JPH0331471A - 金色外装部品及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は時計ケース、時計バンド、メガネフレーム、
装身具等の外装部品に関し、特に金色の美しい色調を呈
する金色外装部品及びその製法に関する。

（従来の技術） 金色の外装部品としては金又は金合金が従来より用いら
れている。しかしそれは極めて高価である為、物理蒸着
法を用いて、安価な基材の上に窒化チタンの下地層を形
成し、その上に金又は金合金の薄い表層を形成して金色
の外装部品を製造することが行なわれている（例えば特
公昭５９−２６６６４号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題〕 この従来の金色外装部品では、金又は金合金の表層が摩
耗してその下の下地層が露出しても、その下地層は金色
をしている為、外観的には金色の外観を保つことができ
る。しかし窒化チタンと金又は金合金とは異質性が高い
為、両者の密着性が弱くて金又は金合金が剥がれ易い問
題点があった。

また、下地層の形成の場合、窒化チタンが金色の色調と
なる窒素雰囲気ガスの条件範囲が狭（、従って基材表面
に形成された下地層の各部分毎に色むらができたり、或
いは多数の製品を製造する場合は、製品毎に色むらがで
きたりし易く、色むらによる不良品の発生率が高いとい
う問題点があった。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、金又は金合金製の表層の密着性が
高くてその剥がれが生じ難い金色外装部品を提供すると
共に、下地層の金色の色調もむら無く一定な製品を提供
できるようにした金色外装部品の製法を提供することで
ある。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明は前記請求の範囲記
載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次の
通りである。

〔作用〕

下地層において表層と接する部分は、金又は金合金を含
む為、金又は金合金製の表層との密着力が強い、従って
、表層の剥がれは生じ難い。

下地層の形成の場合、窒化チタン−アルミニウム−バナ
ジウム合金が金色の色調となる窒素雰囲気ガスの条件の
許容範囲は広い、従って窒素雰囲気ガスの条件が多少変
動しても、形成された下地層は金と同様の金色の色調を
呈する。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。

第１図は金色外装部品の一部を拡大して示すものである
。この第１図において、ｌは基材で、外装部品の性格に
合った材料、例えばメガネフレームの場合、軽くて丈夫
なチタンが用いられる。この基材ｌは金属に限らず、耐
熱性の良好な他の材料例えばセラミック或いは耐熱型の
プラスチックも用いられる。２は基材ｌの上に形成した
金色被覆層を示す、以下この金色被覆層２について説明
する。３は基材ｌの上に形成した下地層、４はその上に
形成した表層で、金の層となっており、その厚みＴ４は
例えば０．０２〜０．２　μ−である。この層４の材料
としては、金に代えて他の種の金合金例えば金−ニッケ
ル、金−アルミニウム、金−銅、金−ニッケルー銅、金
−バラジウム−銅等の合金が用いられる場合もある１次
に上記下地層３について説明すると、５は第１層で、窒
化チタン−アルミニウム−バナジウム合金の金色の層で
あり、その厚みＴ５は例えば０．２〜１μ■であり、又
・その厚み方向に組成は一定である。６は第１層５の上
に形成された第２層で、窒化チタン−アルミニウム−バ
ナジウム合金と金又は金合金の混合物からなる金色の層
であり、その厚みＴ６は、例えば０．２〜０．５　μ−
である。核層６における窒化チタン−アルミニウム−バ
ナジウム合金と金又は金合金との混合比は、例えばｌ：
１であり、またその混合比は厚み方向に一定である。尚
混合の比率は下側の第１層５の組成あるいは上側の表層
４の組成に応じて他の比率にしてもよい。

上記のような金色被覆層２を持った金色外装部品は、金
の表層４によって美しい金色を呈する。

また、下地層３における上側の第２層６は金を含む混合
物の層であって、金からなる表層４と組成が近い為、層
境界面での両者の密着性が高い、更に、下地層３におい
て第１層５と第２層６とはいずれも窒化チタン−アルミ
ニウム−バナジウム合金を含んでおって両者の組成が近
い為、層境界面での両者の密着性が高い、この為、被覆
層２全体の一体性は強固である−０ 金色外装部品の使用の為、表層４の一部が摩耗して下地
層３における第２層６がそこに露出しても、第２層６は
金に極めて近い金色の色調を呈する（金色の色調の変化
程度が非常に小さい）、従って、外観上は均一な金色で
全く摩耗が無いかの如き状態である。

第２層６が露出すると、該第２層６は耐摩耗性が高い為
、その摩耗の進行は遅い、従って金色外装部品は、長期
にわたって上記の如き美しい金色の外観を呈する。

第２層６の一部が摩耗して第１層５がそこに露出しても
、第２層６と第１層５の金色の色調の差は小さい、従っ
て外観上は均一な金色の状態が保たれる。

第１層５が露出した場合、その層５はより一層耐摩耗性
が高い為、摩耗の進行は極めて遅く、金色外装部品は長
期にわたって金色の外観を呈することができる。

次に第２図には、上記のような金色被覆層２を形成する
為の装置が略示されているやこの装置はイオンブレーテ
ィングあゐいはスパッタリング法を用いた公知（例えば
特開昭６ｌ−１７７３６５）の被覆装置と同様の被覆装
置である。その構成を簡単に説明すると、ｌＯは反応室
で、内部の真空排気及び雰囲気ガス供給源１１．１２か
らの夫々アルゴンガス及び窒素ガス等の雰囲気ガスの供
給が可能となっている０反応室ｌＯ内においては、前記
基材ｌを保持する為のホルダが基材ｌを符号１３で示さ
れる如き円形の軌跡を描いて移動させられるように備わ
っている。１４は下地層３の形成の為に用いられるチタ
ン−アルミニウム−バナジウム合金（以下単にチタン合
金と呼ぶ）のターゲットで、上記軌跡１３の一部を挟ん
で対の状態に設けである。尚該チタン合金としては例え
ば４％のアルミニウムと２２％のバナジウムを含み残部
がチタンの合金が用いられる。　１５は表層４並びに下
地Ｎ３における第２層６の形成の為に用いられる金のタ
ーゲットで、上記ターゲット１４とは別の場所において
上記軌跡１３の一部を挟んで対の状態に設けである。

次に上記装置を用いた金色被覆層２の形成を第３図を用
いて説明する。基材１の一例として、チタン製のメガネ
フレームを洗浄、乾燥した後、スパッターイオンブレー
ティング方式と呼ばれる上記装置内に装着されたホルダ
にセットし、上記軌跡に沿って移動するようにする０反
応室１０内を５Ｘ　１０−’＋５ｂａｒまで真空引きし
たあと、アルゴンガス３５０ＳＣＣＭを導入し、抵抗ヒ
ータで雰囲気を３００℃まで加熱し、基材１の表面から
の脱気と共に基材の加熱を行う、この後アルゴンガスを
４００３ＣＣＭ導入し、基材に一１３００Ｖ印加してイ
オンボンバードメントにて基材表面の清浄化を実施する
。

次に第３１！ｌイの区間の操作を実行する。即ち、アル
ゴンガス２００ＳＣＣＭ　、窒素ガス４５３ＣＣＭを導
入した雰囲気にて、ターゲソ）１４を、放電電圧６００
Ｖ　、放電電流１０Ａでプラズマを発生しスパッタリン
グすることで、−１４ＯＶのバイアス電圧を印加した基
材ｌ上に金色の窒化チタン−アルミニウム−バナジウム
合金の第１層５を０．３μｍ形成する。

次に第３図口の区間の操作を実行する。即ち、上記の状
態に追加するに、金のターゲット１５を同時にスパッタ
リングして、上記の第１層５の上に窒化チタン−アルミ
ニウム−バナジウム合金と金の混合物からなる第２層６
を０．３μｍ形成する。上記金ターゲッＨ５の放電電圧
は６５０ｖ、電流は３＾。

雰囲気ガスとしては上記の状態に対して金ターゲツト１
５での消費分を見込み、アルゴン３５０３ＣＣＭ、窒素
ガス６０ＳＣＣＭとする。尚この場合上記合金と金とは
交互に蒸着されるが、夫々の量は非常に僅かすってあっ
て、両者は相互にはっきりと区分された独立層をなさず
、実質上両者は混合状態となっている０本件明細書中に
おいてはこのような状態を含めて混合と呼ぶ。

次に第３図への区間の操作を実行する。即ち、金の色調
を強調するために金のターゲット１５のスパッタリング
を継続する一方、窒素ガスの流量を零としてチタン合金
のターゲット１４のスパッタリングを停止し、金の表層
４を０．１１１ｍ程度形成する。

以上の操作が完了したならば、被覆装置の作動を停止し
、金色被覆層２の形成された金色外装部品を取り出す。

上記のようにして形成された金色外装部品は、つの被覆
装置内において連続的に被覆層２の形成、；’、’−、
’：　：　’、’、：”　Ｅ、４４．−パを行う１為、
即ち大気に曝すことなく被覆層２の形成を行うから、基
材ｌと層５との密着性及び層５．６．４相互、の密着性
は共に高い。

向上記のようにして被覆２の形成を行なう場合、基材ｌ
の回転速度は例えば０．５〜’１ｒｐ−である、そして
その過程における成膜速度は、窒化チタン−アルミニウ
ム−バナジウム合金は例えば１〜３人／秒でありζ金は
例えば２〜４Ａ／秒である。

上記操作の場合、各層５．６の色調の調整は、上記の、
チタン合金のターゲット１４と金ターゲツト１５の放電
電圧と電流、導入ガスの流量、または基材ｌに印加する
バイアス電圧等の調整などで可能である。

表面となる金の色調は、基材ｌに印加するバイアス等で
君子変化するが、はぼターゲットとして準備した金の色
調のまま再現性よく生産される。

なお、上記実施例では処理対象物をチタン製のメガネフ
レーム・としたが、他の材質及び部品でも実施できるこ
とは明かである。

また上記第１層５の形成又は表層４の形成の場合、基材
ｌを軌跡１３に沿って回転させず、各々のターゲット対
の間に位置させたままの状態でスパッタリングを行って
も良い、その場合、むらの発生を防止する為基材１を僅
かに移動乃至振動させると良い。

更に、上記実施例では温金物からなる第２層６の形成に
は、チタン合金のターゲット１４と金のターゲット１５
を別々に準備する例を示したが、チタン合金と金との混
合組成のターゲットを使用して、導入ガス条件等の調整
にて形成してもよい。

次に第４図上段のグラフは、上記窒化チタン−アルミニ
ウム−バナジウム合金の層が形成される場合における、
窒素ガスの流量と形成された窒化チタン−アルミニウム
−バナジウム合金の層の色調との関係を示すものである
。一般に５本の値が２０〜２５の範囲で良好な金色の色
調が得られるが、本例の場合には、そのような値のｂ＊
が符号Ａで示される約４５〜５３３ＣＣＭの範囲の窒素
ガスの流量で得られている。一方下段のグラフは、従来
の窒化チタンの層が形成される場合における同様の関係
を示すものである。グラフから明らかなように上記のよ
うな値の５本が得られる窒素ガスの流量の許容範囲は、
符号Ａ°で示される約４９〜５０５ＣＣＨの範囲と極め
て狭い、この点から、本例の場合は従来例に比べて、良
好な金色の色調を安定に出すことが容易であることが理
解できる。

次に第５図は被覆装置の異なる例を示すもので、基材ｌ
を直線状の軌跡１３に沿って繰り返し往復移動させるよ
うにした例を示すものである。

往復移動の速度は例えば中央部での最大スピードが０．
３〜３．０ｍ／分である。

この例の場合も、層５の形成或いは層４の形成の場合、
基材ｌを各々の形成の為のターゲットの前に定置させて
、乃至はそこで僅かに横移動又は振動させて各、層の形
成を行っても良い。

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号を付して重複する説明を
省略した。

次に上記下地層３の異なる実施例について説明する。上
記下地層３における第１層５はその厚み方向に組成を違
わせてもよい、即ち、第１図において基材ｌに近い符号
５ａで示される部分を、チタン合金の成分が多く窒素成
分の少ない組成にする。

一方第２層６に近い符号５ｂで示される部分を、適量の
窒素が含有されて良好な金色の色調を呈する組成にする
０両部分５ａ、　５ｂの間では、画部分５ａ。

５ｂの組成の違いの範囲内で、部分５ａに近い程窒素が
少なく部分５ｂに近い程窒素が多くなるよう、その組成
を連続的に又は段階的に変化せしめる。

また第２層６も同様にその厚み方向に組成を違わせても
よい、即ち、第１図において第１７１５に近い符号６ａ
で示される部分を、窒化チタン−アルミニウム−バナジ
ウム合金の比率が多く金の比率が少なくて、上記第１層
５における部分５ｂと均等の組成にする。一方表層４に
近い符号６ｂで示される部分を、窒化チタン−アルミニ
ウム−バナジウム合金の比率が少なく（最終的に零）金
の比率が多い組成にする０両部分６ａ、　６ｂの間では
、上記と同様にその組成を連続的に又は段階的に変化さ
せる。

このような構成のものにあっては、基材１と第１層５に
おける部分５ａとは共に金属性であって両者の密着性が
極めて高い、第１層５における部分５ｈと第２層６にお
ける部分６ａとはその組成が同じ乃至は極めて近くて、
両者の密着性が極めて高い。

第２層６における部分６ｂと表層４とはその組成が同じ
乃至は極めて近くて、両者の密着性が極めて高い、従っ
て、金色被覆層２全体の一体性は前実施例に比べてより
一層高く、かつ基材１と金色被覆層２との一体性も極め
て高い、この為、被覆層２のうちの一部の層がその下の
層から剥がれたり、あるいは被覆層２そのものが基材１
から剥がれる事故は僅少である。

次に前記被覆装置による上記のような金色被覆層２の形
成を第６図に基づいて説明する。

先ず前実施例と同様に基材表面の清浄化を実施した後、
第６図イ°の区間の操作を実行する。即ち、アルゴンガ
ス２００ＳＣＣＭ　、窒素ガス０．ＩＳＣＣＭを導入し
た雰囲気にて、チタン合金のターゲット１４を、放電電
圧６００ｖ、放電電流１０Ａでプラズマを発生しスパッ
タリングすることで、−１４０νのバイアス電圧を印加
した基材上に第１層５を形成し始める。

引き続いてこの状態に追加して、窒素ガスを時間と共に
順次増加させて、最終では窒素ガス４５ＳＣＣＭまで増
加させることで、最初の部分５ａの金属色のチタン合金
膜から最終の部分５ｂの所望の金色及び耐摩耗性に近い
窒化チタン−アルミニウム−バナジウム合金膜までを順
次に、合計０．３μ−形成し第１層５とする。

次に第６図ロ°の区間の操作を実行する。即ち、上記イ
°の区間の最後の状態に追加して、金のターゲソＨ５の
放電電圧および放電電流を時間と共に０から最終６００
ｖ、３Ａまで順次に増加し、同時に、チタン合金のター
ゲソ）１４の放電電圧と電流、および窒素ガスの流量を
順次減少し、最終０．　ＩＳＯＣＭとする。このように
することによって、最初の部分６ａは窒化チタン−アル
ミニウム−バナジウム合金が多（、中間は窒化チタン−
アルミニウム−バナジウム合金と金の混合、最終の部分
６ｂは金の比率の高い層を順次に、合計０．３μｍ形成
し、第２層６とする。

次に第６図バの区間の操作を第３図への区間の場合と同
様に行ない、０．１μ−程度の金の表層４を形成する。

これにより上記説明の如き金色被覆Ｎ２が出来上る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、被覆層２が下地層３と
表層４とで形成され、その表層４に金又は金合金を用い
ているから、製品の外観は金色の美しい外観となる特長
がある。

しかも上記表Ｎ４が摩耗してその下の下地層３が露出し
ても、下地層３は金色に光るから、上記金色の美しい外
観を保ち得る効果もある。

その上、上記下地Ｎ３において表層４と接する部分６ｂ
は、金又は金合金を含む混合物で形成されて、金又は会
合金製の表層４と質の近いものとなっているから、下地
層３に対する上記表層４の密着性は高く、従来の如き表
層４の剥がれが生じ難くて長寿命に利用できる効果があ
る。

さらに本発明の製法にあってはく下地層３が窒化チタン
−アルミニウム−バナジウム合金をもって構成されるも
のであるから、上記の如き美しい金色を呈することので
きる下地層３を形成できるは勿論のこと、 その下地層３を形成する場合、基材表面に形成された下
地層３のどの部分を比較しても金色の色調は均質であり
、また次々と製造される製品のどの製品も相互に均質の
ものを提供できる特長がある。繰り返すと、下地層３を
形成する場合に、窒素の雰囲気ガスの条件が変動しても
、第４図のグラフに関する前記説明から明らかな如く許
容範囲が大きいから、下地層３の色調は均質であって、
美しい金色を安定して出すことができ、色むらによる不
良品の発生率は極めて少な（なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は金色外装部
品の部分拡大断面図、第２図は被覆装置の水平断面略示
図、第３図は被覆層形成時における時間の経過と種々の
条件の変化との関係を示す図、第４図は窒素ガス流量と
色調の関係を示すグラフ、第５図は被覆装置の異なる例
を示す水平断面略示図、第６図は異なる被覆層を形成す
る場合における時間の経過と種々の条件の変化との関係
を示す図。 ｌ・・・基材、２・・・金色被覆層、３・下地層、４・
・・表層、５・・・第１層（窒化チタン−アルミニウム
−バナジウム合金の層）、６・第２層（窒化チタン−ア
ルミニウム−バナジウム合金と金又は金合金との混合物
の層）。 第 図 第 図 ４ １コ 第４ 図 第 ら 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．基材の表面を金色被覆層で被覆してある金色外装部
   品において、上記金色被覆層は、上記基材の上に形成し
   た下地層と上記下地層の上に形成した表層とから構成さ
   れ、上記下地層において表層と接する部分は、窒化チタ
   ン−アルミニウム−バナジウム合金と金又は金合金との
   金色を呈する混合物であり、上記表層は金又は金合金の
   層であることを特徴とする金色外装部品。
2. ２．基材の上に、窒素の雰囲気ガス中において、窒化チ
   タン−アルミニウム−バナジウム合金を含む下地層を物
   理蒸着法によって形成し、さらに上記下地層の上に、金
   又は金合金の表層を形成することを特徴とする金色外装
   部品の製法。
3. ３．下地層は、基材の上に形成されている窒化チタン−
   アルミニウム−バナジウム合金からなる金色の第１層と
   、第１層の上に形成されている、窒化チタン−アルミニ
   ウム−バナジウム合金と金又は金合金との混合物からな
   る金色の第２層とによって構成されている請求項１記載
   の金色外装部品。
4. ４．第１層は、基材に近い部分は基材との密着性が高ま
   るよう窒化の程度が低くなっており、第２層は、第１層
   に近い部分は第１層との密着性が高まるよう窒化チタン
   −アルミニウム−バナジウム合金の比率が高く、表層に
   近い部分は表層との密着性が高まるよう金又は金合金の
   比率が高くなっていることを特徴とする請求項３記載の
   金色外装部品。