(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】
(24)【登録日】2023-03-24
(45)【発行日】2023-04-03
(54)【発明の名称】白金合金、並びにその白金合金からなる装飾品、鋳造品及び塑性加工品
(51)【国際特許分類】
C22C 5/04 20060101AFI20230327BHJP
A44C 9/00 20060101ALI20230327BHJP
A44C 25/00 20060101ALI20230327BHJP
【FI】
C22C5/04
A44C9/00
A44C25/00 A
(21)【出願番号】P 2019003808
(22)【出願日】2019-01-11
【審査請求日】2021-12-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000136561
【氏名又は名称】株式会社フルヤ金属
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【氏名又は名称】今下 勝博
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【氏名又は名称】岡田 賢治
(72)【発明者】
【氏名】丸子 智弘
(72)【発明者】
【氏名】大川 裕也
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 智明
【審査官】鈴木 毅
(56)【参考文献】
【文献】特開昭64-039335(JP,A)
【文献】特開平07-041886(JP,A)
【文献】特開平08-311583(JP,A)
【文献】特開平07-258773(JP,A)
【文献】特開平03-188231(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C22C 5/04
A44C 9/00
A44C 25/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
合金元素としてa質量%Y及びb質量%Siを含有し、a及びbが[数1]
、[数2]
及び[数3]を満たし、残部Pt及び不可避不純物からなることを特徴とする白金合金。
[数1]0.0040≦(a+b)<0.0100
[数2](a/b)≧1.2
[数3]b≧0.0001
【請求項2】
請求項1に記載の白金合金からなることを特徴とする装飾品。
【請求項3】
請求項
1に記載の白金合金からなることを特徴とする鋳造品。
【請求項4】
表面硬さが65HV以上90HV以下であることを特徴とする請求項3に記載の鋳造品。
【請求項5】
前記鋳造品の断面微細組織の観察における平均結晶粒径が200μm以上400μm以下である微細組織を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の鋳造品。
【請求項6】
請求項
1に記載の白金合金からなることを特徴とする塑性加工品。
【請求項7】
表面硬さが100HV以上であることを特徴とする請求項6に記載の塑性加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、白金合金、並びにその白金合金からなる鋳造品及び塑性加工品に関し、例えば、鋳造や塑性加工による割れを抑制しつつ、装飾材として機械的特性に優れた高純度白金合金、並びにその高純度白金合金からなる、装飾品として機械的特性に優れた鋳造品及び塑性加工品に関する。
【背景技術】
【0002】
Y等の希土類元素やSiをPtに添加して硬さ等の機械的特性を向上させた白金合金が提案されている。
【0003】
Yを0.01重量%~1重量%含有し、かつ残部がPtである白金合金が提案されている(例えば、特許文献1~3を参照。)。ここで、特許文献1には、「高品位Ptの鋳造が容易、良好で精密鋳造法により精密形状を得ることができる・・・また硬さが硬いので、疵がつき難い、変形し難い鋳造品が得られる」と記載されている。特許文献2には、「高品位Ptで且つろう付け後も軟化し難く、機械的強度特に硬さの優れたもの」と記載されている。特許文献3には、「鋳造時の湯流れが改善される他ピンホール等の材料欠陥も無い良好な材料」、「Ptの高品位で且つ機械的強度特に硬い材料で疵がつき難く、変形し難いという優れた効果」、「実施例においては、・・・延性、展性等の加工性及び弾性に富み・・・」と記載されている。
【0004】
また、純Pt中にYを1500重量ppm添加した純白金極細線用材料と、純Pt中にSiを500重量ppm添加した純白金極細線用材料が提案されている(例えば、特許文献4を参照。)。特許文献4には、これらの純白金極細線用材料を1100℃、30分熱処理を行った後、ダイス引きにて伸線加工した際、「伸線加工中に切断することが無く、・・・機械的特性に優れている」と記載されている。
【0005】
また、Y量を0.05重量%~5重量%の範囲にした耐熱性白金合金が提案されている(例えば、特許文献5を参照。)。特許文献5には、Bの実施例材料(純白金にイットリウムを0.1重量%添加した白金合金)の開示がある。この耐熱性白金合金は、装飾品、電気接点材料及び坩堝等に加工されても耐変形及び耐摩耗性等の効果が得られるとされている。
【0006】
さらに、0.01重量%~0.2重量%Siと0.005重量%~0.5重量%Inとを含有した装飾用白金合金が提案されている(例えば、特許文献6を参照。)。SiとInとの添加により非常に高い硬度の確保が可能であり、極めて優れた鋳造性を有し鋳造割れの防止が可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平7‐41884号公報
【文献】特開平7‐41885号公報
【文献】特開平7‐41886号公報
【文献】特開昭64‐39335号公報
【文献】特開昭51‐139521号公報
【文献】特開平11‐199951号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1~3に記載の白金合金では、Ptの含有量が99.9%未満、すなわちYと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%を超える場合、Pt999のホールマークを取得できない。また、Yと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%以下の場合、Pt999のホールマークは取得できるものの、機械的特性に関する具体的な測定値の記載がなく、実際に機械的特性に優れた高純度白金合金が得られるかどうかは不明である。
【0009】
特許文献4において、純Pt中にYを1500重量ppm(0.15重量%)添加した純白金極細線用材料は、Pt999のホールマークを取得できない。純Pt中にSiを500重量ppm(0.05質量%)添加した純白金極細線用材料では、Pt999のホールマークの取得ができるものの、純白金極細線用材料の製造に用いるインゴットを作製する際に、鋳造時に割れのないインゴットが得られるかどうかは不明である。また、純Pt中にYとSiとの両方を添加した純白金極細線用材料に関する記載はなく、YとSiとの関連性は不明である。
【0010】
特許文献5では、Yと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%を超える場合、Pt999のホールマークを取得できない。また、Yと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%以下の場合、Pt999のホールマークは取得できるものの、インゴット作製の際に、鋳造や塑性加工による割れがない耐熱性白金合金が得られるかどうかは不明である。
【0011】
特許文献6では、InとSiと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%を超える場合、Pt999のホールマークを取得できない。また、InとSiと不可避不純物との合計含有量が0.1重量%以下の場合、Pt999のホールマークは取得できるものの、塑性加工による割れがない白金合金が得られるかどうかは不明である。
【0012】
発明者らは、実験において、遠心鋳造装置を用いた真空中での遠心鋳造によって、特許文献1~6に示された組成を有する鋳造物を作製し、この鋳造物の硬度や割れの発生を調べた。この実験では、母相であるPtに比較し原子半径が大きく異なるYやSiの添加は硬度を上昇させるために有効であることを確認したが、特許文献1~6に示された組成を有する鋳造物は、硬度は高いものの割れの発生頻度が高く、製品の歩留まりが悪かった。さらに、装飾品としての使用を考えた場合、圧延や伸線等の塑性加工により鋳造物を各種形状に成形するが、加工硬化により割れや断線が発生することもあり、製品歩留まりは必ずしも良いものではなかった。
【0013】
割れが発生してしまう原因を特定しようと粒界や破面の分析を試みたが、明確な原因は突き止められなかった。しかし、YやSiは酸素との親和性が高く、溶解中の雰囲気に含まれる極微量の酸素を奪い、溶湯中においてYやSiの酸化物が生成しやすくなる。Yの含有量やSiの含有量が多いと、Yの酸化物やSiの酸化物の含有量も相対的に多くなって、これら酸化物がある量を超えて粒界等に存在すると、凝固収縮時の引張応力に耐えられず割れが発生するものと考えられる。
【0014】
前記課題を解決するために、本開示は、鋳造や塑性加工による割れを抑制しつつ、機械的特性に優れた高純度白金合金、並びにその高純度白金合金からなる装飾品、鋳造品及び塑性加工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】
【0015】
上記目的を達成するために、鋭意検討した結果、PtにYとSiとを極微量添加し、かつ、YとSiとの添加量を所定の範囲に限定することによって、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【0016】
本発明に係る白金合金は、合金元素としてa質量%Y及びb質量%Siを含有し、a及びbが[数1]、[数2]及び[数3]を満たし、残部Pt及び不可避不純物からなることを特徴とする。
[数1]0.0040≦(a+b)<0.0100
[数2](a/b)≧1.2
[数3]b≧0.0001
【0017】
本発明に係る装飾品は、本発明に係る白金合金からなることを特徴とする。ホールマークの取得に十分なPt純度を有することができるとともに、装飾品の製作時に割れ及び断線を抑制し、装飾品の使用時に外力による傷及び変形を抑制することができる。
【0018】
本発明に係る鋳造品は、本発明に係る白金合金からなることを特徴とする。
【0019】
本発明に係る鋳造品では、表面硬さが65HV以上90HV以下であることが好ましい。外力による傷及び凹みを抑制することができる。
【0020】
本発明に係る鋳造品では、前記鋳造品の断面微細組織の観察における平均結晶粒径が200μm以上400μm以下である微細組織を有することが好ましい。外力による傷及び凹みの抑制が可能な硬さを有する鋳造品を得ることができる。
【0021】
本発明に係る塑性加工品は、本発明に係る白金合金からなることを特徴とする。
【0022】
本発明に係る塑性加工品では、表面硬さが100HV以上であることが好ましい。外力による傷及び凹みを抑制することができる。
【発明の効果】
【0023】
本開示によれば、鋳造や塑性加工による割れを抑制しつつ、機械的特性に優れた高純度白金合金、並びにその高純度白金合金からなる装飾品、鋳造品及び塑性加工品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【
図1】ツリー状鋳造物の部分拡大概略図であって、平打ちリングを示す概略図である。
【
図2】実施例3で得た平打ちリングの表面の画像である。
【
図3】実施例3で得た平打ちリングの断面微細組織の走査型電子顕微鏡(SEM)画像である。
【
図4】比較例1で得た平打ちリングの表面の画像である。
【
図5】比較例1で得た平打ちリングの断面微細組織のSEM画像である。
【
図6】比較例2で得た平打ちリングの表面の画像である。
【
図7】比較例2で得た平打ちリングの断面微細組織のSEM画像である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【0026】
本実施形態に係る白金合金は、合金元素としてa質量%Y及びb質量%Siを含有し、a及びbが[数1]、[数2]及び[数3]を満たし、残部Pt及び不可避不純物からなる。
[数1]0.0040≦(a+b)<0.0100
[数2](a/b)≧1.2
[数3]b≧0.0001
【0027】
aは、0より大きく0.0100より小さく、好ましくは0.0020以上0.0080以下であり、より好ましくは0.0030以上0.0070以下であり、さらに好ましくは0.0040以上0.0060以下である。aが0である、すなわちYを含有しないと、外力による傷や変形を抑制するには不十分となる。aが0.0100以上であると、白金合金に割れが発生する。
【0028】
bは、0より大きく0.0100より小さく、好ましくは0.0001以上0.0040以下であり、より好ましくは0.0002以上0.0030以下であり、さらに好ましくは0.0003以上0.0020以下である。bが0である、すなわちSiを含有しないと、外力による傷や変形を抑制するには不十分となる。bが0.0100以上であると、白金合金に割れが発生する。
【0029】
aとbとの和、すなわち(a+b)は、0.0040以上0.0100未満である。好ましくは0.0045以上0.0085以下であり、より好ましくは0.0050以上0.0075以下である。(a+b)が0.0040未満であると、外力による傷や変形を抑制することができない。(a+b)が0.0100以上であると、白金合金に割れが発生する。
【0030】
aをbで除した数値、すなわち(a/b)は、1.2以上であり、好ましくは1.4以上、より好ましくは2.0以上である。(a/b)が1.2を下回ると白金合金に割れが発生する。(a/b)の上限値は、外力による傷や変形を抑制することを考慮して、24が好ましく、より好ましくは17であり、さらに好ましくは10である。
【0031】
本実施形態において、白金合金中のPtの含有量(純度)は、Pt999のホールマークの取得の観点から、99.90質量%以上が好ましい。さらに好ましくは99.95質量%以上であり、特に好ましくは99.97質量%以上である。白金合金中のPtの含有量の上限値は99.9960質量%である。
【0032】
不可避不純物とは、原料に含まれる元素又は製造工程において不可避的に混入する元素であり、例えばAg、Cu、Fe、Pd、Mg、Al、Ca、Zr、Ru、Rh、Ir及びNa等である。白金合金中の不可避不純物の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、少ないほど好ましい。Pt999のホールマークの取得を取得するには、白金合金中の不可避不純物の含有量を0.0960質量%以下にする必要がある。
【0033】
本実施形態に係る白金合金では、装飾品用の白金合金であることが好ましい。Pt999のホールマークの取得に十分なPt純度を有することができるとともに、鋳造により各種形状の装飾品に成形する際に、鋳造割れを抑制し、塑性加工により各種形状の装飾品を作製する際に、加工硬化による割れの発生を抑制し、伸線加工により線状の装飾品を作製する際に、断線の発生を抑制し、装飾品を使用する際に、外力による傷や変形を抑制することができる。装飾品は、特に限定されないが、例えば、指輪(リング)、ネックレス、ブローチ及びピアス等である。
【0034】
本実施形態に係る鋳造品は、本実施形態に係る白金合金からなる。
【0035】
鋳造品は、特に限定されないが、例えば、重力鋳造品、遠心鋳造品、吸引鋳造品、加圧鋳造品及び吸引加圧鋳造品等である。これらの鋳造品は、目的とする製品のサイズ、形状及び触感に応じて、適宜選択される。
【0036】
Y及びSiは、酸素との親和性が強いため、鋳造時において酸化物となりやすく、Yの酸化物の一部やSiの酸化物の一部が溶湯から析出し、これら酸化物が鋳型の内部に流れていかないことがある。したがって、鋳造により各種形状の装飾品に成形する際、Yの添加量及びSiの添加量を、所望の白金合金中の含有量より多くして溶湯を調製して、鋳造品が[数1]及び[数2]を満たすようにする必要がある。
【0037】
鋳造品では、合金元素としてのYが、非酸化物形態となっている物質中のY元素又は酸化物形態となっている物質中のY元素として白金合金中に存在する。ここで、[数1]及び[数2]におけるaは、非酸化物形態となっている物質中のY元素の含有量(質量%)と酸化物形態となっている物質中のY元素の含有量(質量%)との和である。非酸化物形態となっている物質としては、例えばイットリウム単体、Si‐Y系金属間化合物、Pt‐Y系金属間化合物又はPt‐Y‐Si系金属間化合物がある。酸化物形態となっている物質としては、例えば酸化イットリウム(III)がある。鋳造時における鋳造割れの発生の抑制の観点から、合金元素としてのYにおける、酸化物形態となっている物質中のY元素の質量比率は、可能な限り低くすることが好ましい。
【0038】
鋳造品では、合金元素としてのSiは、非酸化物形態となっている物質中のSi元素又は酸化物形態となっている物質中のSi元素として白金合金中に存在する。ここで、[数1]及び[数2]におけるbは、非酸化物形態となっている物質中のSi元素の含有量(質量%)と酸化物形態となっている物質中のSi元素の含有量(質量%)との和である。非酸化物形態となっている物質としては、例えばケイ素単体、Y‐Si系金属間化合物、Pt‐Si固溶体、Pt‐Si系金属間化合物、Pt‐Y‐Si固溶体又はPt-Y-Si系金属間化合物がある。酸化物形態となっている物質としては、例えば二酸化ケイ素がある。鋳造時における鋳造割れの発生の抑制の観点から、合金元素としてのSiにおける、酸化物形態となっている物質中のSi元素の質量比率は、可能な限り低くすることが好ましい。
【0039】
本実施形態に係る鋳造品では、表面硬さが65HV以上90HV以下であることが好ましい。より好ましくは67HV以上85HV以下であり、さらに好ましくは70HV以上80HV以下である。表面硬さが65HVを下回ると、外力によって傷や凹みが発生する可能性がある。表面硬さが90HVを上回ると、鋳造時に割れが発生する可能性がある。本実施形態において、表面硬さは、JIS Z 2244:2009「ビッカース硬さ試験-試験方法」に従って測定されてもよい。
【0040】
本実施形態に係る鋳造品では、鋳造品の断面微細組織の観察における平均結晶粒径が200μm以上400μm以下である微細組織を有することが好ましい。より好ましくは225μm以上375μm以下であり、さらに好ましくは250μm以上350μm以下である。平均結晶粒径が200μmを下回ると、既に割れを有している可能性がある。平均結晶粒径が400μmを上回ると、外力によって傷や凹みが発生する硬さを有する鋳造品になる可能性がある。
【0041】
本実施形態に係る塑性加工品は、本実施形態に係る白金合金からなる。
【0042】
塑性加工品は、特に限定されないが、例えば、絞り加工品、圧延加工品、伸線加工品又は鍛造加工品である。ここで、絞り加工品としては、例えば、プレス絞り加工品又はヘラ絞り加工品がある。プレス絞り加工品とは、絞り加工用の雄型と雌型の間に、被加工物である板金を挟み込んでプレス成型する加工を施した物品をいう。ヘラ絞り加工品とは、被加工物を回転させながら、ヘラ状の金属工具を押し当てて変形させる加工を施した物品をいう。圧延加工品とは、被加工物を回転するロール間に入れて延伸させる加工を施した物品をいう。伸線加工品とは、被加工物である線材をダイスという工具に通して引き抜くことで線径を小さくした物品をいう。鍛造加工品とは、機械若しくは人力でハンマーを使い金属を鍛錬した物品のことをいう。
【0043】
本実施形態に係る塑性加工品では、表面硬さが100HV以上であることが好ましい。より好ましくは110HV以上であり、さらに好ましくは120HV以上である。表面硬さが100HVを下回ると、外力による傷や凹みが発生する可能性がある。ここで、表面硬さの上限値は、例えば280HVであり、好ましくは、270HVであり、より好ましくは260HVである。
【0044】
本実施形態に係る鋳造品を製造するときにおいて、鋳造時の溶湯を調製するための溶解坩堝の材質は、例えば、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム又は酸化アルミニウム(III)等である。また、各元素の融点と上記材質の溶解坩堝の損傷回避との観点から、注湯時における溶湯の温度は、1800℃~2000℃であることが好ましく、より好ましくは1850~1950℃であり、さらに好ましくは1875℃~1925℃である。
【実施例】
【0045】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、例中の「部」、「%」は、特に断らない限りそれぞれ「質量部」、「質量%」を示す。測定値は、特に断らない限り、実施例又は比較例で各々得られた全ての平打ちリングの相加平均値である。
【0046】
〈組成の測定〉
Y、Si及び不可避不純物の含有量の測定は、ICP発光分光法(ICP‐AES)によって、Y、Si及び不可避不純物の各元素の含有量を測定し、残部をPtとした。
【0047】
〈表面硬さの測定〉
JIS Z 2244:2009「ビッカース硬さ試験-試験方法」に従って、ビッカース硬度計(型番:HV‐112、ミツトヨ製)を使用し、
図1に示される平打ちリングの外周部の測定箇所M1~M5に、M1~M5の矢印方向に沿って正四角錐のダイヤモンド圧子を押し込むことによって、各測定箇所における表面硬さをそれぞれ測定し、各測定箇所の相加平均を測定値とした。
【0048】
〈平均結晶粒径の算出〉
走査型電子顕微鏡(SEM)(型番:JSM-6010PLUS/LA、日本電子製)を用いて、
図1に示される平打ちリングの撮影箇所N1~N4において、平打ちリング1個につき4枚の画像を倍率30倍で撮影した。各画像において3本の線分、すなわち合計12本の線分をランダムに引き、線分法に従って、平均結晶粒径を算出した。
【0049】
(実施例1)
Y材料(Y純度99.9%、高純度化学研究所製)、Si材料(Si純度99.999%、高純度化学研究所製)、Pt材料(Pt純度99.95%以上、フルヤ金属製)を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0032質量%、Siを0.0012質量%、残部をPt及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の二酸化ケイ素製の溶解坩堝中(以降、坩堝ともいう。)に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットした。再度遠心鋳造装置内を真空雰囲気としながらインゴットを昇温してインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1902℃にまで昇温した後、鋳型を高速回転させて鋳型内に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。
図1に、このツリー状鋳造物の部分拡大概略図であって、平打ちリングの概略図を示す。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れは確認されなかった。
図1に示されるような平打ちリング1に接合する枝部2を切断して、4個の平打ちリングを得た。切断後において、拡大鏡を用いて目視確認したところ、これらの平打ちリングに割れは確認されなかった。これらの平打ちリングのうち1個の表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、この1個の平打ちリングの断面を研磨にて表出させ、SEMを用いて断面微細組織を撮影した。断面微細組織のSEM画像から、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。さらに、別の平打ちリング1個をICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0032質量%、Siが0.0012質量%、不可避不純物の合計が0.0115質量%であることを確認し、Ptが99.9841質量%であることを算出した。
【0050】
(実施例2)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0034質量%、Siを0.0028質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1909℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れは確認されなかった。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。切断後において、拡大鏡を用いて目視確認したところ、これらの平打ちリングに割れは確認されなかった。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0034質量%、Siが0.0028質量%、不可避不純物の合計が0.0104質量%であることを確認し、Ptが99.9834質量%であることを算出した。
【0051】
(実施例3)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0049質量%、Siを0.0010質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1892℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れは確認されなかった。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。切断後において、拡大鏡を用いて目視確認したところ、これらの平打ちリングに割れは確認されなかった。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表1で示すように表面硬さは75.7HVであった。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。平打ちリングの表面の画像を
図2に示し、平打ちリングの断面微細組織のSEM画像を
図3に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0049質量%、Siが0.0010質量%、不可避不純物の合計が0.0126質量%であることを確認し、Ptが99.9815質量%であることを算出した。さらに、得られた4個の平打ちリングのうち、1個の平打ちリング表面に対し、超硬製のヘラ状の金属工具で押し当ててなぞるヘラ仕上げ加工を複数回施して、割れのないヘラ仕上げ加工品の平打ちリングを得た。これらヘラ仕上げ加工品の平打ちリングの表面硬さを測定した。表面硬さは130HVであった。
【0052】
(実施例4)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0070質量%、Siを0.0003質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1914℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れは確認されなかった。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。切断後において、拡大鏡を用いて目視確認したところ、これらの平打ちリングに割れは確認されなかった。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0070質量%、Siが0.0003質量%、不可避不純物の合計が0.0123質量%であることを確認し、Ptが99.9804質量%であることを算出した。
【0053】
(実施例5)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yが0.0068質量%、Siが0.0030質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1899℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れは確認されなかった。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。切断後において、拡大鏡を用いて目視確認したところ、これらの平打ちリングに割れは確認されなかった。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0068質量%、Siが0.0030質量%、不可避不純物の合計が0.0116質量%であることを確認し、Ptが99.9786質量%であることを算出した。
【0054】
(比較例1)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0054質量%、Siを0.0049質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1912℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れが確認された。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。平打ちリングの表面の画像を
図4に示し、平打ちリングの断面微細組織のSEM画像を
図5に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0054質量%、Siが0.0049質量%、不可避不純物の合計が0.0111質量%であることを確認し、Ptが99.9786質量%であることを算出した。
【0055】
(比較例2)
Y材料、Si材料、Pt材料を用いて、二次溶解後の平打ちリングの組成が、Yを0.0093質量%、Siを0.0084質量%、残部をPt材料及び不可避不純物となるように調整し、遠心鋳造装置内の溶解坩堝中に添加した。遠心鋳造装置内を真空雰囲気にした後、遠心鋳造装置内の高周波誘導炉を用いて一次溶解を行い、各材料を十分攪拌した。攪拌後、高周波の出力を切り、攪拌させた材料をインゴットにした。インゴットにした後、実施例1と同様に、遠心鋳造装置を大気開放し、あらかじめ900℃に熱された鋳型を遠心鋳造装置にセットし、続いてインゴットの二次溶解を行った。インゴットの溶落を確認後、更に溶湯温度を1914℃に昇温した後、実施例1と同様に注湯した。注湯後、大気開放して、1本あたり4個の平打ちリングを備えた、1本のツリー状鋳造物を得た。拡大鏡を用いて目視確認したところ、鋳造物に割れが確認された。実施例1と同様に、切断によって4個の平打ちリングを得た。実施例1と同様に、平打ちリングの表面をカメラで撮影し、表面硬さを測定した。表面硬さの測定結果を表1に示す。また、実施例1と同様にSEMを用いて断面微細組織を撮影し、平均結晶粒径を算出した。平均結晶粒径の算出結果を表1に示す。平打ちリングの表面の画像を
図6に示し、平打ちリングの断面微細組織のSEM画像を
図7に示す。さらに、実施例1と同様にICP発光分光法にて組成分析を行い、Yが0.0093質量%、Siが0.0084質量%、不可避不純物の合計が0.0106質量%であることを確認し、Ptが99.9717質量%であることを算出した。
【0056】
【0057】
平打ちリングの表面及び断面微細組織の観察結果から、実施例1~実施例5で得られた平打ちリングは、Pt純度が高く、割れを抑制し、機械的特性に優れている鋳造品であることが示された。さらに、実施例3で得られた平打ちリングは、Pt純度が高く、割れを抑制し、機械的特性に優れている塑性加工品であることが示された。
【0058】
一方、比較例1及び比較例2では、平打ちリングが[数1]と[数2]とを共に満たさなかったため、切断前のツリー状鋳造物には、既に割れが生じていた。Y及びSiの合計含有量が多いことによって、Yの酸化物及びSiの酸化物の合計含有量も相対的に多くなり、溶湯の凝固収縮時の引張応力に耐えられず割れが発生するものと考えられる。
【符号の説明】
【0059】
1 平打ちリング
2 枝部