JPH0141699B2

JPH0141699B2 -

Info

Publication number: JPH0141699B2
Application number: JP23499686A
Authority: JP
Inventors: Koji Hirose; Hitoshi Ito; Kazuhito Yoshida
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1989-09-07
Also published as: JPS6389655A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、各種外装部品、眼鏡の縁、文房具、
装身具、装飾部品などに応用可能な金色を呈する
物品に関するものである。

（従来の技術）従来より窒化ジルコンが或る条件の下で金色を
呈することが知られており、高価な金メツキの代
替技術として各種装飾品や外装ケースへの適用が
期待されている。この窒化ジルコンは、金属ジル
コンを窒素雰囲気中にてスパツタリングまたは蒸
着またはイオンプレーテイングすることにより、
対象素材上に形成するものである。

（発明が解決しようとする問題点）この公知技術において、窒化ジルコンを形成す
る際の反応雰囲気中の窒素ガスの圧力が、形成さ
れる窒化物の色調を大きく左右させる。横軸に窒
素ガスの圧力をとり、縦軸に比抵抗をとつて示し
た第２図示のグラフについて説明すると、金色を
呈する膜が形成されるのはＡの圧力範囲であり、
非常に限られた範囲である。この範囲Ａより低い
圧力範囲では銀白色を呈し、それより高い圧力範
囲では赤褐色から茶褐色を呈する。この色調の変
化は膜表面の結晶構造の変化が主な要因となつて
おり、金色を呈するのは、膜表面の結晶構造が立
方晶形の（111）面を主面として（200）面が表面
に現れた場合であり、このときの両者の割合は約
５：１である。このように若干の窒素ガスの圧力
変動が色調を大きく左右させるので、金固有の美
しい高級感のある色調を再現性よく得るために
は、窒素ガスの分圧を高精度に管理することが要
求される。しかしそれは、工業的に大量生産する
場合、非常に困難なことであつた。

そこで本発明は、高価な金の代替品として利用
可能な金色を呈する物品を低コストで提供するこ
とを目的とするものである。

本発明の他の目的は、工程管理を厳格にするこ
となく再現性よく同一色調を得ることが可能な金
色物品を提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明の特徴は、部材の表面上に、窒化ジルコ
ンと周期率表のａ族およびａ族の少なくとも
一つの元素の窒化物とを複合する複合膜を形成
し、この複合膜の表面に窒化ジルコン膜を形成す
ることにある。

（作用）素材の表面に形成される複合膜は多結晶であ
り、立方晶形の（111）面を主面として（200）面
が表面に現れた構造をしている。これは窒化ジル
コンが金色を呈するときの結晶構造と一致してい
る。この複合膜上に析出される窒化ジルコン膜
は、下層の複合膜の表面結晶構造に従つて成長し
てゆくため、結果として上層の窒化ジルコン膜の
結晶構造も複合膜と同様に立方晶形の（111）面
を主面として（200）面が表面に現れた構造とな
り、安定した金色を呈することになる。

（発明の効果）本発明は以上の構成を有するものであつて、上
層の窒化ジルコン膜の結晶構造をその下層の複合
膜にて決定するため、再現性よく同一の結晶構造
を有する窒化ジルコン膜が得られ、安定して同じ
色調の金色の膜を得ることが容易である。複合膜
の結晶構造は、複合する窒化ジルコンと、ａ族
元素およびａ族元素の中の少なくとも一つの元
素の窒化物との成分比で決定されるから、反応性
雰囲気としての窒素雰ガスの圧力変動の色調に対
する影響を少なくすることができる。

（実施例）窒化ジルコンと窒化タンタルとを複合する複合
膜を用いた実施例について説明する。

ターゲツトとして金属ジルコンと金属タンタル
とを用い、窒素ガスの分圧を（3.0〜4.5）×
10^-2Paの圧力とし、それに不活性ガスとしてア
ルゴンガスを加え、窒素とアルゴンガスの混合ガ
スの圧力を（1.0〜10）×10^-1Paとして、直流また
は高周波にて金属ジルコンと金属タンタルを同時
にスパツタリングする。この場合、最終的に得ら
れる複合膜におけるタンタル成分比が19〜45重量
％の範囲内になるようにする。それには、この成
分比に調合された金属ジルコンと金属タンタルの
場合ターゲツトを用いてもよいし、また金属ジル
コンと金属タンタルを別々同時にスパツタリング
する場合は、両ターゲツト上にシヤツターを設置
し、シヤツターの開閉度により成分比を制御す
る。このように成分比を決定してスパツタリング
などにより複合膜をコーテイングする。その後で
別の金属ジルコンターゲツトを用い、または金属
ジルコンターゲツトのみを同様の条件でスパツタ
リングし、複合膜上に窒化ジルコン膜をコーテイ
ングする。

以下にこの具体例を更に詳細に説明する。

実施例１ ABS樹脂製部品をスパツタリング装置内に入
れ、（1.0〜2.0）×10^-3Pa程度の真空に減圧したの
ち、窒素ガスを3.5×10^-2Paの圧力まで注入し、
更にアルゴンガスを加えてこの混合ガスの圧力を
6.0×10^-1Paの圧力とし、金属ジルコン、金属タ
ンタル両ターゲツト上にシヤツターを設けて、金
属ジルコン上のシヤツターを全開、金属タンタル
上のシヤツターを1/3開とし、各々高周波出力を
金属ジルコン6.3Watt／cm²、金属タンタル
8Watt／cm²にて反応性スパツタリングを同時に行
なつた。ABS樹脂上にコーテイングされた複合
膜には、窒化ジルコンと、窒化タンタルと、窒素
と反応しなかつた若干の金属ジルコンや金属タン
タルを含んでいるが、タンタルの成分比は36重量
％であつた。その後で窒素ガスとアルゴンガスの
条件をそのままにし、金属ジルコンのみを高周波
出力6.3Watt／cm²にて反応性スパツタリングを行
ない、上記複合膜上に窒化ジルコン膜をコーテイ
ングした。この場合スパツタリング法によるた
め、成膜時の温度を70℃以下に制御できるので、
樹脂の変形等はなく、金属感がありかつ光沢のあ
る金色のコーテイングが得られた。また、その硬
度、密着性、耐食性は窒化ジルコン単体の場合よ
りも優れるなど、耐摩耗性、耐蝕性に優れ、しか
も装飾性に富んだ金色硬質膜が得られた。

上記複合膜は多結晶膜であり、立方晶形の
（111）面を主面として（200）面が表面に現われ
た構造であり、これは窒化ジルコンが金色を呈す
るときの構造と一致している。この複合膜上に析
出される窒化ジルコンは、下層の複合膜の表面結
晶構造に従つて結晶成長してゆくため、結果とし
て上層の窒化ジルコン膜の結晶構造も複合膜と同
様に立方晶形の（111）面を主面として（200）面
が表面に現われた構造となり、その結果として上
層の窒化ジルコン膜は安定して金色を呈すること
になる。すなわち複合膜の結晶構造が前述の構造
を示せば、その複合膜の上に成膜した窒化ジルコ
ン膜も同じ構造となり、金色を呈することにな
る。

複合膜の結晶構造が前述の構造を示し、この複
合膜上に形成された窒化ジルコン膜が金色を呈す
るのは、複合膜のタンタル成分比が19〜45重量％
の範囲のときである。タンタル成分比が19重量％
より少ない場合には、立腹晶形の（111）面のみ
が表面に現われた構造を示し、また45重量％より
多い場合には、成分比の増大と共に（200）面の
割合が増大し、68重量％で完全に（111）面と
（200）面が逆転し、（200）面が主面となる構造を
示し、いずれの場合にも最上層の窒化ジルコン膜
は金色を示さない。

実施例２ターゲツトとして金属ジルコンと金属バナジウ
ムを用い、上記と同様の条件でABS樹脂製部品
上に窒化ジルコンと窒化バナジウムとを複合する
複合膜をコーテイングし、その上に窒化ジルコン
膜を同様にしてコーテイングした。この場合、上
層の窒化ジルコン膜が金色を呈するのは、下層の
複合膜のバナジウム成分比が７〜24重量％の範囲
のときであつた。

実施例３ターゲツトとして金属ジルコンと金属ニオブを
用い、上記と同様の条件でABS樹脂製部品上に
窒化ジルコンと窒化ニオブとを複合する複合膜を
コーテイングし、その上に窒化ジルコン膜を同様
にしてコーテイングした。この場合、上層の窒化
ジルコン膜が金色を呈するのは、下層複合膜のニ
オブ成分比が10〜30重量％の範囲のときであつ
た。

実施例４ターゲツトとして金属ジルコンと金属クロムを
用い、上記と同様の条件でABS樹脂製部品上に
窒化ジルコンと窒化クロムとを複合する複合膜を
コーテイングし、その上に窒化ジルコン膜を同様
にしてコーテイングした。この場合、上層の窒化
ジルコン膜が金色を呈するのは、下層複合膜のク
ロム成分比が９〜27重量％の範囲のときであつ
た。

実施例５ターゲツトとして金属ジルコンと金属モリブデ
ンを用い、上記と同様の条件でABS樹脂製部品
上に窒化ジルコンと窒化モリブデンとを複合する
複合膜をコーテイングし、その上に窒化ジルコン
膜を同様にしてコーテイングした。この場合、上
層の窒化ジルコン膜が金色を呈するのは、下層複
合膜のモリブデン成分比が12〜35重量％の範囲の
ときであつた。

実施例６ターゲツトとして金属ジルコンと金属タングス
テンを用い、上記と同様の条件でABS樹脂製部
品上に窒化ジルコンと窒化タングステンとを複合
する複合膜をコーテイングし、その上に窒化ジル
コン膜を同様にしてコーテイングした。この場
合、上層の窒化ジルコン膜が金色を呈するのは、
下層複合膜のタングステン成分比が21〜50重量％
の範囲のときであつた。

上記実施例においては、スパツタリング法を用
いた例を示したが、蒸着法、イオンプレーテイン
グ法によつても実施できる。

なお、蒸着またはイオンプレーテイングする際
に、蒸発源としてEB（電子ビーム）法を採用する
場合は、一つの装置内に２つの電子銃およびるつ
ぼを設け、金属ジルコンと金属タンタルなど所定
の添加元素を独立に適当な蒸発速度条件のもと
に、窒素雰囲気中にて蒸着およびイオンプレーテ
イングを行ない、複合膜を成膜する。このとき複
合膜の添加元素の成分比が上記した範囲となるよ
うな蒸発速度条件を選べばよい。その後窒化ジル
コンを成膜する。なお１つの電子銃およびるつぼ
の場合には、あらかじめ適当な成分比に調合した
試料を入れて同時に蒸発させてもよい。

また、本発明は合成樹脂、金属またはセラミツ
クなど被着対象となる素材材質を特に限定するも
のではないが、これら素材上にニツケルやクロム
メツキなど下地被膜をメツキなどの方法で形成
し、その上に上記したような複合膜をコーテイン
グしてもよい。または、これら素材上にあらかじ
めスパツタリング、蒸着、イオンプレーテイング
にてクロム、ニクロム、ニツケル等の金属を下地
コーテイングし、その後連続してぜんじよゆつし
たような複合膜のコーテイングを実施してもよ
い。

すなわち密着性向上の目的で、また特に素材が
耐食性に劣る金属である場合には、その耐食性向
上の目的も兼ねて素材上に下地被膜が設けられる
こともある。

【図面の簡単な説明】

図面は従来法にて窒化ジルコン膜を形成した場
合の窒素ガスの圧力変化と窒化ジルコン膜の色調
の変化を説明する説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１部材の表面上に、窒化ジルコンと周期率表の
ａ族およびａ族の中の少なくとも一つの元素
の窒化物とを複合する複合膜が形成してあり、こ
の複合膜の表面にジルコン膜が形成してあること
を特徴とする金色を呈する物品。２上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化タンタル
とを複合したものであつて、タンタルの成分比が
19〜45重量％であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の金色を呈する物品。３上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化バナジウ
ムとを複合したものであつて、バナジウムの成分
比が７〜24重量％であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の金色を呈する物品。４上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化ニオブと
を複合したものであつて、ニオブの成分比が10〜
30重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の金色を呈する物品。５上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化クロムと
を複合したものであつて、クロムの成分比が９〜
27重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の金色を呈する物品。６上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化モリブデ
ンとを複合したものであつて、モリブデンの成分
比が12〜35重量％であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の金色を呈する物品。７上記複合膜は、窒化ジルコンと窒化タングス
テンとを複合したものであつて、タングステンの
成分比が21〜50重量％であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の金色を呈する物品。８上記複合膜は、蒸着またはスパツタリングま
たはイオンプレーテイングのいずれかによつて形
成されたものであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第７項に記載の金色を呈する物
品。９上記部材の素材は、合成樹脂、金属またはセ
ラミツク等からなり、この素材表面にはメツキま
たはコーテイング処理によつてニツケル、クロム
等の下地被膜が形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第７項に記載の金色を
呈する物品。