JP3477067B2 - 金属部材の表面処理方法および金属部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金属部材の表面処
理方法、とくに金属部材表面を蝕刻して所定のパターン
を形成する方法および表面処理が施された金属部材に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、時計用外装部品のような金属部
材の表面に凹状のパターンを形成するには、めっき法
や、印刷法により行われていた。

【０００３】例えば、めっき法の場合、目的とする模
様、文字、目盛等を印刷した後、電解めっき等によりマ
スクを形成し、次いで印刷部分を剥離してエッチングを
行い、凹状のパターンを形成していた。

【０００４】印刷法の場合、目的のパターン部分を残し
てマスク印刷を行い、次いでエッチングした後、マスク
を除去して凹状のパターンを形成していた。

【０００５】しかしこれらの方法によると、所望のパタ
ーンを印刷する際、金属部材の曲面部分や凹凸面上ある
いは側面にまわり込むようなデザインを印刷することは
非常に困難であり、かかる部分のマスク形成の際、人の
手作業によりマスク材料を塗布すること等が行われてい
た。

【０００６】このように、手作業により形成されたマス
クはパターン境界がビレたり、膜厚が不均一で膜性状が
不良となる。パターン境界のビレはそのままエッチング
パターンのビレにつながってしまい、膜厚が不均一の場
合、膜厚の薄い部分は長時間のエッチングに耐えられ
ず、金属部材表面の肌荒れ等を生じて外観が悪く、膜厚
が厚い部分はマスク剥離時にマスク残りとなったり、マ
スク残りのないよう長時間の剥離を行うと、金属部材表
面の肌荒れ等を生じる等の問題があった。

【０００７】一方、エキシマレーザー等の高エネルギー
レーザーを照射することにより金属部材に微細加工を施
すことが行われている。このようなレーザー加工によれ
ば、金属部材を直接加工することも可能であるため、工
程を簡略化することができる。また、レーザーの照射方
向を自由に変化させることができるため曲面上や側面に
まわり込むようなデザインも精度よくパターニングする
ことが可能である。

【０００８】しかし、レーザー加工の場合、金属表面に
約１０μｍ程度の溝を設けるにとどまり、それよりも深
い凹部（約２０μｍ以上）を形成するべく強力なレーザ
ーを照射したり、照射時間を長くすると、照射部分の周
縁部に照射熱によるバリ・ビレ等が生じ、立体的で精巧
なデザインを設けることは困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
部材の表面形状を問わず、精緻で立体的パターンを形成
することができ、立体的外観を得ることができる金属部
材の表面処理方法、およびかかる表面処理が施された金
属部材を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（24）の本発明により達成される。

【００１１】（１）金属部材の表面に湿式めっきにより
保護層を形成する工程と、前記保護層の上に電着塗装に
よりマスキング被膜を形成する工程と、レーザー光を照
射して前記マスキング被膜と前記保護層と前記金属部材
の表面を部分的にパターニング除去して、前記金属部材
の表面に凹状のパターンを形成する工程と、パターニン
グされた前記マスキング被膜及び前記保護層とを用いて
前記金属部材の前記凹状のパターンをエッチングする工
程と、前記凹状のパターン内に金属被覆層を形成する工
程と、前記マスキング被膜を剥離する工程とを有するこ
とを特徴とする金属部材の表面処理方法。

【００１２】（２）前記保護層は前記金属部材に少なく
とも耐食性を付与する耐食層である上記（１）に記載の
金属部材の表面処理方法。

【００１３】（３）前記保護層は２以上の異なる薄膜か
ら構成されてなる上記（１）または（２）に記載の金属
部材の表面処理方法。

【００１４】（４）前記保護層の膜厚は０．５〜３０μ
ｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の金
属部材の表面処理方法。

【００１５】（５）前記マスキング被膜の膜厚は１０〜
３０μｍである上記（１）ないし（４）のいずれかに記
載の金属部材の表面処理方法。

【００１６】（６）前記エッチングにより前記金属部材
に形成された凹部の深さが２０μｍ以上である上記
（１）ないし（５）のいずれかに記載の金属部材の表面
処理方法。

【００１７】（７）前記エッチングはウェットエッチン
グである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の金
属部材の表面処理方法。

【００１８】（８）前記エッチングはシャワーエッチン
グである上記（７）に記載の金属部材の表面処理方法。

【００１９】（９）前記金属被覆層を形成する工程の後
に、前記金属被覆層の上に着色層を形成する上記（１）
ないし（９）のいずれかに記載の金属部材の表面処理方
法。

【００２０】（10）前記金属部材は時計用外装部品であ
る上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の金属部材
の表面処理方法。

【００２１】（11）金属部材の表面に湿式めっきにより
保護層を形成する工程と、前記保護層の上に少なくとも
１層の下地層を形成する工程と、前記下地層の上に電着
塗装によりマスキング被膜を形成する工程と、レーザー
光を照射して前記マスキング被膜と前記下地層と前記保
護層と前記金属部材の表面を部分的にパターニング除去
して、前記金属部材の表面に凹状のパターンを形成する
工程と、パターニングされた前記マスキング被膜及び前
記下地層及び前記保護層とを用いて前記金属部材の前記
凹状のパターンをエッチングする工程と、前記凹状のパ
ターン内に金属被覆層を形成する工程と、前記マスキン
グ被膜を剥離する工程と、前記下地層を剥離する工程と
を有することを特徴とする金属部材の表面処理方法。

【００２２】（12）前記保護層は前記金属部材に少なく
とも耐食性を付与する耐蝕層である上記（11）に記載の
金属部材の表面処理方法。

【００２３】（13）前記保護層は２以上の異なる薄膜か
ら構成されてなる上記（11）または（12）に記載の金属
部材の表面処理方法。

【００２４】（14）前記保護層の膜厚は０．５〜３０μ
ｍである上記（11）ないし（13）のいずれかに記載の金
属部材の表面処理方法。

【００２５】（15）前記下地層はマスキング被膜の接着
性を向上させるための接着強化層である上記（11）ない
し（14）のいずれかに記載の金属部材の表面処理方法。

【００２６】（16）前記接着強化層はＡｕまたはＡｕ系
合金薄膜からなる上記（15）に記載の金属部材の表面処
理方法。

【００２７】（17）前記接着強化層の膜厚は１μｍ以下
である上記（15）または（16）に記載の金属部材の表面
処理方法。

【００２８】（18）前記マスキング被膜の膜厚は１０〜
３０μｍである上記（11）ないし（17）のいずれかに記
載の金属部材の表面処理方法。

【００２９】（19）前記エッチングはウェットエッチン
グである上記（11）ないし(18)のいずれかに記載の金属
部材の表面処理方法。

【００３０】（20）前記エッチングはシャワーエッチン
グである上記（19）に記載の金属部材の表面処理方法。

【００３１】（21）前記エッチングにより前記金属部材
に形成された凹部の深さが２０μｍ以上である上記（1
1）ないし（20）のいずれかに記載の金属部材の表面処
理方法。

【００３２】（22）前記金属被覆層を形成する工程の後
に、前記金属被覆層の上に着色層を形成する上記（11）
ないし（21）のいずれかに記載の金属部材の表面処理方
法。

【００３３】（23）前記金属部材は時計用外装部品であ
る上記(11)ないし(22)のいずれかに記載の金属部材の表
面処理方法。

【００３４】（24）上記（１）ないし（23）のいずれか
に記載の金属部材の表面処理方法によって作られたこと
を特徴とする金属部材。

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属部材の表面処
理方法および金属部材を添付図面に示す好適実施例に基
づいて説明する。

【００５２】図１（１ａ）〜（１ｇ）は、本発明の金属
部材の表面処理方法の第１実施形態を示す断面図であ
る。

【００５３】この図に示すように、本発明の金属部材の
表面処理方法は、金属部材１の表面に保護層２を形成す
る工程（１ａ、１ｂ）と、保護層２の上にマスキング被
膜３を形成する工程（１ｃ）と、レーザー光を照射する
ことにより少なくともマスキング被膜３をパターニング
する工程（１ｄ）と、前記マスキング被膜３を用いて金
属部材１をエッチングする工程（１ｅ）とを有する。

【００５４】金属部材１としては、いかなる金属材料か
らなるものであってもよく、例えば腕時計のような時計
用外装部品の材料の場合、耐食性、強度、製造コスト等
との観点から選択され、例えば、ステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）、黄銅（Ｂｓ）、洋白（ＮＳ）等の合金、Ｔｉおよ
びＴｉ系合金、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属、またはこ
れらの貴金属を含む合金等の金属材料が挙げられる。

【００５５】＜保護層の形成＞まず、上述のような金属
部材１の表面に保護層２を形成する（１ｂ）。これによ
り、通常の使用環境、例えば水、空気、汗等の体液等に
触れることにより生じる金属部材の物理的および化学的
変化を防止することができる。また、後述するマスキン
グ被膜の密着性を向上させ、さらに下地層やマスキング
被膜とともに、マスク機能の強化を図ることも可能であ
る。

【００５６】このような保護層２としては、例えば金属
部材に耐食性、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
発揮するものが挙げられ、２以上の効果を発揮するもの
であってもよいが、少なくとも耐食性を付与する耐食層
であることが好ましい。

【００５７】保護層２としては特に限定されず、例えば
樹脂等の有機化合物、ＡｕまたはＡｕ−Ｆｅ等のＡｕ系
合金、ＰｄまたはＰｄ系合金、ＣｒまたはＣｒ合金等の
金属、または金属酸化物等の無機化合物を主とする薄膜
から構成されるもの等が挙げられ、金属表面に形成され
る不動態被膜等を含む。

【００５８】保護層２は、少なくとも２以上の異なる薄
膜から構成されてなることが好ましい。これにより、各
薄膜の性質に基づき相乗的な保護効果を発揮させること
もできる。少なくとも２以上の異なる薄膜からなる保護
層としては、上記有機化合物または無機化合物を主とす
る薄膜および不動態被膜のうち、いかなる組み合わせに
より構成されていてもよい。

【００５９】保護層２の膜厚は、０．５〜３０μｍ程度
が好ましい。保護層２の膜厚が小さすぎる場合、耐食性
の付与等の効果が十分に得られない場合があり、膜厚が
大きすぎる場合、保護層２の密着性、耐クラック性が不
十分となるおそれがある。

【００６０】保護膜２はめっきにより形成されることが
好ましい。これにより密着性、耐摩耗性等に優れた薄膜
を形成することができる。また、金属部材１の形状や大
きさを問わず、保護層２を形成することができ、膜厚の
調整も容易である。

【００６１】保護層２として形成される薄膜としては、
例えばＡｕまたはＡｕ合金、純ＰｄまたはＰｄ合金、Ｐ
ｔまたはＰｔ合金、ＣｕまたはＣｕ合金、ＣｒまたはＣ
ｒ合金、ＲｕまたはＲｕ合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金またはＴ
ｉ化合物等から構成されるめっき層が挙げられる。さら
に、上記金属を構成材料としてＩＰにより保護層２が形
成されていてもよい。

【００６２】保護層２が異なる２以上の薄膜から構成さ
れている場合、少なくとも１層がめっきにより形成され
ていることが好ましい。めっきによれば金属部材１の表
面形状に関わらず膜厚の均一な薄膜を形成することが容
易である。

【００６３】保護層２の形成において用い得るめっき法
としては特に限定されず、電解めっきや無電解めっき等
の湿式めっきや、蒸着法、スパッタリング、イオンプレ
ーティング（ＩＰ）等の乾式めっき等が挙げられる。

【００６４】以下、本実施形態において保護層２は耐食
層であることを想定して説明しているが、とくに耐食層
に限定されるものではない。

【００６５】＜マスキング被膜の形成＞次に、上述した
保護層２にマスキング被膜３を形成する（１ｃ）。この
マスキング被膜３は、後述するエッチング工程において
エッチングマスクとして機能する。

【００６６】マスキング被膜３は、レーザー光が照射さ
れるとアブレーションする材料から構成される。これに
よりレーザー光によるマスクパターニングが可能とな
る。また、マスキング被膜３のアブレーションにより、
保護層２や金属部材１が露出し、レーザー光によりこれ
らの一部も除去されてマーキングが可能となる。

【００６７】このようなマスキング被膜３を構成する材
料としては、レーザー光を吸収する材料であれば特に限
定されず、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
料を用いることができる。さらに、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属材料を用いることがで
きる。

【００６８】また、マスキング被膜３は透明であること
が好ましい。これにより金属部材１との密着状態を外部
から視認することが可能となる。

【００６９】マスキング被膜３の形成方法は特に限定さ
れず、噴霧塗装、静電塗装、電着塗装等の塗装、湿式め
っき、乾式めっき（蒸着、ＩＰ等）等が挙げられるが、
なかでも電着塗装が好ましい。電着塗装によればマスキ
ング被膜３の膜厚をより均一に形成することができる。
均一な膜厚に形成されたマスキング被膜３は、エッチン
グした後、例えば剥離液に浸漬して除去されるが、この
とき膜厚が大きい部分のマスキング被膜が残留したり、
膜厚が小さい部分が長時間剥離液に晒される等のために
生じる金属部材表面の荒れを招くおそれがない。

【００７０】また、レーザーにてマスクを除去する際に
も膜厚が不均一であると、部分的にマスクが残ってしま
うこともあるが、膜厚が均一な電着塗装においては均一
なマスク除去が可能である。

【００７１】電着塗装等により形成されるマスキング被
膜３の膜厚は、１０〜３０μｍ程度であることが好まし
い。膜厚が小さすぎるとマスキング被膜３にピンホール
が発生するおそれがあり、その箇所においてエッチング
不良が生じる場合がある。特に、エッチング時間を長く
する場合、エッチングマスクとしての機能を十分に発揮
し得ない場合がある。一方、膜厚が大きすぎると膜厚の
バラツキが大きくなるおそれがあり、このような場合、
マスキング被膜３を除去する際に上述したように剥離液
による金属部材１の表面の荒れを招くおそれがある。ま
た、膜厚が厚いと、被膜の内部応力が高くなり、密着性
が低下したりクラックが発生してエッチング時にマスク
部を荒らしてしまうことになる。

【００７２】＜レーザー加工＞次に、レーザー光を照射
することにより、少なくとも上記マスキング被膜３をパ
ターニングし、エッチングマスクを形成する（１ｄ）。
レーザー光によりマスクパターニングを行うことによっ
て、例えばフォトリソグラフィー等による場合に比べて
工程を簡略化することができる。また、レーザー光によ
ればバリのない微細精密パターンの形成も可能となる。
さらにレーザー光の照射位置や角度を任意に設定できる
ため、曲面や凹凸面上にパターンを形成する場合でも、
容易にかつ精度よく行うことができる。エッチング深さ
を深くする場合のサイドエッチングの補正もレーザー走
査プログラムにて容易に行うことができる。

【００７３】レーザー光によりマスキング被膜３をパタ
ーニングする際、保護層２の少なくとも一部を除去する
ことが好ましく、金属部材１の一部まで除去することが
さらに好ましい。

【００７４】これにより、少なくとも保護層２の一部、
または保護層２および金属部材１の表面にマスキング被
膜３に形成されたパターンと同形状のパターンがマーキ
ングされ、次工程のエッチングをより効率よく行うこと
ができる。すなわち、予めレーザーにより保護層２や金
属部材１に荒れた凹状のパターンが形成されることによ
り、当該凹状のパターン部分にエッチング液が侵入し、
金属部材の蝕刻が迅速に進行する。とくに耐食性等を有
する保護層２はエッチングが困難である場合があり、レ
ーザーで少なくとも一部が除去されていると、エッチン
グをより迅速に行うことができる。

【００７５】さらに、金属部材１の一部をレーザーで除
去する場合には、シャープな加工端面が得られ、いわゆ
るバリ、ビレのない鮮明なパターンが得られる。

【００７６】本発明の方法において使用されるレーザー
としては、例えばＮｅ−Ｈｅレーザー、Ａｒレーザー、
ＣＯ₂ 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、ガラスレーザー等の
固体レーザーが挙げられる。なかでも、室温で連続発振
を容易に行うことができ、低い照射エネルギー領域にお
ける制御性の良さ等からＹＡＧレーザーが好ましく用い
られる。

【００７７】レーザー光の照射条件については、マスキ
ング被膜３、下地層２および金属部材１の材質や膜厚等
によって適宜選択されるが、例えばＹＡＧレーザーの場
合、エネルギー強度は１０〜５０Ｗ程度とすることが好
ましい。

【００７８】＜エッチング工程＞次に、レーザー光によ
りパターニングされた前記マスキング被膜３を用いてエ
ッチングを行う（１ｅ）。

【００７９】これによりマスキング被膜３に所定パター
ンの凹部５を形成することができる。また、エッチング
によれば、エッチング液、エッチング時間等の選択によ
り、凹部５の深さを任意に設定することができる。これ
によりレーザー光で金属部材１の表面を直接パターニン
グ（マーキング）する方法では困難な深さまで蝕刻する
ことも可能である。すなわち、レーザー光による金属表
面のパターニングでは、深く凹部を形成するためにレー
ザー強度を大きくしたり、照射時間を長くすることが行
われる。しかし、強度や照射時間を過剰にすると照射部
分の周縁部に熱溶融による焦げ、変形およびバリ、ビレ
を生じ、金属部材の表面外観が悪くなるうえに、深さの
コントロールが困難であり深さのバラツキも大きくなる
場合がある。

【００８０】本発明において、エッチング方法としては
特に限定されないが、浸漬エッチングやシャワーエッチ
ング等のウェットエッチングが好ましく、なかでもシャ
ワーエッチングが好ましい。シャワーエッチングによれ
ば、より短時間に金属部材に所定パターンの深い凹部を
鮮明に形成することができる。

【００８１】エッチングにより金属部材１に形成される
凹部５の深さは特に限定されないが、２０μｍ以上であ
ることが好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。これ
により金属部材１の表面に形成された模様、文字等の所
定パターンの凹部５が、より立体的に現れ、視覚によっ
て鮮明に捉えることができる。

【００８２】エッチングの後、凹部５内に被覆層７を設
けることが好ましい（１ｆ）。これにより、保護層２が
形成されていない凹部５内に耐食性等を付与することが
できる。また、それと同時に被覆層７の選択によっては
凹部５の色調、質感等を調整することもできる。

【００８３】被覆層７の構成材料としては上記の保護層
２と同様のものが挙げられるが、特にＡｕまたはＡｕ合
金めっき、ＰｄまたはＰｄ合金めっき、ＰｔまたはＰｔ
合金めっき、ＣｕまたはＣｕ合金等からなるめっき層が
好ましい。

【００８４】被覆層７の膜厚は、０．５〜１０μｍ程度
が好ましい。被覆層７が薄すぎると耐食性等の付与・向
上が図れない場合がある。一方、厚過ぎる場合には被覆
層７にクラックが発生するおそれがあり、また被覆層７
の形成のために使用されるＡｕ等の貴金属材料の量が増
加し製造コストが増大する。このような被覆層７は、保
護層２と同様に各種めっき法により形成することができ
る。

【００８５】さらに、図２に示すように、凹部５内に被
覆層７を設けた後、着色層８を形成することが好まし
い。これにより金属部材１の表面に多色のデザインを施
すことができ、デザインのバリエーションが拡がる。例
えば、着色層８の色調と金属部材１自体の色調との組み
合わせによって立体感や豪華さ等の審美的外観を得るこ
とができる。

【００８６】着色層８の形成方法は特に限定されず、例
えば、Ａｕめっき、黒Ｃｒめっき、Ａｇめっき、Ｐｄめ
っき、Ｒｈめっき、Ｃｒめっき、Ｒｕめっき、カラーめ
っき等の湿式めっきやイオンプレーティング等の乾式め
っきによる方法、塗装、塗料入れによる方法等が挙げら
れ、これらの方法を組み合わせてもよい。

【００８７】めっきにより着色層８を形成する場合、エ
ッチングした後マスキング被膜３を除去する前に行うこ
とが好ましい。これにより容易に凹部５内にのみ着色層
８を形成することができる。着色層８をめっきにより形
成する場合、凹部の形状、大きさを問わず密着性、耐摩
耗性に優れた着色層８を形成することができる。また着
色層８の膜厚の制御も容易である。

【００８８】着色層８を塗料入れにより形成する場合、
例えばマスキング被膜３を除去した後、塗料を塗布し、
金属部材１の表面に付着した塗料を払拭する。次に凹部
５内の塗料を加熱・乾燥する等により着色層８を形成す
る。

【００８９】最後に、マスキング被膜３を除去し、図に
示すような金属部材が得られる（１ｇ）。マスキング被
膜３の除去方法はいかなる方法であってもよく、例えば
溶剤、アルカリ溶液等からなる剥離液に浸漬して溶解除
去する方法等が挙げられる。

【００９０】図３（３ａ）〜（３ｈ）は、本発明の金属
部材の表面処理方法の第２実施形態を示す断面図であ
る。

【００９１】この図に示すように、本実施例の金属部材
の表面処理方法は、金属部材の表面に保護層２を形成す
る工程（３ａ、３ｂ）と、保護層２に少なくとも１層の
下地層９を形成する工程（３ｃ）と、下地層９の上にマ
スキング被膜３を形成する工程（３ｄ）と、レーザー光
を照射することにより少なくともマスキング被膜３をパ
ターニングする工程（３ｅ）と、パターニングされたマ
スキング被膜３を用いて金属部材１をエッチングする工
程（３ｆ）とを有する。

【００９２】下地層９を形成する点以外は、上記第１実
施形態と同様である。以下、主に第１実施形態との相違
点について説明する。

【００９３】本実施例の方法は、保護層２に少なくとも
１層の下地層９を形成する（３ｃ）。下地層９としては
特に限定されないが、金属部材１とマスキング被膜３と
の接着性を向上させるための接着強化層であることが好
ましい。これにより、マスキング被膜３の接着性・密着
性がより向上し、しみ込み等のエッチング不良による凹
部周縁のバリ・ビレ等を有効に防止することができる。

【００９４】このような接着強化層としては、例えばＡ
ｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒおよびそれらの合金等からなる薄
膜が挙げられ、ＡｕまたはＡｕ系合金薄膜からなるもの
が好ましい。これによりマスキング被膜の接着性、密着
性をより有効に向上させることができる。

【００９５】接着強化層の形成方法は特に限定されない
が、湿式めっきまたは乾式めっきが好ましい。湿式めっ
きとしては電解めっき、無電解めっき等が挙げられ、乾
式めっきとしては例えば、蒸着、スパッタリング、ＩＰ
（イオンプレーティング）等が挙げられる。

【００９６】接着強化層の膜厚は１μｍ以下が好まし
く、０．５μｍ以下のストライクめっき層であることが
より好ましい。これにより、密着性の向上を達成しつつ
膜厚のバラツキおよびクラックの発生防止を図り、製造
コストの増大を抑えることができる。

【００９７】次に下地層９の上にマスキング被膜３を形
成する（３ｄ）。マスキング被膜３の構成材料、膜性
状、形成方法は、上記第１実施形態の場合と同様のもの
が挙げられる。

【００９８】さらに、レーザー光により少なくともマス
キング被膜３をパターニングし、エッチングマスクを形
成する（３ｅ）。このとき、マスキング被膜３のみなら
ず、下地層９、保護層２の少なくとも一部をレーザーに
より除去することが好ましく、金属部材１の一部まで除
去することがさらに好ましい。これにより上記第１実施
形態の場合と同様、少なくとも保護層２、または保護層
２および金属部材１の表面にマスキング被膜３に形成さ
れたパターンと同形状のパターンが精密にマーキングさ
れ、次工程のエッチングをより効率よく行うことができ
る（３ｆ）。エッチングは第１実施形態と同様の方法で
行うことができる。

【００９９】凹部５には、第１実施形態の場合と同様の
理由により、被覆層７が形成されることが好ましい（３
ｇ）。また、凹部５には図２に示すように着色層８が形
成されていてもよい。被覆層７および着色層８の構成材
料、膜性状、形成方法等については第１実施形態と同様
のものが挙げられる。

【０１００】最後にマスキング被膜３および下地層９を
除去し本発明の金属部材が得られる（３ｈ）。マスキン
グ被膜３および下地層９の除去方法としては、第１実施
形態の場合と同様である。

【０１０１】以上のような表面処理を行うことにより金
属部材の表面には保護層が形成されており、また金属部
材には所定パターンの凹部が形成され、該凹部はその一
部がレーザー光の照射により形成され、さらにエッチン
グにより完成された本発明の金属部材が作製される。

【０１０２】金属部材としては、例えば置物等のインテ
リア、エクステリア用品、時計ケース、時計バンド、文
字盤等の時計用外装部品、ネクタイピン、カフスボタ
ン、ブローチ、ライター、メガネ等の装飾品、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、各種容器等が挙げられ
るが、なかでも時計用外装部品が好ましい。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、実用品として金属表面に形成されたパターンの視認
性、緻密性および耐食性等が要求されるが、本発明の金
属部材の表面処理方法によれば、これらの要件を全て満
足することができる。

【０１０３】以上、金属部材の表面処理方法および金属
部材を図示の各実施例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。例えば着色層８は凹部
５に部分的に形成されていてもよい。

【０１０４】また、下地層９は複数の層からなるもので
もよい。さらにエッチングの後必ずしも除去されるもの
ではなく、保護層とともに金属部材表面に維持されてい
てもよい。

【０１０５】

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【０１０６】１．金属部材の表面処理 （実施例１）まず、Ｂｓ（黄銅）からなる金属部材１の
表面を研磨し、その表面に保護層２を形成した（１ａ、
１ｂ）。

【０１０７】次に、保護層２として金属部材１に接する
側からＣｕめっき層（膜厚：３μｍ）、その上にＡｕめ
っき層（膜厚：３μｍ）を積層して構成した。

【０１０８】保護層２を構成するＡｕめっき層の上に、
アクリル系樹脂（（株）シミズ製「「ＡＭ−２」）を用
い、電着塗装により膜厚２０μｍのマスキング被膜３を
形成した（１ｃ）。電着塗装は、液温：２５℃、電圧：
５０Ｖ、処理時間：２分、焼付：１８０℃×４０分の条
件で行った。

【０１０９】次に、ＹＡＧレーザーを用いてマスキング
被膜３を所定のパターンに加工し、エッチングマスクを
形成した。なお、このとき金属部材１の一部も除去さ
れ、深さ１０〜２０μｍの凹状のパターンが形成された
（１ｄ）。ＹＡＧレーザーによる加工条件は、エネルギ
ー強度：１３Ｗ、周波数：４kHz、電流：１３Ａ、スキ
ャン速度：５０m/s とした。

【０１１０】さらに、シャワーエッチングにより金属部
材１をエッチングし、所定のパターンの凹部５を形成し
た（１ｅ）。エッチング条件は、エッチング液：塩化第
二鉄溶液、液温：３０℃、処理時間：１０分とし、金属
部材１の凹部５の深さは４００μｍであった。

【０１１１】エッチングにより形成された凹部５内に、
膜厚２μｍのＡｕめっき層からなる被覆層７を形成した
（１ｆ）。

【０１１２】さらに凹部５に、電解めっき法により、着
色層８として膜厚１μｍの黒クロムめっきの被膜（黒
色）を形成した。めっき液として、（（株）ジャパンメ
タルフィニッシング製「エコノクロムＢＫ」）を用い
た。

【０１１３】めっき条件等を表２に示す。

【０１１４】最後に、金属部材１を剥離液に浸漬し、マ
スキング被膜３の除去を行った（１ｇ）。剥離液とし
て、炭化水素溶液「ネオリバー６３５」を使用し、処理
条件は液温：２０℃、浸漬時間：１０分とした。

【０１１５】各工程における処理条件等について表１お
よび表２に示す。

【０１１６】

【表１】

【０１１７】

【表２】

【０１１８】（実施例２）Ｂｓ（黄銅）からなる金属部
材１の表面を研磨し、その表面に保護層２を形成した
（３ａ、３ｂ）。保護層２は金属部材１に接する側か
ら、Ｃｕめっき層（膜厚：３μｍ）、Ｐｄめっき層（膜
厚：３μｍ）の２層の薄膜を積層して構成した。

【０１１９】次に、下地層７（接着強化層）として、膜
厚０．１μｍのＡｕストライクめっき層（Ａｕ St.）を
設けた（３ｃ）。下地層７の形成条件を表１に示す。

【０１２０】この下地層９の上に実施例１と同様にして
マスキング被膜３（膜厚：２０μｍ）を形成した（３
ｄ）。

【０１２１】次に、ＹＡＧレーザーを用いてマスキング
被膜３を所定のパターンに加工し、エッチングマスクを
形成した。このとき、金属部材１の一部も除去され、深
さ１０〜２０μｍの凹状パターンが形成された（３
ｅ）。ＹＡＧレーザーによる加工の条件は実施例１と同
様である。

【０１２２】さらに、シャワーエッチングにより金属部
材１をエッチングし、所定のパターンの凹部５を形成し
た（３ｆ）。エッチング条件は、表２に示すようにエッ
チング液：塩化第二鉄溶液、液温：３０℃、処理時間：
１０分とし、金属部材１の凹部５の深さは４００μｍで
あった。

【０１２３】凹部５内に膜厚２μｍのＰｄめっき層から
なる被覆層７を形成した（３ｇ）。さらに、実施例１と
同様にして着色層８として膜厚１μｍの黒クロムめっき
の被膜（黒色）を形成した。

【０１２４】最後に、実施例１と同様にしてマスキング
被膜３を除去した後、下地層９を剥離液に浸漬すること
により除去した。下地層９の除去には浸漬液としてシア
ン系溶液（商品名：「エンストリップ浸漬液」）を用
い、液温：６０℃、浸漬時間：２分とした。

【０１２５】その他の各工程の処理条件等を表１および
表２に示す。

【０１２６】（比較例１）まず、図４に示すようにＢｓ
からなる金属部材の表面にパターン印刷１２を設けた
（４ａ、４ｂ）。次に、膜厚２μｍのＡｕからなるマス
クめっき１３を施した後（４ｃ）、パターン印刷１２を
剥離し（４ｄ）、エッチングマスクを形成した。

【０１２７】さらに、シャワーエッチング法により金属
部材をエッチングし、凹部１４からなるパターンを形成
した。エッチング条件は、エッチング液：塩化第二鉄溶
液、液温：３０℃、処理時間：２分とし、金属部材に形
成された凹部１４の深さは３０μｍであった。

【０１２８】凹部１４に被覆層１６として膜厚２μｍの
Ｐｄめっき層を形成した後（４ｅ）、マスクめっき１３
を除去し（４ｆ）、金属部材を作製した。マスクめっき
の除去は、シアン系溶液に浸漬（６０℃×１０分）して
行った。

【０１２９】各工程の処理条件等について表３に示す。

【０１３０】

【表３】

【０１３１】（比較例２）Ｂｓからなる金属部材の表面
に直接レーザー光を照射し、深さ５０μｍで所定パター
ンの凹部を形成した。凹部に比較例１と同様に膜厚２μ
ｍのＰｄめっき層を形成し、金属部材を作製した。

【０１３２】レーザー加工の条件等について表３に示
す。

【０１３３】２．品質評価 上記実施例１、２および比較例１、２で作製された各金
属部材（各５０個）について、外観（表面および凹部の
状態）を目視および顕微鏡確認により評価した。評価項
目および評価結果を表４に示す。なお、各評価項目にお
いて以下の状態を「良品」と判定し、３段階で表示する
ものとした。

【０１３４】 ○：良品率が９０％を超える △：良品率が５０〜９０％ ×：良品率が５０％未満 立体感 パターンの全てにおいて凹凸が鮮明に現れている。

【０１３５】凹部の境界のビレ 凹部の周縁部にビレが見られない。

【０１３６】凹部以外の部分のエッチング 全くみられない。

【０１３７】マスク除去（剥離液）による表面の荒れ 全くみられない。

【０１３８】凹部の境界のバリ 全くみられない。

【０１３９】凹部のパターン精度 マスク形状と同一形状のパターンが形成されている。

【０１４０】

【表４】

【０１４１】実施例１および２の金属部品はいずれも、
表面に精緻で立体感のあるパターンが形成された。ま
た、パターン（凹部）の周縁部にはビレやバリが全くみ
られず、審美性の高い金属部材が得られた。

【０１４２】さらに、凹部以外の部分においてエッチン
グが見られないことからマスキング被膜が良好に密着し
ていたことがわかった。一方、容易にかつ完全にマスキ
ング被膜が除去することができ、金属部材表面に荒れが
みられなかった。

【０１４３】これに対し、比較例１の金属部材はエッジ
部のマスクめっきが完全ではなく、凹部以外の部分のエ
ッチングがみられた。また、パターン印刷のビレによ
り、凹部周縁部にエッチング不良によるビレがみられ、
パターニング精度に劣るものであった。また、金属部材
の表面にはエッチングマスク除去による荒れが見られ
た。

【０１４４】比較例２の金属部材は凹部の深さが浅くて
立体感に乏しく、レーザー光の照射により発生する熱に
よりパターン周縁部にビレ、バリが生じ、外観が損なわ
れ、また熱によるスポット径のバラツキによってパター
ニング精度に劣るものであった。

【０１４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の金属部材の
表面処理方法によれば、バリやビレのない鮮明で立体感
のある凹状のパターンを簡単かつ迅速に形成することが
できる。また、レーザー光によるパターニングによりマ
スクを形成するため、複雑な形状の金属部材表面にも精
密にパターンを設けることができ、デザインの自由度が
大きい。さらに、工程を簡略化することができ、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属部材の表面処理方法の第１実施形
態を示す断面図である。

【図２】本発明の金属部材に着色層を設けた場合の実施
形態を示す断面図である。

【図３】本発明の金属部材の表面処理方法の第２実施形
態を示す断面図である。

【図４】金属部材の表面処理方法の比較例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 金属部材 ２ 保護層 ３ マスキング被膜 ５、１４ 凹部 ７ 被覆層 ８ 着色層 ９ 下地層 １２ パターン印刷 １３ マスクめっき １６ 被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−287499（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−296283（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21790（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−20493（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 1/00 - 3/06 G04B 37/22

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部材の表面に湿式めっきにより保護
   層を形成する工程と、 前記保護層の上に電着塗装によりマスキング被膜を形成
   する工程と、 レーザー光を照射して前記マスキング被膜と前記保護層
   と前記金属部材の表面を部分的にパターニング除去し
   て、前記金属部材の表面に凹状のパターンを形成する工
   程と、 パターニングされた前記マスキング被膜及び前記保護層
   とを用いて前記金属部材の前記凹状のパターンをエッチ
   ングする工程と、 前記凹状のパターン内に金属被覆層を形成する工程と、 前記マスキング被膜を剥離する工程とを有することを特
   徴とする金属部材の表面処理方法。
2. 【請求項２】 前記保護層は前記金属部材に少なくとも
   耐食性を付与する耐食層である請求項１に記載の金属部
   材の表面処理方法。
3. 【請求項３】 前記保護層は２以上の異なる薄膜から構
   成されてなる請求項１または２に記載の金属部材の表面
   処理方法。
4. 【請求項４】 前記保護層の膜厚は０．５〜３０μｍで
   ある請求項１ないし３のいずれかに記載の金属部材の表
   面処理方法。
5. 【請求項５】 前記マスキング被膜の膜厚は１０〜３０
   μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の金属部
   材の表面処理方法。
6. 【請求項６】 前記エッチングにより前記金属部材に形
   成された凹部の深さが２０μｍ以上である請求項１ない
   し５のいずれかに記載の金属部材の表面処理方法。
7. 【請求項７】 前記エッチングはウェットエッチングで
   ある請求項１ないし６のいずれかに記載の金属部材の表
   面処理方法。
8. 【請求項８】 前記エッチングはシャワーエッチングで
   ある請求項７に記載の金属部材の表面処理方法。
9. 【請求項９】 前記金属被覆層を形成する工程の後に、
   前記金属被覆層の上に着色層を形成する請求項１ないし
   ９のいずれかに記載の金属部材の表面処理方法。
10. 【請求項１０】 前記金属部材は時計用外装部品である
    請求項１ないし９のいずれかに記載の金属部材の表面処
    理方法。
11. 【請求項１１】 金属部材の表面に湿式めっきにより保
    護層を形成する工程と、 前記保護層の上に少なくとも１層の下地層を形成する工
    程と、 前記下地層の上に電着塗装によりマスキング被膜を形成
    する工程と、 レーザー光を照射して前記マスキング被膜と前記下地層
    と前記保護層と前記金属部材の表面を部分的にパターニ
    ング除去して、前記金属部材の表面に凹状のパターンを
    形成する工程と、 パターニングされた前記マスキング被膜及び前記下地層
    及び前記保護層とを用いて前記金属部材の前記凹状のパ
    ターンをエッチングする工程と、 前記凹状のパターン内に金属被覆層を形成する工程と、 前記マスキング被膜を剥離する工程と、 前記下地層を剥離する工程とを有することを特徴とする
    金属部材の表面処理方法。
12. 【請求項１２】 前記保護層は前記金属部材に少なくと
    も耐食性を付与する耐蝕層である請求項１１に記載の金
    属部材の表面処理方法。
13. 【請求項１３】 前記保護層は２以上の異なる薄膜から
    構成されてなる請求項１１または１２に記載の金属部材
    の表面処理方法。
14. 【請求項１４】 前記保護層の膜厚は０．５〜３０μｍ
    である請求項１１ないし１３のいずれかに記載の金属部
    材の表面処理方法。
15. 【請求項１５】 前記下地層はマスキング被膜の接着性
    を向上させるための接着強化層である請求項１１ないし
    １４のいずれかに記載の金属部材の表面処理方法。
16. 【請求項１６】 前記接着強化層はＡｕまたはＡｕ系合
    金薄膜からなる請求項１５に記載の金属部材の表面処理
    方法。
17. 【請求項１７】 前記接着強化層の膜厚は１μｍ以下で
    ある請求項１５または１６に記載の金属部材の表面処理
    方法。
18. 【請求項１８】 前記マスキング被膜の膜厚は１０〜３
    ０μｍである請求項１１ないし１７のいずれかに記載の
    金属部材の表面処理方法。
19. 【請求項１９】 前記エッチングはウェットエッチング
    である請求項１１ないし１８のいずれかに記載の金属部
    材の表面処理方法。
20. 【請求項２０】 前記エッチングはシャワーエッチング
    である請求項１９に記載の金属部材の表面処理方法。
21. 【請求項２１】 前記エッチングにより前記金属部材に
    形成された凹部の深さが２０μｍ以上である請求項１１
    ないし２０のいずれかに記載の金属部材の表面処理方
    法。
22. 【請求項２２】 前記金属被覆層を形成する工程の後
    に、前記金属被覆層の上に着色層を形成する請求項１１
    ないし２１のいずれかに記載の金属部材の表面処理方
    法。
23. 【請求項２３】 前記金属部材は時計用外装部品である
    請求項１１ないし２２のいずれかに記載の金属部材の表
    面処理方法。
24. 【請求項２４】 請求項１ないし２３のいずれかに記載
    の金属部材の表面処理方法によって作られたことを特徴
    とする金属部材。