JP2004107795A - 装飾品の表面処理方法、装飾品および時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の装飾品の表面処理方法は、基材2の表面の少なくとも一部に、下地層40を形成する工程と、乾式メッキ法により、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmの被膜3を形成する工程を有することを特徴とする。下地層40は、基材2と被膜3との電位差を緩和する緩衝層である。被膜3は、金属組成の異なる複数個のターゲットを用いる乾式メッキ法により形成されるものであるのが好ましい。
【選択図】図2
Description
従来、このような目的を達成するために、例えば、装飾品の構成材料として、Au等の金色の金属材料や、Pd、Rh、Pt等の銀白色の金属材料を用いてきた。
ところで、近年、装飾品には、その色彩の多様化が求められており、例えば、前記の金属材料では得ることのできない、美的外観に優れた色彩の材料が求められている。
例えば、白っぽい金色の装飾品を得る目的で、Au−Fe系合金が用いられている。しかしながら、Au−Fe系合金を用いた場合、高級感に劣り、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色のような比較的白みの強い色の装飾品を得るのが困難であった。また、Au−Fe系合金は、Feの酸化による耐酸性等に劣るため、長期間にわたって安定した外観、色調を保持するのが困難であった。
また、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色は、Au−Ag−Cu系合金を用いることにより得られるが、色彩の経時変化が著しく、装飾品に適用するのは困難であった。
(1) 基材の表面の少なくとも一部に、乾式メッキ法により、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmの被膜を形成する工程を有することを特徴とする装飾品の表面処理方法。
(3) 基材の表面の少なくとも一部に、少なくとも1層の下地層を形成する工程と、
前記下地層上に、乾式メッキ法により、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmの被膜を形成する工程を有することを特徴とする装飾品の表面処理方法。
(5) 前記被膜を形成する工程の前に、前記下地層の表面の少なくとも一部に、清浄化処理を施す工程を有する上記(3)または(4)に記載の装飾品の表面処理方法。
(6) 前記下地層のうち少なくとも1層は、その一方の面側と他方の面側との電位差を緩和する緩衝層である上記(3)ないし(5)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(8) 前記金属窒化物層は、前記被膜と接触するものである上記(7)に記載の装飾品の表面処理方法。
(10) 前記装飾品は、前記下地層を2層以上有するものである上記(3)ないし(9)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(12) 前記被膜は、真空蒸着により形成されたものである上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(13) 前記被膜は、金属組成の異なる複数個のターゲットを用いる乾式メッキ法により形成されるものである上記(12)に記載の装飾品の表面処理方法。
(15) 前記被膜は、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有するものである上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
剥離剤を用いて、前記マスキングが被覆されていない部位の前記被膜を除去する工程と、
前記マスキングを除去する工程とを有する上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(18) 基材と、該基材の少なくとも一部を覆う被膜とを有する装飾品であって、
前記被膜は、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmであることを特徴とする装飾品。
(20) 前記下地層のうち少なくとも1層は、その一方の面側と他方の面側との電位差を緩和する緩衝層である上記(19)に記載の装飾品。
(21) 前記下地層のうち少なくとも1層は、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である上記(19)または(20)に記載の装飾品。
(23) 前記被膜は、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有するものである上記(18)ないし(22)のいずれかに記載の装飾品。
(25) 上記(17)ないし(24)のいずれかに記載の装飾品を備えたことを特徴とする時計。
(26) 前記金属窒化物層の平均厚さは、0.01〜10μmである上記(7)または(8)に記載の装飾品の表面処理方法。
(28) 前記共通の元素は、Cuである上記(11)に記載の装飾品の表面処理方法。
(29) 前記マスキングの平均厚さは、100〜2000μmである上記(16)に記載の装飾品の表面処理方法。
(31) 前記基材は、主として、ステンレス鋼で構成されるものである上記(1)ないし(16)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(33) 前記基材は、その表面の少なくとも一部に、鏡面加工、スジ目加工、梨地加工から選択される表面加工が施されたものである上記(1)ないし(16)のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
(34) 少なくともその一部が皮膚に接触して用いられる上記(17)ないし(24)のいずれかに記載の装飾品。
特に、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有する装飾品、時計を容易かつ迅速に製造することができる。
また、本発明の装飾品、時計は、長期安定性、耐酸化性、耐薬品性等に優れ、長期間にわたって、優れた美的外観を保持することができる。
また、基材の構成材料等を選択することにより、複雑な形状を有する装飾品を容易に製造することが可能となり、また、装飾品、時計の軽量化、製造コストの低減等を達成することができる。
図1は、本発明の表面処理方法の第1実施形態を示す断面図である。
図1に示すように、本実施形態の表面処理方法は、基材2の表面の少なくとも一部(1a)に、乾式メッキ法により、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜3を形成する工程(1b)を有する。
基材2は、いかなる材料で構成されるものであってもよく、金属材料で構成されるものであっても、非金属材料で構成されるものであってもよい。
基材2が金属材料で構成される場合、特に優れた強度特性を有する装飾品1Aを提供することができる。
また、基材2が金属材料で構成される場合、基材2の表面粗さが比較的大きい場合であっても、後述する被膜3を形成する際のレベリング効果により、得られる装飾品1Aの表面粗さを小さくすることができる。例えば、基材2の表面に対する切削加工、研磨加工などによる機械加工を省略しても、鏡面仕上げを行うことが可能となったり、基材2がMIM法により成形されたもので、その表面が梨地面である場合でも、容易に鏡面にすることができる。これにより、光沢に優れた装飾品を得ることができる。
また、基材2が非金属材料で構成される場合、比較的容易に、所望の形状に成形することができる。このため、直接成形するのが困難な形状の装飾品1Aであっても、比較的容易に提供することができる。
また、基材2が非金属材料で構成される場合、電磁ノイズを遮蔽する効果も得られる。
この中でも特に、Cu、Zn、Ni、Ti、Al、Mgまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成されることにより、基材2と、後述する被膜3との密着性が特に優れたものとなる。また、基材2が、Cu、Zn、Niまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成されたものであると、基材2と、後述する被膜3との密着性が特に優れたものとなるとともに、基材2の加工性が向上し、基材2の成形の自由度がさらに増す。
プラスチックとしては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられる。
基材2がプラスチックで構成される場合、比較的軽量で携帯し易く、かつ、重厚な外観を有する装飾品1Aを得ることができる。
また、基材2がプラスチックで構成される場合、比較的容易に、所望の形状に成形することができる。このため、複雑な形状を有する装飾品1Aであっても、比較的容易に製造することができる。
また、基材2がプラスチックで構成される場合、電磁ノイズを遮蔽する効果が得られる。
基材2が前記のようなセラミックスで構成される場合、高強度、高硬度の装飾品1Aを得ることができる。
基材2が金属材料で構成される場合、その製造方法としては、例えば、プレス加工、切削加工、鍛造加工、鋳造加工、粉末冶金焼結、金属粉末射出成形(MIM)、ロストワックス法等が挙げられるが、この中でも特に、鋳造加工または金属粉末射出成形(MIM)が好ましい。鋳造加工、金属粉末射出成形(MIM)は、特に、加工性に優れている。このため、これらの方法を用いた場合、複雑な形状の基材2を比較的容易に得ることができる。
まず、金属粉と有機バインダーとを含む材料を混合、混練して混練物を得る。
次に、この混練物を射出成形することにより成形体を形成する。
その後、この成形体に対して、脱脂処理(脱バインダー処理)を施し、脱脂体を得る。この脱脂処理は、通常、減圧条件下で、加熱することにより行われる。
さらに、得られた脱脂体を焼結することにより、焼結体を得る。この焼結処理は、通常、前記脱脂処理より高温で加熱することにより行われる。
本発明では、以上のようにして得られる焼結体を基材として用いることができる。
また、基材2が前記のようなセラミックスで構成される場合、その製造方法は、特に限定されないが、金属粉末射出成形(MIM)であるのが好ましい。金属粉末射出成形(MIM)は、特に、加工性に優れているため、複雑な形状の基材2を比較的容易に得ることができる。
基材2の表面に、被膜3を形成する(1b)。
本発明は、被膜3が、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成されるという点に特徴を有する。
被膜3が、前記のような組成を有するものであることにより、白っぽい金色の、美的外観に優れた装飾品1Aを得ることができる。
また、被膜3が、前述のような組成であることにより、装飾品1Aは、十分な耐食性を有するものとなる。
一方、Au−Pd−Fe−In系合金において、各元素の含有量(含有率)が前記範囲外の値であると、白っぽい金色の装飾品1Aを得るのが困難となる。
また、AuおよびInは、アレルギー反応を極めて起こし難い材料である。したがって、本発明は、皮膚に接触して用いられる装飾品(例えば、時計等)に好適に適用することができる。
被膜3におけるFeの含有量(含有率)は、0.1〜8wt%とされる。Feの含有量が0.1wt%未満では、形成される被膜3は、強度に劣ったものとなる。一方、Feが8wt%を超えると、十分な耐食性が得られない。
上述したように、被膜3を構成する合金中のPdの含有量は、0.1〜10wt%であるが、0.5〜7wt%であるのが好ましく、1〜3wt%であるのがより好ましい。Pdの含有量が前記範囲内の値であると、被膜3は、特に優れた耐食性を有し、内部応力が小さいものとなる。
また、本発明において、被膜3を構成する合金中のInの含有量は、0.1〜10.0wt%であるが、1〜7wt%であるのが好ましく、3〜5wt%であるのがより好ましい。Inの含有量が前記範囲内の値であると、被膜3は、特に優れた耐食性を有し、内部応力が小さいものとなる。
乾式メッキ法を用いて被膜3を形成することにより、基材2との密着性に優れた被膜3を得ることができる。その結果、得られる装飾品1Aは、耐食性、耐久性に優れたものとなる。また、乾式メッキ法を用いることにより、高密度の被膜3を形成することが可能となる。このため、被膜3は、光沢度が大きく、特に美的外観に優れたものとなる。
また、乾式メッキ法を用いることにより、被膜3が必須元素以外の元素を含む複雑な組成のものであっても、被膜3を容易かつ確実に形成することができる。
乾式メッキ法として真空蒸着を用いることにより、比較的簡易な装置で、均質で、かつ基材2との密着性が特に優れた被膜3を比較的容易に得ることができる。その結果、得られる装飾品1Aの耐久性は、さらに向上する。また、真空蒸着を用いることにより、特に高密度の被膜3を形成することが可能となる。その結果、装飾品1Aは、長期間にわたって特に優れた美的外観を保持できるものとなる。
蒸着材料の加熱方法としては、例えば、伝熱ルツボ、電子ビーム、高周波、レーザー等を用いる方法や、抵抗加熱等が挙げられるが、この中でも特に、抵抗加熱が好ましい。蒸着材料の加熱方法として抵抗加熱を用いることにより、簡易な方法で均質な被膜3を得ることができる。
真空蒸着時における雰囲気の圧力は、特に限定されないが、1.0×10−6〜1.0×10−5Torr程度であるのが好ましく、3.0×10−6〜1.0×10−6Torr程度であるのがより好ましい。
乾式メッキ法により形成される被膜3の平均厚さは、0.01〜10μmであるのが好ましく、0.1〜3μmであるのがより好ましい。被膜3の平均厚さが前記下限値未満であると、被膜3にピンホールが発生し易くなり、本発明の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、被膜3の平均厚さが前記上限値を超えると、被膜3の内部応力が高くなり、被膜3と基材2との密着性が低下したり、クラックが発生し易くなる。
以上説明したような本発明によれば、白っぽい金色の装飾品1Aを得ることができる。
被膜3の色彩は、特に限定されるものではないが、ISO規格に基づくCEN(Comite Europeen de Normalisation)規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色であるのが好ましい。被膜3の色彩が1N−14色の近似色であると、装飾品1Aは、美的外観が特に優れたものとなり、高級感がさらに向上する。なお、「1N−14色の近似色」とは、例えば、JIS Z 8729で規定されるL*a*b*表示の色度図において、a*が−3.0〜2.0であり、かつ、b*が19〜25の範囲とすることができる。
また、被膜3は、例えば、組成の異なる複数の層の積層体であってもよい。
また、被膜3は、図示の構成では基材2の全面に形成されているが、基材2の表面の少なくとも一部に形成されるものであればよい。
装飾品1Aは、装飾性を備えた物品であればいかなるものでもよいが、例えば、置物等のインテリア、エクステリア用品、宝飾品、時計ケース(胴、裏蓋等)、時計バンド、文字盤、時計用針等の時計用外装部品、ムーブメントの地板、歯車、輪列受け、回転錘等の時計用内装部品、メガネ、ネクタイピン、カフスボタン、指輪、ネックレス、ブレスレット、アンクレット、ブローチ、ペンダント、イヤリング、ピアス等の装身具、ライターまたはそのケース、ゴルフクラブ等のスポーツ用品、銘板、パネル、賞杯、その他ハウジング等を含む各種機器部品、各種容器等が挙げられる。この中でも特に、少なくともその一部が皮膚に接触して用いられるものが好ましく、時計用外装部品がより好ましい。時計用外装部品は、装飾品として外観の美しさが要求されるとともに、実用品として、耐久性、耐食性、耐摩耗性や、優れた触感等が要求されるが、本発明の表面処理方法によればこれらの要件を全て満足することができる。
図2は、本発明の表面処理方法の第2実施形態を示す断面図である。
以下、第2実施形態の表面処理方法および該方法を用いて製造される第2実施形態の装飾品について、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態の表面処理方法は、基材2の表面の少なくとも一部(2a)に、下地層40を形成する工程(2b)と、下地層40の表面の少なくとも一部に、乾式メッキ法により、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜3を形成する工程(2c)とを有する。
すなわち、被膜3の形成に先立ち、基材2の表面の少なくとも一部に、下地層40を形成する以外は、前述した第1実施形態と同様である。
以下、下地層40について詳細に説明する。
下地層40は、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
下地層40は、例えば、基材2と被膜3との電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、基材2と被膜3との電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、下地層40は、例えば、基材2の孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであってもよい。
下地層40の構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられる。
また、下地層40が上記のような金属層である場合、基材2、被膜3との密着性も向上する。このように、基材2、被膜3との密着性が向上することにより、装飾品1Bの耐食性がさらに優れたものとなる。その結果、装飾品1Bは、特に耐久性に優れたものとなる。
また、下地層40が、PdまたはPdを含む合金で構成された金属層である場合、被膜3の構成成分(特にAu)が下地層40、基材2等に拡散するのをより効果的に防止することができる。その結果、装飾品1Bは、さらに長期安定性に優れたものとなる。
また、下地層40が、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である場合、下地層40の色は、光沢度の高い金色となる。その結果、被膜3の平均厚さが比較的薄い場合であっても、装飾品1Bの美的外観は、特に優れたものとなる。
また、下地層40の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、下地層40は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、下地層40は、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、下地層40は、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
図3は、本発明の表面処理方法の第3実施形態を示す断面図である。
以下、第3実施形態の表面処理方法および該方法を用いて製造される第3実施形態の装飾品について、前記第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
すなわち、被膜3の形成に先立ち、基材2の表面の少なくとも一部に、形成する下地層を2層(第1の下地層41aおよび第2の下地層42a)にした以外は、前述した第2実施形態と同様である。
以下、第1の下地層41a、第2の下地層42aについて説明する。
基材2の表面に、第1の下地層41aを形成する。第1の下地層41aは、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
第1の下地層41aは、例えば、基材2と後述する第2の下地層42aとの電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、基材2と第2の下地層42aとの電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、第1の下地層41aは、例えば、基材2の孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであるのが好ましい。
第1の下地層41aの構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられるが、この中でも特に、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Irまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金であるのが好ましい。第1の下地層41aがこのような材料で構成された金属層である場合、基材2と第2の下地層42aとの電位差による腐食の発生を、さらに効果的に防止することができる。
また、後述する第2の下地層42aが金属層で構成される場合、第1の下地層41aは、Cu、Co、In、Sn、Ni、Zn、Al、Feまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成されたものであるのが好ましい。これにより、上述した効果はさらに顕著なものとなる。
また、第1の下地層41aの各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第1の下地層41aは、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、第1の下地層41aは、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、第1の下地層41aは、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
次に、第1の下地層41aの表面に、第2の下地層42aを形成する。第2の下地層42aは、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
第2の下地層42aは、例えば、第1の下地層41aと被膜3との電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、第1の下地層41aと被膜3との電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、第2の下地層42aは、例えば、第1の下地層41aの孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであってもよい。
第2の下地層42aの構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられる。
また、第2の下地層42aが上記のような金属層である場合、第1の下地層41a、被膜3との密着性も向上する。このように、第1の下地層41a、被膜3との密着性が向上することにより、装飾品1Cの耐食性がさらに優れたものとなる。その結果、装飾品1Cは、特に耐久性に優れたものとなる。
また、第2の下地層42aが、PdまたはPdを含む合金で構成された金属層である場合、被膜3の構成成分(特にAu)が第2の下地層42a、第1の下地層41a、基材2等に拡散するのをより効果的に防止することができる。その結果、装飾品1Cは、さらに長期安定性に優れたものとなる。
また、第2の下地層42aが、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である場合、第2の下地層42aの色は、光沢度の高い金色となる。その結果、被膜3の平均厚さが比較的薄い場合であっても、装飾品1Cの美的外観は、特に優れたものとなる。
また、第2の下地層42aの各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第2の下地層42aは、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、第2の下地層42aは、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、第2の下地層42aは、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
図4は、本発明の表面処理方法の第4実施形態を示す断面図である。
以下、第4実施形態の表面処理方法および該方法を用いて製造される第4実施形態の装飾品について、前記第1、第2、第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
すなわち、被膜3の形成に先立ち、基材2の表面の少なくとも一部に、形成する下地層を3層(第1の下地層41b、第2の下地層42bおよび第3の下地層43b)にした以外は、前述した第2、第3実施形態と同様である。
以下、第1の下地層41b、第2の下地層42bおよび第3の下地層43bについて説明する。
基材2の表面に、第1の下地層41bを形成する。第1の下地層41bは、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
第1の下地層41bは、例えば、基材2と後述する第2の下地層42bとの電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、基材2と第2の下地層42bとの電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、第1の下地層41bは、例えば、基材2の孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであるのが好ましい。
第1の下地層41bの構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられるが、この中でも特に、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Irまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金であるのが好ましい。第1の下地層41bがこのような材料で構成された金属層である場合、基材2と第2の下地層42bとの電位差による腐食の発生を、さらに効果的に防止することができる。
また、後述する第2の下地層42b、第3の下地層43bが金属層で構成される場合、第1の下地層41bは、Cu、Co、In、Sn、Ni、Zn、Al、Feまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成されたものであるのが好ましい。これにより、上述した効果はさらに顕著なものとなる。
また、第1の下地層41bの各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第1の下地層41bは、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、第1の下地層41bは、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、第1の下地層41bは、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
第1の下地層41bの表面に、第2の下地層42bを形成する。第2の下地層42bは、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
第2の下地層42bは、例えば、第1の下地層41bと後述する第3の下地層43bとの電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、第1の下地層41bと第3の下地層43bとの電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、第2の下地層42bは、例えば、第1の下地層41bの孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであるのが好ましい。
第2の下地層42bの構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられるが、この中でも特に、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Irまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金であるのが好ましい。第2の下地層42bがこのような材料で構成された金属層である場合、第1の下地層41bと第3の下地層43bとの電位差による腐食の発生を、さらに効果的に防止することができる。
また、第1の下地層41b、第3の下地層43bが金属層で構成される場合、第2の下地層42bは、Cu、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ti、Zn、Fe、Crまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成されたものであるのが好ましい。これにより、上述した効果はさらに顕著なものとなる。
また、第2の下地層42bの各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第2の下地層42bは、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、第2の下地層42bは、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、第2の下地層42bは、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
次に、第2の下地層42bの表面に、第3の下地層43bを形成する。第3の下地層43bは、いかなる目的で形成するものであってもよいが、以下のような機能を有するものであるのが好ましい。
第3の下地層43bは、例えば、第2の下地層42bと被膜3との電位差を緩和する緩衝層として機能するものであるのが好ましい。これにより、第2の下地層42bと被膜3との電位差による腐食(異種金属接触腐食)の発生をより効果的に防止することが可能となる。
また、第3の下地層43bは、例えば、第2の下地層42bの孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能等を有するものであってもよい。
第3の下地層43bの構成材料は、特に限定されないが、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Ta、Ir等の金属材料や、前記金属材料のうち少なくとも1種を含む合金、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられる。
また、第3の下地層43bが上記のような金属層である場合、第2の下地層42b、被膜3との密着性も向上する。このように、第2の下地層42b、被膜3との密着性が向上することにより、装飾品1Dの耐食性がさらに優れたものとなる。その結果、装飾品1Dは、特に耐久性に優れたものとなる。
また、第3の下地層43bが、PdまたはPdを含む合金で構成された金属層である場合、被膜3の構成成分(特にAu)が第3の下地層43b、第2の下地層42b、第1の下地層41b、基材2等に拡散するのをより効果的に防止することができる。その結果、装飾品1Dは、さらに長期安定性に優れたものとなる。
また、第3の下地層43bが、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である場合、第3の下地層43bの色は、光沢度の高い金色となる。その結果、被膜3の平均厚さが比較的薄い場合であっても、装飾品1Dの美的外観は、特に優れたものとなる。
また、第3の下地層43bの各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第3の下地層43bは、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、第3の下地層43bは、前記のような機能を有するものに限定されない。例えば、第3の下地層43bは、保管時(被膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
図5は、本発明の表面処理方法の第5実施形態を示す断面図である。
以下、第5実施形態の表面処理方法および該方法を用いて製造される第5実施形態の装飾品について、前記第1、第2、第3、第4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
すなわち、被膜3の形成後、被膜3の表面の一部にマスキング5を形成する工程(5f)と、剥離剤を用いて、マスキング5が被覆されていない部位の被膜3を除去する工程(5g)と、マスキング5を除去する工程(5h)とを有する以外は、前述した第4実施形態と同様である。
被膜3の形成後、被膜3の表面の一部に、マスキング5を被覆する(5f)。このマスキング5は、後述する被膜3を除去する工程において、被覆した部位の被膜3を保護するマスクとして機能する。
マスキング5としては、被膜3を除去する工程において、被覆した部位の被膜3を保護する機能を有するものであればいかなるものでもよいが、後述するマスキング5を除去する工程において、容易に除去することができるものであるのが好ましい。
マスキング5の形成方法は、特に限定されず、例えば、ディッピング、刷毛塗り、噴霧塗装、静電塗装、電着塗装等の塗装、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射等が挙げられる。
マスキング5は、被膜3の表面に、直接、所望の形状となるように形成されるものに限定されない。例えば、被膜3の表面のほぼ全面に、マスキング5の構成材料を被覆した後、その一部を除去することにより、所望のパターンを有するマスキング5としてもよい。
次に、マスキング5が被覆されていない部位の被膜3を除去する(5g)。
被膜3の除去は、被膜3を除去することが可能で、かつマスキング5を実質的に溶解、剥離しない剥離剤を用いて行う。
被膜3の除去に用いられる剥離剤は、被膜3を除去することが可能であり、かつマスキング5を実質的に溶解、剥離しないものであれば、特に限定されないが、液体、気体等の流体であるのが好ましく、その中でも特に、液体であるのが好ましい。これにより、被膜3の除去を容易かつ確実に行うことが可能となる。
なお、剥離剤中には、例えば、安定剤、剥離促進剤、有機成分、触媒等の各種添加剤が含まれていてもよい。
なお、被膜3の除去を液体状態の剥離剤(剥離液)に浸漬することにより行う場合、例えば、浸漬時に、剥離液に振動(例えば、超音波振動等)を加えてもよい。これにより、被膜3の除去の効率をさらに向上させることができる。
その後、マスキング5を除去することにより、装飾品1Eが得られる。
マスキング5の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、マスキング5を除去することが可能であり、かつ基材2および被膜3に対して、実質的にダメージを与えないマスキング除去剤を用いて行うのが好ましい。このようなマスキング除去剤を用いることにより、マスキング5の除去を容易かつ確実に行うことができる。
マスキング除去剤としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒等の有機溶媒等から選択される1種または2種以上を混合したものや、これらに、硝酸、硫酸、塩化水素、フッ化水素、リン酸等の酸性物質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、アンモニア等のアルカリ性物質、過マンガン酸カリウム(KMnO4)、二酸化マンガン(MnO2)、二クロム酸カリウム(K2Cr2O7)、オゾン、濃硫酸、硝酸、サラシ粉、過酸化水素、キノン類等の酸化剤、チオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)、硫化水素、過酸化水素、ヒドロキノン類等の還元剤を混合したもの等が挙げられる。
以上説明したように、被膜3の一部を除去することにより、被膜3を所定の形状にパターニングし易くなる。
また、被膜3の一部を除去することにより、例えば、被膜3が残存する部位と、被膜3が除去された部位とで、凹凸のパターンを形成したり、色彩の違いが顕著なものとなる。その結果、装飾品1Eの美的外観は、さらに優れたものとなる。
例えば、前述した第2実施形態においては1層(下地層40)の下地層を形成しており、第3実施形態においては2層の下地層(第1の下地層41a、第2の下地層42a)を形成しており、第4、第5実施形態においては3層の下地層(第1の下地層41b、第2の下地層42b、第3の下地層43b)を形成しているが、形成する下地層は、4層以上であってもよい。この場合、下地層の少なくとも1層がその片方の面側と他方側との電位差を緩和する作用を有するものであるのが好ましい。
また、下地層が4層以上の場合、前述した実施形態と同様、下地層は、金属層または金属窒化物層であるのが好ましい。特に、下地層のうち少なくとも1層が金属窒化物層である場合、少なくとも前記被膜と接触する層が金属窒化物層で構成されたものであるのが好ましい。これにより、得られる装飾品の耐久性が特に優れたものとなるとともに、装飾品の美的外観が特に優れたものとなる。
また、第5実施形態においては、被膜3の一部を除去しているが、被膜3とともに、その部位における下地層(第1の下地層、第2の下地層、第3の下地層)の少なくとも一部を除去してもよい。例えば、下地層がTiまたはTi化合物で構成されるものである場合、この下地層の除去には、フッ酸と、硝酸とを含む溶液を用いることができる。
1.装飾品の製造
(実施例1)
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計用針)を製造した。
まず、ステンレス鋼(SUS444)を用いて、鋳造により、腕時計用針の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削した後、ダイヤカットにより、鏡面加工を施した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
基材の構成材料を、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)とした以外は、前記実施例1と同様にして装飾品を製造した。
(実施例3)
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(胴))を製造した。
まず、金属粉末射出成形(MIM)により、腕時計ケース(胴)の形状を有するTi製の基材を作製した。
Ti製の基材は、以下のようにして作製した。
以上のようにして得られた基材について、その必要箇所を切削、研磨した後、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
真空蒸着におけるターゲットとして、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットと、Snターゲットとを用い、Au:95.0wt%、Pd:1.96wt%、In:0.54wt%、Sn:0.75wt%、Fe:1.75wt%の合金組成からなる被膜を形成した以外は、前記実施例2と同様に装飾品を製造した。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(胴))を製造した。
まず、ステンレス鋼(SUS444)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(胴)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削した後、ダイヤカットにより、鏡面加工を施した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行い、その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、下地層が形成された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。
下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計用文字盤)を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計用文字盤の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、下地層が形成された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。
下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、金属粉末射出成形(MIM)により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有するTi製の基材を作製した。
Ti製の基材は、以下のようにして作製した。
以上のようにして得られた基材について、その必要箇所を切削、研磨した後、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、下地層が形成された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。
下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(胴))を製造した。
まず、ステンレス鋼(SUS444)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(胴)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削した後、ダイヤカットにより、鏡面加工を施した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行い、その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のTiを電子ビームによりイオン化させた。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりTiNで構成される下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、0.5μmであった。下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計用文字盤)を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計用文字盤の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のTiを電子ビームによりイオン化させた。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりTiNで構成される下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、0.5μmであった。下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、金属粉末射出成形(MIM)により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有するTi製の基材を作製した。
Ti製の基材は、以下のようにして作製した。
以上のようにして得られた基材について、その必要箇所を切削、研磨した後、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のTiを電子ビームによりイオン化させた。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりTiNで構成される下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、0.5μmであった。下地層、被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(胴))を製造した。
まず、ステンレス鋼(SUS444)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(胴)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削した後、ダイヤカットにより、鏡面加工を施した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行い、その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、第1の下地層が形成された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のZrを電子ビームによりイオン化させた。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりZrNで構成される第2の下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。第2の下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された第2の下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、0.5μmであった。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計用文字盤)を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計用文字盤の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、第1の下地層が形成された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のCrを電子ビームによりイオン化させた。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりCrNで構成される第2の下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。第2の下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された第2の下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、10μm、1.0μmであった。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、鋳造により、腕時計ケースの形状を有する、アルミニウム製の基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、エメリー#180研磨にて、スジ目加工を施した。その後、スジ目加工を施した基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
まず、洗浄を行った基材を、チャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のTiを電子ビームによりイオン化させ、基材の表面に蒸着(イオンプレーティング)させることにより第1の下地層を形成した。次いで、アルゴンガスの導入を停止し、これに代わってチャンバー内に窒素ガスを導入し、ARE法によりTiNで構成される第2の下地層(ビッカース硬度:2000)を形成した。第2の下地層形成時における窒素ガス流量は160ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された第1の下地層、第2の下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、0.5μm、0.5μmであった。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、鍛造により、腕時計ケースの形状を有する、Ni製の基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、エメリー#180研磨にて、スジ目加工を施した。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、第1の下地層、第2の下地層が積層された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する、ステンレス鋼(SUS444)製の基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、エメリー#180研磨にて、スジ目加工を施した。
まず、第1の下地層が形成された基材を、チャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)した。この状態で、チャンバー内のTiを電子ビームによりイオン化させ、第1の下地層の表面に蒸着(イオンプレーティング)させることにより第2の下地層を形成した。
引き続き、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着(真空蒸着)させ、第3の下地層の表面に、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。
なお、形成された第2の下地層、第3の下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、1.0μm、1.0μm、0.5μmであった。
ターゲットの1つとして用いるAu−Pd−Fe−In系合金の組成を変化させることにより、形成する被膜の合金組成を表2に示すように変更した以外は、前記実施例15と同様に装飾品を製造した。
(実施例18)
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、梨地加工を施した。梨地加工は、基材表面に、ガラスビーズを2kg/cm2の圧力で吹き付けることにより行った。次に、梨地加工を施した基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行い、その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
次に、梨地加工を施した基材の表面に、Cuで構成される第1の下地層を形成した。第1の下地層の形成は、湿式メッキにより、浴温:30℃、電流密度:3.0A/dm2、時間:10分間という条件で行った。このようにして形成された第1の下地層の平均厚さは、10μmであった。
次に、第1の下地層、第2の下地層が積層された基材の表面に、TiNで構成される第3の下地層、Au−Pd−Fe−In系合金(Au:89.3wt%、Pd:2.11wt%、Fe:2.03wt%、In:6.56wt%)で構成される被膜を、以下のようにして形成した。
なお、形成された第3の下地層、被膜の平均厚さは、それぞれ、0.5μm、0.5μmであった。
ターゲットの1つとして用いるAu−Pd−Fe−In系合金の組成を変化させることにより、形成する被膜の合金組成を表2に示すように変更した以外は、前記実施例18と同様に装飾品を製造した。
(実施例21)
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する、ステンレス鋼(SUS444)製の基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、エメリー#180研磨にて、スジ目加工を施した。その後、スジ目加工を施した基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
この状態から、さらに、チャンバー内にO2ガスを導入し、ARE法によりTiCNOで構成される第3の下地層を形成した。第3の下地層形成時における窒素ガス流量は9ml/分、C2H2ガス流量は79ml/分、O2ガス流量は31ml/分、雰囲気圧は5×10−4Torrであった。
なお、形成された第1の下地層、第2の下地層、第3の下地層、および被膜の平均厚さは、それぞれ、0.5μm、0.3μm、0.2μm、0.5μmであった。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材の表面に、梨地加工を施した。梨地加工は、基材表面に、ガラスビーズを2kg/cm2の圧力で吹き付けることにより行った。次に、梨地加工を施した基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行い、その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
その後、第1の下地層の表面に、Cu−Snで構成される第2の下地層を形成した。第2の下地層の形成は、湿式メッキにより、浴温:45℃、電流密度:2A/dm2、時間:3分間という条件で行った。このようにして形成された第2の下地層の平均厚さは、1.5μmであった。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、第1の下地層〜第3の下地層が積層された基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe−In系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。
第3の下地層の表面に形成した被膜の一部を、以下のようにして、除去した以外は、前記実施例22と同様にして、装飾品を製造した。
まず、被膜の表面の一部に、マスキングを所定の形状に形成した。マスキングの形成は、ゴム系樹脂を刷毛塗りすることにより、被膜の表面の一部を被覆し、その後、180〜200℃で、30分間乾燥することにより行った。このようにして形成されたマスキングの平均厚さは、500μmであった。
その後、ハロゲン化合物系溶媒、ケトン系溶媒よりなるマスキング除去剤に浸漬することにより、マスキングを除去した。また、本工程におけるマスキング除去剤の温度、マスキング除去剤への浸漬時間は、それぞれ30℃、30分であった。また、本工程は、マスキング除去剤に28kHzの超音波振動を与えながら行った。
真空蒸着におけるターゲットとして、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットと、Snターゲットとを用い、Au:92.3wt%、Pd:2.03wt%、Fe:1.13wt%、Sn:0.58wt%、In:3.96wt%の合金組成からなる被膜を形成した以外は、前記実施例22と同様に装飾品を製造した。なお、形成された被膜の平均厚さは、0.5μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Pd−Fe系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Pd−Fe合金ターゲットを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、1.0μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
基材の表面に形成する被膜を、Au−Pd−In系合金(Au:93.1wt%、Pd:4.13wt%、In:2.77wt%)で構成されるものとした以外は、前記比較例1と同様にして、装飾品を製造した。なお、ターゲットとしては、Au−Pd−In合金ターゲットを用いた。
基材の表面に形成する被膜を、Au−Fe−In系合金(Au:93.0wt%、Fe:2.88wt%、In:4.12wt%)で構成されるものとした以外は、前記比較例1と同様にして、装飾品を製造した。なお、ターゲットとしては、Au−Fe−In合金ターゲットを用いた。
基材の表面に形成する被膜を、Au−Pd−Fe−In系合金(Au:83.7wt%、Pd:11.1wt%、Fe:0.74wt%、In:4.46wt%)で構成されるものとした以外は、前記比較例1と同様にして、装飾品を製造した。なお、ターゲットとしては、Au−Pd−Fe−In合金ターゲットを用いた。
基材の表面に形成する被膜を、Au−Pd−Fe−In系合金(Au:85.6wt%、Pd:1.24wt%、Fe:9.5wt%、In:3.66wt%)で構成されるものとした以外は、前記比較例1と同様にして、装飾品を製造した。なお、ターゲットとしては、Au−Pd−Fe−In合金ターゲットを用いた。
基材の表面に形成する被膜を、Au−Pd−Fe−In系合金(Au:85.4wt%、Pd:1.25wt%、Fe:1.15wt%、In:12.2wt%)で構成されるものとした以外は、前記比較例1と同様にして、装飾品を製造した。なお、ターゲットとしては、Au−Pd−Fe−In合金ターゲットを用いた。
以下に示すような表面処理を施すことにより、装飾品(腕時計ケース(裏蓋))を製造した。
まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(裏蓋)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。次に、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
被膜の形成は、以下に説明するような真空蒸着により行った。
まず、基材をチャンバー内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、チャンバー内を2×10−5Torrまで排気(減圧)した。さらに、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、アルゴンガス流量470ml/分で、ボンバード処理を5分間行った。次に、チャンバー内を2×10−6Torrまで排気(減圧)し、このような状態で、タングステンボードを用いた抵抗加熱により、ターゲットを溶解、蒸着させ、Au−Ag−Cu系合金で構成される被膜を形成し、装飾品を得た。ターゲットとしては、Au−Ag−Cu合金ターゲットを用いた。なお、形成された被膜の平均厚さは、1.0μmであった。被膜の厚さは、JIS H 5821の顕微鏡断面試験方法により測定した。
各実施例および各比較例の表面処理方法の条件を表1、表2および表3にまとめて示す。
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品について、被膜の色調を、色度計(ミノルタ社製、CM−2022)を用いて測定し、以下の基準に従い、評価した。
○:JIS Z 8729で規定されるL*a*b*表示の色度図において 、a*が−3.0〜2.0であり、かつ、b*が19〜25の範囲内で ある。
×:JIS Z 8729で規定されるL*a*b*表示の色度図において 、a*が−3.0〜2.0であり、かつ、b*が19〜25の範囲外で ある。
測定により得られた色度図を図6に示す。図6中、本発明の装飾品(実施例1〜24)を●、比較例の装飾品(比較例1〜7)を▲(黒三角)で示す。
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品を、常温(25℃)、常圧、湿度70%の環境下に、90日間放置した後の、被膜の色調を、色度計(ミノルタ社製、CM−2022)を用いて測定し、上記の基準に従い、評価した。
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品を、200℃、常圧の大気雰囲気下で8時間放置し、その後の被膜の色調を、色度計(ミノルタ社製、CM−2022)を用いて測定し、上記の基準に従い、評価した。
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品について、以下に示すような曝気試験を行うことにより、耐薬品性を評価した。
これらの結果を表4に示す。
また、本発明においては、金属組成の異なる複数のターゲットを用いた乾式メッキを行うことにより、容易に、所望の組成、特性を有する被膜を形成することができた。
これに対し、比較例1〜5の表面処理方法では、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色の被膜を有する装飾品を得ることができなかった。この中でも、比較例4、5、6の表面処理方法を用いて製造された装飾品の長期安定性、耐酸化性、耐薬品性は、特に劣っていた。
また、比較例6、7の表面処理方法を用いて製造された装飾品は、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有するものであったが、長期安定性、耐酸化性、耐薬品性に劣っていた。
Claims (25)
- 基材の表面の少なくとも一部に、乾式メッキ法により、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmの被膜を形成する工程を有することを特徴とする装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜を形成する工程の前に、前記基材の表面の少なくとも一部に、清浄化処理を施す工程を有する請求項1に記載の装飾品の表面処理方法。
- 基材の表面の少なくとも一部に、少なくとも1層の下地層を形成する工程と、
前記下地層上に、乾式メッキ法により、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmの被膜を形成する工程を有することを特徴とする装飾品の表面処理方法。 - 前記下地層を形成する工程の前に、前記基材の表面の少なくとも一部に、清浄化処理を施す工程を有する請求項3に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜を形成する工程の前に、前記下地層の表面の少なくとも一部に、清浄化処理を施す工程を有する請求項3または4に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、その一方の面側と他方の面側との電位差を緩和する緩衝層である請求項3ないし5のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である請求項3ないし6のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記金属窒化物層は、前記被膜と接触するものである請求項7に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Irまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成される金属層である請求項3ないし8のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記装飾品は、前記下地層を2層以上有するものである請求項3ないし9のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 隣接する前記下地層は、互いに共通の元素を含む材料で構成されたものである請求項10に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜は、真空蒸着により形成されたものである請求項1ないし11のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜は、金属組成の異なる複数個のターゲットを用いる乾式メッキ法により形成されるものである請求項12に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記ターゲットとして、Au−Pd−Fe合金ターゲットと、Inターゲットとを用いる請求項13に記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜は、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有するものである請求項1ないし14のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。
- 前記被膜を形成する工程の後、さらに、前記被膜の表面の一部に、マスキングを形成する工程と、
剥離剤を用いて、前記マスキングが被覆されていない部位の前記被膜を除去する工程と、
前記マスキングを除去する工程とを有する請求項1ないし15のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法。 - 請求項1ないし16のいずれかに記載の装飾品の表面処理方法を用いて製造されたことを特徴とする装飾品。
- 基材と、該基材の少なくとも一部を覆う被膜とを有する装飾品であって、
前記被膜は、0.1〜10wt%のPdと、0.1〜8wt%のFeと、0.1〜10.0wt%のInとを含むAu−Pd−Fe−In系合金で構成され、かつ、平均厚さが0.01〜10μmであることを特徴とする装飾品。 - 前記基材と前記被膜との間に、少なくとも1層の下地層を有する請求項18に記載の装飾品。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、その一方の面側と他方の面側との電位差を緩和する緩衝層である請求項19に記載の装飾品。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、Ti、Zr、Hf、Ta、Crの窒化物のうち少なくとも1種を含む材料で構成される金属窒化物層である請求項19または20に記載の装飾品。
- 前記下地層のうち少なくとも1層は、Cu、Co、Pd、Au、Ag、In、Sn、Ni、Ti、Zn、Al、Fe、Cr、Pt、Rh、Ru、Irまたはこれらのうち少なくとも1種を含む合金で構成される金属層である請求項19ないし21のいずれかに記載の装飾品。
- 前記被膜は、CEN規格のEN28654で規定される1N−14色の近似色を有するものである請求項18ないし22のいずれかに記載の装飾品。
- 装飾品は、時計用外装部品である請求項17ないし23のいずれかに記載の装飾品。
- 請求項17ないし24のいずれかに記載の装飾品を備えたことを特徴とする時計。
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