このように収縮開始温度Ｔ１、Ｔ２は、各粉末の鋼種、粒径、比表面積等により調整可能である。例えば粉末の粒径を小さくしたり、比表面積を大きくしたりすることにより、収縮開始温度Ｔ１、Ｔ２を下げることができる。また、フェライト系ステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼は、析出硬化系ステンレス鋼に比べて、収縮開始温度Ｔ１、Ｔ２が低い傾向がある。

【0072】

得られた多色成形体には、必要に応じて、脱脂処理を施すようにしてもよい。
脱脂処理における加熱条件は、鋼種および有機バインダーの組成や配合量によって若干異なるものの、温度が１００℃以上７５０℃以下、時間が０．１時間以上２０時間以下であるのが好ましく、温度が１５０℃以上６００℃以下、時間が０．５時間以上１５時間以下であるのがより好ましい。

【0073】

多色成形体を加熱する際の雰囲気は、特に限定されず、窒素、アルゴンのような不活性雰囲気、大気のような酸化性雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。

【0074】

２．２．焼結工程
焼結工程Ｓ１０４では、得られた多色成形体に焼結処理を施す。これにより、複合焼結体１が得られる。

【0075】

多色成形体では、前述したように、温度差｜Ｔ１－Ｔ２｜が最適化されている。このため、焼結時の昇温過程で、第１粉末が収縮を開始するタイミングと、第２粉末が収縮を開始するタイミングと、を揃えることができる。これにより、得られる複合焼結体１では、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦに隙間が生じるのを抑制することができる。その結果、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦが良好に拡散接合している複合焼結体１を製造することができる。

【0076】

焼結温度は、鋼種や粉末の粒径等によって異なるが、一例として９８０℃以上１４５０℃以下程度とされる。また、好ましくは１０５０℃以上１４００℃以下程度とされる。

【0077】

また、焼結時間は、０．２時間以上７時間以下とされるが、好ましくは１時間以上６時間以下程度とされる。

【0078】

焼結処理の雰囲気は、例えば、水素等の還元性雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧雰囲気等が挙げられる。減圧雰囲気の圧力は、常圧（１００ｋＰａ）未満であれば、特に限定されないが、１０ｋＰａ以下であるのが好ましく、１ｋＰａ以下であるのがより好ましい。

【0079】

その後、必要に応じて、複合焼結体１の上面１０１に研磨処理を施す。研磨処理は、上面１０１に生じる段差が１００μｍ超である場合に、それを１００μｍ以下にする目的の他、上面１０１の美的外観を高めることを目的として行うことができる。なお、研磨処理は、鏡面研磨の他、準鏡面研磨であってもよい。

【0080】

また、研磨処理に代えて、または研磨処理とともに、任意の仕上げ処理を行うようにしてもよい。仕上げ処理の例としては、例えば、エンボス加工、ヘアライン加工、バイブレーション加工、ダル加工、エッチング処理、化学発色処理、酸化黒色処理、酸化着色処理等が挙げられる。

【0081】

３．前記実施形態が奏する効果
以上のように、前記実施形態に係る複合焼結体は、第１部分１１と、第２部分１２と、を有する。第１部分１１は、第１ステンレス鋼の焼結体で構成されている。第２部分１２は、第１ステンレス鋼とは鋼種が異なる第２ステンレス鋼の焼結体で構成され、界面ＩＦで第１部分１１と拡散接合している。また、第１部分１１が露出している表面を第１表面１３とし、第２部分１２が露出している表面を第２表面１４とする。第１表面１３と第２表面１４との段差は、１００μｍ以下である。第１表面１３の研磨時の光反射率と、第２表面１４の研磨時の光反射率と、の差は、２％以上である。

【0082】

このような構成によれば、鋼種の違いに伴う良好な意匠性を上面１０１（表面）内に有し、上面１０１の再研磨を行ってもその意匠性を維持し得る複合焼結体１が得られる。このため、研磨を繰り返しても、初期の意匠性をより良好に維持し得る金属製品を実現することができる。また、界面ＩＦには、隙間が生じにくいので、隙間による美的外観の低下や機械的特性の低下を抑制することができる。

【0083】

このような金属製品としては、例えば、時計、カメラ、モバイル端末等の外装部品の他、装身具、食器類、スポーツ用品、銘板、パネル、賞杯、自動車等の輸送機器の内装部品、その他のハウジング等が挙げられる。

【0084】

また、前記実施形態に係る複合焼結体は、第１表面１３のビッカース硬さと、第２表面１４のビッカース硬さと、の差が、３００以下であることが好ましい。

【0085】

このような構成によれば、第１表面１３および第２表面１４を含む上面１０１を研磨したとき、第１表面１３の研磨量と第２表面１４の研磨量との差を十分に小さくすることができる。これにより、研磨後でも、上面１０１の平坦性を良好に維持することができる。その結果、研磨を繰り返しても、初期の意匠性をより良好に維持し得る金属製品を実現することができる。

【0086】

また、前記実施形態に係る複合焼結体では、第１ステンレス鋼が、Ｆｅ、ＮｉおよびＭｏを含むオーステナイト系ステンレス鋼であり、第２ステンレス鋼が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｕを含む析出硬化系ステンレス鋼であることが好ましい。さらに、Ｍｏは、界面ＩＦを介して５μｍ以上２００μｍ以下の幅で拡散しており、Ｃｕは、界面ＩＦを介して１０μｍ以上３００μｍ以下の幅で拡散していることが好ましい。

【0087】

このような構成によれば、第１部分１１と第２部分１２との密着性がより高められる。その結果、上面１０１の研磨を繰り返しても、界面ＩＦに隙間等が生じにくくなり、良好な意匠性を維持しやすくなる。

【0088】

また、前記実施形態に係る複合焼結体では、第１表面１３および第２表面１４を１００μｍの研磨量で再研磨し、再研磨を行う前の第１表面１３の光反射率をＲａとし、再研磨を行った後の第１表面１３の光反射率をＲｂとする。このとき、｜Ｒａ－Ｒｂ｜は、１０％以下であることが好ましい。

【0089】

このような構成によれば、再研磨の前後で、光反射率の差を十分に小さく抑えることができる。その結果、繰り返しの再研磨に対する良好な適性（耐久性）を有する複合焼結体１を実現することができる。

【0090】

また、前記実施形態に係る複合焼結体の製造方法は、前記実施形態に係る複合焼結体を製造する方法であって、成形工程Ｓ１０２と、焼結工程Ｓ１０４と、を有する。成形工程Ｓ１０２では、第１ステンレス鋼で構成されている第１粉末を含む第１組成物、および、第２ステンレス鋼で構成されている第２粉末を含む第２組成物を用い、多色成形を行って多色成形体を得る。焼結工程Ｓ１０４では、多色成形体を焼結し、複合焼結体を得る。そして、第１粉末の収縮開始温度Ｔ１と、第２粉末の収縮開始温度Ｔ２と、の温度差｜Ｔ１－Ｔ２｜が５０℃以下である。

【0091】

このような構成によれば、鋼種の違いに伴う良好な意匠性を上面１０１（表面）内に有し、上面１０１の再研磨を行ってもその意匠性を維持し得る複合焼結体１を製造することができる。また、第１部分１１と第２部分１２との界面ＩＦが良好に拡散接合しているので、隙間による美的外観の低下や機械的特性の低下を抑制し得る複合焼結体１を製造することができる。

【0092】

以上、本発明に係る複合焼結体および複合焼結体の製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0093】

例えば、本発明に係る複合焼結体は、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成物に置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【0094】

また、本発明に係る複合焼結体の製造方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。

【実施例0095】

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
４．複合焼結体の作製
４．１．実施例１
まず、第１粉末として平均粒径１０．６μｍのＳＵＳ３１６Ｌ粉末、第２粉末として平均粒径６．０μｍのＳＵＳ６３０粉末を用意した。なお、ＳＵＳ３１６Ｌは、オーステナイト系ステンレス鋼であり、ＳＵＳ６３０は、析出硬化系ステンレス鋼である。第１粉末および第２粉末の各収縮開始温度は、表１に示す通りである。

【0096】

次に、第１粉末と有機バインダーとを含むコンパウンド（第１組成物）および第２粉末と有機バインダーとを含むコンパウンド（第２組成物）を調製した。

【0097】

次に、調製したコンパウンドを用いて、金属粉末射出成形法により、多色成形体を作製した。続いて、多色成形体に脱脂処理および焼結処理を施し、複合焼結体を得た。
次に、複合焼結体の上面に研磨処理を施した。

【0098】

４．２．実施例２～８
複合焼結体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして複合焼結体を得た。

【0099】

４．３．比較例１～３
複合焼結体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして複合焼結体を得た。

【0100】

４．４．比較例４
ＳＵＳ３１６Ｌの溶製材にレーザー加工を施し、凹凸で表現された模様を形成した。なお、凹凸の深さは最大１００μｍであった。模様を形成した溶製材を、比較例４の複合焼結体とした。

【0101】

５．複合焼結体の構成
５．１．第１表面と第２表面の光反射率の差
各実施例および比較例１～３の複合焼結体について、第１表面および第２表面の各光反射率を測定した。そして、光反射率の差を算出した。算出結果を表１に示す。

【0102】

５．２．段差
各実施例および比較例１～３の複合焼結体について、第１表面と第２表面との境界線を跨ぐように、表面形状を取得した。表面形状の取得にはレーザー顕微鏡を用いた。
次に、表面形状から境界線における段差を算出した。算出結果を表１に示す。

【0103】

５．３．ビッカース硬さ
各実施例および各比較例の複合焼結体について、第１表面および第２表面の各ビッカース硬さを測定した。そして、ビッカース硬さの差を算出した。算出結果を表１に示す。なお、比較例４については、凹凸を形成した箇所と、凹凸を形成していない箇所とで、ビッカース硬さの差を算出し、これを表１に記載した。

【0104】

５．４．再研磨の前後における光反射率の差
各実施例および各比較例の複合焼結体の上面に対し、再研磨を施した。研磨量は１００μｍとした。そして、再研磨の前後における光反射率の差を算出した。算出結果を表１に示す。なお、比較例４については、凹凸を形成した箇所の再研磨の前後における光反射率を測定し、その差を算出した。

【0105】

６．複合焼結体の評価
６．１．再研磨前の美的外観
各実施例および各比較例の複合焼結体について、再研磨前の上面を観察した。そして、観察結果を以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１に示す。

【0106】

Ａ：上面の美的外観が特に高い
Ｂ：上面の美的外観がやや高い
Ｃ：上面の美的外観がやや低い
Ｄ：上面の美的外観が特に低い

【0107】

６．２．再研磨後の美的外観
各実施例および各比較例の複合焼結体について、再研磨後の上面を観察した。そして、観察結果を上記の評価基準に照らして評価した。

【0108】

次に、再研磨の前後における美的外観の変化を、以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１に示す。

【0109】

Ａ：再研磨の前後で美的外観が変化していない
Ｂ：再研磨の前後で美的外観が変化している

【0110】

６．３．界面の状態
実施例１～４および比較例１の複合焼結体について、厚さ方向に切断し、断面を研磨した。

【0111】

次に、研磨した断面について、元素分析を行い、ＣｕおよびＭｏの拡散接合幅を求めた。そして、求めた拡散接合幅を、以下の評価基準に照らして評価した。評価結果を表１に示す。

【0112】

Ａ：ＣｕまたはＭｏの拡散接合幅が４０μｍ以上である
Ｂ：ＣｕまたはＭｏの拡散接合幅が５μｍ以上４０μｍ未満である
Ｃ：ＣｕまたはＭｏの拡散接合幅が１μｍ以上５μｍ未満である
Ｄ：ＣｕまたはＭｏの拡散接合幅が１μｍ未満である

【0113】

【表1】

【0114】

表１に示すように、各実施例の複合焼結体は、再研磨前における美的外観が良好であった。特に鋼種の違いによる色相の差が平滑な面内に形成されており、独特で高い意匠性を生んでいることが認められた。また、再研磨の前後における美的外観の変化も認められなかった。さらに、実施例１～４の複合焼結体では、第１部分と第２部分との界面で良好な拡散接合が生じていることがわかった。

【0115】

一方、比較例１、２の複合焼結体では、界面に大きな段差が生じていた。これは、粉末同士で収縮開始温度に大きな差があったためと考えられる。

【0116】

また、比較例３の複合焼結体では、第１表面の研磨時の光反射率と、第２表面の研磨時の光反射率と、の差が小さかった。

【0117】

さらに、比較例４の複合焼結体では、再研磨によって凹凸が失われた。このため、比較例４の複合焼結体は、再研磨に対応できない、つまり、再研磨に対する適性を有していないことがわかった。

【符号の説明】

【0118】

１…複合焼結体、１０…多色成形体、１１…第１部分、１２…第２部分、１３…第１表面、１４…第２表面、１０１…上面、１０２…下面、１１０…第１組成物、１２０…第２組成物、ＩＦ…界面、Ｓ１０２…成形工程、Ｓ１０４…焼結工程、Ｗ＿Ｃｕ…拡散接合幅、Ｗ＿Ｍｏ…拡散接合幅、Ｗ＿Ｎｉ…拡散接合幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】