CN213447263U

CN213447263U - 钛部件

Info

Publication number: CN213447263U
Application number: CN202020595950.4U
Authority: CN
Inventors: 高崎康太郎
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-06-15
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: JP2020180309A; JP7189832B2

Abstract

本实用新型提供一种具有高硬度，并且在表面出现细的凹凸花纹的钛部件。钛部件是含有纯钛或钛合金的钛部件，至少一个面为粗糙面，在上述粗糙面的表面具有凹凸花纹，维氏硬度为HV500以上。另外，上述钛部件具有设置于上述钛部件上的功能性层，上述功能性层优选具有由来于上述凹凸花纹的凹凸花纹。上述功能性层优选是含有与碳、氮以及氧中的至少一个元素结合的金属或半导体的层或者含有类金刚石碳的层。

Description

钛部件

技术领域

本实用新型涉及钛部件。

背景技术

专利文献1中记载了包括一次时效硬化处理、结晶析出处理和二次时效硬化处理的钛制品的制造方法。具体而言，在一次时效硬化处理中，将钛合金的成型物在大气、真空或非活性气体气氛中以350～600℃的温度保持一定时间。在结晶析出处理中，对经过上述一次时效硬化处理的上述成型物，在真空炉中加热到1000～1400℃，由此使钛结晶在上述成型物的表面析出。在二次时效硬化处理中，将经上述结晶析出处理的上述成型物在大气、真空或非活性气体气氛中放冷的过程中，以350～600℃保持一定时间。

专利文献1：日本特开平11-61366号公报

实用新型内容

然而，专利文献1记载了钛制品的维氏硬度是HV750以上。对此，虽然通过实验进行了验证，但仅在非活性气体气氛中加热的钛制品的硬度并不上升到上述硬度。

因此，本实用新型的目的的在于，提供一种具有高硬度，并且在表面出现细的凹凸花纹的钛部件。

本实用新型所涉及的钛部件是含有纯钛或钛合金的钛部件，至少一个面为粗糙面，在上述粗糙面的表面具有凹凸花纹，维氏硬度为HV500以上。

本实用新型所涉及的钛部件具有高硬度，并且在表面出现细的凹凸花纹。

附图说明

图1是用于说明钛部件的制造方法的图。

图2是用于说明钛部件的制造方法的图。

图3是表示实施例1－1的功能性钛部件10的结构的截面示意图。

图4是经#800研磨的JIS2种的纯钛板材的显微镜图像。

图5是喷射处理后钛基板的显微镜图像。

图6是利用热处理条件1得到的钛部件11的显微镜图像。

图7是利用热处理条件2得到的钛部件11的显微镜图像。

图8是用于说明纯钛板材、喷射处理后钛基板和钛部件11的结晶性的图。

图9是表示实施例1－2的功能性钛部件20的结构的截面示意图。

图10是利用热处理条件3得到的钛部件21的显微镜图像。

图11是用于说明纯钛板材、蓝色结晶部、白色结晶部以及黑色结晶部的结晶性的图。

图12是表示实施例2的功能性钛部件30的结构的截面示意图。

图13是喷射处理后钛基板的显微镜图像。

图14是利用热处理条件4得到的钛部件31的显微镜图像。

图15是利用热处理条件5得到的钛部件31的显微镜图像。

图16是用于说明纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件31的结晶性的图。

图17是表示实施例3的功能性钛部件40的结构的截面示意图。

图18是喷射处理后钛基板的显微镜图像。

图19是利用热处理条件6得到的钛部件41的显微镜图像。

图20是用于说明纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件41的结晶性的图。

图21是表示实施例4的功能性钛部件50的结构的截面示意图。

图22是喷射处理后钛基板的显微镜图像。

图23是利用热处理条件7得到的钛部件51的显微镜图像。

图24是用于说明纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件51的结晶性的图。

图25是表示实施例5的功能性钛部件60的结构的截面示意图。

图26是利用热处理条件8得到的钛部件61的显微镜图像。

图27是用于说明纯钛板材和钛部件61的结晶性的图。

图28是表示实施例6的功能性钛部件70的结构的截面示意图。

图29是利用热处理条件9得到的钛部件71的显微镜图像。

图30是用于说明纯钛板材和钛部件71的结晶性的图。

图31是表示复合硬度与耐划伤性能的测定结果之间的关系的图。

附图标记的说明

10、20、30、40、50、60、70：功能性钛部件；

11、21、31、41、51、61、71：钛部件；

12、22、32、42、52、62、72：硬化层。

具体实施方式

对用于实施本实用新型的方式(实施方式)详细进行说明。本实用新型并不受以下的实施方式中记载的内容限定。另外，以下记载的构成要素包括本领域技术人员容易想到的要素、实质上相同的要素。并且，以下记载的构成可以适当地组合。另外，在不脱离本实用新型的主旨的范围内可以对构成进行各种省略、置换或变更。

<功能性钛部件>

实施方式的功能性钛部件是包括含有纯钛或钛合金的钛部件、和设置在该钛部件上的功能性层的功能性钛部件，上述钛部件在表面具有凹凸花纹，上述功能性层在表面具有由来于上述钛部件的上述凹凸花纹的凹凸花纹，上述功能性钛部件的维氏硬度为HV500以上。即，上述钛部件包括具有凹凸花纹的面，以追随上述凹凸花纹的方式，在上述面上设置有功能性层，在上述功能性层的表面，保持上述凹凸花纹。其中，上述钛部件在部件中的至少一个面具有凹凸花纹即可。另外，在该面的至少一部分具有凹凸花纹即可。

功能性钛部件中包括的钛部件是含有纯钛或钛合金的钛部件，在表面具有凹凸花纹，呈钛本来的色调，其维氏硬度比原料钛部件大HV30以上。凹凸花纹、色调以及维氏硬度的详细内容在后述的钛部件的制造方法中进行说明。另外，对于功能性钛部件所具有的凹凸花纹和功能的详细内容，也在后述的功能性钛部件的制造方法中进行说明。

实施方式的功能性钛部件可以用于装饰品。作为装饰品，可举出手表等表；眼镜、配饰等佩戴品；体育用品等装饰部件。更具体而言，可举出表壳、表带的带粒等表的构成部件。表可以是光伏发电表、热发电表、标准时间电波接收型自动校正表、机械式表、通用电子表中的一种。这样的表使用上述功能性钛部件利用公知的方法进行制造。

<钛部件的制造方法>

首先，对功能性钛部件中包括的钛部件的制造方法进行说明。作为钛部件的制造方法，例如可举出第一钛部件的制造方法～第三钛部件的制造方法。

[第一钛部件的制造方法]

第一钛部件的制造方法(第一制造方法)包括喷射处理工序、第一加热工序以及第二加热工序。根据第一制造方法，可得到在表面具有凹凸花纹的钛部件。另外，钛部件中至少一个面为粗糙面，在上述粗糙面的表面具有凹凸花纹。

出现在钛部件的微细结构(凹凸花纹)在加热到从钛的α相向β相的相变温度(885℃)以上时出现。纯钛在室温下为α相、致密六方最密结构(HCP)，相变温度以上时相变为β相、向面心立方晶格结构(FCC)。若将纯钛加热到相变温度以上，则金属结晶在升温期间产生从致密六方最密结构(HCP)向面心立方晶格结构(FCC)的滑移，从而结晶生长。得到的结晶的尺寸能够利用后述的工序的加热条件(升温开始温度、升温速度、到达温度、保持时间等)进行控制。

凹凸花纹例如通过小片排列成马赛克状而形成。另外，也存在看起来像沉积岩、火成岩、变质岩等岩石所具有的表面花纹的情况。本说明书中，也将凹凸花纹称为结晶花纹。另外，如后面的实施例中所述，在L*的差为50以上的区域存在2种以上的情况下，可以目视确认确实存在结晶花纹。

另外，得到的钛部件呈钛本来的色调。即，呈没有特定色调的灰色，具体而言呈无彩色。对于呈钛本来的色调，如后面的实施例中所述，可以通过基于RGB测定的R、G、B值的差为10以下来确认。

另外，得到的钛部件的维氏硬度为HV240以上，优选为HV280以上。具体而言，维氏硬度比原料钛部件大HV30以上。另外，对于得到的钛部件而言，实施例中记载的耐划伤性测定中求得的均方根粗糙度Rq通常为

左右。

喷射处理工序中，对含有纯钛或钛合金的原料钛部件的表面，进行形成粗糙面的喷射处理，得到喷射处理后钛部件。作为原料钛部件中使用的纯钛，具体而言可举出与JIS1种、JIS2种、JIS3种或JIS4种相当的工业用纯钛。作为原料钛部件中使用的钛合金，具体而言可举出5Al－2.5、Sn1.5Al(JIS50种)等α合金。原料钛部件的形状没有特别限定，只要是基于用途的形状即可。例如用于表壳、表带的带粒等表的构成部件时，具有这种表的构成部件的形状。

喷射处理通常对金属制品以高速喷射氧化铝、玻璃珠等专用介质而进行。能够改变金属制品的表面质感、肌肤触感之类的表面特性，提高物理硬度、韧性、残留压缩应力。若对金属以高速撞击专用介质，则能够赋予如下的强度提高的效果：由金属表面的结晶的微细化所带来的裂纹扩展的抑制，由附加压缩残留应力所带来的疲劳强度的提高，表面变硬而不易产生划痕等。利用喷射处理时的介质条件、喷射压力条件，能够做出各种表面状态。并且，通过对后述的第一加热工序、第二加热工序中的热处理条件进行各种调整，可赋予多种多样的结晶花纹。在仅进行热处理而使结晶肥大的情况下，通常表面硬度会降低。另一方面，如第一制造方法那样通过在热处理前实施喷射处理，能够将表面硬度维持在高的状态，并且能够赋予多种多样的结晶花纹。

作为喷射(blast)处理，具体而言适宜使用喷砂(sandblast)处理。另外，本说明书中，喷射处理中还适宜包括作为喷丸中的一种的WPC处理(注册商标)(FPB(Fine ParticleBombarding))。也适宜使用该WPC处理(注册商标)。

喷砂处理中，作为介质的材料，可举出氧化铝、金刚砂、硅砂、玻璃、碳化硅、氧化钛、氧化锆、金刚石。这些中，优选为氧化铝、玻璃。WPC处理(注册商标)中，作为介质的材料，可举出钢、不锈钢、玻璃、陶瓷、铟铅、锡、银、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼、氟树脂。这些中，优选为钢。

为了在得到的钛部件中实现高硬度和凹凸花纹，喷出压力优选为0.10Mpa以上且0.5MPa以下。若小于0.10MPa，则存在由喷射带来的表面变化少且由压缩应力带来的硬度上升度也少的情况。若超过0.5MPa，则存在压缩应力过度增加而基材大幅度翘曲的情况。另外，存在介质被打入而无法取出，结晶化时与钛形成混合物的情况。

另外，所喷射的介质的量、喷射时间等条件可以适当地设定。

得到的喷射处理后钛部件的维氏硬度通常为HV280以上。通常，比原料钛部件硬HV30以上。另外，喷射处理后钛部件通过喷射处理至少一个面成为粗糙面。

图1是用于说明钛部件的制造方法的图。如图1的实线所示，第一加热工序中，使喷射处理后钛部件在减压下从室温(例如10℃以上且30℃以下)升温至835℃以上且935℃以下的温度T1(在上述范围内设定的规定的温度T1)而加热。如此，温度T1(升温开始温度，到达温度1)优选处于从α相向β相相变的885℃±50℃的范围。若温度T1小于835℃，则有时对结晶生长几乎看不到效果。另外，若温度T1超过950℃，则有时可视觉辨认的结晶量、结晶花纹均减少。

第一加热工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。另外，第一加热工序中的加热时间HT1(升温时间1)具体而言是从室温成为上述范围内设定的规定的温度T1为止所需的时间，例如30分钟以上且3小时以下。

如图1的实线所示，第二加热工序中，对经过了第一加热工序的喷射处理后钛部件，在减压下用30分钟以上且8小时以下的时间HT2从温度T1升温到950℃以上且1150℃以下的温度T2(在上述范围内设定的规定的温度T2)进行加热，得到钛部件。具体而言时间HT2(升温时间2)是从设定在上述范围内的规定温度T1成为设定在上述范围内的规定温度T2为止所需的时间。时间HT2是为了制成结晶花纹最重要的条件。若时间HT2过小而升温速度过大时，会急剧引起由相变导致的滑移，因此有难以形成微细的凹凸结构、结晶花纹的趋势。另外，若时间HT2超过8小时，则得到的结晶无法看到大的差异。温度T2(到达温度2)在控制结晶尺寸上是重要的条件。例如在欲减少结晶尺寸时为950℃附近，欲增大结晶尺寸时为1150℃附近。若温度T2小于950℃，则有结晶变得过小的趋势。另外，若温度T2超过1150℃，则结晶过于生长而肥大，有时结晶花纹消失。

第二加热工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

通常，第二加热工序中的升温速度S2比第一加热工序中的升温速度S1小。其中，升温速度S1(℃/小时)由(温度T1－室温)/加热时间HT1求出，升温速度S2(℃/小时)由(温度T2－温度T1)/加热时间HT2求出。若升温速度S2过大，则有难以形成结晶花纹的趋势。

其中，第一加热工序和第二加热工序中的升温速度可以是一定的，也可以变化。另外，第一加热工序和第二加热工序可以是所谓的锯齿状升温模式。换言之，第一加热工序可以是在室温以上且温度T1以下的范围内反复升温和降温，并且整体上是升温的工序。另外，第二加热工序可以是在温度T1以上且温度T2以下的范围内反复升温和降温，并且整体上是升温的工序。

接着第二加热工序，通常进行冷却工序。冷却工序中，使第二加热工序中得到的钛部件从温度T2降温至比温度T2低的温度进行冷却。优选为冷却至室温以上且150℃以下的温度。冷却工序中的冷却速度是用于使转变为β相的结晶返回到α相的条件，优选为尽可能低速。不管是缓慢地冷却还是快速冷却，结晶花纹、结晶尺寸均看不到大幅度的变化。然而，在进行快速冷却的情况下有时在结晶的界面出现锯齿状的组织。即使形成有这种组织，机械性质也几乎不变化，有时延展性降低。

其中，冷却工序中的冷却速度可以是一定的，也可以是变化的。在冷却工序的中途，可以以某个温度保持一定时间。另外，冷却工序在大气压下进行，或者在减压下进行。在减压下进行的情况下，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

如图1的虚线所示，第一制造方法还可以包括第一保持工序和第二保持工序。另外，也可以包括第一保持工序和第二保持工序中的任一种。

具体而言，第一制造方法还可以包括将经过了第一加热工序的喷射处理后钛部件在减压下以温度T1保持30分钟以上且3小时以下的时间KT1的第一保持工序。此时，第二加热工序是对经过了第一保持工序的喷射处理后钛部件进行加热而得到钛部件的工序。若设置时间KT1(保持时间1)，则能够将喷射处理后钛部件整体可靠地设为温度T1。因此，容易对结晶花纹的形成进行控制。

第一保持工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

另外，具体而言，第一制造方法还可以包括将经过了第二加热工序的钛部件在减压下以温度T2保持30分钟以上且6小时以下的时间KT2的第二保持工序。此时，冷却工序是使经过了第二保持工序的钛部件从温度T2降温至比温度T2低的温度而冷却的工序。优选冷却至室温以上且150℃以下的温度。利用时间KT2(保持时间2)，能够控制结晶尺寸、结晶花纹、表面整体的面状态。例如若增加时间KT2，则能够增大结晶尺寸。

第二保持工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

这样，在经由喷射处理得到的钛部件中，在上述粗糙面的表面，形成有细的凹凸花纹。

[第二钛部件的制造方法]

第二钛部件的制造方法(第二制造方法)包括第一加热工序和第二加热工序。根据第二制造方法，得到在表面具有凹凸花纹的钛部件。另外，得到的钛部件呈钛本来的色调，维氏硬度比原料钛部件大HV30以上。得到的钛部件的详细内容与第一制造方法中的说明相同。

图2是用于说明钛部件的制造方法的图。如图2的实线所示，第一加热工序中，对含有纯钛或钛合金的原料钛部件在减压下从室温(例如10℃以上且30℃以下)升温到835℃以上且935℃以下的温度T1(设定在上述范围内的规定温度T1)而加热。其中，含有纯钛或钛合金的原料钛部件的详细内容与第一制造方法中的说明相同。这样，温度T1(升温开始温度、到达温度1)优选处于从α相向β相相变的885℃±50℃的范围。若温度T1小于835℃，则有时对结晶生长几乎看不到效果。另外，若温度T1超过950℃，则有时可视觉辨认的结晶量、结晶花纹均减少。

第一加热工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。另外，第一加热工序中的加热时间HT1(升温时间1)具体而言是从室温成为设定在上述范围内的规定温度T1为止所需的时间，例如为30分钟以上且3小时以下。

如图2的实线所示，第二加热工序中，对经过了第一加热工序的原料钛部件，在减压下用30分钟以上且8小时以下的时间HT2从温度T1升温到950℃以上且1150℃以下的温度T2(设定在上述范围内的规定温度T2)进行加热，得到钛部件。具体而言时间HT2(升温时间2)是从设定在上述范围内的规定温度T1成为设定在上述范围内的规定温度T2为止所需的时间。时间HT2是为了制成结晶花纹最重要的条件。若时间HT2过小而升温速度过大，则会急剧引起由相变导致的滑移，因此有难以形成微细的凹凸结构、结晶花纹的趋势。另外，若时间HT2超过8小时，则得到的结晶无法看到大的差异。温度T2(到达温度2)在控制结晶尺寸上是重要的条件。例如在欲减少结晶尺寸时设为950℃附近，欲增大结晶尺寸时设为1150℃附近。若温度T2小于950℃，则有结晶变得过小的趋势。另外，若温度T2超过1150℃，则结晶过于生长而肥大，有时结晶花纹消失。

第二加热工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

第二加热工序中，以在时间HT2内的30分钟以上且8小时以下的期间成为6.7Pa以上且67Pa以下的方式，导入氮气或水蒸气。即，在时间HT2内的至少一部分的时间期间，导入氮气或水蒸气。若如此导入氮气或水蒸气，则在得到的钛部件中，能够实现高硬度和凹凸花纹。并且，得到的钛部件显示钛本来的色调。其中，在第二加热工序中，不导入氮气或水蒸气时，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

对于氮气或水蒸气的导入，优选适宜调整导入量和导入时间。例如导入量多时，可以缩短导入时间，导入量少时，可以延长导入时间。更具体而言，为6.7Pa时，可以设为5小时左右，为67Pa时可以设为0.5小时左右。

另外，水蒸气可以以氩气作为载体而导入。

通常，第二加热工序中的升温速度S2小于第一加热工序中的升温速度S1。其中，升温速度S1(℃/小时)由(温度T1－室温)/加热时间HT1求出，升温速度S2(℃/小时)由(温度T2－温度T1)/加热时间HT2求出。若升温速度S2过大，则有难以形成结晶花纹的趋势。

其中，第一加热工序和第二加热工序中的升温速度的详细内容与第一制造方法中的说明相同。另外，接着第二加热工序，通常进行冷却工序。冷却工序的详细内容与第一制造方法中的说明相同。

第二制造方法还可以包括第一保持工序和第二保持工序。另外，也可以包括第一保持工序和第二保持工序中的任一种。

具体而言，第二制造方法还可以包括将经过了第一加热工序的原料钛部件在减压下以温度T1保持30分钟以上且3小时以下的时间KT1的第一保持工序。此时，第二加热工序是对经过了第一保持工序的原料钛部件进行加热，得到钛部件的工序。若设置时间KT1(保持时间1)，则能够将原料钛部件整体可靠地设为温度T1。因此，容易对结晶花纹的形成进行控制。

第一保持工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

另外，具体而言，第二制造方法还可以包括将经过了第二加热工序的钛部件在减压下以温度T2保持30分钟以上且6小时以下的时间KT2的第二保持工序。此时，冷却工序是使经过了第二保持工序的钛部件从温度T2降温至比温度T2低的温度而冷却的工序。优选为冷却至室温以上且150℃以下的温度。利用时间KT2(保持时间2)，能够控制结晶尺寸、结晶花纹、表面整体的面状态。例如若增加时间KT2，能够增大结晶尺寸。

第二保持工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

[第三钛部件的制造方法]

第三钛部件的制造方法(第三制造方法)包括第一加热工序、第二加热工序和第二保持工序。根据第三制造方法，得到在表面具有凹凸花纹的钛部件。另外，得到的钛部件呈钛本来的色调，维氏硬度比原料钛部件大HV30以上。得到的钛部件的详细内容与第一制造方法中的说明相同。

图2是用于说明钛部件的制造方法的图。如图2的虚线所示，第一加热工序中，对含有纯钛或钛合金的原料钛部件在减压下从室温(例如10℃以上且30℃以下)升温到835℃以上且935℃以下的温度T1(设定在上述范围内的规定温度T1)而加热。其中，含有纯钛或钛合金的原料钛部件的详细内容与第一制造方法中的说明相同。这样，温度T1(升温开始温度、到达温度1)优选为从α相向β相相变的885℃±50℃的范围。若温度T1小于835℃，则有时对结晶生长几乎看不到效果。另外，若温度T1超过950℃，则有时可视觉辨认的结晶量、结晶花纹均减少。

如图2的虚线所示，第二加热工序中，对经过了第一加热工序的原料钛部件，在减压下用30分钟以上且8小时以下的时间HT2从温度T1升温到950℃以上且1150℃以下的温度T2(设定在上述范围内的规定温度T2)进行加热。具体而言时间HT2(升温时间2)是从设定在上述范围内的规定温度T1成为设定在上述范围内的规定温度T2为止所需的时间。时间HT2是为了制成结晶花纹最重要的条件。若时间HT2过小而升温速度过大，会急剧引起由相变导致的滑移，因此有难以形成微细的凹凸结构、结晶花纹的趋势。另外，若时间HT2超过8小时，则得到的结晶无法看到大的差异。温度T2(到达温度2)在控制结晶尺寸上是重要的条件。例如在欲减少结晶尺寸时设为950℃附近，在欲增大结晶尺寸时设为1150℃附近。若温度T2小于950℃，则有结晶变得过小的趋势。另外，若温度T2超过1150℃，则结晶过于生长而肥大，有时结晶花纹消失。

第二加热工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

如图2的虚线所示，第二保持工序中，将经过了第二加热工序的原料钛部件在减压下，以温度T2保持30分钟以上且6小时以下的时间KT2(保持时间2)，得到钛部件。

第二保持工序中，以在时间KT2内的10分钟以上且5小时以下的期间成为6.7Pa以上且67Pa以下的方式，导入氮气或水蒸气。即，在时间KT2内的至少一部分时间的期间，导入氮气或水蒸气。若如此导入氮气或水蒸气，则在得到的钛部件中，能够实现高硬度和凹凸花纹。并且，得到的钛部件显示钛本来的色调。其中，在第二保持工序中，不导入氮气或水蒸气时，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

对于氮气或水蒸气的导入，优选适宜调整导入量、导入时间以及第二保持工序中的加热温度即温度T2。例如，导入量多时，可以缩短导入时间，或者降低加热温度，导入量少时，可以延长导入时间，或者提高加热温度。更具体而言，为6.7Pa时，可以设为5小时左右，为67Pa时可以设为0.5小时左右。

另外，水蒸气可以以氩气作为载体而导入。

其中，第一加热工序和第二加热工序中的升温速度的详细内容与第一制造方法中的说明相同。另外，接着第二保持工序，通常进行冷却工序。冷却工序的详细内容与第一制造方法中的说明相同。

第三制造方法还可以包括第一保持工序。

具体而言第三制造方法还可以包括将经过了第一加热工序的原料钛部件在减压下以温度T1保持30分钟以上且3小时以下的时间KT1的第一保持工序。此时，第二加热工序是对经过了第一保持工序的原料钛部件进行加热的工序。若设置时间KT1(保持时间1)，则能够将原料钛部件整体可靠地设为温度T1。因此，容易对结晶花纹的形成进行控制。

第一保持工序在减压下进行，压力优选为8.0×10^-3Pa以下。

<功能性钛部件的制造方法>

接下来，对功能性钛部件的制造方法进行说明。功能性钛部件的制造方法例如包括在利用第一制造方法～第三制造方法中得到的钛部件上，形成功能性层，得到功能性钛部件的功能性层形成工序。即，功能性钛部件的制造方法是制造包括含有纯钛或钛合金的钛部件、和设置于该钛部件上的功能性层的功能性钛部件的方法。根据功能性钛部件的制造方法，得到在表面具有凹凸花纹、维氏硬度为HV500以上的功能性钛部件。详细而言，上述钛部件在表面具有凹凸花纹，上述功能性层在表面具有由来于上述钛部件的上述凹凸花纹的凹凸花纹。对于功能性钛部件中包含的钛部件的详细内容，即凹凸花纹、色调以及维氏硬度等的详细内容，与第一制造方法中的说明相同。另外，对于功能性钛部件所具有的凹凸花纹的详细内容，与第一制造方法中的说明相同。

功能性层例如具有硬化的功能。此时，功能性钛部件根据功能性层的硬度而硬化。即，功能性钛部件的维氏硬度为HV500以上。另外，功能性层除了具有硬化的功能之外，有时还具有着色的功能。此时，功能性钛部件根据功能性层的硬度而硬化，并且显示与功能性层的颜色对应的颜色。上述钛部件不具有专利文献1的钛制品那样的白、蓝、粉等结晶，而是具有钛本来的色调。因此，在功能性钛部件中，也不出现由来于上述钛制品的白、蓝、粉等结晶，而是显示与功能性层的颜色对应的颜色。

功能性层具体而言包含与碳、氮和氧中的至少一个元素结合的金属或半导体。作为上述金属或半导体，可举出钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、锆(Zr)、铪(Hf)、铌(Nb)、硼(B)、硅(Si)。例如上述金属或半导体为钛时，功能性层包括作为与碳结合的钛的碳化钛、作为与氮结合的钛的氮化钛、作为将碳和氮结合的钛的氮碳化钛等。其他的上述金属或半导体也相同。作为功能性层，更具体而言，可举出呈金色的TiN、ZrN、HfN等金属氮化物膜，呈粉色至棕色的TiCN、ZrCN、HfCN、TiON、ZrON、HfON等金属碳氮化合物膜和金属氧氮化物膜，呈灰色的TiC等金属碳化物膜等。其中，上述膜在不损害实施方式的目的的范围内可以含有上述以外的其他元素。或者，功能性层含有呈黑色的类金刚石碳(DLC)。为了发挥优异的硬化的功能，优选使用硬度更高的金属和非金属的化合物膜。

功能性层可以是1层，也可以是2层以上的层叠体。

为了出现结晶花纹，功能性层的厚度优选为0.02μm以上且3.0μm以下，更优选为0.02μm以上且2.0μm以下。若功能性层在形成钛部件上的花纹的凹凸上模仿形成，而具有相同的凹凸，则出现结晶花纹。若功能性层的厚度在上述范围，则通常出现结晶花纹，因而优选。

功能性层形成工序中，例如作为上述功能性层，形成含有与碳、氮和氧中的至少一个元素结合的金属或半导体的层或者含有类金刚石碳的层。具体而言，上述功能性层可以通过溅射法、CVD法、离子镀法等干式成膜而形成。

其中，功能性钛部件的制造方法还可以包括密合层形成工序。即，包括在第一制造方法～第三制造方法中得到的钛部件上形成密合层的密合层形成工序，功能性层形成工序可以是在经过了密合层形成工序的具有密合层的钛部件上形成功能性层，得到功能性钛部件的工序。密合层是钛、硅等膜。

另外，功能性钛部件的制造方法还可以包括着色层形成工序。即，还可以包括在得到的功能性钛部件上，形成着色层的着色层形成工序。例如，作为层叠体，可以在钛部件上，形成发挥硬化功能的TiC膜，接着进一步形成发挥着色功能的Pt、Pd、Rh等白色贵金属膜。

形成密合层或着色层时，为了出现结晶花纹，而密合层、功能性层以及着色层的合计厚度优选为0.02μm以上且3.0μm以下。密合层形成工序和着色层形成工序可以通过溅射法、CVD法、离子镀法等形成。

如上所述，通过第一制造方法～第三制造方法得到的钛部件中，具有高硬度，并且具有钛本来的色调，在表面出现细的凹凸花纹。另外，通过上述功能性钛部件的制造方法得到的功能性钛部件中，具有高硬度，并且在表面出现细的凹凸花纹。

然而，为了作出钛独特的结晶图案，需要施加β相变温度(885℃)以上的温度。若施加相变温度以上的温度，则晶体结构从α相向α+β相相转换，伴随着结晶的生长出现独特的花纹。然而，若结晶从α相向α+β相变化，则杨氏模量降低，硬度降低，并且有时因伴随着相变而发生的结晶的滑移导致的针状结晶的生长，出现不均质的衍射结晶。使用钛作为装饰品时，该硬度降低成为降低耐划伤性的重要因素。其中，根据真空渗碳处理，能够使氧、氮等气体在热处理期间反应而提高硬度。然而，该方法容易着色，另外，无法赋予独特的花纹。与此相对，上述的制造方法中，通过使用喷射处理，或设置特定的气体导入工序，能够抑制因结晶转变导致的硬度降低。并且，使钛析出独特的结晶花纹而提高美观性。

<其他的功能性钛部件及其制造方法>

其他的实施方式的功能性钛部件具有高硬度，并且显示装饰性优异的蓝色，在表面出现细的凹凸花纹。除了装饰性方面显示优异的蓝色之外，与功能性钛部件相同。具体而言，如上述那样，钛部件的凹凸花纹例如通过小片排列成马赛克状而形成，但其他的实施方式中，该小片的一部分显示蓝色。而且，在设置有功能性层的功能性钛部件中，能够视觉辨认到该蓝色。其中，本说明书中，装饰性优异是指看起来闪闪发光如螺细般美丽光亮。

在钛部件中，认为在显示蓝色的小片中，以特定的间距规则排列有特定高度的凹凸。据推测特定的凹凸结构和间距间隔是引起蓝色强烈反射的重要因素，从而显示蓝色。该凹凸结构和间距间隔可以根据AFM测定而确认。由于上述原理而发出蓝色，所以即使设置有功能性层，也能视觉辨认出闪闪发光的蓝色。

其他的实施方式的功能性钛部件例如可通过以下的制造方法得到。即，其他的实施方式的功能性钛部件的制造方法包括第一加热工序、第二加热工序以及功能性层形成工序，所述第一加热工序将含有纯钛或钛合金的原料钛部件在减压下从室温升温到835℃以上且935℃以下的温度T1而加热，所述第二加热工序将经过了上述第一加热工序的上述原料钛部件在减压下用30分钟以上且8小时以下的时间HT2从温度T1升温到950℃以上且1150℃以下的温度T2而加热，得到钛部件，所述功能性层形成工序在第二加热工序中得到的钛部件上，形成功能性层，得到功能性钛部件。这里，钛部件在表面具有凹凸花纹，上述功能性层在表面具有由来于上述钛部件的上述凹凸花纹的凹凸花纹，上述功能性钛部件的维氏硬度为HV500以上。这样，对于钛部件的制造，除了不进行喷射处理工序之外，与第一制造方法相同。另外，功能性层形成工序与上述的实施方式的功能性钛部件的制造方法相同。

根据该功能性钛部件的制造方法，可得到具有高硬度，并且示出装饰性优异的蓝色，在表面出现细的凹凸花纹的钛部件。

根据以上，本实用新型涉及以下内容。

[1]一种钛部件，是含有纯钛或钛合金的钛部件，至少一个面为粗糙面，在上述粗糙面的表面具有凹凸花纹，维氏硬度为HV500以上。

[2]根据[1]所述的钛部件，其中具有设置在上述钛部件上的功能性层，上述功能性层具有由来于上述凹凸花纹的凹凸花纹。

[3]根据[2]所述的钛部件，其中，上述功能性层是含有与碳、氮以及氧中的至少一个元素结合的金属或半导体的层或者含有类金刚石碳的层。

[4]一种钛部件的制造方法，包括喷射处理工序、第一加热工序、以及第二加热工序，所述喷射处理工序对含有纯钛或钛合金的原料钛部件的表面进行形成粗糙面的喷射处理，得到喷射处理后钛部件，所述第一加热工序将上述喷射处理后钛部件在减压下从室温升温到835℃以上且935℃以下的温度T1而加热，所述第二加热工序将经过了上述第一加热工序的上述喷射处理后钛部件在减压下用30分钟以上且8小时以下的时间HT2从温度T1升温到950℃以上且1150℃以下的温度T2而加热，得到钛部件，在上述钛部件的表面形成凹凸花纹。

[5]根据[4]所述的钛部件的制造方法，其中，还包括在上述钛部件上，形成功能性层的功能性层形成工序，上述功能性层形成工序在表面形成由来于上述钛部件的上述凹凸花纹的凹凸花纹。

[6]根据[5]所述的钛部件的制造方法，其中，上述功能性层形成工序中，作为上述功能性层，形成含有与碳、氮以及氧中的至少一个元素结合的金属或者半导体的层或者含有类金刚石碳的层。

以下，基于实施例进一步具体说明本实用新型，但本实用新型并不限于这些实施例。

[实施例]

<分析方法和评价方法>

(纯钛板材的硬度测定)

纯钛板材的硬度测定使用微小压痕硬度试验机(FISCHER制，H100)以载荷5mN进行。

(钛部件的硬度测定)

钛部件的硬度测定使用微小压痕硬度试验机(FISCHER制，H100)进行。

若实施喷射处理或者氮气或水蒸气的导入，则表面的状态发生显著变化，对从表面进行的硬度测定结果产生影响。因此，全部使用聚焦离子束(Focused Ion Beam：FIB)装置以与表面垂直的方式进行切断，并研磨切截面而进行测定。表面附近的硬度测定如下进行：将负荷设为5mN，在从最表面起向深度方向上离开10μm±5μm的位置，沿水平方向隔开100μm以上的间隔进行测定。在12个点实施测定，将其平均值设为试样的硬度。

(硬质膜的硬度测定)

硬质膜的硬度测定使用微小压痕硬度试验机(FISCHER制，H100)以载荷5mN进行。硬质膜的硬度测定采用成膜时成束的Si晶片实施。

(结晶性测定)

结晶的取向性测定使用理学株式会社制的Amartlab进行。测定条件按照以下的条件进行。

全体定性分析条件X射线输出：40kV，30mA，扫描轴：2θ/θ，扫描范围：5°～120°，0.02步长，太阳能狭缝：5deg，长度限制狭缝：15mm

微小部定性分析条件X射线输出：40kV，30mA，扫描轴：2θ/θ，扫描范围：5°～120°，0.02步长，太阳能狭缝：2.5deg，长度限制狭缝：15mm

(结晶的表面观察)

·RGB测定

结晶的表面观察，使用株式会社Keyence制VHX－5000显微镜。测定使用白色光环形照明的落射方式，以亮度70、增益30、倍率为20倍进行实施。色调测定利用相同装置的RGB测定来实施。对于在显微镜下看起来色调不同的结晶粒子，按照不同的色调，实施8个点以上的点的RGB测定，计算R、G、B各个平均值。针对不同的色调，将从R、G、B的平均值的最大值减去R、G、B的平均值的最小值而得的值用于色调的判定。例如，在某个色调中，R的平均值为100，G的平均值为100，B的平均值为120时，得出120－100＝20。

·色调判定

从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为10以下时，判定出没有蓝、粉这样的色调。即能够确认它是白色、灰色、黑色(无彩色)，不成为螺细细工那样的色调，而是钛本来的金属色。

·凹凸花纹判定

针对不同的色调，根据R、G、B的平均值，使用以下的计算式算出亮度L*。在看起来不同的色调的L*之差为50以上时，可以说这对应于存在有结晶花纹(凹凸花纹)。这是因为如果存在结晶花纹，并能够将其视觉辨认出，则至少外观(亮度)是不同的。

L*＝0.299×R+0.587×G+0.114×B(亮度最大值:255)

(复合硬度计算)

算出制成的钛部件和功能性钛部件的复合硬度H_c。具体而言，复合硬度H_c使用下述的计算式(1)进行计算。

H_f：薄膜硬度，H_s：基材硬度，E_f：薄膜杨氏模量，n＝2，t：薄膜的膜厚，d：维氏压痕尺寸，θ：维氏压头的对面角度的1/2＝68度。

(耐划伤性能的测定)

耐划伤性试验如下进行。使均匀地分散氧化铝粒子而成的磨耗纸与试验样品以一定负荷接触，通过一定次数的摩擦而产生划伤。对划伤的试验样品的表面在与划痕的方向垂直的方向上进行扫描而测定表面粗糙度，求出均方根粗糙度。根据该均方根粗糙度评价耐划伤性。其中，划痕的产生量越多，划痕的深度越深，均方根粗糙度的数值越大，反之划痕的产生量越少，划痕的深度越浅，均方根粗糙度的数值越小。由此，能够以数值评价耐划伤性。

(膜厚测定)

膜厚测定中，将实施了掩模的Si晶片与基材一起导入成膜装置内，在成膜后除去掩模，测定实施了掩模的部分与没有实施掩模的部分之间的阶梯差。

[实施例1－1]

图3是表示实施例1－1的功能性钛部件10的结构的截面示意图。实施例1－1中，对JIS规定的纯钛实施喷砂处理，接着，实施真空热处理，得到析出了结晶花纹的钛部件11。在该钛部件11上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)12，得到功能性钛部件10。其中，在截面示意图中，省略了钛部件和功能性钛部件上的凹凸花纹。

钛部件11的制备使用了经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。对纯钛板材使用株式会社不二制作所制PNEUMA BLASTER喷砂装置，以0.4MPa的喷出压力喷吹WA Fuji Random#46的介质(氧化铝的介质)，得到喷射处理后钛基板。接着，使用具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，将上述喷射处理后钛基板加热到相变温度以上的温度区域，使结晶析出而制成钛部件11。

接着，向能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件11，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件11上形成硬化层(TiC硬质膜)12，制成功能性钛部件10。

实施例1－1中，将喷射处理后钛基板装入真空热处理炉内，排气至9.0E－4Pa后，按照表1所示的热处理条件1、2实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表1实施。

【表1】

表1

图4是经#800研磨的JIS2种的纯钛板材的显微镜图像。图5～7示出钛部件11的制成过程中的钛表面形状的显微镜图像。即，图5是喷射处理后钛基板的显微镜图像。图6是利用热处理条件1得到的钛部件11的显微镜图像。图7是利用热处理条件2得到的钛部件11的显微镜图像。纯钛板材具有光泽，呈现足以反射拍摄照片时所使用的环形照明光程度的光滑的表面。若对该纯钛板材实施喷砂，则表面整体被磨削，变为有凹凸感的梨皮面。通过表面被磨削带来的内部应力的增加、以及以高速对表面敲击介质而带来的压缩残留应力的附加，喷射处理后钛基板的硬度相对于纯钛的HV240上升至HV302。

认为喷射处理后钛基板的硬度上升还起因于晶体结构的变化。图8是用于对纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件11的结晶性进行说明的图。通常，纯钛的结晶形成具有hcp结构的α相。如图8所示，所呈现的晶体结构主要在35°附近的[100]面、39°附近的[002]面、41°附近的[101]取向。可知若实施喷射处理，则成为在41°附近的[101]面优先取向的晶体结构。这是由喷射处理引起的残留压缩应力的增大而引起的结晶变化，该结晶变化被认为是硬度上升的一个重要因素。

利用热处理条件1得到的钛部件11，通过在1050℃下加热3小时而使得钛的结晶在表面整体析出，形成如日本纸那样的有趣的花纹。利用热处理条件1得到的钛部件11的硬度为HV292，相比于喷射处理后钛基板，硬度略降低，但比纯钛板材高。另外，对于钛部件11的结晶可知，与喷射处理后钛基板相比，41°附近的[101]更优先生长。该结晶取向性的变化清楚地证明了结晶生长而在钛基材整体出现结晶花纹。与纯钛板材相比优先取向性的不同被认为是有助于压缩残留应力所带来的硬度上升。另外，利用热处理条件2得到的钛部件11通过在1100℃下加热3小时而析出与热处理条件1相同的结晶花纹。其结晶尺寸相比于热处理条件1的结晶尺寸大。认为温度越高，越促进结晶生长，得到的结晶尺寸越大。

硬化层(TiC硬质膜)12是通过在离子镀装置装入钛部件11，并排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH₄气体而制成的。硬化层12的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调是与纯钛相同的灰色，功能性钛部件10的色调显示灰色。

即使在钛部件11上形成硬化层12，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层12的膜厚薄至1.0μm，并且离子镀等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层12的成膜，从而功能性钛部件10的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件10中，由于在钛部件11密合性良好地形成硬化层12，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬化层12的功能性钛部件10的耐划伤性显著提高。表2中示出了在热处理条件1下制成的钛部件11、以及使用其而制成的功能性钛部件10的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件10相比于钛部件11，发挥大致4倍的耐划伤性。通过硬化层12的形成，能够维持钛的独特结晶图案的同时，获得能够耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表2】

表2

关于在实施例1－1中得到的钛部件11的色调，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为235、231、235，亮度L*为232(最大255)。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为4，是没有色调的灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为161、161、160，亮度L*为161(最大255)。另外可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为1，是没有色调的灰色。看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的亮度之差为72，大。通过具有该亮度差，能够明确视觉辨认到花纹的存在。

[实施例1－2]

图9是表示实施例1－2的功能性钛部件20的结构的截面示意图。实施例1－2中，对JIS规定的纯钛实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件21。在该钛部件21上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)22，得到功能性钛部件20。

钛部件21的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。使用具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，将上述纯钛板材加热到相变温度以上的温度区域，使结晶析出而制成钛部件21。

接着，在能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件21，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件21上形成硬化层(TiC硬质膜)22，制成功能性钛部件20。

实施例1－2中，将纯钛板材装入真空热处理炉内，排气至9.0E－4Pa后，按照表3所示的热处理条件3实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表3实施。

【表3】

表3

图10表示钛部件21的制成过程中的钛表面形状的显微镜图像。即，图10是利用热处理条件3得到的钛部件21的显微镜图像。利用热处理条件3得到的钛部件21中，在钛表面稀疏地看到蓝色、白色、黑色的结晶。利用热处理条件3得到的钛部件21的硬度为HV219，相比于纯钛板材，硬度略降低。

图11是用于对纯钛板材、蓝色结晶部、白色结晶部以及黑色结晶部的结晶性进行说明的图。如图11所示，钛部件21中，蓝色结晶部的结晶显示在71°附近的(103)面优先取向的晶体结构。另外，白色结晶部的结晶显示在53°附近的(102)面和56°附近的属于β结晶的(200)面优先取向的晶体结构。另外，黑色结晶部的结晶显示在53°附近的(102)面和63°附近的(110)面优先取向的晶体结构。根据晶体结构的变化，也会引起杨氏模量之类的强度参数的不同，认为钛部件21的硬度会降低。并且，在56°附近出现的β结晶与α结晶相比引起变形的位错的迁移率变大，并且软。因此，认为钛部件21与纯钛板相比硬度低。

硬化层(TiC硬质膜)22通过在离子镀装置装入钛部件21，排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH₄气体而制成。硬化层22的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调在除蓝色结晶部、白色结晶部以及黑色结晶部以外的部分中，是与纯钛相同的灰色。另外，功能性钛部件20的色调在除蓝色结晶部、白色结晶部以及黑色结晶部以外的部分显示灰色。

即使在钛部件21上形成硬化层22，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层22的膜厚薄至1.0μm，并且离子镀等的干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层22的成膜，从而功能性钛部件20的复合硬度显著提高。功能性钛部件20中，由于在钛部件21密合性良好地形成硬化层22，所以确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬质膜22的功能性钛部件20的耐划伤性显著提高。表4中示出了在热处理条件3下制成的钛部件21以及功能性钛部件20的耐划伤性能的测定结果。另外，作为比较也示出了纯钛板材、以及对纯钛板材实施了硬质膜处理的硬质膜处理后纯钛板材的复合硬度的计算值和测定结果。功能性钛部件20，相比于钛部件21，发挥了大致4倍的耐划伤性。然而，若与实施例1－1的功能性钛部件10相比则耐划伤性能降低约12％。并且，若与硬质膜处理后纯钛板材相比则降低5％。认为这是因为钛部件21的基材硬度比实施例1－1的钛部件11、纯钛板材低。

【表4】

表4

实施例1－2中得到的钛部件21的色调中，在看起来呈蓝色的部分中的R、G、B的平均值分别为108、113、219，亮度L*为122。R、G、B中，B与R、G相比高100以上，该结晶相被视觉辨认为蓝色。在看起来呈白色的部分中的R、G、B的平均值分别为201、204、201，亮度L*为202。从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为3，可知是没有色调的亮灰色。在看起来呈现黑色的部分中的R、G、B的平均值分别为43、41、45，亮度L*为42。从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为4，可知是没有色调的暗灰色。蓝色部、白色部、黑色部的亮度差大，在50以上。由此，可知在基材上存在有明显的结晶花纹。特别是可知蓝色部仅B值高出100以上，呈蓝色被强烈地视觉辨认的结晶相。

[实施例2]

图12是表示实施例2的功能性钛部件30的结构的截面示意图。实施例2中，对JIS规定的纯钛实施喷砂处理，接着，实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件31。在该钛部件31上，形成由DLC构成的硬化层(功能性层)32，得到功能性钛部件30。其中，DLC构成的硬化层32具有硬化且着色的功能。

钛部件31的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。对纯钛板材，使用株式会社不二制作所制PNEUMA BLASTER喷砂装置，以0.4MPa的喷出压力喷吹玻璃珠#300的介质，得到喷射处理后钛基板。接着，使用具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，将上述喷射处理后钛基板加热至相变温度以上的温度区域，使结晶析出而制成钛部件31。

接着，在CVD装置装入钛部件31，使用苯气体作为反应气体，在钛部件31上形成硬化层(DLC硬质膜)32，制成功能性钛部件30。

实施例2中，将喷射处理后钛基板装入真空热处理炉内，排气至9.0E－4Pa后，按照表5所示的热处理条件4、5实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表5实施。

【表5】

表5

图13～15表示钛部件31的制成过程中的钛表面形状的显微镜图像。即，图13是喷射处理后钛基板的显微镜图像。图14是利用热处理条件4得到的钛部件31的显微镜图像。图15是利用热处理条件5得到的钛部件31的显微镜图像。若对纯钛板材实施喷砂，则表面整体被磨削，变为有凹凸感的梨皮面。通过以高速对表面敲击介质而带来的压缩残留应力的附加，喷射处理后钛基板的硬度相对于纯钛的HV240，上升至HV316。用于喷射处理的玻璃珠与实施例1－1中使用的WAFuji Random相比，呈珠状地形成球体。因此，磨削基材的效果小，但与其对应地敲击的效果高，认为与实施例1－1的喷射处理后钛基板相比硬度上升。

喷射处理后钛基板的硬度上升被认为还起因于晶体结构的变化。图16是用于说明纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件31的结晶性的图。若实施喷射处理，则可知与实施例1－1同样地，成为在41°附近的[101]面优先取向的晶体结构。这是由喷射处理所引起的残留压缩应力的增大所引起的结晶变化，该结晶变化被认为是硬度上升的一个重要因素。

利用热处理条件4得到的钛部件31通过在1050℃下加热3小时而使得钛的结晶在表面整体析出，形成码头之类的有趣的花纹。利用热处理条件4得到的钛部件31的硬度为HV301，相比于喷射处理后钛基板，硬度略降低，但比纯钛板材高。另外，对于钛部件31的结晶可知，与喷射处理后钛基板相比，41°附近的[101]更优先生长。该结晶取向性的变化清楚地证明了结晶生长而在钛基材整体出现结晶花纹。与纯钛板材相比优先取向性的不同，被认为是有助于因压缩残留应力带来的硬度上升。另外，利用热处理条件5得到的钛部件31通过在1100℃下加热3小时而析出与热处理条件4相同的结晶花纹。其结晶尺寸相比于热处理条件4的结晶尺寸大。认为温度越高，越促进结晶生长，得到的结晶尺寸越大。

硬化层(DLC硬质膜)32是通过在CVD和溅射的复合装置装入钛部件31，排气至3.0E－3Pa，并通过溅射依次形成钛密合层0.1μm、硅密合层0.1μm后，使用苯气体而制成的。硬化层32的膜硬度为HV1580，膜厚为0.8μm。其中，膜厚整体为1.0μm。DLC硬质膜的色调为黑色，功能性钛部件30的色调显示为黑色。

即使在钛部件31上形成硬化层32，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层32等的整体膜厚薄至1.0μm，并且CVD、溅射等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层32的成膜，从而功能性钛部件30的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件30中，由于在钛部件31密合性良好地形成硬化层32，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬质膜32的功能性钛部件30的耐划伤性硬度显著提高。表6中示出了在热处理条件4下制成的钛部件31、以及使用其而制成的功能性钛部件30的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件30相比于钛部件31，发挥大致8.5倍的耐划伤性。通过硬化层32的形成，能够维持钛的独特结晶图案的同时，获得能够耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表6】

表6

可知虽然实施例2的热处理条件与实施例1－1完全相同，但由喷射处理带来的基板面状态的不同而得到的结晶花纹是不同的。

实施例2中得到的钛部件31的色调中，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为235、234、234，亮度L*为234。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为1，是没有色调的灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为49、48、47，亮度L*为48。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为2，是没有色调的暗灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的中间部分中的R、G、B的平均值分别为125、125、122，亮度L*为124。并且，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为3，是没有色调的灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分和中间部分的亮度差大，在50以上。通过具有该亮度差，可以明确视觉辨认到花纹的存在。

[实施例3]

图17是表示实施例3的功能性钛部件40的结构的截面示意图。实施例3中，对JIS规定的纯钛实施喷砂处理，接着，实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件41。在该钛部件41上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)42，得到功能性钛部件40。

钛部件41的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。对纯钛板材，使用株式会社不二制作所制PNEUMABLASTER喷砂装置，以0.2MPa的喷出压力喷吹氧化铝#150的介质，得到喷射处理后钛基板。接着，使用具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，将上述喷射处理后钛基板加热至相变温度以上的温度区域，使结晶析出而制成钛部件41。

接着，在能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件41，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件41上形成硬化层(TiC硬质膜)42，制成功能性钛部件40。

实施例3中，将喷射处理后钛基板装入真空热处理炉内，排气至9.0E－4Pa后，按照表7所示的热处理条件6实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表7实施。

【表7】

表7

图18、图19表示钛部件41的制成过程中的钛表面形状的显微镜图像。即，图18是喷射处理后钛基板的显微镜图像。图19是利用热处理条件6得到的钛部件41的显微镜图像。若对纯钛板材实施喷砂，则表面整体被磨削，变为有凹凸感的梨皮面。通过表面被研削所带来的内部应力的增加、以及以高速对表面敲击介质而带来的压缩残留应力的附加，喷射处理后钛基板的硬度相对于纯钛的HV240上升至HV300。

认为喷射处理后钛基板的硬度上升还起因于晶体结构的变化。图20是用于对纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件41的结晶性进行说明的图。通常，纯钛的结晶形成具有hcp结构的α相。如图20所示，晶体结构主要在35°附近的[100]面、39°附近的[002]面、41°附近的[101]取向。可知若实施喷射处理，则成为在41°附近的[101]面优先取向的晶体结构。这是由喷射处理引起的残留压缩应力的增大而引起的结晶变化，该结晶变化被认为是硬度上升的重要因素。

利用热处理条件6得到的钛部件41，由于相比于实施例1－1的热处理条件，将升温时间2延长为3小时，所以促进结晶生长，出现有趣的大理石花纹。钛在室温下是α相，是致密六方最密结构(HCP)，但在885℃以上时是β相，相变为面心立方晶格结构(FCC)。纯钛若被加热到该相变温度以上，则金属结晶在升温期间产生从致密六方最密结构(HCP)向面心立方晶格结构(FCC)的滑移，而针状结晶生长。实施例3中，由于伴随着该滑移过程的结晶生长缓慢进行，因此认为促进结晶生长，出现比实施例1－1清晰的结晶。另外，利用热处理条件6得到的钛部件41的硬度为HV289，相比于喷射处理后钛基板，硬度略降低，但比纯钛板材高。另外，对于钛部件41的结晶可知，相比于喷射处理后钛基板，41°附近的[101]更优先生长。该结晶取向性的变化清楚地证明了结晶生长而在钛基材整体出现结晶花纹。与纯钛板材相比优先取向性的不同，被认为是有助于因压缩残留应力带来的硬度上升。

硬化层(TiC硬质膜)42是通过在离子镀装置装入钛部件41，并排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH₄气体而制成的。硬化层42的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调是与纯钛相同的灰色，功能性钛部件40的色调显示灰色。

即使在钛部件41上形成硬化层42，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层42的膜厚薄至1.0μm，并且离子镀等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层42的成膜，从而功能性钛部件40的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件40中，由于在钛部件41密合性良好地形成硬化层42，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬化层42的功能性钛部件40的耐划伤性显著提高。表8中示出了在热处理条件6下制成的钛部件41、以及使用其而制成的功能性钛部件40的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件40相比于钛部件41，发挥大致4倍的耐划伤性。通过硬化层42的形成，能够维持钛的独特的结晶图案的同时，获得能够耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表8】

表8

实施例3中得到的钛部件41的色调中，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为235、235、235，亮度L*为234。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为0，是没有色调的灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为73、71、67，亮度L*为71。另外可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为6，是没有色调的暗灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的中间部分中的R、G、B的平均值分别为139、141、138，亮度L*为140。并且可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为3，是没有色调的灰色。看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分和中间部分的亮度之差大，在50以上。通过具有该亮度差，能够明确视觉辨认到花纹的存在。

[实施例4]

图21是表示实施例4的功能性钛部件50的结构的截面示意图。实施例4中，对JIS规定的纯钛实施喷砂处理，接着，实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件51。在该钛部件51上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)52，得到功能性钛部件50。

钛部件51的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。对纯钛板材，使用株式会社不二制作所制PNEUMA BLASTER喷砂装置，以0.45MPa的喷出压力喷吹粒径200μm以下的钢珠，得到喷射处理后钛基板。接着，使用具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，将上述喷射处理后钛基板加热至相变温度以上的温度区域，使结晶析出而制成钛部件51。

接着，在能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件51，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件51上形成硬化层(TiC硬质膜)52，制成功能性钛部件50。

实施例4中，将喷射处理后钛基板装入真空热处理炉内，并排气至9.0E－4Pa后，按照表9所示的热处理条件7实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表9实施。

【表9】

表9

图22、图23表示钛部件51的制成过程中的钛表面形状的显微镜图像。即，图22是喷射处理后钛基板的显微镜图像。图23是利用热处理条件7得到的钛部件51的显微镜图像。若对纯钛板材实施喷砂，则表面整体被磨削，变为有凹凸感的梨皮面。通过表面被磨削带来的内部应力的增加、以及以高速对表面敲击介质而带来的压缩残留应力的附加，喷射处理后钛基板的硬度相对于纯钛的HV240上升至HV416。若在喷射时以高压力喷吹钢、锆石等金属粉，则与氧化铝、玻璃珠相比重量重，附加在基材表面上的压缩残留应力高，因此硬度显著提高。

认为喷射处理后钛基板的硬度上升还起因于晶体结构的变化。图24是用于对纯钛板材、喷射处理后钛基板以及钛部件51的结晶性进行说明的图。通常，纯钛的结晶形成具有hcp结构的α相。如图24所示，所呈现的晶体结构主要在35°附近的[100]面、39°附近的[002]面、41°附近的[101]取向。可知若实施喷射处理，则成为向41°附近的[101]面优先取向的晶体结构。这是由喷射处理所引起的残留压缩应力的增大所引起的结晶变化，该结晶变化被认为是硬度上升的重要因素。

利用热处理条件7得到的钛部件51，相比于实施例1－1的热处理条件，由于将升温时间2延长为5小时，所以促进结晶生长，出现结晶尺寸大的花纹。钛在室温下是α相，是致密六方最密结构(HCP)，但在885℃以上时是β相，相变为面心立方晶格结构(FCC)。若纯钛被加热到该相变温度以上，则金属结晶在升温期间产生从致密六方最密结构(HCP)向面心立方晶格结构(FCC)的滑移，从而针状结晶生长。实施例4中，由于伴随着该滑移过程的结晶生长缓慢进行，因此认为促进结晶生长，出现比实施例1－1清晰的结晶。另外，利用热处理条件7得到的钛部件51的硬度为HV400，相比于喷射处理后钛基板，硬度略降低，但比纯钛板材高。另外，对于钛部件51的结晶可知，相比于喷射处理后钛基板，41°附近的[101]更优先生长。该结晶取向性的变化清楚地证明了结晶生长而在钛基材整体出现结晶花纹。与纯钛板材相比优先取向性的不同，被认为是有助于因压缩残留应力带来的硬度上升。

硬化层(TiC硬质膜)52是通过在离子镀装置装入钛部件51，并排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH₄气体而制成。硬化层52的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调是与纯钛相同的灰色，功能性钛部件50的色调显示灰色。

即使在钛部件51上形成硬化层52，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层52的膜厚薄至1.0μm，并且离子镀等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层52的成膜，从而功能性钛部件50的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件50中，由于在钛部件51密合性良好地形成硬化层52，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬化层52的功能性钛部件50的耐划伤性显著提高。表10中示出了在热处理条件7下制成的钛部件51、以及使用其而制成的功能性钛部件50的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件50相比于钛部件51，发挥大致4倍的耐划伤性。通过硬化层52的形成，能够维持钛的独特的结晶图案的同时，能够获得耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表10】

表10

如实施例1－1～4那样，若对喷射处理条件、热处理条件进行各种变更，则能够赋予钛独特的结晶花纹。另外，通过喷射处理条件，能够增大钛基材的残留压缩应力，使基材的硬度上升。通过使基材的硬度上升，还可提高耐划伤性。

表11中汇总了实施例1－1～4的钛部件硬度、硬质膜硬度、复合硬度以及耐划伤性能的测定结果。实施例2中，由于将硬化层设为硬度高的DLC，因此耐划伤性显著高。若比较除了实施例2以外的结果，则可知伴随着钛部件硬度的上升，复合硬度上升，耐划伤性提高。这是因为耐划伤性能由层叠的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜厚、与基材的密合性确定。即，认为基材硬度因喷射处理而上升。

【表11】

表11

根据以上的结果可以理解：若对钛基材实施喷射处理，进而实施真空热处理，则能够提供赋予独特的花纹的同时耐划伤性优异的装饰部件。

实施例4中得到的钛部件51的色调中，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为246、244、246，亮度L*为244。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为2，是没有色调的亮灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为69、70、71，亮度L*为71。另外，从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为2，是没有色调的暗灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的中间部分中的R、G、B的平均值分别为148、149、148，亮度L*为148。并且可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为1，是没有色调的灰色。看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分以及中间部分的亮度之差大，在50以上。通过具有该亮度差，可以明确视觉辨认到花纹的存在。

[实施例5]

在实施例1－1～4中，说明了对钛基材实施喷射处理而使硬度上升，制成结晶花纹的情况。而在实施例5、6中示出不实施喷射处理就使硬度上升赋予结晶花纹的情况。

图25是表示实施例5的功能性钛部件60的结构的截面示意图。实施例5中，对JIS规定的纯钛一边导入水一边实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件61。在该钛部件61上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)62，得到功能性钛部件60。

钛部件61的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。向具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，投入纯钛板材，将纯钛板材一边加热到相变温度以上的温度区域一边与水反应，使结晶析出而制成钛部件61。

接着，向能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件61，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件61上形成硬化层(TiC硬质膜)62，制成功能性钛部件60。

实施例5中，将纯钛板材装入真空热处理炉内，并排气至9.0E－4Pa后，按照表12所示的热处理条件8实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表12实施。

【表12】

表12

另外，在保持时间2开始的时刻，以Ar气体为载体直至形成0.25Torr(33Pa)为止导入水蒸气供给1小时。其后，停止水的供给，并保持1小时。其后，再次以Ar气体为载体直至形成0.25Torr(33Pa)为止导入水蒸气供给1小时。像这样在3小时的保持时间2中供给2小时的水蒸气。

图26是利用热处理条件8得到的钛部件61的显微镜图像。若向纯钛板材一边导入水蒸气一边实施真空热处理，则出现像石头那样的凹凸不平花纹。钛部件61的硬度为HV799。与纯钛的HV240相比大约上升到3.3倍。

图27是用于说明纯钛板材和钛部件61的结晶性的图。通常，纯钛的结晶形成具有hcp结构的α相。如图27所示，所呈现的晶体结构主要在35°附近的[100]面、39°附近的[002]面、41°附近的[101]取向。若一边与水反应一边进行热处理，则可知转变为仅在41°附近的[101]面强烈优先取向的晶体结构。该结晶变化被认为是硬度上升的重要因素之一。另外，还可以想到通过与水反应而发生二氧化钛等结晶的析出从而硬度上升的可能性。然而，二氧化钛的结晶由于呈在25°附近优先取向的晶体结构，因此很难说是形成了二氧化钛。另外，还可以想到由于与水的作用，形成水的氢侵入钛的内部使结晶间隔扭曲，因此可能增大压缩应力，使硬度提高。不管是哪一种情况，认为因晶体结构的变化、结晶的形变带来的压缩应力的增大与硬度上升有极大的关联性。

硬化层(TiC硬质膜)62是通过在离子镀装置装入钛部件61，并排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH4气体而制成。硬化层62的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调是与纯钛相同的灰色，功能性钛部件60的色调显示灰色。

即使在钛部件61上形成硬化层62，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层62的膜厚薄至1.0μm，并且离子镀等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层62的成膜，从而功能性钛部件60的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件60中，由于在钛部件61密合性良好地形成硬化层62，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬化层62的功能性钛部件60的耐划伤性显著提高。表13中示出了在热处理条件8下制成的钛部件61、以及使用其而制成的功能性钛部件60的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件60相比于钛部件61，发挥大致3倍的耐划伤性。通过硬化层62的形成，能够维持钛的独特结晶图案的同时，能够获得耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表13】

表13

此外，在将水的供给量设得过多时，将供给时间设得过长时，硬度均显著提高，但有时成为结晶花纹被打乱，某些地方呈无序图案的表面的钛。反之，将水的供给量设得过少时，供给时间过短时，虽然得不到结晶花纹，但有时实施例1－2这样的蓝色、白色、黑色的结晶稀疏地析出，硬度上升也少。所导入的水量、水的供给时间、热处理温度、导入时刻等很重要。

实施例5中得到的钛部件61的色调中，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为229、227、228，亮度L*为228。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为2，是没有色调的亮灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为65、68、68，亮度L*为67。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为3，是没有色调的暗灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的中间部分中的R、G、B的平均值分别为135、138、138，亮度L*为148。并且可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而成的值为3，是没有色调的灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分以及中间部分的亮度之差大，在50以上。通过具有该亮度差，能够明确视觉辨认到花纹的存在。

[实施例6]

图28是表示实施例6的功能性钛部件70的结构的截面示意图。实施例6中，对JIS规定的纯钛一边导入氮气一边实施真空热处理，得到使结晶花纹析出的钛部件71。在该钛部件71上，形成由TiC构成的硬化层(功能性层)72，得到功能性钛部件70。

钛部件71的制备使用经#800研磨的JIS2种的纯钛板材。向具备扩散泵且能够排气至－4Pa的高真空的真空热处理装置(株式会社ULVAC制FHH－30GHS)，投入纯钛板材，将纯钛板材一边加热至相变温度以上的温度区域一边与氮反应，使结晶析出而制成钛部件71。

接着，在能够调整反应气体量的离子镀装置装入钛部件71，蒸发源使用Ti，反应气体使用CH₄气体，在钛部件71上形成硬化层(TiC硬质膜)72，制成功能性钛部件70。

实施例6是将纯钛板材装入真空热处理炉内，排气至9.0E－4Pa后，按照表14所示的热处理条件9实施。即，对于到达温度1、升温时间1、保持时间1、到达温度2、升温时间2、保持时间2、降温至150℃的冷却时间，按照表14实施。

【表14】

表14

另外，在升温时间2开始的时刻，直至形成0.3Torr(40Pa)为止导入氮气，供给1.5小时后，停止氮气的供给。这样，在1.5小时的升温时间2期间供给氮气。

图29是利用热处理条件9得到的钛部件71的显微镜图像。若对纯钛板材一边导入氮一边实施真空热处理，则出现火山岩那样的凹凸不平花纹。钛部件71的硬度为HV446。与纯钛的HV240相比大致上升至1.9倍。

图30是用于对纯钛板材和钛部件71的结晶性进行说明的图。通常，纯钛的结晶形成具有hcp结构的α相。如图27所示，所呈现的晶体结构主要在35°附近的[100]面、39°附近的[002]面、41°附近的[101]取向。可知若一边导入氮气一边实施热处理，则转变为在39°附近的[002]面强烈优先取向的晶体结构。并且，确认到认为是氮化钛(TiN)的结晶。认为因氮化钛与钛的混合结晶的生成而使得硬度上升。

硬化层(TiC硬质膜)72是通过在离子镀装置装入钛部件71，并排气至3.0E－3Pa后，一边使作为膜材料的钛蒸发，一边投入作为反应气体的CH₄气体而制成。硬化层72的膜硬度为HV1100，膜厚为1.0μm。TiC硬质膜的色调是与纯钛相同的灰色，功能性钛部件70的色调显示灰色。

即使在钛部件71上形成硬化层72，结晶图案也不会消失，而是显示与成膜前相同的状态。认为这是因为硬化层72的膜厚薄至1.0μm，另外，离子镀等干式成膜中，模仿表面的凹凸而形成膜。

通过硬化层72的成膜，从而功能性钛部件70的复合硬度显著提高。钛材料首先其材料的硬度低，例如应用于眼镜、配饰、表等佩戴品或装饰品、体育用品等外装部件时，根据使用环境容易损坏，很难说可以耐受实际使用环境。与此相对，功能性钛部件70中，由于在钛部件71密合性良好地形成硬化层72，因此确保了可耐受实际使用环境的耐划伤性。

耐划伤性能大致由层叠于基材上的硬化层整体的硬质膜硬度、基材硬度、硬质膜膜厚、与基材的密合性(复合硬度)确定。因此，形成有硬化层72的功能性钛部件70的耐划伤性显著提高。表14中示出了热处理条件9下制成的钛部件71、以及使用其而制成的功能性钛部件70的复合硬度的计算值以及耐划伤性能的测定结果。功能性钛部件70相比于钛部件71，发挥大致4倍的耐划伤性。通过硬化层72的形成，能够维持钛的独特结晶图案的同时，获得能够耐受实际使用的耐划伤性。并且，与在经#800研磨的纯钛板材形成硬化层的比较例相比，观察到因结晶图案的存在而使得划痕不明显的效果。

【表15】

表15

此外，在将水的供给量设得过多时，将供给时间设得过长时，直至保持时间2期间为止导入氮气时，结晶花纹均消失，整体上呈金色(成为所谓的氮化钛)。图30中一并示出了直至保持时间2期间为止导入氮气时的晶体结构，是氮化钛的晶体结构。反之，将氮气的供给量设得过少时，供给时间过短时，有时实施例1－2这样的蓝色、白色、黑色的结晶稀疏地析出，硬度上升也少。所导入的氮气的量、氮气的供给时间、热处理温度、导入时刻等很重要。

实施例6中得到的钛部件71的色调，在看起来明亮的部分中的R、G、B的平均值分别为237、236、241，亮度L*为237。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为5，是没有色调的亮灰色。在看起来黑暗的部分中的R、G、B的平均值分别为57、61、57，亮度L*为59。另外，可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为4，是没有色调的暗灰色。在看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分的中间部分中的R、G、B的平均值分别为135、137、136，亮度L*为136。并且可知从R、G、B的平均值的最大值减去最小值而得的值为2，是没有色调的灰色。看起来明亮的部分与看起来黑暗的部分以及中间部分的亮度之差大，在50以上。通过具有该亮度差，能够明确视觉辨认到花纹的存在。

图31是表示复合硬度与耐划伤性能的测定结果的关系的图。可知耐划伤性因基板硬度的上升所带来的复合硬度的上升而呈指数函数地提高。若实施喷射处理、气体处理，则基板硬度上升，并且能够赋予钛特有的结晶花纹。由此，能够提供耐划伤性优异，并且美观性高的功能性钛部件。

Claims

1.一种钛部件，含有纯钛或钛合金，其特征在于，

所述钛部件的至少一个面为粗糙面，在所述粗糙面的表面具有通过将小片排列成马赛克状而形成的结晶花纹即凹凸花纹，

维氏硬度为HV500以上。

2.根据权利要求1所述的钛部件，其特征在于，

具有设置于所述钛部件上的功能性层，

所述功能性层具有由来于所述凹凸花纹的凹凸花纹。