JPH0765194B2

JPH0765194B2 - 有色表面物品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0765194B2
Application number: JP2144547A
Authority: JP
Inventors: 義之佐藤; 大介木梨; 邦夫渋木; 徳子渡辺; 昭啓渡辺
Original assignee: 東芝タンガロイ株式会社; 株式会社大和鍍金工場
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0441679A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、基材の少なくとも一面に色彩及び／又は色調
の異なる被膜を形成してなる有色表面物品及びその製造
方法に関し、具体的には、装飾品、スポーツ用品、工具
又は各種部品に装飾用又は表示用の有色表面物品及びそ
の製造方法に関する。

（従来の技術）従来から、ステンレス鋼、超硬合金、サーメットなどの
基材の表面を鏡面研磨することが、時計ケース、バン
ド、文字板などの装飾部分に用いられている。しかし、
この方法によっては、基材そのものの色彩に頼るために
単調となり、装飾的価値は制約される。また、これにエ
ッチングなどの手段によって刻印・刻字しても、鮮明な
ものが得られない。

この問題を解決するために、基材の表面に化学蒸着（CV
D）法や物理蒸着（PVD）法のようなドライプレーティン
グ法；又は陽極酸化処理、電解メッキ、無電解メッキな
どのウェットプレーティング法により、金色、銀色、黒
色などを組み合わせた複数の色相を呈する被膜を形成し
てなる装飾部品に関する提案が、多数なされている。こ
れらの多色装飾部品に関する代表的な提案は、特開昭58
−100682号公報、特開昭61−157673号公報及び特開昭64
−75659号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題）上述の装飾部品の多色化に関する提案のうち、特開昭58
−100682号公報には、低炭素オーステナイト系ステンレ
ス鋼の表面にAl₂O₃とTiO₂からなる容射材料を0.1〜1mm
の厚みに容射した後、ラッピング加工によって鏡面状態
にし、残りのステンレス部分に金メッキ又はTiNコーテ
ィングする時計用外装部品の製造方法が開示されてい
る。しかし、この方法による時計用外装部品は、容射の
際の加熱及び冷却によりステンレス鋼と容射被膜との間
に歪を生じ、容射被膜面に微小クラックが入って美的効
果が低下することと、マスキングと容射によっては細い
線模様を形成できないために模様の形状に制約があるこ
と、さらに金メッキの場合には金の被膜が容易に剥離す
るという問題がある。

また特開昭61−157673号公報には、基材の表面にイオン
プレーティング処理により硬質色層を形成した後、この
硬質色層の任意の部分をマスキングし、次いでイオンプ
レーティング処理によって該硬質色層とは異なった色の
層を形成する多色硬質膜の製造方法が開示されている。
しかし、この方法によって得られる多色硬質膜物品は、
微細な模様を形成するのが困難であるうえ、AuやPtなど
の貴金属を形成しても、容易に剥離して実用化できない
という問題がある。

さらに、特開昭64−75659号公報には、下地金属の表面
にイオンプレーティングによって有色被膜を形成した
後、レーザー加工により被膜の一部を除去し、金属を露
出させる金属表面の多色化法が開示されている。しか
し、この方法によって得られる多色物品は、被膜の材質
が制限されること、とくにAuやPtなどの貴金属の被膜を
形成する場合、貴金属の使用量が多くなり高価になるこ
と、貴金属による繊細な図案や模様の形成が困難である
こと、及び密着性が悪く、容易に剥離して実用化できな
いという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、基本
的には、基材の少なくとも一面にAuやPtのような貴金属
ないしCu系金属の被膜を密着性よく被覆してなる貴金属
色ないしCu系金属色によって繊細な模様や文字・記号を
構成することを可能にするとともに、被膜の密着力を高
めた実用性のある有色表面物品及びその製造方法の提供
を目的とするものである。

（課題が解決するための手段）本発明は、基材の少なくとも一面の特定部分に被膜を形
成してなる物品において、該被膜がCu、Ag、Au、Pt、Ir、Os、Pd、Rh、Ru及びこれ
らを含有する合金の少なくとも１種の単層膜もしくは複
層膜からなり；かつ該被膜は該基材の表面に設けられ、
幅0.1μ〜2mmの凹部状線の熱溶融面上に形成されてなることを特徴とする有色表面物品である。

該有色表面物品は、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）及び（ｅ）工程を経て、表面に設けられた凹部状
線の熱溶融面上に被膜を形成することによって製造する
ことができる。

（ａ）基材の表面に後述の被膜に対して親和性の低い物
質からなる仮設被膜を形成する工程；（ｂ）該仮設被膜の表面にレーザー照射を行って、該仮
設被膜及びその部位の基材の表面を溶融及び除去し、該
基材の表面に凹部状線の熱溶融面を形成する工程；（ｃ）Cu、Ag、Au、Pt、Ir、Os、Pd、Rh、Ru及びこれら
を含有する合金の少なくとも１種の単層膜もしくは複層
膜からなる被膜を形成する工程；（ｄ）該仮設被膜面状に残存する被膜を除去する工程；
及び（ｅ）該仮設被膜を除去する工程。

本発明に用いられる基材は、本発明の物品の使用目的に
適したものであれば何でもよく、特に限定されないが、
例えばニッケル、ステンレス鋼、高速度鋼、Cr−Al−Ni
合金、黄銅、青銅などの金属材料；ガラス、セラミック
ス、人工サファイアなどの無機材料及びサーメット、超
硬合金のような無機材料と金属の複合体が例示される。
これらの中で、被膜との色彩及び／又は色調の対照によ
って美観を呈することから、特にステンレス鋼、サーメ
ット及び超硬合金が好ましい。用途的には、装飾品、工
具、銘板などの材料に適したものが好ましい。

この基材の表面に局部的に設ける凹部状線の熱溶融面と
は、所望する装飾又は表示のための図案もしくは図形に
より異なるもので、具体的には、幅が少なくとも0.1μ
ｍ〜2mmであり、深さが少なくとも0.50μｍであること
が好ましい。特に美麗な線形を創製するためには、幅が
少なくとも0.5μｍ、深さが少なくとも１μｍからなる
ことがより好ましい。この凹部状線の形状は、基材の断
面からの形状が例えば底面の段付形状、円形状、角形状
又はＶ字形状があり、この内、美麗な線形の創製と被膜
の基材への密着強さを高めるために、特に段付形状が好
ましく、この段付形状としては、１段付形状から凹部状
線の幅によっては複数段付形状からなるものである。こ
の凹部状線の深さは、被膜の基材への密着強さ及び被膜
の使用量の関係から、基材の表面の面粗さにより生ずる
最小値（基材の表面凹凸の最大深さ）を基準とし、この
基準から少なくとも0.5μｍ深いことが好ましく、基準
から少なくとも１μｍ深いことがより好ましく、基準か
ら３〜100μｍ深いことが特に好ましい。この凹部状線
は、基材が熱によって溶融及び除去されて、熱溶融面を
形成して生じたものである。

本発明において、被膜を構成する物質として用いられる
ものは、Cu、Ag、Au、Pt、Ir、Os、Pd、Rh、Ru及びPtで
ある。また、これらの金属を主成分とする合金もまた用
いることができる。そのような合金の例としては、Au−
Ag合金、Au−Ni合金、Au−Ni−In合金、Au−Cu合金、Au
−Cu−Cd合金、Pt−Rh合金、Cu−Zn合金、Cu−Su合金な
どが挙げられる。

これらのうち、とくに美観と堅牢度から、Cu、Ag、Au、
Pt及びこれらを含む合金の中の少なくとも１種を用いる
ことが望ましい。またとくにAuやPt及びこれらを含む合
金は、本発明の方法を用いるときに、はじめて基材の上
に強固に密着させることができるので好ましい。

これらの１種を単層膜として用いてもよく、また被膜の
形成を複数回行うことによって、相互に、また基材とも
色彩及び／又は色調の異なる複数個の被膜を形成しても
よい。この場合、一部の被膜は、Tiなどの金属をドライ
プレーティングで形成してもよい。

被膜の厚さはとくに限定されないが、好ましくは0.01〜
20μｍ、さらに好ましくは0.1〜５μｍの厚さである。
あまり厚くなると材料が無駄であるばかりか、後述のよ
うに仮設被膜の上に形成された部分を除去するときに、
境界部分の切断に外力を多く必要とする。特に基材面よ
りも低い状態で被膜が形成されていることが好ましい。

本発明の有色表面物品は、次のようにして製造される。

（ａ）仮設被膜の形成まず、基材の多色化したい表面に仮設被膜を形成する。
必要に応じて、該表面に研磨、ラッピング、洗浄などの
前処理を施しても差支えない。

仮設被膜は、本発明の被膜を形成した後に、処理その他
の方法によって除去される。したがって仮設被膜の材質
は、被膜形成能があり、かつ除去しやすい、本発明の被
膜に用いられる以外の金属又は合金から選ばれ、特にそ
れらとの間に親和性が少なくて、仮設被膜の上に形成し
た被膜を剥離しやすいものが選ばれる。すなわち、Ti、
Zr、Cr、Ti−Zr合金、Ti−Al合金、Ti−Ni合金、Ti−Ｖ
合金などが好ましい。ただし、実際に基材に用いられた
ものとは別の金属又は合金が用いられる。また基材との
密着性が乏しい場合には、別の下地層、たとえばNiなど
の層を設ける。

仮設被膜を形成する方法としては、その材質に応じて、
陽極酸化、電解メッキ、無電解メッキ、イオンプレーテ
ィング、真空蒸着、電子ビーム蒸着、容射、スパッタリ
ング、CVDなど、任意の方法を用いることができる。被
膜形成は物品の表面全部に行ってもよく、物品の形状や
目的に応じて、一部、たとえば多色表面の形成が必要な
部分についてのみ行ってもよい。

仮設被膜の厚さは目的によって任意に選択しうるが、好
ましくは10μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、さら
に好ましくは0.1〜0.5μｍである。

（ｂ）レーザー処理このようにして仮設被膜を形成したのち、レーザー処理
によって該被膜を局部的に除去するとともに、該部位の
基材を、少なくとも0.5μｍの深さまで溶融除去する。
すなわち、該被膜を施した面より、模様、パターン、文
字、記号など、後に被膜を被着したい部位にのみレーザ
ー光を照射して、その部位の仮設被膜と表面付近の基材
を溶融除去し、基材を露出させる。

レーザーとしてはNe−He、アルゴン、CO₂などの気体レ
ーザー；ルビー、YAG、ガラスなどの固体レーザー及びG
aAsなどの半導体レーザーなどが例示されるが、室温で
連続発振を容易に行いうること、低い照射エネルギー領
域における制御性良いことから、YAGレーザーが好まし
い。照射条件は仮設被膜の材質と厚さによって異なり、
照射エネルギーを制御しつつ、熱でその部位の基材の表
面が溶融して、熱溶融面となるように照射すればよい。

このようなレーザー照射によって仮設被膜と表面付近の
基材を溶融除去する幅は、0.1μｍ〜2mmである（ｃ）被膜の形成レーザー照射を行った表面を、水又は有機溶剤で洗浄し
た後、被膜を形成する。該被膜の形成は、陽極酸化、電
解メッキ、無電解メッキのような通常のウェットプレー
ティング法によって行うことができる。

レーザー照射の工程において、レーザーによって生ずる
溝は仮設被膜を貫いて基材に達し、さらに基材の中にま
で少なくとも0.5μｍの深さに貫入している。したがっ
てその部位においては、被膜はその深さまで基材に貫入
して形成される。なお、被膜のうち熱溶融面に形成され
た被膜は基材の表面よりも低くなっていることが好まし
い。すなわち、この部位では、被膜は凹部状線の内部に
形成されることが好ましい。

このレーザー照射とマスキング及び被膜の形成を複数回
行い、かつそのつど被膜に用いる材質を異なる色彩及び
／又は色調を呈するものに変更することによって、３色
以上の多色表面を形成することも可能である。

（ｄ）仮設被膜の上の被膜の除去本発明者らが見出したところでは、このようにして形成
された被膜は、基材の上に形成された部分は基材への密
着性に優れ、基材に対して強固に接合されている。これ
に対して、仮設被膜の上に形成された被膜は仮設被膜に
対して剥離性を示す。

したがって、本発明において被膜を形成した次の工程
は、水、アルコール、アセトン及びそれらの混合溶媒で
洗浄するか、クロスやレザーでこするなど、任意の方法
により、仮設被膜の上に形成されている部分の被膜を剥
離、除去することである。除去された被膜の材料は、回
収して再利用することができる。

（ｅ）仮設被膜の除去ついで、仮設被膜として用いられた金属又は合金を除去
する。除去は、仮設被膜の材質に応じて、また本発明の
被膜を冒さない条件を選んで、酸処理などの方法によっ
て行うことができる。

（作用）本発明によれば、基材と被膜によって、微細な模様、パ
ターン、文字及び／又は記号を含む多色表面を形成する
ことができる。レーザー照射によって被膜を形成したい
部位の仮設被膜を破壊するとともに、同じ部位の基材を
任意の深さまで溶融除去し、形成した被膜の基材への密
着性を高めることができる。

（発明の効果）本発明により、装飾性に富み、かつ堅牢な多色表面なら
びにそのような表面をもつ物品を容易に形成することが
できる。本発明で得られる有色表面は、その材質固有の
色調を保つとともに、微細な模様、パターン、文字又は
記号を表現することができる。

したがって本発明は、時計ケース、バンド、文字盤、ネ
クタイピン、カフスボタン、ブローチ、ライター、メガ
ネなどの装飾品及びゴルフクラブなどのスポーツ用品に
おけるパターンの形成や文字などの表示、；切削工具や
耐摩工具などの工具における美的効果の向上；及び各種
製品やその銘板における製品名、商標、社標、品質など
の表示に用いて、きわめて有効である。

（実施例）以下、本発明を実施例および比較例によって説明する。
実施例中に記した番号は、本発明の工程を説明する第１
図において用いた各部分の番号である。なお、本発明は
実施例によって限定されるものではない。

実施例１表面の研磨及びラッピングによって鏡面化したSUS304か
らなる板状の基材１の、２色表面を形成したい面２に、
通常のホローカソード放電法（HCD法）によるイオンプ
レーティングを施して、仮設被膜として厚さ0.3μｍの
チタン被膜３を形成した。次いで、該被膜の上からYAG
レーザーをパルス幅2.0ms、パワー密度400kW/cm²で照射
走行させて、１本の幅が1mmの縞状にレーザー光を当
て、その部分の被膜及びその部位の基材の一部を溶融除
去するとともに、30μｍの深さからなる熱溶融面を形成
した。

このようにして得られた、面２の上に仮設被膜３がパタ
ーン状に残った面を、水及びアセトンによって洗浄した
後、シアン化金カリウムを用いて常法により金メッキを
行い、膜厚２μｍの金の被膜４を得た。この被膜４は、
さきにレーザー照射を行った部位では基材１に、それ以
外の部位では薄く３に接合していた。これを、水で洗浄
して４のうち３に接合している部分を剥離せしめて除去
し、洗浄及び乾燥を行った。さらに、３の上に一部残存
していた４を、クロスで抜きとり、除去した。

ついで、フッ酸液に浸漬することによりチタン被膜を除
去し、金被膜を残した。ついで水及びアルコールによっ
て洗浄し、本発明の物品を得た。

以上の工程により、金属光沢と金色の２色表面を有する
本発明の物品を得た。

このようにして得られた２色表面を金属顕微鏡で調べた
ところ、被膜の厚さは15μｍであった。また、この表面
にセロハンテープを接着させ、これを強く引き剥して、
被膜が剥離するか否かを観察した。これを５回繰り返し
たところ、剥離は認められなかった。

実施例２実施例１と同様の基材を用いて、公知の電解メッキの方
法によって基材の表面に膜厚２μｍのNiメッキを行った
後、さらにNi被膜の表面に膜厚が２μｍになるようにCr
メッキを行った。次いで、被膜の表面からパルス幅1.7m
s、パワー密度600kW/cm²でレーザーを照射走行させて、
20μｍの深さの溝を形成し、その部分の被膜及び基材を
溶融除去して基材の表面に熱溶融面を作製した。次に、
実施例１と同様にして膜厚１μｍの金メッキ層を形成
し、洗浄、乾燥、クロスによる拭き取りを行った。

その後、塩酸及び市販のNi被膜の剥離液でもってCr及び
Niの被膜を除去して、基材の表面に金被膜の形成されて
なる本発明品を得た。

比較例比較として、実施例１及び２と同様の基材を用いて、基
材の表面に膜厚が２μｍになるように金メッキを行って
比較例の物品を得た。

こうして実施例１及び２と比較例で、それぞれ得た物品
について、金被膜と基材との密着強さを、ワイヤブラシ
状のもので引掻いて調べたところ、比較例の物品は１回
の試行で金が剥離したのに対し、実施例１及び２の物品
は３回行っても剥離せず、単に引掻き筋が入っている状
態であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程の一例を断面図で示したものであ
る。１……基材２……多色表面を形成したい面３……仮設被膜４……被膜（）内は工程順を示す。（ａ）……仮設被膜形成（ｂ）……レーザー照射（ｃ）……被膜形成（ｄ）……仮設被膜の上の被膜の除去（ｅ）……仮設被膜の除去

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋木邦夫神奈川県川崎市幸区塚越１丁目７番地東芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者渡辺徳子東京都葛飾区東立石２丁目19番１号株式会社大和鍍金工場内 (72)発明者渡辺昭啓東京都葛飾区東立石２丁目19番１号株式会社大和鍍金工場内 (56)参考文献特開昭60−59073（ＪＰ，Ａ) 特開平２−77586（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−33363（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−53267（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−1483（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の少なくとも一面の特定部分に被膜を
形成してなる物品において、該被膜がCu、Ag、Au、Pt、
Ir、Os、Pd、Rh、Ru及びこれらを含有する合金の中の少
なくとも１種の単層膜もしくは複層膜からなり；かつ該
被膜は該基材の表面に設けられ、幅が0.1μｍ〜2mmの凹
部状線の熱溶融面上に形成されてなることを特徴とする
多色表面物品。
【請求項２】上記熱溶融面が該基材の表面から少なくと
も0.5μｍの深さに形成されていることを特徴とする請
求項１記載の有色表面物品。
【請求項３】下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）の工程を経て、基材の表面に設けられた凹部状線
の熱溶融面上に被膜を形成することを特徴とする有色表
面物品の製造方法。（ａ）基材の表面に後述の被膜に対して親和性の低い物
質からなる仮設被膜を形成する工程；（ｂ）該仮設被膜の表面にレーザー照射を行って、該仮
設被膜及びその部位の基材の表面を溶融及び除去し、該
基材の表面に凹部状線の熱溶融面を形成する工程；（ｃ）Cu、Ag、Au、Pt、Ir、Os、Pd、Rh、Ru及びこれら
を含有する合金の中の少なくとも１種の単層膜もしくは
複層膜からなる被膜を形成する工程；（ｄ）該仮設被膜面上に残存する被膜を除去する工程；
及び（ｅ）該仮設被膜を除去する工程。