JP5385333B2 - 少なくとも１つの金属装飾が嵌め込まれたセラミック要素 - Google Patents

Description

本発明は少なくとも１つの金属装飾の埋め込み（象嵌）を施されたセラミック要素に関し、より具体的には、時計に装着されることを意図されるこの種の要素に関する。

例えば目盛またはブランド名を形成するベゼルの下の凹部内にめっきされる被覆物を透明性によって表示するために、少なくとも部分的に人工サファイアで作られる腕時計ベゼルを構成することが知られている。この構成には、被覆物の全体をサファイア部品で覆うことによって被覆物をいかなる機械的劣化からも保護することができるという利点がある。しかし、この構成では、被覆物の透過する色彩効果が弱まることに加えてサファイアと被覆物との間に色の違いがないことにより、装飾を読むことが困難である場合がある。

本発明の目的は、機械的耐久性の利点を維持しかつ改善された視覚的品質による利点を追加しながら、上述の欠点のすべてまたは一部を克服することである。

したがって、本発明は象嵌を施されたセラミック要素を製造する方法に関し、この方法は、
ａ）セラミック素地を形成するステップと；
ｂ）装飾用のパターンをそれぞれ形成する少なくとも１つの凹部をセラミック素地の一表面にエッチングするステップと；
ｃ）上記少なくとも１つの凹部を含む表面全体を覆うように約５０ｎｍの第１の層を付着させるステップと；
ｄ）第１の層を覆うために、上記少なくとも１つの凹部を含む表面全体を覆うように約５０ｎｍの第２の電気伝導層を付着させるステップと；
ｅ）上記少なくとも１つの凹部を完全に充填するために第２の導電層から金属材料またはその合金の電着(galvanic deposition) をするステップと；
ｆ）上記少なくとも１つの凹部の窪みを除いてセラミック素地の表面からすべての被覆物を除去するステップと
を含む。

装飾および／またはセラミックの色調の多様性がセラミックの透明性によって制限されずそれでもなお依然として良好な耐摩耗性が維持されることはすぐに分かるであろう。したがって、例えば、セラミックに明瞭な外見を与えて各装飾をサテン仕上げすることによって複雑な視覚的表現を実現することが可能となる。また、とりわけ、セラミック要素が、有利なことに、時計のすべてまたは一部のいずれか、すなわち、ケース、バンド、ベゼル、文字板、ガラスぶた、プッシュ・ボタンおよび／または腕時計りゅうずを形成することができることは明確である。本発明はまた、宝石の部片のすべてまたは一部に適合され得、あるいは卓上食器類にも適用され得る。

本発明の別の有利な特徴によると：
−ステップａ）は焼結によって達成され、
−セラミック素地はジルコニア・ベースであり、
−ステップｂ）はレーザによって実施され、
−ステップｅ）を容易に実行できるようにするために少なくとも１つの凹部の各々が縁部のない内側表面を有し、
−ステップｃ）が自触媒めっき法(auto-catalytic plating)または気相成長法(vapour phase deposition) によって達成され、
−第１の電気伝導層がＣｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ｃｕ、ＴｉまたはＺｒの層であり、
−ステップｄ）が気相成長法によって達成され、
−第２の電気伝導層が、付着性および良好な電気伝導性を最適化しさらには電気めっき(galvanic plating)に近い色を有するために、金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含み、
−ステップｅ）で析出される金属材料が金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含み、
−方法が、装飾を時効現象から保護するために、例えば窒化シリコンの層などの実質的に透明の層を付着させる最終的なステップｇ）を含む。

添付図面を参照する、非限定的に示される以下の説明から別の特徴および利点が明確となる。

本発明による時計を示す図である。 本発明による象嵌を施されたセラミック要素を示す断面図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明による製造方法の連続するステップを示す図である。 本発明のよる方法を示す流れ図である。

図１では、少なくとも１つの象嵌を施されたセラミック要素を含む全体として参照数字１が付された時計が見ることができる。象嵌を施されたセラミック要素は、特にコントラストに関して視覚品質が改善された少なくとも１つの金属装飾を含む耐水性の非常に高い部品を形成することを意図されている。

本発明による象嵌を施されたセラミック要素は時計１の外側部分のすべてまたは一部を形成することができる。したがって、セラミック要素は、ケース２、バンド３、ベゼル４、文字板５、ガラスぶた６、プッシュ・ボタン７および／またはりゅうず８のすべてまたは一部を形成することができる。以下で示す実施例では、本発明の説明は、ベゼル４の目盛を形成する、象嵌された装飾１３を含むセラミック・リング１０を参照して与えられる。

図１、２および８に示されるように、象嵌を施されたセラミック要素１０は、装飾１３用のパターンを形成する少なくとも１つの凹部１２を含むセラミック素地１１を有する。図１は、各装飾１３が本発明に従って有利なことに例えば幾何学的図形または英数文字などの任意の形状をとることができることを示している。本発明によると、各凹部１２は、約５０ｎｍの厚さをそれぞれ有する２つの電気伝導層１４、１５ならびに金属材料によって形成される電着物１６によって全体が充填される。この構成では、耐摩耗性の非常に高いセラミック素地１１内で各装飾１３が保護される。

素地１１内での装飾１３の付着力を改善するために、凹部１２は好適には１００μｍの最小深さＰを有する。さらに、同じ理由で、各凹部１２は、好適には、少なくとも部分的に丸みがつけられた連続する表面Ｒを有する。すなわち、凹部の内側表面は縁部を有さない。実際、電着では、縁部を有する領域において突出部の影響により充填の不具合が起こる可能性がある。

セラミック素地１１は多種多様の材料から得られる。しかし、その機械的特性、つや出し性により、さらには程度は小さいが幅の広い色調を出す能力により、好適にはジルコニア・ベースセラミックが使用される。もちろん、例えば炭化チタン・ベースのセラミックなどの別のセラミックが想定され得ることは明確である。

第１の層１４は、その後の装飾１３がセラミック素地１１上に付着される力を向上させることを意図されている。実際には、凹部１２の底部の粗さが微小であることにより付着性は向上するが、第１の層１４が付着されることが好ましい。好適には、第１の層１４は約５０ｎｍの厚さであり、第２の電気伝導層１５とセラミック素地１１との間に配置される。第１の層１４に対して使用される付着方法に応じて、例えばＣｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ｃｕ、ＴｉまたはＺｒなどの複数の種類の材料が想定され得る。

同様に、第２の電気伝導層１５および電着物１６に対しても、多様な材料が想定され得る。好適には、第２の電気伝導層１５は電着物１６の色に可能な限り近づくように選択される。また、第２の層１５は、付着特性と、電着(electrodeposition) に必要である高レベルの電気伝導率とを有するように選択される。

また、本発明によると、各装飾１３の視覚的表現は主として電着物１６の色を介して得られる。結果的に、電着物１６に使用される材料は、好適には、色、またはより一般的には美的外観によって決められる。したがって、電着による金属析出物(metal galvanic deposition) １６およびそれに付随する第２の層１５は、金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含む。

したがって、例として、セラミック素地１１に光沢のある外観を与えて装飾１３の外見をサテン仕上げにすることにより複雑な視覚的表現を得ることが可能となる。色を統一するために、周りのセラミック素地１１と同じ材料で装飾１３を形成することが想定されてもよい。したがって、図１の実施形態の例では、ベゼル４の装飾１３の材料を、ケース２、バンド３、ベゼル４の残りの部分、文字板５、プッシュ・ボタン７および／またはりゅうず８と同じにすることが可能である。

最後に、図８に示すように、象嵌を施されたセラミック要素１０は、本発明によると、装飾１３を経年変化から保護するために実質的に透明な任意選択の層１８を有していてもよい。この層１８は、特に層１５および／または１６が主として銀ベースである場合に層１５および／または１６を変色から保護するために例えば窒化シリコンを含んでいてよい。

次に、象嵌を施されたセラミック要素１０を製造する方法２１を図３から９を参照して説明する。図９に示される第１のステップ２２では、方法２１は例えばジルコニアのセラミック素地１１を形成する。図３から図４への変化で部分的に示されるように、ステップ２２の最終的なセラミック素地１１は、好適には、注入処理を介して実施される焼結により、すなわち未焼結または未焼成の素地１７から得られる。ステップ２２の終了時では、図４に見られる素地１１は最終的な寸法を有する。

図９に示すように、方法２１は、セラミック素地１１の一方の面Ｆにおいて、隠れていてよい少なくとも１つの凹部１２をエッチングするための第２のステップ２３を含み、凹部１２は図５に見られるようにその後の装飾１３のためのパターンを形成する。好適には、各凹部１２は１００μｍの最小深さＰを有する。また、好適には、各凹部１２は、後で説明する電着ステップ２７の実施を促進するために少なくとも部分的に丸みがつけられた表面Ｒを有する。ステップ２３は、好適には、非常に正確な食刻を実現するために、レーザを使用した破壊的な放射線によって達成される。

図９に示されるように、方法２１は、図６に見られるように中にある各々の凹部１２を含めた面Ｆの全体にわたって約５０ｎｍの厚さの第１の電気伝導層１４を付着させるための第３のステップで継続される。本発明によると、このステップは２つの好適な実施形態に従って達成され得る。

第１の実施形態では、図９の単線で見られる方法２１の第３のステップ２４において、例えば化学的な自己触媒めっき法または無電解めっき法などの湿式方法を使用して面Ｆをコーティングする。したがって、例えば、セラミック素地１１に完全に付着し次のステップ２６のための非常の良好な付着層を形成するニッケル−リン化学層を付着させることが可能である。

第２の実施形態では、図９の二重線で見られる方法２１の第３のステップ２５において、例えば気相成長法などの乾式方法を使用して面Ｆをコーティングする。したがって、例えば、セラミック素地１１に完全に付着し次のステップ２６のための非常に良好な付着層を形成するＣｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ｃｕ、ＴｉまたはＺｒの層を付着させることが可能である。

いずれの実施形態が選択されても、方法２１は、電気めっきステップ２７のために最適化された表面を提供するために第１の層１４を覆うことを目的とした、凹部１２を含めた面Ｆの全体にわたって約５０ｎｍの厚さを有する第２の電気伝導層１５を付着させる第４のステップ２６で継続される。上で説明したように、最適化は、付着性、良好な電気伝導性、および、電着物１６に接近する色に対して適用される。

結果的に、層１５は、例えば金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルで作られてよい。また、ステップ２６は、好適には、例えば気相成長法などの乾式方法を使用して実施される。したがって、第１の実施形態の場合、ステップ２５およびステップ２６が同一のボックス内で実施されてよいことは明白である。

方法２１は、図７に見られるように各凹部１２を完全に充填するために導電層１５から金属材料１６を電着させる第５のステップ２７で継続される。好適には、電解質的の変化は、凹部１２のいかなる充填問題も防止するために、攪拌することによりすなわち電気浴の流体を強制的に流動させることにより引き起こされる。

上で説明したように、色、より一般的には所望される視覚的表現に応じて、ステップ２７で析出される金属材料は金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含む。

最後に、方法２１は、第６のステップ２８において、図２および８に見られるように、各凹部１２を除いてセラミック素地１１の表面Ｆから被覆物１４、１５および１６を除去することで終了する。象嵌をされたセラミック要素１０はこのようにして仕上げられることから、最後は単に組み合わせられるだけでよい。このステップ２８は、余分な材料をすべて除去するための研削またはラッピングなどの通常の表面仕上げ手法とその後の研磨とによって達成され得る。

本発明のよる方法２１は、装飾１３を経年変化から保護するために実質的に透明な層１８を付着させる任意選択の最終ステップ２９を含んでもよい。この層は、特に層１５および／または１６が主として銀ベースである場合に層１５および／または１６を変色から保護するために例えば窒化シリコンを含んでいてよい。

もちろん、本発明は示した実施例に限定されず、当業者が思いつくであろう種々の変形形態および修正形態が可能である。具体的には、本発明による象嵌を施されたセラミック要素１０が適用されるのは時計１のみに限定されない。したがって、象嵌を施されたセラミック要素１０は、例えば、宝石の一部片に適合され得、あるいは卓上食器類にも適用され得る。

また、ステップ２３で作られる凹部１２は未焼結素地１７内に作られてもよい。すなわち、焼結処理が終了する前に作られてもよい。しかし、その場合、最終的な焼結素地１１が未焼結素地１７に対して収縮することを考慮に入れる必要がある。同様に、凹部１２は図５から８で示した実施例のように必ずしも隠されるわけではなく、全体または一部が裸の凹部であってもよい。綿密に推論することにより、少なくとも１つの凹部は、平坦ではないおよび／または１００μｍより大きい深さＰを有してもよい。

正確性および除去率が許容されるならば、レーザ・エッチングの代わりに別のタイプのエッチングをステップ２３で使用することも想定可能である。その場合、上で説明したように、代替の食刻は未焼結素地１７に対して実施されてよくまたは最終的な素地１１に対して実施されてもよい。この食刻は、例えばフライス削りなどのように純粋に機械によるものであってよい。

最後に、ステップ２４が自触媒めっき法や無電解めっき法に限定されず、代わりに例えば気相成長法またはイオン照射によって実施されてもよいことに留意されたい。

１ 時計； ２ ケース； ３ バンド； ４ ベゼル； ５ 文字板；
６ ガラスぶた； ７ プッシュ・ボタン； ８ りゅうず；
１０ セラミック要素； １１ セラミック素地； １２ 凹部； １３ 装飾；
１４、１５ 電気伝導層； １６ 金属材料； １７ 未焼結素地； １８ 透明の層。

Claims (12)

1. ａ）セラミック素地（１１）を形成するステップ（２２）と；
   ｂ）装飾（１３）用のパターンをそれぞれ形成する少なくとも１つの１００μｍの最小深さ（Ｐ）を有し、縁部を有さない内側表面を含む凹部（１２）を前記セラミック素地（１１）の一表面（Ｆ）にレーザによってエッチングするステップ（２３）と；
   ｃ）前記少なくとも１つの凹部を含む前記表面（Ｆ）全体を覆うように約５０ｎｍの第１の層（１４）を付着させるステップ（２４、２５）と；
   ｄ）前記第１の層（１４）を覆うために、前記少なくとも１つの凹部を含む前記表面（Ｆ）全体を覆うように約５０ｎｍの第２の電気伝導層（１５）を付着させるステップ（２６）と；
   ｅ）前記少なくとも１つの凹部を完全に充填するために前記第２の導電層（１５）から金属材料（１６）を電着させるステップ（２７）と；
   ｆ）前記少なくとも１つの凹部の窪みを除いて前記セラミック素地（１１）の表面からすべての前記被覆物（１４、１５、１６）を除去するステップ（２８）と
   を含む、象嵌を施されたセラミック要素（１０）を製造する方法。
2. ステップａ）が焼結によって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記セラミック素地（１１）がジルコニア・ベースであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. ステップｃ）が無電解めっき法によって達成されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の層（１４）がニッケル−リンを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. ステップｃ）が気相成長法によって達成されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１の層（１４）がＣｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｎｉ、ＮｉＰ、Ｃｕ、ＴｉまたはＺｒの層であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. ステップｄ）が気相成長法によって達成されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第２の電気伝導層（１５）が、付着性および良好な電気伝導性を有しさらには前記直流電気めっき（１６）に近い色を有するために、金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含む、ことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. ステップｅ）の間に析出される前記金属材料（１６）が金および／または銅および／または銀および／またはインジウムおよび／または白金および／またはパラジウムおよび／またはニッケルを含む、ことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
11. 前記装飾（１３）を時効現象から保護するために、透明の層（１８）を付着させるための最終ステップｇ）（２９）を含むことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。
12. 前記保護層（１８）が窒化シリコンを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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