JP2595033B2 - 装飾品材料 - Google Patents

装飾品材料

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JP2595033B2 JP63091629A JP9162988A JP2595033B2 JP 2595033 B2 JP2595033 B2 JP 2595033B2 JP 63091629 A JP63091629 A JP 63091629A JP 9162988 A JP9162988 A JP 9162988A JP 2595033 B2 JP2595033 B2 JP 2595033B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な装飾品材料、さらに詳しくいえば基
体表面に耐摩耗性を付与することができ、しかも下地の
色彩や色調をそこなうことがないセラミックス系硬質透
明被膜により表面被覆された新規な装飾品材料に関する
ものである。
従来の技術 従来、腕時計ケース、ネックレス、指輪、めがね、記
章、勲章、食器などの装飾品に対して高級品としてのイ
メージを与えるために、ステンレス鋼、ニッケル合金、
銅及び銅合金で成形したのち、金めっき、銀めっきする
ことがよく知られている。しかしながら、これらのめっ
き製品は、輸送中や使用中に他の物体に接触したり、衝
撃が与えられることにより、めっき面が傷付いたり、剥
離や摩耗を生じて、商品価値を低下させることがしばし
ばみられる。
このような欠陥を少しでも抑制するために、めっき面
に透明ラッカーを塗布して保護することが一般に行われ
ているが、透明ラッカー膜のような有機系塗装膜は、耐
摩耗性や耐食性や耐光性を欠くために、十分に満足しう
る保護効果は得られていない。
また、めっき面にアルミナ、シリカ、ジルコニア、チ
タニアなどの透明セラミックスをコーティングすること
も提案されているが、真空蒸着、イオンプレーティン
グ、化学蒸着(CVD)、スパッタリングなど通常用いら
れている被覆手段で、これらの透明セラミックスの薄膜
を金属やガラスの表面上に形成させると、干渉色を生じ
たり、変色や曇りを生じて下地の色彩や色調をそこなう
ため、その適用範囲が制限されるのを免れない。特に腕
時計ケースその他の装飾品の場合は、干渉色の発生や変
色が顕著に起るので使用できないという欠点がある。
他方、透光性焼結体として、酸化アルミニウムに0.05
〜0.5重量%の酸化マグネシウムを含有させたものが知
られている(米国特許第3,026,210号明細書)。このも
のは、硫酸アルミニウムとマグネシウム塩を焼成する
と、酸化マグネシウムの含有量が酸化アルミニウムに対
して0.05〜0.5重量%になるような割合で混合し、この
混合物を1100℃までの温度で仮焼したのち、さらに1200
〜1300℃の温度で焼成して酸化マグネシウム含有アルミ
ナ粉末を調製し、次いで成形して空気中で800〜1200℃
で予備焼成後、水素雰囲気又は減圧下で約1800℃の温度
で6〜10時間焼成することによって製造され、スピネル
(MgAl2O4)の粒界析出を利用して、粒内気孔の存在と
粒の異常成長を防止することにより、透光性が付与され
たものである。
しかしながら、このものは、かなりの厚みを有するブ
ロック体として得られており、薄膜ではない上に、焼成
温度が高く通常使用される基体材料では耐えられないた
め、めっき面の保護用被膜としてはとうてい利用するこ
とができない。
発明が解決しようとする課題 本発明は、銀や金のめっき面のような基体の傷付きや
すく、変色しやすい固体表面に硬質透明被膜を施して、
良好な耐摩耗性を与えるとともに、下地の色彩や色調を
そこなうことがなく、しかも耐食性に優れた装飾品材料
を提供することを目的としたものである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、めっき面を効果的に保護することがで
き、しかも下地の色彩や色調をそこなうことがなく、か
つ優れた耐食性を有する硬質透明被膜で表面被覆された
装飾品材料を得るために種々研究を重ねた結果、イオン
プレーティングなどの乾式めっき処理により、金属又は
合金から成る基体のめっきした表面に酸化マグネシウム
含有セラミックスから成る透明被膜を形成させることに
よりその目的を達成しうることを見出し、この知見に基
づき本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、金属又は合金から成る基体の銀
又は銀めっきした表面上に、直接又はアンダーコート層
を介して酸化マグネシウムと酸化アルミニウム又は酸化
チタンとを構成成分として含むセラミックスから成る膜
厚0.5〜8μmの硬質透明被膜を設け、さらに所望に応
じその上にトップコート層を設けたことを特徴とする装
飾品材料を提供するものである。
このような装飾品材料は、例えば金属又は合金から成
る基体の金めっき又は銀めっきした表面に乾式めっき処
理又は湿式めっき処理により金属、金属酸化物又はプラ
スチックのアンダーコート層を所望に応じ設けたのち、
その上に乾式めっき処理で酸化マグネシウムと酸化アル
ミニウム又は酸化チタンとを構成成分として含むセラミ
ックスの膜厚0.5〜8μmの透明被膜を形成させ、次い
でさらに所望に応じ、その上にプラスチックから成るト
ップコート層を施すことにより、製造することができ
る。
本発明の基体のめっきした表面に形成される硬質透明
被膜は非晶質であり、前記米国特許明細書に記載されて
いる透光性焼結体のように粒界析出を利用したものでは
ないので、酸化マグネシウムが均一に分散した被膜を得
ることができる。上記の硬質透明被膜中の酸化マグネシ
ウムの含有量が30重量%よりも多くなると耐衝撃性、耐
食性のような望ましい物性が劣化する傾向があるので、
この酸化マグネシウムの量としては5ppmから30重量%の
範囲で選ぶのが好ましい。
このセラミックスとしては、酸化マグネシウムとアル
ミナ(Al2O3)又は酸化チタン(TiO2)とを構成成分と
して含むものを用いることが必要である。
本発明におけるこの硬質透明被膜の膜厚は、所定の基
体のめっきした表面上に0.5〜8μmの範囲にするのが
好ましい。膜厚が0.5μm未満では、十分な耐摩耗性が
得られない上に、干渉色を生じやすいし、また8μmよ
りも厚くなると、白濁を生じ透明性が失われる。
例えば、ガラス基板上に酸化マグネシウム10重量%を
含むアルミナの被膜を、種々の厚さで形成させ、光を透
過させて入射強度Ioと透明強度Itの比を測定し、式 It/Io=e−αt に従って、膜厚(μm)tと吸収係数αとの関係を求め
ると、図面に示す結果が得られる。
このグラフから明らかなように、膜厚8μmを超える
と吸収係数が急激に低下するが、これは光散乱が大とな
り、透明性が低下したためである。
本発明の装飾品材料の基体としては、例えば銅、鉄、
ニッケルなどの金属及びそれらの合金などが用いられ
る。
これらの基体の銀又は金めっきした表面に硬質透明被
膜を形成させるには、前記した酸化マグネシウム5ppm〜
30重量%を含むセラミックス形成材を蒸発源として、通
常使用されている乾式めっき法例えば真空蒸着、イオン
プレーティング、スパッタリング、化学蒸着(CVD)な
どにより行うことができる。しかし、真空蒸着では十分
な付着強度が得られないし、スパッタリングでは成膜速
度が低い。また化学蒸着では被処理物の加熱温度を高く
しなければならないため、黄銅のような低融点材料には
適用できないなどの問題がある。このため、比較的低い
温度において、迅速に膜形成が行われ、付着強度も大き
いイオンプレーティングによるのが最も好ましい。
このイオンプレーティング法は、所要材料を電子銃な
どえ蒸発させることによりイオン化したガス雰囲気を形
成させ、この中で被処理物に蒸着させる方法である。こ
のイオンプレーティング法には、通常、1〜2.5×10-2t
orrのアルゴンガス中で行う低圧直流イオンプレーティ
ング法、10-3torr以下で行う高真空イオンプレーティン
グ法及び活性ガス中で行う活性反応蒸着法(ARE法)な
どに大別され、高真空イオンプレーティング法はさらに
加熱方法、加速方法、イオン化方法などの相違により、
パンシャー方式、ホローカソード方式、RF方式、クラス
ター方式などに分けられる。
そして、本発明の硬質透明被膜の形成には、これらの
イオンプレーティング法の中で電子銃を動作させなくて
も安定した放電を持続することができ、また低蒸気圧の
物質の蒸発にも安定な条件を設定しうる上に高真空度で
操作可能なため、ピンホールのないち密な被膜が得られ
るという点でRF方式が最も適している。
本発明の硬質透明被膜を所定の基体のめっきした表面
上に施す際には、密着性を付与し、さらに耐摩耗性や耐
食性を向上させるために、所望に応じ、めっきした表面
にあらかじめアンダーコートを設けることができる。こ
のアンダーコートとしては、アルミニウム、チタン、ク
ロム、ニッケルのような金属や、酸化チタン、酸化ケイ
素、酸化インジウム、酸化亜鉛などの金属酸化物や、紫
外線硬化型、熱硬化型の硬質プラスチックが用いられ、
これらは通常50〜2000Å程度の厚さで施される。特に銀
めっきした表面は化学的に活性であり、金めっきした表
面と異なって、イオンプレーティングした際、十分な密
着性を与えることができず、また異常成長粒子を生じ黒
色化したり、白濁化するので、アンダーコートするのが
好ましい。
本発明の装飾品材料は、例えば腕時計ケース、ネック
レス、指輪、めがね、記章、勲章、食器など広範囲の装
飾品の素材として用いられるが、汗の影響を直接受ける
腕時計ケース、指輪、めがねなどに施す場合には、耐久
性を向上させるために、疎水性材料のトップコートを施
すのが有利である。このトップコートとしては、例えば
テフロン、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル
樹脂、ナイロン、デルリンなどのプラスチックが用いら
れ、蒸着、塗装などの手段で施される。また、このよう
にして施されたプラスチック層について、さらに紫外線
硬化のような後処理を行うこともできる。
発明の効果 本発明材料においてはその硬質透明被膜が、基体のめ
っきた表面に強固に密着しており、しかも干渉色を生じ
たり有色化することがないので、下地の色彩や色調をそ
こなうことなく、耐摩耗性を付与しうるという利点があ
る。
また、損傷や変色を生じやすいため装飾品の材料とし
て従来使用することができなかった銀、銅、黄銅のよう
な軟かい金属も使用可能にしうるという利点がある。
したがって、本発明の材料は、腕時計ケース、ネック
レス、指輪、めがね、記章、勲章、食器などの素材とし
て好適である。
実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
なお、硬質透明被膜の各物性は次のようにして求め
た。
(1) 耐摩耗試験 研磨材をひいた布の上を、5kg/cm2の荷重で100回擦り
あわせ、下地が露出しない場合を良好とし、露出した場
合を不良とした。
(2) 耐候性試験 サンシャイン・ウェザー・メータを用い、500時間の
試験で変化の有無を調べた。
(3) サーマル・ショック 200℃に加熱後、0℃の水に投入する操作を2回行っ
て、異常の有無を調べた。
(4) キャス試験 塩水を用い、霧状にして試料に48時間噴射を続けたの
ち、腐食の発生点数を調べた。
(5) 密着性試験(90度折曲げ試験) 試料を90度に折り曲げ、被膜の脱落の有無を調べた。
実施例1 酸化マグネシウム粉末40重量%を含有するアルミナ粉
末を蒸発材料として用い、高周波イオンプレーティング
法により、銀めっきした腕時計ケース及び金めっきした
腕時計ケースに厚さ約2μmの硬質透明被膜を施した。
イオンプレーティングの条件は、アルゴンガス圧5×
10-4torr、基板温度200℃、高周波電力500W、アルゴン
イオンボンバード10分、蒸着時間40分であり、蒸発源に
は電子銃を用いた。
形成された被膜はEPMAで計測した結果、約10重量%の
酸化マグネシウムで残部が酸化アルミニウムであること
が確認された。
このようにして得られた硬質透明被膜の各種試料結果
を第1表に示す。
実施例2 蒸発材料として酸化マグネシウム含有化合物であるス
ピネル(MgAl2O4)を用いて、実施例1と同じ処理条件
で銀めっきした腕輪に約2μmの硬質透明被膜を得た。
このようにして得られた硬質透明被膜の試験結果を第
2表に示す。
実施例3 酸化アルミニウム(Al2O3)50重量%とステアタイト
(MgSiO3)50重量%から成る混合物を蒸発源として用
い、実施例1と同じ条件下で、約20分間処理し、銀めっ
きしたステンレス鋼のメガネフレームに厚さ約1μmの
硬質透明被膜を形成させた。このものは、MgO含有量約1
0重量%の酸化マグネシウム(MgO)と酸化ケイ素(Si
O2)と酸化アルミニウム(Al2O3)と混合非晶質から成
り、第2表と同様の特性を有していた。そして特に銀の
優美な色調を保持、かつ良好な耐食性を示した。
実施例4 酸化マグネシウム(MgO)10重量%とチタン(Ti)90
重量%を混合して蒸発源とし、アルゴンガム3×10-4to
rr、酸素分圧2×10-4torrその他の条件は実施例1と同
じにして約1時間蒸着させ、銀めっきしたステンレス鋼
製洋食器上に厚さ約5μmの硬質透明被膜を施した。こ
の被膜は酸化マグネシウム(MgO)3重量%を含む酸化
マグネシウム(MgO)と酸化チタン(TiO2)の混合非晶
質から成り、優れた耐食性、耐摩耗性を有していた。
実施例5 銀めっきした黄銅製腕時計ケースをイオンプレーティ
ング装置にセットし、5×10-4torrのアルゴンガス雰囲
気中で、高周波電力500W、直流電界500Vのプラズマ中で
約10分間アルゴンイオンボンバードしたのち、アルミニ
ウムを電子銃で蒸発させて、ケース表面に約0.1μmの
アンダーコート層を設けた。次いでこの上に実施例1と
同様の工程で酸化マグネシウム(MgO)含有のアルミナ
被膜を2μmの厚さに被覆し、さらに同装置内に設けた
抵抗加熱式ポートからテフロンを蒸着させて、厚さ約0.
5μmのトップコート層を形成させた。このようにして
得た時計ケースは、美麗な銀表面を有し、かつ耐食性特
に耐人工汗特性において、従来品よりはるかに優れた結
果を示した。
実施例6 銀めっきした黄銅製腕時計ケースをイオンプレーティ
ング装置にセットし、5×10-4torrのアルゴンガス雰囲
気中、高周波電力1kW、直流電界200Vのプラズマ中で約1
0分間アルゴンイオンボンバードしたのち、5×10-4tor
rの酸素雰囲気中で、Tiを電子銃で蒸発させケース表面
に厚さ0.2μmのアンダーコートを施した。次いで実施
例1と同様の方法でMgO含有のアルミナ被膜を約2μm
の厚さで施したのち、装置から取り出し、紫外線硬化型
アクリル系塗料を約0.5μmの厚さに塗布した。このよ
うにして得た腕時計ケースは、美麗な銀表面を有し、か
つ良好な耐人工特性を有するものであった。
実施例7 実施例1と同条件で銀めっきした腕時計ケース上に約
2μmの硬質透明被膜を約40分間蒸着して施したあと、
同じ装置に設けた抵抗加熱式蒸発源からテフロンを蒸発
させ約0.1μmのトップコートを施した。この銀製ケー
スは特に耐人工汗特性、耐硫化性に優れ実施例5と同程
度の試験結果を示した。
実施例8 銀めっきした黄銅腕時計ケースをイオンプレーティン
グ装置にセットし5×10-4torrにアルゴンガスを導入
し、高周波電力500W、直流電界200Vのプラズマ中で約10
分間アルゴンイオンボンバードしたのち、酸化アルミニ
ウムに約0.1%の酸化マグネシウムを混合した蒸発源を
用いて実施例1と同条件で約40分間蒸着し約2μmの硬
質透明被膜を施した。
この被膜はSIMSによる分析の結果約5ppmの酸化マグネ
シウムを含む酸化アルミニウムであることがわかった。
このケースは実施例1と同様に美麗な銀表面を有し、
かつ比較的良好な耐摩耗性及びその他の試験結果を示し
た。
実施例9 銀めっきした腕時計ケースに約1μmの厚さに紫外線
硬化型アクリル樹脂のアンダーコートを施した。次いで
イオンプレーティング装置にセットし5×10-4torrのア
ルゴンガス雰囲気中で高周波電力1kW、直流電界500Vの
プラズマ中で約10分間アルゴンイオンボンバードしたの
ち、基板温度を100℃にセットし、その他の条件は実施
例1と同条件で約1μmの硬質透明被膜を得た。さら
に、トップコートとして紫外線硬化型アクリル系樹脂を
約1μmの厚さに塗布硬化させた。
このものは耐摩耗性、耐人工汗特性に優れているのみ
ならず、耐衝撃性にも優れていた。
【図面の簡単な説明】
図は、酸化マグネシウム含有アルミナにおける膜厚と光
の吸収係数との関係を示すグラフである。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属又は合金から成る基体の銀又は金めっ
    きした表面上に、酸化マグネシウムと酸化アルミニウム
    又は酸化チタンとを構成成分として含むセラミックスか
    ら成る膜厚0.5〜8μmの硬質透明被膜を設けたことを
    特徴とする装飾品材料。
  2. 【請求項2】金属又は合金から成る基体の銀又は金めっ
    きした表面上に、アンダーコート層を介して酸化マグネ
    シウムと酸化アルミニウム又は酸化チタンとを構成成分
    として含むセラミックスから成る膜厚0.5〜8μmの硬
    質透明被膜を設けたことを特徴とする装飾品材料。
  3. 【請求項3】金属又は合金から成る基体の銀又は金めっ
    きした表面上に、アンダーコート層を介して酸化マグネ
    シウムと酸化アルミニウム又は酸化チタンとを構成成分
    として含むセラミックスから成る膜厚0.5〜8μmの硬
    質透明被膜を設け、さらにその上にトップコート層を設
    けたことを特徴とする装飾品材料。
  4. 【請求項4】アンダーコート層が、金属、金属酸化物又
    はプラスチックから成る請求項2又は3記載の装飾品材
    料。
  5. 【請求項5】アンダーコート層がアルミニウムから成る
    請求項4記載の装飾品材料。
  6. 【請求項6】アンダーコート層が酸化チタンから成る請
    求項4記載の装飾品材料。
  7. 【請求項7】アンダーコート層が紫外線硬化型アクリル
    系樹脂から成る請求項4記載の装飾品材料。
  8. 【請求項8】トップコート層が疎水性プラスチックから
    成る請求項3記載の装飾品材料。
  9. 【請求項9】トップコート層がテフロン又は紫外線硬化
    型アクリル系樹脂から成る請求項8記載の装飾品材料。
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