JPH0390557A - 有色等被膜付物品 - 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〕 この発明は形状記憶合金あるいは超弾性合金製の基材の
表面を有色等被膜で覆った有色等被膜付物品に関する。

〔従来の技術〕

上記のような基材でできた種々の製品に、有色にするこ
とでの装飾性、マーキングによる識別性、酸などに対す
る耐食性、または摩擦への耐摩耗性等の機能性を持たす
場合、基材の表面を夫々所望の機能性を持った有色又は
硬質被膜（これらの被膜を本件明細書中では有色等被膜
と呼ぶ）で覆うことによって行なわれている。上記有色
等被膜を付ける手段として、従来は湿式メツキ、電着塗
装、スプレー塗装、溶射、真空蒸着などの手段が用いら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来の有色等被膜付物品では基材に対する有色等被
膜の密着力が低い為、基材に論酷な形状変化をさせた場
合、上記有色等被膜が容易に剥がれる問題点がある。上
記のような被膜は、化学的蒸着法（ＣＶＤ）によると密
着性高く付けることができる。しかしその手段による場
合には基材に８００〜１２００℃の高温がかかり、形状
記憶合金では例えば４５０〜５００℃、超弾性合金では
例えば３５０〜４００℃とされる限界温度を超えて、形
状記憶或いは超弾性の特性を損なう問題点があった。

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、基材に対する有色等被膜の密着性
が高く、その上、有色等被膜の成膜時には、基材の温度
を比較的低温に保った状態で成膜を行なうことを可能に
できるようにした有色等被膜付物品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。

Ｃ作用） 基材の上にチタン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、
バナジウム又はそのいずれかを含む合金製の下地膜が成
膜され、その下地膜の上に有色等被膜が成膜されている
。基材に対する下地膜の密着性及び下地膜に対する有色
等被膜の密着性は高く、従って、基材に対する有色等被
膜の密着性は高い、上記下地膜及び有色等被膜は、いず
れもスパッタリングあるいはイオンブレーティング手段
を用いて、基材の最高温度を低く保った状態で成膜する
ことができる。

〔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図は有色等被膜付物品の一例として、表面にグレー
色の有色被膜を備える物品の一部を拡大して示すもので
ある。上記物品としては眼鏡枠、配管材料等の種々の製
品や部品がある。上記第１図において、１は基材で、ニ
ッケル及びチタンを含む形状記憶合金又は超弾性合金で
形成されたものである。２は基材１の上に成膜した下地
膜で、例えば金属チタンの膜である。、３は下地膜２の
上に成膜した有色等被膜で、例えばグレー系の色調を与
える炭窒化チタン−アルミニウム（ＴｉＡＩＣＮ）の硬
質被膜である。

上記のような有色等被膜３を有する物品の製造は、合金
である基材１の上に金属または合金の下地膜２をスパッ
タリングなどで成膜し、真空装置内の清浄な雰囲気の下
で引き続いて有色等被膜３をスパンクリングまたはイオ
ンブレーティングでｔ７．膜することによって行なわれ
る。

上記のような物品にあっては、上記の如き基材１の上に
上記の如き材料の下地膜２が成膜され、その下地膜２の
上に有色等被膜３が成膜されているので、基材１に対す
る有色等被膜３の一体性は極めて強固である。

また、上記各ＷＡ２．３の成膜を上記のような手段で行
なうことは、基材ｌに対する下地膜２の密着力及び下地
Ｉｌｌ　２に対する有色等被Ｍ３の密着力を共により一
層高くする。

次に、上記下地膜２及び有色等被膜３の材質及び厚みに
ついて説明する。

下地膜２の材料は、基材との密着力が高く同時に耐食性
、耐摩耗性に富む材料、例えばチタン、ニッケル、クロ
ム、ジルコニウム、バナジウム又はそれらのいずれかを
含む合金である。

有色等被膜３の材質は、耐食性、耐摩耗性、または識別
性等の機能性を付与することのできる有色または硬質の
被膜材、例えばチタン、チタン−アルミニウム、チタン
−アルミニウムーバナジウム、バナジウム、クロム、ジ
ルコニウム、タンタル、タングステンなど、またはそれ
らを含む合金、またはそれらの窒化物、炭化物、炭窒化
物、または酸化物などである。

上記下地膜２の厚みは例えば０．０５〜３．０　μｍで
ある。これが薄すぎると特に密着性向上の効果が劣る。

一方厚すぎると被膜内部の応力などのために剥離しやす
くなる。

上記有色等被膜３の厚みは例えば０．１〜８．Ｏ１１ｍ
である。これが薄すぎると有色等被膜に期待する装飾性
、識別性、耐食性、または耐摩耗性が低下する。一方厚
すぎると被膜内部の応力などで剥離しやすくなる。

次に、前記のような手段によって下地膜２や有色等被ｌ
ｌｌ！３の成膜を行なう場合、基材１の最高温度を１０
０〜５００℃のいずれか一定の温度に抑えるのがよい、
これが低温すぎると被膜自体のＨｌ質が悪くなり密着不
良が発生し易い。一方高温になりすぎると基材の形状記
憶または超弾性の特性が損なわれる場合がある。

次に第２図には、上記の如き下地膜２及び有色等被膜３
を形成する為の装置が略示してある。この装置はイオン
ブレーティングある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、１０
は反応室で、内部の真空排気及び雰囲気ガス供給源１１
　ａ　、　１１　ｂ　、　１１　ｃからの夫々アルゴン
ガス、窒素ガス及びアセチレンガス等の雰囲気ガスの供
給が可能となっている。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は下地膜２の形成の為に用いられる素材例えばチタ
ンのターゲットで、上記軌跡１３の一部を挟んで対の状
態に設けである。　１５は有色等被膜３の形成の為に用
いられる素材例えばチタン−アルミニウム合金のターゲ
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下地膜２及び有色等被膜３の成膜
の例を第３図を用いて説明する。基材ｌの一例として、
超弾性合金を部材として含んで製作した金属製の眼鏡枠
を洗浄、乾燥した後、スパン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ント
し、上記軌跡に沿って移動するようにする。反応室１０
内を５×１０−Ｓｍｂａｒまで真空引きした後、アルゴ
ンガス３５０ＳＣ（：Ｍを導入し、抵抗し−タで雰囲気
を２５０℃まで加熱し、基材１の表面からの脱気と共に
成膜条件の為に基材の加熱を行う。

この後反応室１０内にアルゴンガスを４００５ＣＣＭ　
導入し、基材に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を２に−
まで印加し、その後基材１に直流電圧を一１５００Ｖま
で印加して、基材表面へのアルゴンのイオン衝撃により
、基材表面の酸化物質などの除去の清浄化を実施する。

基材には表面に強固な酸化物をつくるニッケルを含むの
でこの清浄化は密着性確保にきわめて重要である。

次に下地膜２の成膜を行なう。即ち、反応室１０にアル
ゴンガスを１８０５ＣＣＭ導入して、チタンのクーゲラ
ｌ−１４の対を、放電電圧５００Ｖ、放電電流を各ター
ゲット８Ａでプラズマを発生させスパッタリングするこ
とで、直流−１２０ｖのバイアス電圧を印加して軌跡上
を回転移動させた基材１の表面にチタンの金属膜を０．
５μｍ成膜する。

次に有色等被膜３の成膜を行なう、即ち、反応室１０に
アルゴンガスを２００ＳＣＣＭ　、窒素ガスを６０ＳＣ
ＣＭ、アセチレンガスを５５ＣＣＭ導入して、チタン−
アルミニウム合金のターゲット１５の対を放電電圧５５
０ｖ、電流を各クーゲラ）８Ａにてプラズマを発生させ
イオンブレーティングすることで、直流−１２０Ｖのバ
イス電圧を印加して軌跡上で回転移動させた基材１の下
地膜２の表面に炭窒化チタン−アルミニウム（ＴｉＡＩ
ＣＮ）の硬質膜を０．５　μ１１戒膜する。

上記のイオン衝撃での基材表面の清浄化、および下地膜
２と有色等被膜３の成膜の過程において、反応室ＩＯの
熱放散での冷却とプラズマ電力や抵抗ヒータなどでの加
熱とのバランスにより、反応室１０の雰囲気温度は時間
と共に変化してゆくが、この温度変化は反応室ｌＯ内に
取り付けられた温度検出器による測定で監視される。冷
却が強すぎる時には、清浄化や成膜などの途中において
抵抗ヒータを使用して加熱を行ない、また、加熱が強い
時には成膜を一時的に中断してアルゴンガスを導入して
の冷却を実施する。

以上の操作が完了したら、反応室１０にアルゴンガスを
３００３ＣＣ−程度導入して処理品を冷却したあと、装
置内に換気用の窒素ガスを導入して大気圧まで復圧し、
処理品を取り出す。

上記のように被膜形成された部品は、−式の被覆装置内
において連続的に下地膜２と有色等被膜３を形成するか
ら、即ち大気に曝すことなく成膜を実施するから、基材
１と下地膜２との密着性、および下地膜２と有色等被膜
３との密着性は共に高い。

なお、上記成膜中における基材ｌの回転速度は例えば０
．５〜２．５ＲＰＭであり、その際のチタンの成膜速度
は例えば２〜５オングストロ一ム／秒、炭窒化チタン−
アルミニウムの成膜速度は例えば１〜２オングストロ一
ム／秒である。

また上記の処理例では処理品の実態温度の最高は約２７
０℃以下であり、基材の形状記憶または超弾性の特性を
損なわない。

次に、上記下地膜２と有色等被膜３の種類、膜厚および
、処理中の最高温度は、対象とする製品または部品の最
終的な使用形態によって選択される。上記の実施例の眼
鏡枠で、ツルの部分に超弾性合金を使用したときは、特
に繰り返しの曲げ変形に対して十分に耐える密着力を得
る必要があり、耐摩耗性は機械部品はど要求されない。

従ってこの場合では、実施例であげた程度の膜厚が適当
である。

一方、形状記憶合金を配管材料などに使用し、耐ｇ耗性
を持ったマーキングなどの識別の被膜を形成する場合で
、変形回数が少なく、形状記憶温度を高く設定できる時
は、処理温度を４００〜５００℃程度にし、膜厚も２〜
５μ−程度にするのが適当である。

〔発明の効果〕

以上のように本願発明にあっては、基材１を有色等被膜
３で覆っであるので、基材の装飾性、識別性、耐食性ま
たは耐摩耗性が高まる。

その上、上記有色等被膜３は、基材１の上に成膜され、
基材１に対してもまた有色等被膜３に対しても密着性の
良いチタン、ニンケル、クロム、ジルコニウム、バナジ
ウム又はそのいずれかを含む合金製の下地Ｈ２の上に成
膜されているから、結果的には基材１に対する有色等被
膜３の密着性は高くなり、基材１に過酷な形状変化をさ
せても、基材１から有色等被膜３が剥がれるようなこと
は生じ難く、長寿命に利用できる有用性がある。

しかも上記のように基材１に対し有色等被膜３の密着性
が高いものでも、本願発明は上記のような構成であるか
ら、下地膜２を成膜する場合も有色等被膜３を成膜する
場合も共に例えばスパッタリングあるいはイオンブレー
ティング手段を用いて、基材１の最高温度を比較的低温
に保った状態で成膜することを可能ならしめる特長があ
る。このことは、本願発明の構成を用いることにより基
材１を高温に曝すことなく　（高温により基材１の形状
記憶性あるいは超弾性などの特性を損なうことなく）、
上記の如き密着性の高い被膜３を基材の表面に成膜する
ことを可能にできる有用性がある。

【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図は有色等被膜
付物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図は下地膜及び有色等被膜付物品における
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・・・下地膜、３・・・有色等被膜。 第 工 図 第 図 第 図 抵抗ヒータ等での温度側ｒＩＡＪＪＩ間チタンターゲッ
ト対 チタンアルミニウム アルゴン流量 アセチレン流量 （又は分圧）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　形状記憶合金または超弾性合金製の基材の表面を、装
   飾性、識別性、耐食性または耐摩耗性を高める為の有色
   等被膜で被覆してある有色等被膜付物品において、上記
   基材表面の、上記有色等被膜による被覆の構造は、上記
   基材の上にチタン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、
   バナジウム又はそのいずれかを含む合金製の下地膜が成
   膜され、上記下地膜の上に上記有色等被膜が成膜されて
   いることを特徴とする有色等被膜付物品。