JPH0441679A - 有色表面物品及びその製造方法 - 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、基材の少なくとも一面に色彩及び／又は色調
の異なる被膜を形成してなる有色表面物品及びその製造
方法に関し、具体的には、七飾品、スポーツ用品、工具
又は各種部品に装飾用又は表示用の有色表面物品及びそ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来から、ステンレス鋼、超硬合金、サーメットなどの
基材の表面を鏡面研磨することが、時計ケース、バンド
、文字板などの装飾部品に用いられている。しかし、こ
の方法によっては、基材そのものの色彩に頼るために単
調となり、装−節約価値は制約される。また、これにエ
ツチングなどの手段によって刻印・刻字しても、鮮明な
ものが得られない。

この問題を解決するために、基材の表面に化学蒸着（ｃ
ＶＤ）法や物理蒸着（ＰＶＤ）法のようなドライブレー
ティング法；又は陽極酸化処理、電解メツキ、無電解メ
ツキなどのウェットブレーティング法により、金色、銀
色、黒色などを組み合わせた複数の色相を呈する被膜を
形成してなる装飾部品に関する提案が、多数なされてい
る。これらの多色装飾部品に関する代表的な提案は、特
開昭５８−１００６８２号公報、特開昭６１−１５７６
７３号公報及び特開昭６４−７５６５９号公報に開示さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の装飾部品の多色化に関する提案のうち、特開昭５
８−１００６８２号公報には、低炭素オーステナイト系
ステンレス鋼の表面にＡβ２０８とＴｉＯ□からなる溶
射材料を０．　１〜１ｍｍの厚みに溶射した後、ラッピ
ング加工によって鏡面状態にし、残りのステンレス部分
に金メツキ又はＴｉＮコーティングする時計用外装部品
の製造方法が開示されている。しがし、この方法による
時計用外装部品は、溶射の際の加熱及び冷却によりステ
ンレス鋼と溶射被膜との間に歪を生じ、溶射被膜面に微
小クラックが入って美的効果が低下することと、マスキ
ングと溶射によっては細い線模様を形成できないために
模様の形状に制約があること、さらに金メツキの場合に
は金の被膜が容易に剥離するという問題がある。

また特開昭６１−１５７６７３号公報には、基材の表面
にイオンブレーティング処理により硬質色層を形成した
後、この硬質色層の任意の部分をマスキングし、次いで
イオンブレーティング処理によって該硬質色層とは異な
った色の層を形成する多色硬質膜の製造方法が開示され
ている。しかし、この方法によって得られる多色硬質膜
物品は、微細な模様を形成するのが困難であるうえ、Ａ
ｕやｐｔなとの貴金属を形成しても、容易に剥離して実
用化できないという問題がある。

さらに、特開昭６４−７５６５９号公報には、下地金属
の表面にイオンブレーテインクによって有色被膜を形成
した後、レーザー加工により被膜の一部を除去し、金属
を露出させる金属表面の多色化法が開示されている。し
かし、この方法によって得られる多色物品は、被膜の材
質が制限されること、とくにＡｕやｐｔなとの貴金属の
被膜を形成する場合、貴金属の使用量が多くなり高価に
なること、貴金属による繊細な図案や模様の形成が困難
であること、及び密着性が悪く、容易に剥離して実用化
できないという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、基本
的には、基材の少なくとも一面にＡｕやＰｔのような貴
金属ないしＣｕ系金属の被膜を密着性よく被覆してなる
貴金属色ないしＣｕ系金属色によって微細な模様や文字
・記号を構成することを可能にするとともに、被膜の密
着力を高めた実用性のある有色表面物品及びその製造方
法の提供を目的とするものである。

（課題が解決するための手段） 本発明は、基材の少なくとも一面の特定部分に被膜を形
成してなる物品において、 該被膜がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、
Ｒｈ、Ｒｕ及びこれらを含有する合金の少なくとも１種
の単層膜もしくは複層膜からなり：かつ該被膜が該基材
の表面に設けられた凹部状面又は凹部状線からなる熱溶
融面上に形成されてなる ことを特徴とする有色表面物品である。

該有色表面物品は、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ
）及び（ｅ）工程を経て、表面に設けられた凹部状面又
は凹部状線からなる熱溶融面上に被膜を形成することに
よって製造することができる。

（ａ）基材の表面に後述の被膜に対して親和性の低い物
質からなる仮設被膜を形成する工程：（ｂ）該仮設被膜
の表面にレーザー照射を行って、該仮設被膜及びその部
位の基材の表面を溶融及び除去し、該基材の表面に凹部
状面又は凹部状線からなる熱溶融面を形成する工程； （ｃ）Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ及びこれらを含有する合金の少なくとも１種の
単層膜もしくは複層膜からなる被膜を形成する工程； （ｄ）該仮設被膜面状に残存する被膜を除去する工程；
及び （ｅ）該仮説被膜を除去する工程。

本発明に用いられる基材は、本発明の物品の使用目的に
適したものであれば何でもよく、特に限定されないが、
例えばニッケル、ステンレス鋼、高速度鋼、Ｃｒ−Ａｌ
２−Ｎｉ合金、黄銅、青銅などの金属材料；ガラス、セ
ラミックス、人工サファイアなどの無機材料及びサーメ
ット、超硬合金のような無機材料と金属の複合体が例示
される。これらの中で、被膜との色彩及び／又は色調の
対照によって美観を呈することから、特にステンレス鋼
、サーメット及び超硬合金が好ましい。

用途的には、装飾品、工具、銘板などの材料に適したも
のが好ましい。

この基材の表面に局部的に設ける凹部状面又は凹部状線
からなる熱溶融面とは、所望する装飾又は表示のための
図案もしくは図形により異なるもので、具体的には、幅
が少なくともＯ，ＩＰ＋、深さが少なくとも０．５Ｐか
らなる。特に美麗な線形を創製するためには、幅が少な
くとも０．５胛、深さが少なくともＩＦからなることが
好ましい、この凹部状面又は凹部状線の形状は、基材の
断面からの形状が例えば底面の段付形状、円形状、角形
状又はＶ字形状があり、この内、美麗な線形の創製と被
膜の基材への密着強さを高めるために、特に段付形状が
好ましく、この段付形状としては、１段付形状から凹部
状面又は凹部状線の幅によっては複数段付形状からなる
ものであるにの凹部状面における深さは、基材の表面の
面粗さにより生ずる最小値（基材の表面の最大深さ）を
基準値とし、この基準値から少なくとも０５Ｆ深くなっ
ている場合、好ましくは基準値から少なくともＩＦ深く
なっている場合、さらに基準値から３〜１００Ｐ深くな
っている場合が第１被膜の基材への密着強さ及び第１被
膜の使用量の関係から特に好ましいことである。この凹
部状面又は凹部状線を別の表現をすると、基材が熱でも
って溶融及び除去されてできた熱溶融面になっているこ
とである。

本発明において、被膜を構成する物質として用いられる
ものは、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉ　ｒ、Ｏｓ、Ｐｄ
、Ｒｈ、’Ｒｕ及びｐｔである。

また、これらの金属を主成分とする合金もまた用いるこ
とができる。そのような合金の例としては、Ａｕ−Ａｇ
合金、Ａｕ−Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｎｉ−Ｉｎ合金、Ａｕ−
Ｃｕ合金、Ａｕ−Ｃｕ−Ｃｄ合金、Ｐｔ−Ｒｈ合金、Ｃ
ｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−５ｎ合金などが挙げられる。

これらのうち、とくに美観と堅牢度から、Ｃｕ、Ａｇ、
Ａｕ、Ｐｔ及びこれらを含む合金の中の少なくとも１種
を用いることが望ましい。またとくにＡｕやｐｔ及びこ
れらを含む合金は、本発明の方法を用いるときに、はじ
めて基材の上に強固に密着させることができるので好ま
しい。

これらの１種を単層膜として用いてもよく、また被膜の
形成を複数回行うことによって、相互に、また基材とも
色彩及び／又は色調の異なる複数個の被膜を形成しても
よい。この場合、一部の被膜は、Ｔ１などの金属をドラ
イブレーティングで形成してもよい。

被膜の厚さはとくに限定されないが、好ましくは０．０
１〜２０ｐｍ、さらに好ましくは０．１〜５Ｐの厚さで
ある。あまり厚くなると材料が無駄であるばかりか、後
述のように仮設被膜の上に形成された部分を除去すると
きに、境界部分の切断に外力を多く必要とする。特に基
材面よりも低い状態で被膜が形成されていることが好ま
しい。

本発明の有色表面物品は、次のようにして製造される。

（ａ）仮設被膜の形成 まず、基材の多色化したい表面に仮設被膜を形成する。

必要に応じて、該表面に研磨、ラッピング、洗浄などの
前処理を施しても差支えない。

仮設被膜は、本発明の被膜を形成した後に、酸処理その
他の方法によって除去される。したがって仮説被膜の材
質は、被膜形成能があり、かつ除去しやすい、本発明の
被膜に用いられる以外の金属又は合金から選ばれ、特に
それらとの間に親和性が少なくて、仮設皮膜の上に形成
した被膜を剥離しやすいものが選ばれる。すなわち、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ−Ｚｒ合金、Ｔ　ｉ　−ＡＱ合金
、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｖ合金などが好ましい。

ただし、実際に基材に用いられたものとは別の金属又は
合金が用いられる６また基材との密着性が乏しい場合に
は、別の下地層、たとえばＮｉなとの層を設ける。

仮設被膜を形成する方法としては、その材質に応じて、
陽極酸化、電解メツキ、無電解メツキ、イオンブレーテ
ィング、真空蒸着、電子ビーム蒸着、溶射、スパッタリ
ング、ＣＶＤなと、任意の方法を用いることができる。

被膜形成は物品の表面全部に行ってもよく、物品の形状
や目的に応じて、一部、たとえば多色表面の形成が必要
な部分についてのみ行ってもよい。

仮設被膜の厚さは目的によって任意に選択しうるが、好
ましくは１０Ｐ以下、より好ましくはｉｐ以下、さらに
好ましくは０．１〜０．５ＰＭである。

（ｂ）レーザー処理 このようにして仮設被膜を形成したのち、レーザー処理
によって該被膜を局部的に除去するとともに、該部位の
基材を、少なくとも０．　５１ＪＭの深さまで溶融除去
する。すなわち、該被膜を施した面より、模様、パター
ン、文字、記号など、後に被膜を被着したい部位にのみ
レーザー光を照射して、その部位の仮設被膜と表面付近
の基材を溶融除去し、基材を露出させる。

レーザーとしてはＮｅ−Ｈｅ、アルゴン、ＣＯ２などの
気体レーザー、ルビー、ＹＡＧ、ガラスなどの固体レー
ザー及びＧａＡｓなどの半導体レーザーなどが例示され
るが、室温で連続発振を容易に行いうること、低い照射
エネルギー領域における制御性の良いことから、ＹＡＧ
レーザーが好ましい、照射条件は仮設被膜の材質と厚さ
によって異なり、照射エネルギーを制御しつつ、熱でそ
の部位の基材の表面が溶融して、熱溶融面となるように
照射すればよい。

このようなレーザー照射によって仮設被膜と表面付近の
基材を溶融除去する幅は、目的のよっても異なり、Ｏ，
ＩＰ以上で任意に設定できるが、多色表面という外観を
用いる用途の場合には、０．１〜２ｍｍ程度が好ましい
。

（ｃ）被膜の形成 レーザー照射を行った表面を、水又は有機溶剤で洗浄し
た後、被膜を形成する。該被膜の形成は、陽極酸化、電
解メツキ、無電解メツキのような通常のウェットブレー
ティング法によって行うことができる。

レーザー照射の工程において、レーザーによって生ずる
溝は仮設被膜を貫いて基材に達し、さらに基材の中まで
少なくとも０．５Ｐの深さに貫入している。したがって
その部位においては、被膜はその深さまで基材に貫入し
て形成される。なお、被膜のうち熱溶融面に形成された
被膜は基材の表面よりも低くなっていることが好ましい
。すなわち、この部位では、被膜は凹部状面又は凹部状
線の内部に形成されることが好ましいにのレーザー照射
とマスキング及び被膜の形成を複数回行い、かつそのつ
と被膜に用いる材質を異なる色彩及び／又は色調を呈す
るものに変更することによ−って、３色以上の多色表面
を形成することも可能である。

（ｄ）仮設被膜の上の被膜の除去 本発明者らが見出したところでは、このようにして形成
された被膜は、基材の上に形成された部分は基材への密
着性に優れ、基材に対して強固に接合されている。これ
に対して、仮設被膜の上に形成された被膜は仮設被膜に
対して剥離性を示す。

したがって、本発明において被膜を形成した次の工程は
、水、アルコール、アセトン及びそれらの混合溶媒で洗
浄するか、クロスやレザーでこするなど、任意の方法に
より、仮設被膜の上に形成されている部分の被膜を剥離
、除去することである。除去された被膜の材料は、回収
して再利用することができる。

（ｅ）仮説被膜の除去 ついで、仮説被膜として用いられた金属又は合金を除去
する。除去は、仮説被膜の材質に応じて、また本発明の
被膜を冒さない条件を選んで、酸処理などの方法によっ
て行うことができる。

（作用） 本発明によれば、基材と被膜によって、微細な模様、パ
ターン、文字及び／又は記号を含む多色表面を形成する
ことができる６レーザー照射によって被膜を形成したい
部位の仮設被膜を破壊するとともに、同じ部位の基材を
任意の深さまで溶融除去し、形成した被膜の基材への密
着性を高めることができる。

（発明の効果） 本発明により、装飾性に冨み、かつ堅牢な多色表面なら
びにそのような表面をもつ物品を容易に形成することが
できる０本発明で得られる有色表面は、その材質固有の
色調を保つとともに、微細な模様、パターン、文字又は
記号を表現することができる。

したがって本発明は、時計ケース、バンド、文字盤、ネ
クタイビン、カフスボタン、ブローチ、ライター、メガ
ネなどの装飾品及びゴルフクラブなどのスポーツ用品に
おけるパターンの形成や文字などの表示、切削工具や耐
摩工具などの工具における美的効果の向上：及び各種製
品やその銘板における製品名、商標、社標、品質などの
表示に用いて、きわめて有効である。

（実施例） 以下、本発明を実施例および比較例によって説明する。

実施例中に記した番号は、本発明の詳細な説明する第１
図において用いた各部分の番号である。なお、本発明は
実施例によって限定されるものではない。

実施例１ 表面の研磨及びラッピングによって鏡面化した５ＴＪＳ
３０４からなる板状の基材１の、２色表面を形成したい
面２に、通常のホローカソード放電法（ＨＣＤ法）によ
るイオンブレーティングを施して、仮設被膜として厚さ
０．３Ｆのチタン被膜３を形成した。次いで、該被膜の
上からＹＡＧレーザーをパルス幅２．０ｍ阻パワー密度
４００ｋＷ／ｃｍ２で照射走行させて、１本の幅が１ｍ
ｍの縞状にレーザー光を当て、その部分の被膜及びその
部位の基材の一部を溶融除去するとともに、３０Ｐの深
さからなる熱溶融面を形成した。

このようにして得られた、面２の上に仮設被膜３がパタ
ーン状に残った面を、水及びアセトンによって洗浄した
後、シアン化金カリウムを用いて常法により金メツキを
行い、膜厚２Ｐの金の被膜４を得た。この被膜４は、さ
きにレーザー照射を行った部位では基材ｌに、それ以外
の部位では薄く３に接合していた。これを、水で洗浄し
て４のうち３に接合している部分を剥離せしめて除去し
、洗浄及び乾燥を行った。さらに、３の上に一部残存し
ていた４を、クロスで拭きとり、除去した。

ついで、フッ酸液に浸漬することによりチタン被膜を除
去し、金被膜を残した。ついで水及びアルコールによっ
て洗浄し、本発明の物品を得た。

以上の工程により、金属光沢と金色の２色表面を有する
本発明の物品を得た。

このようにして得られた２色表面を金属顕微鏡で調べた
ところ、被膜の厚さは１５Ｐｍであった。

また、この表面にセロハンテープを接着させ、これを強
く引き剥して、被膜が剥離するか否かを観察した。これ
を５回繰り返したところ、剥離は認められなかった。

実施例２ 実施例１と同様の基材を用いて、公知の電解メツキの方
法によって基材の表面に膜厚２ＰのＮｉメツキを行った
後、さらにＮｉ被膜の表面に膜厚が２ＰになるようにＣ
ｒメツキを行った０次いで、被膜の表面からパルス幅１
．７ｍｓ、パワー密度６００　ｋＷ／ｃｍ”でレーザー
を照射走行させて、２０Ｐの深さの溝を形成し、その部
分の被膜及び基材を溶融除去して基材の表面に熱溶融面
を作製した。次に、実施例１と同様にして膜厚１μｍの
金メツキ層を形成し、洗浄、乾燥、クロスによる拭き取
りを行った。

その後、塩酸及び市販のＮｉ被膜の剥離液でもってＣｒ
及びＮｉの被膜を除去して、基材の表面に金被膜の形成
されてなる本発明品を得た。

比較例 比較として、実施例１及び２と同様の基材を用いて、基
材の表面に膜厚が２戸になるように金メツキを行って比
較例の物品を得た。

こうして実施例１及び２と比較例で、それぞれ得た物品
について、金被膜と基材との密着強さを、ワイヤブラシ
状のもので引掻いて調べたところ、比較例の物品は１回
の試行で金が剥離したのに対し、実施例１及び２の物品
は３回行っても剥離せず、単に引掻き筋が入っている状
態であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程の一例を断面図で示したものであ
る。 １　・・基材 ２　・・多色表面を形成したい面 ３　・・仮設被膜 ４　・・被膜 （）内は工程順を示す。 （ａ）　・・仮設被膜形成 ｆｂ）・・レーザー照射 （ｃ）・・被膜形成 （ｄ）・・仮設被膜の上の被膜の除去 （ｅ）・・仮設被膜の除去 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．基材の少なくとも一面の特定部分に被膜を形成して
   なる物品において、 該被膜がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、 Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ及びこれらを含有する合金の中
   の少なくとも１種の単層膜もしくは複層膜からなり；か
   つ該被膜が該基材の表面に設けられた凹部状面又は凹部
   状線からなる熱溶融面上に形成されてなることを特徴と
   する多色表面物 品。
2. ２．上記熱溶融面が該基材の表面から少なくとも０．５
   μｍの深さに形成されていることを特徴とする請求項１
   記載の有色表面物品。
3. ３．下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の
   工程を経て、基材の表面に設けられた凹部状面又は凹部
   状線からなる熱溶融面上に被膜を形成することを特徴と
   する有色表面物品の製造方法。 （ａ）基材の表面に後述の被膜に対して親和性の低い物
   質からなる仮設被膜を形成する工程； （ｂ）該仮設被膜の表面にレーザー照射を行って、該仮
   設被膜及びその部位の基材の表面を溶融及び除去し、該
   基材の表面に凹部状面又は凹部状線からなる熱溶融面を
   形成する工程； （ｃ）Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒ
   ｈ、Ｒｕ及びこれらを含有する合金の中の少なくとも１
   種の単層膜もしくは複層膜からなる被膜を形成する工程
   ； （ｄ）該仮設被膜面上に残存する被膜を除去する工程；
   及び （ｅ）該仮設被膜を除去する工程。