JP2001301400A - Base material having hard decoration film and manufacturing method for the same - Google Patents

Base material having hard decoration film and manufacturing method for the same

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JP2001301400A JP2000117390A JP2000117390A JP2001301400A JP 2001301400 A JP2001301400 A JP 2001301400A JP 2000117390 A JP2000117390 A JP 2000117390A JP 2000117390 A JP2000117390 A JP 2000117390A JP 2001301400 A JP2001301400 A JP 2001301400A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate not only a damage to a decorative film but also a ruggedness on a surface of a base material. SOLUTION: The base material made of a titanium or a titanium alloy comprises an internal cured layer having a first cured layer for a solid solution of a nitrogen and an oxygen to be formed from a front surface toward an interior and a second cured layer formed from the first layer toward an interior, and a hard decorative film formed to cover the surface of the internal cured layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チタンまたはチタ
ン合金からなるカメラボディ、携帯電話ボディ、携帯ラ
ジオボディ、ビデオカメラボディ、ライターボディ、パ
ソコン本体ボディ等の基材に関する。特に、内部硬化層
と、該内部硬化層の表面に装飾被硬質膜とを有する基材
とその製造方法の技術に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a base material such as a camera body, a portable telephone body, a portable radio body, a video camera body, a writer body, and a personal computer body made of titanium or a titanium alloy. In particular, the present invention relates to a substrate having an internal hardened layer, a decorative hard film on the surface of the internal hardened layer, and a technique of a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、カメラボディ、携帯電話ボディ、
時計ケース、携帯ラジオボディ、ビデオカメラボディ、
ライターボディ、パソコン本体ボディ等は、耐食性や軽
量化等よりチタンまたはチタン合金からなる基材が多く
使用されている。また、この素材は硬度が低いためキズ
が入りやすく、その上、色もグレー色調であった。この
問題を解決するため、基材表面に、乾式メッキ処理より
窒化チタン等の硬質被膜を被覆したものもある。
2. Description of the Related Art Currently, camera bodies, mobile phone bodies,
Watch case, portable radio body, video camera body,
For a lighter body, a personal computer body, and the like, a base material made of titanium or a titanium alloy is often used because of corrosion resistance and weight reduction. In addition, this material had a low hardness and was easily scratched, and the color was gray. In order to solve this problem, there is a substrate in which a hard coating such as titanium nitride is coated on a substrate surface by dry plating.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この硬質被膜を有する
基材は、カラー色調(金色)で、キズも入りにくいもの
であった。しかしながら、この硬質被膜は、一般的に1
mμ前後の薄膜であるため、被膜表面に強い力が加わっ
た場合、被膜にキズは入らないが、素材が変形し、基材
表面に凹凸ができることがあった。また、凹凸が大きい
場合には、被膜の内部応力の関係から被膜が剥がれるこ
ともあった。
The substrate having the hard coating has a color tone (gold) and is hardly damaged. However, this hard coating generally has
When a strong force is applied to the surface of the coating film, the coating film is not scratched, but the material is deformed and irregularities may be formed on the substrate surface. Further, when the unevenness is large, the coating may be peeled off due to the internal stress of the coating.

【0004】本発明の目的は、上記従来の間題点を解決
し、被膜表面に強い力が加わっも装飾被膜にキズが入ら
ないことはもとより、基材表面に凹凸ができないように
するともに、被膜の剥がれを極力少なくすることのでき
る、硬質装飾被膜を有する基材とその製造方法を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, not only to prevent the decorative coating from being scratched even when a strong force is applied to the coating surface, and also to prevent irregularities on the substrate surface. An object of the present invention is to provide a substrate having a hard decorative film and a method for producing the same, which can minimize peeling of the film.

【0005】本発明の第2の目的は、長期間使用しても
表面を美しく保つ事の出来る優れた外観品質を有するチ
タンまたはチタン合金の基材からなる硬質装飾被膜を有
する基材とその製造方法を提供することにある。
[0005] A second object of the present invention is to provide a substrate having a hard decorative film made of a titanium or titanium alloy substrate having an excellent appearance quality capable of keeping the surface beautiful even when used for a long period of time, and its production. It is to provide a method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項1の発明に係わる硬質被
膜を有する基材において、前記基材は、チタンまたはチ
タン合金からなり、前記基材は、表面から内部に向かっ
て任意の深さに形成された窒素及び酸素を固溶する第1
の硬化層と、該第1の硬化層より内部に向かって任意の
深さに形成された第2の硬化層とからなる内部硬化層
と、該内部硬化層の表面に被覆形成された硬質装飾被膜
とを有することを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, a substrate having a hard coating according to the first aspect of the present invention, wherein the substrate is made of titanium or a titanium alloy, The base material is a first solid solution of nitrogen and oxygen formed at an arbitrary depth from the surface toward the inside.
And a second hardened layer formed at an arbitrary depth from the first hardened layer toward the inside, and a hard decoration coated on the surface of the inner hardened layer And a coating.

【0007】また、請求項2の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記内部硬化層は、第1の硬化層に、
0.68.0W%の窒素と1.0〜14.0W%の酸素
とを固溶し、第2の硬化層に、0.5〜14.0W%の
酸素を固溶していることを特徴とする。
[0007] The substrate having the hard decorative coating according to the second aspect of the present invention is the substrate having the hard decorative coating according to the first aspect, wherein the internal cured layer is a first cured layer,
0.68.0 W% of nitrogen and 1.0 to 14.0 W% of oxygen are dissolved in the solid solution, and 0.5 to 14.0 W% of oxygen is dissolved in the second hardened layer. Features.

【0008】また、請求項3の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記基材に形成された内部硬化層は、
第1の硬化層が、表面から内部に向かって約1μmの範
囲に形成され、前記第2の硬化層が、前記第1の硬化層
よりも深く、表面から内部に向かって約20μmの範囲
に形成されていることを特徴とする。
[0008] The substrate having the hard decorative coating according to the third aspect of the present invention is the substrate having the hard decorative coating according to the first aspect, wherein the internal cured layer formed on the substrate is:
A first hardened layer is formed in a range of about 1 μm from the surface to the inside, and the second hardened layer is deeper than the first hardened layer and in a range of about 20 μm from the surface to the inside. It is characterized by being formed.

【0009】また、請求項4の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記硬質装飾被膜は、周期律表の4
a、5a、6a族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭
化物または窒炭酸化物であることを特徴とする。
Further, the base material having the hard decorative coating according to the invention of claim 4 is the base material having the hard decorative coating according to claim 1, wherein the hard decorative coating is a base material of the periodic table.
It is characterized by being a nitride, carbide, oxide, nitrocarbide or nitrocarboxylate of a, 5a or 6a group element.

【0010】また、請求項5の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記硬質装飾被膜は、硬質カーボン被
膜であることを特徴とする。
[0010] The substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 5 is the substrate having a hard decorative coating according to claim 1, wherein the hard decorative coating is a hard carbon coating. I do.

【0011】また、請求項6の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項5記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記基材に形成された内部硬化層と前
記硬質装飾被膜との間には、クロムまたはチタンを主体
とする下層と、シリコンまたはゲルマニウムを主体とす
る上層とからなる2層構造の中間層を有することを特徴
とする。
A substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 6 is the substrate having a hard decorative coating according to claim 5, wherein the internal hardened layer formed on the substrate and the hard decorative coating are provided. And an intermediate layer having a two-layer structure including a lower layer mainly composed of chromium or titanium and an upper layer mainly composed of silicon or germanium.

【0012】また、請求項7の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項5記載の硬質装飾被膜を有す
る基材において、前記基材に形成された内部硬化層と前
記硬質装飾被膜との間には、チタンを主体とする下層
と、タングステン、炭化タングステン、炭化珪素、およ
び炭化チタンのうちのいずれかを主体とする上層との2
層構造の中間層を有することを特徴とする。
A substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 7 is the substrate having a hard decorative coating according to claim 5, wherein the internal hardened layer formed on the substrate and the hard decorative coating are provided. And a lower layer mainly composed of titanium and an upper layer mainly composed of any one of tungsten, tungsten carbide, silicon carbide and titanium carbide.
It has an intermediate layer having a layer structure.

【0013】また、請求項8の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1、請求項4または請求項5
記載の硬質装飾被膜を有する基材において、前記硬質装
飾被膜は、0.1〜3.0μmの範囲に形成されている
こと特徴とする。
The base material having the hard decorative coating according to the invention of claim 8 is the first, fourth or fifth aspect of the present invention.
The base material having the hard decorative film according to the above, wherein the hard decorative film is formed in a range of 0.1 to 3.0 μm.

【0014】また、請求項9の発明に係わる硬質装飾被
膜を有する基材は、請求項1、請求項4または請求項8
記載の硬質装飾被膜を有する基材において、前記硬質装
飾被膜の表面は、金色色調を呈することを特徴とする。
Further, the base material having the hard decorative film according to the ninth aspect of the present invention is the base material of the first, fourth or eighth aspect.
The substrate having the hard decorative film according to the above, wherein the surface of the hard decorative film exhibits a golden color tone.

【0015】また、請求項10の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材は、請求項9記載の硬質装飾被膜を有
する基材において、前記硬質装飾被膜の表面は、金色色
調を呈することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a substrate having a hard decorative film according to the ninth aspect, wherein the surface of the hard decorative film has a golden color tone. And

【0016】また、請求項11の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材は、請求項1、請求項2または請求項
3記載の硬質装飾被膜を有する基材において、前記硬質
装飾被膜を有する基材は、カメラボディ、携帯電話ボデ
ィ、携帯ラジオボディ、ビデオカメラボディ、ライター
ボディ、パソコン本体ボディの中の1つであるこを特徴
とする。
Further, the substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 11 is a substrate having the hard decorative coating according to claim 1, 2 or 3, wherein the base having the hard decorative coating is provided. The material is one of a camera body, a mobile phone body, a portable radio body, a video camera body, a writer body, and a personal computer body.

【0017】前述した目的を達成するために、本発明の
うちで請求項12の発明に係わる硬質装飾被膜を有する
基材の製造方法は、真空槽内にチタンまたはチタン合金
からなる基材を配置して、焼鈍処理する加熱工程と、微
量の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを前記真空
槽内に導入し、所定の減圧状態下で真空槽内を700〜
800℃の温度で所定時間加熱することにより、前記チ
タンまたはチタン合金の基材の表面から内部へ窒素及び
酸素を拡散固溶させる硬化処理工程と、前記チタンまた
はチタン合金からなる基材を常温まで、冷却する冷却工
程と、前記基材表面を研磨する研磨工程と、前記基材を
洗浄する洗浄工程と、前記基材を真空槽内にセットして
排気する排気工程と、前記真空槽内にアルゴンを導入し
てイオン化し、基材表面をイオンボンバードするイオン
ボンバード工程と、前記基材表面に、スパッタリング処
理により金属または金属の炭化物からなる中間層を形成
する工程と、前記真空槽内のアルゴンを排気して、該真
空槽内に炭素を含むガスを導入する工程と、前記真空槽
内にプラズマを発生させ、プラズマCVD処理により前
記中間層の表面にダイヤモンドライク・カーボン被膜を
形成する工程と、からなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 12 of the present invention comprises disposing a substrate made of titanium or a titanium alloy in a vacuum chamber. Then, a heating step of annealing treatment and a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a small amount of oxygen component are introduced into the vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is 700 to
By heating at a temperature of 800 ° C. for a predetermined time, a hardening treatment step of diffusing and solidifying nitrogen and oxygen from the surface of the titanium or titanium alloy substrate to the inside thereof, and bringing the titanium or titanium alloy substrate to room temperature A cooling step of cooling, a polishing step of polishing the surface of the base material, a cleaning step of cleaning the base material, an evacuation step of setting and evacuation of the base material in a vacuum chamber, An ion bombarding step of introducing and ionizing argon to bombard the surface of the substrate, a step of forming an intermediate layer made of metal or metal carbide by sputtering on the surface of the substrate, and argon in the vacuum chamber. Exhausting a gas containing carbon into the vacuum chamber, generating plasma in the vacuum chamber, and performing plasma CVD on the surface of the intermediate layer. Forming a tire Mondo like carbon coating, characterized in that it consists of.

【0018】また、請求項13の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材の製造方法は、請求項12記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法において、前記中間層
を形成する工程は、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、シリコン,タングステン,炭化チタン,炭
化珪素,及び炭化クロムの内いずれかをターゲットと
し、シリコン,タングステン,炭化チタン炭化珪素,及
び炭化クロムの内いずれか1つを主体することを特徴と
する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a substrate having a hard decorative coating according to the twelfth aspect, the step of forming the intermediate layer comprises the steps of: Argon is introduced into the vacuum chamber to be ionized, and any one of silicon, tungsten, titanium carbide, silicon carbide, and chromium carbide is targeted, and any one of silicon, tungsten, titanium carbide, silicon carbide, and chromium carbide is targeted. It is characterized by one being the subject.

【0019】また、請求項14の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材の製造方法は、請求項12記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法において、前記中間層
を形成する工程は、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、クロムまたはチタンをターゲットとし、ク
ロムまたはチタンを主体とする下層を形成する第1の中
間層形成工程と、該工程に続いて、シリコンまたはゲル
マニウムをターゲットとし、シリコンまたはゲルマニウ
ムを主体とする上層を形成する第2の中間層形成工程
と、からなることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a substrate having a hard decorative film according to the twelfth aspect, the step of forming the intermediate layer includes the steps of: A first intermediate layer forming step of introducing argon into the vacuum chamber to ionize, targeting chromium or titanium, and forming a lower layer mainly composed of chromium or titanium, and subsequently, silicon or germanium is formed. A second intermediate layer forming step of forming an upper layer mainly composed of silicon or germanium as a target.

【0020】また、請求項15の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材の製造方法は、請求項12記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法において、前記中間層
を形成する工程は、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、チタンをターゲットとし、チタンを主体と
する下層を形成する第1の中間層形成工程と、該工程に
続いて、タングステンをターゲットとし、タングステン
を主体とする上層を形成する第2の中間層形成工程と、
からなることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a substrate having a hard decorative film according to the twelfth aspect, the step of forming the intermediate layer comprises: A first intermediate layer forming step of introducing and ionizing argon into the vacuum chamber to form a lower layer mainly composed of titanium with titanium as a target, and following this step, using tungsten as a target and A second intermediate layer forming step of forming an upper layer,
It is characterized by consisting of.

【0021】また、請求項16の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材の製造方法は、請求項12記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法において、前記中間層
を形成する工程は、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、チタンをターゲットとし、チタンを主体と
する下層を形成する第1の中間層形成工程と、該工程に
続いて、前記真空槽内に炭素を含むガスを導入し、タン
グステンまたはシリコンをターゲットとし、炭化タング
ステンまたは炭化シリコンを主体とする上層を形成する
第2の中間層形成工程と、からなることを特徴とする。
In the method for producing a substrate having a hard decorative film according to the present invention, the step of forming the intermediate layer may comprise: A first intermediate layer forming step of introducing and ionizing argon into the vacuum chamber to form a titanium-targeted lower layer with titanium as a target, and subsequent to this step, including carbon in the vacuum chamber A second intermediate layer forming step of forming an upper layer mainly containing tungsten carbide or silicon carbide by introducing a gas and targeting tungsten or silicon.

【0022】前述した目的を達成するために、本発明の
うちで請求項17の発明に係わる硬質装飾被膜を有する
基材の製造方法は、真空槽内にチタンまたはチタン合金
からなる基材を配置して、焼鈍処理する加熱工程と、微
量の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを前記真空
槽内に導入し、所定の減圧状態下で真空槽内を700〜
800℃の温度で所定時間加熱することにより、前記チ
タンまたはチタン合金の基材の表面から内部へ窒素及び
酸素を拡散固溶させる硬化処理工程と、前記チタンまた
はチタン合金からなる基材を常温まで、冷却する冷却工
程と、前記基材表面を研磨する研磨工程と、前記基材を
洗浄する洗浄工程と、前記基材を真空槽内にセットして
排気する排気工程と、前記真空槽内にアルゴンを導入し
てイオン化し、基材表面をイオンボンバードするイオン
ボンバード工程と、前記基材表面に、イオンプレーティ
ングまたはスパッタリング処理により、周期律表の4
a、5a、6a族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭
化物または窒炭酸化物からなる硬質装飾被膜を形成する
工程と、からなることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a method of manufacturing a substrate having a hard decorative coating according to the invention of claim 17 of the present invention comprises disposing a substrate made of titanium or a titanium alloy in a vacuum chamber. Then, a heating step of annealing treatment and a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a small amount of oxygen component are introduced into the vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is 700 to
By heating at a temperature of 800 ° C. for a predetermined time, a hardening treatment step of diffusing and solidifying nitrogen and oxygen from the surface of the titanium or titanium alloy substrate to the inside thereof, and bringing the titanium or titanium alloy substrate to room temperature A cooling step of cooling, a polishing step of polishing the surface of the base material, a cleaning step of cleaning the base material, an evacuation step of setting and evacuation of the base material in a vacuum chamber, An ion bombarding step of introducing argon to ionize and ion bombarding the surface of the base material, and applying an ion plating or sputtering treatment to the surface of the base material to form a 4
forming a hard decorative coating made of a nitride, carbide, oxide, nitrocarbide or nitrocarboxylate of a, 5a, or 6a group element.

【0023】また、請求項18の発明に係わる硬質装飾
被膜を有する基材の製造方法は、請求項17記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法において、前記硬質装
飾被膜を有する基材の製造方法は、前記硬質装飾被膜を
形成する工程の後に、該硬質装飾被膜表面に、イオンプ
レーティングまたはスパッタリング処理により、金また
は金合金被膜を形成する工程と、からなることを特徴と
する。
[0023] According to a eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a substrate having a hard decorative coating according to the seventeenth aspect of the present invention. The production method is characterized in that after the step of forming the hard decorative film, a step of forming a gold or gold alloy film on the surface of the hard decorative film by ion plating or sputtering.

【発明の実施の形態】(内部硬化層を形成するための第
1の実施の形態)まず、チタンまたはチタン合金からな
る基材に形成される内部硬化層、およびそれを形成する
方法について説明する。内部硬化層は、基材の表面から
内部に向かって任意の深さに形成された窒素及び酸素を
固溶する第1の硬化層と、該第1の硬化層より内部に向
かって任意の深さに形成された第2の硬化層とからな
る。この説明には図1から5が参照される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment for Forming Internal Hardened Layer) First, an internal hardened layer formed on a substrate made of titanium or a titanium alloy and a method for forming the same will be described. . The inner hardened layer has a first hardened layer formed at a desired depth from the surface of the base material toward the inside to dissolve nitrogen and oxygen, and an inner hardened layer at a certain depth from the first hardened layer toward the inside. And a second hardened layer formed in this manner. Reference is made to FIGS. 1 to 5 for this description.

【0024】図2に示すように、チタン、あるいはチタ
ン合金からなるの基材100の表面部分には、内部硬化
層101が形成されている。この内部硬化層101は、
表面からほぼ20μmの深さまで広がっている。この内
部硬化層101は、窒素104および酸素105が固溶
している第1の硬化層102と、酸素105が固溶して
いる第2の硬化層103とに分けられる。第1の硬化層
102は、表面からほぼ1μmの深さまでの領域に認め
られ、それ以上の深さ領域が第2の硬化層103となっ
ている。窒素104および酸素105が固溶している第
1の硬化層102は、特に硬度が高く部材表面の傷付き
を防止する機能を有している。また、第2の硬化層10
3は、部材の深部まで硬化範囲を広げ、耐衝撃性を向上
させる機能を有している。
As shown in FIG. 2, an internal hardened layer 101 is formed on the surface of a substrate 100 made of titanium or a titanium alloy. This internal hardened layer 101
It extends from the surface to a depth of approximately 20 μm. The internal hardened layer 101 is divided into a first hardened layer 102 in which nitrogen 104 and oxygen 105 are dissolved, and a second hardened layer 103 in which oxygen 105 is dissolved. The first hardened layer 102 is recognized in a region from the surface to a depth of about 1 μm, and the deeper region is the second hardened layer 103. The first hardened layer 102 in which nitrogen 104 and oxygen 105 are dissolved is particularly high in hardness and has a function of preventing the member surface from being damaged. Also, the second cured layer 10
No. 3 has a function of extending the curing range to the deep part of the member and improving the impact resistance.

【0025】このように窒素および酸素が固溶した第1
の硬化層と、酸素が固溶した第2の硬化層とをもって内
部硬化層を形成することにより、表面粗れがなく外観品
質に優れるとともに、充分な硬度を備えることが可能と
なった。ここで、窒素および酸素の固溶可能な範囲は、
第1の硬化層において、窒素が0.6〜8.0重量%、
酸素が1.0〜14.0重量%であった。また、第2の
硬化層においては、酸素が0.5〜14.0重量%であ
った。したがって、上記の固溶可能な範囲でなるべく多
くの窒素または酸素を固溶していることが好ましい。た
だし、良好な外観品質を保持する観点から、表面粗れを
生じない範囲で窒素または酸素の固溶濃度を選定する必
要がある。
As described above, the first solid solution of nitrogen and oxygen
By forming the internal hardened layer with the hardened layer of No. 1 and the second hardened layer in which oxygen was dissolved, it became possible to obtain excellent appearance quality without surface roughness and sufficient hardness. Here, the range of solid solution of nitrogen and oxygen is
The first cured layer contains 0.6 to 8.0% by weight of nitrogen;
Oxygen was 1.0-14.0% by weight. In the second cured layer, oxygen was 0.5 to 14.0% by weight. Therefore, it is preferable to dissolve as much nitrogen or oxygen as possible within the above-mentioned range where solid solution is possible. However, from the viewpoint of maintaining good appearance quality, it is necessary to select a solid solution concentration of nitrogen or oxygen within a range that does not cause surface roughness.

【0026】また、窒素および酸素を固溶する第1の硬
化層は、概ね部材表面から1.0μmまでの深さに形成
することが好ましい。このような深さに第1の硬化層を
形成することで、結晶粒の粗大化による表面粗れを抑制
するとともに、充分な表面硬度を得ることができた。一
方、酸素を固溶する第2の硬化層は、第1の硬化層より
深い領域で概ね20μmまでの深さに形成することが好
ましい。このような深さに第2の硬化層を形成すること
で、表面硬度を一層向上させることができる。
The first hardened layer in which nitrogen and oxygen are dissolved is preferably formed at a depth of about 1.0 μm from the surface of the member. By forming the first hardened layer at such a depth, it was possible to suppress surface roughness due to coarsening of crystal grains and to obtain sufficient surface hardness. On the other hand, the second hardened layer that dissolves oxygen is preferably formed in a region deeper than the first hardened layer to a depth of approximately 20 μm. By forming the second hardened layer at such a depth, the surface hardness can be further improved.

【0027】次に本実施形態に用いた表面処理装置の概
要について説明する。図3に示す表面処理装置は、真空
槽1を中心に構成してある。真空槽1の内部には、チタ
ン、あるいは基材100を載置するトレイ2、および加
熱手段としてのヒータ3が配設してある。また、真空槽
1には、ガス導入管4とガス排気管5が接続してある。
ガス導入管4は、図示しないガス供給源と連通してい
る。このガス導入管4の中間部にはガス導入弁6が設け
てあり、このガス導入弁6の開閉操作により、真空槽1
内に所要のガスを導入することができる。一方、ガス排
気管5は真空ポンプ7と連通しており、真空ポンプ7の
吸引力で真空槽1内のガスを吸引して排気できるように
なっている。なお、ガス排気管5の中間部には、真空吸
引動作の実行/停止を制御するための電磁弁8が設けて
ある。さらに、真空槽1には大気開放管9が接続してあ
り、同管9の中間部に設けたベント弁10を開放するこ
とにより、真空槽1内の圧力を大気圧とすることができ
る。
Next, an outline of the surface treatment apparatus used in this embodiment will be described. The surface treatment apparatus shown in FIG. 3 mainly includes a vacuum chamber 1. Inside the vacuum chamber 1, a tray 2 on which titanium or the base material 100 is placed, and a heater 3 as heating means are provided. Further, a gas introduction pipe 4 and a gas exhaust pipe 5 are connected to the vacuum chamber 1.
The gas introduction pipe 4 communicates with a gas supply source (not shown). A gas introduction valve 6 is provided at an intermediate portion of the gas introduction pipe 4.
The required gas can be introduced into the inside. On the other hand, the gas exhaust pipe 5 is in communication with the vacuum pump 7 so that the gas in the vacuum chamber 1 can be sucked and exhausted by the suction force of the vacuum pump 7. An electromagnetic valve 8 for controlling execution / stop of the vacuum suction operation is provided at an intermediate portion of the gas exhaust pipe 5. Further, an atmosphere opening pipe 9 is connected to the vacuum chamber 1, and the pressure in the vacuum chamber 1 can be set to the atmospheric pressure by opening a vent valve 10 provided at an intermediate portion of the pipe 9.

【0028】次に、表面処理方法について説明する。本
実施形態における表面処理方法は、次の行程を含むこと
を特徴とする。 (1)真空槽内にチタン、あるいは基材100を配置
し、加熱して焼鈍処理する加熱工程。 (2)加熱工程の後、微量の酸素成分を含有する窒素主
体の混合ガスを前記真空槽内に導入し、所定の減圧状態
下で該真空槽1内を700〜800℃の温度で所定時間
加熱することにより、基材100の表面から内部へ窒素
および酸素を拡散固溶させる硬化処理工程。 (3)硬化処理工程の後、基材100を常温まで冷却す
る冷却工程。
Next, the surface treatment method will be described. The surface treatment method according to this embodiment includes the following steps. (1) A heating step of arranging titanium or the base material 100 in a vacuum chamber and heating and annealing. (2) After the heating step, a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of an oxygen component is introduced into the vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber 1 is heated at a temperature of 700 to 800 ° C. for a predetermined time under a predetermined reduced pressure. A curing process in which nitrogen and oxygen are diffused and solid-solved from the surface of the substrate 100 to the inside by heating; (3) A cooling step of cooling the substrate 100 to room temperature after the curing step.

【0029】前記加熱行程は、熱間鍛造加工や、その後
の研磨加工によって、基材100の表面に発生する加工
歪層を緩和する目的で、前記基材100を加熱し焼鈍処
理する行程である。研磨加工により生ずる加工歪層は、
研磨加工時の応力が格子歪として残存するもので、アモ
ルファス相か、あるいは結晶性が低下した状態となって
いる。研磨加工後の基材100に対し、焼鈍処理する加
工工程を省略して次の硬化処理工程を実施した場合、同
硬化処理工程において、加工歪層を緩和しながら窒素お
よび酸素の拡散、固溶を進行させることになる。
The heating step is a step in which the base material 100 is heated and annealed for the purpose of relaxing a work strain layer generated on the surface of the base material 100 by hot forging or subsequent polishing. . The processing strain layer generated by the polishing process is
The stress during the polishing process remains as lattice strain, and is in an amorphous phase or in a state in which crystallinity is reduced. When the next hardening process is performed on the polished base material 100 without performing the annealing process, in the same hardening process, diffusion and solid solution of nitrogen and oxygen are performed while relaxing the work strain layer. Will progress.

【0030】その結果、基材100の表面における窒素
と酸素との反応量が高まり、内部への拡散、固溶量が減
少するとともに、表面近傍に着色物質である窒化物およ
び酸化物が形成される。これら着色物質の形成は、外観
品質を低下させるため好ましくない。このため、本実施
形態においては硬化処理工程の前に加熱工程を挿入して
加工歪を事前に除去し、硬化処理工程における窒素およ
び酸素の固溶を促進している。この加熱工程は、真空槽
内を真空排気した減圧状態の下で行なうことが好まし
い。あるいは、真空槽内を真空排気した後、該真空槽内
に不活性ガスを導入した減圧状態下で行なうことが好ま
しい。加熱工程をこのような雰囲気下で行なうことによ
り、基材が窒素および酸素成分(硬化処理工程で導入)
以外の不純物と反応することを防止することができる。
As a result, the amount of reaction between nitrogen and oxygen on the surface of the substrate 100 increases, the amount of diffusion and solid solution into the inside decreases, and nitrides and oxides as coloring substances are formed near the surface. You. The formation of these coloring substances is not preferable because it deteriorates the appearance quality. For this reason, in the present embodiment, a heating step is inserted before the curing step to remove processing strain in advance, thereby promoting solid solution of nitrogen and oxygen in the curing step. This heating step is preferably performed under reduced pressure in which the inside of the vacuum chamber is evacuated. Alternatively, it is preferable that the evacuation is performed under a reduced pressure in which an inert gas is introduced into the vacuum chamber after evacuating the vacuum chamber. By performing the heating process in such an atmosphere, the base material becomes a nitrogen and oxygen component (introduced in the curing process).
Reaction with other impurities can be prevented.

【0031】次に硬化処理工程では、微量の酸素成分を
含有する窒素主体の混合ガスを前記真空槽内に導入し、
基材100の表面から内部へ窒素および酸素を拡散固溶
させる。この硬化処理工程によって、基材100の表面
近傍に、窒素と酸素が固溶した第1の硬化層を形成する
とともに、基材100の深さ方向に酸素が深く固溶した
第2の硬化層が形成される。混合ガスに含有される微量
の酸素成分としては、酸素を含有する各種のガスを利用
できる。例えば、酸素ガス、水素ガス、水蒸気、エチル
アルコールやメチルアルコールなどが上記酸素成分とし
てあげられる。さらに、水蒸気とともに二酸化炭素ガス
または一酸化炭素ガスを含有させてもよい。
Next, in a curing treatment step, a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of an oxygen component is introduced into the vacuum chamber,
Nitrogen and oxygen are diffused and solid-solved from the surface of the substrate 100 to the inside. By this curing treatment step, a first cured layer in which nitrogen and oxygen are dissolved in a solid solution is formed near the surface of the substrate 100, and a second cured layer in which oxygen is dissolved in the substrate 100 in the depth direction is formed. Is formed. Various gases containing oxygen can be used as the trace oxygen component contained in the mixed gas. For example, oxygen gas, hydrogen gas, water vapor, ethyl alcohol, methyl alcohol, and the like are examples of the oxygen component. Further, a carbon dioxide gas or a carbon monoxide gas may be contained together with the water vapor.

【0032】この硬化処理工程においては、基材100
に対し、窒素と微量の酸素成分が化合物を形成すること
なく基材100の内部へと拡散、固溶されなければなら
ない。そのためには、同工程における処理温度が重要と
なる。そこで、この最適処理温度を求めるため、JIS
規格で定義された鏡面外観を有するチタン第2種材を被
処理部材とし、処理温度を630〜830℃の範囲で変
化させて本発明方法に基づく表面処理を実施した。微量
の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスとしては、9
9.4%の窒素に、2000ppm(0.2%)の酸素
と、4000ppm(0.4%)の水素とを添加した混
合ガスを用いた。真空槽内は減圧状態とし、5時間の加
熱処理を行なった。
In the curing step, the base material 100
On the other hand, nitrogen and a trace amount of oxygen components must be diffused and dissolved into the inside of the substrate 100 without forming a compound. For that purpose, the processing temperature in the same step is important. Therefore, in order to obtain this optimum processing temperature, JIS
A surface treatment based on the method of the present invention was performed by changing a treatment temperature in a range of 630 to 830 ° C. by using a titanium second material having a mirror surface appearance defined by the standard as a member to be treated. As a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a small amount of oxygen component, 9
A mixed gas in which 2000 ppm (0.2%) of oxygen and 4000 ppm (0.4%) of hydrogen were added to 9.4% of nitrogen was used. The inside of the vacuum chamber was kept under reduced pressure, and a heat treatment was performed for 5 hours.

【0033】硬化処理後の被処理部材に対し、そのビッ
カース硬度を測定した結果を図1に示す。同図から明ら
かなように、処理温度が700℃より低いと、ビッカー
ス硬度がHv=750以下となり、充分な硬化処理がな
されなかった。これは、700℃より低い処理温度で
は、被処理部材に対し、窒素および酸素が充分に拡散、
固溶しないため、第1の硬化層および第2の硬化層が適
正に形成されないことに起因する。一方、処理温度が8
00℃より高温の場合、被処理部材に対し窒素と酸素の
拡散、固溶速度が大きく、深い領域まで硬化層が得られ
る。このためビッカース硬度はHv=1100以上とな
った。
FIG. 1 shows the result of measuring the Vickers hardness of the member to be processed after the curing treatment. As is clear from the figure, when the treatment temperature was lower than 700 ° C., the Vickers hardness became Hv = 750 or less, and a sufficient curing treatment was not performed. This means that at a processing temperature lower than 700 ° C., nitrogen and oxygen diffuse sufficiently into the member to be processed,
This is because the first hardened layer and the second hardened layer are not properly formed because they do not form a solid solution. On the other hand, when the processing temperature is 8
When the temperature is higher than 00 ° C., the diffusion and solid solution rates of nitrogen and oxygen in the member to be processed are high, and a hardened layer can be obtained in a deep region. For this reason, Vickers hardness became Hv = 1100 or more.

【0034】しかし、処理温度が800℃を越えると、
被処理部材の結晶粒が粗大化して表面粗れが発生するこ
とがわかった。したがって、800℃を越える処理温度
とした場合、外観品質を良好に保てない。この場合、表
面粗れが発生するため、後工程に表面研磨などを挿入す
る必要があった。以上の結果を踏まえ、700〜800
℃の温度範囲内で硬化処理工程を実施することとした。
上述した窒素主体の混合ガスにおける酸素成分の含有濃
度は任意でよいが、好ましくは窒素に対して酸素成分の
濃度を100〜30000ppmに調整する。すなわ
ち、酸素成分の濃度が100ppm(0.01%)より
小さいと酸素の固溶が充分に行なわれず、一方、酸素成
分の濃度が30000ppm(3%)を越えると、基材
の表面に酸化物層が形成され、表面粗れを発生するおそ
れがある。
However, when the processing temperature exceeds 800 ° C.,
It has been found that the crystal grains of the member to be processed are coarsened and surface roughness occurs. Therefore, when the processing temperature exceeds 800 ° C., good appearance quality cannot be maintained. In this case, since surface roughness occurs, it is necessary to insert surface polishing or the like in a subsequent process. Based on the above results, 700-800
The curing process was performed within the temperature range of ° C.
The concentration of the oxygen component in the nitrogen-based mixed gas described above may be arbitrary, but preferably the concentration of the oxygen component is adjusted to 100 to 30,000 ppm with respect to nitrogen. That is, when the concentration of the oxygen component is less than 100 ppm (0.01%), the solid solution of oxygen is not sufficiently performed. On the other hand, when the concentration of the oxygen component exceeds 30,000 ppm (3%), the oxide A layer may be formed and surface roughness may occur.

【0035】また、上述した硬化処理工程の減圧の程度
は任意でよいが、好ましくは0.01〜10Torrの
範囲内に真空槽内の圧力を調整する。また、硬化処理工
程において用いられる混合ガスに含有される微量の酸素
成分としては、酸素を含有する各種のガスを利用でき
る。例えば、酸素ガス、水素ガス、水蒸気、エチルアル
コールやメチルアルコールなどのアルコールガスなどが
上記酸素成分としてあげられる。さらに、水蒸気ととも
に二酸化炭素ガスまたは一酸化炭素ガスを含有させても
よい。
Although the degree of pressure reduction in the above-mentioned curing step may be arbitrarily determined, the pressure in the vacuum chamber is preferably adjusted within the range of 0.01 to 10 Torr. Further, as the trace amount of oxygen component contained in the mixed gas used in the curing process, various gases containing oxygen can be used. For example, oxygen gas, hydrogen gas, water vapor, and alcohol gas such as ethyl alcohol and methyl alcohol are examples of the oxygen component. Further, a carbon dioxide gas or a carbon monoxide gas may be contained together with the water vapor.

【0036】次に冷却行程について説明する。冷却工程
は、硬化処理工程を終了した前記基材100を、速やか
に常温まで下げることを目的とする。この冷却工程は、
硬化処理工程と同一のガス雰囲気で実施しないようにす
ることが好ましい。硬化処理工程と同一のガス雰囲気で
冷却工程を実施した場合、前記基材100の表面に窒化
物や酸化物が形成され、外観品質を低下させてしまうお
それがある。そこで、この冷却工程は、アルゴン、ヘリ
ウムなどの不活性ガス雰囲気で実施することが好まし
い。すなわち、冷却工程は、真空槽内を高真空排気して
微量の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを除去
し、続いて真空槽内に不活性ガスを導入した減圧状態下
で常温まで冷却することが好ましい。なお、冷却工程
は、真空雰囲気の下で実施してもよい。
Next, the cooling process will be described. The cooling step aims to quickly lower the temperature of the base material 100 after the curing step to room temperature. This cooling step
It is preferable not to carry out the treatment in the same gas atmosphere as the curing treatment step. When the cooling step is performed in the same gas atmosphere as the hardening step, nitrides and oxides are formed on the surface of the base material 100, and there is a possibility that the appearance quality may be deteriorated. Therefore, this cooling step is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or helium. That is, in the cooling step, the inside of the vacuum chamber is evacuated to a high vacuum to remove a nitrogen-based mixed gas containing a trace amount of an oxygen component, and then cooled to room temperature under a reduced pressure in which an inert gas is introduced into the vacuum chamber. Is preferred. The cooling step may be performed under a vacuum atmosphere.

【0037】以下、本実施形態における表面処理方法の
具体的な処理条件について述べる。まず、基材(被処理
部材)として、JIS規格で定義されたチタン第2種材
を熱間鍛造、冷間鍛造、あるいは両者の組み合わせによ
って、所望の形状に加工した基材を製作した。また、基
材100の形状が鍛造加工で得にくい場合には、切削加
工を施しても良い。次いで、基材100をバフ研磨で研
磨して、基材の表面を鏡面に仕上げた。
Hereinafter, specific treatment conditions of the surface treatment method according to the present embodiment will be described. First, as a base material (member to be processed), a base material was manufactured by processing a titanium type 2 material defined by JIS standards into a desired shape by hot forging, cold forging, or a combination of both. If the shape of the base material 100 is difficult to obtain by forging, cutting may be performed. Next, the base material 100 was polished by buffing, so that the surface of the base material was mirror-finished.

【0038】次に、図3に示す表面処理装置を用いて、
前記基材100の表面硬化処理を行った。まず、前記表
面処理装置の真空槽1の内部をガス排気管5を通じて残
留ガス雰囲気の影響が排除される1×10-5Torr以
下の圧力まで高真空排気した後、ヒータ3により基材1
00を650〜830℃の温度で加熱する。この加熱状
態を30分間保持して、基材100を焼鈍処理する(加
熱工程)。
Next, using the surface treatment apparatus shown in FIG.
The surface hardening treatment of the substrate 100 was performed. First, the inside of the vacuum chamber 1 of the surface treatment apparatus is evacuated to a high pressure of 1 × 10 −5 Torr or less through a gas exhaust pipe 5 to eliminate the influence of the residual gas atmosphere.
Heat 00 at a temperature of 650-830 ° C. The heating state is maintained for 30 minutes, and the base material 100 is annealed (heating step).

【0039】次いで、ガス導入管4から反応ガスとし
て、99.5%の窒素に5000ppm(0.5%)の
酸素を添加した混合ガスを導入する。そして、真空槽1
の内部圧力を0.2Torrに調整するとともに、焼鈍
処理したときの温度(650〜830℃)をほぼ保ちな
がら5時間の加熱を実行する。この硬化処理工程によ
り、基材100の表面に窒素104および酸素105を
吸着、拡散させるとともに、基材100の表面から内部
へ窒素104および酸素105を固溶させることによ
り、第1の硬化層102と第2の硬化層103からなる
内部硬化層101が形成される(図2参照)。(硬化処
理工程)。この後、上記混合ガスの供給を停止して、真
空排気を行ないながら常温まで冷却した(冷却工程)。
Next, a mixed gas obtained by adding 5000 ppm (0.5%) of oxygen to 99.5% of nitrogen is introduced as a reaction gas from the gas introduction pipe 4. And vacuum chamber 1
Is adjusted to 0.2 Torr, and heating is performed for 5 hours while substantially maintaining the temperature (650-830 ° C.) at the time of annealing. By this curing treatment step, the nitrogen 104 and oxygen 105 are adsorbed and diffused on the surface of the base material 100, and the nitrogen 104 and oxygen 105 are solid-dissolved from the surface of the base material 100 to the inside, so that the first cured layer 102 Then, an internal cured layer 101 composed of the second cured layer 103 is formed (see FIG. 2). (Curing treatment step). Thereafter, the supply of the mixed gas was stopped, and the mixture was cooled to room temperature while evacuating (cooling step).

【0040】次に、加熱工程および硬化処理工程におけ
る処理温度を変えた複数の結果を比較する。基材(被処
理部材)として、JIS規格で定義されたチタン第2種
材からなる鏡面外観を有するものを使用した。加熱工程
および硬化処理工程は、650〜830℃の温度範囲で
処理温度を種々変化させて実行した。その後、硬さ、窒
素および酸素の拡散深さと濃度、表面粗れ、表面組織に
おける結晶粒の大きさを、それぞれ測定評価した。硬さ
は、ビッカース硬度計により測定し、表面から1.0μ
mの深さでの硬度Hv=750以上を合格とした。窒素
および酸素の拡散深さと濃度は、2次イオン質量分析計
(SIMS)により測定した。表面粗れは、表面粗さ計
を使用して平均表面粗さRaを測定し、0.4μm以下
を合格とした。結晶粒Rcの大きさは、表面の結晶組織
を電子顕微鏡により測定し、20〜65μmの範囲内に
あるものを合格とした。これらの測定結果を表1に示
す。
Next, a plurality of results obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step are compared. As the base material (member to be processed), a material having a mirror-like appearance made of a titanium second class material defined by JIS standards was used. The heating step and the curing treatment step were performed with the treatment temperature varied in a temperature range of 650 to 830 ° C. Thereafter, the hardness, the diffusion depth and concentration of nitrogen and oxygen, the surface roughness, and the size of crystal grains in the surface texture were measured and evaluated. Hardness was measured with a Vickers hardness tester and 1.0 μm from the surface.
A hardness Hv = 750 or more at a depth of m was regarded as acceptable. The diffusion depth and concentration of nitrogen and oxygen were measured by a secondary ion mass spectrometer (SIMS). As for the surface roughness, the average surface roughness Ra was measured using a surface roughness meter, and a value of 0.4 μm or less was regarded as acceptable. Regarding the size of the crystal grains Rc, the crystal structure of the surface was measured with an electron microscope, and those having a size in the range of 20 to 65 μm were accepted. Table 1 shows the measurement results.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1において、試料番号S1〜S4は、加
熱工程および硬化処理工程における処理温度を変えて得
られた基材である。なお、試料番号Scは未処理の純チ
タン製の基材である。表1に示したように、試料番号S
1(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表面粗さ
Raおよび結晶粒の大きさRcについては、ともに未処
理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良好の外
観品質を保持していた。しかし、表面から1.0μmの
深さにおける硬さがHv=380と低い値を示した。そ
こで、同深さ部分の窒素含有量をみると0.05重量%
であり、ほとんど窒素を含有していない。すなわち、図
2に示す第1の硬化層102が形成されていないことが
わかる。さらに、表面から20μmの深さ部分の酸素含
有量も0.01重量%であり、第2の硬化層103も形
成されていないことがわかる。
In Table 1, Sample Nos. S1 to S4 are base materials obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. The sample number Sc is an untreated pure titanium base material. As shown in Table 1, sample number S
1 (treatment temperature of 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra and the crystal grain size Rc after the surface treatment are as good as the untreated pure titanium base material (sample No. Sc). I was holding. However, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface showed a low value of Hv = 380. Therefore, the nitrogen content at the same depth is 0.05% by weight.
And contains almost no nitrogen. That is, it is understood that the first cured layer 102 shown in FIG. 2 is not formed. Further, the oxygen content at a depth of 20 μm from the surface is also 0.01% by weight, which indicates that the second hardened layer 103 is not formed.

【0043】試料番号S4(処理温度830℃)は、表
面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=1320
と高いものの、平均表面粗さがRa=1.0μmと大き
く、また結晶粒もRc=80〜200μmに粗大化して
おり、表面粗れが顕著に認められた。基材に用いるに
は、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱している。
これらに対し、試料番号S2およびS3は、表面から
1.0μmの深さにおける硬さがHv=820〜935
と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗さRa=0.2
5〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=30〜60μm
で、未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な
良好の外観品質を保持していた。
Sample No. S4 (processing temperature: 830 ° C.) has a hardness Hv = 1320 at a depth of 1.0 μm from the surface.
However, the average surface roughness was as large as Ra = 1.0 μm, and the crystal grains were also coarsened to Rc = 80 to 200 μm, and the surface roughness was remarkably recognized. For use as a substrate, the degree of such surface roughness is outside the allowable range.
On the other hand, in sample numbers S2 and S3, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface was Hv = 820 to 935.
And a sufficiently high value, and the average surface roughness Ra = 0.2
5 to 0.3 μm, crystal grain size Rc = 30 to 60 μm
In this case, the same good appearance quality as that of the untreated pure titanium base material (sample No. Sc) was maintained.

【0044】これら試料番号S2およびS3は、表面か
ら1.0μmまでの深さに0.6〜8.0重量%(具体
的には、0.8〜1.6重量%)の窒素、および1.0
〜14.0重量%(具体的には、1.7〜2.6重量
%)の酸素をそれぞれ含有しており、図2に示した第1
の硬化層102が形成されていることがわかる。さら
に、表面から20μmまでの深さに0.5〜14.0重
量%(具体的には、0.7〜1.0重量%)の酸素を含
有しており、図2に示した第2の硬化層103も形成さ
れていることがわかる。図4は、表面からの深さに対す
る窒素含有量および酸素含有量を測定した結果を示す図
である。測定対象は、試料番号S2の基材を用いた。
Sample Nos. S2 and S3 contain 0.6 to 8.0% by weight (specifically, 0.8 to 1.6% by weight) of nitrogen at a depth from the surface to 1.0 μm, and 1.0
2 to 14.0% by weight (specifically, 1.7 to 2.6% by weight).
It can be seen that the cured layer 102 is formed. Further, oxygen at a depth of 20 μm from the surface contains 0.5 to 14.0% by weight (specifically, 0.7 to 1.0% by weight). It can be seen that the cured layer 103 is also formed. FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the nitrogen content and the oxygen content with respect to the depth from the surface. As a measurement object, the base material of sample number S2 was used.

【0045】同図から明らかなように、本実施例で表面
硬化処理された試料番号S2の基材は、表面から深さ1
μmまでの領域に多くの窒素および酸素を固溶してお
り、さらに深い領域では多くの酸素を固溶していること
がわかる。かくして、内部硬化層を備える基材を得るこ
とができた。前記試料番号S2、S3の基材は、表面硬
化処理前の基材と同等の鏡面品質を保持していた。
As can be seen from the figure, the base material of the sample No. S2 subjected to the surface hardening treatment in this embodiment has a depth of 1 mm from the surface.
It can be seen that a large amount of nitrogen and oxygen are dissolved in a region up to μm, and a large amount of oxygen is dissolved in a deeper region. Thus, a substrate having an internal cured layer could be obtained. The substrates of Sample Nos. S2 and S3 maintained the same mirror quality as the substrate before the surface hardening treatment.

【0046】次に、前記内部硬化層を備える基材をバレ
ル研磨でさらに研磨した。研磨方法について以下に述べ
る。まず、遠心バレル研磨機のバレル層内に基材を配置
する。次いで研磨媒体として、くるみのチップとアルミ
ナ系研磨剤をバレル層内に入れる。そして、約10時間
かけてバレル研磨を行ない、前記基材の表面に形成され
た硬質層における、その表面から0.7μmの部分を除
去する。これによって、前記基材の表面にあった微細な
歪みが除去され、前記基材の表面がさらに円滑に均一化
された。よって、さらに均一な銀白色の光沢を放つ鏡面
を備えた基材を得た。従って、基材の鏡面の美観を向上
させ、装飾的価値を高めるために、かかるバレル研磨は
重要である。
Next, the substrate provided with the internal cured layer was further polished by barrel polishing. The polishing method is described below. First, a substrate is placed in a barrel layer of a centrifugal barrel polishing machine. Next, walnut chips and an alumina-based abrasive are put into the barrel layer as a polishing medium. Then, barrel polishing is performed for about 10 hours to remove a 0.7 μm portion from the surface of the hard layer formed on the surface of the base material. As a result, fine strains on the surface of the substrate were removed, and the surface of the substrate was further smoothed and uniformized. Thus, a substrate having a mirror surface emitting a more uniform silver-white luster was obtained. Therefore, such barrel polishing is important in order to improve the beauty of the mirror surface of the base material and enhance the decorative value.

【0047】なお、上記の実施形態ではバレル研磨を用
いたが、研磨手段としては、バフ研磨、あるいはバレル
研磨とバフ研磨の組み合わせなど、公知のの機械的研磨
手段を用いればよい。また、第1の硬化層の表面を内部
に向かって深く研磨しすぎると、窒素及び酸素の含有
量、特に窒素の含有量が少ない領域が表面に露呈してし
まう。すなわち、研磨すればするほど、硬度の低い領域
が露呈するため、基材の表面の硬度は低下してしまう。
逆に、研磨する深さが浅いと、美しい鏡面を得ることが
できない。故に、研磨する深さは、第1の硬化層の表面
から、0.1〜3.0μmに設定される。好ましくは、
0.2〜2.0μm、さらに好ましくは、0.5〜1.
0μmである。研磨する深さを上記の範囲に設定するこ
とにより、基材の表面硬度を実用に耐えられる硬さに維
持しつつ、平滑な鏡面を得ることが出来る。詳しくは、
研磨後の基材に、100g荷重で500〜800Hvの
硬度が得られれば良い。
Although barrel polishing is used in the above embodiment, a known mechanical polishing means such as buff polishing or a combination of barrel polishing and buff polishing may be used as the polishing means. Further, if the surface of the first hardened layer is polished too deeply toward the inside, a region having a low nitrogen and oxygen content, particularly a low nitrogen content, will be exposed on the surface. In other words, the lower the hardness, the more exposed the region with lower hardness, and the lower the surface hardness of the substrate.
Conversely, if the polishing depth is shallow, a beautiful mirror surface cannot be obtained. Therefore, the polishing depth is set to 0.1 to 3.0 μm from the surface of the first hardened layer. Preferably,
0.2-2.0 μm, more preferably 0.5-1.
0 μm. By setting the polishing depth within the above range, a smooth mirror surface can be obtained while maintaining the surface hardness of the base material at a level that can withstand practical use. For more information,
It is sufficient that the polished base material has a hardness of 500 to 800 Hv under a load of 100 g.

【0048】上記の表面硬化処理は、従来のイオン注
入、イオン窒化、浸炭などの硬化処理と比べ、処理時間
が短く、生産性に優れる。かつ、上記の表面硬化処理を
経た基材は、その表面から20μmもの深い領域まで達
する硬化層を備えるので、長い間使用しても傷がつかな
い。特に、バレル研磨によって均一な光沢を放つ鏡面を
備えることができるため、装飾的な価値を高めることが
できる。
The above-described surface hardening treatment has a shorter processing time and higher productivity than conventional hardening treatments such as ion implantation, ion nitriding, and carburizing. In addition, since the base material that has undergone the above-described surface hardening treatment has a hardened layer reaching a region as deep as 20 μm from its surface, it is not damaged even when used for a long time. In particular, since a mirror surface emitting uniform gloss can be provided by barrel polishing, decorative value can be enhanced.

【0049】また、前記硬化処理工程において、真空槽
1内に導入する微量の酸素成分を含有する窒素主体の反
応ガスとして、下記の混合ガスを選択しても、同等の結
果が得られた。以下にこれらの測定結果を示す。まず、
混合ガスとして、99.7%の窒素に3000ppm
(0.3%)の水蒸気を添加した混合ガスを選択した場
合の測定結果を表2に示す。
In the above-mentioned curing process, the same result was obtained even when the following mixed gas was selected as a nitrogen-based reaction gas containing a trace amount of oxygen component to be introduced into the vacuum chamber 1. The measurement results are shown below. First,
3000 ppm in 99.7% nitrogen as mixed gas
Table 2 shows the measurement results when a mixed gas to which (0.3%) water vapor was added was selected.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】表2において、試料番号S5〜S8は、加
熱工程および硬化処理工程における処理温度を変えて得
られた基材である。表2に示したように、試料番号S5
(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表面粗さR
aおよび結晶粒の大きさRcについては、ともに未処理
の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良好の外観
品質を保持していた。しかし、表面から1.0μmの深
さにおける硬さがHv=405と低い値を示した。そこ
で、同深さ部分の窒素含有量をみると0.06重量%で
あり、ほとんど窒素を含有していない。すなわち、図2
に示す第1の硬化層102が形成されていないことがわ
かる。さらに、表面から20μmの深さ部分の酸素含有
量も0.01重量%であり、第2の硬化層103も形成
されていないことがわかる。
In Table 2, Sample Nos. S5 to S8 are base materials obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 2, sample number S5
(Treatment temperature 650 ° C.) is the average surface roughness R after the surface treatment.
As for a and the crystal grain size Rc, both had good appearance quality equivalent to that of the untreated pure titanium base material (sample No. Sc). However, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface showed a low value of Hv = 405. Therefore, the nitrogen content at the same depth is 0.06% by weight, and contains almost no nitrogen. That is, FIG.
It can be seen that the first cured layer 102 shown in FIG. Further, the oxygen content at a depth of 20 μm from the surface is also 0.01% by weight, which indicates that the second hardened layer 103 is not formed.

【0052】試料番号S8(処理温度830℃)は、表
面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=1400
と高いものの、平均表面粗さがRa=1.2μmと大き
く、また結晶粒もRc=80〜250μmに粗大化して
おり、表面粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に用
いるには、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱して
いる。これらに対し、試料番号S6およびS7は、表面
から1.0μmの深さにおける硬さがHv=820〜9
40と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗さRa=
0.25〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=30〜6
0μmで、未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と
未処理の純チタンと同等な良好の外観品質を保持してい
た。
Sample number S8 (processing temperature: 830 ° C.) has a hardness Hv = 1400 at a depth of 1.0 μm from the surface.
However, the average surface roughness was as large as Ra = 1.2 μm, and the crystal grains were coarsened to Rc = 80 to 250 μm, and the surface roughness was remarkably recognized. In order to use the substrate for decorative articles, the degree of such surface roughness is out of an allowable range. On the other hand, in sample numbers S6 and S7, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface was Hv = 820-9.
40 and a sufficiently high value, and the average surface roughness Ra =
0.25 to 0.3 μm, crystal grain size Rc = 30 to 6
At 0 μm, a good appearance quality equivalent to that of the untreated pure titanium base material (sample number Sc) and the untreated pure titanium was retained.

【0053】これら試料番号S6およびS7は、表面か
ら1.0μmまでの深さに0.6〜8.0重量%(具体
的には、0.9〜1.6重量%)の窒素、および1.0
〜14.0重量%(具体的には、2.0〜2.5重量
%)の酸素をそれぞれ含有しており、図2に示した第1
の硬化層102が形成されていることがわかる。さら
に、表面から20μmまでの深さに0.5〜14.0重
量%(具体的には、0.8〜1.2重量%)の酸素を含
有しており、図2に示した第2の硬化層103も形成さ
れていることがわかる。図5は、表面からの深さに対す
る窒素含有量および酸素含有量を測定した結果を示す図
である。測定対象は、試料番号S6の基材を用いた。同
図から明らかなように、本実施例で表面硬化処理された
試料番号S6の基材は、表面から深さ1.0μmまでの
領域に多くの窒素および酸素を固溶しており、さらに深
い領域では多くの酸素を固溶していることがわかる。
Sample Nos. S6 and S7 contain 0.6 to 8.0% by weight (specifically, 0.9 to 1.6% by weight) of nitrogen at a depth from the surface to 1.0 μm, and 1.0
2 to 14.0% by weight (specifically, 2.0 to 2.5% by weight).
It can be seen that the cured layer 102 is formed. Further, oxygen at a depth of 20 μm from the surface contains 0.5 to 14.0% by weight (specifically, 0.8 to 1.2% by weight), and the second layer shown in FIG. It can be seen that the cured layer 103 is also formed. FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the nitrogen content and the oxygen content with respect to the depth from the surface. The measurement object used was the substrate of sample number S6. As is clear from the figure, the base material of Sample No. S6 subjected to the surface hardening treatment in this example has a large amount of nitrogen and oxygen dissolved in a region from the surface to a depth of 1.0 μm, and further deeper. It can be seen that a large amount of oxygen is dissolved in the region.

【0054】次に、混合ガスとして、99.4%の窒素
に2000ppm(0.2%)の酸素、および4000
ppm(0.4%)の水素を添加した混合ガスを選択し
た場合の測定結果を表3に示す。
Next, as a mixed gas, 99.4% of nitrogen and 2000 ppm (0.2%) of oxygen, and 4000 ppm of oxygen.
Table 3 shows the measurement results when a mixed gas to which ppm (0.4%) of hydrogen was added was selected.

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】表3において、試料番号S9〜S12は、
加熱工程および硬化処理工程における処理温度を変えて
得られた基材である。表3に示したように、試料番号S
9(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表面粗さ
Raおよび結晶粒の大きさRcについては、ともに未処
理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良好の外
観品質を保持していた。しかし、表面から1.0μmの
深さにおける硬さがHv=370と低い値を示した。試
料番号S12(処理温度830℃)は、表面から1.0
μmの深さにおける硬さがHv=1300と高いもの
の、平均表面粗さがRa=1.1μmと大きく、また結
晶粒もRc=80〜200μmに粗大化しており、表面
粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に用いるには、
かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱している。これ
らに対し、試料番号S10およびS11は、表面から
1.0μmの深さにおける硬さがHv=810〜920
と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗さRa=0.2
5〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=30〜60μm
で、未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な
良好の外観品質を保持していた。
In Table 3, sample numbers S9 to S12
This is a substrate obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 3, sample number S
9 (treatment temperature of 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra and the crystal grain size Rc after the surface treatment are as good as the untreated pure titanium base material (sample number Sc). I was holding. However, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface showed a low value of Hv = 370. Sample number S12 (processing temperature 830 ° C.) is 1.0
Although the hardness at a depth of μm is as high as Hv = 1300, the average surface roughness is as large as Ra = 1.1 μm, and the crystal grains are also coarsened to Rc = 80 to 200 μm, and the surface roughness is remarkably recognized. Was done. To use the base material for decoration,
The degree of such surface roughness is outside the allowable range. On the other hand, in sample numbers S10 and S11, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface was Hv = 810 to 920.
And a sufficiently high value, and the average surface roughness Ra = 0.2
5 to 0.3 μm, crystal grain size Rc = 30 to 60 μm
In this case, the same good appearance quality as that of the untreated pure titanium base material (sample No. Sc) was maintained.

【0057】この結果から、試料番号S11およびS1
2は、先に示した実施例における試料番号S2、S3の
基材と同様、表面から1.0μmまでの深さに0.6〜
8.0重量%の窒素、および1.0〜14.0重量%の
酸素をそれぞれ含有しており、図2に示した第1の硬化
層102を形成していることが容易に推測できる。さら
に、表面から20μmまでの深さに0.5〜14.0重
量%の酸素を含有しており、図2に示した第2の硬化層
103を形成していることも容易に推測できる。
From the results, it was found that the sample numbers S11 and S1
2 has a depth of 0.6 to 1.0 μm from the surface, similarly to the base materials of sample numbers S2 and S3 in the above-described embodiment.
It can be easily estimated that the first cured layer 102 shown in FIG. 2 is formed, containing 8.0% by weight of nitrogen and 1.0 to 14.0% by weight of oxygen. Further, it can be easily inferred that 0.5 to 14.0% by weight of oxygen is contained at a depth from the surface to 20 μm, and the second hardened layer 103 shown in FIG. 2 is formed.

【0058】次に、混合ガスとして、99.7%の窒素
に2500ppm(0.25%)の水蒸気、および50
0ppm(0.05%)の二酸化炭素を添加した混合ガ
スを選択した場合の測定結果を表4に示す。
Next, as a mixed gas, 2500 ppm (0.25%) water vapor in 99.7% nitrogen, and 50 ppm
Table 4 shows the measurement results when a mixed gas to which 0 ppm (0.05%) of carbon dioxide was added was selected.

【0059】[0059]

【表4】 [Table 4]

【0060】表4において、試料番号S13〜S16
は、加熱工程および硬化処理工程における処理温度を変
えて得られた基材である。表4に示したように、試料番
号S13(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表
面粗さRaおよび結晶粒の大きさRcについては、とも
に未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良
好の外観品質を保持していた。しかし、表面から1.0
μmの深さにおける硬さがHv=340と低い値を示し
た。試料番号S16(処理温度830℃)は、表面から
1.0μmの深さにおける硬さがHv=1240と高い
ものの、平均表面粗さがRa=1.0μmと大きく、ま
た結晶粒もRc=80〜200μmに粗大化しており、
表面粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に用いるに
は、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱している。
これらに対し、試料番号S14およびS15は、表面か
ら1.0μmの深さにおける硬さがHv=800〜85
0と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗さRa=0.
25〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=30〜60μ
mで、未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等
な良好の外観品質を保持していた。
In Table 4, sample numbers S13 to S16
Is a substrate obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 4, the sample No. S13 (processing temperature 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra after the surface treatment and the crystal grain size Rc are both untreated pure titanium substrates (sample No. Good appearance quality equivalent to that of Sc) was maintained. However, from the surface 1.0
The hardness at a depth of μm showed a low value of Hv = 340. Sample No. S16 (processing temperature of 830 ° C.) has a high hardness of Hv = 1240 at a depth of 1.0 μm from the surface, but has a large average surface roughness of Ra = 1.0 μm and a crystal grain of Rc = 80. Coarsened to ~ 200 μm,
Surface roughness was remarkably observed. In order to use the substrate for decorative articles, the degree of such surface roughness is out of an allowable range.
On the other hand, in sample numbers S14 and S15, the hardness at a depth of 1.0 μm from the surface was Hv = 800 to 85.
0 and a sufficiently high value, and the average surface roughness Ra = 0.
25 to 0.3 μm, crystal grain size Rc = 30 to 60 μm
m, a good appearance quality equivalent to that of the untreated pure titanium base material (sample No. Sc) was retained.

【0061】この結果から、試料番号S14およびS1
5は、先に示した実施例1における試料番号S2、S3
の基材と同様、表面から1.0μmまでの深さに0.6
〜8.0重量%の窒素、および1.0〜14.0重量%
の酸素をそれぞれ含有しており、図2に示した第1の硬
化層102を形成していることが容易に推測できる。さ
らに、表面から20μmまでの深さに0.5〜14.0
重量%の酸素を含有しており、図2に示した第2の硬化
層103を形成していることも容易に推測できる。
From the results, it was found that the sample numbers S14 and S1
5 are sample numbers S2 and S3 in Example 1 shown above.
As in the case of the base material, a depth of 0.6
~ 8.0 wt% nitrogen, and 1.0-14.0 wt%
Can be easily estimated that the first cured layer 102 shown in FIG. 2 is formed. Furthermore, 0.5-14.0 at a depth of 20 μm from the surface.
It can easily be inferred that it contains oxygen by weight and forms the second cured layer 103 shown in FIG.

【0062】次に、混合ガスとして、99.3%の窒素
に、7000ppm(0.3%)のエチルアルコールガ
スを添加した混合ガスを選択した場合の測定結果を表5
に示す。
Next, Table 5 shows the measurement results when a mixed gas obtained by adding 7000 ppm (0.3%) of ethyl alcohol gas to 99.3% of nitrogen was selected as the mixed gas.
Shown in

【0063】[0063]

【表5】 [Table 5]

【0064】表5において、試料番号S17〜S20
は、加熱工程および硬化処理工程における処理温度を変
えて得られた基材である。表5に示したように、試料番
号S17(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表
面粗さRaおよび結晶粒の大きさRcについては、とも
に未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良
好の外観品質を保持していた。しかし、表面から1.0
μmの深さにおける硬さがHv=330と低い値を示し
た。
In Table 5, sample numbers S17 to S20
Is a substrate obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 5, the sample No. S17 (treatment temperature 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra after the surface treatment and the crystal grain size Rc are both untreated pure titanium substrates (sample number Good appearance quality equivalent to that of Sc) was maintained. However, from the surface 1.0
The hardness at a depth of μm showed a low value of Hv = 330.

【0065】試料番号S20(処理温度830℃)は、
表面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=120
0と高いものの、平均表面粗さがRa=1.0μmと大
きく、また結晶粒もRc=80〜180μmに粗大化し
ており、表面粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に
用いるには、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱し
ている。これらに対し、試料番号S18およびS19
は、表面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=7
80〜830と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗さ
Ra=0.25〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=3
0〜55μmで、未処理の純チタン製基材(試料番号S
c)と同等な良好の外観品質を保持していた。
The sample number S20 (processing temperature 830 ° C.)
The hardness at a depth of 1.0 μm from the surface is Hv = 120.
Although it was as high as 0, the average surface roughness was as large as Ra = 1.0 μm, and the crystal grains were also coarsened to Rc = 80 to 180 μm, and the surface roughness was remarkably recognized. In order to use the substrate for decorative articles, the degree of such surface roughness is out of an allowable range. In contrast, sample numbers S18 and S19
Has a hardness of Hv = 7 at a depth of 1.0 μm from the surface.
80 to 830, a sufficiently high value, average surface roughness Ra = 0.25 to 0.3 μm, and crystal grain size Rc = 3
0 to 55 μm, untreated pure titanium substrate (sample number S
The same good appearance quality as in c) was maintained.

【0066】この結果から、試料番号S18およびS1
9は、先に示した実施例1における試料番号S2、S3
の基材と同様、表面から1.0μmまでの深さに0.6
〜8.0重量%の窒素、および1.0〜14.0重量%
の酸素をそれぞれ含有しており、図2に示した第1の硬
化層102を形成していることが容易に推測できる。さ
らに、表面から20μmまでの深さに0.5〜14.0
重量%の酸素を含有しており、図2に示した第2の硬化
層103を形成していることも容易に推測できる。
From the results, it was found that the sample numbers S18 and S1
9 is the sample number S2, S3 in Example 1 shown above.
As in the case of the base material, a depth of 0.6
~ 8.0 wt% nitrogen, and 1.0-14.0 wt%
Can be easily estimated that the first cured layer 102 shown in FIG. 2 is formed. Furthermore, 0.5-14.0 at a depth of 20 μm from the surface.
It can easily be inferred that it contains oxygen by weight and forms the second cured layer 103 shown in FIG.

【0067】上述した実施形態では、加熱工程を高真空
排気した後、真空雰囲気中で加熱し焼鈍処理を実施した
が、真空雰囲気に限らず、この加熱工程を基材が反応し
ないヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中で実
施してもよい。ただし、この場合にも真空槽内は減圧状
態とすることが好ましい。
In the above-described embodiment, after the heating step is evacuated to a high vacuum, annealing is performed by heating in a vacuum atmosphere. However, the heating step is not limited to the vacuum atmosphere. May be carried out in an inert gas atmosphere. However, also in this case, it is preferable that the inside of the vacuum chamber be in a reduced pressure state.

【0068】また、上述した実施形態では、冷却工程を
真空排気しながら実施したが、真空雰囲気に限らず、こ
の冷却工程を基材が反応しないヘリウム、アルゴンなど
の不活性ガス雰囲気中で実施してもよい。ただし、この
場合にも真空槽1内は減圧状態とすることが好ましい。
In the above-described embodiment, the cooling step is performed while evacuating the vacuum. However, the cooling step is not limited to the vacuum atmosphere, but may be performed in an inert gas atmosphere such as helium or argon where the substrate does not react. You may. However, also in this case, it is preferable that the inside of the vacuum chamber 1 be in a reduced pressure state.

【0069】(内部硬化層を形成するための第2の実施
の形態)次に第2の実施形態について説明する。第2の
実施形態における各工程の目的および基本的作用は、先
に説明した第1の実施形態と同じである。第2の実施形
態は、先の第1の発明方法と大気圧の下において加熱工
程および硬化処理工程を実施する点で異なっている。ま
た、大気圧の下で加熱工程を実施する際、基材が活性な
金属であることから、同部材が窒素および酸素成分以外
の不純物成分と反応することを防止するために真空槽内
に不活性ガスを導入している点である。この第2の実施
形態においても、加熱工程は、真空槽内を真空排気した
後、該真空槽内に不活性ガスを導入して大気圧に調整し
た雰囲気の下で行なうことが好ましいが、真空槽内を真
空排気した減圧状態の下で行なっても良い。加熱工程を
このような雰囲気下で行なうことにより、基材が窒素お
よび酸素成分(硬化処理工程で導入)以外の不純物と反
応することを防止することができる。
(Second Embodiment for Forming Internal Hardened Layer) Next, a second embodiment will be described. The purpose and basic operation of each step in the second embodiment are the same as those in the first embodiment described above. The second embodiment is different from the first embodiment in that a heating step and a curing step are performed under atmospheric pressure. When the heating step is performed under atmospheric pressure, since the base material is an active metal, it is necessary to prevent the member from reacting with impurity components other than nitrogen and oxygen components in the vacuum chamber. The point is that an active gas is introduced. Also in the second embodiment, the heating step is preferably performed under an atmosphere adjusted to atmospheric pressure by introducing an inert gas into the vacuum chamber after evacuating the vacuum chamber. The process may be performed under a reduced pressure state where the inside of the tank is evacuated. By performing the heating step in such an atmosphere, it is possible to prevent the base material from reacting with impurities other than nitrogen and oxygen components (introduced in the curing treatment step).

【0070】加熱工程の後の硬化処理工程は、真空槽内
を高真空排気して不活性ガスを除去し、続いて微量の酸
素成分を含有する窒素主体の混合ガスを真空槽内に導入
するとともに同真空槽内を大気圧に調整し、かつ該真空
槽1内を700〜800℃の温度で所定時間加熱するこ
とにより、基材の表面から内部へ窒素および酸素を拡散
固溶させる。この硬化処理工程において用いられる混合
ガスに含有される微量の酸素成分としては、酸素を含有
する各種のガスを利用できる。例えば、酸素ガス、水素
ガス、水蒸気、エチルアルコールやメチルアルコールな
どのアルコールガスなどが上記酸素成分としてあげられ
る。さらに、水蒸気とともに二酸化炭素ガスまたは一酸
化炭素ガスを含有させてもよい。
In the curing treatment step after the heating step, the inside of the vacuum chamber is evacuated to a high vacuum to remove the inert gas, and then a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of oxygen is introduced into the vacuum chamber. At the same time, the inside of the vacuum chamber is adjusted to the atmospheric pressure, and the inside of the vacuum chamber 1 is heated at a temperature of 700 to 800 ° C. for a predetermined time, so that nitrogen and oxygen are diffused and dissolved from the surface of the substrate to the inside. Various gases containing oxygen can be used as the trace amount of oxygen component contained in the mixed gas used in the curing treatment step. For example, oxygen gas, hydrogen gas, water vapor, and alcohol gas such as ethyl alcohol and methyl alcohol are examples of the oxygen component. Further, a carbon dioxide gas or a carbon monoxide gas may be contained together with the water vapor.

【0071】硬化処理工程の後、基材を常温まで冷却す
る冷却工程は、第1の実施形態と同様、硬化処理工程と
同一のガス雰囲気で実施しないようにすることが好まし
い。すなわち、冷却工程は、真空槽内を高真空排気して
微量の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを除去
し、続いて真空槽内に不活性ガスを導入して大気圧に調
整し、常温まで冷却することが好ましい。なお、冷却工
程は、真空雰囲気の下で実施してもよい。
After the curing step, the cooling step of cooling the substrate to room temperature is preferably not performed in the same gas atmosphere as the curing step, as in the first embodiment. That is, in the cooling step, the inside of the vacuum chamber is evacuated to a high vacuum to remove a nitrogen-based mixed gas containing a trace amount of an oxygen component, and then an inert gas is introduced into the vacuum chamber to adjust it to atmospheric pressure. It is preferable to cool to room temperature. The cooling step may be performed under a vacuum atmosphere.

【0072】以下、本実施形態における表面処理方法の
具体的な処理条件について述べる。まず、第1の実施形
態と同様に、基材(被処理部材)として、JIS規格で
定義されたチタン第2種材を熱間鍛造、冷間鍛造、ある
いは両者の組み合わせによって、所望の形状に加工した
基材を製作した。次いで、前記基材100をバフ研磨で
研磨して、基材の表面を鏡面に仕上げた。次に、図3に
示す表面処理装置を用いて、前記基材100の表面硬化
処理を行った。まず、真空槽1の内部をガス排気管5を
通して真空ポンプ7により真空吸引し、残留ガス雰囲気
の影響が排除される1×10-2Torr以下の圧力まで
真空排気した後、電磁弁8を閉じる。続いて、ガス導入
弁6を開き、ガス導入管4を通して真空槽1内へアルゴ
ンガス(不活性ガス)を導入するとともに、大気開放管
9のベント弁10を開いて真空槽1内の圧力を大気圧に
調整する。この雰囲気の下で、ヒータ3により基材10
0を650〜830℃まで30分間加熱し焼鈍処理する
(加熱工程)。次いで、大気開放管9のベント弁10お
よびガス導入管4のガス導入弁6を閉塞するとともに、
ガス排気管5の電磁弁8を開いて真空ポンプ7による真
空排気を実行する。真空排気は、真空槽1内が1×10
-2Torr以下の圧力になるまで続ける。
Hereinafter, specific treatment conditions of the surface treatment method according to the present embodiment will be described. First, similarly to the first embodiment, as a base material (member to be processed), a titanium type 2 material defined by JIS standards is formed into a desired shape by hot forging, cold forging, or a combination of both. A processed substrate was produced. Next, the base material 100 was polished by buffing, so that the surface of the base material was mirror-finished. Next, the surface hardening treatment of the base material 100 was performed using the surface treatment device shown in FIG. First, the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated by a vacuum pump 7 through a gas exhaust pipe 5 to evacuate to a pressure of 1 × 10 −2 Torr or less at which the influence of the residual gas atmosphere is eliminated, and then the electromagnetic valve 8 is closed. . Subsequently, the gas introduction valve 6 is opened, argon gas (inert gas) is introduced into the vacuum chamber 1 through the gas introduction pipe 4, and the vent valve 10 of the atmosphere opening pipe 9 is opened to reduce the pressure in the vacuum chamber 1. Adjust to atmospheric pressure. Under this atmosphere, the base material 10 is heated by the heater 3.
0 is heated to 650 to 830 ° C. for 30 minutes to perform an annealing treatment (heating step). Next, while closing the vent valve 10 of the atmosphere opening pipe 9 and the gas introduction valve 6 of the gas introduction pipe 4,
The electromagnetic valve 8 of the gas exhaust pipe 5 is opened, and vacuum evacuation by the vacuum pump 7 is executed. The evacuation is performed in a vacuum chamber
Continue until the pressure is below -2 Torr.

【0073】その後、ガス排気管5の電磁弁8を閉塞す
るとともに、ガス導入管4のガス導入弁6を開き、真空
槽1内へ99.7%の窒素に3000ppm(0.3
%)の水蒸気を添加した混合ガスを導入する。このと
き、大気開放管9のベント弁10を開き、真空槽1内の
圧力を大気圧に調整する。そして、焼鈍処理したときの
温度(650〜830℃)をほぼ保ちながら5時間の加
熱を実行する(硬化処理工程)。この硬化処理工程によ
り、基材100の表面に窒素104および酸素105を
吸着、拡散させるとともに、同部材100の表面から内
部へ窒素104および酸素105を固溶させることによ
り、第1の硬化層102と第2の硬化層103からなる
内部硬化層101が形成される(図2参照)。
Thereafter, the electromagnetic valve 8 of the gas exhaust pipe 5 is closed, and the gas introduction valve 6 of the gas introduction pipe 4 is opened, and 99.7% of nitrogen is introduced into the vacuum chamber 1 at 3000 ppm (0.3 ppm).
%) Of a mixed gas to which steam is added. At this time, the vent valve 10 of the atmosphere opening pipe 9 is opened, and the pressure in the vacuum chamber 1 is adjusted to the atmospheric pressure. Then, heating is performed for 5 hours while substantially maintaining the temperature (650 to 830 ° C.) at the time of the annealing treatment (hardening treatment step). By this hardening process, the nitrogen 104 and oxygen 105 are adsorbed and diffused on the surface of the base material 100, and the nitrogen 104 and oxygen 105 are solid-dissolved from the surface of the member 100 to the inside to form a first hardened layer 102 Then, an internal cured layer 101 composed of the second cured layer 103 is formed (see FIG. 2).

【0074】硬化処理工程を終了した後、大気開放管9
のベント弁10およびガス導入管4のガス導入弁6を閉
じるとともに、ガス排気管5の電磁弁8を開いて、真空
ポンプ7により真空槽1内を1×10-2Torr以下の
圧力まで真空排気して、上記混合ガスを除去する。続い
て、ガス排気管5の電磁弁8を閉じるとともに、ガス導
入管4のガス導入弁6を開き、アルゴンガスを導入す
る。同時に大気開放管9のベント弁10を開き、真空槽
1内の圧力を大気圧に調整する。この雰囲気中で基材を
常温まで冷却した(冷却工程)。
After the curing process is completed, the atmosphere opening pipe 9
The vent valve 10 and the gas introduction valve 6 of the gas introduction pipe 4 are closed, the solenoid valve 8 of the gas exhaust pipe 5 is opened, and the vacuum pump 7 evacuates the vacuum chamber 1 to a pressure of 1 × 10 −2 Torr or less. Evacuation is performed to remove the mixed gas. Subsequently, the electromagnetic valve 8 of the gas exhaust pipe 5 is closed, and the gas introduction valve 6 of the gas introduction pipe 4 is opened to introduce argon gas. At the same time, the vent valve 10 of the atmosphere opening pipe 9 is opened, and the pressure in the vacuum chamber 1 is adjusted to the atmospheric pressure. The substrate was cooled to room temperature in this atmosphere (cooling step).

【0075】この第2の実施形態では、基材(被処理部
材)として、JIS規格で定義されたチタン第2種材か
らなる鏡面外観を有するものを使用した。加熱工程およ
び硬化処理工程は、650〜830℃の温度範囲で処理
温度を種々変化させて実行した。その後、硬さ、表面粗
れ、表面組織における結晶粒の大きさを、それぞれ測定
評価した。硬さは、ビッカース硬度計により測定し、表
面から1.0μmの深さでの硬度Hv=750以上を合
格とした。表面粗れは、表面粗さ計を使用して平均表面
粗さRaを測定し、0.4μm以下を合格とした。結晶
粒Rcの大きさは、表面の結晶組織を電子顕微鏡により
測定し、20〜65μmの範囲内にあるものを合格とし
た。これらの測定結果を表6に示す。
In the second embodiment, as the base material (member to be processed), a base material made of a second class titanium material defined by the JIS standard and having a mirror-like appearance is used. The heating step and the curing treatment step were performed with the treatment temperature varied in a temperature range of 650 to 830 ° C. Thereafter, hardness, surface roughness, and the size of crystal grains in the surface texture were measured and evaluated. The hardness was measured by a Vickers hardness tester, and a hardness Hv = 750 or more at a depth of 1.0 μm from the surface was regarded as acceptable. As for the surface roughness, the average surface roughness Ra was measured using a surface roughness meter, and a value of 0.4 μm or less was regarded as acceptable. Regarding the size of the crystal grains Rc, the crystal structure of the surface was measured with an electron microscope, and those having a size in the range of 20 to 65 μm were accepted. Table 6 shows the measurement results.

【0076】[0076]

【表6】 [Table 6]

【0077】表6において、試料番号S21〜S24
は、加熱工程および硬化処理工程における処理温度を変
えて得られた基材である。表6に示したように、試料番
号S21(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表
面粗さRaおよび結晶粒の大きさRcについては、とも
に未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良
好の外観品質を保持していた。しかし、表面から1.0
μmの深さにおける硬さがHv=360と低い値を示し
た。試料番号S24(処理温度830℃)は、表面から
1.0μmの深さにおける硬さがHv=1410と高い
ものの、平均表面粗さがRa=1.3μmと大きく、ま
た結晶粒もRc=80〜250μmに粗大化しており、
表面粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に用いるに
は、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱している。
In Table 6, sample numbers S21 to S24
Is a substrate obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 6, the sample No. S21 (treatment temperature 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra after the surface treatment and the crystal grain size Rc are both untreated pure titanium substrates (sample number). Good appearance quality equivalent to that of Sc) was maintained. However, from the surface 1.0
The hardness at a depth of μm showed a low value of Hv = 360. Sample No. S24 (processing temperature of 830 ° C.) has a high hardness of Hv = 1410 at a depth of 1.0 μm from the surface, but has a large average surface roughness of Ra = 1.3 μm and also has a crystal grain of Rc = 80. Coarsened to ~ 250 μm,
Surface roughness was remarkably observed. In order to use the substrate for decorative articles, the degree of such surface roughness is out of an allowable range.

【0078】これらに対し、試料番号S22およびS2
3は、表面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=
840〜1050と充分に高い値を示し、かつ平均表面
粗さRa=0.25〜0.35μm、結晶粒の大きさR
c=30〜60μmで、未処理の純チタン製基材(試料
番号Sc)と同等な良好の外観品質を保持していた。こ
の結果から、試料番号S22およびS23は、先に示し
た実施例1における試料番号S2、S3の基材と同様、
表面から1.0μmまでの深さに0.6〜8.0重量%
の窒素、および1.0〜14.0重量%の酸素をそれぞ
れ含有しており、図2に示した第1の硬化層102を形
成していることが容易に推測できる。
On the other hand, sample numbers S22 and S2
3 has a hardness Hv = 1.0 μm from the surface.
840 to 1050, a sufficiently high value, average surface roughness Ra = 0.25 to 0.35 μm, crystal grain size R
When c = 30 to 60 μm, the same good appearance quality as that of the untreated pure titanium base material (sample No. Sc) was maintained. From this result, the sample numbers S22 and S23 were similar to the base materials of the sample numbers S2 and S3 in Example 1 described above.
0.6 to 8.0% by weight at a depth of 1.0 μm from the surface
2 and 1.0 to 14.0% by weight of oxygen, respectively, and it can be easily inferred that the first cured layer 102 shown in FIG. 2 is formed.

【0079】さらに、表面から20μmまでの深さに
0.5〜14.0重量%の酸素を含有しており、図2に
示した第2の硬化層103を形成していることも容易に
推測できる。かくして、内部硬化層を備える基材を得
る。試料番号S22、S23の基材は、表面硬化処理前
の基材と同等の鏡面品質を保持していた。また、硬化処
理工程において、真空槽1内に導入する不活性ガスとし
て、ヘリウムガスを選択しても、同等の結果が得られ
た。なお、加熱工程および硬化処理工程は、第2の実施
形態と同じく650〜830℃の温度範囲で処理温度を
種々変化させて実行し、その後、硬さ、表面粗れ、表面
組織における結晶粒の大きさを、それぞれ測定評価し
た。以下、不活性ガスとしてヘリウムガスを選択した場
合の測定結果を表7に示す。
Further, oxygen of 0.5 to 14.0% by weight is contained at a depth of 20 μm from the surface, and it is easy to form the second hardened layer 103 shown in FIG. I can guess. Thus, a substrate having an internal cured layer is obtained. The base materials of Sample Nos. S22 and S23 maintained the same mirror quality as the base material before the surface hardening treatment. Further, in the curing process, even when helium gas was selected as the inert gas introduced into the vacuum chamber 1, the same result was obtained. Note that the heating step and the curing treatment step are performed by changing the treatment temperature in the same temperature range of 650 to 830 ° C. as in the second embodiment, and thereafter, the hardness, the surface roughness, and the crystal structure The size was measured and evaluated respectively. Table 7 below shows the measurement results when helium gas was selected as the inert gas.

【0080】[0080]

【表7】 [Table 7]

【0081】表7において、試料番号S25〜S28
は、加熱工程および硬化処理工程における処理温度を変
えて得られた基材である。表7に示したように、試料番
号S25(処理温度650℃)は、表面処理後の平均表
面粗さRaおよび結晶粒の大きさRcについては、とも
に未処理の純チタン製基材(試料番号Sc)と同等な良
好の外観品質を保持していた。しかし、表面から1.0
μmの深さにおける硬さがHv=330と低い値を示し
た。試料番号S28(処理温度830℃)は、表面から
1.0μmの深さにおける硬さがHv=1220と高い
ものの、平均表面粗さがRa=1.0μmと大きく、ま
た結晶粒もRc=80〜200μmに粗大化しており、
表面粗れが顕著に認められた。基材を装飾品に用いるに
は、かかる表面粗れの程度は許容範囲を逸脱している。
In Table 7, sample numbers S25 to S28
Is a substrate obtained by changing the processing temperature in the heating step and the curing step. As shown in Table 7, the sample No. S25 (processing temperature 650 ° C.) shows that the average surface roughness Ra after the surface treatment and the crystal grain size Rc are both untreated pure titanium base materials (sample No. Good appearance quality equivalent to that of Sc) was maintained. However, from the surface 1.0
The hardness at a depth of μm showed a low value of Hv = 330. Sample No. S28 (processing temperature: 830 ° C.) has a high hardness of Hv = 1220 at a depth of 1.0 μm from the surface, but has a large average surface roughness of Ra = 1.0 μm and crystal grains of Rc = 80. Coarsened to ~ 200 μm,
Surface roughness was remarkably observed. In order to use the substrate for decorative articles, the degree of such surface roughness is out of an allowable range.

【0082】これらに対し、試料番号S26およびS2
7は、表面から1.0μmの深さにおける硬さがHv=
780〜840と充分に高い値を示し、かつ平均表面粗
さRa=0.25〜0.3μm、結晶粒の大きさRc=
30〜60μmで、未処理の純チタン製基材(試料番号
Sc)と同等な良好の外観品質を保持していた。この結
果から、試料番号S26およびS27は、先に示した実
施例1における試料番号S2、S3の基材と同様、表面
から1.0μmまでの深さに0.6〜8.0重量%の窒
素、および1.0〜14.0重量%の酸素をそれぞれ含
有しており、図2に示した第1の硬化層102を形成し
ていることが容易に推測できる。
On the other hand, sample numbers S26 and S2
7 has a hardness Hv = 1.0 μm from the surface.
It shows a sufficiently high value of 780 to 840, an average surface roughness Ra = 0.25 to 0.3 μm, and a crystal grain size Rc =
It had a good appearance quality equivalent to that of an untreated pure titanium base material (sample No. Sc) at 30 to 60 μm. From these results, the sample Nos. S26 and S27 were 0.6 to 8.0% by weight at a depth of 1.0 μm from the surface, similarly to the base materials of the sample numbers S2 and S3 in Example 1 described above. It can be easily inferred that they contain nitrogen and 1.0 to 14.0% by weight of oxygen, respectively, and form the first cured layer 102 shown in FIG.

【0083】さらに、表面から20μmまでの深さに
0.5〜14.0重量%の酸素を含有しており、図2に
示した第2の硬化層103を形成していることも容易に
推測できる。なお、本実施形態では加熱工程を大気圧の
アルゴン雰囲気で、または大気圧のヘリウム雰囲気で実
施したが、これらの雰囲気に限らず、この加熱工程を真
空雰囲気で実施してもよい。また、本実施形態では冷却
工程を大気圧のアルゴン雰囲気で、または大気圧のヘリ
ウム雰囲気で実施したが、これらの雰囲気に限らず、こ
の冷却工程を真空雰囲気で実施してもよい。
Further, 0.5 to 14.0% by weight of oxygen is contained at a depth of 20 μm from the surface, so that the second hardened layer 103 shown in FIG. 2 can be easily formed. I can guess. In the present embodiment, the heating step is performed in an argon atmosphere at atmospheric pressure or in a helium atmosphere at atmospheric pressure. However, the heating step is not limited to these atmospheres, and the heating step may be performed in a vacuum atmosphere. In the present embodiment, the cooling step is performed in an argon atmosphere at atmospheric pressure or in a helium atmosphere at atmospheric pressure. However, the cooling step is not limited to these atmospheres, and the cooling step may be performed in a vacuum atmosphere.

【0084】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。上記各実施形態では、ヒータ3を
用いて基材を加熱し、窒素および酸素を固溶させていた
が、その他にも例えば、プラズマを利用して基材へ窒素
および酸素を固溶させてもよい。また、硬化処理工程に
おいて真空槽1内に導入する微量の酸素成分を含有する
窒素主体の混合ガスとしては、上記各実施例で使用した
ものに限定されず、例えば、窒素ガスに一酸化窒素、二
酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素などの酸素成分を含
むガスを添加したものであってもよい。さらに加えて、
ヘリウム、ネオン、アルゴン等の不活性ガスや、水素成
分、ホウ素成分、炭素成分を含むガスを微量添加しても
よい。
The present invention is not limited to the above embodiments. In each of the above embodiments, the base material is heated using the heater 3 to form a solid solution of nitrogen and oxygen. Alternatively, for example, the base material may be formed into a solid solution of nitrogen and oxygen using plasma. Good. Further, the mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of oxygen component introduced into the vacuum chamber 1 in the curing treatment step is not limited to the one used in each of the above-mentioned embodiments. A gas containing an oxygen component such as nitrogen dioxide, carbon monoxide, or carbon dioxide may be added. In addition,
A trace amount of an inert gas such as helium, neon, or argon, or a gas containing a hydrogen component, a boron component, or a carbon component may be added.

【0085】また、各実施形態において、加熱工程の処
理時間は30分間に設定したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば30分〜2時間の範囲で任意に設定す
ることができる。さらに、各実施形態において、硬化処
理工程の処理時間は5時間に設定したが、これに限定さ
れるものではなく必要に応じて任意に設定することがで
きる。ただし、硬化処理工程の処理時間が1時間に満た
ないと、窒素および酸素の拡散固溶が充分に進行せず、
必要な硬度を得られないおそれがある。一方、硬化処理
工程の処理時間が10時間を越えると基材に表面粗れを
生じるおそれがある。したがって、硬化処理工程の処理
時間は、1〜10時間の範囲内に設定することが好まし
い。
In each embodiment, the processing time of the heating step is set to 30 minutes. However, the present invention is not limited to this, and can be set arbitrarily, for example, in the range of 30 minutes to 2 hours. Furthermore, in each embodiment, the processing time of the curing process is set to 5 hours, but is not limited to this, and can be set arbitrarily as needed. However, if the treatment time of the curing treatment step is less than 1 hour, diffusion solid solution of nitrogen and oxygen does not sufficiently proceed,
The required hardness may not be obtained. On the other hand, if the treatment time of the curing treatment step exceeds 10 hours, the surface of the substrate may be roughened. Therefore, the treatment time of the curing treatment step is preferably set in the range of 1 to 10 hours.

【0086】(実施例1)このようにして、内部硬化層
が形成されたチタン、あるいはチタン合金鋼からなる基
材の上に、金色色調の硬質装飾被膜を被覆する。この説
明には図6が参照される。図に示す通り、基材100で
あるカメラボディの表面に形成された内部硬化層101
の上に、乾式メッキ法の1つであるイオンプレティーン
グ法によって、金色の硬質装飾被膜として窒化チタンか
ら成るTiN被膜23が被覆される。
(Example 1) A hard decorative film having a golden color tone is coated on the substrate made of titanium or titanium alloy steel on which the internal hardened layer has been formed as described above. FIG. 6 is referred to for this description. As shown in the figure, an internal hardened layer 101 formed on a surface of a camera body as a base material 100
Is coated with a TiN film 23 made of titanium nitride as a golden hard decorative film by an ion plating method, which is one of dry plating methods.

【0087】TiN被膜23の形成方法を説明する。ま
ず、内部硬化層101が形成されたカメラボディをイソ
プロピルアルコール等の有機溶剤で洗浄し、イオンプレ
ティーング装置内に配置した。イオンプレティーング装
置は、一般に使用されているものでかまわないので、そ
の説明は図面を含めて省略する。
A method for forming the TiN film 23 will be described. First, the camera body on which the internal hardened layer 101 was formed was washed with an organic solvent such as isopropyl alcohol, and placed in an ion plating apparatus. Since the ion preting apparatus may be a commonly used apparatus, its description will be omitted including the drawings.

【0088】次いで、装置内を1.0×10-5Torr
まで排気した後、不活性ガスとしてアルゴンガスを3.
0×10-3Torrまで導入した。次に、装置内部に備
えられた熱電子フィラメントとプラズマ電極を駆動させ
て、アルゴンのプラズマを形成した。同時にカメラボデ
ィ1に−50Vの電位を印加して、10分間ボンバード
クリーニングを行った。
Next, the inside of the apparatus was set to 1.0 × 10 −5 Torr.
After exhausting the gas, argon gas was used as an inert gas.
It was introduced up to 0 × 10 −3 Torr. Next, the thermoelectron filament and the plasma electrode provided inside the apparatus were driven to form argon plasma. At the same time, a potential of -50 V was applied to the camera body 1, and bombard cleaning was performed for 10 minutes.

【0089】次に、アルゴンガスの導入を止めた後、装
置内に窒素ガスを2.0×10-3Torrまで導入し
た。そして、装置内部の備えられた電子銃でプラズマを
発生させた後、チタンを10分間蒸発させて、カメラボ
ディの内部硬化層101の上にTiN被膜23を0.5
μmの膜厚で形成した。
Next, after the introduction of the argon gas was stopped, a nitrogen gas was introduced into the apparatus to 2.0 × 10 −3 Torr. Then, after plasma is generated by an electron gun provided inside the apparatus, titanium is evaporated for 10 minutes to form a TiN film 23 on the internal hardened layer 101 of the camera body by 0.5 mm.
It was formed with a film thickness of μm.

【0090】このようにして得られたカメラボディは、
TiN被膜23が金と同じような光学的特性を備えるが
故に、均一な金色色調を呈した。これにより、カメラボ
ディの装飾的な価値をさらに高めることができた。ま
た、このTiN被膜23を被覆したカメラボディの表面
硬度(HV)は、50g荷重で800に達した。TiN
被膜23を被覆したカメラボディは、優れた耐摩耗性、
耐食性、耐擦傷性を備えていた。その上、被膜表面に強
い力が加わっても、基材表面に凹凸ができにくくなると
共に、被膜の剥がれも無くなった。このように、内部硬
化層101より硬質なTiN被膜23を被覆することに
より、表面硬化処理を施したカメラボディが、さらに傷
つきにくくなった。
The camera body thus obtained is
Since the TiN film 23 has the same optical characteristics as gold, it has a uniform golden color tone. As a result, the decorative value of the camera body could be further enhanced. The surface hardness (HV) of the camera body coated with the TiN film 23 reached 800 with a load of 50 g. TiN
The camera body coated with the coating 23 has excellent wear resistance,
It had corrosion resistance and scratch resistance. In addition, even if a strong force is applied to the surface of the coating, it is difficult to form irregularities on the surface of the substrate, and the coating is not peeled off. As described above, by coating the TiN film 23 which is harder than the inner hardened layer 101, the camera body which has been subjected to the surface hardening treatment is further less likely to be damaged.

【0091】なお、乾式メッキ法としては、上記したイ
オンプレティーング法に限らず、スパッタリング法や真
空蒸着法などの公知の手段を用いることができる。
The dry plating method is not limited to the above-described ion plating method, and any known method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method can be used.

【0092】また、乾式メッキ法で被覆される金色の硬
質装飾被膜として、周期律表の4a、5a、6a族元素
(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、
W)の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭化物、窒炭酸化物
を採用することができる。周期律表の4a、5a、6a
族元素をMで表わし、Mの窒化物をMNxで表わしたと
き、窒化度を示すxの値が1より小さくなるにしたがっ
て、前記Mの窒化物MNxの被膜の色調は金色から淡黄
色に近づく。また、窒化度を示すxの値が1より大きく
なるにしたがって、被膜の金色は、赤味を帯びてくる。
また、窒化度を示すxの値が、0.9〜1.1の範囲で
あれば、金、あるいは金合金の色調に近い金色を窒化物
MNxの被膜上形成することができる。特に、窒化度を
示すxの値が、x=1の時、Mの窒化物MNxの被膜
は、充分な硬度を備える硬質装飾被膜であると同時に、
金、あるいは金合金の色調に最も近い金色を呈する。
Further, as a golden hard decorative film coated by a dry plating method, elements 4a, 5a and 6a of the periodic table (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo,
W) nitrides, carbides, oxides, nitrocarbides and nitrocarbonates can be employed. 4a, 5a, 6a of the periodic table
When the group element is represented by M and the nitride of M is represented by MNx, as the value of x indicating the degree of nitridation becomes smaller than 1, the color tone of the film of the nitride MNx of the M approaches from gold to pale yellow. . Further, as the value of x indicating the degree of nitridation becomes larger than 1, the gold color of the coating becomes reddish.
If the value of x indicating the degree of nitridation is in the range of 0.9 to 1.1, a gold color close to the color tone of gold or a gold alloy can be formed on the nitride MNx film. In particular, when the value of x indicating the degree of nitriding is x = 1, the coating of the nitride MNx of M is a hard decorative coating having sufficient hardness,
It has a gold color closest to that of gold or gold alloy.

【0093】周期律表の4a、5a、6a族元素Mの炭
化物、酸化物、窒炭化物、窒炭酸化物についても、それ
らの炭化度、酸化度、窒化度を所定の範囲に制御するこ
とにより、それらの被膜に金、あるいは金合金の色調に
最も近い金色の色調を付与できる。特に、TiN被膜と
ZrN被膜は、充分な硬度を備える硬質装飾被膜である
と同時に、金、あるいは金合金の色調に最も近い金色を
呈するので好ましい。また、Mの窒化物MNxの膜厚が
薄いと、被膜に有効な耐摩耗性、耐食性、耐擦傷性を得
ることができない。逆に、被膜の膜厚が厚いと、被覆に
かかる時間が長くなって、被膜のコストが高くなる。よ
って、Mの窒化物MNxの被膜の膜厚は、好ましくは
0.1〜10μmの範囲、さらに好ましくは0.2〜5
μmの範囲に制御される。
[0093] Carbides, oxides, nitrocarbides, and nitrocarboxylates of elements M of Groups 4a, 5a and 6a in the periodic table are also controlled by controlling their degree of carbonization, degree of oxidation, and degree of nitridation to predetermined ranges. A gold color tone closest to the color tone of gold or a gold alloy can be given to those films. In particular, the TiN film and the ZrN film are preferable because they are hard decorative films having sufficient hardness and at the same time exhibit a gold color closest to the color tone of gold or a gold alloy. If the thickness of the nitride MNx of M is small, it is not possible to obtain effective wear resistance, corrosion resistance and scratch resistance of the coating. Conversely, if the thickness of the coating is large, the time required for coating is long, and the cost of the coating is high. Therefore, the film thickness of the nitride MNx film is preferably in the range of 0.1 to 10 μm, more preferably 0.2 to 5 μm.
It is controlled in the range of μm.

【0094】(実施例2)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成された、チタン、あるいはチタン合金
からなる基材100である携帯電話のボディの上に、実
施例1とは異なる色調の硬質装飾被膜を被覆する。この
説明には図7が参照される。図に示すように、携帯電話
のボディの表面に形成された内部硬化層101の上に、
乾式メッキ法によって、白色色調の硬質装飾被膜として
炭化チタンから成るTiC被膜24が被覆される。乾式
メッキ法の1つであるイオンプレティーング法を用い
て、エチレンガス雰囲気中でチタンを蒸発させ、携帯電
話ボディの表面にTiC被膜24を被覆した。その他の
被覆条件は、実施例1に準じた。
(Embodiment 2) A color tone different from that of Embodiment 1 is placed on the body of a mobile phone, which is a base material 100 made of titanium or a titanium alloy, on which an internal hardened layer is formed by the same method as in Embodiment 1. With a hard decorative film. FIG. 7 is referred to for this description. As shown in the figure, on the internal hardened layer 101 formed on the surface of the body of the mobile phone,
The TiC coating 24 made of titanium carbide is coated as a white-colored hard decorative coating by the dry plating method. Using an ion plating method, which is one of the dry plating methods, titanium was evaporated in an ethylene gas atmosphere, and the surface of the mobile phone body was coated with a TiC film 24. Other coating conditions were the same as in Example 1.

【0095】このようにして得られた携帯電話ボディ
は、TiC被膜24の被覆により、均一な白色色調を呈
した。これにより、携帯電話ボディの装飾的な価値をさ
らに高めることができた。また、TiC被膜24を被覆
した携帯電話ボディの表面硬度(HV)は、50g荷重
で800に達した。TiC被膜24を被覆した携帯電話
ボディは、優れた耐摩耗性、耐食性、耐擦傷性を備えて
いた。このように、内部硬化層101より硬質な被膜2
4を被覆することにより、表面硬化処理を施した携帯電
話ボディが、さらに傷つきにくくなった。
The thus obtained mobile phone body exhibited a uniform white tone due to the coating of the TiC coating 24. Thereby, the decorative value of the mobile phone body could be further enhanced. The surface hardness (HV) of the mobile phone body coated with the TiC coating 24 reached 800 under a load of 50 g. The mobile phone body coated with the TiC coating 24 had excellent abrasion resistance, corrosion resistance, and scratch resistance. Thus, the coating 2 harder than the inner hardened layer 101
By coating No. 4, the mobile phone body subjected to the surface hardening treatment was further hardly damaged.

【0096】(実施例3)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成された、チタン、あるいはチタン合金
からなる基材100である携帯ラジオのボディの上に、
黒色色調の硬質装飾被膜として硬質カーボン被膜を被覆
する。硬質カーボン被膜は、ダイヤモンドに似た優れた
特性を備えることから、ダイヤモンド・ライク・カーボ
ン(DLC)として、広く知られている。この説明には
図8が参照される。図に示すように、携帯ラジオのボデ
ィの表面に形成された内部硬化層101の上に、乾式メ
ッキ法によって黒色の硬質カーボン被膜25が被覆され
る。
(Embodiment 3) On the body of a portable radio, which is a substrate 100 made of titanium or a titanium alloy, on which an internal hardened layer is formed by the same method as in Embodiment 1,
A hard carbon coating is coated as a black-colored hard decorative coating. Hard carbon coatings are widely known as diamond-like carbon (DLC) because they have excellent properties similar to diamond. FIG. 8 is referred to for this description. As shown in the figure, a black hard carbon film 25 is coated on the internal hardened layer 101 formed on the surface of the body of the portable radio by a dry plating method.

【0097】硬質カーボン被膜25の形成方法は、例え
ば以下の通りである。まず、内部硬化層101が形成さ
れた携帯ラジオボディをイソプロピルアルコール等の有
機溶剤で洗浄し、真空装置内に配置した。そして、高周
波プラズマCVD法を用いて、以下の条件にしたがっ
て、内部硬化層101の上に炭素硬質装飾被膜5を2μ
m形成した。 〔形成条件〕 ガス種 :メタンガス 成膜圧力 :0.1Torr 高周波電力 :300ワット 成膜速度 :毎分0.1μm このようにして、硬質カーボン被膜25が内部硬化層1
01の上に密着良く被覆された。
The method of forming the hard carbon film 25 is, for example, as follows. First, the portable radio body on which the internal cured layer 101 was formed was washed with an organic solvent such as isopropyl alcohol, and placed in a vacuum device. Then, using a high-frequency plasma CVD method, a carbon hard decorative film 5 is applied to the inner hardened layer 101 by 2 μm on the internal hardened layer 101 under the following conditions.
m was formed. [Formation conditions] Gas type: methane gas Film formation pressure: 0.1 Torr High frequency power: 300 watts Film formation rate: 0.1 μm / min In this way, the hard carbon film 25 becomes the inner hardened layer 1
01 with good adhesion.

【0098】このようにして得られた携帯ラジオボディ
は、硬質カーボン被膜25の被覆により均一な黒色色調
を呈した。これにより、携帯ラジオボディの装飾的な価
値をさらに高めることができた。また、この硬質カーボ
ン被膜25を被覆した携帯ラジオボディの表面硬度(H
V)は、3000から5000に達した。このように、
内部硬化層101より硬質な被膜25を被覆することに
より、表面硬化処理を施した携帯ラジオのボディが、さ
らに傷つきにくくなった。
The portable radio body thus obtained exhibited a uniform black tone due to the coating of the hard carbon coating 25. As a result, the decorative value of the portable radio body could be further enhanced. The surface hardness (H) of the portable radio body coated with the hard carbon
V) reached 3000 to 5000. in this way,
By coating the coating 25, which is harder than the inner hardened layer 101, the body of the portable radio which has been subjected to the surface hardening treatment is further less likely to be damaged.

【0099】硬質カーボン被膜25の膜厚は、好ましく
は0.1〜3.0μmの範囲、さらに好ましくは0.5
〜2.5μmの範囲に制御される。また、硬質カーボン
被膜25を被覆するには、RFP−CVD法の他に、D
CプラズマCVD法やECR法などの様々気相成膜法を
用いることができる。また、イオンビーム法、スパッタ
リング法、あるいはイオンプレティーング法などの物理
蒸着法を採用してもよい。
The thickness of the hard carbon coating 25 is preferably in the range of 0.1 to 3.0 μm, more preferably 0.5 to 3.0 μm.
It is controlled in the range of .about.2.5 .mu.m. Further, in order to coat the hard carbon film 25, in addition to the RFP-CVD method, D
Various vapor deposition methods such as a C plasma CVD method and an ECR method can be used. In addition, a physical vapor deposition method such as an ion beam method, a sputtering method, or an ion plating method may be employed.

【0100】また、図9に示すように、内部硬化層10
1と硬質カーボン被膜25との間に中間層被膜26を形
成すると、硬質カーボン被膜25が基材1の表面にさら
に強く密着するので好ましい。中間層26の形成方法
は、例えば以下の通りである。乾式メッキ法、たとえば
スパッタリング法により、チタンを主体とした下層であ
るTi被膜26aを内部硬化層101の上に0.1μm
被覆した。さらに、スパッタリング法により、シリコン
を主体とした上層であるSi被膜26bをTi被膜26
aの上に0.3μm被覆した。その後、たとえば、高周
波プラズマCVD法を用いて、前述の条件にしたがっ
て、硬質カーボン被膜25をSi被膜26bの上に2μ
m被覆すれば良い。
Further, as shown in FIG.
1 and the hard carbon coating 25 are preferably formed because the hard carbon coating 25 adheres more strongly to the surface of the substrate 1. The method of forming the intermediate layer 26 is, for example, as follows. By a dry plating method, for example, a sputtering method, a Ti film 26a, which is a lower layer mainly composed of titanium, is formed on the inner hardened layer 101 by 0.1 μm.
Coated. Further, the Si film 26b, which is the upper layer mainly composed of silicon, is
a was coated on top of a. Thereafter, the hard carbon film 25 is coated on the Si film 26b by 2 μm according to the above-described conditions by using, for example, a high-frequency plasma CVD method.
m.

【0101】上記のTi被膜26aは、クロム(Cr)
被膜に代えることができる。また、上記のSi被膜26
bは、ゲルマニウム(Ge)被膜に代えることができ
る。さらに、シリコンを主体とした上層であるSi被膜
26bに代えて、タングステン、炭化タングステン、炭
化珪素、および炭化チタンのうちのいずれかを主体とす
る上層を採用することができる。中間層としては、この
ような積層被膜の他にも、IVa族、あるいはVa族金
属の炭化物の単層を被覆しても良い。特に、過剰な炭素
を含有する炭化チタンの被膜は、炭素硬質装飾被膜との
密着強度が高いので好ましい。
The Ti coating 26a is made of chromium (Cr)
It can be replaced by a coating. In addition, the above Si coating 26
b can be replaced by a germanium (Ge) coating. Furthermore, instead of Si film 26b, which is an upper layer mainly composed of silicon, an upper layer mainly composed of any of tungsten, tungsten carbide, silicon carbide, and titanium carbide can be employed. As the intermediate layer, in addition to such a laminated film, a single layer of a carbide of a group IVa or group Va metal may be coated. In particular, a coating of titanium carbide containing an excessive amount of carbon is preferred because of its high adhesion strength to the carbon hard decorative coating.

【0102】(実施例4)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成されたチタン、あるいはチタン合金か
らなる基材100であるビデオカメラのボディの表面の
一部分に、金色色調の硬質装飾被膜が被覆される。この
説明には図10から12が参照される。図11に示す通
り、ビデオカメラのボディの表面の一部分に、乾式メッ
キ法の1つであるイオンプレティーング法によって、金
色色調の硬質装飾被膜として窒化チタンから成るTiN
被膜27が被覆される。
(Example 4) A gold-colored hard decorative coating is applied to a part of the surface of the body of a video camera which is a substrate 100 made of titanium or a titanium alloy having an internal hardened layer formed by the same method as in Example 1. Is coated. For this description, reference is made to FIGS. As shown in FIG. 11, a part of the surface of the body of the video camera is made of TiN made of titanium nitride as a hard decorative film having a golden tone by an ion plating method which is one of dry plating methods.
The coating 27 is coated.

【0103】以下、金色のTiN被膜27の部分的形成
方法について説明する。まず、図10に示すように、内
部硬化層101が形成されたビデオカメラのボディそれ
ぞれの表面の所望の部分に、エポキシ系樹脂から成る有
機マスク剤、あるいはマスキングインクを印刷して、マ
スキング層28を形成した。次に、マスキング層28を
形成したビデオカメラのボディをイソプロピルアルコー
ル等の有機溶剤で洗浄し、イオンプレティーング装置内
に配置した。なお、イオンプレティーング装置は、一般
に使用されているものでかまわないので、その説明は図
面を含めて省略する。
Hereinafter, a method of partially forming the golden TiN film 27 will be described. First, as shown in FIG. 10, an organic masking agent or a masking ink made of an epoxy resin is printed on a desired portion of each surface of the video camera body on which the internal cured layer 101 is formed, and the masking layer 28 is formed. Was formed. Next, the body of the video camera on which the masking layer 28 was formed was washed with an organic solvent such as isopropyl alcohol and placed in an ion plating apparatus. The ion pretending device may be a commonly used ion pretensioning device, and a description thereof will be omitted including the drawings.

【0104】次いで、装置内を1.0×10-5Torr
まで排気した後、不活性ガスであるアルゴンガスを3.
0×10-3Torrまで導入した。次に、装置内部に備
えられた熱電子フィラメントとプラズマ電極を駆動させ
て、アルゴンのプラズマを形成した。同時にビデオカメ
ラのボディそれぞれに−50Vの電位を印加して、10
分間ボンバードクリーニングを行った。
Next, the inside of the apparatus was set to 1.0 × 10 −5 Torr.
And then purged with argon gas, which is an inert gas.
It was introduced up to 0 × 10 −3 Torr. Next, the thermoelectron filament and the plasma electrode provided inside the apparatus were driven to form argon plasma. At the same time, a potential of -50 V is applied to each body of the video camera to
Bombard cleaning was performed for a minute.

【0105】次に、アルゴンガスの導入を止めた後、装
置内に窒素ガスを2.0×10-3Torrまで導入し
た。そして、装置内部の備えられたプラズマ銃でプラズ
マを発生させた後、チタンを10分間蒸発させた。よっ
て、図11に示すように、ビデオカメラのボディそれぞ
れの硬化層101の表面にTiN被膜27、およびマス
キング層28の表面にTiN被膜27aを共に0.5μ
mの膜厚で形成した。
Next, after the introduction of the argon gas was stopped, a nitrogen gas was introduced into the apparatus up to 2.0 × 10 −3 Torr. Then, after plasma was generated by a plasma gun provided inside the apparatus, titanium was evaporated for 10 minutes. Therefore, as shown in FIG. 11, a TiN film 27 is formed on the surface of the hardened layer 101 of each body of the video camera, and a TiN film 27a is formed on the surface of the masking layer 28 by 0.5 μm.
m.

【0106】次に、エチルメチルケトン(EMK)、あ
るいはエチルメチルケトン(EMK)に蟻酸および過酸
化水素を添加した剥離溶液によりマスキング層28を膨
潤させ、リフトオフ法により、マスキング層28および
その上に積層されたTiN被膜27aを剥離した。よっ
て、図12に示すように、TiN被膜27が被覆された
金色色調を呈する部分と、TiN被膜が被覆されていな
いチタン、あるいはチタン合金鋼の銀白色を呈する部分
とを有するビデオカメラボディを得た。これにより、ビ
デオカメラボディの装飾的価値をさらに高めることがで
きた。
Next, the masking layer 28 is swollen with ethyl methyl ketone (EMK) or a stripping solution obtained by adding formic acid and hydrogen peroxide to ethyl methyl ketone (EMK), and the masking layer 28 and the top of the masking layer 28 are lifted off. The laminated TiN film 27a was peeled off. Therefore, as shown in FIG. 12, a video camera body having a portion exhibiting a gold color covered with the TiN film 27 and a portion exhibiting silver white of titanium or titanium alloy steel not covered with the TiN film is obtained. Was. As a result, the decorative value of the video camera body could be further enhanced.

【0107】なお、マスキング手段としては、本実施例
で説明したような化学的マスキング層を設ける他に、機
械的なマスキング手段を用いても良い。すなわち、窒化
チタン被膜を被覆する前に、予め駒の任意の部分に金属
製のキャップを被せておき、窒化チタン被膜を被覆後、
かかるキャップを取除けば良い。すると、キャップが被
せられていた駒の部分には窒化チタン被膜が被覆され
ず、キャップが被せられなかった部分には窒化チタン被
膜が被覆される。
As the masking means, in addition to providing the chemical masking layer as described in this embodiment, a mechanical masking means may be used. That is, before coating the titanium nitride film, a metal cap is put on any part of the piece in advance, and after coating the titanium nitride film,
The cap may be removed. Then, the portion of the piece covered with the cap is not covered with the titanium nitride film, and the portion not covered with the cap is covered with the titanium nitride film.

【0108】また、本実施例では、ビデオカメラのボデ
ィ1の表面に部分的に被覆される硬質装飾被膜として窒
化チタン被膜を用いた例で説明した。しかしながら、実
施例1で説明したように、乾式メッキ法で被覆される金
色の硬質装飾被膜として、周期律表の4a、5a、6a
族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭化物、窒炭酸化
物を採用できる。特に、実施例2で用いた炭化チタン被
膜を、ビデオカメラのボディの表面に部分的に被覆する
ことができる。すると、炭化チタン被膜が被覆された白
色色調を呈する部分と、炭化チタン被膜が被覆されてい
ないチタン、あるいはチタン合金の銀白色を呈する部分
とを有するビデオカメラのボディを得る。あるいは、実
施例3で用いた硬質カーボン被膜を、部分的に被覆され
る硬質装飾被膜として採用しても良い。すると、硬質カ
ーボン被膜が被覆された黒色色調を呈する部分と、硬質
カーボン被膜が被覆されていないチタン、あるいはチタ
ン合金の銀白色を呈する部分とを有するビデオカメラの
ボディを得る。
In this embodiment, an example was described in which a titanium nitride film was used as a hard decorative film partially coated on the surface of the body 1 of the video camera. However, as described in Example 1, as the golden hard decorative film coated by the dry plating method, 4a, 5a, 6a of the periodic table.
Group-element nitrides, carbides, oxides, nitrocarbides and nitrocarbonates can be employed. In particular, the titanium carbide coating used in Example 2 can be partially applied to the surface of the body of the video camera. Then, a body of a video camera having a portion exhibiting a white color covered with the titanium carbide film and a portion exhibiting silver white of titanium or titanium alloy not covered with the titanium carbide film is obtained. Alternatively, the hard carbon coating used in the third embodiment may be adopted as a partially covered hard decorative coating. As a result, a video camera body having a black color portion covered with the hard carbon film and a silver or titanium alloy portion not coated with the hard carbon film is obtained.

【0109】(実施例5)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成された、チタン、あるいはチタン合金
鋼からなる基材100であるライターのボディの表面
に、金色色調の硬質装飾被膜が被覆される。さらに、金
色の硬質装飾被膜の上に金合金被膜被膜が被覆される。
この説明には図13が参照される。図に示す通り、内部
硬化層101が形成されたライターボディの表面に、乾
式メッキ法の1つであるイオンプレティーング法によっ
て、金色の硬質装飾被膜である窒化チタンから成るTi
N被膜29が被覆される。TiN被膜29の上に、金合
金被膜としての金−チタン合金被膜30が被覆される。
(Example 5) A hard decorative film having a golden color tone was formed on the surface of a lighter body, which was a substrate 100 made of titanium or titanium alloy steel, on which an internal hardened layer was formed in the same manner as in Example 1. Coated. Further, a gold alloy coating is coated on the golden hard decorative coating.
FIG. 13 is referred to for this description. As shown in the figure, the surface of the lighter body on which the internal hardened layer 101 has been formed is formed of a gold hard decorative film made of titanium nitride by an ion plating method, which is one of dry plating methods.
The N film 29 is coated. A gold-titanium alloy film 30 as a gold alloy film is coated on the TiN film 29.

【0110】以下、本実施例におけるTiN被膜29と
金−チタン合金被膜30の形成方法を説明する。まず、
内部硬化層101が形成されたライターボディをイソプ
ロピルアルコール等の有機溶剤で洗浄し、イオンプレテ
ィーング装置内に配置した。イオンプレティーング装置
は、一般に使用されているものでかまわないので、その
説明は図面を含めて省略する。次いで、装置内を1.0
×10-5Torrまで排気した後、不活性ガスであるア
ルゴンガスを3.0×10-3Torrまで導入した。次
に、装置内部に備えられた熱電子フィラメントとプラズ
マ電極を駆動させて、アルゴンのプラズマを形成した。
同時にライターボディに−50Vの電位を印加して、1
0分間ボンバードクリーニングを行った。
Hereinafter, a method for forming the TiN film 29 and the gold-titanium alloy film 30 in this embodiment will be described. First,
The lighter body on which the internal cured layer 101 was formed was washed with an organic solvent such as isopropyl alcohol, and placed in an ion plating apparatus. Since the ion preting apparatus may be a commonly used apparatus, its description will be omitted including the drawings. Next, the inside of the
After evacuation to × 10 -5 Torr, an inert gas, argon gas, was introduced to 3.0 × 10 -3 Torr. Next, the thermoelectron filament and the plasma electrode provided inside the apparatus were driven to form argon plasma.
At the same time, a potential of -50 V is applied to the writer body,
Bombard cleaning was performed for 0 minutes.

【0111】そして、装置内部の備えられたプラズマ銃
でプラズマを発生させた後、チタンを10分間蒸発させ
て、ライターボディの表面全体にTiN被膜29を0.
5μmの膜厚で形成した。次いで、チタンの蒸発と窒素
ガスの導入を止め、装置内を1.0×10-5Torrま
で排気した。次いで、装置内にアルゴンガスを1.0×
10-3Torrまで導入してプラズマを発生させた後、
金50原子%とチタン50原子%とからなる金−チタン
混合物を蒸発させ、金−チタン合金被膜30を形成し
た。そして、金−チタン合金被膜30の厚みが0.3μ
mになったところで金−チタン混合物の蒸発を止めた。
Then, after the plasma is generated by the plasma gun provided inside the apparatus, the titanium is evaporated for 10 minutes, and a TiN film 29 is formed on the entire surface of the lighter body by a 0.1N coating method.
It was formed with a thickness of 5 μm. Next, the evaporation of titanium and the introduction of nitrogen gas were stopped, and the inside of the apparatus was evacuated to 1.0 × 10 −5 Torr. Next, 1.0 × argon gas was introduced into the apparatus.
After generating plasma by introducing up to 10 -3 Torr,
A gold-titanium mixture consisting of 50 atomic% of gold and 50 atomic% of titanium was evaporated to form a gold-titanium alloy coating 30. The thickness of the gold-titanium alloy film 30 is 0.3 μm.
When it reached m, the evaporation of the gold-titanium mixture was stopped.

【0112】このようにして得られライターボディは、
均一な金色色調を呈した。これにより、ライターボディ
の装飾的な価値を高めることができた。また、最外層被
膜に金−チタン合金被膜30を被覆したことにより、T
iN被膜29よりさらに暖かみのある金色色調を呈する
ライターボディを得た。これにより、ライターボディの
美観をさらに高めることができた。
The lighter body thus obtained is
A uniform golden hue was exhibited. As a result, the decorative value of the lighter body could be increased. In addition, since the outermost layer coating is coated with the gold-titanium alloy coating 30, the T
A lighter body exhibiting a warmer golden tone than the iN coating 29 was obtained. As a result, the beauty of the lighter body could be further enhanced.

【0113】一般的に金合金被膜自体は、10μmを越
える厚い膜厚でなければ、有効な耐摩耗性、耐食性、あ
るいは耐擦傷性を得ることができない。金は、非常に高
価な金属である。よって、かかる金合金被膜を厚く被覆
することは、被膜のコストを大幅に高くしてしまう。し
かしながら、本実施例においては、金合金被膜からなる
最外層被膜の下に、硬質なTiN被膜を設けた。TiN
被膜が、優れた耐摩耗性、耐食性、耐擦傷性を備えるた
め、金合金被膜からなる最外層被膜は薄くても良い。こ
れにより、高価な金の使用量が減るため、被膜のコスト
を安価にすることができるという利点がある。
In general, unless the thickness of the gold alloy coating itself exceeds 10 μm, effective wear resistance, corrosion resistance or scratch resistance cannot be obtained. Gold is a very expensive metal. Therefore, thick coating of such a gold alloy coating greatly increases the cost of the coating. However, in this embodiment, a hard TiN film was provided under the outermost layer film made of a gold alloy film. TiN
Since the coating has excellent wear resistance, corrosion resistance, and scratch resistance, the outermost coating made of a gold alloy coating may be thin. This has the advantage that the cost of the coating can be reduced because the amount of expensive gold used is reduced.

【0114】また、薄く被覆された金合金被膜からなる
最外層被膜が部分的に摩耗して、その下のTiN被膜が
露見する可能性があるが、いかなる局部的な最外層被膜
の摩耗も決して目立つことはない。なぜならば、TiN
被膜は、金と同じような光学的特性を備え、金色色調を
有するからである。金色色調の金合金被膜からなる最外
層被膜が摩耗した部分の下から、同じ金色色調のTiN
被膜が現れる。従って、金合金被膜からなる最外層被膜
を薄くしても、その摩耗が視認されないので、美観と装
飾的価値を維持することができる。
It is also possible that the outermost coating consisting of a thinly coated gold alloy coating may be partially worn and the underlying TiN coating may be exposed, but any localized wear of the outermost coating will never occur. It does not stand out. Because, TiN
This is because the coating has the same optical properties as gold and has a golden color tone. From the part where the outermost layer coating made of the gold-colored gold alloy coating is worn down, the same gold-colored TiN
A coating appears. Therefore, even if the outermost layer film made of the gold alloy film is made thin, its wear is not visually recognized, so that aesthetic appearance and decorative value can be maintained.

【0115】また、本実例では、硬質装飾被膜として窒
化チタン被膜を用いたが、この他に乾式メッキ法で被覆
される金色の硬質装飾被膜として、周期律表の4a、5
a、6a族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭化物、
窒炭酸化物を採用することができる。また、金合金被膜
として、上記した金−チタン合金層以外にも、Al、S
i、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、
Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、C
d、In、Sn、Hf、Ta、W、Ir、Ptから選ば
れた少なくとも1つと金との合金を形成させることがで
きる。
In this example, the titanium nitride film was used as the hard decorative film. In addition, as the golden hard decorative film coated by the dry plating method, 4a, 5a and 5b of the periodic table were used.
a, nitrides, carbides, oxides, nitrided carbides of Group 6a elements,
Carbonitrides can be employed. In addition to the gold-titanium alloy layer, Al, S
i, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge,
Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, C
An alloy of at least one selected from d, In, Sn, Hf, Ta, W, Ir, and Pt and gold can be formed.

【0116】しかしながら、上記の組み合わせから選ば
れるいくつかの金合金被膜を被覆したライターボディが
皮膚に接触すると、汗などの電解溶液により金属イオン
が溶出する。すると、ライターボディが接触する皮膚に
金属アレルギーを引き起こす可能性がある。特に、溶出
されるニッケルイオンは、金属アレルギーの症例が最も
多い金属イオンとして知られている。逆に、鉄は、金属
アレルギーの症例が極めて少ない金属である。チタンに
関する金属アレルギーの症例は、未だ報告されていな
い。よって、金属アレルギーを考慮するならば、最外層
被膜に用いる金合金被膜としては、金−鉄合金、あるい
は金−チタン合金が好ましい。
However, when a lighter body coated with several gold alloy films selected from the above combinations comes into contact with the skin, metal ions are eluted by an electrolytic solution such as sweat. This can cause a metal allergy on the skin that the lighter body contacts. In particular, eluted nickel ions are known as metal ions most frequently causing metal allergies. Conversely, iron is a metal with very few cases of metal allergy. No cases of metal allergy with titanium have been reported yet. Therefore, in consideration of metal allergy, a gold-iron alloy or a gold-titanium alloy is preferable as the gold alloy film used for the outermost layer film.

【0117】(実施例6)さらに、実施例4に記載し
た、基材の表面に部分的に被覆された金色色調の硬質装
飾被膜の上のみに、実施例5に記載した金合金被膜を被
覆しても良い。この例を図14と15に示す。
(Example 6) Further, the gold alloy coating described in Example 5 was coated only on the gold-colored hard decorative coating partially coated on the surface of the substrate described in Example 4. You may. This example is shown in FIGS.

【0118】以下、金色色調の硬質装飾被膜として窒化
チタンから成るTiN被膜31、および金合金被膜とし
て金−チタン合金被膜32を部分的に形成する方法につ
いて簡単に説明する。内部硬化層101が形成された基
材100であるパソコンの本体ボディの表面の所望の部
分に、エポキシ系樹脂から成る有機マスク剤、あるいは
マスキングインクを印刷して、マスキング層33を形成
した。次に、マスキング層33を形成したパソコン本体
ボディ1をイソプロピルアルコール等の有機溶剤で洗浄
し、イオンプレティーング装置内に配置した。
Hereinafter, a method of partially forming a TiN film 31 made of titanium nitride as a hard decorative film having a gold color tone and a gold-titanium alloy film 32 as a gold alloy film will be briefly described. A masking layer 33 was formed by printing an organic masking agent made of an epoxy resin or a masking ink on a desired portion of the surface of the main body of the personal computer, which is the base material 100 on which the internal cured layer 101 was formed. Next, the personal computer main body 1 on which the masking layer 33 was formed was washed with an organic solvent such as isopropyl alcohol and placed in an ion plating apparatus.

【0119】次に、乾式メッキ法の1つであるイオンプ
レティーング法を用いて、パソコン本体ボディの内部硬
化層101の表面、およびマスキング層33の表面にT
iN被膜31、31aを0.5μmの膜厚で形成した。
次いで、TiN被膜31、31aの上に金−チタン合金
被膜32、32aを0.3μmの膜厚で形成した。
Next, the surface of the internal hardened layer 101 of the body of the personal computer and the surface of the masking layer 33 are formed by ion plating, which is one of the dry plating methods.
The iN coatings 31 and 31a were formed with a thickness of 0.5 μm.
Next, gold-titanium alloy films 32 and 32a were formed on the TiN films 31 and 31a to a thickness of 0.3 μm.

【0120】次に、エチルメチルケトン(EMK)、あ
るいはエチルメチルケトン(EMK)に蟻酸および過酸
化水素を添加した剥離溶液に侵漬し、よってマスキング
層33を膨潤させ、リフトオフ法により、マスキング層
33およびその上に積層されたTiN被膜31a、およ
び金−チタン合金被膜32aを剥離した。よって、 T
iN被膜31と金−チタン合金被膜32が被覆された金
色色調を呈する部分と、それらがの被膜が被覆されてい
ないチタン、あるいはチタン合金鋼銀白色を呈する部分
とを有するパソコン本体ボディを得た。
Next, the masking layer 33 is immersed in ethyl methyl ketone (EMK) or a stripping solution obtained by adding formic acid and hydrogen peroxide to ethyl methyl ketone (EMK), whereby the masking layer 33 is swollen, and the masking layer 33 is lifted off. 33 and the TiN film 31a and the gold-titanium alloy film 32a laminated thereon were peeled off. Therefore, T
A personal computer body having a portion exhibiting a gold color covered with the iN film 31 and the gold-titanium alloy film 32 and a portion exhibiting titanium or a titanium alloy steel silver white not covered with the film was obtained. .

【0121】本実施例においても、実施例5に記載した
ように、窒化チタン被膜以外の様々な硬質装飾被膜を採
用できる。また、金−チタン合金層以外にも、様々な金
合金層を採用できる。
In this embodiment, as described in Embodiment 5, various hard decorative coatings other than the titanium nitride coating can be employed. Various gold alloy layers other than the gold-titanium alloy layer can be employed.

【0122】(実施例7)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成された基材の表面に、第1の硬質装飾
被膜が被覆される。さらに、第1の硬質装飾被膜の表面
に一部分に、第1の硬質装飾被膜とは異なる色調の第2
の硬質装飾被膜が被覆される。この説明には図16から
18が参照される。
(Example 7) The first hard decorative film is coated on the surface of the substrate on which the internal hardened layer has been formed by the same method as in Example 1. Further, a second color having a color different from that of the first hard decorative coating is partially provided on the surface of the first hard decorative coating.
Is applied. For this description, reference is made to FIGS.

【0123】図16に示すように、実施例1と同じ方法
によって、内部硬化層101が形成された基材100で
ある腕時計のケースの表面に、第1の硬質装飾被膜であ
る金色色調の窒化チタンから成るTiN被膜23を被覆
した。TiN被膜23の表面の所望の部分に、エポキシ
系樹脂から成る有機マスク剤、あるいはマスキングイン
クを印刷するなどして、マスキング層33を形成した。
As shown in FIG. 16, in the same manner as in Example 1, the surface of the wristwatch case, which is the base material 100 on which the internal hardened layer 101 was formed, was coated with the first hard decorative film of a golden tone. A TiN film 23 made of titanium was coated. A masking layer 33 was formed on a desired portion of the surface of the TiN film 23 by printing an organic masking agent made of an epoxy resin or a masking ink.

【0124】次いで、図17に示すように、実施例2と
同じ方法によって、TiN被膜23の表面に、第2の硬
質装飾被膜である白色色調の炭化チタンから成るTiC
被膜34を、マスキング層33の表面に同じくTiC被
膜34aを被覆した。
Next, as shown in FIG. 17, the same method as in Example 2 was used to apply a TiC film made of titanium carbide having a white color tone as a second hard decorative film on the surface of the TiN film 23.
The coating 34 was formed by coating the surface of the masking layer 33 with the TiC coating 34a.

【0125】次いで、基材100を剥離溶液に侵漬し、
よってマスキング層33を膨潤させ、リフトオフ法によ
り、マスキング層33およびその上に積層されたTiC
被膜34aを剥離した。よって、図18に示すように、
金色のTiN被膜23の表面の一部分に、白色のTiC
被膜34が積層された。このようにして、TiN被膜2
3に被覆された金色色調を呈する部分と、TiC被膜3
4が被覆された白色を呈する部分とを有する腕時計のケ
ースを得た。これにより、腕時計のケースの装飾的価値
をさらに高めることができた。また、内部硬化層101
より硬質な被膜23と34を被覆することにより、表面
硬化処理を施した腕時計のケースが、さらに傷つきにく
くなった。
Next, the substrate 100 is immersed in a stripping solution,
Therefore, the masking layer 33 is swollen, and the masking layer 33 and the TiC
The coating 34a was peeled off. Therefore, as shown in FIG.
A part of the surface of the golden TiN film 23 is coated with white TiC.
The coating 34 was laminated. Thus, the TiN coating 2
3, a portion exhibiting a golden tone and a TiC coating 3
A wristwatch case having a white part coated with No. 4 was obtained. As a result, the decorative value of the watch case could be further enhanced. In addition, the internal hardened layer 101
By coating the harder coatings 23 and 34, the case of the wristwatch subjected to the surface hardening treatment was further less likely to be damaged.

【0126】本実施例における硬質装飾被膜として、実
施例5に記載したように、窒化チタンや炭化チタン被膜
以外の様々な硬質装飾被膜を採用できる。あるいは、第
1の硬質装飾被膜と第2の硬質装飾被膜のいずれかを、
実施例3に記載した炭素硬質装飾被膜とすることができ
る。また、それらの被膜の種類に合わせて、マスキング
層13と剥離溶液の種類は適宜選択できる。
As described in the fifth embodiment, various hard decorative coatings other than the titanium nitride and titanium carbide coatings can be used as the hard decorative coating in this embodiment. Alternatively, any one of the first hard decorative coating and the second hard decorative coating,
The carbon hard decorative coating described in the third embodiment can be obtained. Further, the type of the masking layer 13 and the type of the stripping solution can be appropriately selected according to the type of the film.

【0127】また、周期律表の4a、5a、6a族元素
をMで表わし、Mの窒化物をMNxで表わしたとき、第
1の硬質装飾被膜と第2の硬質装飾被膜を共にMNx被
膜とすることもできる。この場合、第1の硬質装飾被膜
における窒化度を示すxの値と、第2の硬質装飾被膜に
おけるxの値が異なるように被覆すれば、第1の硬質装
飾被膜と第2の硬質装飾被膜の色調が異なるように被覆
できる。炭化物、酸化物、窒炭化物、窒炭酸化物につい
ても同様である。
When the elements of groups 4a, 5a and 6a of the periodic table are represented by M and the nitride of M is represented by MNx, both the first hard decorative film and the second hard decorative film are referred to as MNx film. You can also. In this case, if the coating is performed so that the value of x indicating the degree of nitridation in the first hard decorative coating is different from the value of x in the second hard decorative coating, the first hard decorative coating and the second hard decorative coating are provided. Can be coated in different colors. The same applies to carbides, oxides, nitrocarbides, and nitrocarboxylates.

【0128】(実施例8)実施例1と同じ方法によって
内部硬化層が形成された基材の表面の一部分に、第1の
硬質装飾被膜が被覆される。さらに、基材の表面の他の
一部分に、第1の硬質装飾被膜とは異なる色調の第2の
硬質装飾被膜が被覆される。この説明には図19から2
1が参照される。
(Example 8) A first hard decorative film is coated on a part of the surface of the substrate on which the internal cured layer is formed by the same method as in Example 1. Further, another part of the surface of the substrate is coated with a second hard decorative coating having a color tone different from that of the first hard decorative coating. This explanation is based on FIGS.
1 is referenced.

【0129】図19に示すように、実施例4と同じ方法
によって、内部硬化層101が形成された基材100で
ある腕時計のバンドの駒の表面の一部分に、第1の硬質
装飾被膜である金色色調の窒化チタンから成るTiN被
膜27を被覆した。TiN被膜27の表面、およびそれ
と連続する駒1の表面の所望の一部分に、マスキング層
35を形成した。
As shown in FIG. 19, in the same manner as in Example 4, a part of the surface of the wristwatch band, which is the base material 100 on which the internal hardened layer 101 is formed, is provided with a first hard decorative film of gold. A TiN coating 27 made of titanium nitride having a color tone was coated. A masking layer 35 was formed on the desired surface of the surface of the TiN film 27 and the surface of the piece 1 continuous with the TiN film 27.

【0130】次いで、図20に示すように、実施例2と
同じ方法によって、TiN被膜27、マスキング層3
5、および残された駒の表面に、第2の硬質装飾被膜で
ある白色色調の炭化チタンから成るTiC被膜36をを
被覆した。
Next, as shown in FIG. 20, a TiN film 27 and a masking layer 3 are formed in the same manner as in the second embodiment.
5 and the surface of the remaining piece were coated with a second hard decorative film, a TiC film 36 made of titanium carbide having a white color tone.

【0131】次いで、基材100を剥離溶液に侵漬し、
マスキング層35を膨潤させ、リフトオフ法により、マ
スキング層35およびその上に積層されたTiC被膜3
6を剥離した。よって、図21に示すように、TiN被
膜27に被覆された金色色調を呈する部分と、TiC被
膜36が被覆された白色を呈する部分と、駒1の表面が
露出した部分とを有する3色のバンドの駒を得た。これ
により、バンドの装飾的価値をさらに高めることができ
た。
Next, the substrate 100 is immersed in a stripping solution,
The masking layer 35 is swollen, and the masking layer 35 and the TiC coating 3 laminated thereon are lifted off by a lift-off method.
6 was peeled off. Therefore, as shown in FIG. 21, a three-color portion having a gold color portion covered with the TiN film 27, a white portion covered with the TiC film 36, and a portion where the surface of the piece 1 is exposed is provided. I got a band piece. Thereby, the decorative value of the band could be further enhanced.

【0132】第1の硬質装飾被膜と第2の硬質装飾被膜
の選択肢、あるいは剥離溶液やマスキング層の選択肢
は、実施例7の記載に準ずる。また、第1の硬質装飾被
膜と第2の硬質装飾被膜のいずれか、あるいは双方の上
に、実施例5に記載した金合金被膜被膜を被覆しても良
い。
The options of the first hard decorative film and the second hard decorative film, or the options of the stripping solution and the masking layer are the same as those described in Example 7. Further, one or both of the first hard decorative film and the second hard decorative film may be coated with the gold alloy film described in the fifth embodiment.

【0133】なお、上記の実施例2、および4から8で
は乾式メッキ法としてイオンプレティーング法を用いた
が、スパッタリング法や真空蒸着法などの公知の被覆手
段を用いることができる。また、実施例2から8ででき
た基材も、実施例1でできた基材と同様に、被膜表面に
強い力が加わっても、基材表面に凹凸ができにくくなる
と共に、被膜の剥がれも無くなった。
In the above Examples 2 and 4 to 8, the ion plating method was used as the dry plating method, but a known coating means such as a sputtering method or a vacuum evaporation method can be used. In addition, the substrate made in each of Examples 2 to 8 is also unlike the substrate made in Example 1 in that even if a strong force is applied to the surface of the coating, it becomes difficult to form irregularities on the surface of the substrate, and the coating is peeled off. Is gone.

【0134】[0134]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、発
明の目的は、被膜表面に強い力が加わっも装飾被膜にキ
ズが入らないことはもとより、基材表面に凹凸ができな
いようにするともに、被膜の剥がれを極力少なくするこ
とのできる、装飾被硬質膜を有する基材とその製造方法
を提供できる。また、長期間使用しても表面を美しく保
つ事の出来る優れた外観品質を有するチタンまたはチタ
ン合金の基材からなる硬質被膜を有する基材とその製造
方法を提供できる。
As described above, according to the present invention, an object of the present invention is to prevent the decorative coating from being scratched even when a strong force is applied to the coating surface, and also to prevent irregularities on the substrate surface. In addition, it is possible to provide a substrate having a decorative hard film and a method of manufacturing the same, which can minimize peeling of the film. Further, it is possible to provide a substrate having a hard coating made of a titanium or titanium alloy substrate having excellent appearance quality capable of keeping the surface beautiful even after long-term use, and a method for producing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における表面硬化処理した被処理部材の
ビッカース硬度を測定した結果を示す図である。
FIG. 1 is a view showing the results of measuring the Vickers hardness of a surface-treated member according to the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態及び第2の実施形態に
おけるチタン、あるいはチタン合金製の基材の構造を示
す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a titanium or titanium alloy base material according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention.

【図3】本発明における実施形態において使用した表面
処理装置の概要を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an outline of a surface treatment apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態における基材の表面か
らの深さに対する窒素含有および酸素含有量を測定した
結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of measuring the nitrogen content and the oxygen content with respect to the depth from the surface of the substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施形態における基材の表面か
らの深さに対する窒素含有量および酸素含有量を測定し
た結果を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a result of measuring a nitrogen content and an oxygen content with respect to a depth from a surface of a base material according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例1におけるカメラボディの構造
を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a structure of a camera body according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例2における携帯電話ボディの構
造を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a structure of a mobile phone body according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例3における携帯ラジオボディの
構造を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a structure of a portable radio body according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例3における携帯ラジオボディの
構造を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a structure of a portable radio body according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例4におけるビデオカメラボデ
ィの表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic view illustrating a surface treatment step of a video camera body in Embodiment 4 of the present invention.

【図11】本発明の実施例4におけるビデオカメラボデ
ィの表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a surface treatment step of a video camera body in Embodiment 4 of the present invention.

【図12】本発明の実施例4におけるビデオカメラボデ
ィの構造を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a structure of a video camera body according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例5におけるライターボディの
構造を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic view illustrating a structure of a lighter body according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例6におけるパソコン本体ボデ
ィの表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a surface treatment step of a personal computer main body according to a sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例6におけるパソコン本体ボデ
ィの構造を示す模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a structure of a personal computer main body according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例7における腕時計のケースの
表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 16 is a schematic view showing a surface treatment step of a wristwatch case in Embodiment 7 of the present invention.

【図17】本発明の実施例7における腕時計のケースの
表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram showing a surface treatment step of a wristwatch case in Embodiment 7 of the present invention.

【図18】本発明の実施例7における腕時計のケースの
構造を示す模式図である。
FIG. 18 is a schematic view showing a structure of a wristwatch case according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施例8における腕時計のバンドの
駒の表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 19 is a schematic view showing a surface treatment step of a wristband piece according to Embodiment 8 of the present invention.

【図20】本発明の実施例8における腕時計のケースバ
ンドの駒の表面処理工程を示す模式図である。
FIG. 20 is a schematic diagram showing a surface treatment step of a case band piece of a wristwatch according to an eighth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施例8における腕時計のケースバ
ンドの駒の構造を示す模式図である。
FIG. 21 is a schematic view showing a structure of a case band piece of a wristwatch according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空槽 3 ヒ−タ− 4 ガス導入管 5 ガス排気管 6 ガス導入弁 7 真空ポンプ 8 電磁弁 9 大気解放管 10 ベント弁 23 TiN被膜 24 TiC被膜 25 硬質カーボン被膜 26 中間層 27 TiN被膜 28 マスキング層 29 TiN被膜 30 金−チタン合金被膜 31 TiN被膜 32 金−チタン合金被膜 33 マスキング層 34 TiC被膜 35 マスキング層 36 TiC被膜 100 基材 101 内部硬化層 102 第1の硬化層 103 第2の硬化層 104 窒素 105 酸素 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum tank 3 Heater 4 Gas introduction pipe 5 Gas exhaust pipe 6 Gas introduction valve 7 Vacuum pump 8 Solenoid valve 9 Atmospheric release pipe 10 Vent valve 23 TiN coating 24 TiC coating 25 Hard carbon coating 26 Intermediate layer 27 TiN coating 28 Masking layer 29 TiN coating 30 Gold-titanium alloy coating 31 TiN coating 32 Gold-titanium alloy coating 33 Masking layer 34 TiC coating 35 Masking layer 36 TiC coating 100 Base 101 Internal hardened layer 102 First hardened layer 103 Second hardened Layer 104 nitrogen 105 oxygen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 14/06 C23C 14/06 A B 16/27 16/27 Fターム(参考) 4F100 AA12C AA15C AA15E AA16E AA17C AA36A AA36B AA37C AA40C AB01E AB11E AB12A AB12B AB12D AB13D AB25E AB31A AB31B AB31E BA03 BA05 BA07 BA10B BA10C BA10E BA13 BA25 BA26 EG002 EH662 EJ082 EJ242 EJ262 EJ422 EJ502 EJ522 EJ582 EJ592 EJ602 EJ612 EJ852 GB41 GB48 HB00C JB12A JB12B JK12C JL10C JM02C YY00A YY00B YY00C 4K029 AA02 AA26 BA55 BA60 BB02 BB03 BD00 BD06 CA03 EA01 EA03 FA04 HA02 4K030 AA09 BA28 BB13 CA02 CA11 FA01 HA04 JA09 JA12 LA24──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) C23C 14/06 C23C 14/06 AB 16/27 16/27 F term (reference) 4F100 AA12C AA15C AA15E AA16E AA17C AA36A AA36B AA37C AA40C AB01E AB11E AB12A AB12B AB12D AB13D AB25E AB31A AB31B AB31E BA03 BA05 BA07 BA10B BA10C BA10E BA13 BA25 BA26 EG002 EH662 EJ082 EJ242 EJ262 EJ422 EJ502 EJ522 EJ582 EJ592 EJ602 EJ612 EJ852 GB41 GB48 HB00C JB12A JB12B JK12C JL10C JM02C YY00A YY00B YY00C 4K029 AA02 AA26 BA55 BA60 BB02 BB03 BD00 BD06 CA03 EA01 EA03 FA04 HA02 4K030 AA09 BA28 BB13 CA02 CA11 FA01 HA04 JA09 JA12 LA24

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に硬質装飾被膜を有する基材におい
て、前記基材はチタンまたはチタン合金からなり、前記
基材は、表面から内部に向かって任意の深さに形成され
た窒素及び酸素を固溶する第1の硬化層と、該第1の硬
化層より内部に向かって任意の深さに形成された第2の
硬化層とからなる内部硬化層と、該内部硬化層の表面に
被覆形成された硬質装飾被膜とを有することを特徴とす
る硬質装飾被膜を有する基材。
1. A substrate having a hard decorative coating on the surface, wherein the substrate is made of titanium or a titanium alloy, and the substrate is formed of nitrogen and oxygen formed at an arbitrary depth from the surface toward the inside. An inner hardened layer consisting of a first hardened layer that forms a solid solution, a second hardened layer formed at an arbitrary depth from the first hardened layer toward the inside, and covers the surface of the inner hardened layer A substrate having a hard decorative film, comprising: a hard decorative film formed.
【請求項2】 前記内部硬化層は、第1の硬化層に、
0.6〜8.0W%の窒素と1.0〜14.0W%の酸
素とを固溶し、第2の硬化層に、0.5〜14.0W%
の酸素を固溶していることを特徴とする請求項1記載の
硬質装飾被膜を有する基材。
2. The internal hardened layer includes a first hardened layer,
0.6 to 8.0 W% of nitrogen and 1.0 to 14.0 W% of oxygen are dissolved, and 0.5 to 14.0 W% is added to the second cured layer.
2. The substrate having a hard decorative film according to claim 1, wherein oxygen is dissolved as a solid solution.
【請求項3】 前記基材に形成された内部硬化層は、第
1の硬化層が、表面から内部に向かって約1μmの範囲
に形成され、前記第2の硬化層が、前記第1の硬化より
も深く、表面から内部に向かって約20μmの範囲に形
成されていることを特徴とする請求項1記載の硬質装飾
被膜を有する基材。
3. The internal cured layer formed on the substrate, wherein the first cured layer is formed in a range of about 1 μm from the surface toward the inside, and the second cured layer is formed of the first cured layer. 2. The substrate having a hard decorative coating according to claim 1, wherein the substrate is formed deeper than the hardening and in a range of about 20 [mu] m from the surface toward the inside.
【請求項4】 前記硬質装飾被膜は、周期律表の4a、
5a、6a族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭化物
または窒炭酸化物であることを特徴とする請求項1記載
の硬質装飾被膜を有する基材。
4. The hard decorative film according to claim 1, wherein the hard decorative film comprises 4a of the periodic table,
The substrate having a hard decorative coating according to claim 1, wherein the substrate is a nitride, carbide, oxide, nitrocarbide or nitrocarboxylate of a group 5a or 6a element.
【請求項5】 前記硬質装飾被膜は、硬質カーボン被膜
であることを特徴とする請求項1記載の硬質装飾被膜を
有する基材。
5. The substrate having a hard decorative coating according to claim 1, wherein the hard decorative coating is a hard carbon coating.
【請求項6】 前記基材に形成された内部硬化層と前記
硬質装飾被膜との間には、クロムまたはチタンを主体と
する下層と、シリコンまたはゲルマニウムを主体とする
上層とからなる2層構造の中間層を有することを特徴と
する請求項5記載の硬質装飾被膜を有する基材。
6. A two-layer structure comprising a lower layer mainly composed of chromium or titanium and an upper layer mainly composed of silicon or germanium between the internal hardened layer formed on the base material and the hard decorative coating. The substrate having a hard decorative coating according to claim 5, further comprising an intermediate layer.
【請求項7】 前記基材に形成された内部硬化層と前記
硬質装飾被膜との間には、チタンを主体とする下層と、
タングステン、炭化タングステン、炭化珪素、および炭
化チタンのうちのいずれかを主体とする上層との2層構
造の中間層を有することを特徴とする請求項5記載の硬
質装飾被膜を有する基材。
7. A lower layer mainly composed of titanium, between the internal hardened layer formed on the base material and the hard decorative coating,
The base material having a hard decorative film according to claim 5, further comprising an intermediate layer having a two-layer structure including an upper layer mainly composed of tungsten, tungsten carbide, silicon carbide, and titanium carbide.
【請求項8】 前記硬質装飾被膜は、0.1〜3.0μ
mの範囲に形成されていること特徴とする請求項1、請
求項4または請求項5記載の硬質装飾被膜を有する基
材。
8. The hard decorative coating has a thickness of 0.1 to 3.0 μm.
The base material having a hard decorative coating according to claim 1, wherein the base material is formed in a range of m.
【請求項9】 前記硬質装飾被膜の表面は、金色色調を
呈することを特徴とする請求項1、請求項4または請求
項8記載の硬質装飾被膜を有する基材。
9. The substrate having a hard decorative film according to claim 1, wherein the surface of the hard decorative film has a golden color tone.
【請求項10】 前記硬質装飾被膜の表面には、金また
は金合金からなる被膜が被覆されていることを特徴とす
る請求項9記載の硬質装飾被膜を有する基材。
10. The substrate having a hard decorative film according to claim 9, wherein the surface of the hard decorative film is coated with a film made of gold or a gold alloy.
【請求項11】 前記硬質装飾被膜を有する基材は、カ
メラボディ、携帯電話ボディ、携帯ラジオボディ、ビデ
オカメラボディ、ライターボディ、パソコン本体ボディ
の中の1つであるこを特徴とする請求項1、請求項2ま
たは請求項3記載の硬質装飾被膜を有する基材。
11. The body having the hard decorative coating is one of a camera body, a mobile phone body, a mobile radio body, a video camera body, a writer body, and a personal computer body. A substrate having the hard decorative coating according to claim 2 or 3.
【請求項12】 真空槽内にチタンまたはチタン合金か
らなる基材を配置して、焼鈍処理する加熱工程と、微量
の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを前記真空槽
内に導入し、所定の減圧状態下で真空槽内を700〜8
00℃の温度で所定時間加熱することにより、前記チタ
ンまたはチタン合金の基材の表面から内部へ窒素及び酸
素を拡散固溶させる硬化処理工程と、前記チタンまたは
チタン合金からなる基材を常温まで、冷却する冷却工程
と、前記基材表面を研磨する研磨工程と、前記基材を洗
浄する洗浄工程と、前記基材を真空槽内にセットして排
気する排気工程と、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、基材表面をイオンボンバードするイオンボ
ンバード工程と、前記基材表面に、スパッタリング処理
により金属または金属の炭化物からなる中間層を形成す
る工程と、前記真空槽内のアルゴンを排気して、該真空
槽内に炭素を含むガスを導入する工程と、前記真空槽内
にプラズマを発生させ、プラズマCVD処理により前記
中間層の表面にダイヤモンドライク・カーボン被膜を形
成する工程と、からなることを特徴とする硬質装飾被膜
を有する基材の製造方法。
12. A heating step of arranging a substrate made of titanium or a titanium alloy in a vacuum chamber and performing an annealing treatment, and introducing a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of oxygen component into the vacuum chamber; 700 to 8 in the vacuum chamber under a predetermined reduced pressure
By heating at a temperature of 00 ° C. for a predetermined time, a hardening treatment step of diffusing and dissolving nitrogen and oxygen from the surface of the titanium or titanium alloy substrate into the inside thereof, and bringing the titanium or titanium alloy substrate to room temperature A cooling step of cooling, a polishing step of polishing the surface of the base material, a cleaning step of cleaning the base material, an evacuation step of setting and evacuation of the base material in a vacuum chamber, An ion bombarding step of introducing and ionizing argon to ion bombard the substrate surface, a step of forming an intermediate layer made of metal or metal carbide by sputtering on the substrate surface, and argon in the vacuum chamber. Exhausting the gas and introducing a gas containing carbon into the vacuum chamber; generating plasma in the vacuum chamber; and performing plasma CVD on the surface of the intermediate layer. Process for producing a substrate having a step of forming a Yamondo like carbon coating, the rigid decorative coating, characterized in that it consists.
【請求項13】 前記中間層を形成する工程は、前記真
空槽内にアルゴンを導入してイオン化し、シリコン,タ
ングステン,炭化チタン,炭化珪素,及び炭化クロムの
内いずれかをターゲットとし、シリコン,タングステ
ン,炭化チタン炭化珪素,及び炭化クロムの内いずれか
1つを主体するこよを特徴とする請求項12記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法。
13. The step of forming the intermediate layer comprises introducing argon into the vacuum chamber and ionizing the same to target any one of silicon, tungsten, titanium carbide, silicon carbide, and chromium carbide. 13. The method for producing a substrate having a hard decorative coating according to claim 12, wherein one of tungsten, titanium carbide silicon carbide, and chromium carbide is mainly used.
【請求項14】 前記中間層を形成する工程は、前記真
空槽内にアルゴンを導入してイオン化し、クロムまたは
チタンをターゲットとし、クロムまたはチタンを主体と
する下層を形成する第1の中間層形成工程と、該工程に
続いて、シリコンまたはゲルマニウムをターゲットと
し、シリコンまたはゲルマニウムを主体とする上層を形
成する第2の中間層形成工程と、からなることを特徴と
する請求項12記載の硬質装飾被膜を有する基材の製造
方法。
14. The step of forming the intermediate layer includes the step of: introducing argon into the vacuum chamber and ionizing the first layer to form a lower layer mainly composed of chromium or titanium with chromium or titanium as a target. 13. The hard material according to claim 12, comprising: a forming step; and, subsequent to the forming step, a second intermediate layer forming step of forming an upper layer mainly composed of silicon or germanium using silicon or germanium as a target. A method for producing a substrate having a decorative coating.
【請求項15】 前記中間層を形成する工程は、前記真
空槽内にアルゴンを導入してイオン化し、チタンをター
ゲットとし、チタンを主体とする下層を形成する第1の
中間層形成工程と、該工程に続いて、タングステンをタ
ーゲットとし、タングステンを主体とする上層を形成す
る第2の中間層形成工程と、からなることを特徴とする
請求項12記載の硬質装飾被膜を有する基材の製造方
法。
15. The step of forming the intermediate layer includes the steps of: introducing argon into the vacuum chamber and ionizing the same, forming a lower layer mainly composed of titanium with titanium as a target, 13. The production of a substrate having a hard decorative film according to claim 12, comprising a second intermediate layer forming step of forming an upper layer mainly composed of tungsten, using tungsten as a target, following said step. Method.
【請求項16】 前記中間層を形成する工程は、前記真
空槽内にアルゴンを導入してイオン化し、チタンをター
ゲットとし、チタンを主体とする下層を形成する第1の
中間層形成工程と、該工程に続いて、前記真空槽内に炭
素を含むガスを導入し、タングステンまたはシリコンを
ターゲットとし、炭化タングステンまたは炭化シリコン
を主体とする上層を形成する第2の中間層形成工程と、
からなることを特徴とする請求項12記載の硬質装飾被
膜を有する基材の製造方法。
16. The step of forming the intermediate layer includes the steps of: introducing argon into the vacuum chamber and ionizing the same to form a lower layer mainly composed of titanium with titanium as a target; Subsequent to this step, a second intermediate layer forming step of introducing a gas containing carbon into the vacuum chamber, targeting tungsten or silicon, and forming an upper layer mainly containing tungsten carbide or silicon carbide,
The method for producing a substrate having a hard decorative coating according to claim 12, comprising:
【請求項17】 真空槽内にチタンまたはチタン合金か
らなる基材を配置して、焼鈍処理する加熱工程と、微量
の酸素成分を含有する窒素主体の混合ガスを前記真空槽
内に導入し、所定の減圧状態下で真空槽内を700〜8
00℃の温度で所定時間加熱することにより、前記チタ
ンまたはチタン合金の基材の表面から内部へ窒素及び酸
素を拡散固溶させる硬化処理工程と、前記チタンまたは
チタン合金からなる基材を常温まで、冷却する冷却工程
と、前記基材表面を研磨する研磨工程と、前記基材を洗
浄する洗浄工程と、前記基材を真空槽内にセットして排
気する排気工程と、前記真空槽内にアルゴンを導入して
イオン化し、基材表面をイオンボンバードするイオンボ
ンバード工程と、前記基材表面に、イオンプレーティン
グまたはスパッタリング処理により、周期律表の4a、
5a、6a族元素の窒化物、炭化物、酸化物、窒炭化物
または窒炭酸化物からなる硬質装飾被膜を形成する工程
と、からなることを特徴とする硬質装飾被膜を有する基
材の製造方法。
17. A heating step of placing a substrate made of titanium or a titanium alloy in a vacuum chamber and performing an annealing treatment, and introducing a mixed gas mainly composed of nitrogen containing a trace amount of an oxygen component into the vacuum chamber. 700 to 8 in the vacuum chamber under a predetermined reduced pressure
By heating at a temperature of 00 ° C. for a predetermined time, a hardening treatment step of diffusing and dissolving nitrogen and oxygen from the surface of the titanium or titanium alloy substrate to the inside thereof, A cooling step of cooling, a polishing step of polishing the surface of the base material, a cleaning step of cleaning the base material, an evacuation step of setting and evacuation of the base material in a vacuum chamber, An ion bombarding step of introducing argon to ionize and ion bombarding the surface of the substrate, and applying ion plating or sputtering treatment to the surface of the substrate, 4a of the periodic table,
Forming a hard decorative coating made of a nitride, carbide, oxide, nitrided carbide or carbonitride of a group 5a or 6a element.
【請求項18】 前記硬質装飾被膜を有する基材の製造
方法は、前記硬質装飾被膜を形成する工程の後に、該硬
質装飾被膜表面に、イオンプレーティングまたはスパッ
タリング処理により、金または金合金被膜を形成する工
程と、からなることを特徴とする請求項17記載の硬質
装飾被膜を有する基材の製造方法。
18. The method of manufacturing a substrate having a hard decorative film, the method comprising: after the step of forming the hard decorative film, forming a gold or gold alloy film on the surface of the hard decorative film by ion plating or sputtering. The method for producing a substrate having a hard decorative film according to claim 17, comprising a step of forming.
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