钛烧结体以及装饰品的制作方法

本发明涉及钛烧结体以及装饰品。

背景技术：

钛合金的机械强度、耐腐蚀性优异，因此在航空器、宇宙开发、化学工厂等领域中使用该钛合金。另外，最近，有效利用钛合金的生物体兼容性、低杨氏模量等的特性，并不断应用于手表的外装部件、眼镜框架那样的装饰品、高尔夫球杆那样的体育用品、以及弹簧等。

另外，在这样的应用时，通过采用粉末冶金法，能够容易制造接近最终形状的形状的钛烧结体。由此，能够省略二次加工、减少加工量，能够进行高效的部件生产。

然而，由粉末冶金法制造的钛烧结体容易反映原料粉末的特性，难以提高表面的平滑性。因此，容易降低钛烧结体的镜面性，从而成为外观上的技术问题。

对此，提出了改善由粉末冶金法制造的钛烧结体的镜面性的尝试。

例如，在专利文献1中公开了具有如下特征的装饰用钛合金：在压粉成形包含以按重量比计0.1％～1.0％的铁粉末、0.1％～4.0％的钼粉末且剩余部分由钛粉末构成的混合粉之后，以1200℃～1350℃进行烧结。然后，获得的钛合金包括α+β的两相组织，获得手表外装部件等所要求的镜面性。

然而，专利文献1所记载的钛合金在钛之外包含铁，因此耐老化性较差。因此，在长期暴露于严酷的环境的情况下，表面产生劣化，其结果是，招致镜面性的降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-92674号公报

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供能够长期维持良好的镜面性的钛烧结体以及装饰品。

上述目的通过下述的本发明来实现。

本发明的钛烧结体的特征在于，包括：

作为结晶组织的α相与β相，

在截面中所述α相的平均粒径为3μm以上30μm以下，

在截面中所述α相所占的面积率为70％以上99.8％以下。

由此，获得能够长期维持良好的镜面性的钛烧结体。

在本发明的钛烧结体中，优选为，在截面中所述α相的平均纵横比为1以上3以下。

由此，由于在对钛烧结体实施研磨加工时的研磨量难以产生各向异性，因此在研磨面上难以产生凹凸。因此，能够进一步提高研磨面的平滑性，特别是获得镜面性优异的钛烧结体。

在本发明的钛烧结体中，优选为，在由X射线衍射法取得的X射线衍射光谱中，基于所述β相的面取向(110)的反射强度的峰值为基于所述α相的面取向(100)的反射强度的峰值的3％以上60％以下。

由此，不会分别埋没α相具有的特性与β相具有的特性而使其显著化。其结果是，特别获得能够长期维持高镜面性的钛烧结体。

在本发明的钛烧结体中，优选为，所述钛烧结体以钛为主成分且包括α相稳定化元素以及β相稳定化元素。

由此，即使钛烧结体的制造条件、使用条件发生变动，也能够一并具有作为结晶组织的α相与β相，因此形成耐老化性优异的材料。其结果是，钛烧结体一并具有α相所呈的特性与β相所呈的特性，特别是机械特性优异。

在本发明的钛烧结体中，优选为，所述钛烧结体的相对密度为99％以上。

由此，在对钛烧结体的表面进行研磨时，示出特别良好的镜面性。

本发明的装饰品优选包括本发明的钛烧结体。

由此，长期维持良好的镜面性，其结果是，获得能够长期维持优异的外观美观性的装饰品。

附图说明

图1是表示本发明的钛烧结体的实施方式的电子显微镜像。

图2是示意性描绘图1所示的电子显微镜像的一部分的图。

图3是表示适用本发明的装饰品的实施方式的表壳的立体图。

图4是表示适用本发明的装饰品的实施方式的表框的局部截面立体图。

图5是针对实施例1的钛烧结体获得的X射线衍射光谱。

图6是比较例2的钛烧结体的截面的电子显微镜像。

图7是参考例1的钛熔炼材料的截面的电子显微镜像。

符号说明

1、钛烧结体；2、α相；3、β相；11、表壳；12、表框；112、外壳主体；114、带安装部。

具体实施方式

以下，基于附图所示的理想实施方式对本发明的钛烧结体以及装饰品进行详细说明。

钛烧结体

首先，对本发明的钛烧结体的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的钛烧结体的实施方式的电子显微镜像，图2是示意性描绘图1所示的电子显微镜像的一部分的图。此外，图1是拍摄钛烧结体的切截面而成的图，在图1的上端沿左右延伸的深色的带是钛烧结体的外侧的区域。

本实施方式的钛烧结体由例如粉末冶金法制造。即，在该钛烧结体中，通过使钛合金粉末的粒子彼此烧结而构成。

更具体来说，如图2所示，钛烧结体1中，包括作为结晶组织的α相2与β相3。其中，α相2是指构成其的结晶构造主要为六方最密堆积(hcp)构造的区域(钛α相)。另一方面，β相3是指构成其的结晶构造主要为体心立方晶格(bcc)构造的区域(钛β相)。此外，在图1中，α相2显现为相对地呈浅色的区域，β相3显现为相对地呈深色的区域。

关于α相2，相对地硬度较低且延展性丰富，因此特别是有助于实现高温下的强度、耐变形性优异的钛烧结体1。另一方面，关于β相3，相对地硬度较高，容易产生塑性变形，因此有助于实现作为整体而韧性优异的钛烧结体1。

在钛烧结体1的截面中，优选其绝大部分被这样的α相2与β相3占据。α相2与β相3的合计的占有率(面积率)没有特别限定，但优选为95％以上，更优选为98％以上。这样的钛烧结体1中，α相2以及β相3在特性方面形成主导，因此反映出钛具有的很多优点。

此外，α相2与β相3的合计的占有率通过如下方式来求得：例如通过电子显微镜、光学显微镜等观察钛烧结体1的截面，基于根据结晶构造的不同的呈色的不同、对比度而区别结晶相，并且测量面积。

另外，作为α相2、β相3以外的结晶组织，例如举出ω相、γ相等。

另外，钛烧结体1如上述那样包含α相2与β相3，并且α相2的平均粒径为3μm以上30μm以下，并且，α相2所占的占有率(面积率)为70％以上99.8％以下。

这样的钛烧结体1的α相2微小，并且，由于α相2成为主导，因此在强度高的基础上富有研磨加工的均匀性。因此，在研磨加工时，难以产生基于α相2与β相3的硬度差的凹凸，能够提高研磨面的平滑性。除此之外，主导性存在的α相2难以产生位错，因此难以因研磨而发生改性，并且，耐腐蚀性较高，因此有助于长期维持研磨之后的平滑状态。换言之，由于提高耐磨损性，因此能够抑制研磨面的刮擦等，长期良好地维持研磨面。另一方面，与α相2相比而存在量较少的β相3如上述那样容易产生塑性变形，因此促进α相2彼此的滑动。因此，在研磨加工时施加应力的情况下，在β相3中也能够缓和该应力。其结果是，能够抑制产生与残留应力相伴的平滑性的降低等不良情况。换言之，获得能够进行良好的研磨的研磨性，因此能够容易获得镜面性高的研磨面。

此外，若α相2的平均粒径低于所述下限值，则α相2的粒径变得过小，因此难以进行适当的研磨，并且小径的α相2容易对光的反射造成影响，有可能使研磨面的镜面性。除此之外，由于无法充分提高α相2的占有率，因此有可能无法充分提高钛烧结体1的机械强度。另一方面，若α相2的平均粒径超过所述上限值，则α相2容易成为针状形状。若成为针状形状，则钛烧结体1的疲劳强度容易降低，难以长期维持高镜面性。而且，由于耐磨损性降低，因此研磨面变得容易刮擦，有可能变得难以长期良好地维持研磨面。除此之外，有可能使主要来自α相2的机械强度降低。

另外，若α相2所占的面积率低于所述下限值，相应地增大β相3所占的面积。由此，β相3有助于光的反射的程度增大，研磨面的镜面性降低。另一方面，若α相2所占的面积率高于所述上限值，相应地减少β相3的存在量。由此，损害用于缓和在α相2彼此之间产生的应力的β相3的功能，因此有可能与残留应力相伴而降低研磨面的平滑性。

另外，α相2的平均粒径优选为5μm以上25μm以下，更优选为7μm以上20μm以下。

此外，α相2的平均粒径通过如下方式测定。首先，利用电子显微镜观察钛烧结体1的截面，在获得的观察像中随机选择100个以上的α相2。接下来，计算在观察像上选择出的α相2的面积，求出具有与该面积相同的面积的圆的直径。将如此求出的圆视为该α相2的粒径(当量圆直径)，求出针对100个以上的α相2的平均值。将该平均值作为α相2的平均粒径。

另外，α相2所占的面积率优选为75％以上99％以下，更优选为80％以上98％以下。

此外，α相2所占的面积率通过如下方式进行测定。首先，利用电子显微镜来观察钛烧结体1的截面，计算获得的观察像的面积。接下来，求出显现于观察像的α相2的面积的合计。然后，将求出的α相2的面积的合计除以观察像的面积。其解成为α相2所占的面积率。

另一方面，在α相2为上述那样的面积率的情况下，β相3的面积率与其相比变小。具体来说，β相3的面积率优选为0.2％以上30％以下左右，更优选为1％以上25％以下左右，进一步优选为2％以上20％以下左右。β相3如上述那样容易产生塑性变形，因此促进α相2彼此的滑动。因此，通过使β相3以所述范围内的比例进行存在，由此在对钛烧结体1进行研磨时，能够防止研磨时的阻力显著增大。其结果是，能够进一步提高研磨面的平滑性，能够获得镜面性高且在外观美观的方面优异的钛烧结体1。

这样的钛烧结体1的构成材料为钛单体或者钛基合金。

钛基合金是以钛为主成分的合金，是在钛(Ti)之外例如包含碳(C)、氮(N)、氧(O)、铝(Al)、钒(V)、铌(Nb)、锆(Zr)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴(Co)、铁(Fe)、硅(Si)、镓(Ga)、锡(Sn)、钡(Ba)、镍(Ni)、硫(S)等元素的合金。

其中，本实施方式的钛基合金优选包含α相稳定化元素与β相稳定化元素。由此，关于钛烧结体1，即使其制造条件、使用条件发生变动，也能够一并具有作为结晶组织的α相2与β相3，因此成为耐老化性优异的物质。因此，钛烧结体1成为一并具有α相2所呈的特性与β相3所呈的特性的物质，尤其是机械特性优异。

其中，作为α相稳定化元素，例如举出铝、镓、锡、碳、氮、氧等，组合使用这些中的一种或者两种以上。另一方面，作为β相稳定化元素，例如举出钼、铌、钽、钒、铁等，组合使用这些中的一种或者两种以上。

作为钛基合金的具体组成，举出在JIS H 4600：2012中规定为60种、60E种、61种或者61F种的钛合金。具体来说，举出Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V ELI、Ti-3Al-2.5V等。此外，举出航空宇宙材料规格(AMS)所规定的Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo等。另外，举出国际标准化机构(ISO)制定的规格所规定的Ti-5Al-2.5Fe、Ti-6Al-7Nb等。另外，举出Ti-13Zr-13Ta、Ti-6Al-2Nb-1Ta、Ti-15Zr-4Nb-4Ta、Ti-5Al-3Mo-4Zr等。

此外，关于上述的合金组成的表述，从左依次记载有浓度大的成分，位于元素之前的数字用于以质量％表示该元素的浓度。例如，Ti-6Al-4V表示包含6质量％的Al与4质量％的V且剩余部分为Ti以及杂质。此外，杂质是以规定的比例(例如杂质合计为0.40质量％以下)不可避免地混入的元素或者有意添加的元素。

另外，上述的合金组成的主要物质的范围如下所述。

Ti-6Al-4V合金中，以5.5质量％以上6.75质量％以下包含Al，以3.5质量％以上4.5质量％以下包含V，剩余部分为Ti以及杂质。作为杂质，例如允许以Fe为0.4质量％以下、O为0.2质量％以下、N为0.05质量％以下、H为0.015质量％以下、C为0.08质量％以下的比例分别包含上述元素。进一步，允许以其它的元素分别为0.10质量％以下、合计为0.40质量％以下的比例分别包含上述其它的元素。

Ti-6Al-4V ELI合金中，以5.5质量％以上6.5质量％以下包含Al，以3.5质量％以上4.5质量％以下包含V，剩余部分为Ti以及杂质。作为杂质，例如允许以Fe为0.25质量％以下、O为0.13质量％以下、N为0.03质量％以下、H为0.0125质量％以下、C为0.08质量％以下的比例分别包含上述元素。进一步，允许以其它的元素分别为0.10质量％以下、合计为0.40质量％以下的比例分别包含上述其它的元素。

关于Ti-3Al-2.5V合金，允许以2.5质量％以上3.5质量％以下包含Al、以1.6质量％以上3.4质量％以下包含V，根据需要而以0.05质量％以上0.20质量％以下包含S，根据需要以合计为0.05质量％以上0.70质量％以下包含La、Ce、Pr以及Nd中的至少一种，剩余部分为Ti以及杂质。作为杂质，例如允许以Fe为0.30质量％以下、O为0.25质量％以下、N为0.05质量％以下、H为0.015质量％以下、C为0.10质量％以下的比例分别包含上述元素。进一步，允许以合计为0.40质量％以下的比例包含其它的元素。

Ti-5Al-2.5Fe合金中，允许以4.5质量％以上5.5质量％以下包含Al，以2质量％以上3质量％以下包含Fe，剩余部分为Ti以及杂质。作为杂质，例如允许以O为0.2质量％以下、N为0.05质量％以下、H为0.013质量％以下、C为0.08质量％以下的比例分别包含上述元素。进一步，允许以合计为0.40质量％以下的比例包含其它的元素。

Ti-6Al-7Nb合金中，以5.5质量％以上6.5质量％以下包含Al，以6.5质量％以上7.5质量％以下包含Nb，剩余部分为Ti以及杂质。作为杂质，例如允许以Ta为0.50质量％以下、Fe为0.25质量％以下、O为0.20质量％以下、N为0.05质量％以下、H为0.009质量％以下、C为0.08质量％以下的比例分别包含上述元素。进一步，允许以合计为0.40质量％以下的比例包含其它的元素。此外，Ti-6Al-7Nb合金的细胞毒性与其它合金种类相比而特别低，因此在将钛烧结体1应用于生物体适应用途的情况下，是特别有用的。

另外，关于钛烧结体1所含的成分，能够通过以例如JIS H 1632-1(2014)～JIS H 1632-3(2014)所规定的钛-ICP发光分光分析方法为基准的方法进行分析。

另外，钛烧结体1也可以包含以氧化钛为主成分的粒子(以下，省略称为“氧化钛粒子”。)。该氧化钛粒子通过在钛烧结体1中分散，认为可以分担向作为矩阵的金属钛施加的应力。因此，通过包含氧化钛粒子，实现钛烧结体1整体中的机械强度的提高。另外，氧化钛比金属钛硬，因此通过使氧化钛粒子分散，能够进一步提高钛烧结体1的耐磨损性。由此，由于研磨面的刮擦等受到抑制，因此能够长期良好地维持研磨面。

此外，以氧化钛为主成分的粒子是指例如通过荧光X射线分析法或者电子探针显微分析仪进行成为对象的粒子的成分分析、且被分析为最多含有的元素为钛以及氧中的一方、接下来较多含有的元素为另一方的粒子。

氧化钛粒子的平均粒径没有特别限定，优选为0.5μm以上20μm以下，更优选为1μm以上15μm以下，进一步优选为2μm以上10μm以下。若氧化钛粒子的平均粒径处于所述范围内，则不会较大损害钛烧结体1的韧性、拉伸强度等机械特性，能够提高耐磨损性。即，若氧化钛粒子的平均粒径低于所述下限值，则有可能因氧化钛粒子的含有率而降低氧化钛粒子所起到的应力的分担作用。另外，若氧化钛粒子的平均粒径高于所述上限值，则有可能因氧化钛粒子的含有率而使氧化钛粒子成为裂纹的起点，从而降低机械强度。

另外，氧化钛粒子的结晶构造可以是金红石型、锐钛矿型以及板钛矿型中的任一者，也可以混合多个类型。

此外，氧化钛粒子的平均粒径通过如下方式进行测定。首先，利用电子显微镜来观察钛烧结体1的截面，在获得的观察像中随机选择100个以上的氧化钛粒子。此时，能够由图像的对比度以及氧的面分析等来确定有无氧化钛粒子。接下来，计算在观察像上选择的氧化钛粒子的面积，求出具有与其面积相同的面积的圆的直径。将如此求出的圆视为该氧化钛粒子的粒径(当量圆直径)，求出针对100个以上的氧化钛粒子的平均值。该平均值成为氧化钛粒子的平均粒径。

另外，本实施方式的α相2的形状优选为并非针状形状、而是等方形或者以其为基准的形状。通过具有这样的形状，如上述那样，能够抑制钛烧结体1的疲劳强度的降低。其结果是，获得能够长期维持高镜面性的钛烧结体1。

具体来说，在钛烧结体1的截面中，α相2的平均纵横比优选为1以上3以下，更优选为1以上2.5以下。通过使α相2的平均纵横比处于所述范围内，抑制钛烧结体1的疲劳强度以及硬度的降低。因此，获得作为构造部件有用的钛烧结体1。另外，通过将平均纵横比调整至所述范围内，在对钛烧结体1实施研磨加工时的研磨量难以产生各向异性，因此在研磨面上难以产生凹凸。其结果是，能够进一步提高研磨面的平滑性，特别是获得镜面性优异的钛烧结体1。换言之，若研磨量容易产生各向异性，则有可能在光的反射中也产生各向异性，使镜面性、审美性降低。

此外，α相2的平均纵横比通过如下方式测定。首先，利用电子显微镜观察钛烧结体1的截面，在获得的观察像中随机选择100个以上的α相2。接下来，在观察像上确定选择出的α相2的长轴，进一步将在与该长轴正交的方向上最长的轴确定为短轴。接下来，将长轴/短轴计算为纵横比。然后，平均针对100个以上的α相2的纵横比，将其设为平均纵横比。

另外，在本实施方式的钛烧结体1中，α相2的粒径比较整齐。因此，在等方形或者以其为基准的形状之外，也实现使粒径整齐，能够提高钛烧结体1的疲劳强度，并且长期保持高镜面性。

若以α相2的粒径为绘图区域的横轴、以与该粒径对应的α相2的数量为绘图区域的纵轴而绘制粒径的测定结果，则获得α相2的粒度分布。在该粒度分布中，将从小径侧起的个数的累积成为整体的16％时的粒径设为D16，将从小径侧起的个数的累积成为整体的84％时的粒径设为D84。此时，粒度分布的标准偏差SD由下述式求出。

SD＝(D84-D16)/2

如此求出的标准偏差SD成为粒度分布的分布宽度的基准。然后，在本实施方式的钛烧结体1中，α相2的粒度分布的标准偏差SD优选为5以下，更优选为3以下，进一步优选为2以下。α相2的粒度分布的标准偏差SD处于所述范围内的钛烧结体1的粒度分布十分狭窄，使α相2的粒径足够整齐。关于所述钛烧结体1，特别是疲劳强度较高，并且能够长期维持高镜面性。

另外，将钛烧结体1用于基于X射线衍射法的结晶构造解析，取得的X射线衍射光谱包含以α相为起因的反射强度的峰值与以β相为起因的反射强度的峰值。

在此，取得的X射线衍射光谱特别优选包含基于钛α相的面取向(100)的反射强度的峰值、基于钛β相的面取向(110)的反射强度的峰值。在其基础上，基于钛β相的面取向(110)的反射强度的峰值(峰顶的值)优选为基于钛α相的面取向(100)的反射强度的峰值(峰顶的值)的3％以上60％以下，更优选为5％以上50％以下，进一步优选为10％以上40％以下。由此，不会分别埋没所述的α相2具有的特性与β相3具有的特性而使其显著化。其结果是，获得特别是能够长期维持高镜面性的钛烧结体1。

此外，由钛α相的面取向(100)引起的反射强度的峰值中，2θ位于35.3°附近。另一方面，基于钛β相的面取向(110)的反射强度的峰值中，2θ位于39.5°附近。

另外，作为X射线衍射装置的X射线源，使用Cu-Kα射线，将管电压设为30kV，将管电流设为20mA。

另外，钛烧结体1的相对密度优选为99％以上，更优选为99.5％以上。通过使钛烧结体1的相对密度处于所述范围内，获得在表面被研磨时显示特别良好的镜面性的钛烧结体1。即，通过采用这样的相对密度，在钛烧结体1中难以产生空孔。因此，能够抑制因所述空孔而阻碍光反射。

此外，钛烧结体1的相对密度是以JIS Z 2501：2000所规定的烧结金属材料的密度试验方法为基准而测定的干燥密度。

另外，钛烧结体1的维氏硬度(HV)没有特别限定，但优选为300以上，更优选为350以上600以下。具有这样的硬度的钛烧结体1难以在表面形成刮擦等。因此，获得即使在例如用作装饰品等构成材料的情况下也能够抑制因刮擦等损害美感的钛烧结体1。

钛烧结体1的维氏硬度(HV)在钛烧结体1的表面处被测定，测定方法基于JIS Z 2244：2009所规定的维氏硬度试验-试验方法。此外，将压片的试验力设为9.8N(1kgf)，将试验力的保持时间设为15秒。然后，将10处的测定结果的平均值设为表面的维氏硬度。

这样的钛烧结体1能够适用于各种用途，没有特别限定，特别是可以用作装饰品的构成材料。

装饰品

接下来，对本发明的装饰品的实施方式进行说明。

作为本发明的装饰品，例如举出表壳(主体、里盖、主体与里盖一体化的单片壳等)、表带(包括带扣、带-手环装卸机构等。)、表框(例如旋转表框等)、表把(例如螺旋锁定式表把等)、按钮、玻璃缘、刻度环、表盘板、垫片那样的表用外装部件、眼镜(例如眼镜框架)、领带别针、袖口按扣、戒指、项链、手镯、脚链、胸针、耳坠、耳环、耳钉那样的服饰用品、勺子、叉子、筷子、刀子、奶油刀、开瓶器那样的食器、打火机或其外壳、高尔夫球杆那样的体育用品、标牌、面板、奖杯、以及壳体(例如移动电话、智能手机、通行路牌终端、移动型计算机、音乐播放器、摄像机、剃须刀等的壳体)那样的设备用外装部件等。这些装饰品均具有优异的外观美观性。通过作为这些装饰品的构成材料而使用钛烧结体1，能够对装饰品的表面给予优异的镜面性。由此，获得能够长期维持优异的外观美观性的装饰品。

图3是表示适用本发明的装饰品的实施方式的表壳的立体图，图4是表示适用本发明的装饰品的实施方式的表框的局部截面立体图。

图3所示的表壳11具备外壳主体112、以及从外壳主体112突出地设置且用于安装表带的带安装部114。这样的表壳11能够与未图示的玻璃板、里盖一并构建容器。在该容器内，收纳未图示的指针、表盘等。由此，该容器保护指针等免受外部环境的影响，并且对时计的外观美观性造成较大影响。

图4所示的表框12呈环状，且装配于表壳，能够根据需要相对于表壳旋转。在向表壳装配表框12时，表框12位于表壳的外侧，因此表框12可以影响表的外观美观性。

另外，这样的表壳11、表框12在装配于人体的状态下被使用，因此经常容易造成刮擦。因此，通过作为这样的装饰品的构成材料而使用钛烧结体1，可以获得表面的镜面性高且外观美观性优异的装饰品。另外，能够长期维持该镜面性。

钛烧结体的制造方法

接下来，对制造钛烧结体1的方法进行说明。

钛烧结体1的制造方法具有[1]混炼钛合金粉末与有机粘合剂而获得混炼物的工序、[2]通过粉末冶金法来成形混炼物、获得成形体的工序、[3]对成形体进行脱脂且获得脱脂体的工序、[4]对脱脂体进行烧制且获得烧结体的工序、[5]对烧结体实施热等静压处理(HIP处理)的工序。以下，依次说明各工序。

[1]混炼工序

首先，将成为钛烧结体1的原材料的钛单体粉末或者钛合金粉末(以下，省略称为“钛合金粉末”。)与有机粘合剂一并混炼，获得混炼物。

钛合金粉末的平均粒径没有特别限定，优选为1μm以上50μm以下，更优选为5μm以上40μm以下。

另外，钛合金粉末可以是仅由单一的合金组成的粒子构成的粉末(预合金粉末)，也可以是混合相互组成不同的多种粒子而成的混合粉末(预混合粉末)。在预混合粉末的情况，各个粒子可以是仅包含一种元素的粒子，也可以是包含多种元素的粒子，只要预混合粉末整体满足上述那样的组成比即可。

混炼物中的有机粘合剂的含有率与成形条件、成形的形状等相应地适当设定，优选为混炼物整体的2质量％以上20质量％以下左右，更优选为5质量％以上10质量％以下左右。通过将有机粘合剂的含有率设定在所述范围内，使混炼物具有良好的流动性。由此，提高成形时的混炼物的填充性，获得更接近最终作为目的的形状的形状(近净成形)的烧结体。

作为有机粘合剂，例如举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸类树脂、聚苯乙烯等的苯乙烯类树脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯、聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或者它们的共聚物等各种树脂、各种发蜡、石蜡、高级脂肪酸(例：硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等各种有机粘合剂，能够将这些有机粘合剂中的一种或者两种以上混合使用。

另外，在混炼物中，也可以根据需要而添加有增塑剂。作为该增塑剂，例如举出邻苯二甲酸酯(例：DOP、DEP、DBP)、乙二酸酯、偏苯三酸酯、葵二酸酯等，能够将这些增塑剂中的一种或者两种以上混合使用。

而且，在混炼物中，在钛合金粉末、有机粘合剂、增塑剂之外，能够根据需要例如添加润滑剂、防氧化剂、脱脂促进剂、界面活性剂等各种添加物。

此外，混炼条件因使用的钛合金粉末的合金组成、粒径、有机粘合剂的组成、以及这些物质的配合量等诸多条件而不同，若举出其一个例子，能够设为混炼温度50℃以上200℃以下左右、混炼时间15分以上210分以下左右。

另外，混炼物根据需要而进行粒子(小块)化。粒子化的粒径例如为1mm以上15mm以下左右。

此外，也可以根据后述的成形方法，制造造粒粉末而不是混炼物。

[2]成形工序

接下来，成形混炼物而制造成形体。

作为成形方法，没有特别限定，例如，压粉成形(压缩成形)法、金属粉末注射成形(MIM：Metal Injection Molding)法、挤出成形法等各种成形法。其中，从能够制造近净成形的烧结体这样的观点出发，优选使用金属粉末注射成形法。

另外，压粉成形法的情况下的成形条件因使用的钛合金粉末的组成、粒径，有机粘合剂的组成、以及这些物质的配合量等诸多条件而不同，但成形压力优选为200MPa以上1000MPa以下(2t/cm²以上10t/cm²以下)左右。

另外，钛合金粉末的情况下的成形条件依然因诸多条件而不同，但优选使材料温度为80℃以上210℃以下左右、注射压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

另外，挤出成形法的情况下的成形条件依然因诸多条件而不同，但优选为材料温度为80℃以上210℃以下左右、挤出压力为50MPa以上500MPa以下(0.5t/cm²以上5t/cm²以下)左右。

如此获得的成形体成为在钛合金粉末的粒子彼此的间隙同样地分布有机粘合剂的状态。

此外，制作的成形体的形状尺寸是预想到以下的脱脂工序以及烧制工序中的成形体的收缩量而决定的。

另外，根据需要，也可以相对于成形体实施切削、研磨、切断等机械加工。成形体的硬度比较低，并且比较富有可塑性，因此能够防止成形体的形状破坏，并且容易实施机械加工。根据这样的机械加工，能够更容易获得最终尺寸精度高的钛烧结体1。

[3]脱脂工序

接下来，对获得的成形体实施脱脂处理(脱粘合剂处理)，获得脱脂体。

具体来说，通过加热成形体而分解有机粘合剂，从成形体中除去有机粘合剂的至少一部分，而完成脱脂处理。

作为该脱脂处理，例如举出加热成形体的方法、使成形体暴露于分解粘合剂的气体的方法等。

在使用加热成形体的方法的情况下，成形体的加热条件因有机粘合剂的组成、配合量而略微不同，但优选为温度100℃以上750℃以下×0.1小时以上20小时以下左右，更优选为150℃以上600℃以下×0.5小时以上15小时以下左右。由此，能够不使成形体烧结而必要且充分地进行成形体的脱脂。其结果是，能够可靠地防止在脱脂体的内部大量残留有机粘合剂成分。

另外，加热成形体时的环境没有特别限定，举出氢气那样的还原性气体环境、氮气、氩气那样的非活性气体环境、大气那样的氧化性气体环境、或者对这些环境进行减压而成的减压环境等。

另一方面，作为分解粘合剂的气体，例如举出臭氧等。

此外，这样的脱脂工序分成脱脂条件不同的多个过程(步骤)进行，由此能够更迅速地、而且不使成形体残存地分解、除去成形体中的有机粘合剂。

另外，根据需要，也可以相对于脱脂体实施切削、研磨、切断等机械加工。由于脱脂体的硬度比较低，并且比较富有可塑性，因此能够防止脱脂体的形状破坏，并且容易地实施机械加工。根据这样的机械加工，能够更容易地获得最终尺寸精度高的钛烧结体1。

[4]烧制工序

接下来，将获得的脱脂体在烧制炉中烧制而获得烧结体。即，在钛合金粉末的粒子彼此的界面产生扩散，完成烧结。其结果是，获得钛烧结体1。

烧制温度因钛合金粉末的组成、粒径等而不同，作为一个例子而设为900℃以上1400℃以下左右。另外，优选为1050℃以上1300℃以下左右。

另外，将烧制时间设为0.2小时以上20小时以下，优选设为1小时以上6小时以下左右。

此外，在烧制工序中，也可以在中途使烧制温度、后述的烧制环境变化。

另外，烧制时的环境没有特别限定，但在考虑到防止金属粉末的显著氧化的情况下，优选使用氢气那样的还原性气体环境、氩气那样的非活性气体环境、或者对这些环境进行减压而成的减压环境等。

此外，在由钛合金粉末制造钛烧结体1的情况下，有时因烧制条件等而形成α相2与β相3这两者。特别是，在钛合金粉末中包含所述的β相稳定化元素的情况下，可以更可靠地形成β相3。

另一方面，通过使各种制造条件最佳化，能够调整在钛烧结体1中α相2所占的比例、即在钛烧结体1的截面中α相2所占的面积率。例如，由于在烧制温度增高时β相3的比例增多，因此以使β相3的比例收纳于目的范围内的方式调整烧制温度，并且考虑到由烧制时间过长导致的结晶组织的肥大化而设定烧制时间即可。

由此，在使用例如几乎不含有β相3的钛合金粉末而制造钛烧结体1的情况下，根据钛合金粉末的组成，由于烧制温度越高而β相3的比例越高，因此以使α相2的面积率收纳于所述范围内的方式调整烧制温度，并且以不会因烧制温度的调整而造成烧结不足、过烧结的方式设定烧制时间。

另外，在α相2的平均粒径处于所述范围内的情况下，随着α相2的面积率增高，示出α相2的形状接近等方形的趋势。这是因为，通过使β相3的比例降低，α相2彼此相邻的概率增高，α相2彼此相互干扰，由此阻碍异向的粒子生长。

[5]HIP工序

另外，也可以相对于如此获得的烧结体，进一步实施HIP处理(热等静压处理)等。由此，实现烧结体的进一步高密度化，能够获得机械特性更加优异的装饰品。

作为HIP处理的条件，例如使温度为850℃以上1200℃以下、时间为1小时以上10小时以下左右。

另外，加压力优选为50MPa以上、更优选为100MPa以上500MPa以下。

另外，根据需要，也可以对获得的烧结体进一步实施退火处理、固溶处理、时效处理、热加工处理、冷加工处理等。

此外，根据需要，也可以对获得的钛烧结体1实施研磨处理。作为研磨处理，没有特别限定，例如举出电解研磨、半研磨、干式研磨、化学研磨、滚筒研磨、喷砂等。通过实施这些研磨处理，能够对钛烧结体1的表面进一步给予金属光泽，从而提高镜面性。

以上，基于理想的实施方式对本发明的钛烧结体以及装饰品进行了说明，但本发明并不限定于此。

例如，钛烧结体的用途不限定于装饰品，也可以是各种构造部件等。作为该构造部件，例如举出汽车用部件、自行车用部件、铁路车辆用部件、船舶用部件、航空器用部件、宇宙输送机(例如火箭等)用部件那样的输送设备用部件、个人计算机用部件、移动电话终端用部件那样的电子设备用部件、冰箱、洗衣机、制冷供暖机那样的电气设备用部件、工作机械、半导体制造装置那样的机械用部件、原子能发电站、火力发电站、水力发电站、炼油厂、化学系统装置那样的设备用部件、手术用器具、人工骨骼、人工关节、人工牙、人工牙根、牙列矫正用部件那样的医疗设备等。

此外，钛烧结体的生物体兼容性较高，因此特别是可以用作人工骨骼、牙科用金属部件。其中，牙科用金属部件只要是在口腔内暂时或者半永久地留置的金属部件，则没有特别限定，例如举出嵌体、牙冠、牙桥、金属牙床、义牙、植入体、基牙、夹具、螺旋件等金属框架。

实施例

接下来，说明本发明的具体实施例。

1.钛烧结体的制造

(实施例1)

＜1＞首先，准备由气体雾化法制造的平均粒径23μm的Ti-6Al-4V合金粉末。

接下来，准备聚丙烯与发蜡的混合物(有机粘合剂)，以使原料粉末与有机粘合剂的质量比为9：1的方式进行称量，获得钛烧结体制造用组成物。

接下来，利用混炼机对获得的钛烧结体制造用组成物进行混炼，获得复合物。然后，将复合物加工为粒子。

＜2＞接下来，使用获得的粒子，通过以下所示的成形条件进行成形，制作出成形体。

＜成形条件＞

·成形方法：金属粉末注射成形法

·材料温度：150℃

·注射压力：11MPa(110kgf/cm²)

＜3＞接下来，相对于获得的成形体按照以下所示的脱脂条件实施脱脂处理，获得脱脂体。

＜脱脂条件＞

·脱脂温度：520℃

·脱脂时间：5小时

·脱脂环境：氮气环境

＜4＞接下来，按照以下所示的烧制条件来烧制获得的脱脂体。如此制作出烧结体。

＜烧制条件＞

·烧制温度：1100℃

·烧制时间：5小时

·烧制环境：氩气环境

·环境压力：大气压(100kPa)

＜5＞接下来，按照以下所示的处理条件对获得的烧结体实施HIP处理。如此一来，获得成为直径5mm×长度100mm的棒状的钛烧结体。

＜HIP处理条件＞

·处理温度：900℃

·处理时间：3小时

·处理压力：1480kgf/cm²(145MPa)

＜6＞接下来，切断获得的钛烧结体，对切截面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比。将其结果显示在表1中。

(实施例2～6)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比分别成为表1所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例1相同地获得钛烧结体。

(比较例1～3)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比分别成为表1所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例1相同地获得钛烧结体。

(参考例1)

首先，准备Ti-6Al-4V合金的熔炼材料。

接下来，切断获得的熔炼材料，对切断面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜来观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比。将其结果显示于表1。

(实施例7)

在替代Ti-6Al-4V合金粉末而使用平均粒径23μm的Ti-3Al-2.5V合金粉末以外，与实施例1相同地获得钛烧结体。

然后，切断获得的钛烧结体，对切截面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比。将其结果显示于表2。

(实施例8～12)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比分别为表2所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例7相同地获得钛烧结体。

(比较例4～6)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比分别为表2所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例7相同地获得钛烧结体。

(参考例2)

首先，准备Ti-3Al-2.5V的熔炼材料。

接下来，切断获得的熔炼材料，对切断面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜来观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比。将其结果显示于表2。

(实施例13)

在替代Ti-6Al-4V合金粉末而使用平均粒径25μm的Ti-6Al-7Nb合金粉末以外，与实施例1相同地获得钛烧结体。然后，切断获得的钛烧结体，对切截面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜来观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比。将其结果显示于表3。

(实施例14～18)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比分别为表3所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例13相同地获得钛烧结体。

(比较例7～9)

在以使α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率、以及α相的平均纵横比分别为表3所示的值的方式变更制造条件以外，分别与实施例13相同地获得钛烧结体。

(参考例3)

首先，准备Ti-6Al-7Nb的熔炼材料。

接下来，切断获得的熔炼材料，对切截面实施半研磨处理。

接下来，利用电子显微镜来观察研磨面，分别求出α相的平均粒径、α相以及β相所占的面积率以及α相的平均纵横比。将其结果显示于表3。

2.钛烧结体的评价

2.1镜面性

首先，针对各实施例、各比较例以及各参考例的钛烧结体(钛熔炼材料)，通过目视来观察研磨面。然后，参照以下的评价基准而评价研磨面的镜面性。将评价结果显示于表1～3。

＜研磨面的镜面性的评价基准＞

A：研磨面的镜面性非常高(外观美观性特别良好)

B：研磨面的镜面性略高(外观美观性略微良好)

C：研磨面的镜面性略低(外观美观性略微不合格)

D：研磨面的镜面性非常低(外观美观性不合格)

2.2相对密度

接下来，针对各实施例、各比较例以及各参考例的钛烧结体(钛熔炼材料)，基于JIS Z 2501：2000所规定的方法而计算相对密度。将计算结果显示于表1～3。

2.3维氏硬度

接下来，针对各实施例、各比较例以及各参考例的钛烧结体(钛熔炼材料)的研磨面，基于JIS Z 2244：2009所规定的方法而测定维氏硬度。将测定结果显示于表1～3。

2.4基于X射线衍射法的结晶构造解析

接下来，针对实施例1的钛烧结体，通过以下所示的测定条件，进行基于X射线衍射法的结晶构造解析。

＜基于X射线衍射法的结晶构造解析的测定条件＞

·X射线源：Cu-Kα射线

·管电压：30kV

·管电流：20mA

将获得的X射线衍射光谱显示于图5。由图5明确可知，针对实施例1的钛烧结体获得的X射线衍射光谱包括基于α相(α-Ti)的反射强度的峰值与基于β相(β-Ti)的反射强度的峰值。对此，在以2θ位于35.3°附近的面取向(100)α-Ti所引起的反射强度的峰值为基准时，计算2θ位于39.5°附近的面取向(110)β-Ti所引起的反射强度的峰值相对于所述基准的比例(峰值比)。另外，在实施例2～18、比较例1～9以及参考例1～3的钛烧结体(钛熔炼材料)中也进行与其相同的计算。将峰值比的计算结果显示于表1～3。

2.5耐磨损性

接下来，针对各实施例及各比较例的钛烧结体以及各参考例的钛熔炼材料等，评价其表面的耐磨损性。具体来说，首先，对钛烧结体以及钛熔炼材料的表面实施半研磨处理。接下来，针对研磨面，进行以JIS R 1613(2010)所规定的细陶瓷的球盘法所进行的磨损试验方法为基础的磨损试验，测定圆板状试样的磨损量。此外，测定条件如下所述。

＜比磨损量的测定条件＞

·球形试样的材质：高碳铬轴承钢(SUJ2)

·球形试样的大小：直径6mm

·圆板状试样的材质：各实施例及各比较例的烧结体以及各参考例的熔炼材料

·圆板状试样的大小：直径35mm、厚度5mm

·载荷的大小：10N

·滑动速度：0.1m/s

·滑动圆直径：30mm

·滑动距离：50m

然后，将针对参考例1的钛熔炼材料获得的磨损量设为1，计算出针对表1所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的磨损量的相对值。

同样，将针对参考例2的钛熔炼材料获得的磨损量设为1，计算出针对表2所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的磨损量的相对值。

而且，同样地将针对参考例3的钛熔炼材料获得的磨损量设为1，计算出针对表3所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的磨损量的相对值。

接下来，参照以下的评价基准而评价计算出的相对值。将评价结果显示于表1～3。

＜磨损量的评价基准＞

A：磨损量非常少(相对值为不足0.5)

B：磨损量少(相对值为0.5以上但不足0.75)

C：磨损量略少(相对值为0.75以上但不足1)

D：磨损量略多(相对值为1以上但不足1.25)

E：磨损量多(相对值为1.25以上但不足1.5)

F：磨损量非常多(相对值为1.5以上)

2.6拉伸强度

接下来，针对各实施例及各比较例的钛烧结体以及各参考例的钛熔炼材料等，测定其拉伸强度。此外，拉伸强度的测定以JIS Z 2241(2011)所规定的金属材料拉伸试验方法为基准来进行。

然后，将针对参考例1的钛熔炼材料获得的拉伸强度设为1，计算针对表1所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的拉伸强度的相对值。

同样，将针对参考例2的钛熔炼材料获得的拉伸强度设为1，计算针对表2所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的拉伸强度的相对值。

而且，同样地将针对参考例3的钛熔炼材料获得的拉伸强度设为1，计算针对表3所示的各实施例以及各比较例的钛烧结体获得的拉伸强度的相对值。

接下来，参照以下的评价基准而评价获得的相对值。将评价结果显示于表1～3。此外，针对拉伸强度，在上述试验体以外，针对SUS316L烧结体、ASTM F75(Co-28％Cr-6％Mo合金)的铸造材料及烧结体、以及α-Ti烧结体，也评价为参考例a～d(表1)。另外，针对参考例d，在此之外，进行与所述的2.1～2.3以及2.5相同的评价。

＜拉伸强度的评价基准＞

A：拉伸强度非常大(相对值为1.09以上)

B：拉伸强度大(相对值为1.06以上但不足1.09)

C：拉伸强度稍大(相对值为1.3以上但不足1.06)

D：拉伸强度稍小(相对值为1以上但不足1.03)

E：拉伸强度小(相对值为0.97以上但不足1)

F：拉伸强度非常小(相对值为不足0.97)

2.7断裂时的标称应变(断裂伸展)

接下来，针对各实施例及各比较例的钛烧结体以及各参考例的钛熔炼材料等，测定其断裂伸展。此外，断裂伸展的测定以JIS Z 2241(2011)所规定的金属材料拉伸试验方法为基准来进行。

接下来，参照以下的评价基准而评价获得的断裂伸展。将评价结果显示于表1～3。此外，针对断裂伸展，在上述试验体以外，针对SUS316L烧结体、ASTM F75(Co-28％Cr-6％Mo合金)的铸造材料及烧结体、以及α-Ti烧结体也评价为参考例a～d(表1)。

＜断裂伸展的评价基准＞

A：断裂伸展非常大(0.15以上)

B：断裂伸展大(0.125以上但不足0.15)

C：断裂伸展稍大(0.10以上但不足0.125)

D：断裂伸展稍小(0.075以上但不足0.10)

E：断裂伸展小(0.050以上但不足0.075)

F：断裂伸展非常小(不足0.050)

2.8细胞毒性试验

接下来，针对由各实施例及各比较例的钛烧结体以及各参考例的钛熔炼材料等构成的试验体，进行细胞毒性试验。此外，细胞毒性试验以ISO10993-5：2009所规定的细胞毒性试验为基准来进行。具体来说，通过基于直接接触法的菌落形成法，在将对照组的菌落数量的平均值设为100％时，求出向试验体直接播种的细胞的菌落数量相对于对照组的菌落数量的比例(菌落形成率[％])。此外，试验条件如下所述。

·细胞株：V97细胞

·培养基：MEM10培养基

·阴性对照材料(negative control)：高密度聚乙烯薄膜

·阳性对照材料(positive control)：0.1％含二乙基二硫代氨基甲酸锌的聚氨酯薄膜

·对照组(control)：向培养基直接播种的细胞的菌落数量

接下来，参照以下的评价基准而分类获得的菌落形成率，由此评价各试验体的细胞毒性。将评价结果显示于表1～3。此外，针对细胞毒性试验，在上述试验体以外，针对SUS316L烧结体、ASTM F75(Co-28％Cr-6％Mo合金)烧结体、以及α-Ti烧结体也评价为参考例a、c、d(表1)。

＜细胞毒性的评价基准＞

A：菌落形成率为90％以上

B：菌落形成率为80％以上但不足90％

C：菌落形成率为不足80％

[表1]

[表2]

[表3]

由表1～3明确可知，各实施例的钛烧结体的研磨面的镜面性高。另外，由于相对密度以及维氏硬度也分别较高，因此认为各实施例的钛烧结体能够长期维持高镜面性。

另外，各实施例的钛烧结体被认为在镜面性、密度以及硬度这样的特性上为钛熔炼材料的同等以上。由此，根据本发明，能够获得产生近净成形这样的特征、且特性优异的钛烧结体。

此外，将比较例2的钛烧结体的截面的电子显微镜像显示于图6。由图6可知，在比较例2的钛烧结体中，呈现α相细长的形状、即各向异性大的形状。

另外，将参考例1的钛熔炼材料的截面的电子显微镜像显示于图7。由图7可知，在参考例1的钛熔炼材料中，呈现α相的粒径比较小、但各向异性大的形状。