JPH03257177A - アルミ結晶粒部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、時計。アクセサリ−９文房具、インテリア
、建材等の装飾部材等に用いられる、アルミ結晶粒部材
の製造方法に関する。

［従来の技術］ アルミニウム部材は、軽量であり、加工性、耐蝕性が良
いといった利点を有するため、時計の外装や建材等に広
く用いられている。

［解決しようとする謀１ｉ］ しかし、アルミニウムの地肌のままでは装飾性に乏しく
、塗装、アルマイト処理、印刷、化学エツチング処理等
により表面の色調を変えても、装飾部材としては物足り
ないものであった。

そこで本発明の目的は、高度な装飾性を有するアルミニ
ウム結晶粒部材の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するために、本発明のアルミ結晶粒部材
の製造方法は、アルミニウム部材に熱処理を施して結晶
粒を粗大化させる工程と、結晶粒が粗大化したアルミニ
ウム部材にエツチング処理を施す工程とからなる。

また、上記製造方法において、熱処理の前に、上記アル
ミニウム部材に部分的に塑性歪みを与える工程をさらに
含ませてもよい。

さらに、上記製造方法において、エツチング処理を施し
たアルミニウム部材に、周期律表の■ｂ。

ＩＶａ、ＩＶｂ、Ｖａ、Ｖｉａ族の中の少なくとも一つ
の元素の窒化物または酸化物または炭化物を有する透明
被膜を形成する工程をさらに含ませてもよい。

さらにまた、上記製造方法において、エツチング処理を
施したアルミニウム部材にアルマイト処理を施す工程を
さらに含ませてもよい。

上記製造方法において、硫酸および塩酸の混合水溶液を
エツチング液として用いると効果的である。

［作用］ 本発明では、アルミニウム部材を装飾用として用いるた
めに、熱処理により結晶粒を肉眼で見えるほどの大きさ
に粗大化させ、その結晶粒の模様によって装飾性を向上
させるようにした。このとき、アルミニウム部材を熱処
理したままの状態では結晶粒模様は不明瞭であるが、エ
ツチング処理により結晶粒模様が明瞭に浮かび上がる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第１実施例について説明する。

本実施例においては、アルミニウム部材として、市販さ
れている工業用純アルミニウム圧延板のＡ１０８０　（
純度９９．８％以上）またはＡ１０５０（純度９９．５
％以上）またはＡｌ１００（純度９９．０％以上）を用
いる。工業用純アルミニウム板は、圧延加工により作ら
れており、製品は圧延方向に塑性歪みを生じている。

このアルミニウム板に熱処理を施す。すなわち、大気ま
たは還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気中で、５００℃
以上でアルミニウムの融点（約６６０℃）以下の温度で
３０分間以上保持する。するとアルミニウムが再結晶し
、さらにその結晶が肉眼で見ることができる程に粗大化
する。しかしこのままの状態ではアルミニウム板の表面
の汚れ等により、結晶組織は明瞭に見ることはできない
。

そこで次にエツチング処理を施す。水、３０％塩酸、６
０％硝酸を、体積比が２０：６０：２０〜３０二３０二
４０程度の割合で混合したエツチング液を用意し、アル
ミニウム板を、常温状態で５〜１０分間、このエツチン
グ液に浸漬する。これにより、アルミニウム板の表面の
汚れ等が取り除かれ、粗大化した結晶粒がきれいに表面
に浮かび上がり、平均２０μｍの表面段差をもつ模様と
なる。

最後にアルミニウム板を水洗いしてエツチング液を取り
除き、またトップコーティングあるいは一般的な有色塗
装等を行い、結晶粒模様を有するアルミニウム板が得ら
れる。

第１図〜第３図はこの方法により得られたアルミ結晶粒
板を示す写真である。第１図は方向性のない中程度の結
晶粒度の組織である等軸晶、第２図は等軸晶の粒界に、
結晶粒度の微細な組織であるチル晶が混じり合った混合
品、第３図は板の圧延方向に結晶方位のそろった柱状の
大きな組織である柱状晶の結晶粒形である。これらの結
晶粒形において、エツチング処理を行っているために、
アルミニウムに本来存在しない銀白色の光沢が得られる
。また結晶粒ごとに方向性があるために見る角度により
光が反射してくる結晶粒が異なり、これらの結晶粒を有
するアルミニウム結晶粒部材は極めて高い美感を生じさ
せる。

再結晶により、これらの結晶粒形のうちいずれが得られ
るかは、アルミニウム板の純度、質料（加工率）、板厚
、及び熱処理温度等の熱処理条件によって変わるため、
これらの諸条件を選ぶここにより、目的とする粒形を有
するアルミニウム板を得ることが可能である。

次に［２実施例について説明する。

本実施例は、材料の加工度によって結晶粒の大きさを変
化させることが可能である点を利用して、熱処理の前に
部分的に曲げ、絞り、プレス、圧延等の塑性加工を加え
、結晶粒模様を部分的に変化させるものである。

アルミニウム部材は第１実施例と同様、市販されている
工業用純アルミニウム圧延板のＡ１０８Ｑ、Ａ１０５０
またはＡｌ１００を用いている。

まず、第４図示のように、圧延板の圧延方向に曲げ加工
を行い、次に第１実施例と同様の条件の熱処理及びエツ
チング処理を行った。この場合、アルミニウム結晶粒部
材１は、曲げ加工部の外側１ａで結晶粒が変化し、微細
結晶粒が形成される。

なお、曲げ加工部の内側（図示省略）では、結晶粒の変
化は小さい。なお、圧延方向と直角な方向で曲げ加工を
行った場合は、曲げ角度を９０″以上としても、微細結
晶粒は発生しにくい。

次に工業用純アルミニウム圧延板に、釣鐘状の絞り加工
を行って熱処理及びエツチング処理を行った。この場合
、第５図示のように、アルミ結晶粒部材からなるクロッ
ク釣鐘型飾り振り子２は、絞り加工による塑性変形量の
大きい部分、すなわち絞り先端の部分２ａ及び絞り後端
の部分２ｂで微細結晶粒が多く形成される。

次に、第６図示のように、工業用純アルミニウム圧延板
にＡ及びＢの文字形３ａ、３ｂをプレス加工により形成
してその部分に塑性歪みを与え、その後、熱処理及びエ
ツチングを行った。この結晶粒部材３は、Ａ及びＢの文
字形３ａ、３ｂの部分に微細結晶粒が発生し、地板との
結晶粒大きさの違いによりＡ及びＢの文字を読取ること
が可能となる。例えば、プレスする部分を時計文字板の
数字部分として時計文字板を製作すれば、数字部分が微
細結晶粒となって表示され、高い装飾性を有する結晶粒
部材からなる文字板が得られる。

次に、部分的に塑性歪みを与える工程を、圧延率を連続
的に変化させるロール圧延として、同様な加工を行った
。このアルミ結晶粒部材４は、第７図示ゞのように、圧
延率が高くなるにつれて粒形が小さくなり、微細結晶粒
の割合も増えていき、最終的には、微細結晶粒のみとな
る。従って連続的に変化する結晶粒模様が得られる。

次に第８図（ａ）のように、工業用純アルミニウム圧延
板に、圧延板の圧延方向に沿って３個所に曲げ加工を行
って熱処理を行い、その後第８図（ｂ）のように、曲げ
戻し加工を行い、エツチング処理を行った。この結晶粒
板５は、曲げ加工部の外側では結晶粒の変化が大きく、
曲げ加工部の内側では加工度が少ないために結晶粒の変
化が少なく、従って第８図（ｃ）、（ｄ）のように、一
つの平面上に微細結晶粒による帯状のしま模様を任意に
形成することが可能である。なお、曲げを元に戻す工程
は、材料が熱処理により焼鈍されているために容易に行
うことが可能である。

次に第３実施例を説明する。

本実施例は、エツチング処理を行って結晶粒模様を浮か
び上がらせたアルミ結晶粒部材にさらに干渉被膜を形成
したものである。

干渉被膜として、周期律表のＩ［Ｉｂ、ＩＶａ、ＩＶｂ
。

Ｖａ、ＶＩａ族の中の少なくとも一つの元素の窒化物ま
たは酸化物または炭化物を単独又は複合して有する透明
被膜を用いる。干渉被膜の形成方法として、スパッタリ
ング、イオノン１）−ティング。

真空蒸着等を用いることができる。膜厚は干渉現象を起
こすことが可能な膜厚とし、膜厚を制御することによっ
て、赤、橙、黄、緑、青、青紫、紫等の干渉により出る
色を調整でき、また干渉色を強めるために被膜を多層と
してもよい。

結晶粒板は各結晶粒ごとに結晶方向が異なるため、エツ
チングを行うと表面粗さが均一でなくなる。従ってこれ
に干渉被膜を形成すると、各結晶粒ごとに異なった干渉
色を呈する。すなわち、第９図（ａ）のＡ結晶粒内では
表面の粗さが緩やかであり、第９図（ｂ）のＢ結晶粒内
では表面の粗さが起伏に富んでおり、表面の粗さが異な
っている。従ってこの上に透明被膜を形成して、Ａ結晶
粒とＢ結晶粒とを、同一方向より眺めると、結晶粒面上
で反射して目の方に進む光の方向が異なり、従って透明
被膜内での光の通過距離が異なり、異なった干渉色を見
ることができる。従ってこのアルミニウム部材を眺める
と、各結晶粒で種々の異なった干渉色が表れる。さらに
目の位置を変えることによっても干渉色が変わるため、
極めて装飾性の高い干渉色を得ることができる。

具体的実施例εして、例えば熱処理及びエツチング処理
を施し、水洗してエツチング液を取り去った後、０．５
μｍの厚さのニッケルメッキで鏡面処理を施し、酸化ジ
ルコニウムを、スパッタリング等により０．１μｍの厚
さに被膜する。これにより、光がニッケルメッキの面で
全反射して反射率が向上し、より濃い干渉色を得ること
ができる。

次に第４実施例について説明する。

本実施例は、エツチング処理を行って結晶粒模様を浮か
び上がらせたアルミ結晶粒部材にさらにアルマイト処理
を施したものである。

まず２０〜２３℃の１５％硫酸浴中に、ＤＣ２０Ｖ、電
流１００Ａ／ｒ＆で電解をかける。そして第１実施例と
同様に熱処理、エツチング処理を行い、水洗した状態の
アルミ結晶粒部材をこの溶成の中に３０分間浸漬し、陽
極酸化を行う。これにより８μｍの厚さの酸化物の膜が
生成される。

次に、例えば染料を２．０〜１０ｇ／ｆｌ含み、ｐＨが
６．０〜７．５で、液温が５０〜７０℃の溶液中に１０
分間浸漬し、染色を行う。

次に、例えば５〜５．８ｇ／ｌの酢酸ニッケル。

１ｇ／ｌの酢酸コバルト、８〜８．４ｇ／ｆ２のホウ酸
を含み、ｐＨが５〜６．温度が７０〜９０℃の溶液中に
１５〜２０分間浸漬することにより、表面の封孔処理を
行う。

これにより、染料で着色されたアルミ結晶粒部材が得ら
れる。

熱処理後のアルミ結晶粒部材は焼鈍されているため、耐
摩耗性が低下しているが、アルマイト処理を行うことに
より、耐蝕性、耐摩耗性等が向上する。また、アルミ結
晶粒部材はそのままでは母材自体の銀白色系の色である
が、上述のように染色処理を行った場合には、様々の色
調のアルミ結晶粒部材を得ることが可能となる。

なお、エツチング液としては前述の塩酸および硝酸の混
合液が最適であるが、これに限定されるものではない。

［効果コ 本発明は、アルミニウム部材に熱処理を行って結晶粒を
粗大化させ、エツチング処理により結晶粒模様を浮かび
上がらせているため、装飾性の高いアルミニウム部材が
得られる。

また、熱処理の前に、部分的に塑性歪みを与えることに
より、部分的に結晶粒模様の異なった、変化に富んだ結
晶粒模様を得ることが可能である。

さらに、エツチング処理を施したアルミニウム結晶粒部
材に干渉被膜を形成することにより、各結晶粒ごとに異
なった干渉色が得られ、装飾部材としての価値が一層高
まる。またアルミニウム結晶粒部材の表面に透明被膜を
形成するため、アルミニウム結晶粒部材の耐摩耗性、耐
蝕性が向上する。

さらにまた、アルマイト処理を施すとアルミ結晶粒部材
の耐蝕性、耐摩耗性が極めて向上し、また染色処理を行
った場合には、種々の色のアルミ結晶粒部材を得ること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明により得られた結晶粒子構造を
表す写真、第４図は〜第８図は熱処理の前にアルミニウ
ム板に部分的に塑性歪みを与えた場合を示す説明図、第
４図は圧延方向に曲げ加工を行った場合を示す斜視図、
第５図は釣鐘型に絞り加工を行った場合を示す斜視図、
第６図（ａ）は文字の形をプレスした場合を示す正面図
、第６図（ｂ）は第６図（ａ）の底面図、第７図（ａ）
は圧延率を変えた場合を示す正面図、第７図（ｂ）は第
７図（ａ）の底面図、第８図（ａ）は圧延方向の曲げ加
工を示す斜視図、第８図（ｂ）は熱処理の後で曲げ加工
部を元に戻した状態を示す斜視図、第８図（ｃ）は第８
図（ａ）の表面側の結晶粒の状態を示す斜視図、第８図
（ｄ）は同じく裏面側の結晶粒の状態を示す斜視図、第
９図（ａ）。 （ｂ）は異なった結晶粒での干渉作用の説明図である。 １ ２　。 ３゜ ４　。 ・アルミ結晶粒部材。 以 上 出 願 人 株式会社 精 工 舎 代 理 人 弁 理 士 松 田 和 子 第４ 図 第５ 図 第 図 （ ） ０ ｂ （ｂ） 嗜−帷■―−シーψ―――−一−― ３４・・・ア鴫崗叛腹部り 第７ 図 第 ８ 図 ５°”　？＋ｗｔ　ａ＋Ｌｔｋ％’ｍ 手続補正書 （方式） 事件の表示 平成 ２年 特 許 願 第 ５３７３９号 発明の名称 アルミ結晶粒部材の製造方法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目６番２１号 （２３ｉｔ）株式会社　　精　工　舎 代表取締役　横　山　雄

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム部材に熱処理を施して結晶粒を粗大
   化させる工程と、結晶粒が粗大化した上記アルミニウム
   部材にエッチング処理を施す工程とからなるアルミ結晶
   粒部材の製造方法。
2. （２）請求項１において、上記熱処理の前に、上記アル
   ミニウム部材に部分的に塑性歪みを与える工程をさらに
   含むアルミ結晶粒部材の製造方法。
3. （３）請求項１または請求項２において、上記エッチン
   グ処理を施した上記アルミニウム部材に、周期律表のI
   IIｂ，IVａ，IVｂ，Ｖｂ，VIａ族の中の少なくとも一つ
   の元素の窒化物または酸化物または炭化物を有する透明
   被膜を形成する工程をさらに含むアルミ結晶粒部材の製
   造方法。
4. （４）請求項１または請求項２において、上記エッチン
   グ処理を施した上記アルミニウム部材にアルマイト処理
   を施す工程をさらに含むアルミ結晶粒部材の製造方法。
5. （５）請求項１〜４において、硫酸および塩酸の混合水
   溶液をエッチング液として用いることを特徴とするアル
   ミ結晶粒部材の製造方法。