JPH0387350A - チタンまたはチタン合金の着色方法 - 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］ 本発明はチタンまたはチタン合金（全屈間化合物も含む
。）の表面処理方法に係り、特に多様な色調の被膜を容
易に形成することのできるチタンまたはチタン合金の着
色方法に関する。

［従来の技術］ 従来チタンの着色法として陽極酸化法や熱酸化法による
ものが知られている。

前者の方法は陽極酸化により、また後者の方法は高温の
酸素を含む雰囲気中で表面を酸化させることにより被処
理物表面に透明な酸化被膜を形成し、この被膜の表面と
下地金属表面との間で生ずる多量反射により干渉色を生
ぜしめるものである。

上記の干渉色は被膜が厚くなるに従って種々の色調を呈
するが、干渉色は特定の波長を強く反ｑ＝ｔするため色
調のスペクトル幅が狭く彩やかな単色系の色調しか得ら
れないという欠点がある。

さらに陽極酸化法による着色法においては、チタン合金
に適用した場合、合金に含まれているチタン以外の金属
等の酸化物が同時に被膜中に生成され、これ等の酸化物
は一般に不透明であるために色調に影響を及はし、くす
んだ色調を呈する。

例えばＮ１−Ｔｉ合金の場合には圧着色を呈する。

従って明るい色調の被膜を生成させる場合には純チタン
にしか適用できないという問題を生ずる。

またこの方法では酸化被膜の密着強度が弱いため、被膜
生成後に密着強度を向上させるための強化処理を必要と
する難点を有する。

一方熱酸化法の場合には、５５０℃程度の温度を必要と
し発色に長峙間を要する上、発色ムラを生じ易いため実
用上に問題がある。さらにＮｉＴｉ合金のような形状記
憶特性を有する素材の場合には、加熱によりその性質を
維持することが困難なため実質的に適用できない。

［発明が解決しようとする課題〕 本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、
多様な色調の明彩色を容易に得られる上、強固な被膜強
度を有し、かつ素材の性質の変化を防止し得るチタンま
たはチタン合金の着色法を捉（共することをその目的と
する。

［課題を角ｑ決するための手段］ 上記１］的を達成するために、本発明のチタンまたはチ
タン合金の着色法は、減圧状態に維持された１種または
２種以上の気体を放電させることによりイオン化し、こ
のイオンを非加熱状態に保持されたチタンまたはチタン
合金よりなる被処理物に衝突させることにより、前記被
処理物表面に前記イオンを形成する元素を含む化合物の
薄膜を生成させるようにしたものである。

本発明において容器内へ導入された気体は減圧状態に維
持され、電気的手段により放電される。

上記の気体としては、酸素、窒素、チタン、水素等の１
粍または２種以上の混合ガスが用いられが、これに放電
を安定化させるために直接放電に寄与しないアルゴン等
のガスを混合することもできる。

さらに気体として、アンモニア、有機溶剤等を容器内へ
導入して気化させたり、有機溶剤等に種々の化合物を溶
解し、これを気体と共に容器内へ導入して気化させ、化
合物に含まれる物質を放電により励起、イオン化して被
処理物に衝突させるようにしてもよい。

放電は、直流、交流、マイクロ波、高周波やパルス波が
用いられるが、放電可能であれば他の手段を用いること
もできる。この場合イオン化系と加速系とを分離するこ
ともできる。

本発明における被処理物はチタンまたはチタン合金より
なるが、被処理物が非加熱状態に保持されるため、被処
理物の温度上昇によりその特性が変化するような、例え
ば形状記憶特性を有するＮｉ−Ｔｌ合金に好適する。こ
の場合イオンの衝突による多重の温度上昇は許容される
。

［作　用］ 上Ａｅ　ｔＭ或により本発明においては、気体イオンの
ボンバード効果、打込み効果により被処理物表面が清浄
化され、かつ下地金属と表面層とがその組成を連続的に
変化させて一体化するため、非常に強固に密着した薄膜
を形成することができ、被処理物を干渉色のみならず多
様な色調に着色することかできる。

［実施例］ 以下本発明の実施例について説明する。

まず、容器内に着色しようとする色調に応じて選択され
た気体を０．１〜数Ｔｏｒｒ導入し、同時に被処理物を
容器内に配置して通常は陰極に接続し数百Ｖ程度の電圧
で直流放電させる。この放電により気体の一部はイオン
化され、放電用に印加された電界に加速されて被処理物
表面に衝突する。励起した気体分子は非常に活性てあり
、かつイオンの何する運動エネルギーにより酸素のみな
らす熱酸化法では１０００℃以上の温度を必要とする窒
素、メタン等も低温で被処理物と容易に反応し表面に化
合物層を形成する。

この場合、同一の気体を用いても、圧力や印加電圧を変
化させることにより、同一の色調を得る場合であっても
被処理物を形成する材料の性質に合わせて、その処理時
間を広範囲に変化させることができる。特に低温で着色
する場合にはガス圧および印加電圧を小さくし、必要に
応じて被処理物を冷却する等の手段を講する。

上記の方法において被処理物が線条体である場合には図
に示す装置が用いられる。図において１は彼処理線材、
２はローラ電極、３は放電域を形成する背体である。

装置全体は密閉構造を有し、送り出しボビン４と巻取り
ボビン５はシール壁６ａ、６ｂにより放電域を含む中央
の室と隔離されている。放電に寄与する気体は給気管７
より中央の室へ導入され、ローラ電極２と管体３の間に
直流電源８により所定の電圧が印加される。各室の排気
は排気ポンプ（図示せず）に接続された排気管９により
行なわれる。

被処理線材１は送り出しボビン４より引出され、ローラ
電極２を経て管体３の内部でイオン化された気体により
着色された後、巻取りボビン５に巻取られる。

本発明において、用いられる気体の種類と得られる色調
の一例を第１表に示す。

（以下余白） 部 表 実施例 酸素、窒素および（窒素＋水素）の混合ガスを用いて、
それぞれ外径０．４ＩφのＮｉ−５０ａｔ％Ｔｔ合金線
（形状記憶合金）の着色化処理を行った。密閉容器内へ
封入したガス圧、処理条件および得られた色１凋を第２
表に示す。

（以下余白） 第２表 上記の実施例において（Ｎ２　＋Ｉ＋２．　）の混合ガ
スを用いて得られた淡朶色は歯列矯正用のＮｉ−Ｔｉ合
金の色調として好適する。この合金を陽極酸化にょり着
色した場合には灰青色の色調しか得られない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明よれば、 （イ）気体の種類を変えるだけで干渉色のみならず多様
な色調の着色化ができる。

（ロ）被処理物を加熱する必要がないため、その特性を
変化させることが防止される。

（ハ）色調の制御が容易である。例えば処理時間が秒単
位で色調が変化する干渉色の場合等は、放電を維持する
気体の全圧を変えずに反応に寄与しないアルゴンガス等
を導入して反応ガスの分圧を減少させることにより色、
月食化の速度を任意に調節することができる。

（ニ）着色工提が乾式で、かつ無公害である。

（ホ）強固な密着強度を有する皮膜が得られるため、後
処理が不要である。

等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は、被処理線材を連続的に着色する際に用いられる装
置の一実施例を示す概略図である。 １・・・・・・・・・被処理線材 ２・・・・・・・・・ローラ電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）減圧状態に維持された１種または２種以上の気体
   を放電させることによりイオン化し、このイオンを非加
   熱状態に保持されたチタンまたはチタン合金よりなる被
   処理物に衝突させることにより、前記被処理物表面に前
   記イオンを形成する元素を含む化合物の薄膜を生成させ
   ることを特徴とするチタンまたはチタン合金の着色方法
   。
2. （２）被処理物は形状記憶特性を有するＮｉ−Ｔｉ合金
   よりなる線材である請求項１記載のチタンまたはチタン
   合金の着色方法。