JP2008095130A - チタン又はチタン合金の装飾方法及び装飾された物品 - Google Patents

Abstract

【課題】チタン又はチタン合金からなる物品の表面に、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインを施す装飾方法を提供する。
【解決手段】チタン又はチタン合金からなる物品の表面に、陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成する工程と、前記物品の表面にレーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成する工程とを含む。グラデーションで変化する色彩や、二色以上の多様な色彩を発色させることができる。また、光触媒機能を備えることもできる。
【選択図】なし

Description

本発明は、チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法、及びこの方法により装飾された物品に関する。

チタン及びチタン合金は、軽くて丈夫であり、塩分等で腐食することもなく、無毒であり、素肌に付けてもアレルギーを起こす可能性が極めて低い優れた素材である。そこで、肌に直接触れるメガネフレーム、時計、ピアス等の装飾品の素材として、或いは、鍋、皿、スプーン等の食器類の素材として用いられている。

このようなチタン又はチタン合金からなる物品の表面に、二酸化チタンの被膜を形成することができる。そして、形成する膜厚を制御することにより、ホログラフィの原理で自由な発色を得ることが可能である。二酸化チタンの被膜を形成する方法としては、電解液に直流電圧を印加して、陽極酸化法により形成することができる。例えば、特許文献１には、洋服等に散りばめて装飾するチタンビーズが紹介されている。

その製造方法は、チタン基材の表面に多面カットを施して、金属光沢を有する多数の装飾面を形成し、これに陽極酸化を施して、二酸化チタンの光透過性被膜を形成したものである。そして、装飾面ごとに光透過性被膜の膜厚を変化させることにより、装飾面ごとに干渉色の色合いを変化できることが記載されている。

また、特許文献２には、チタン又はチタン合金を基材とする腕時計用外装部品が紹介されている。そして、１５０Ｖ以上の電圧で陽極酸化することにより、表面に酸化チタン層が形成されることが記載されている。また、電解液中の金属塩により金属特有の色調を呈する陽極酸化被膜が形成されることが記載されている。さらに、形成した陽極酸化被膜の上に、硬質透明ガラス被膜や透明シリカ被膜を形成して、耐傷性と耐摩耗性に優れる物品とすることが記載されている。

また、最近では、レーザ光を照射することによって基材の表面に二酸化チタン被膜を形成し、陽極酸化法と同様にして、多彩な色を発色させる方法が発表されている。このような陽極酸化又はレーザ光照射による金属表面処理は、現状ではチタンとステンレスに限られており、チタンの場合には二酸化チタンの被膜が形成され、ステンレスの場合には酸化クロムの被膜が形成される。

本願発明者らは、チタン又はチタン合金を素材とする前述のような物品について、これらの発色方法を利用して装飾する方法を検討したが、何れも一長一短があって、思うようなデザインを施すことが困難であった。陽極酸化法は、複雑な形状をした物品の処理や広範囲な処理を行う場合でも、単調なデザインで単調な色彩の処理を行う場合には、簡単な処理で、安価に行うことができる。しかし、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインを施す処理を行う場合は、マスキングが複雑となり、複雑な工程を要して高価な処理となってしまう。

一方、レーザ光を照射する方法は、加工精度が高いので複雑なデザインに対応することが可能であり、また、マスキングを必要としないので、多種の発色を用いたデザインを施すのに適している。しかし、複雑な形状をした物品の処理や、広範囲な表面処理を行う場合には、長時間を要して高価な処理となってしまう。
特開２００６−２６０８７号公報 特開２００５−７６０９２号公報

本発明の目的は、チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法であって、複雑な形状をした物品や広範囲な表面処理を必要とする物品に対して、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインを施すことが可能な装飾方法を提案することにある。また、チタン又はチタン合金からなる物品であって、このような発色方法により表面が装飾された物品を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る装飾方法は、チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法であって、前記物品の表面に陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成する工程と、前記物品の表面にレーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成する工程とを含む手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る装飾方法は、請求項１に記載の装飾方法において、前記陽極酸化法により形成した二酸化チタン被膜が、単色の色彩を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項３に係る装飾方法は、請求項１に記載の装飾方法において、前記陽極酸化法により形成した二酸化チタン被膜が、グラデーションで変化する色彩を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項４に係る装飾方法は、請求項１乃至３の何れかに記載の装飾方法において、前記レーザ照射法により形成した二酸化チタン被膜が、二色以上の色彩を供えている手段を採用している。また、本発明の請求項５に係る装飾方法は、請求項１乃至４の何れかに記載の装飾方法において、前記陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成した後に、該被膜上に、前記レーザ照射法により二酸化チタン被膜を成長させる手段を採用している。また、本発明の請求項６に係る装飾方法は、請求項１乃至４の何れかに記載の装飾方法において、前記陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成した後に、該被膜の一部をレーザアブレーションにより除去し、その後に前記レーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成する手段を採用している。また、本発明の請求項７に係る装飾方法は、請求項１乃至６の何れかに記載の装飾方法において、前記物品の表面に前記二酸化チタン被膜を形成した後に、前記物品に熱処理を施すことにより、光触媒機能を備えた物品とする手段を採用している。さらに、請求項８に記載の物品は、チタン又はチタン合金からなる物品であって、請求項１乃至７の何れかに記載の方法により表面が装飾されている手段を採用している。

本発明の装飾方法は、チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法であって、上記の手段を採用することにより、複雑な形状をした物品や広範囲な表面処理を必要とする物品に対して、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインを施すことが可能である。また、本発明の物品は、チタン又はチタン合金からなる物品であって、複雑な形状をした物品や大きな物品であっても、複雑な形状のデザインや多様な色彩のデザインが施された物品とすることが可能である。そして、光触媒機能を備えた物品とすることも可能である。

本願発明の装飾方法は、チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法である。チタン及びチタン合金は、軽くて丈夫であり、塩分等で腐食することもなく、無毒であり、素肌に付けてもアレルギーを起こす可能性が極めて低い優れた特徴を備えている。したがって、肌に直接触れるメガネフレーム、時計、ピアス等の装飾品の素材として、或いは、鍋、皿、スプーン等の食器類の素材として優れている。

また、本願発明の装飾方法は、物品の表面に対して、陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成する工程と、レーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。形成される二酸化チタン被膜により、物品の表面を多様で鮮やかな色彩に発色させることができる。そして、陽極酸化法とレーザ照射法とを組み合わせることにより、複雑な形状をした物品や広範囲な表面処理を必要とする物品に対応することが可能となり、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインを施すことが可能となる。

すなわち、陽極酸化法は、電解液中で、チタン又はチタン合金の物品を陽極として直流電圧を印加することにより、物品の表面上に二酸化チタン被膜を形成する方法である。このため、複雑な形状をした物品を処理することが可能であり、また、広範囲な表面処理を必要とする大きな物品を処理することも可能である。そして、一回の処理で得られる色彩は原則として単色であるが、部分的に処理時間を変えることにより、グラデーションで変化する色彩としたり、二色以上の色彩に発色させたりすることができる。

電解液としては、燐酸、硫酸、過酸化水素等の水溶液が多く用いられている。印加する電圧としては、通常１０〜１５０Ｖの直流電圧が用いられる。そして、形成する二酸化チタンの膜厚を変えることにより、例えば、ゴールド、ブラウン、ブルー、イエロー、パープル、グリーン、グリーンイエロー、ピンク等の彩色を施すことができる。また、例えば棒状の物品等を、その一端側から他端側に向けて、グラデーションで変化する彩色を施すことができる。或いは、一端側から他端側に向けて、複数の色彩で彩色を施すことができる。

一方、レーザ照射法は、ＹＡＧレーザやＹＶ０４レーザを用いて、チタン又はチタン合金の表面にビームを照射することにより、二酸化チタン被膜を形成する方法である。そして、モデルデザインに従って、自動的に緻密な処理を行うことができる。また、マスキングを施すことなく、直接発色処理を行うことができる。このため、比較的狭い範囲においては、複雑な形状のデザインや、多様な色彩を用いたデザインを簡単に施すことができる。

レーザ照射法による二酸化チタン被膜の形成は、陽極酸化法により形成した二酸化チタン被膜の上に重ねて成長させることもできる。しかし、同様の被膜を重ねることになり、色合せを厳密に行うことが難しくなる。そこで、陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成した後に、この被膜の一部をレーザアブレーション等の方法により除去し、その後に、レーザ照射法による二酸化チタン被膜を形成するようにしても良い。このような手順で発色処理を施すことにより、細部の色合せが容易で確実となり、自動的な処理にも適している。
さらに、形成した二酸化チタン被膜の上に、硬質透明ガラス被膜や透明シリカ被膜を形成して、耐傷性や耐摩耗性を向上させるようにしても良い。

このように、陽極酸化法により形成する単色又はグラデーションの発色被膜を下地装飾として、その上に、レーザ照射法により形成する多彩な発色被膜を用いた細部装飾を施すことができる。すなわち、複雑な形状をした物品や広範囲な表面処理を必要とする大きな物品であっても、陽極酸化法で簡単に下地装飾を施すことができる。また、複雑な形状のデザインや多様な色彩を用いたデザインは、レーザ照射法で簡単に細部装飾を施すことができる。

また、陽極酸化法及びレーザ照射法による発色法は、多数のマスキングや印刷版を用意する必要がなく、処理作業を簡略化することができる。そして、有機溶剤や樹脂を使用しないことから、作業環境を良好に保つことができる。形成された二酸化チタン被膜は、従来の有機物系表面処理と比較して、耐溶剤性や耐熱性が高く、腐食の心配がなく、また、生体適合性が他の表面処理仕様と比較して高いため、肌に優しい装飾品等とすることができる。

ところで、二酸化チタン被膜は、生成した状態の常温下ではルチル型であるが、２００〜３００℃の環境下で３０分以上加熱すると、光触媒能の高いアナターゼ型に結晶構造を変化させることが知られている。したがって、本発明の物品は、熱処理を施すことにより、光触媒機能を備えた物品とすることができる。従来、二酸化チタンの光触媒機能は、微粒子状の二酸化チタンを塗装バインダーと混合して、これを物品に噴霧又は塗布して形成されていた。したがって、従来の方法と比較して、本発明の熱処理による方法は、非常に簡単で容易な処理とすることができる。

本発明の物品は、光触媒機能を備えることにより、汚れ難くなり、多彩な色彩を長期間保つことができる。また、光触媒機能を備えた物品の表面は超親水となり、付着水分の凝集による水滴の付着が見られない特徴がある。そこで、例えば温度差の大きい場所で使用する物品に、光触媒機能を備えた本発明の物品を使用すれば、色彩やデザインが水滴で見難くならず、常に鮮明なデザインを楽しむことができる。また、このような場所で警告注意事項の表記等が必要な場合に、光触媒機能を備えた本発明の物品を使用すれば、表記事項が水滴で見難くならず、常に表記の判読が容易となる。

Claims (8)

1. チタン又はチタン合金からなる物品の表面を装飾する方法であって、
   前記物品の表面に陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成する工程と、
   前記物品の表面にレーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成する工程とを含むことを特徴とする装飾方法。
2. 前記陽極酸化法により形成した二酸化チタン被膜が、単色の色彩を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装飾方法。
3. 前記陽極酸化法により形成した二酸化チタン被膜が、グラデーションで変化する色彩を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装飾方法。
4. 前記レーザ照射法により形成した二酸化チタン被膜が、二色以上の色彩を供えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の装飾方法。
5. 前記陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成した後に、該被膜上に、前記レーザ照射法により二酸化チタン被膜を成長させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の装飾方法。
6. 前記陽極酸化法により二酸化チタン被膜を形成した後に、該被膜の一部をレーザアブレーションにより除去し、その後に前記レーザ照射法により二酸化チタン被膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の装飾方法。
7. 前記物品の表面に前記二酸化チタン被膜を形成した後に、前記物品に熱処理を施すことにより、光触媒機能を備えた物品とすることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の装飾方法。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載の方法により表面が装飾されていることを特徴とするチタン又はチタン合金からなる物品。