JP2005272901A - 装飾品の製造方法、装飾品および時計 - Google Patents

装飾品の製造方法、装飾品および時計 Download PDF

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Abstract

【課題】主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域とが所定のパターンで配され、かつ、耐久性に優れた装飾品を提供すること、前記装飾品を製造することができる装飾品の製造方法を提供すること、また、前記装飾品を備えた時計を提供すること。
【解決手段】本発明の装飾品の製造方法は、表面付近にダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されたダイヤモンド様炭素膜3を有する部材10Aに対し、マスク5を被覆する工程(1d)と、下地層40の一部とともにダイヤモンド様炭素膜3の一部を除去するダイヤモンド様炭素膜除去工程(1e)と、少なくとも、ダイヤモンド様炭素膜除去工程においてダイヤモンド様炭素膜3が除去された除去部7に非DLC部6を形成する非DLC部形成工程(1f)と、マスク5を除去する工程(1g)とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、装飾品の製造方法、装飾品および時計に関する。
ダイヤモンド様炭素(DLC)は、硬度が高く、耐磨耗性に優れている。また、ダイヤモンド様炭素は、重厚な光沢を有しているため、近年、装飾品への適用も提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、鏡面または光沢面仕上げを行った基体表面にダイヤモンド様炭素薄膜を設けることにより、干渉色を反射させる装飾品が提案されている。
また、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、所定のパターンで金属被膜を形成し、ダイヤモンド様炭素と金属材料とのコントラスト(色調の違い)により、美的外観の更なる向上を図る試みがある。しかしながら、金属材料は、一般に、ダイヤモンド様炭素との密着性に劣っている。したがって、ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された金属被膜は、剥離し易く、得られる装飾品の耐久性は、著しく低いものであった。そこで、金属被膜の成膜条件等を種々検討する等の試みが行われているが、いずれも、満足のいく結果は得られていない。
特開昭64−3034号公報(特許請求の範囲)
本発明の目的は、主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域とが所定のパターンで配され、かつ、耐久性に優れた装飾品を提供すること、前記装飾品を製造することができる装飾品の製造方法を提供すること、また、前記装飾品を備えた時計を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の装飾品の製造方法は、表面付近にダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されたダイヤモンド様炭素膜を有する部材に対し、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された非DLC部を形成する工程を有する装飾品の製造方法であって、
前記ダイヤモンド様炭素膜の一部を除去するダイヤモンド様炭素膜除去工程と、
少なくとも、前記ダイヤモンド様炭素膜除去工程において前記ダイヤモンド様炭素膜が除去された除去部に前記非DLC部を形成する非DLC部形成工程とを有することを特徴とする。
これにより、主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域とが所定のパターンで配され、かつ、耐久性に優れた装飾品を提供することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、非DLC部は、主として金属材料で構成されたものであることが好ましい。
これにより、装飾品の美的外観(特に、ダイヤモンド様炭素膜と非DLC部との色調の組合せによる美的外観)は特に優れたものとなる。また、金属材料は、一般に、装飾性(美的外観)に優れるものの、ダイヤモンド様炭素との密着性が特に悪い材料である。したがって、非DLC部が主として金属材料で構成されたものであると、本発明の効果がより顕著に現れる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記部材は、基材と、
前記基材上の少なくとも一部に形成された少なくとも1層の下地層と、
前記下地層上の少なくとも一部に形成された前記ダイヤモンド様炭素膜とを有するものであることが好ましい。
これにより、最終的に得られる装飾品において残存するダイヤモンド様炭素膜と基材との密着性(下地層を介しての密着性)を特に優れたものとすることができるとともに、ダイヤモンド様炭素膜除去工程を容易かつ確実に行うことができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記部材は、前記下地層として、Cu、Cr、Au、Si、Ag、W、Ti、Al、Ni、Sn、およびVからなる群より選択される少なくとも1種および/またはTi化合物を含む材料で構成された層を有するものであることが好ましい。
これにより、基材とダイヤモンド様炭素膜との密着性(下地層を介しての密着性)を特に優れたものとすることができる。また、ダイヤモンド様炭素膜除去工程を容易かつ確実に行うことができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記部材は、前記下地層として、実質的に前記除去部に対応する部位にのみ設けられた層を有することが好ましい。
これにより、ダイヤモンド様炭素膜除去工程において、部材上にマスクを被覆することなく、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を選択的に除去することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記基材は、Fe、Cu、Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Si、ZrおよびWからなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金を主とする材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、基材と下地層との密着性をより優れたものとすることができる。また、基材の加工性が向上し、成形の自由度が増す。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜の下地を溶解または剥離し得る除去剤を、前記ダイヤモンド様炭素膜上から付与し、前記除去剤を前記ダイヤモンド様炭素膜中に浸透させ、前記ダイヤモンド様炭素膜の下地とともに、前記ダイヤモンド様炭素膜を除去することにより、前記ダイヤモンド様炭素膜除去工程を行うことが好ましい。
これにより、ダイヤモンド様炭素膜が被覆された母材(例えば、基材等)等に実質的なダメージ(表面の荒れ等)を与えることなく、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を容易かつ確実に除去することができる。その結果、最終的に得られる装飾品の美的外観を特に優れたものとすることができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜上の一部に、マスクを被覆した状態で、前記部材に前記除去剤を付与することが好ましい。
これにより、所望の形状の除去部を、より確実に形成することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜は、気相成膜法により形成されたものであることが好ましい。
これにより、優れた特性(例えば、硬度、潤滑性(滑り性)、色彩等)のダイヤモンド様炭素膜を比較的容易に形成することができるとともに、ダイヤモンド様炭素膜除去工程においては、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を容易かつ確実に除去することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜は、0.05〜10μm/hの成膜速度で形成されたものであることが好ましい。
これにより、優れた特性(例えば、硬度、潤滑性(滑り性)、色彩等)のダイヤモンド様炭素膜を比較的容易に形成することができるとともに、ダイヤモンド様炭素膜除去工程においては、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を容易かつ確実に除去することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜の平均厚さは、0.5〜2.0μmであることが好ましい。
これにより、装飾品において、ダイヤモンド様炭素が有する優れた特性(例えば、硬度、潤滑性(滑り性)、色彩等)を十分に発揮させることができるとともに、ダイヤモンド様炭素膜除去工程においては、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を容易かつ確実に除去することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、ボールオンディスク法により測定される前記ダイヤモンド様炭素膜の摩擦係数μは、0.05〜0.7であることが好ましい。
これにより、得られる装飾品におけるザラツキ感を効果的に防止することができ、装飾品が皮膚に接触したときの違和感、不快感を低減、防止することができる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記ダイヤモンド様炭素膜のビッカース硬度Hvは、800〜5000であることが好ましい。
これにより、得られる装飾品は、特に優れた耐擦傷性、耐磨耗性を有するものとなる。
本発明の装飾品の製造方法では、前記非DLC部形成工程において、少なくとも前記除去部およびその周辺に前記非DLC部を形成した後、
前記ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された前記非DLC部を選択的に除去する非DLC部除去工程を有することが好ましい。
ダイヤモンド様炭素膜と、当該ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された被膜(非DLC部)との密着性は、一般に低い。このため、ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された非DLC部を、容易かつ確実に除去することができる。したがって、部材上にマスクを被覆する工程等を省略しても、所望の部位に選択的に非DLC部が設けられた装飾品を効率良く製造することができる。
本発明の装飾品は、本発明の方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域とが所定のパターンで配され、かつ、耐久性に優れた装飾品を提供することができる。
本発明の装飾品は、時計用外装部品であることが好ましい。
このように、装飾品としての外観の美しさとともに、実用品としての耐久性、耐食性、耐磨耗性等の特性が求められる時計用外装部品に、本発明は好適に適用することができる。
本発明の時計は、本発明の装飾品を備えたことを特徴とする。
これにより、長期間にわたって優れた美的外観を保持することができる時計を提供することができる。
本発明によれば、主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域とが所定のパターンで配され、かつ、耐久性に優れた装飾品を提供すること、前記装飾品を製造することができる装飾品の製造方法を提供すること、また、前記装飾品を備えた時計を提供することができる。
以下、本発明の装飾品の製造方法、装飾品および時計の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1、図2は、本発明の装飾品の製造方法の第1実施形態を示す断面図である。
まず、部材10Aおよび部材10Aの製造方法について説明する。
図1に示すように、部材10Aは、基材2の表面の少なくとも一部(1a)に、下地層40を形成する工程(1b)と、下地層40の表面の少なくとも一部に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されるダイヤモンド様炭素膜3を形成する工程(1c)とを有する方法により、製造することができる。
[基材]
基材2は、いかなる材料で構成されるものであってもよく、金属材料で構成されるものであっても、非金属材料で構成されるものであってもよい。
基材2が金属材料で構成される場合、特に優れた強度特性を有する装飾品1Aを提供することができる。また、基材2が金属材料で構成される場合、基材2の表面粗さが比較的大きい場合であっても、後述する下地層40、ダイヤモンド様炭素膜3を形成する際のレベリング効果により、得られる装飾品1Aの表面粗さを小さくすることができる。例えば、基材2の表面に対する切削加工、研磨加工などによる機械加工を省略しても、鏡面仕上げを行うことが可能となったり、基材2がMIM法により成形されたもので、その表面が梨地面である場合でも、容易に鏡面にすることができる。これにより、光沢に優れた装飾品を得ることができる。
基材2が非金属材料で構成される場合、比較的軽量で携帯し易く、かつ、重厚な外観を有する装飾品1Aを提供することができる。また、基材2が非金属材料で構成される場合、比較的容易に、所望の形状に成形することができる。また、基材2が非金属材料で構成される場合、電磁ノイズを遮蔽する効果も得られる。
基材2を構成する金属材料としては、例えば、Fe、Cu、Zn、Ni、Mg、Cr、Mn、Mo、Nb、Al、V、Zr、Sn、Au、Pd、Pt、Agや、これらのうち少なくとも1種を含む合金等が挙げられる。この中でも特に、Fe、Cu、Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Si、ZrおよびWからなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金を主とする材料であるのが好ましい。基材2が前述したような材料で構成されることにより、基材2と、後述する下地層40との密着性が特に優れたものとなる。また、基材2が、Cu、ZnおよびNiからなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金で構成されたものであると、基材2と、後述する下地層40との密着性が特に優れたものとなるとともに、基材2の加工性が向上し、基材2の成形の自由度がさらに増す。
また、基材2を構成する非金属材料としては、例えば、プラスチックやセラミックス、石材、木材等が挙げられる。
プラスチックとしては、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂が挙げられる。
基材2がプラスチックで構成される場合、比較的軽量で携帯し易く、かつ、重厚な外観を有する装飾品1Aを得ることができる。また、基材2がプラスチックで構成される場合、比較的容易に、所望の形状に成形することができる。このため、複雑な形状を有する装飾品1A(部材10A)であっても、比較的容易に製造することができる。また、基材2がプラスチックで構成される場合、電磁ノイズを遮蔽する効果が得られる。
セラミックスとしては、例えば、Al23、SiO2、TiO2、Ti23、ZrO2、Y23、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の酸化物系セラミックス、AlN、Si34、SiN、TiN、BN、ZrN、HfN、VN、TaN、NbN、CrN、Cr2N等の窒化物系セラミックス、グラファイト、SiC、ZrC、Al43、CaC2、WC、TiC、HfC、VC、TaC、NbC等の炭化物系のセラミックス、ZrB、MoB等のホウ化物系のセラミックス、あるいは、これらのうちの2以上を任意に組み合わせた複合セラミックスが挙げられる。
基材2が前記のようなセラミックスで構成される場合、高強度、高硬度の装飾品1A(部材10A)を得ることができる。
基材2の製造方法は、特に限定されない。
基材2が金属材料で構成される場合、その製造方法としては、例えば、プレス加工、切削加工、鍛造加工、鋳造加工、粉末冶金焼結、金属粉末射出成形(MIM)、ロストワックス法等が挙げられるが、この中でも特に、鋳造加工または金属粉末射出成形(MIM)が好ましい。鋳造加工、金属粉末射出成形(MIM)は、特に、加工性に優れている。このため、これらの方法を用いた場合、複雑な形状の基材2を比較的容易に得ることができる。
金属粉末射出成形(MIM)は、通常、以下のようにして行われる。
まず、金属粉と有機バインダーとを含む材料を混合、混練して混練物を得る。
次に、この混練物を射出成形することにより成形体を形成する。
その後、この成形体に対して、脱脂処理(脱バインダー処理)を施し、脱脂体を得る。この脱脂処理は、通常、減圧条件下で、加熱することにより行われる。
さらに、得られた脱脂体を焼結することにより、焼結体を得る。この焼結処理は、通常、前記脱脂処理より高温で加熱することにより行われる。
本発明では、以上のようにして得られる焼結体を基材として用いることができる。
また、基材2が前記のようなプラスチックで構成される場合、その製造方法としては、例えば、圧縮成形、押出成形、射出成形、光造形等が挙げられる。
また、基材2が前記のようなセラミックスで構成される場合、その製造方法は、特に限定されないが、金属粉末射出成形(MIM)であるのが好ましい。金属粉末射出成形(MIM)は、特に、加工性に優れているため、複雑な形状の基材2を比較的容易に得ることができる。
また、基材2の表面に対しては、例えば、鏡面加工、スジ目加工、梨地加工等の表面加工が施されているのが好ましい。これにより、得られる装飾品1Aの表面の光沢具合にバリエーションを持たせることが可能となり、装飾品1Aの装飾性をさらに向上させることができる。
また、このような表面加工を施した基材2を用いて製造される装飾品1A(部材10A)は、ダイヤモンド様炭素膜3に対して前記表面加工を直接施すことにより得られるものに比べて、ダイヤモンド様炭素膜3のギラツキ等が抑制されたものとなり、特に美的外観に優れたものとなる。
また、基材2と下地層40との密着性の向上等を目的として、後述する下地層40の形成に先立ち、基材2に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄、酸洗浄、水洗、有機溶剤洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング処理等が挙げられるが、この中でも特に、清浄化処理が好ましい。基材2の表面に、清浄化処理を施すことにより、基材2と下地層40との密着性が特に優れたものとなる。
[下地層の形成]
基材2の表面に、下地層40を形成する(1b)。
下地層40は、その少なくとも一部が、後述する除去剤により除去されるものである。このような下地層40が設けられることにより、後述するダイヤモンド様炭素膜除去工程において、基材2の表面の荒れ等を十分に防止しつつ、ダイヤモンド様炭素膜3を容易かつ確実に除去することが可能になる。
また、下地層40は、例えば、基材2とダイヤモンド様炭素膜3との密着性を向上させる機能や、基材2の孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能、保管時(ダイヤモンド様炭素膜3の形成の工程までの間)等に腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
下地層40の形成方法としては、例えば、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式めっき法、溶射、金属箔の接合等が挙げられるが、この中でも特に、湿式めっき法または乾式めっき法が好ましい。
下地層40の形成方法として、湿式めっき法または乾式めっき法を用いることにより、形成される下地層40は、基材2との密着性に特に優れたものとなる。その結果、得られる装飾品1A(部材10A)の長期耐久性は、特に優れたものとなる。
また、下地層40は、例えば、基材2の表面に、酸化処理、窒化処理、クロメート処理、炭化処理、酸浸漬、酸電解処理、アルカリ浸漬処理、アルカリ電解処理等の化学処理を施すことにより形成された被膜、特に、不動態膜であってもよい。
下地層40の構成材料としては、例えば、Cu、Cr、Au、Si、Ag、W、Ti、Co、Pd、In、Sn、Ni、Zn、Al、Fe、Ge、Vやこれらのうち少なくとも1種を含む合金等の金属材料、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等。セラミックスを含む。)、各種樹脂材料またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられる。この中でも、下地層40の構成材料としては、Cu、Cr、Au、Si、Ag、W、Ti、Al、Ni、SnおよびVからなる群より選択される少なくとも1種および/またはTi化合物(例えば、TiN、TiC、TiCN等)を含む材料が好ましい。これにより、基材2とダイヤモンド様炭素膜3との密着性を特に優れたものとすることができる。また、下地層40がこのような材料で構成されたものであると、後述するような除去剤を用いることにより、所望の部位の下地層40を、容易かつ確実に除去することができる。これにより、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜3を容易かつ確実に除去することができる。
また、下地層40の構成材料は、基材2を構成する材料(構成元素)またはダイヤモンド様炭素膜3を構成する材料(構成元素)のうち少なくとも1種を含むものであってもよい。これにより、基材2、ダイヤモンド様炭素膜3との密着性がさらに向上する。
下地層40の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、0.1〜20.0μmであるのが好ましく、0.5〜10.0μmであるのがより好ましい。下地層40の平均厚さが前記下限値未満であると、下地層40の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、下地層40の平均厚さが前記上限値を超えると、下地層40の各部位における膜厚のばらつきが大きくなる傾向を示す。また、下地層40の内部応力が高くなり、クラックが発生し易くなる。
以上説明したように、基材2の表面に、下地層40を形成することにより、基材2とダイヤモンド様炭素膜3との密着性、装飾品1A(部材10A)の耐食性がさらに優れたものとなる。その結果、装飾品1Aは、特に耐久性に優れたものとなる。
なお、下地層40は、図示の構成では基材2の全面に形成されているが、基材2の表面の少なくとも一部に形成されるものであればよい。また、下地層40の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、下地層40は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
また、下地層40とダイヤモンド様炭素膜3との密着性の向上等を目的として、後述するダイヤモンド様炭素膜3の形成に先立ち、下地層40に対して、前処理を施してもよい。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄、酸洗浄、水洗、有機溶剤洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング処理等が挙げられるが、この中でも特に、清浄化処理が好ましい。下地層40の表面に、清浄化処理を施すことにより、下地層40とダイヤモンド様炭素膜3との密着性が特に優れたものとなる。
[ダイヤモンド様炭素膜の形成]
下地層40の表面に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されたダイヤモンド様炭素膜3を形成する(1c)。
ダイヤモンド様炭素膜3は、優れた光沢を有する。このため、装飾品1A全体としての美的外観を特に優れたものとすることができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜3は、高硬度で、優れた耐磨耗性・耐擦傷性を有している。このため、ダイヤモンド様炭素膜3を有することにより、装飾品1A(部材10A)の破損、損傷等を効果的に防止することができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜3は、優れた潤滑性を有する。このため、ダイヤモンド様炭素膜3が形成された部位における摩擦を有効に低減させることができる。その結果、例えば、装飾品1Aが、摺動させて用いるようなもの(例えば、ネジ部を有するようなものや、後述するような回転ベゼル、ボタン、ネジロック式りゅうず、歯車、輪列受け等)であって、その摺動部にダイヤモンド様炭素膜3を有するものである場合、その摺動操作を円滑に行うことができる。また、摩擦による装飾品1Aの破損、故障等も、効果的に防止することができる。
潤滑性を示す指標としては、例えば、JIS R 1613に準じて測定されるボールオンディスク法での摩擦係数μ等が挙げられる。ボールオンディスク法により測定されるダイヤモンド様炭素膜3の摩擦係数μは、0.05〜0.7程度であるのが好ましく、0.1〜0.5程度であるのがより好ましく、0.1〜0.35程度であるのがさらに好ましい。ダイヤモンド様炭素膜3の摩擦係数μがこのような範囲の値であると、ダイヤモンド様炭素膜3が形成された部位における摩擦をより有効に低減させることができ、装飾品1Aの摺動操作をより円滑に行うことができる。また、ダイヤモンド様炭素膜3の摩擦係数μがこのような範囲の値であると、装飾品1A(部材10A)の滑り性が向上し、例えば、後述する非DLC部除去工程において、不要な非DLC部(ダイヤモンド様炭素膜3の表面に形成された非DLC部)を容易かつ確実に除去することができる。また、これにより、装飾品1Aの使用(特に、長期間の使用)による汚れの付着等を効果的に防止することができる。また、ダイヤモンド様炭素膜3の摩擦係数μがこのような範囲の値であると、ザラツキ感を軽減、防止することができ、装飾品1Aが皮膚等に接触したときの違和感、不快感を軽減、防止することができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜3は、高硬度で、優れた耐摩耗性・耐擦傷性を有する。このため、繰り返し摩擦が起こる部位に設けられても、前述したような効果を長期間にわたって維持することができる。したがって、ダイヤモンド様炭素膜3を有する装飾品1A(部材10A)は、優れた耐久性を有する。また、ダイヤモンド様炭素膜3が優れた耐擦傷性を有することにより、装飾品1Aは、より長期間にわたって、優れた美的外観を保持することができる。
ダイヤモンド様炭素膜3のビッカース硬度Hvは、700以上であるのが好ましく、800〜5000であるのがより好ましく、2000〜5000であるのがさらに好ましい。ダイヤモンド様炭素膜3のビッカース硬度Hvがこのような範囲の値であると、上述した効果がさらに顕著なものとなる。
また、ダイヤモンド様炭素膜3は、汚れが付着し難い性質、すなわち、優れた防汚性を有している。また、汚れが付着した場合であっても、その汚れを容易に除去することが可能である。したがって、ダイヤモンド様炭素膜3を有する装飾品1Aは、長期間にわたって、優れた美的外観を保持することができる。
ダイヤモンド様炭素膜3は、いかなる方法で形成されたものであってもよいが、気相成膜法(乾式めっき法)で形成されたものであるのが好ましく、この中でも特に、熱CVD、プラズマCVD(RFプラズマCVD、ECRプラズマCVD等)、レーザーCVDなどの化学蒸着法(CVD)、化学スパッタリング、物理スパッタリングなどのスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングのうちいずれかの方法で形成されたものであるのが好ましい。このような方法を用いることにより、ムラの少ない均質なダイヤモンド様炭素膜3を比較的容易に得ることができる。また、このような方法によれば、基材2、下地層40との密着性に優れたダイヤモンド様炭素膜3を形成することができる。その結果、得られる装飾品1Aは、耐食性、耐久性に優れたものとなる。
また、上記のような乾式めっき法を用いてダイヤモンド様炭素膜3を形成することにより、以下のような効果が得られる。
すなわち、後述するスパッタリングの説明で代表されるように、雰囲気ガスの組成を適宜選択することにより、容易に、所望の組成を有するダイヤモンド様炭素膜3を形成することができる。このように、ダイヤモンド様炭素膜3の組成を容易に調整することにより、ダイヤモンド様炭素膜3の特性(例えば、色、光沢度、硬度等)を調整することが可能となる。
以下、スパッタリングによるダイヤモンド様炭素膜3の形成方法の一例について説明する。
スパッタリングは、通常、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを主とする雰囲気ガス中で行われるが、雰囲気ガス中には、メタンガス、エタンガス等の炭化水素ガスや水素ガス等が含まれているのが好ましい。これにより、形成されるダイヤモンド様炭素膜3を、水素添加されたDLCで構成されたものとすることができる。ダイヤモンド様炭素膜3が水素添加されたDLCで構成されたものであると、ダイヤモンド様炭素膜3の摩擦係数が低下し、潤滑性がさらに向上する。
雰囲気ガス中における炭化水素ガスおよび水素ガスの総含有率は、10vol%以上であることが好ましい。これにより、DLCへの水素添加をより効果的に行うことが可能となる。
なお、雰囲気ガス中には、例えば、O、N、NH等の反応性ガスが含まれていてもよい。このような反応性ガスを含む雰囲気ガス中で、スパッタリングを行うことにより、C、H以外の元素が添加されたダイヤモンド様炭素膜3を形成することができる。これにより、ダイヤモンド様炭素膜3と下地層40との密着性を高めたり、ダイヤモンド様炭素膜3の硬度等を調整することができる。
また、ターゲットとしては、通常、グラファイト等が用いられる。
なお、ターゲットとして、C、H以外の元素(例えば、N、O、Ti、Al、Cr、Si、Zr、Mo、W、B、P、F等)を含む材料を用いたり、このような材料とグラファイトとの混合物を用いてもよい。これにより、C、H以外の元素が添加されたダイヤモンド様炭素膜3を形成することができる。その結果、ダイヤモンド様炭素膜3と下地層40との密着性を高めたり、ダイヤモンド様炭素膜3の色調、硬度等を調整することが可能となる。
また、このようなスパッタリングは、高周波(RF)放電により行うのが好ましい。これにより、プラズマ密度を高くすることができ、またアーク放電を効果的に防止することができる。また、スパッタリングを高周波(RF)放電により行うことにより、形成されるダイヤモンド様炭素膜3の基材2、下地層40に対する密着性を特に優れたものとすることができる。
ダイヤモンド様炭素膜3の成膜速度は、特に限定されないが、0.05〜10μm/hであるのが好ましく、0.1〜3μm/hであるのがより好ましい。ダイヤモンド様炭素膜3の成膜速度が前記下限値未満であると、形成されるダイヤモンド様炭素膜3中の空孔率が低くなりすぎ(ダイヤモンド様炭素膜3が緻密なものとなり)、後述する工程において、ダイヤモンド様炭素膜3を効率良く除去するのが困難となる場合がある。また、ダイヤモンド様炭素膜3の成膜速度が前記下限値未満であると、成膜に時間がかかり、装飾品1A(部材10A)の生産性が低下する。一方、ダイヤモンド様炭素膜3の成膜速度が前記上限値を超えると、ダイヤモンド様炭素膜3の厚さのばらつきが大きくなり易い。
ダイヤモンド様炭素膜3の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜5.0μmであるのが好ましく0.5〜2.0μmであるのがより好ましい。ダイヤモンド様炭素膜3の平均厚さをこのような範囲内の値にすることにより、前述したダイヤモンド様炭素膜3の効果をより顕著に発揮させることができる。
これに対し、ダイヤモンド様炭素膜3の平均厚さが前記下限値未満であると、基材2、下地層40の構成材料、厚さ等によっては、前述したダイヤモンド様炭素膜3の効果を十分に発揮させるのが困難となる場合がある。また、ダイヤモンド様炭素膜3の平均厚さが前記上限値を超えると、ダイヤモンド様炭素膜3の内部応力が高くなり、ダイヤモンド様炭素膜3と下地層40との密着性が低下したり、クラックが発生し易くなる。その結果、装飾品1Aの耐久性が低下し、安定した美的外観が得られなくなる。また、ダイヤモンド様炭素膜3の平均厚さが前記上限値を超えると、後述する工程において、ダイヤモンド様炭素膜3を効率良く除去するのが困難となる場合がある。
なお、ダイヤモンド様炭素膜3の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、ダイヤモンド様炭素膜3は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。また、ダイヤモンド様炭素膜3は、図示の構成では下地層40の全面に形成されているが、下地層40の表面の一部に形成されているものであってもよい。また、ダイヤモンド様炭素膜3は、その少なくとも一部が下地層40の表面に形成されていればよく、例えば、ダイヤモンド様炭素膜3は、その一部が、下地層40を介さずに、基材2の表面に直接形成されたものであってもよい。
次に、上述した部材10Aからダイヤモンド様炭素膜3の一部を除去し、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)以外の材料で構成された非DLC部6を形成し、装飾品1Aを得る方法について説明する。
図2に示すように、本実施形態の装飾品の製造方法は、部材10Aの表面の一部(1c)に、マスク5を形成する工程(1d)と、除去剤を用いて、マスク5が被覆されていない部位の下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を除去する工程(1e)と、ダイヤモンド様炭素膜3が除去された除去部7に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)以外の材料で構成された非DLC部6を形成する工程(1f)と、マスク5を除去する工程(1g)とを有する。
[マスクの被覆(マスキング工程)]
まず、ダイヤモンド様炭素膜3の表面の一部(1c)に、マスク5を被覆する(1d)。このマスク5は、後述する下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を除去する工程において、被覆した部位の下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を保護する機能を有する。
本実施形態のように、マスク5を形成することにより、後述する工程において、下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3の選択的な除去を、容易かつ確実に行うことができる。これにより、微細なパターンのダイヤモンド様炭素膜3を有する装飾品1Aを容易に得ることができる。また、これにより、前述したようなダイヤモンド様炭素膜3の特性を、最終的に得られる装飾品1Aにおいても、十分に発揮することができる。また、下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を選択的に除去することにより、主としてダイヤモンド様炭素で構成された領域(ダイヤモンド様炭素膜3)と、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された領域(非DLC部6)とを有する所定のパターン(例えば、所定の文字や模様等に対応するパターン)を、容易かつ確実に形成することができる。これにより、美的外観に優れた装飾品1Aを容易かつ確実に得ることができる。また、下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を選択的に除去することにより、最終的に得られる装飾品1Aは、その各部位において求められる機能を、それぞれ十分に発揮することができ、操作性や審美性がさらに向上したものとなる。例えば、最終的に得られる装飾品1Aの摺動部等にはダイヤモンド様炭素膜3が残存するようにし、それ以外の部位にはダイヤモンド様炭素膜3が残存しないようにすることにより、操作時における手元の滑りを十分に防止しつつ、装飾品1Aの摺動操作を容易に行うことができる。また、ダイヤモンド様炭素膜3の一部を残存させることにより、例えば、ダイヤモンド様炭素膜3が残存する部位と、ダイヤモンド様炭素膜3が除去された部位(例えば、非DLC部6)とで、凹凸のパターンを形成したり、色彩の違いが顕著なものとなる。その結果、装飾品1Aの美的外観を、さらに優れたものとすることができる。
マスク5は、通常、後述する非DLC部6を形成すべき領域以外の領域に被覆される。
マスク5としては、下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を除去する工程において、被覆した部位の下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を保護する機能を有するものであればいかなるものでもよいが、後述するマスク5を除去する工程において、容易に除去することができるものであるのが好ましい。
このようなマスク5を構成する材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、エポキシ系、フッ素系等の樹脂材料やAu、Ni、Pd、Cu、Ag、Ti、Cr等の金属材料を用いることができる。
マスク5の形成方法は、特に限定されず、例えば、ディッピング、刷毛塗り、噴霧塗装、静電塗装、電着塗装等の塗装、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式めっき法(気相成膜法)、溶射等が挙げられる。
マスク5の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、100〜2000μmであるのが好ましく、500〜1000μmであるのがより好ましい。マスク5の平均厚さが前記下限値未満であると、マスク5の構成材料、形成方法等によっては、マスク5にピンホールが発生し易くなる傾向がある。このため、後述するダイヤモンド様炭素膜3、下地層40の除去の工程において、マスク5としての機能(下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3を保護する機能)を十分に発揮するのが困難となり、得られる装飾品1Aの美的外観が低下する可能性がある。一方、マスク5の平均厚さが前記上限値を超えると、マスク5の各部位における膜厚のばらつきが大きくなる傾向を示す。また、マスク5の内部応力が高くなり、結果として、マスク5とダイヤモンド様炭素膜3との密着性が低下したり、クラックが発生し易くなる。
また、マスク5は透明であることが好ましい。これにより、ダイヤモンド様炭素膜3との密着状態を外部から視認することが可能となる。
マスク5は、ダイヤモンド様炭素膜3の表面に、直接、所望の形状となるように形成されるものに限定されない。例えば、ダイヤモンド様炭素膜3の表面のほぼ全面に、マスク5の構成材料を被覆した後、その一部を除去することにより、所望のパターンを有するマスク5としてもよい。
ダイヤモンド様炭素膜3の表面のほぼ全面に被覆されたマスク5の一部を除去する方法としては、例えば、除去したい部位のマスク5に、レーザー光を照射する方法等が挙げられる。このとき用いられるレーザーとしては、例えば、Ne−Heレーザー、Arレーザー、COレーザー等の気体レーザーや、ルビーレーザー、半導体レーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー、YVOレーザー、エキシマレーザー等が挙げられる。
また、上記のようなマスク5の形成に先立ち、ダイヤモンド様炭素膜3に対して、前処理(下地処理)を施してもよい。前処理の目的は、いかなるものであってもよいが、例えば、前処理により、ダイヤモンド様炭素膜3とマスク5との密着性の向上等を図ることができる。前処理としては、例えば、ブラスト処理、アルカリ洗浄、酸洗浄、水洗、有機溶剤洗浄、ボンバード処理等の清浄化処理、エッチング処理等が挙げられるが、この中でも特に、清浄化処理が好ましい。下地層40の表面に、清浄化処理を施すことにより、下地層40とダイヤモンド様炭素膜3との密着性を特に優れたものとすることができる。
[下地層およびダイヤモンド様炭素膜の除去(ダイヤモンド様炭素膜除去工程)]
次に、マスク5が被覆されていない部位のダイヤモンド様炭素膜3および下地層40を除去する(1e)。
このように、本実施形態では、ダイヤモンド様炭素膜3を、該ダイヤモンド様炭素膜3が形成された部位の下地層40とともに、除去(剥離)する。より詳しく言うと、ダイヤモンド様炭素膜3上から除去剤を付与することにより、除去剤をダイヤモンド様炭素膜3中に浸透させ、下地層40とともにダイヤモンド様炭素膜3を除去する。これにより、除去部7が形成される。なお、ここで、下地層40の「除去」とは、下地層40の少なくとも一部を基材2上から除去することを指し、例えば、基材2と下地層40との密着性を低下させることにより、下地層40を基材2の表面から別離させることや、下地層40の厚さ方向の少なくとも一部を除去剤(剥離液)に、溶解させること等を含む。
除去剤は、特に限定されないが、液体、気体等の流体であるのが好ましく、その中でも特に、液体であるのが好ましい。これにより、ダイヤモンド様炭素膜3、下地層40の除去をさらに容易かつ確実に行うことが可能となる。
除去剤を部材10A(マスク5が形成された部材10A)に付与する方法としては、例えば、浸漬法(液状の除去剤中に部材10Aを浸漬する方法であって、液状の除去剤に浸漬した状態で電解する方法等を含む)、スプレー法、刷毛塗り、インクジェット法、タコ印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。この中でも、浸漬法は、比較的短時間で、容易かつ確実にダイヤモンド様炭素膜3を除去できるという点で優れている。また、浸漬法では、部材10Aに付与される除去剤の温度、組成等を容易に管理することができ、また、部材10Aと除去剤との接触時間(部材10Aの除去剤中への浸漬時間)を制御し易いという点でも優れている。
浸漬法により除去剤を部材10Aに付与する場合、部材10Aの除去剤中への浸漬時間は、除去剤の組成、下地層40の組成、ダイヤモンド様炭素膜3の厚さ等により異なるが、10〜60分であるのが好ましく、20〜30分であるのがより好ましい。部材10Aの除去剤中への浸漬時間がこのような範囲の値であると、基材2へのダメージを十分に防止しつつ、比較的短時間で、ダイヤモンド様炭素膜3、下地層40をより確実に除去することができる。
また、部材10Aを除去剤中に浸漬する際、必要に応じて、雰囲気の温度、圧力等を調整することができる。
例えば、除去剤中に部材10Aを浸漬する際に(浸漬している間)、雰囲気の圧力を大気圧より低い圧力となるようにする(減圧する)ことにより、ダイヤモンド様炭素膜3の空孔内に存在する気体、除去剤中に溶存する気体等を効率良く除去することができる。これにより、除去剤のダイヤモンド様炭素膜3中への浸透が促進され、ダイヤモンド様炭素膜3および下地層40の除去の効率を高めることができる。
このような場合、浸漬時(浸漬中)における雰囲気の圧力は、8×10Pa以下であるのが好ましく、1×10〜5×10Paであるのがより好ましい。雰囲気圧がこのような範囲の値であると、前述した効果がさらに顕著なものとなる。
また、除去剤中に部材10Aを浸漬する際に(浸漬している間)、雰囲気の圧力を大気圧より高い圧力となるようにする(加圧する)こともできる。これにより、ダイヤモンド様炭素膜3の空孔内に除去剤を強制的に送り込むことができる。その結果、除去剤のダイヤモンド様炭素膜3中への浸透が促進され、ダイヤモンド様炭素膜3および下地層40の除去の効率を高めることができる。
このような場合、浸漬時(浸漬中)における雰囲気の圧力は、1.1×10Pa以上であるのが好ましく、1.5×10〜5×10Paであるのがより好ましい。雰囲気圧がこのような範囲の値であると、前述した効果がさらに顕著なものとなる。
また、部材10Aの除去剤中への浸漬時における雰囲気の圧力は、その途中で、連続的または断続的(非連続的)に変化させてもよい。例えば、浸漬の初期の段階では、雰囲気の圧力を大気圧より低くし(減圧し)、その後、雰囲気の圧力を高めていき、大気圧とほぼ同じ圧力または大気圧より高い圧力にしてもよい。このように、雰囲気の圧力を調整することにより、前述した効果はさらに顕著なものとなる。
また、部材10Aに付与される除去剤の温度は、その付与方法、除去剤の組成、下地層40の組成、ダイヤモンド様炭素膜3の厚さ等により異なるが、20〜60℃であるのが好ましく、25〜40℃であるのがより好ましい。除去剤の温度がこのような範囲の値であると、基材2へのダメージを十分に防止しつつ、比較的短時間で、ダイヤモンド様炭素膜3、下地層40をより確実に除去することができる。
また、除去剤は、例えば、部材10Aに付与される際に、ミスト状(霧状)のものであってもよいし、加熱等により気化された気体状(ガス状)のものであってもよい。
この工程で用いる除去剤は、マスク5を実質的に溶解、剥離せずに、マスク5が被覆されていない部位の下地層40およびダイヤモンド様炭素膜3のみを選択的に除去することが可能なものを用いるのが好ましい。
また、除去剤の具体的な組成は、下地層の組成等により異なるが、除去剤は、一般に、主として無機材料で構成されたもの(具体的には、除去剤中に占める無機材料の割合が80wt%以上)であるのが好ましい。これにより、ダイヤモンド様炭素膜3を、比較的短時間でより確実に除去することができる。また、無機材料は、ダイヤモンド様炭素との親和性に優れるため、部材10A(マスク5が形成された部材10A)への除去剤の付与条件を比較的温和なものとしても、比較的短時間でより確実に、ダイヤモンド様炭素膜3を除去することができる。
上述したように、除去剤の組成は、下地層40の組成等により異なるが、以下、下地層40の組成と除去剤の組成との具体的な組合せの例を示す。なお、本発明で用いる除去剤が、これらに限定されないことは言うまでもない。
下地層40が主としてCuで構成されるもの(Cu系合金等を含む)である場合、除去剤は、硝酸を含むものであるのが好ましい。除去剤中における硝酸濃度は、30〜90wt%であるのが好ましく、40〜60wt%であるのがより好ましい。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、20〜120分であるのが好ましく、40〜60分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、15〜50℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてCrで構成されるもの(Cr系合金等を含む)である場合、除去剤は、炭酸ナトリウムを含むものであるのが好ましい。除去剤中における炭酸ナトリウム濃度は、1〜20wt%であるのが好ましく、5〜10wt%であるのがより好ましい。また、炭酸ナトリウムを含む除去剤を用いる場合、通常、部材10Aを除去剤中に浸漬した状態で、陽極電解を行うことにより、ダイヤモンド様炭素膜3を除去する。陽極電解時における電流密度は、1〜10A/dmであるのが好ましく、3〜7A/dmであるのがより好ましい。また、部材10Aの浸漬時間は、10〜60分であるのが好ましく、20〜30分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、20〜60℃であるのが好ましく、25〜40℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてTiNで構成されるものである場合、除去剤は、フッ化水素酸(フッ化水素)および硝酸を含むものであるのが好ましい。除去剤中におけるフッ化水素濃度は、10〜40wt%であるのが好ましく、20〜30wt%であるのがより好ましい。また、除去剤中における硝酸濃度は、30〜60wt%であるのが好ましく、40〜50wt%であるのがより好ましい。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、1〜60分であるのが好ましく、10〜20分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、15〜50℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてTiCNで構成されるものである場合、除去剤としては、硝酸(HNO)と硫酸(HSO)とを含む溶液を用いることができる。除去剤中における硝酸濃度は、10〜30vol%であるのが好ましく、10〜20vol%であるのがより好ましい。また、除去剤中における硫酸濃度は、10〜30vol%であるのが好ましく、10〜20vol%であるのがより好ましい。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、10〜120分であるのが好ましく、30〜60分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、20〜80℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてSiで構成されるもの(Si系合金等を含む)である場合、除去剤は、フッ化水素酸(フッ化水素)および硝酸を含むものであるのが好ましい。除去剤中におけるフッ化水素濃度は、10〜40wt%であるのが好ましく、20〜30wt%であるのがより好ましい。また、除去剤中における硝酸濃度は、30〜60wt%であるのが好ましく、40〜50wt%であるのがより好ましい。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、1〜60分であるのが好ましく、10〜20分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、15〜50℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてAuで構成されるもの(Au系合金等を含む)である場合、除去剤としては、シアン系除去剤を好適に用いることができる。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、5〜60分であるのが好ましく、20〜30分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、15〜50℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてAgで構成されるもの(Ag系合金等を含む)である場合、除去剤としては、シアン系除去剤を好適に用いることができる。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、5〜60分であるのが好ましく、20〜30分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、15〜50℃であるのが好ましく、20〜30℃であるのがより好ましい。
下地層40が主としてTiで構成されるもの(Ti系合金等を含む)である場合、除去剤としては、フッ化水素酸(フッ化水素)を好適に用いることができる。また、特に、浸漬法によりダイヤモンド様炭素膜3の除去を行う場合、部材10Aの浸漬時間は、5〜60分であるのが好ましく、10〜20分であるのがより好ましい。また、除去剤の温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜40℃であるのがより好ましい。
なお、図示の構成では、本工程において除去されるダイヤモンド様炭素膜3が形成されていた部位の下地層40は、全て除去されているが、例えば、下地層40は、その厚さ方向の一部(ダイヤモンド様炭素膜3と接触する面側付近)のみが除去されるものであってもよい。これにより、得られる装飾品1Aの装飾性をさらに高めることができる。下地層40の厚さ方向の除去量は、例えば、部材10Aへの浸漬液の付与条件等を制御することによりコントロールすることができる。
[非DLC部の形成(非DLC部形成工程)]
次に、少なくとも除去部7内に、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された非DLC部6を形成する(1f)。
ところで、一般的に、ダイヤモンド様炭素と、当該ダイヤモンド様炭素の表面に被覆された被膜(主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された被膜)との密着性は低い。これは、ダイヤモンド様炭素の優れた潤滑性(滑り性)等によるものであると考えられる。一方、近年、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、所定のパターンで金属被膜を形成し、ダイヤモンド様炭素と金属材料とのコントラスト(色調の違い)により、美的外観に優れた装飾品を提供しようとする試みがあるが、上記のように、ダイヤモンド様炭素と、当該ダイヤモンド様炭素の表面に被覆された被膜との密着性は低いため、装飾品の耐久性、信頼性を十分に高めることができなかった。
これに対し、本発明では、上記のように、少なくとも、ダイヤモンド様炭素膜が除去された除去部に、非DLC部を形成する。このため、非DLC部の密着性(基材や下地層との密着性)を十分に高いものとしつつ、ダイヤモンド様炭素と金属材料とのコントラスト(色調の違い)による優れた美的外観を得ることができる。したがって、本発明の装飾品は、優れた美的外観を有し、かつ、優れた耐久性、信頼性を有している。言い換えると、本発明の装飾品は、長期間にわたって、優れた美的外観を保持することができる。
非DLC部6は、例えば、Cu、Cr、Au、Si、Ag、W、Ti、Co、Pd、In、Sn、Ni、Zn、Al、Fe、Ge、Mg、Pt、Rhやこれらのうち少なくとも1種を含む合金(例えば、各種ステンレス鋼、真鍮等)等の金属材料、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等。セラミックスを含む。)、各種樹脂材料またはこれらを2種以上組み合わせたもの等、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、非DLC部6は、主として金属材料で構成されたものであるのが好ましく、Au、Pt、RhおよびPdからなる群より選択される少なくとも1種を含む材料で構成されたものであるのがより好ましい。非DLC部6が上記のような材料で構成されたものであると、装飾品1Aの美的外観(特に、ダイヤモンド様炭素膜3と非DLC部6との色調の組合せによる美的外観)は特に優れたものとなる。また、非DLC部6は、各種顔料、染料等の着色剤等を含む材料で構成されたものであってもよい。また、上記のような材料は、一般に、装飾性(美的外観)に優れるものの、ダイヤモンド様炭素との密着性が特に悪い材料である。したがって、非DLC部6が主として上記のような材料で構成されたものであると、本発明の効果がより顕著に現れる。
非DLC部6の形成方法は、特に限定されず、非DLC部6の構成材料等に応じて選択されるが、例えば、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式めっき法(気相成膜法)、溶射、金属箔の接合、ディッピング、刷毛塗り、噴霧塗装、静電塗装、電着塗装等の塗装(塗布法)等を適用することができる。この中でも特に、湿式めっき法または乾式めっき法が好ましい。非DLC部6の形成方法として湿式めっき法または乾式めっき法を適用することにより、(基材2または下地層40との)密着性に特に優れた非DLC部6を容易かつ確実に形成することができる。また、非DLC部6の形成方法として湿式めっき法または乾式めっき法を適用することにより、形成すべき非DLC部6の厚さ等の条件の調整を、より容易かつ確実に行うことができる。
図示の構成では、非DLC部6が除去部7全体に形成されている。言い換えると、ダイヤモンド様炭素膜3の表面(外表面)と、非DLC部6の表面(外表面)とは、面一になっている。これにより、装飾品1Aは、その表面付近(特に、ダイヤモンド様炭素膜3と非DLC部6の境界付近)に汚れ等が付着、残存し難いものとなる。なお、本発明においては、このような構成のものに限定されない。例えば、非DLC部6は、除去部7内の一部(厚さ方向の一部)に形成され、非DLC部6の表面がダイヤモンド様炭素膜3の表面よりも内側(基材2に近い側)に位置するような構成のものであってもよい。また、非DLC部6の表面がダイヤモンド様炭素膜3の表面よりも内側(基材2に近い側)に位置するように形成されたものであってもよい。上記のような構成とすることにより、より立体的な装飾品1Aを得ることができ、装飾品1Aの審美性の更なる向上を図ることができる。
[マスクの除去(マスク除去工程)]
その後、マスク5を除去することにより、装飾品1Aが得られる(1g)。
マスク5の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、マスク5を除去することが可能であり、かつ基材2およびダイヤモンド様炭素膜3、非DCL部6に対して(より好ましくは、下地層40に対しても)、実質的にダメージを与えないマスク除去剤を用いて行うのが好ましい。
このようなマスク除去剤を用いることにより、マスク5の除去を容易かつ確実に行うことができる。
マスク5の除去に用いられるマスク除去剤は、特に限定されないが、液体、気体等の流体であるのが好ましく、その中でも特に、液体であるのが好ましい。これにより、マスク5の除去をさらに容易かつ確実に行うことが可能となる。
マスク除去剤としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素等の無機溶媒や、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルテトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒等の有機溶媒等から選択される1種または2種以上を混合したものや、これらに、硝酸、硫酸、塩化水素、フッ化水素、リン酸等の酸性物質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、アンモニア等のアルカリ性物質、過マンガン酸カリウム(KMnO)、二酸化マンガン(MnO)、二クロム酸カリウム(KCr)、オゾン、濃硫酸、硝酸、サラシ粉、過酸化水素、キノン類等の酸化剤、チオ硫酸ナトリウム(Na)、硫化水素、過酸化水素、ヒドロキノン類等の還元剤を混合したもの等が挙げられる。
マスク5を除去する方法としては、例えば、マスク除去剤を噴霧する方法(スプレー法)、液体状態のマスク除去剤に浸漬する方法(液体状態のマスク除去剤に浸漬した状態で電解する方法等を含む)、インクジェット法等が挙げられるが、この中でも特に、液体状態のマスク除去剤に浸漬する方法が好ましい。これにより、マスク5の除去をさらに容易かつ確実に行うことが可能となる。
マスク5の除去を、液体状態のマスク除去剤に浸漬することにより行う場合、マスク除去剤の温度は、特に限定されないが、例えば、15〜100℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。マスク除去剤の温度が前記下限値未満であると、マスク5の厚さ等によっては、マスク5を十分に除去するのに要する時間が長くなり、装飾品1Aの生産性が低下する場合がある。一方、マスク除去剤の温度が前記上限値を超えると、マスク除去剤の蒸気圧、沸点等によっては、マスク除去剤の揮発量が多くなり、マスク5の除去に必要なマスク除去剤の量が多くなる傾向を示す。
また、マスク除去剤への浸漬時間は、特に限定されないが、例えば、5〜60分間であるのが好ましく、5〜30分間であるのがより好ましい。マスク除去剤への浸漬時間が前記下限値未満であると、マスク5の厚さ、マスク除去剤の温度等によっては、マスク5を十分に除去するのが困難となる場合がある。一方、マスク除去剤への浸漬時間が前記上限値を超えると、装飾品1Aの生産性が低下する。
以上説明したように、本発明では、ダイヤモンド様炭素膜が除去された除去部に、非DLC部を形成するため、非DLC部の密着性(基材や下地層との密着性)を十分に高いものとしつつ、ダイヤモンド様炭素と金属材料とのコントラスト(色調の違い)による優れた美的外観を得ることができる。したがって、本発明では、優れた美的外観を有し、かつ、優れた耐久性、信頼性を有する装飾品を容易かつ確実に得ることができる。
また、前述したように、ダイヤモンド様炭素膜は、優れた光沢を有する。このため、装飾品全体としての美的外観を特に優れたものとすることができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜は、高硬度で、優れた耐磨耗性・耐擦傷性を有している。このため、ダイヤモンド様炭素膜を有することにより、装飾品の破損、損傷等を効果的に防止することができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜は、優れた潤滑性を有する。このため、ダイヤモンド様炭素膜が形成された部位における摩擦を有効に低減させることができる。その結果、例えば、装飾品が、摺動させて用いるようなもの(例えば、ネジ部を有するような装飾品、後述するような回転ベゼル、ボタン、ネジロック式りゅうず、歯車、輪列受け等)であって、その摺動部にダイヤモンド様炭素膜を有するものである場合、その摺動操作を円滑に行うことができる。また、摩擦による装飾品の破損、故障等も、効果的に防止することができる。
また、ダイヤモンド様炭素膜形成時における雰囲気ガスの組成を適宜選択することにより、容易に、所望の組成、特性を有するダイヤモンド様炭素膜を形成することができる。
また、基材の構成材料等を選択することにより、複雑な形状を有する装飾品を容易に製造することが可能となり、また、装飾品の軽量化、製造コストの低減等を達成することができる。
また、特に、上記の実施形態で説明したような方法によれば、基材に対して、実質的にダメージを与えることなくダイヤモンド様炭素膜を除去することができる。
これにより、例えば、下地層を有する基材(装飾品)に対して、ダイヤモンド様炭素膜を形成する際に、被覆不良(例えば、不均一な膜厚、色調のばらつき等)を生じた場合であっても、基材からダイヤモンド様炭素膜を、容易かつ確実に除去することができ、基材の再利用が可能となる。その結果、装飾品(部材)の歩留りが向上する。
また、上記の実施形態では、特別な装置を用いることなく安価に、ダイヤモンド様炭素膜の除去、非DLC部の形成を行うことができる。また、上記の実施形態は、生産コストの面からも特に有利である。
また、前述したように、除去剤の付与方法は、特に限定されるものではない。例えば、除去剤は、インクジェット法等により、部材10Aに付与してもよい。インクジェット法によれば、除去剤(剥離液)を付与する部位を容易かつ確実に制御することができるため、前述したようなマスクの形成の工程を省略または簡略化することができる。
次に、装飾品1Aについて説明する。
装飾品1Aは、装飾性を備えた物品であればいかなるものでもよいが、例えば、置物等のインテリア、エクステリア用品、宝飾品、時計ケース(胴、裏蓋、胴と裏蓋とが一体化されたワンピースケース等)、時計バンド(バンド中留、バンド・バングル着脱機構等を含む)、文字盤、時計用針、ベゼル(例えば、回転ベゼル等)、りゅうず(例えば、ネジロック式りゅうず等)、ボタン、カバーガラス、ガラス縁、ダイヤルリング、見切板、パッキン等の時計用外装部品、ムーブメントの地板、歯車、輪列受け、回転錘等の時計用内装部品、メガネ(例えば、メガネフレーム)、ネクタイピン、カフスボタン、指輪、ネックレス、ブレスレット、アンクレット、ブローチ、ペンダント、イヤリング、ピアス等の装身具、ライターまたはそのケース、自動車のホイール、ゴルフクラブ等のスポーツ用品、銘板、パネル、賞杯、その他ハウジング等を含む各種機器部品、各種容器等に適用することができる。この中でも特に、時計用外装部品がより好ましい。時計用外装部品は、装飾品として外観の美しさが要求されるとともに、実用品として、耐久性、耐食性、耐擦傷性、耐摩耗性や、優れた触感等が要求されるが、本発明によればこれらの要件を全て満足することができる。なお、本明細書中での「時計用外装部品」とは、外部から視認可能なものであればいかなるものであってもよく、時計の外部に露出しているものに限らず、時計の内部に内蔵されたものも含む。
また、上述したように、本発明の装飾品は、優れた美的外観と優れた耐久性、信頼性とを両立することができるが、以下のような装飾品に適用した場合、さらに、優れた効果が得られる。
例えば、本発明を回転ベゼルに適用した場合、クリック部のすべりが良くなり、ベゼルの回転が滑らかになる。その結果、回転ベゼルの実用性が向上し、また、装飾品としての高級感も向上する。また、ベゼルの回転機構部のみぞ・突起部の磨耗等も好適に防止・抑制される。また、回転ベゼルを量産した際における、各個体間でのベゼルの回転トルク値のばらつきを抑制することができ、全体としての品質が安定する。
また、本発明をネジロック式りゅうずに適用した場合、ネジ回し時における、いわゆるゴリ感(ネジが噛むような感触)を好適に防止することができる。また、ネジロック式りゅうずを量産した際における、各個体間でのネジの回転トルク値のばらつきを抑制することができ、全体としての品質が安定する。
また、本発明をバンド中留バンドエンドピース、バンド・バングル着脱機構、裏蓋等に適用した場合、長期間にわたって、安定した留め力を確保することができる。特に、本発明を裏蓋に適用した場合には、時計の防水性をより確実に発揮することが可能になる。
また、本発明をボタンに適用した場合、ボタンの押し込み感が滑らかになる。その結果、ボタンの実用性が向上し、また、装飾品としての高級感も向上する。
次に、本発明の装飾品の製造方法、装飾品の第2実施形態について説明する。
図3、図4は、本発明の装飾品の製造方法の第2実施形態を示す断面図、図5は、ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された非DLC部を選択的に除去する方法を説明するための断面図である。
以下、第2実施形態の装飾品の製造方法および該方法を用いて製造される第2実施形態の装飾品について、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
まず、部材10Bおよび部材10Bの製造方法について説明する。
図3に示すように、部材10Bは、基材2の表面の少なくとも一部(2a)に、下地層(基材側から順に、第1の下地層41、第2の下地層42)を形成する工程(2b、2c)と、前記下地層の表面の少なくとも一部に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されるダイヤモンド様炭素膜3を形成する工程(2d)とを有する方法により、製造することができる。
以下、第1の下地層41および第2の下地層42について、順に説明する。
[第1の下地層]
基材2の表面に、第1の下地層41を形成する。
第1の下地層41は、例えば、基材2と第2の下地層42との密着性を向上させる機能や、基材2の孔、キズ等をレベリング(ならし)により補修する機能、腐食の発生を防止する機能等を有する。
第1の下地層41の形成方法としては、例えば、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式めっき法(気相成膜法)、溶射、金属箔の接合、基材2の表面に対する化学処理(例えば、酸化処理、窒化処理)等が挙げられるが、この中でも特に、湿式めっき法または乾式めっき法が好ましい。
第1の下地層41の形成方法として、湿式めっき法または乾式めっき法を用いることにより、形成される第1の下地層41は、基材2との密着性に特に優れたものとなる。その結果、得られる装飾品1Bの長期耐久性は、特に優れたものとなる。
また、第1の下地層41は、例えば、基材2の表面に、酸化処理、窒化処理、クロメート処理、炭化処理、酸浸漬、酸電解処理、アルカリ浸漬処理、アルカリ電解処理等の化学処理を施すことにより形成された被膜、特に、不動態膜であってもよい。
第1の下地層41の構成材料としては、例えば、Cu、Sn、Ni、Zn、Fe、In、Co、Al、Ag、Au、Pd、Ti、Cr、Vやこれらのうち少なくとも1種を含む合金等の金属材料、前記金属材料のうち少なくとも1種による金属化合物(例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等。セラミックスを含む。)、またはこれらを2種以上組み合わせたもの等が挙げられる。
また、第1の下地層41の構成材料は、基材2を構成する材料(構成元素)、第2の下地層42を構成する材料(構成元素)、ダイヤモンド様炭素膜3を構成する材料(構成元素)のうち少なくとも1種を含むものであってもよい。これにより、基材2、第2の下地層42、ダイヤモンド様炭素膜3との密着性がさらに向上する。
第1の下地層41の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、0.1〜20.0μmであるのが好ましく、0.5〜10.0μmであるのがより好ましい。第1の下地層41の平均厚さが前記下限値未満であると、第1の下地層41の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、第1の下地層41の平均厚さが前記上限値を超えると、第1の下地層41の各部位における膜厚のばらつきが大きくなる傾向を示す。また、第1の下地層の構成材料等によっては、第1の下地層41の内部応力が高くなり、クラックが発生し易くなる。
なお、図示の構成では、第1の下地層41は、基材2の全面に形成されているが、基材2の表面の少なくとも一部に形成されるものであればよい。また、第1の下地層41の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第1の下地層41は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
[第2の下地層]
さらに、第1の下地層41の表面に、第2の下地層42を形成する。
第2の下地層42は、その少なくとも一部が、後述する除去剤により除去されるものである。このような第2の下地層42が設けられることにより、ダイヤモンド様炭素膜3を容易かつ確実に除去することが可能になる。
また、第2の下地層42は、例えば、第1の下地層41とダイヤモンド様炭素膜3との密着性を向上させる機能や、腐食が発生するのを防止する機能等を有するものであってもよい。
第2の下地層42の形成方法としては、例えば、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式めっき法、溶射、金属箔の接合、第1の下地層41の表面に対する化学処理(例えば、酸化処理、窒化処理)等が挙げられるが、この中でも特に、湿式めっき法または乾式めっき法が好ましい。
第2の下地層42の形成方法として、湿式めっき法または乾式めっき法を用いることにより、形成される第2の下地層42は、第1の下地層41との密着性に特に優れたものとなる。その結果、得られる装飾品1Bの長期耐久性は、特に優れたものとなる。
また、第2の下地層42は、例えば、第1の下地層41の表面に、酸化処理、窒化処理、クロメート処理、炭化処理、酸浸漬、酸電解処理、アルカリ浸漬処理、アルカリ電解処理等の化学処理を施すことにより形成された被膜、特に、不動態膜であってもよい。
第2の下地層42の構成材料としては、前述した実施形態での下地層40の構成材料を用いることができる。
また、第2の下地層42の構成材料は、第1の下地層41を構成する材料(構成元素)またはダイヤモンド様炭素膜3を構成する材料(構成元素)のうち少なくとも1種を含むものであってもよい。これにより、第1の下地層41、ダイヤモンド様炭素膜3との密着性がさらに向上する。
第2の下地層42の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、0.1〜20.0μmであるのが好ましく、1.0〜3.0μmであるのがより好ましい。第2の下地層42の平均厚さが前記下限値未満であると、第2の下地層42の効果が十分に発揮されない可能性がある。一方、第2の下地層42の平均厚さが前記上限値を超えると、第2の下地層42の各部位における膜厚のばらつきが大きくなる傾向を示す。また、第2の下地層42の構成材料等によっては、第2の下地層42の内部応力が高くなり、クラックが発生し易くなる。
図3に示すように、本実施形態では、第2の下地層42は、第1の下地層41の表面の一部にのみ形成されている。このような構成とすることにより、後述する工程において、マスクを用いなくても、ダイヤモンド様炭素膜3を好適に除去することができる。
第2の下地層42は、第1の下地層41の表面に、直接、所望の形状となるように形成されるものに限定されない。例えば、第1の下地層41の表面のほぼ全面に、第2の下地層42の構成材料を被覆した後、その一部を除去することにより、所望のパターンを有する第2の下地層42としてもよい。また、フォトリソグラフィー法等により所望の形状のマスク(レジスト)を形成し、所望のパターンを有する第2の下地層42を形成し、その後、該マスク(レジスト)を除去してもよい。
なお、第2の下地層42は、第1の下地層41のほぼ全面に形成されていてもよい。
また、第2の下地層42の各部位における組成は、一定であっても、一定でなくてもよい。例えば、第2の下地層42は、その厚さ方向に沿って、組成が順次変化するもの(傾斜材料)であってもよい。
以上説明したように、基材2の表面に、第1の下地層41と、第2の下地層42とを、この順に積層することにより、例えば、基材2とダイヤモンド様炭素膜3との密着性、装飾品1Bの耐食性、耐久性等の更なる向上を図ることができる。
なお、第1の下地層41、第2の下地層42は、それぞれ前述したような機能を有するものに限定されず、他の機能を有するものであってもよい。
次に、上述した部材10Bからダイヤモンド様炭素膜3の一部を除去し、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)以外の材料で構成された非DLC部6を形成し、装飾品1Bを得る方法について説明する。
図4に示すように、本実施形態の装飾品の製造方法は、部材10Bの表面(2d)に、除去剤を付与することにより、第2の下地層42および当該第2の下地層42に対応する部位(第2の下地層42の表面)に設けられたダイヤモンド様炭素膜3を除去する工程(2e)と、ダイヤモンド様炭素膜3が除去された除去部7に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)以外の材料で構成された非DLC部6を形成する工程(2f)とを有する。すなわち、前述した実施形態のように、部材上にマスクを形成する工程、および、マスクを除去する工程を有していない。
前述したように、部材10Bにおいて、第2の下地層42は、第1の下地層41の表面の一部にのみ形成されている。このため、例えば、除去剤として、第2の下地層42を除去することが可能であり、かつ、第1の下地層41を除去することが実質的に不可能であるものを用いることにより、前述したようなマスクを用いなくても、ダイヤモンド様炭素膜3のうち、第2の下地層42上に形成された部位のみを除去することができる。
その後、前述した実施形態と同様にして、除去部7内に非DLC部6を形成することにより、装飾品1Bが得られる(2f)。なお、非DLC部6の形成方法等によっては、図5に示すように、除去部7内とともに、その周辺にも非DLC部6が形成されるが、このような場合は、不要な部位に形成された非DLC部6(ダイヤモンド様炭素膜6の表面に形成された非DLC部6)を、容易かつ選択的に除去することができる。これは、前述したように、一般に、ダイヤモンド様炭素膜3と、当該ダイヤモンド様炭素膜3表面に形成された非DLC製の被膜との密着性が低いのに対し、除去部7内に形成された非DLC部6の密着性(基材や下地層との密着性)が高いためである。このように、ダイヤモンド様炭素膜6の表面に形成された非DLC部6を選択的に除去する方法としては、例えば、バフ研磨、バレル研磨、サンドブラスト、刷毛擦り等の方法を好適に適用することができるが、中でも、バフ研磨が好ましい。これにより、不要な非DLC部6を効率良く除去することができるとともに、残存させるべき非DLC部6やダイヤモンド様炭素膜3に、不本意な傷等をつけてしまうのを効果的に防止することができる。
このように、本発明においては、所定のパターンで形成された下地層(少なくとも1層の下地層)を備えた部材を用いることにより、マスクを用いることなく、ダイヤモンド様炭素膜を所定のパターンで除去し、さらに、ダイヤモンド様炭素膜が除去された除去部内に選択的に非DLC部を形成することができる。
また、本実施形態では、得られる装飾品1Bは、非DLC部6が第1の下地層41を介して基材2上に設けられたものとなる。これにより、例えば、非DLC部6の構成材料と基材2の構成材料との親和性が比較的低い場合であっても、非DLC部6と基材2との密着性(第1の下地層41を介しての密着性)を優れたものとすることができる。その結果、装飾品1Bの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、基材2の構成材料、非DLC部6の構成材料等の選択の幅も広がる。例えば、より複雑な形状の装飾品にも、好適に適用することができたり、装飾品の美的外観をさらに優れたものとすることができる。
次に、本発明の装飾品の製造方法、装飾品の第3実施形態について説明する。
図6は、本発明の装飾品の製造方法の第3実施形態を示す断面図である。
以下、第3実施形態の装飾品の製造方法および該方法を用いて製造される第3実施形態の装飾品について、前記第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項の説明については、その説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の装飾品の製造方法は、前記第2実施形態で説明した部材10Bとほぼ同様な構成を有する部材10B’の表面(3a)に、除去剤を付与することにより、第1の下地層41’のうち、第2の下地層42’で被覆されていない領域および当該第1の下地層41’に対応する部位(第2の下地層42’で被覆されていない第1の下地層41’の表面)に設けられたダイヤモンド様炭素膜3を除去する工程(3b)と、ダイヤモンド様炭素膜3が除去された除去部7に、主としてダイヤモンド様炭素(DLC)以外の材料で構成された非DLC部6を形成する工程(3c)とを有する。このように、本実施形態では、ダイヤモンド様炭素膜3の除去方法が異なる以外は、前記第2実施形態とほぼ同様である。言い換えると、本実施形態では、除去剤として、第1の下地層41’を除去することが可能であり、かつ、第2の下地層42’を除去することが実質的に不可能であるものを用いることにより、ダイヤモンド様炭素膜3のうち、第1の下地層41’の表面に直接形成された部位のみを選択的に除去することができる。言い換えると、上記のような構成の場合、第2の層42’を、対応する部位に形成された第1の下地層41’が除去剤により除去されるのを防止するバリヤ層として機能させることができる。このような場合、例えば、第1の下地層41’の構成材料としては、前述した実施形態で第2の下地層42の構成材料として例示したもの(下地層40の構成材料として例示したもの)を好適に用いることができ、第2の下地層42’の構成材料としては、前述した実施形態で第1の下地層41の構成材料として例示したものを好適に用いることができる。
また、本実施形態では、得られる装飾品1Cは、ダイヤモンド様炭素膜3が下地層(第1の下地層41’、第2の下地層42’)を介して基材2上に設けられたものとなり、非DLC部6が基材2の表面に直接設けられたものとなる。これにより、例えば、前記第2実施形態で説明したのと同様の理由により、非DLC部6と基材2との密着性、および、ダイヤモンド様炭素膜3と基材2との密着性(第1の下地層41’、第2の下地層42’を介しての密着性)を、いずれも優れたものとすることができる。また、基材2の構成材料、非DLC部6の構成材料等の選択の幅も広がる。例えば、より複雑な形状の装飾品にも、好適に適用することができたり、装飾品の美的外観をさらに優れたものとすることができる。
次に、上述したような本発明の装飾品を備えた本発明の時計について説明する。
本発明の時計は、上述したような本発明の装飾品を有するものである。上述したように、本発明の装飾品は、非DLC部の密着性に優れ、かつ、長期間にわたって優れた美的外観を保持することができるものである。このため、このような装飾品を備えた本発明の時計は、時計としての求められる要件を十分に満足することができる。すなわち、本発明の時計は、特に優れた審美性を長期間にわたって保持することができる。なお、本発明の時計を構成する前記装飾品以外の部品としては、公知のものを用いることができるが、以下に、本発明の時計の構成の一例について説明する。
図7は、本発明の時計(携帯時計)の好適な実施形態を示す部分断面図である。
図7に示すように、本実施形態の腕時計(携帯時計)100は、胴(ケース)22と、裏蓋23と、ベゼル(縁)24と、ガラス板25とを備えている。また、ケース22内には、図示しないムーブメント(例えば、文字盤、針付きのもの)が収納されている。
胴22には巻真パイプ26が嵌入・固定され、この巻真パイプ26内にはりゅうず27の軸部271が回転可能に挿入されている。
胴22とベゼル24とは、プラスチックパッキン28により固定され、ベゼル24とガラス板25とはプラスチックパッキン29により固定されている。
また、胴22に対し裏蓋23が嵌合(または螺合)されており、これらの接合部(シール部)50には、リング状のゴムパッキン(裏蓋パッキン)60が圧縮状態で介挿されている。この構成によりシール部50が液密に封止され、防水機能が得られる。
りゅうず27の軸部271の途中の外周には溝272が形成され、この溝272内にはリング状のゴムパッキン(りゅうずパッキン)30が嵌合されている。ゴムパッキン30は巻真パイプ26の内周面に密着し、該内周面と溝272の内面との間で圧縮される。この構成により、りゅうず27と巻真パイプ26との間が液密に封止され防水機能が得られる。なお、りゅうず27を回転操作したとき、ゴムパッキン30は軸部271と共に回転し、巻真パイプ26の内周面に密着しながら周方向に摺動する。
本発明の腕時計100は、ベゼル24、胴22、りゅうず27、裏蓋23、時計バンド等の装飾品(特に、時計用外装部品)のうち少なくとも1つが前述したような本発明の装飾品で構成されたものである。
以上、本発明の装飾品の製造方法、装飾品および時計の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、前述した第1実施形態において、部材は1層の下地層を有しており、また、第2、第3実施形態において、部材は2層の下地層(第1の下地層、第2の下地層)を有しているが、下地層は、3層以上であってもよい。
また、下地層が3層以上の場合であっても、前述したように、隣接する2つの下地層は、互いに共通の元素を含む材料(共通元素)を含むものであってもよい。これにより、隣接する下地層同士の密着性がさらに向上する。また、前記共通の元素がCuであると、隣接する下地層同士の密着性は、特に優れたものとなる。
また、本発明の装飾品の製造方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。例えば、洗浄等の中間処理を施してもよい。また、例えば、基材に対しては、切削、研削、研磨、ホーニング等の前処理を施してもよい。
また、装飾品の表面の少なくとも一部には、耐食性、耐候性、耐水性、耐油性、耐摩耗性、耐変色性等を付与し、防錆、防汚、防曇、防傷等の効果を向上する保護層等が形成されていてもよい。このような保護層は、装飾品の使用時等において除去されるものであってもよい。
前述した実施形態では、部材が少なくとも1層の下地層を有するものとして説明したが、部材は下地層を有さないものであってもよい。言い換えると、部材は、基材の表面に直接ダイヤモンド様炭素膜が形成されたものであってもよい。このような場合、除去液として、例えば、基材とダイヤモンド様炭素膜との密着性を低下させることにより、ダイヤモンド様炭素膜の一部を基材の表面から別離させるものや、基材の表面付近を溶解させるもの等を用いることができる。
また、前述した実施形態では、ダイヤモンド様炭素膜の一部をその下地層とともに除去する方法を説明したが、ダイヤモンド様炭素膜の除去方法は、これに限定されない。例えば、部材にレーザー光を照射することにより、ダイヤモンド様炭素膜の一部を除去してもよい。
また、前記第1実施形態では、非DLC部6を形成した後に、マスク5を除去するものとして説明したが、マスク5を除去した後に非DLC部6を形成してもよい。これにより、マスク除去剤による非DLC部6の変質、劣化等の影響を除外することができ、非DLC部6、マスク5、マスク除去剤の構成材料等の選択の幅が広がる。
また、前記第1実施形態では、下地層が基材上のほぼ全面に形成されるものとして説明したが、下地層は、基材上の一部のみに形成されるものであってもよい。これにより、例えば、前記第2、第3実施形態と同様に、マスクを用いなくても、所望の部位のダイヤモンド様炭素膜を選択的に除去することができる。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.装飾品の製造
(実施例1)
以下に示すような方法により、装飾品(腕時計用文字盤)を製造した。
[A1] まず、ステンレス鋼(SUS304)を用いて、鋳造により、腕時計用胴(ケース)の形状を有する基材を作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。
[A2] 以上のようにして得られた基材について、その必要箇所を切削、研磨した後、この基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[A3] このようにして洗浄を行った基材の表面に、TiCNで構成される下地層を形成した。
下地層の形成は、以下に説明するようなイオンプレーティングにより行った。
まず、下地層が形成された基材を、イオンプレーティング装置内に取付け、その後、装置内を予熱しながら、イオンプレーティング装置内を3×10−3Paまで排気(減圧)した。
次に、アルゴンガス流量100ml/分で、ボンバード処理を3分間行った。ボンバード処理におけるイオンプレーティング装置内の圧力は、9×10−2Paであった。
次に、イオンプレーティング装置内を2×10−3Paまで排気(減圧)した後、窒素ガスおよびアセチレンガスを導入し、イオンプレーティング装置内の圧力を3×10−1Paとした。このような状態で、ターゲットとしてTiを用い、イオン化電圧:30V、イオン化電流:140Aに設定することにより、TiCNで構成される下地層を形成した。
このようにして形成された下地層の平均厚さは、1.5μmであった。
[A4] 次に、下地層が形成された基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[A5] このようにして洗浄を行った下地層の表面に、主としてダイヤモンド様炭素で構成されるダイヤモンド様炭素膜を形成し、部材を得た。
ダイヤモンド様炭素膜の形成は、スパッタリングにより行った。
このスパッタリングは、真空装置を用いて以下のようにして行った。
まず、真空装置内をアルゴンガス:60vol%と、メタンガス:40vol%との混合ガスで置換した。その後、混合ガスの流量、排気量を調整することにより、雰囲気圧を0.6Paとした。
真空装置内の雰囲気圧を調整した後、ターゲットとしてグラファイトを用い、高周波放電を行うことにより、ダイヤモンド様炭素膜を形成した。
なお、スパッタリング時における混合ガスの流量は60SCCMであり、雰囲気圧が0.6Paとなるようにした。高周波電力は、500Wであった。また、成膜速度は、0.4μm/hであった。
このようにして形成されたダイヤモンド様炭素膜の平均厚さは、0.5μmであった。
[A6] 次に、前記[B5]の工程で得られた部材のダイヤモンド様炭素膜の表面の一部に、マスクを所定の形状に形成した。
マスクの形成は、以下のようにして行った。
まず、ゴム系樹脂を刷毛塗りすることにより、ダイヤモンド様炭素膜の全面を被覆し、その後、180〜200℃で、30分間乾燥した。
その後、レーザー光(YAGレーザー)を照射し、マスクの一部を除去することにより、所定のパターンに成形した。このようにして形成されたマスクの平均厚さは、500μmであった。
[A7] 次に、マスクが被覆されていない部位のダイヤモンド様炭素膜の除去を、以下のようにして行った。
すなわち、マスクで被覆された部材を、剥離液(除去剤)中に浸漬することにより、マスクが被覆されていない部位のダイヤモンド様炭素膜を対応する部位の下地層とともに除去し、除去部を形成した。剥離液としては、硝酸(HNO):15vol%、硫酸(HSO):15vol%、フッ化水素酸(フッ酸):3vol%を含む水溶液を用いた。また、部材の剥離液中への浸漬時間は、15分とした。浸漬時における剥離液の温度は25℃であった。また、部材の剥離液中への浸漬時における雰囲気(空気)圧力は、初期の段階では、1×10Paとし、部材を剥離液に浸漬してから5分経過した後に、雰囲気圧を高めていき、それから2分後に、1×10Paとなるようにした。
ダイヤモンド様炭素膜および下地層が除去され、基材が露出している部位の表面粗さRmax(JIS B 0601で規定される表面粗さRmax)は、0.2〜0.4μmであった。また、部材の製造に用いた基材においては、これに対応する箇所の表面粗さRmaxは、0.2〜0.45μmであった。このことから、本実施例では、ダイヤモンド様炭素膜の形成−除去の処理を行っても、基材の表面がほとんど荒らされていないことがわかる。
[A8] 次に、前記[A7]の工程で形成された除去部内にAuで構成される非DLC部を形成した。
非DLC部の形成は、めっき浴としてクエン酸系金めっき液(Au5〜10g/Lを含有)を用いた、浴温:60℃、電流密度:3A/dm、時間:60分間という条件の湿式めっき(電解めっき)により行った。
このようにして形成された非DLC部の平均厚さは5.5μmであった。
[A9] その後、ハロゲン化合物系溶媒、ケトン系溶媒よりなるマスク除去剤に浸漬することにより、マスクを除去し、装飾品を得た。また、本工程におけるマスク除去剤の温度、マスク除去剤への浸漬時間は、それぞれ30℃、30分であった。また、得られた装飾品は、平滑な表面を有しており、ダイヤモンド様炭素膜と非DLC部との境界付近には、実質的な段差はなかった。
(実施例2)
以下に示すような方法により、装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を製造した。
[B1] まず、Cu−Zn系合金(合金組成:Cu60wt%−Zn40wt%)を用いて、鋳造により、腕時計ケース(胴)の形状を有する基材、回転ベゼルの形状を有する基材をそれぞれ作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。
[B2] 次に、これらの基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[B3] このようにして洗浄を行った基材の表面に、Cu−Sn系合金で構成される第1の下地層を形成した。
第1の下地層の形成は、湿式めっきにより、浴温:60℃、電流密度:3A/dm、時間:2分間という条件で行った。
このようにして形成された第1の下地層の平均厚さは、3μmであった。
[B4] さらに、第1の下地層の表面の一部に、Auで構成される第2の下地層を形成した。
この工程は、まず、フォトリソグラフィー法により、所定パターンのマスク(レジスト)を形成し、その開口部にAuで構成される第2の下地層を湿式めっきにより形成し、その後、マスク(レジスト)を除去することにより行った。
湿式めっきは、めっき浴としてクエン酸系金めっき液(Au5〜10g/Lを含有)を用い、浴温:60℃、電流密度:3A/dm、時間:10分間という条件で行った。
このようにして形成された第2の下地層の平均厚さは、2μmであった。
[B5] 次に、第1の下地層、第2の下地層が積層された基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[B6] このようにして洗浄を行った第1の下地層および第2の下地層の表面に、主としてダイヤモンド様炭素で構成されるダイヤモンド様炭素膜を形成し、部材を得た。
ダイヤモンド様炭素膜の形成は、前記実施例1と同様の条件のスパッタリングにより行った。
[B7] 次に、前記[B6]の工程で得られた部材を、剥離液(除去剤)中に浸漬することにより、第2の下地層とともに、ダイヤモンド様炭素膜の一部(第2の下地層の表面に形成されたダイヤモンド様炭素膜)を除去し、除去部を形成した。剥離液としては、シアン系除去剤を用いた。また、部材の剥離液中への浸漬時間は、15分とした。浸漬時における剥離液の温度は25℃であった。また、部材の剥離液中への浸漬時における雰囲気(空気)圧力は、初期の段階では、1×10Paとし、部材を剥離液に浸漬してから5分経過した後に、雰囲気圧を高めていき、それから2分後に、1×10Paとなるようにした。
[B8] 次に、前記[B7]の工程で形成された除去部内にPdで構成される非DLC部を形成することにより、装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を得た。
非DLC部の形成は、めっき浴として塩化パラジウム系パラジウムめっき液(Pd5〜15g/L含有)を用いた、浴温:60℃、電流密度:2A/dm、時間:30分間という条件の湿式めっき(電解めっき)により行った。なお、本工程においては、除去部内とともにダイヤモンド様炭素膜の表面にも、Pdで構成された非DLC部が形成されたが、バフ研磨を行うことにより、不要部(ダイヤモンド様炭素膜の表面等)に形成された非DLC部を容易かつ選択的に除去することができ、除去部内のみに非DLC部を形成する(残存させる)ことができた。
このようにして形成された非DLC部の平均厚さは、3.5μmであった。また、得られた装飾品は、平滑な表面を有しており、ダイヤモンド様炭素膜と非DLC部との境界付近には、実質的な段差はなかった。
[B9] その後、各装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を組み立てた。
(実施例3)
以下に示すような方法により、装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を製造した。
[C1] まず、黄銅(Cu65wt%、Zn35wt%)を用いて、鍛造により、腕時計ケース(胴)の形状を有する基材、ネジロック式りゅうずの形状を有する基材をそれぞれ作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。
[C2] 次に、これらの基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[C3] このようにして洗浄を行った基材の表面に、Niで構成される第1の下地層を形成した。
第1の下地層の形成は、めっき浴として硫酸ニッケル系ニッケルめっき液(Ni10〜30g/L含有)を用いた、浴温:40℃、電流密度:3A/dm、時間:5分間という条件の湿式めっきにより行った。
このようにして形成された第1の下地層の平均厚さは2μmであった。
[C4] さらに、第1の下地層の表面の一部(ネジロック式りゅうずのネジ部となるべき部位)に、Auで構成される第2の下地層を形成した。
この工程は、まず、フォトリソグラフィー法により、所定パターンのマスク(レジスト)を形成し、その開口部にAuで構成される第2の下地層を湿式めっきにより形成し、その後、マスク(レジスト)を除去することにより行った。
第2の下地層の形成は、めっき浴としてクエン酸系金めっき液(Au5〜10g/Lを含有)水溶液を用いた、浴温:60℃、電流密度:3A/dm、時間:10分間という条件の湿式めっきにより行った。
このようにして形成された第2の下地層の平均厚さは、3μmであった。
[C5] 次に、第1の下地層、第2の下地層が積層された基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[C6] このようにして洗浄を行った第1の下地層および第2の下地層の表面に、主としてダイヤモンド様炭素で構成されるダイヤモンド様炭素膜を形成し、部材を得た。
ダイヤモンド様炭素膜の形成は、前記実施例1と同様の条件のスパッタリングにより行った。
[C7] 次に、前記[C6]の工程で得られた部材を、剥離液(除去剤)中に浸漬することにより、第1の下地層(第2の下地層が積層されていない部位の第1の下地層)とともに、ダイヤモンド様炭素膜の一部(第1の下地層の表面に直接形成されたダイヤモンド様炭素膜)を除去し、除去部を形成した。剥離液(除去剤)として硝酸(HNO):15vol%、硫酸(HSO):15vol%、フッ化水素酸(フッ酸):3vol%を含む水溶液を用いた。また、部材の剥離液中への浸漬時間は、15分とした。浸漬時における剥離液の温度は25℃であった。また、部材の剥離液中への浸漬時における雰囲気(空気)圧力は、初期の段階では、1×10Paとし、部材を剥離液に浸漬してから5分経過した後に、雰囲気圧を高めていき、それから2分後に、1×10Paとなるようにした。
[C8] 次に、前記[C7]の工程で形成された除去部内にPdで構成される非DLC部を形成することにより、装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を得た。
非DLC部の形成は、めっき浴として塩化パラジウム系パラジウムめっき液(Pd5〜15g/L含有)を用いた、浴温:60℃、電流密度:2A/dm、時間:30分間という条件の湿式めっき(電解めっき)により行った。なお、本工程においては、除去部内とともにダイヤモンド様炭素膜の表面にも、パラジウムで構成された非DLC部が形成されたが、バフ研磨を行うことにより、不要部(ダイヤモンド様炭素膜の表面等)に形成された非DLC部を容易かつ選択的に除去することができ、除去部内のみに非DLC部を形成する(残存させる)ことができた。
このようにして形成された非DLC部の平均厚さは、3.5μmであった。また、得られた装飾品は、平滑な表面を有しており、ダイヤモンド様炭素膜と非DLC部との境界付近には、実質的な段差はなかった。
[C9] その後、各装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を組み立てた。
(実施例4)
以下に示すような方法により、装飾品(三つ折り構造のバンド中留)を製造した。
[D1] まず、三つ折り構造のバンド中留の各構成部品の形状を有するTi製の基材を、それぞれ、以下に述べるような金属粉末射出成形(MIM)により作製し、その後、必要箇所を切削、研磨した。
まず、ガスアトマイズ法により製造された平均粒径52μmのTi粉末を用意した。
このTi粉末:75vol%と、ポリエチレン:8vol%と、ポリプロピレン:7vol%と、パラフィンワックス:10vol%とからなる材料を混練した。前記材料の混練には、ニーダーを用いた。また、混練時における材料温度は60℃であった。
次に、得られた混練物を粉砕、分級して平均粒径3mmのペレットとした。このペレットを用いて、射出形成機にて金属粉末射出成形(MIM)し、各基材に対応する形状を有する成形体を製造した。このとき成形体は、脱バインダー処理、焼結時での収縮を考慮して成形した。射出成形時における成形条件は、金型温度40℃、射出圧力80kgf/cm、射出時間20秒、冷却時間40秒であった。
次に、前記成形体に対して、脱脂炉を用いた脱バインダー処理を施し、脱脂体を得た。この脱バインダー処理は、1.0×10−1Paのアルゴンガス雰囲気中、80℃で1時間、次いで、10℃/時間の速度で400℃まで昇温した。熱処理時におけるサンプルの重さを測定し、重量低下がなくなった時点を脱バインダー終了時点とした。
次に、このようにして得られた脱脂体に対し、焼結炉を用いて焼結を行い、基材を得た。この焼結は、1.3×10−3〜1.3×10−4Paのアルゴンガス雰囲気中で、900〜1100℃×6時間の熱処理を施すことにより行った。
以上のようにして得られた基材について、その必要箇所を切削、研磨した後、これらの基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[D2] 次に、これらの基材を洗浄した。基材の洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[D3] このようにして洗浄を行った基材の表面に、Crで構成される下地層を形成した。
下地層の形成は、めっき浴として硫酸系クロムめっき液(Cr20〜50g/L含有)を用いた、浴温:45℃、電流密度:4A/dm、時間:5分間という条件の湿式めっきにより行った。
このようにして形成された下地層の平均厚さは、1μmであった。
[D4] 次に、下地層が積層された基材を洗浄した。この洗浄としては、まず、アルカリ電解脱脂を30秒間行い、次いで、アルカリ浸漬脱脂を30秒間行った。その後、中和を10秒間、水洗を10秒間、純水洗浄を10秒間行った。
[D5] このようにして洗浄を行った下地層の表面に、主としてダイヤモンド様炭素で構成されるダイヤモンド様炭素膜を形成し、部材を得た。
ダイヤモンド様炭素膜の形成は、スパッタリングにより行った。
このスパッタリングは、真空装置を用いて以下のようにして行った。
まず、真空装置内をアルゴンガス:60vol%と、メタンガス:40vol%との混合ガスで置換した。その後、混合ガスの流量、排気量を調整することにより、雰囲気圧を0.6Paとした。
真空装置内の雰囲気圧を調整した後、ターゲットとしてグラファイトを用い、高周波放電を行うことにより、ダイヤモンド様炭素膜を形成した。
なお、スパッタリング時における混合ガスの流量は60SCCMであり、雰囲気圧が0.6Paとなるようにした。高周波電力は、500Wであった。また、成膜速度は、0.4μm/hであった。
このようにして形成されたダイヤモンド様炭素膜の平均厚さは、0.5μmであった。
[D6] 次に、前記[D5]の工程で得られた部材のダイヤモンド様炭素膜が設けられた側の面にレーザー光(YAGレーザー)を照射し、ダイヤモンド様炭素膜の一部を所定のパターンで除去し、除去部を形成した。
[D7] 次に、前記[D6]の工程で形成された除去部内にAuで構成される非DLC部を形成し、これらを組み立てることにより、装飾品(三つ折り構造のバンド中留)を得た。
クエン酸系金めっき液(Au5〜10g/Lを含有)を用いた、浴温:60℃、電流密度:3A/dm、時間:30分間という条件の湿式めっき(電解めっき)により行った。
なお、本工程においては、除去部内とともにダイヤモンド様炭素膜の表面にも、Auで構成された非DLC部が形成されたが、バフ研磨を行うことにより、不要部(ダイヤモンド様炭素膜の表面等)に形成された非DLC部を容易かつ選択的に除去することができ、除去部内のみに非DLC部を形成する(残存させる)ことができた。
このようにして形成された非DLC部の平均厚さは、3.5μmであった。
(比較例1)
前記[A6]の工程の後に、ダイヤモンド様炭素膜の一部を除去することなく、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、直接、非DLC部を形成した以外は、前記実施例1と同様にして装飾品を製造した。言い換えると、前記[A7]の工程を省略した以外は、前記実施例1と同様にして装飾品を製造した。
(比較例2)
第2の下地層およびダイヤモンド様炭素膜の一部(第2の下地層の表面に設けられたダイヤモンド様炭素膜)を除去することなく、ダイヤモンド様炭素膜の表面に直接非DLC部を形成した以外は、前記実施例2と同様にして装飾品を製造し、その後、これらの各装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を組み立てた。
より詳しく説明すると、まず、前記実施例2と同様にして、前記[B1]〜[B6]の工程(処理)を行った。次に、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、ダイヤモンド様炭素膜に直接接触している第1の下地層の形状(第1の下地層のうち第2の下地層で被覆されていない領域に対応する形状)に対応する形状のマスクを形成した。次に、マスクで被覆された部材に対し、前記[B8]の工程と同様の条件で、非DLC部を形成した。その後、ハロゲン化合物系溶媒、ケトン系溶媒よりなるマスク除去剤に浸漬することにより、マスクを除去し、装飾品を得た。また、本工程におけるマスク除去剤の温度、マスク除去剤への浸漬時間は、それぞれ30℃、30分であった。その後、各装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を組み立てた。
(比較例3)
第1の下地層およびダイヤモンド様炭素膜の一部(第2の下地層の表面に設けられたダイヤモンド様炭素膜)を除去することなく、ダイヤモンド様炭素膜の表面に直接非DLC部を形成した以外は、前記実施例3と同様にして装飾品を製造し、その後、これらの各装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を組み立てた。
より詳しく説明すると、まず、前記実施例3と同様にして、前記[C1]〜[C6]の工程(処理)を行った。次に、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、第2の下地層の形状に対応する形状のマスクを形成した。次に、マスクで被覆された部材に対し、前記[C8]の工程と同様の条件で、非DLC部を形成した。その後、ハロゲン化合物系溶媒、ケトン系溶媒よりなるマスク除去剤に浸漬することにより、マスクを除去し、装飾品を得た。また、本工程におけるマスク除去剤の温度、マスク除去剤への浸漬時間は、それぞれ30℃、30分であった。その後、各装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を組み立てた。
(比較例4)
下地層およびダイヤモンド様炭素膜の一部を除去することなく、ダイヤモンド様炭素膜の表面に直接非DLC部を形成した以外は、前記実施例4と同様にして装飾品を製造した。
より詳しく説明すると、まず、前記実施例4と同様にして、前記[D1]〜[C5]の工程(処理)を行った。次に、ダイヤモンド様炭素膜の表面に、所定のパターン(前記実施例4で形成した除去部に対応するパターン)の開口部を有するマスクを形成した。次に、マスクで被覆された部材に対し、前記[D7]の工程と同様の条件で、非DLC部を形成した。その後、ハロゲン化合物系溶媒、ケトン系溶媒よりなるマスク除去剤に浸漬することにより、マスクを除去し、これらを組み立てることにより、装飾品(三つ折り構造のバンド中留)を得た。また、本工程におけるマスク除去剤の温度、マスク除去剤への浸漬時間は、それぞれ30℃、30分であった。
各実施例および各比較例における部材、装飾品の構成、および、ダイヤモンド様炭素膜の除去条件を表1にまとめて示す。
Figure 2005272901
2.装飾品の外観評価
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品について、目視および顕微鏡による観察を行い、これらの外観を以下の4段階の基準に従い、評価した。
◎:外観優良。
○:外観良。
△:外観やや不良。
×:外観不良。
3.ダイヤモンド様炭素膜の耐擦傷性評価
上記各実施例および各比較例で製造した装飾品について、以下に示すような試験を行い、耐擦傷性を評価した。
ステンレス製のブラシを、各装飾品のダイヤモンド様炭素膜が形成された部位に押し付け、50往復摺動させた。このときの押し付け荷重は、0.2kgfであった。
その後、装飾品の表面を目視により観察し、これらの外観を以下の4段階の基準に従い、評価した。
◎:ダイヤモンド様炭素膜の表面に、傷の発生が全く認められない。
○:ダイヤモンド様炭素膜の表面に、傷の発生がほとんど認められない。
△:ダイヤモンド様炭素膜の表面に、傷の発生がわずかに認められる。
×:ダイヤモンド様炭素膜の表面に、傷の発生が顕著に認められる。
4.装飾品の耐摩耗性評価
上記各実施例および各比較例で製造した各装飾品のダイヤモンド様炭素膜が形成された部位について、摩耗係数(耐鋼)の測定を行い、以下の3段階の基準に従い、評価した。
◎:摩耗係数が0.7未満。
○:摩耗係数が0.7以上0.8未満。
×:摩耗係数が0.8以上。
5.非DLC部の密着性評価
上記各実施例および各比較例で製造した各装飾品について、セーム皮を押し当て、荷重100gf/cmにて、50回擦るという条件で、非DLC部の密着性についての試験を行い、以下の4段階の基準に従い、評価した。
◎:被膜の剥離が全く無い。
○:被膜の剥離が少ない。(剥離面積/対象面積が、1割未満)。
△:被膜の剥離が多い。 (剥離面積/対象面積が、1割以上)。
×:被膜が完全に剥離。 (剥離面積/対象面積が、10割) 。
これらの結果を、ダイヤモンド様炭素膜のビッカース硬度Hv、ボールオンディスク法により測定されるダイヤモンド様炭素膜の摩擦係数μとともに表2に示す。なお、ビッカース硬度Hvとしては、各装飾品のダイヤモンド様炭素膜表面について、測定荷重25gfにて測定した値を示す。
Figure 2005272901
表2から明らかなように、本発明の装飾品は、いずれも優れた美的外観を有しており、非DLC部の密着性にも優れていた。特に、除去剤を用いてダイヤモンド様炭素膜の一部を除去する工程を経て製造された実施例1〜3の装飾品は、特に優れた外観を有していた。また、本発明の装飾品は、いずれも、耐擦傷性、耐摩耗性にも優れていた。また、本発明の装飾品は、いずれも、ザラツキ感のない、優れた触感を有していた。
これに対し、比較例の装飾品では、非DLC部の密着性が劣っており、十分な耐久性が得られなかった。また、美的外観にも劣っていた。
6.回転ベゼルの回転トルク
上記実施例2および比較例2で製造した装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を用いて、時計を製造した。得られた各時計について、300gfの荷重を掛ける条件で、回転ベゼルの回転トルクの測定を行った。また、回転ベゼルを10000回回転させた後、同様の条件で回転トルクを測定した。
その結果を表3に示す。
Figure 2005272901
表3から明らかなように、実施例2の装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を備えた時計では、製造直後、および、回転ベゼルの回転操作を繰り返し行った後のいずれにおいても、比較的高い回転トルクを安定して有していた。これに対し、比較例2の装飾品(腕時計ケースおよび回転ベゼル)を備えた時計では、回転操作の繰り返しによる回転トルクの変化量が大きかった。これは、以下のような理由によるものであると考えられる。すなわち、実施例2の装飾品では、除去部内に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮され、装飾品全体として優れた摺動性(潤滑性)を有している。これに対し、比較例2の装飾品では、ダイヤモンド様炭素膜の表面に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮されていない。また、比較例2の装飾品では、回転ベゼルの回転操作を繰り返し行った後においては、非DLC部が剥離してしまい、回転トルクの変化量が大きくなったものと考えられる。
6.ネジロック式りゅうずの着脱操作性評価
上記実施例3および比較例3で製造した装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を用いて、時計を製造した。得られた各時計について、ケースからネジロック式りゅうずを回転着脱する、回転着脱操作を行ったときの操作のし易さ(着脱操作性)を以下の4段階の基準に従い、評価した。
◎:回転着脱操作を非常にスムーズに行うことができる。
○:回転着脱操作を十分にスムーズに行うことができる。
△:回転着脱操作を行う際に、若干のゴリ感がある。
×:回転着脱操作を行う際に、顕著なゴリ感がある。
また、ネジロック式りゅうずの回転着脱操作を10000回行った後、上記と同様の基準に従い、着脱操作性を評価した。
その結果を表4に示す。
Figure 2005272901
表4から明らかなように、実施例3の装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を備えた時計では、製造直後、回転着脱操作を繰り返し行った後のいずれにおいても、優れた着脱操作性を示した。これに対し、比較例3の装飾品(腕時計ケースおよびネジロック式りゅうず)を備えた時計では、着脱操作性に劣っていた。また、回転着脱操作を繰り返し行うことにより、着脱操作性はさらに低下した。これは、以下のような理由によるものであると考えられる。すなわち、実施例3の装飾品では、除去部内に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮され、装飾品全体として優れた摺動性(潤滑性)を有している。これに対し、比較例3の装飾品では、ダイヤモンド様炭素膜の表面に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮されていない。また、比較例3の装飾品では、着脱操作を繰り返し行った後においては、非DLC部が剥離してしまい、その剥離により生じた汚れにより、着脱操作性がさらに低下したものと考えられる。
7.バンド中留の着脱性評価
上記実施例4および比較例4で製造した装飾品(バンド中留)を用いて、時計を製造した。得られた各時計について、バンド中留の着脱操作を行ったときの操作のし易さ(着脱操作性)を以下の4段階の基準に従い、評価した。
◎:着脱操作を非常にスムーズに行うことができる。
○:着脱操作を十分にスムーズに行うことができる。
△:着脱操作を行う際に、若干の引っかかりが認められる。
×:着脱操作を行う際に、顕著な引っかかりが認められる。
また、バンド中留の着脱操作を10000回行った後、上記と同様の基準に従い、着脱操作性を評価した。
その結果を表5に示す。
Figure 2005272901
表5から明らかなように、実施例4の装飾品(バンド中留)を備えた時計では、製造直後、着脱操作を繰り返し行った後のいずれにおいても、優れた着脱操作性を示した。これに対し、比較例4の装飾品(バンド中留)を備えた時計では、着脱操作性に劣っていた。また、着脱操作を繰り返し行うことにより、着脱操作性はさらに低下した。これは、以下のような理由によるものであると考えられる。すなわち、実施例4の装飾品では、除去部内に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮され、装飾品全体として適度な摺動性(潤滑性)を有している。これに対し、比較例4の装飾品では、ダイヤモンド様炭素膜の表面に非DLC部が形成されているため、ダイヤモンド様炭素の特性(表面特性)が十分に発揮されていない。また、比較例4の装飾品では、着脱操作を繰り返し行った後においては、非DLC部が剥離してしまい、その剥離により生じた汚れにより、着脱操作性がさらに低下したものと考えられる。
本発明の装飾品の製造方法の第1実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の装飾品の製造方法の第1実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の装飾品の製造方法の第2実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の装飾品の製造方法の第2実施形態を模式的に示す断面図である。 ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された非DLC部を選択的に除去する方法を説明するための断面図である。 本発明の装飾品の製造方法の第3実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の時計(携帯時計)の好適な実施形態を示す部分断面図である。
符号の説明
1A、1B、1C…装飾品 2…基材 3…ダイヤモンド様炭素膜 40…下地層 41、41’…第1の下地層 42、42’…第2の下地層 5…マスク 6…非DLC部 7…除去部 10A、10B、10B’…部材 100…腕時計(携帯時計) 22…胴(ケース) 23…裏蓋 24…ベゼル(縁) 25…ガラス板 26…巻真パイプ 27…りゅうず 271…軸部 272…溝 28…プラスチックパッキン 29…プラスチックパッキン 30…ゴムパッキン(りゅうずパッキン) 50…接合部(シール部) 60…ゴムパッキン(裏蓋パッキン)

Claims (17)

  1. 表面付近にダイヤモンド様炭素(DLC)で構成されたダイヤモンド様炭素膜を有する部材に対し、主としてダイヤモンド様炭素以外の材料で構成された非DLC部を形成する工程を有する装飾品の製造方法であって、
    前記ダイヤモンド様炭素膜の一部を除去するダイヤモンド様炭素膜除去工程と、
    少なくとも、前記ダイヤモンド様炭素膜除去工程において前記ダイヤモンド様炭素膜が除去された除去部に前記非DLC部を形成する非DLC部形成工程とを有することを特徴とする装飾品の製造方法。
  2. 非DLC部は、主として金属材料で構成されたものである請求項1に記載の装飾品の製造方法。
  3. 前記部材は、基材と、
    前記基材上の少なくとも一部に形成された少なくとも1層の下地層と、
    前記下地層上の少なくとも一部に形成された前記ダイヤモンド様炭素膜とを有するものである請求項1または2に記載の装飾品の製造方法。
  4. 前記部材は、前記下地層として、Cu、Cr、Au、Si、Ag、W、Ti、Al、Ni、Sn、およびVからなる群より選択される少なくとも1種および/またはTi化合物を含む材料で構成された層を有するものである請求項3に記載の装飾品の製造方法。
  5. 前記部材は、前記下地層として、実質的に前記除去部に対応する部位にのみ設けられた層を有する請求項3または4に記載の装飾品の製造方法。
  6. 前記基材は、Fe、Cu、Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Si、ZrおよびWからなる群より選択される少なくとも1種の金属または該金属を含む合金を主とする材料で構成されるものである請求項3ないし5のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  7. 前記ダイヤモンド様炭素膜の下地を溶解または剥離し得る除去剤を、前記ダイヤモンド様炭素膜上から付与し、前記除去剤を前記ダイヤモンド様炭素膜中に浸透させ、前記ダイヤモンド様炭素膜の下地とともに、前記ダイヤモンド様炭素膜を除去することにより、前記ダイヤモンド様炭素膜除去工程を行う請求項1ないし6のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  8. 前記ダイヤモンド様炭素膜上の一部に、マスクを被覆した状態で、前記部材に前記除去剤を付与する請求項7に記載の装飾品の製造方法。
  9. 前記ダイヤモンド様炭素膜は、気相成膜法により形成されたものである請求項1ないし8のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  10. 前記ダイヤモンド様炭素膜は、0.05〜10μm/hの成膜速度で形成されたものである請求項1ないし9のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  11. 前記ダイヤモンド様炭素膜の平均厚さは、0.5〜2.0μmである請求項1ないし10のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  12. ボールオンディスク法により測定される前記ダイヤモンド様炭素膜の摩擦係数μは、0.05〜0.7である請求項1ないし11のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  13. 前記ダイヤモンド様炭素膜のビッカース硬度Hvは、800〜5000である請求項1ないし12のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  14. 前記非DLC部形成工程において、少なくとも前記除去部およびその周辺に前記非DLC部を形成した後、
    前記ダイヤモンド様炭素膜の表面に形成された前記非DLC部を選択的に除去する非DLC部除去工程を有する請求項1ないし13のいずれかに記載の装飾品の製造方法。
  15. 請求項1ないし14のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする装飾品。
  16. 装飾品は、時計用外装部品である請求項15に記載の装飾品。
  17. 請求項15または16に記載の装飾品を備えたことを特徴とする時計。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012082477A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Jtekt Corp Dlc被覆部材
JP2013136110A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute ダイヤモンド膜の研磨方法および装置
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US11464303B2 (en) 2019-01-11 2022-10-11 Frederick Goldman, Inc. Black diamond like carbon (DLC) coated articles and methods of making the same

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