JP5447898B2 - ハウジングおよび機器 - Google Patents

Description

本発明は、外部磁場から磁気シールドされる対象の被磁気シールド構成要素と、ハウジングとを備えた例えば時計等の機器及び該機器の外装部品となるハウジングに関する。

例えば最近の時計には、駆動コイルとステーターとで電磁石を作り、永久磁石でできているローターとの反発を利用して該ローター自身を回転させて針を動かすステップモーターの仕組みを用いたムーブメントが搭載されているものがある。このようなムーブメントは強い外部磁場の影響を受けると正常な動作を行えなくなる場合がある。そのため、前記ムーブメントは、専用の磁気シールド材で覆われている。この専用の磁気シールド材を備えた従来の構造は図２に示されているが、その具体的な説明は本発明の実施例を説明する部分で対比しつつ行うことにする。

一方、時計の外装部品は、その商品特性として、硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状において一定以上の水準に達していることが必要である。また、時計の外装部品は、時計のデザイン展開或いは小型化を進める観点から所望の形状やサイズへの加工の容易性が必要である。

従来、フェライト系ステンレス鋼の合金粉末に有機バインダを混ぜて混連し、これを射出成形法により成形して、脱脂処理を施した後、焼結させることによる時計用外装部品の製造方法が提案されている（特許文献１）。この製造方法に係る時計用外装部品は、磁気シールド材として用いることができ、また加工の容易性もある。
しかし、フェライト系であるため、時計の外装部品として最も重要な硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状において不十分である。すなわち、外装部品の材料として用いるには現実的には不向きなものであると言える。

次に、オーステナイト系ステンレス鋼は強度や耐蝕性等の表面性状において優れていることから、その利点を活かして外装部品として利用されている。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼は難加工材であるため、所望の形状への加工が難しく、加工コストの高騰を招いている。そこで、加工の容易なフェライト系ステンレス鋼を用いて先ず所望の形状の外装部品を加工して作り、その後に窒素ガスを用いたオーステナイト化処理をして、外装部品としての強度や耐蝕性等の表面性状を確保する方法が提案されている（特許文献２、特許文献３）。

しかし、フェライト系ステンレス鋼を用い、該フェライト系ステンレス鋼の状態で所望の形状の外装部品に加工し、その後に外装部品としての強度や耐蝕性等の表面性状を充分に確保するために窒素ガスを用いてオーステナイト化処理する限りの技術であり、オーステナイト化処理後のフェライト相の内層部の構造については全く考慮されていない。

窒素ガスを用いたオーステナイト化処理は、窒素原子が処理対象部材の表裏両面からフェライト相内へ進入し、所定の窒素濃度以上になった部分がオーステナイト相に変わることができる。窒素のフェライト相内への進入の移動速度は一様ではなく場所によりばらついている。その結果、窒素濃度も一様ではなく、オーステナイト化された表面層の部分と、フェライト相部分である内層部との境界には大きな凸凹ができる。オーステナイト化処理の程度によっては、両側のオーステナイト化された表面層が互いにつながってしまい、フェライト相の一様な層を維持することができず、内層部が分断されてしまうことがある。

フェライト相の内層部は分断されても外装部品としての表面性状には影響ないが、磁気シールド材としては影響がでる。即ち磁気シールド材としては不十分なものと言える。

特開平９−３１５０５号公報 特開２００４−６８１１５号公報 特開２００６−３１６３３８号公報

本発明の目的は、加工の容易性が高く、且つ外装部品として要求される硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状を充分に備え、更にムーブメント等の被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能も充分に備えたハウジングを用いることによって、商品としてのデザイン展開の自由度を高めることができ、更に専用の磁気シールド材を不要にして小型化を容易に実現することができる時計等の機器を提供することにある。また、該機器の外装部品となるハウジング材の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、外部磁場から磁気シールドされる対象の被磁気シールド構成要素と、ハウジングとを備えた機器であって、前記ハウジングは、表面にオーステナイト化された表面層を有するフェライト系ステンレス鋼で構成され、内部のフェライト相は前記被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を備える内層部を有していることを特徴とするものである。

本態様によれば、当該機器のハウジングは、フェライト系ステンレス鋼で構成されているので加工の容易性が高く、且つ表面にオーステナイト化された表面層を有するので外装部品として要求される硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状を充分に備え、更に内部のフェライト相は前記被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を充分に備える内層部を有しているのでムーブメント等の被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を充分に果たすことができる。従って、当該機器の商品としてのデザイン展開の自由度を高めることができ、更に専用の磁気シールド材を不要にして小型化を容易に実現することができる。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様の機器において、前記内層部は、該内層部の前記オーステナイト化された表面層との境界領域を除いた一様な厚さのベース内層を備えていることを特徴とするものである。

窒素ガスを用いたオーステナイト化処理は、既述の如く、窒素原子が処理対象部材の表裏両面からフェライト相内へ進入し、所定の窒素濃度以上になった部分がオーステナイト相に変わることができる。そして、窒素のフェライト相内への進入の移動速度は一様ではなく場所によりばらついており、その結果、窒素濃度も一様ではないので、オーステナイト化された表面層の部分と、フェライト相部分である内層部との境界流域には大きな凸凹ができる。フェライト相部分が残っている場合でも、オーステナイト化処理の程度によって、両側のオーステナイト化された表面層が互いにつながってしまい、フェライト相の一様な層を維持することができず、内層部が分断されてしまうことがある。このように分断されると、磁気シールド機能が低下してしまう。

しかし本態様によれば、前記内層部は、該内層部の前記オーステナイト化された表面層との境界にできる凸凹部分を除いた一様な厚さのベース内層を備えているので、前記第１の態様の作用効果に加えて、前記分断に基づく問題の発生を防止し、磁気シールド機能を確実に具備させることができる。尚、このような一様な厚さのベース内層は、フェライト系ステンレス鋼基材の厚さに基づいてオーステナイト化処理の深さを設定することで確保することができる。

本発明の第３の態様は、前記第１の態様又は第２の態様の機器において、該機器は時計であり、前記被磁気シールド構成要素は時計内のムーブメントであり、前記構成のハウジングは時計の胴及び／又は前記ムーブメントに対向配置された裏蓋であることを特徴とするものである。

本態様によれば、時計内のムーブメントは磁気シールド機能を備えたハウジングである胴及び裏蓋によって覆われているので、前記第１の態様又は第２の態様の作用効果に加えて、外部磁場の影響を効果的に低減することができる。特に、前記ムーブメントに対向配置された裏蓋がフェライト相（内層）に基づく磁気シールド機能を有するので、従来必要とされていた専用の磁気シールド部材を不要にすることができ、以て時計全体としての小型化を容易に実現することができる。ムーブメントは精密機構が凝縮されているため、ムーブメント自体の小型化を進めることは限界に近いと言え、本発明による小型化は効果的であると言える。

本発明の第４の態様は、前記第３の態様の機器において、更に時計の文字板と前記ムーブメントの間に位置する下板が磁気シールド材で構成されていることを特徴とするものである。
時計の文字板は透明体（ガラスなど）で覆われているので、不透明なハウジングで覆うことはできない。本態様によれば、時計の文字板と前記ムーブメントの間に下板を配置し、該下板を磁気シールド材で構成したので、前記第３の態様の作用効果に加えて、文字板側における外部磁場の影響を低減することができる。

本発明の第５の態様は、前記第１の態様から第４の態様のいずれか一つの機器において、前記ハウジングは、Ｃｒが１７〜２５ｗｔ％のＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼を基材として、該基材の表面から窒素原子が添加されることによるオーステナイト化された前記表面層が前記フェライト相の内層を残した状態で設けられたものであることを特徴とするものである。

本態様によれば、前記ハウジングは、Ｃｒが１７〜２５ｗｔ％のＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼を基材とするので、外装部品としての必要な表面性状（硬度、耐蝕性、美的外観等）を備えるオーステナイト化された表面層と、前記被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を備える内層構造を有するフェライト相を容易且つ確実に構成することができる。

本発明の第６の態様は、前記第５の態様の機器において、前記基材中におけるＮｉの含有率が０．０５ｗｔ％以下であることを特徴とするものである。
本態様によれば、金属アレルギーの発生等をより効果的に防止することができる。

本発明の第７の態様は、機器の外装部品となるハウジングの製造方法であって、フェライト系ステンレス鋼で所望の形状のハウジングを作り、該ハウジングの表面から窒素原子を吸収させて全体をオーステナイト化した後、急冷することによりオーステナイト単相に変換し、該オーステナイト単相を昇温した後、窒化クロムが生成する冷却速度で冷却することにより、表面はオーステナイト化された表面層のままで内部をフェライト相の内層に戻すことを特徴とするものである。

本態様によれば、窒素濃度としてオーステナイト化に必要な量が添加された状態でオーステナイト化処理を完結させることでフェライト系ステンレス鋼の全体をオーステナイト単相に変換する。この変換はオーステナイト化処理を複数回行ってもよい。
続いて該オーステナイト単相を昇温した後、窒化クロムが生成する冷却速度で冷却することにより、表面はオーステナイト化された表面層のままで内部をフェライト相の内層に戻すことができる。これは、窒化クロムが生成することにより、その部分の窒素濃度が減少するので、窒素濃度が小さい内部ではオーステナイト相は不安定となりフェライト相に変わるからである。表面層の部分でも窒化クロムは生成するが、窒素濃度が内部より大きいので窒化クロム生成によって窒素濃度が減少してもオーステナイト相は安定に存在することができる。このような方法でも当該ハウジングを製造することができる。

本発明の製造方法では、窒化クロムがオーステナイト化された表面層と、内部のフェライト相の両方、すなわち全体にわたって分散しているので、全体の強度が向上する効果が得られる。

本発明の参考形態に係る機器としての時計の部分概略断面図。 従来の時計の部分概略断面図。 本発明におけるハウジングの断面組織を説明する概略断面図。 内層が分断された状態のハウジングの断面組織を説明する概略断面図。 本発明の実施形態に係るハウジングの製造方法を説明する概略断面図。

［参考形態］
以下、本発明の参考形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の参考形態に係る機器としての時計（携帯時計）の部分概略断面図を示す。図２は従来の時計の部分概略断面図を示す。

図２に基づいて、先ず従来の構造を説明する。図２において、符号１はムーブメントを示し、該ムーブメント１の下面に磁性材料で形成された専用の磁気シールド材である裏板２が添設されている。ムーブメント１と文字板３との間にも磁気シールド材である下板４が添設され、側面にも磁気シールド材である中枠５が添設されている。

そして、外装部品であるハウジングを成す裏蓋６が前記裏板（専用の磁気シールド材）２を覆うように設けられ、同じくハウジングを成す胴７が前記中枠５を側方から覆うように前記裏蓋６に螺合により取り付けられている。ハウジングを成す裏蓋６及び胴７は、外装部品として要求される硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状を充分に備える材料で構成されている。磁気シールド性は、前記専用の磁気シールド材が設けられているので、前記裏蓋６及び胴７には要求されていない。尚、図２において、符号８はベゼル（縁）、符号９はガラス板を示す。

次に、図１に基づいて本発明の参考形態に係る時計の構造を説明する。本参考形態では、従来の裏板２は設けられていない。ムーブメント１の下面に裏蓋６０が直接対向して配設されている。裏蓋６０に胴７０が螺合により取り付けられている。

図３に示したように、裏蓋６０及び胴７０は、表面にオーステナイト化された表面層６１を有するフェライト系ステンレス鋼で構成されている。そして、内部のフェライト相部分である内層部６３は、被磁気シールド構成要素であるムーブメント１に対する磁気シールド機能を備える内層構造を有している。この参考形態においては、内層部６３は前記オーステナイト化された表面層６１との境界領域にできる凸凹部分６５，６７を除いた一様な厚さのベース内層６９を備える内層構造になっている。この参考形態では、ベース内層６９の厚みは５０μｍである。ベース内層６９の厚みは、当該時計自体の大きさと想定される外部磁場の大きさとの関係で設定される。少なくとも５０μｍ程度の厚さを確保するのが好ましく、フェライト系ステンレス鋼基材の板厚によるが、大型の時計の場合に１０００μｍ−２０００μｍ程度にすることもできる。

前記裏蓋６０及び胴７０は、Ｃｒが１７〜２５ｗｔ％のＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼を基材として、該基材の表面から窒素原子が添加されることによるオーステナイト化された前記表面層６１が前記フェライト相の内層部６３を残した状態で設けられたものである。

尚、オーステナイト化された表面層６１の厚みは、外装部品として要求される硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状に基づいて設定される。前記ベース内層６９に相当するベース表面層の厚みとして、少なくとも５μｍ以上の厚さを確保するのが好ましい。大型の時計では２０００μｍ程度にすることもできる。

図４は、ベース内層６９を有しない内層構造を示す。オーステナイト化処理が内部深くまで進み、フェライト相部分である内層部６３が分断されている。すなわち、オーステナイト化処理の程度によって、両側のオーステナイト化された表面層６１，６１が互いにつながってしまい、フェライト相の一様な層を維持することができず、内層部６３が分断されてしまうことがある。内層部６３がこのように分断された構造では磁気シールド機能が低下するので、少なくともベース内層６９が残るようにオーステナイト化処理するのが望ましい。

図１に戻って説明を続ける。本参考形態の中枠５０は従来と異なり、プラスチック等の非磁性材料で構成されている。前記裏蓋６０及び胴７０の磁気シールド機能により、中枠５０に磁気シールド機能はなくてもよいからである。このように磁気シールド機能を無くせる分、中枠５０自体を従来より小型軽量化することができる。尚、磁気シールド材としての下板４は、従来と同じ構成である。

図１において、胴７０には巻真パイプ１０が嵌入・固定され、この巻真パイプ１０内には、りゅうず１１の軸部１２が回転可能に挿入されている。胴７０とベゼル８とは、プラスチックパッキン１３により固定され、ベゼル８とガラス板９とはプラスチックパッキン１４により固定されている。また、胴７０に対し裏蓋６０が螺合されているが、これらの接合部（シール部）１５には、リング状のゴムパッキン（裏蓋パッキン）１６が圧縮状態で介挿されている。この構成によりシール部１５が液密に封止され、防水機能が得られる。

りゅうず１１の軸部１２の途中の外周には、溝１７が形成されている。この溝１７内には、リング状のゴムパッキン（りゅうずパッキン）１８が嵌合されている。ゴムパッキン１８は、巻真パイプ１０の内周面に密着し、該内周面と溝１７の内面との間で圧縮される。この構成により、りゅうず１１と巻真パイプ１０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１１を回転操作したとき、ゴムパッキン１８は軸部１２と共に回転し、巻真パイプ１０の内周面に密着しながら周方向に摺動する。

次に、上記参考形態の作用を説明する。
本参考形態によれば、当該時計のハウジングを成す裏蓋６０及び胴７０は、フェライト系ステンレス鋼で構成されているので加工の容易性が高く、且つ表面にオーステナイト化された表面層６１を有するので外装部品として要求される硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状を充分に備えている。更に内部のフェライト相である内層部６３は前記ムーブメント１に対する磁気シールド機能を充分に備える内層構造を有しているのでムーブメント１に対する磁気シールド機能を充分に果たすことができる。従って、当該時計の商品としてのデザイン展開の自由度を高めることができ、更に専用の磁気シールド材２、５を不要にして小型化を容易に実現することができる。

前記小型化の実現について具体的に説明する。すなわち、時計のムーブメント１に対向配置された当該裏蓋６０がその内層（フェライト相）部６３に基づく磁気シールド機能を有するので、従来必要とされていた専用の磁気シールド材２を不要にすることができ、以て時計全体としての小型化を容易に実現することができる。繰り返しになるが、ムーブメント１は精密機構が凝縮されているため、ムーブメント自体の小型化を進めることは限界に近いと言え、本参考形態による小型化は効果的であると言える。

更に本参考形態によれば、前記内層構造は、該内層部６３の前記オーステナイト化された表面層６１との境界にできる凸凹部分６５，６７を除いた一様な厚さのベース内層６９を備えているので、図４に示したような分断に基づく問題の発生を防止し、磁気シールド機能を確実に具備させることができる。尚、このような一様な厚さのベース内層６９は、フェライト系ステンレス鋼基材の厚さに基づいてオーステナイト化処理の深さを設定することで確保することができる。

以上の説明では、時計の前記裏蓋６０及び胴７０の両方が、外装部品としての硬度、耐蝕性、美的外観等の表面性状と、更に磁気シールド機能を併せ持った材料（オーステナイト化表面層を有するフェライト系ステンレス鋼）で構成されているが、時計の仕様に応じて、前記裏蓋６０と胴７０のいずれか一方だけが当該材料で構成され、他方は外装部品としての前記表面性状だけを考慮された他の材料で構成することも可能である。

［実施形態］
上記参考形態では、ハウジング（前記裏蓋６０及び胴７０）は、フェライト系ステンレス鋼を基材として、該基材の表面から窒素原子が添加されることによるオーステナイト化された前記表面層６１が前記フェライト相の内層部６３を残した状態で設けられたものであるが、以下のように製造することも可能である。

フェライト系ステンレス鋼で所望の形状のハウジングを作り、該ハウジングの表面から窒素原子を吸収させて全体をオーステナイト化した後、急冷することによりオーステナイト単相に変換する。そして、該オーステナイト単相を昇温した後、窒化クロムが生成する冷却速度で冷却する。これにより、図５に模式的に示したように、表面はオーステナイト化された表面層６１のままで内部をフェライト相の内層部６３に戻すことができる。図５はオーステナイト相から戻されたフェライト相の量が未だ少ない状態を示し、フェライト相部分が点在している。フェライト相に戻される量が更に増えることで図３に示した内層構造にまで至らせることができる。

この製造方法によれば、窒素濃度としてオーステナイト化に必要な量が添加された状態でオーステナイト化処理を完結させることでフェライト系ステンレス鋼の全体をオーステナイト単相に変換することができる。この変換はオーステナイト化処理を複数回行って実現してもよい。
続いて該オーステナイト単相を昇温した後、窒化クロムが生成する冷却速度で冷却することにより、表面はオーステナイト化された表面層のままで内部をフェライト相の内層部に戻すことができる。これは、窒化クロムが生成することにより、その部分の窒素濃度が減少するので、窒素濃度が小さい内部ではオーステナイト相は不安定となりフェライト相に変わるからである。表面層の部分でも窒化クロムは生成するが、窒素濃度が内部より大きいので窒化クロム生成によって窒素濃度が減少してもオーステナイト相は安定に存在することができる。このような方法でも当該ハウジングを製造することができる。

この製造方法では、窒化クロムがオーステナイト化された表面層６１と、内部のフェライト相の内層部６３の両方、すなわち全体にわたって分散しているので、全体の強度が向上する。

〈フェライト系ステンレス鋼の説明〉
本発明におけるハウジングの材料となるフェライト系ステンレス鋼について説明する。該ハウジングの材料となるフェライト系ステンレス鋼基材は、Ｆｅ−Ｃｒ系合金であれば特定のものに限定されないが、以下のような条件を満足するものであるのが好ましい。

ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、Ｃｒの含有率が１５〜２５ｗｔ％であるのが好ましく、１７〜２２ｗｔ％であるのがより好ましい。Ｃｒの含有率が前記範囲内の値であると、良好な耐蝕性、外観、加工性および磁気遮蔽性（磁気シールド性）が得られる。これに対し、Ｃｒの含有率が前記下限値未満であると、耐蝕性が十分に得られない虞がある。一方、Ｃｒの含有率が前記上限値を超えると、磁気遮蔽性が十分に得られず、例えば、時計用のハウジングとして用いた場合に、時計のムーブメントが外部磁場によって悪影響を受けるのを十分に防止するのが困難になる虞がある。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、Ｆｅ、Ｃｒ以外の成分（元素）を含むものであってもよい。これにより、各成分（元素）に応じた固有の効果が発揮される。このような成分（元素）としては、例えば、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ等が挙げられる。

例えば、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金がＭｏを含むものであると、既述のオーステナイト化表面層６１の生成時における、基材の表面付近への窒素原子の導入（例えば、結晶粒界への拡散）を効率良く進行させることができるとともに、外装部品としての耐蝕性を特に優れたものとすることができる。基材を構成するＦｅ−Ｃｒ系合金中におけるＭｏの含有率は、１．０〜４．０ｗｔ％であるのが好ましく、１．５〜３．５ｗｔ％であるのがより好ましい。

Ｍｏの含有率が前記範囲内の値であると、外装部品としての美的外観を特に優れたものとしつつ、オーステナイト化表面層６１の生成時における、基材の表面付近への窒素原子の導入（例えば、結晶粒界への拡散）を効率良く進行させることができるとともに、外装部品としての耐蝕性を特に優れたものとすることができる。
これに対し、Ｍｏの含有率が前記下限値未満であると、外装部品としての耐蝕性を他の成分の含有率等によっては十分に優れたものとするのが困難になる虞がある。また、Ｍｏの含有率が前記下限値未満であると、オーステナイト化表面層６１の生成時における、基材の表面付近への窒素原子の導入（例えば、結晶粒界への拡散）を十分に効率良く進行させるのが困難になる虞がある。一方、Ｍｏの含有率が前記上限値を超えると、オーステナイト化表面層６１の構成組織の不均質化が顕著になり、さらにＦｅとＣｒとＭｏによる析出物ができてしまい、外装部品としての審美性が低下する虞がある。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金がＮｂを含むものであると、オーステナイト化表面層６１の硬度が向上し、外装部品としての耐擦傷性、耐打痕性等を特に優れたものとすることができる。ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金中におけるＮｂの含有率は、０．０８〜０．２８ｗｔ％であるのが好ましく、０．１０〜０．２５ｗｔであるのがより好ましい。Ｎｂの含有率が前記範囲内の値であると、外装部品としての美的外観を特に優れたものとしつつ、耐久性（耐擦傷性、耐打痕性等）を特に優れたものとすることができる。これに対し、Ｎｂの含有率が前記下限値未満であると、上記のようなＮｂを含むことによる効果が十分に発揮されない虞がある。一方、Ｎｂの含有率が前記上限値を超えると、外装部品としての耐蝕性が低下するという問題が発生する虞がある。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、実質的にＮｉを含まないかその含有率が十分に小さいものであるのが好ましい。これにより、オーステナイト化表面層６１の形成時における、基材の表面付近への窒素原子の導入（例えば、結晶粒界への拡散）を効率良く進行させることができ、外装部品としての耐蝕性、耐久性を特に優れたものとすることができる。また、磁気遮蔽性も優れたものとなり、例えば、時計用外装部品として適用したときに、時計のムーブメントが外部磁場によって悪影響を受けるのをより確実に防止することができる。また、金属アレルギーの発生等をより効果的に防止することができる。ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金中におけるＮｉの含有率は、０．０５ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．０１ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、前述した効果がさらに顕著なものとして発揮される。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、実質的にＣを含まないかその含有率が十分に小さいものであるのが好ましい。これにより、より効果的に、成形時に耐蝕性の低下を最小限に抑えることができる。該Ｆｅ−Ｃｒ系合金中におけるＣの含有率は、０．０２ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．０１ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、前述した効果がさらに顕著なものとして発揮される。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、実質的にＳを含まないかその含有率が十分に小さいものであるのが好ましい。これにより、外装部品としての耐蝕性を特に優れたものとすることができる。該Ｆｅ−Ｃｒ系合金中におけるＳの含有率は、０．０２ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．０１ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、前述した効果がさらに顕著なものとして発揮される。

また、ハウジングを構成するＦｅ−Ｃｒ系合金は、実質的にＰを含まないかその含有率が十分に小さいものであるのが好ましい。これにより、外装部品としての耐蝕性を特に優れたものとすることができる。該Ｆｅ−Ｃｒ系合金中におけるＰの含有率は、０．０７ｗｔ％以下であるのが好ましく、０．０５ｗｔ％以下であるのがより好ましい。これにより、前述した効果がさらに顕著なものとして発揮される。

上述したように、基材の表面付近には、窒素原子が添加されることにより、オーステナイト化されたオーステナイト化表面層６１が設けられている。
このようなオーステナイト化表面層６１を有することにより、外装部品としては、優れた硬度を有し、耐擦傷性（傷の付き難さ）、耐打痕性（打痕の付き難さ）等に優れたものとなる。特に、基材が主としてＦｅ−Ｃｒ系合金で構成されたものであるとともに、オーステナイト化表面層６１を有するものであることにより、外装部品としては、優れた美的外観を有するとともに、高硬度で、耐擦傷性、耐打痕性、耐蝕性等に優れたものとなる。したがって、外装部品としては、耐久性に優れ、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。

また、オーステナイト化表面層６１中における窒素の含有率は、０．３〜１．２ｗｔ％であるのが好ましく、０．８〜１．２ｗｔ％であるのがより好ましい。オーステナイト化層２２中における窒素の含有率が前記範囲内の値であると、外装部品としての美的外観および耐久性を特に優れたものとすることができる。これに対し、オーステナイト化層２２中における窒素の含有率が前記下限値未満であると、オーステナイト化表面層６１の厚さ等によっては、外装部品としてとしての硬度、耐久性（耐擦傷性、耐打痕性、耐蝕性等）を十分に優れたものとするのが困難になる虞がある。一方、オーステナイト化表面層６１中における窒素の含有率が前記上限値を超えると、オーステナイト化表面層６１の厚さ等によっては、窒素の含有量をコントロールすることが困難になり、窒素を添加するのに長時間あるいは複雑な設備が必要になる。

外装部品としては、オーステナイト化表面層６１が設けられた部位におけるビッカース硬度Ｈｖが、３５０以上であるのが好ましく、４００以上であるのがより好ましく、４５０以上であるのがさらに好ましい。ビッカース硬度Ｈｖが前記下限値未満であると、外装部品としての用途によっては、十分な耐擦傷性等が得られない虞がある。

〈ハウジングの製造方法〉
次に、上述したような外装部品としてのハウジング製造方法について説明する。

《基材準備工程》
基材は、主として、上述したＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼で構成されたものである。基材は、通常、製造すべき外装部品としての対応する形状に予め成形される。該フェライト系ステンレス鋼は、一般に加工が容易であるため、時計用外装部品のような複雑で微細な形状のハウジングであっても、容易かつ確実に成形することができる。

外装部品としての製造に用いられる基材に対しては、オーステナイト化処理工程に先立ち、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もよい。これにより、得られる外装部品として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、得られる外装部品としての装飾性をさらに向上させることができる。鏡面加工は、例えば、周知の研磨方法を用いて行うことができ、例えば、バフ（羽布）研磨、バレル研磨、その他の機械研磨等を採用することができる。

《オーステナイト化処理工程》
次に、フェライト系ステンレス鋼基材に対して、オーステナイト化処理を施す。これにより、基材の表面付近にオーステナイト化表面層６１が形成され、それ以外の部位がフェライト相の内層部６３となる（図３）。

オーステナイト化処理は、特定の方法に限定されないが、窒素雰囲気下で熱処理を施し、その後、急冷する急冷処理を施すことにより行うのが好ましい。これにより、基材の表面荒れ等の不都合の発生を十分に防止しつつ、効率良くオーステナイト化表面層６１を形成することができる。

また、本工程での熱処理は、基材が置かれた空間を、所定の速度で昇温し、その後、所定の温度（保持温度）Ｔに保持することにより行うのが好ましい。

熱処理時の昇温速度は、特に限定されないが、５〜２０℃／分であるのが好ましく、５〜１５℃／分であるのがより好ましい。昇温速度が前記範囲内の値であると、構成組織が肥大化するのをより効果的に防止することができる。これに対し、昇温速度が前記下限値未満であると、熱処理の時間が長くなり構成組織が肥大化し易くなるとともに、外装部品としての生産コストが高くなる傾向を示す。一方、昇温速度が前記上限値を超えると、熱処理設備への負荷が大きくなる虞がある。

また、熱処理時における保持温度Ｔは、特に限定されないが、９５０〜１３００℃であるのが好ましく、１０００〜１２００℃であるのがより好ましい。保持温度が前記範囲内の値であると、基材の変形、表面荒れ等の不都合の発生を十分に防止しつつ、好適なオーステナイト化表面層６１を効率良く形成することができる。これに対し、保持温度が前記下限値未満であると、基材のオーステナイト化が十分に進行しない虞がある。一方、保持温度が前記上限値を超えると、基材の変形、表面荒れ等の不都合の発生を十分に防止するのが困難となり、外装部品としての美的外観が低下する虞がある。なお、保持温度Ｔは、所定の温度範囲で変動するものであってもよい。このような場合、保持温度Ｔの最大値と最小値とがいずれも上記範囲内の値であるのが好ましい。

また、熱処理時において基材を９５０℃以上に保持する時間としての保持時間は、３〜４８時間であるのが好ましく、１０〜３０時間であるのがより好ましい。保持時間が前記範囲内の値であると、基材の変形、表面荒れ等の不都合の発生を十分に防止しつつ、好適なオーステナイト化表面層６１を効率良く形成することができる。これに対し、保持時間が前記下限値未満であると、基材のオーステナイト化が十分に進行しない虞がある。一方、保持時間が前記上限値を超えると、基材の変形、表面荒れ等の不都合の発生を十分に防止するのが困難となり、外装部品としての美的外観が低下する虞がある。また、保持時間が前記上限値を超えると、外装部品の生産性が低下する。

また、急冷処理時の冷却速度（例えば、基材の温度が、保持温度Ｔから１００℃になる際の冷却速度）は、特に限定されないが、８０℃／秒以上であるのが好ましく、１００〜３００℃／秒であるのがより好ましい。これにより、硬度が特に高く、より均質なオーステナイト化表面層６１を形成することができ、外装部品としての美的外観および耐久性を特に優れたものとすることができる。これに対し、冷却速度が前記下限値未満であると、冷却時に基材を構成するＣｒが窒素と不本意な反応を起こしてしまい、耐蝕性が低下するという問題が生じる虞がある。

以上の説明では、外装部品であるハウジングは、内層部６３とオーステナイト化表面層６１とを有する基材からなるものであるとして説明したが、本発明のハウジングは、基材以外の構成要素を有するものであってもよい。例えば、オーステナイト化表面層６１の表面に少なくとも１層の公知の被覆層を有していてもよい。これにより、外装部品としての耐蝕性、耐候性、耐水性、耐油性、耐擦傷性、耐打痕性、耐摩耗性、耐変色性、防錆性、防汚性、防曇性等の特性をさらに優れたものとすることができる。
また、本発明の装飾品は、前述したような方法により製造されたものに限定されるものではない。

次に、本発明におけるハウジングの具体的参考例について説明する。

１．ハウジングの製造
（参考例１）
以下に示すような方法により、ハウジング（腕時計の裏蓋）を製造した。
まず、Ｆｅを主成分とするＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼基材を用意した。この基材は、Ｆｅ−１８．３ｗｔ％Ｃｒ−２．２５ｗｔ％Ｍｏ−０．１５ｗｔ％Ｎｂ−０．２６ｗｔ％Ｍｎ−０．００６ｗｔ％Ｃ−０．００１ｗｔ％Ｓ−０．０２２ｗｔ％Ｐ−０．２１ｗｔ％Ｓｉという組成を有するものであり、主としてフェライト相で構成されたものであった。なお、これら以外の不可避的不純物として含まれる各元素の含有率は、いずれも、０．００１ｗｔ％未満であった。

次に、この基材を用いて、鍛造により、腕時計の裏蓋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。
次に、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。
このようにして洗浄を行った基材の表面に、オーステナイト化表面層を形成するためのオーステナイト化処理を施し、腕時計の裏蓋を得た。

オーステナイト化処理は、以下に説明するような方法により行った。
まず、グラファイトファイバー等の断熱材で囲まれた処理室と、処理室内を加熱する加熱手段と、処理室内を減圧する（排気する）減圧手段と、処理室内に窒素ガスを導入する窒素ガス導入手段とを有するオーステナイト化処理装置を用意した。

次に、このオーステナイト化処理装置の処理室内に前記基材を設置し、その後、減圧手段により処理室内を２Ｐａまで減圧した。
次に、減圧手段により処理室内の排気を行いつつ、窒素ガス導入手段により２リットル／分の速度で窒素ガスを処理室内に導入し、処理室内の圧力を０．０８〜０．１２ＭＰａに保持した。この状態で、加熱手段により処理室内の温度を５℃／分の速度で、１２００℃まで上昇させた。

処理室内の温度を１２００℃で１２時間保持した後、前記基材を水冷により３０℃まで急冷した。該基材を１２００℃から３０℃までの冷却する際の冷却速度は、平均１５０℃／秒であった。
これにより、基材の表面付近に、窒素原子が導入されオーステナイト化されたオーステナイト化表面層６１が形成された腕時計の裏蓋６０が得られた。形成されたオーステナイト化表面層６１の厚さは３５０μｍであった。また、オーステナイト化表面層６１中の窒素の含有率は０．９ｗｔ％であった。

（参考例２〜７）
参考例２〜７は、基材を構成するＦｅ−Ｃｒ系のフェライト系ステンレス鋼の組成、及びオーステナイト化処理の条件が表１に示したように参考例１と相違しているだけである。その相違以外は、前記参考例１と同様にして腕時計の裏蓋を製造した。

（比較例１）
オーステナイト化処理を施さなかった以外は、前記参考例１と同様にして腕時計の裏蓋を製造した。すなわち、本比較例では、鍛造により得られた基材をそのまま裏蓋とした。

（比較例２）
以下に示すような方法により、腕時計の裏蓋を製造した。
まず、フェライト系ステンレス鋼（主としてＦｅで構成され、Ｆｅ−２１．６３ｗｔ％Ｃｒ−２．２８ｗｔ％Ｍｏ−０．１２ｗｔ％Ｎｂ−０．０６ｗｔ％Ｓ−０．４５ｗｔ％Ｍｎ−０．８ｗｔ％Ｓｉ−０．０１８ｗｔ％Ｐ−０．０４ｗｔ％Ｃという組成を有するもの）の金属粉末を用意した。この金属粉末の平均粒径は、１０μｍであった。
この金属粉末：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、腕時計の裏蓋の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／ｃｍ２、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、腕時計の裏蓋を得た。

（比較例３）
以下に示すような方法により、腕時計の裏蓋を製造した。
まず、オーステナイト系ステンレス鋼（主としてＦｅで構成され、Ｆｅ−１８ｗｔ％Ｃｒ−２．５ｗｔ％Ｍｏ−０．０３ｗｔ％Ｓ−２ｗｔ％Ｍｎ−０．８ｗｔ％Ｓｉ−０．０４ｗｔ％Ｐ−０．０３ｗｔ％Ｃ−１５ｗｔ％Ｎｉという組成を有するもの）の金属粉末を用意した。この金属粉末の平均粒径は、１０μｍであった。
この金属粉末：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、腕時計ケース（裏蓋）の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^２、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、腕時計の裏蓋を得た。

各参考例および各比較例について、用いた基材の組成、オーステナイト化処理の条件、オーステナイト化表面層の条件を表１にまとめて示す。

２．ハウジングの外観評価
前記各参考例および各比較例で製造した各時計の裏蓋について、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．表面層の耐擦傷性評価
前記各参考例および各比較例で製造した各裏蓋について、以下に示すような試験を行い、耐擦傷性を評価した。
真鍮製のブラシを、各裏蓋の表面上に押し付け、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、裏蓋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。
◎：表面層の表面に、傷の発生が全く認められない
○：表面層の表面に、傷の発生がほとんど認められない
△：表面層の表面に、傷の発生がわずかに認められる
×：表面層の表面に、傷の発生が顕著に認められる

４．ハウジングの耐打痕性評価
前記各参考例および各比較例で製造した各裏蓋について、以下に示すような試験を行うことにより、耐打痕性を評価した。
ＳＵＳ鉱製の球（径１ｃｍ）を、各裏蓋の上方で高さ５０ｃｍの位置から落下させて、裏蓋表面の凹み大きさ（凹み痕の直径）の測定を行い、以下の４段階の基準に従い、評価した。
◎：凹み痕の直径が１ｍｍ未満、または、凹み痕が求められない
○：凹み痕の直径が１ｍｍ以上２ｍｍ未満
△：凹み痕の直径が２ｍｍ以上３ｍｍ未満
×：凹み痕の直径が３ｍｍ以上

５．ハウジングの耐蝕性評価
前記各参考例および各比較例で製造した各裏蓋について、耐蝕性の評価を行った。耐蝕性の評価は、ＪＩＳ Ｇ ０５７７に準拠した方法により孔食電位を測定することにより行った。孔食電位が高いほど、耐蝕性に優れていると言える。

６．ハウジングの磁気遮蔽性（磁気シールド性）評価
前記各参考例および各比較例で製造した各裏蓋について、以下に示すような試験を行い、磁気遮蔽性の評価を行った。
前記各参考例および各比較例で製造した各裏蓋を、それぞれ、中心部付近を厚さ方向に打ち抜いた。打ち抜かれた部分を３０℃以下の条件で粉砕し、ゼラチン製のカプセルに充填した。各カプセルについて、磁束計（ＱＵＡＮＴＵＭ ＤＥＳＩＧＮ社製、ＭＰＭＳ−５Ｓ ＳＱＵＩＤ）を用いて、磁化を測定し、ヒステリシスカーブを得た。磁化の測定は、３７℃の条件下、−１０００Ｇ〜１０００Ｇ（約−８００００ｍ／Ａ〜８００００ｍ／Ａ）の磁界範囲で行った。得られたヒステリシスカーブより磁界０付近の傾きを求め、これを透磁率とした。透磁率が高いほど、磁気遮蔽性に優れていると言える。

これらの結果を、ビッカース硬度Ｈｖとともに表２に示す。なお、ビッカース硬度Ｈｖとしては、各裏蓋の表面（各参考例についてはオーステナイト化表面層が設けられた部位）について、測定荷重２０ｇｆにて測定した値を示す。

表２から明らかなように、本発明における裏蓋は、いずれも優れた美的外観を有しており、耐擦傷性、耐打痕性、耐蝕性にも優れていた。これらの結果から、本発明における裏蓋は、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ものであることがわかる。また、本発明における裏蓋は、磁気遮蔽性も優れていた。また、本発明における裏蓋は、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、比較例の裏蓋では満足な結果が得られなかった。

１ ムーブメント、２ 裏板（専用の磁気シールド材）、３ 文字板、４ 下板（専用の磁気シールド材）、５ 中枠（専用の磁気シールド材）、６ 従来の裏蓋、７ 従来の胴、８ ベゼル、９ ガラス板、１０ 巻真パイプ、１１ りゅうず、１２ 軸部、１３ プラスチックパッキン、１４ プラスチックパッキン、１５ シール部、１６ ゴムパッキン（裏蓋パッキン）、１７ 溝、１８ ゴムパッキン、５０ 中枠、６０ 裏蓋、６１ オーステナイト化表面層、６３ 内層（フェライト相）部、６５ 凸凹部分、６７ 凸凹部分、６９ ベース内層、７０ 胴、

Claims (5)

1. 表面にオーステナイト化された表面層を有するフェライト系ステンレス鋼で構成され、内部に前記被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を備えるフェライト相の内層部を有しており、
   前記表面層及び前記内層部の両方に窒化クロムが分散して存在していることを特徴とするハウジング。
2. 請求項１に記載されたハウジングにおいて、
   Ｍｏの含有率が１．０〜４．０質量％であることを特徴とするハウジング。
3. 請求項２に記載されたハウジングにおいて、
   Ｍｏの含有率が１．５〜３．５質量％であることを特徴とするハウジング。
4. 外部磁場から磁気シールドされる対象の被磁気シールド構成要素と、ハウジングとを備えた機器であって、
   前記ハウジングは、表面にオーステナイト化された表面層を有するフェライト系ステンレス鋼で構成され、内部に前記被磁気シールド構成要素に対する磁気シールド機能を備えるフェライト相の内層部を有しており、
   Ｍｏの含有率が１．０〜４．０質量％であり、
   前記表面層及び前記内層部の両方に窒化クロムが分散して存在していることを特徴とする機器。
5. 請求項４に記載された機器において、
   Ｍｏの含有率が１．５〜３．５質量％であることを特徴とする機器。

Images