JPS6059068A - 着色鉄鋼材料およびその製造方法 - Google Patents

着色鉄鋼材料およびその製造方法

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JPS6059068A
JPS6059068A JP16600983A JP16600983A JPS6059068A JP S6059068 A JPS6059068 A JP S6059068A JP 16600983 A JP16600983 A JP 16600983A JP 16600983 A JP16600983 A JP 16600983A JP S6059068 A JPS6059068 A JP S6059068A
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正哉 岩木
Yoshio Okabe
岡部 芳雄
Katsuo Takahashi
高橋 勝緒
Seita Yoshida
吉田 清太
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RIKEN
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RIKEN
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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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】
本発明は着色鉄鋼材料およびその製造方法に関し、特に
峡又は鉄合金からなる鉄鋼材料の表面に発色性粒子が鉄
又は鉄合金の構成原子と混合状態で共存する着色鉄鋼材
料およびその製造方法に関する。 従来、1法又は鉄合金からなる鉄鋼材料の着色は鉄鋼材
料の表面に塗布法あるいはメッキ法等を用いて有色肉質
からなる被膜を形成することによ9行4′r、われでい
るが、このようにして鉄鋼材料の表面に設けられた有色
被膜はその被膜の付籾具合あるいは鉄鋼材料の使用状7
+llによシ容易に剥げ、外観が普しく7τ・z・化す
るという問題があった。瞥色時の鉄鋼側斜の70色状態
を鉄鋼材料の1史用状1劣等によらずそのま\永続1

】に保持することができれば極めて画期的なことである
が、上述したように鉄鋼材料の表面に有色1ヨ!膜を設
けたのでは着色時の?左鋼材料の着色状態を゛・左鋼材
料の使用状態等によらず永続的に保持することは不可能
である。 従って、本・伯明の目d♂1は鉄鋼材料のと面に有色破
膜を有さない着色鉄鋼材料およびその製造方法を提供す
ることにある。 本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を行な
ったところ、鉄又は鉄合金からなる鉄鋼側斜の表面に光
色性粒子を鉄又は鉄合金の構成原子と混合状態で共存さ
せると、厖色性粒子の発色によシ鉄鋼材料f、漸色でき
ることを見い出した。 即ち、本発明の着色鉄鋼材料は、鉄又は鉄合金からなる
鉄鋼材料の表面に発色性粒子が鉄又は鉄合金の構成原子
と混合状態で共存していることをl特徴とする。また、 本発明の7δを電鉄鋼材料の製造方法は、Sk又は鉄合
金からなる秩((1材料の表層に主金属原子と従非金机
原子とをイオン注入して前記鉄鋼材料の表面に前記の生
金右原子と従非金属lIl九子とからなる一〕15色性
粒子を形成することを特徴とする。 本発明によると、訣鋼栃料の表面に破膜を有さないや電
鉄鋼材料を14ることができるので、着色時の鉄鋼材料
の着色状態を鉄鋼材料の使用状態等によらず永続的に保
持することができるという極めて画期的な利点を得るこ
とができる。 本発明において発色性粒子とは、づ6色性を有する化合
物の微粒子(分子状のものをも含むものとする)のこと
を意味し、具体的な物質としても発色性金有する化合物
であ扛ば恭本的にはいかなる物質をも使用することがで
きる。しかしながら、具体fillとしては例えば炭化
チタン(刊ex ) 、電化チ、+7(ηNx ) 、
I俊(ヒチタン(Ti0X ) 、炭化咥拷(5ICx
 ) %審化珪累(5INx ) 、酸化珪素(5IO
x )、炭化−7ルミ= ウA (AECx )、窒化
′アルミニウム(MNX ) 、l’YJtsアルミニ
ウム(/lio X l、炭化メンタ# (TaCx 
) 、窒化メンタ/L/ (TaNx )、酸化メンタ
ル(TaQy、 )を皐り“ることができる。また、発
色性粒子’r ’?S成する化合物も一部に限定される
ものではなく、伊種の化合物から発色性オ゛ζl子を構
成するようにしてもよい。 本発明のノア4色吹鋼材料の製造方法において、主金属
原子卦よび従非金属原子とはそれぞれ鉄鋼材料の衣層に
イオン注入されて上記発色性)子を形成する金属原子9
.よび非金M原子のことを意味し、塊々の金属原子およ
び非金属原子を使用しうるが、具体例として主金属原子
としては、チタン(刊)、珪素(Sl)%アルミニウム
(AV ) 、タンタル(Ta)を、疲非金属原子とし
ては炭塁(C)、複素(” ) 、隈ネ(0)を挙げる
ことができる。貰た、主金属原子および従非金属脈子と
して一種のノ息子のみf:e用するのではなく、伏種の
ノラ(子を1吏用しうることは繭うオでもない。さらに
、二袂81 ’li料の表層で発色性j′ツ子を形成す
るf)種原子rイメン注入する順もいかなる順でも工く
、全であるいは一部の慣偵の1I7j子を同時に注入す
るようにしてもよい。生金8原子と従非金属り叡子とを
9ミ鋼月、t1の表層にイオン注入[7た後、この残鋼
材、V+全自然放置すれば注入された原子により形成さ
れたく5色性粒子により、鉄鋼材料の廚色が達成される
が、イオン注入した後に鉄賭拐料をh・)注水溶液にα
σ(するかあるいは+!!性水溶水溶液漬しかつ、1解
処、1ijjを行なうことによシ短時間で映銅側斜の着
色を達成することができる。さらに、主金属原子として
チタン(旧)、タンタル(”a)等e使用すると消色効
果ばかりでなく l!iJ時に耐蝕効果をも得る乙とが
できる。 本発明の着色鉄鋼材およびその製造方法の一例を図面を
用いて概念的に説明する。 まず、鉄原子(Fe )のみから構成される純鉄からな
る鉄鋼材料1をイオン注入装置(図示せず)に設置する
。次いで、この設置された鉄鋼材料1の一つの面にこの
面にほぼ垂直な方向で、イオン化された主金属原子であ
るチタン原子(TIを加速電圧により〃口達して、鉄鋼
材料1の職層に打込注入する。また、従非金閤原子であ
る酸素原子(qも同様にしてイオン注入する。イオン注
入法にニジ原子を・勿体に注入すると、原子の注入濃度
分布はイオン化された原子の〃口達電圧と質量とに関係
する深さにピークを有するガウス分布となるので、工9
効率よく発色性粒子を形成するために、各原子の質量に
対応して、加速直圧をa整して主金属原子と従非金属原
子の一度のピークを一致せしめることが好ましい。 このように、濃度のピークが一致する二うにチタン原子
(刊)と酸素原子(0)と・を鉄鋼材料1に注入すると
、注入されたチタン原子(TI)とM素原子(0)とは
互いに結合して、図示されるようにイオン注入された原
子の濃度分布とほぼ同様の分布を有して@原子(Fa 
)と混合状態で共存する発色性粒子(TIOx )が形
成される。従って拡散現象により発色性粒子(TIOx
)が鉄鋼材料10表面に到達するのを待つか、あるいは
濃度がピークを示す深さ分だけ積極的に駅用材料1の表
層の一部を取シ除いてやれば、表面に発色性粒子(Tl
Ox )が存在する着色鉄鋼材料を得ることができる。 なお、チタン原子(TI)の注入量と酸素原子(0)の
注入量の比が変化すると着色鋼材料の色彩が変化するこ
とが本発明の実験によシ確認されているが、これは前記
注入量の比が変化すると酸化チタンT IOxの×の値
が変化するためと考えられる。 以下、実施例によシ本発明を説明する。 lθ−X/θ■×l篩の大酋さの純鉄又はステンレスス
チールからなる金属片を鉄鋼材料の母材試料とした。こ
の母材試料に/、!−θにeVの加速電圧−eTl又は
Taをl、×10 /dまたは/ X 10”/eJI
の注入量でイオン注入法によシ注入し、次いでSθにe
Vの力l速鼠圧でOを/X/(7/cd又は、2x70
 /−の注入量でイオン注入法で注入を行ない、この後
■1又は°raおよび0が注入さ7また母材試料を酢酸
水溶液中で薦解処理した。こぐ)ようにして得られた各
試料に対して目視による色彩判定検査および耐食性の検
1t′t−行なった。この耐食性の検光は区解水溶液中
における鉄のアノード1溶出の桿度によって判定した。 なお、比較例としてOのイオン注入を行なわない以外は
実廁例と同様にして作成きれfc試料に対しても同一の
色彩判定+:に*お工び耐食性の検登を行なった。これ
ら実施例および比千文例の判定結果を下表に示す。 (耐食性のIIf4で、Δは耐食性が好であることを示
し、Qは耐食性が極めて良好であることを示す。) この表から明らかなように、主金属原子であるTi又は
Taと従非金#4原子である0が注入されると、鉄の地
色と−14なった色彩が得られるとともに、0の注入量
とT1あるいはTaの注入量の比を変化すると色彩を;
ントクールすることができることがわかる。また、月又
はTaが純鉄に注入されていると同時に耐食性が向上す
ることがわかる。 さらに、生金111JfA子としてTI、従金属原子と
して0を使用した場合は良好な着色性および1食性を得
るためにはT1が6×701’/ c4以上、0が/X
/θ / cel1以上であることが望ましいことがわ
かる。 上記実施例におhては、主金属原子としてTI又はTa
が使用され、従非金属原子とし“coが使用されたが、
生金株原子として別1M等を従非金騙原子としてCxN
’$を使用した場合においても着色性に関しては実施例
と同様の結果を・潜ることができた。また、溶液浸漬処
理としても、酢酸原溶液以外の別の酸性水溶液を使用し
ても同様にして短時間のうちに鉄鋼材料の着色t−達成
することが可能であつ友。 なお、鉄又は鉄合金からなる鉄屑材料の表面に発色性粒
子が鉄又は鉄合金の構成、原子と混合状tryで共存し
ていることは、各種の分析方法、例えば二次イオン質量
分析法(SIMS)%光社子分元法(ESC’A)、オ
ージェ電子分元法(AES)、ラザホード後方分散乱法
(RBS)によりai認する仁とがで診る。 以上、詳細に説明したように本発明は鉄又は鉄合金から
なる鉄鋼材料の表面に発色性粒子を鉄又は鉄合金の構成
原子と混合状態で共存させたことによシ、従来の有色被
膜を鉄鋼材料の表面に設ける場合に生じる着色状態の劣
化が生じず、着色時の鉄鋼材料の着色状態を鉄鋼材料の
使用状a等によらず永続的に保持することができるとい
う極めて画期的な利点を得ることができるとともに注入
する主金属原子としてTi、Ta等を決用すると、耐蝕
性をも同時に得られるという別の利点をも得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の層色秩鋼材料における発色性粒子の混合
状態を示す図である◎ 1・・・鉄屑材料 特許出願人 理化学研究所 手 Vt 補 正 iI(方式) 1□、ψ9・2角−68 1、事件の表示 昭和58年特許廓第166009号2
、発明の名称 着色鉄鋼材料およびその製造方法3、補
正をする者 事件との関係 出願人 名称 (679)理化学研究所 4、代理人 5、補正命令の日付 昭和59年1月31日明細嘗の浄
書(内容に変更なし)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (ハ 鉄又は鉄合金からなる鉄鋼材料の表面に発色性粒
    子が鉄又は鉄合金の構成原子と混合状態で共存している
    こと′Ik峙微とする着色鉄鋼材料。 (J 前記発色性粒子が炭化チタン、窒化チタン、酸化
    チタン、炭化珪素、窒化珪素、酸化珪素、炭化アルミニ
    ウム、輩化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化タン
    タル、窒化タンタル、酸化タンタルの9ちの少なくとも
    7種からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の着色鉄鋼材料。 (3) 鉄又は鉄合金からなる鉄鋼材料の表層に生金I
    pA原子と従非金属原子とをイオン注入して前記鉄鋼材
    料の表面に前記主金属原子と前記従非金属原子とから成
    る発色性粒子?:影形成ることを特徴とする着色鉄鋼材
    料の製造方法。 例 PNiI記主金属原子がチタン、珪紫、アルミニウ
    ム、タンタルのうちの少なくとも7種からなシ、前記従
    非金属原子が炭素、窒素、酸素のうちの少なくとも7種
    からなることを特徴とする特許請求の範囲43項記載の
    着色鉄鋼材料の製造方法。 (3)前記上% pf4(BJ子の江大量が/、X/θ
     /−以上であり、前記従非金属原子の注入λがl×1
    0 /cs1以上であることt−特徴とする特許請求の
    範囲43項または第9項り己載の着色鉄鋼材料の製造方
    法。 (6) 鉄又は鉄合金からなる鉄鋼材料の表層に主金属
    原子と恢非金属原子と金イオン注入し、その後前記鉄鋼
    祠料を溶液浸漬処理して?]iI記鉄鋼利料の祠料に前
    記主金属原子と前記恢非金属j石(子とから成る4ら色
    性iV子を形成することを!カ徴とする着色鉄鋼材料の
    製造方法。 (η 前記溶液浸漬処理がIi性水溶性中でのI我解・
    ・;処理であることを特徴とする特許請求の範囲机6項
    記載の4色鉄鋼材料の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62228464A (ja) * 1986-03-29 1987-10-07 Nippon Light Metal Co Ltd 結晶性酸化チタン層を有するチタン材の製造法
JPS6324034A (ja) * 1986-07-16 1988-02-01 Nippon Kokan Kk <Nkk> 絶縁皮膜を有する高珪素鋼板の製造方法
JPH0376639A (ja) * 1989-08-18 1991-04-02 Kowa Eng Kk 外装部品

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950175A (ja) * 1982-09-14 1984-03-23 Seiko Instr & Electronics Ltd 時計用外装部品

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