JPH0450386B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は黒色装飾品に関し、更に詳しくは炭化
ケイ素（SiC）で被覆され、黒色光沢を有する装
飾品に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 黒色の表面光沢を有する部材は格調の高い装飾
品として賞用される。とくに、時計の側、メガネ
の枠には好適である。 しかしながら、このような黒色装飾品が工業的
に製造されたという例は未だない。例えば、窒化
ケイ素などの焼結体セラミツクスは黒色を呈して
いるが、それはくすぶつた黒色であり光沢の鮮や
かな黒色ではなく、到底装飾品としての価値を有
するものではない。また、ステンレス鋼や超硬合
金などの基体の表面に物理蒸着法（PVD法）で
薄膜コーテイングを施して黒色装飾品を製造する
ことが試みられているが光沢のある黒色コーテイ
ングを得ることができていない。 それゆえ、黒色光沢を有する装飾品の工業的な
開発は強く望まれていることである。 〔発明の目的〕 本発明は、工業的規模で製造することが可能
で、光沢に優れた黒色表面を有する装飾品の提供
を目的とする。 〔発明の概要〕 本発明の黒色装飾品は、その表面がSiC薄膜で
被覆されていることを特徴とする。 本発明の装飾品において、表面を被覆するSiC
薄膜は、半透明でかつ厚さ1μm以上を有してお
り、JISZ8105−2068で規定する（CIE1976）L^*，
a^*，b^*色空間において、L^*，a^*，b^*はそれぞれ、
30％≦L^*≦50％，（a^*）²＋（b^*）²≦25の関係を満
足するような色調を有しているものである。 この色調のとき、SiC薄膜は格調高い黒色光沢
をもつて輝いている。L^*が小さすぎると、薄膜
表面の明度が低くなり光沢が不満足であり、また
大きすぎると、明度が高くなりすぎて金属色（金
属光沢）となり黒色ではなくなる。したがつて
L^*は30％から50％の範囲が好ましく、更には35
％〜45％が好ましい。また、（a^*）²＋（b^*）²が大き
すぎると、薄膜表面が黒色から、赤．（若しくは
その補色の縁）又は黄（若しくはその補色の補色
の青）の色相の採度が強くなり良好な黒色とはい
いがたくなるので、（a^*）²＋（b^*）²は25以下が好ま
しく、更には16以下が好ましい。 本発明にかかるSiC薄膜は、半透明でかつ厚さ
1μm以上の薄膜を形成し、意図する色空間が得ら
れる形成方法であれば何ら特定されているもので
はないが、例えば模式図として例示した以下の処
理装置を用いたプラズマ化学蒸着法（PCVD法）
によつて形成することができる。 図で、１は反応室で、室内にはヒータ用電源２
に接続したヒータ３、その上には放電用直流電源
４に接続した負電極５と負電極５と対向して正電
極６が配置されている。負電極５は表面処理すべ
き基体７の支持台の機能も兼ねている。 反応室１には、原料である反応ガスの供給系
（図示した右側の系）が連結されていて、ここか
ら、所定の流量で各原料が導入される。反応ガス
は水素（H₂）と四塩化ケイ素（SiC₄）と炭化水
素の３種類の混合ガスである。図で、８は炭化水
素の供給ボンベである。用いる炭化水素として
は、メタン、エタン、プロパン、エチレン、アセ
チレン、プロピレンなどが好適で、あまり炭素数
の多い炭化水素は取り扱い上好ましくない。 ９はSiCl₄のバブラー恒温槽で、ここに収納さ
れているSiCl₄は水素ボンベ１０から送入される
水素でバブリングされ、該恒温槽９の温度に相当
する蒸気圧のSiCl₄がH₂とともに反応室１内に導
入される。このとき、槽９の温度はSiCl₄の供給
量から決められるが、通常は−70〜10℃の範囲に
ある。 またアルゴンボンベ１１は基体７の表面をSiC
薄膜で被覆するに先立ち、該基体表面を清浄化す
るためのアルゴン（Ar）スパツク用である。さ
らに１２は反応室１内を所定のガス圧にするため
の真空ポンプ、１３は真空ポンプの油逆流防止，
SiC薄膜形成時に副生する塩化物を捕捉するため
のトラツプであり、これら全体で排気系が構成さ
れている。 図の装置を用いて、まず、供給系からArガス
を適当量導入しながら真空ポンプ１２で排気し反
応室１内を約0.05TorrのAr雰囲気に圧力調節し
基体７の表面を電流密度約0.5mA／cm²でスパツタ
して清浄化する。 その後、反応ガス供給系を切替え反応ガス
（H₂＋SiCl₄＋CH₄）を反応室１内に導入しなが
ら排気し反応ガスの全体圧力を所定の値に調節し
ながら、ヒータ３で基体７を加熱して両電極５，
６間に電圧印加し反応室１内にグロー放電を発生
させる。 室内のガス圧が0.05Torr未満の場合にはグロ
ー放電が発生せず、また5Torrを超えるとグロー
放電が安定しないばかりでなくアーク放電が発生
し始める。好ましくは0.5〜2Torrである。 基体の加熱温度は100〜1000℃、好ましくは300
〜700℃、最も好ましくは500℃である。 また、放電時、基体の単位面積当りに流す電流
の電流密度は0.01〜1mA／cm²，好ましくは0.05〜
0.5mA／cm²である。 装置を運転するに当り必要な他のパラメータ，
例えば放電維持電圧，反応ガスの流量などは、反
応量の大きさや基体の表面積が変動すると上記し
た３つの条件の変動に対応して変化させなければ
ならないので一義的には決められない。 本発明にかかるSiC薄膜を形成する場合に重要
な問題は、上記した反応ガス中で、炭素の原子数
とケイ素の原子数を所定の割合で制御することで
ある。 すなわち、反応ガス中の炭素の原子数をｎと
し、反応ガス中のSiの原子数をn′としたとき、反
応ガス中にあつてはｎ／ｎ＋ｎが75％以上となるよ うに各反応ガスの供給量が制御されるべきであ
る。 この比（モル％）が小さすぎると、形成された
SiC薄膜はその明度が大きくなりすぎて望ましい
色調が得られなくなる。好ましくは80〜90％であ
る。 また、本発明にかかるSiC薄膜の形成に当つて
は、形成される薄膜が半透明膜なのでその膜厚が
1μmより薄いときには千渉縞を伴つた千渉色とな
るので、格調高い黒色光沢を得るには膜厚は1μm
以上形成しなければならない。好ましくは1.5〜
2.5μm程度である。 なお、表面処理する基材としては、時計の側、
メガネの枠など装飾品の基材となり得るもので、
かつ、上記した薄膜形成時に適用される温度に耐
え得るものであればいかなるものであつてもよ
い。例えば、金属、セラミツク（含ガラス）等が
あるが、基材が金属であれば導電性があり、SiC
が付着しやすく、一方、セラミツクであると基体
が硬い為、圧痕ができにくい装飾品を提供でき
る。 〔発明の実施例〕 実施例 １〜３ 図に示した装置を用い、かつ表示した条件で
Ni基硬質合金ブロツクおよび時計側の鏡面仕上
げした表面をSiC薄膜で被覆した。この薄膜につ
き、その硬度をマイクロウ″イツカース計で測定
し、また膜厚は薄膜をシヤドウイングしそのとき
形成された段差を表面粗さ計で測定した。更に、
この色調はJISZ8105−2014で規定する標準の光
Ｃを用いてJISZ8105−1013で規定する分光反射
率を求め、その値を（CIE1976）L^*，a^*，b^*色
空間に変換して定量化した。また、色調を肉眼観
察した。 以上の結果を一括して表に示した。

【表】

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明にかかる
SiC薄膜の表面は格調の高い黒色光沢を示し、か
つ硬度も高い。したがつて、本発明の装飾品は時
計，メガネなどの高級な黒色装飾品としての価値
が大きく極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の装飾品を製造する際に用いる装
置例の摸式図である。 １…反応室、２…ヒータ用電源、３…ヒータ、
４…グロー放電用直流電源、５…負電極兼支持
台、６…正電極、７…基材、８…炭化水素ボン
ベ、９…四塩化ケイ素バブラー恒温槽、１０…水
素ボンベ、１１…アルゴンボンベ、１２…真空ポ
ンプ、１３…トラツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基材の表面がプラズマ化学蒸着法で形成され
   た半透明でかつ厚さ1μm以上の炭化ケイ素薄膜で
   被覆されており、該炭化ケイ素薄膜はJIS Ｚ
   8105−2068で規定する（ClE1976）L^*，a^*，b^*色
   空間において、L^*，a^*，b^*はそれぞれ、30％≦
   L^*≦≦50％，（a^*）²＋（b^*）²≦25の関係を満足す
   るような色調を有していることを特徴とする黒色
   装飾品。 ２ 該プラズマ化学蒸着法において、反応ガス中
   の炭素の原子数をｎ、反応ガス中のケイ素の原子
   数をn′としたとき、ｎ、n′が75％≦ｎ／（ｎ＋
   n′）の関係を満足する数である特許請求の範囲第
   １項記載の黒色装飾品。