JPH0525952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、時計、アクセサリー、文房具、イ
ンテリア、建材等の装飾部材等に用いられる、ア
ルミニウムの結晶粒部材の製造方法に関する。

［従来の技術］ アルミニウム部材は、軽量であり、加工性、耐
蝕性が良いといつた利点を有するため、時計の外
装や建材等に広く用いられ、結晶粒模様を得るに
は、例えば特公昭54−41949号公報には、アルミ
ニウム板を冷間加工により歪を与え、これを高温
焼鈍して結晶粒を成長させ、最後にエツチング処
理して結晶粒を素材表面に現出させるものが開示
してある。

［解決しようとする課題］ しかし、前記従来技術では、焼鈍前に冷間加工
工程が必要であるため、アルミニウム板の製造か
らの制御が必要であり、アルミニウムの表面に結
晶粒模様を得ても、そのままでは装飾性に乏し
く、化学エツチング処理の後に塗装、アルマイト
処理、印刷等により表面の色調を変えても、時計
やアクセサリーの装飾部材としては、華やかさ、
豪華さに物足りないものであつた。

そこで本発明の目的は、華やかで、サイケデリ
ツク（幻想的）な色調を現出し、今までにない高
度な装飾性を有するアルミニウムの結晶粒部材の
製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のアルミ結晶粒部材の製造方法の特徴
は、アルミニウム部材に熱処理を施して結晶粒を
粗大化させる工程と、結晶粒が粗大化した上記ア
ルミニウム部材にエツチング処理を施す工程と、
上記エツチング処理を施したアルミニウム部材
に、周期律表のｂ、ａ、ｂ、ａ、ａ族
の中の少なくとも一つの元素の窒化物または酸化
物または炭化物を有する透明被膜を形成する工程
とからなるものである。

さらに、上記製造方法において、熱処理の前
に、上記アルミニウム部材に部分的に塑性歪みを
与える工程を含むこともある。

［作用］ 本発明では、アルミニウム部材を装飾用として
用いるために、熱処理により結晶粒を肉眼で見え
るほどの大きさに粗大化させるが、このとき、ア
ルミニウム部材を熱処理したままの状態では結晶
粒模様は不明瞭であるが、エツチング処理により
結晶粒模様を明瞭に浮かび上がらせる。このと
き、結晶粒板は各結晶粒ごとに結晶方向が異なる
ため、エツチングを行うと表面粗さが均一でなく
なる。そこで本発明では、これに干渉被膜を形成
することにより、各結晶粒ごとに異なつた豪華な
干渉色を現出している。これは、結晶粒毎の結晶
方位の違いによりエツチングの粗れ方に差が出て
表面に凹凸が生じることを利用しているので、視
点を動かさなくても結晶粒毎に色が違つて見え、
また、視点を動かした場合には、干渉膜は色を全
く変えるため、各結晶粒全部の色が角度に応じて
順次変化するためである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

まず、第１実施例について説明する。

本実施例においては、アルミニウム部材とし
て、市販されている工業用純アルミニウム圧延板
のA1080（純度99.8％以上）またはA1050（純度
99.5％以上）またはA1100（純度99.0％以上）を用
いる。工業用純アルミニウム板は、圧延加工によ
り作られており、製品は圧延方向に塑性歪みを生
じている。

このアルミニウム板に熱処理を施す。すなわ
ち、大気、還元性ガスまたは不活性ガス雰囲気中
で、500℃以上かつアルミニウムの融点（約660
℃）以下の温度で30分間以上保持する。するとア
ルミニウムが再結晶し、さらにその結晶が肉眼で
見ることができる程に粗大化する。しかし、この
ままの状態ではアルミニウム板の表面の汚れ等に
より、結晶組織は明瞭に見ることはできない。

そこで次にエツチング処理を施す。水、30％塩
酸、60％硝酸を、体積比が20：60：20〜30：30：
40程度の割合で混合したエツチング液を用意し、
アルミニウム板を、常温状態で５〜10分間、この
エツチング液に浸漬する。これにより、アルミニ
ウム板の表面の汚れ等が取り除かれ、粗大化した
結晶粒がきれいに表面に浮かび上がり、平均
20μmの表面段差をもつ模様となる。

そこで、アルミニウム板を水洗いしてエツチン
グ液を取り除き、必要によりトツプコーテイング
あるいは一般的な有色塗装等を行うと、結晶粒模
様を有するアルミニウム板が得られる。

第１図〜第３図は、この状態のアルミ結晶粒板
を示す写真である。第１図は、方向性のない中程
度の結晶粒度の組織である等軸晶、第２図は、等
軸晶の粒界に、結晶粒度の微細な組織であるチル
晶が混じり合つた混合晶、第３図は、板の圧延方
向に結晶方位のそろつた柱状の大きな組織である
柱状晶の結晶粒形である。これらの結晶粒形にお
いて、エツチング処理を行つているために、アル
ミニウムに本来存在しない銀白色の光沢が得られ
る。また結晶粒ごとに方向性があるために見る角
度により光が反射してくる結晶粒が異なる。

再結晶により、これらの結晶粒形のうちいずれ
が得られるかは、アルミニウム板の純度、質別
（加工率）、板厚、及び熱処理温度等の熱処理条件
によつて変わるため、これらの諸条件を選ぶこと
により、目的とする粒形を有するアルミニウム板
を得ることが可能である。

以上の工程で得られたアルミニウム板は、従来
より装飾部材として用いられていたが、本発明に
おいてはさらに高い装飾性、特に色彩の点で今ま
でにない優れた装飾性を得るために、上記のよう
にエツチング処理を行つて結晶粒模様を浮かび上
がらせたアルミ結晶粒部材に、干渉被膜を形成す
る。

干渉被膜として、周期律表のｂ、ａ、
ｂ、ａ、ａ族の中の少なくとも一つの元素の
窒化物、酸化物または炭化物を単独または複合し
て有する透明被膜を用いる。干渉被膜の形成方法
として、スパツタリング、イオンプレーテイン
グ、真空蒸着等を用いることができる。膜厚は、
干渉現象を起こすことが可能なものとし、この膜
厚を制御することによつて、赤、橙、黄、緑、
青、青紫、紫等の干渉により出る色を調整でき、
また干渉色を強めるために被膜を多層としてもよ
い。

結晶粒板は、各結晶粒ごとに結晶方向が異なる
ため、エツチングを行うと表面粗さが均一でなく
なり、微細な凹凸が生じる。従つて、これに干渉
被膜を形成すると、各結晶粒ごとに異なつた干渉
色を呈する。すなわち、第９図ａのＡ結晶粒内で
は、表面の粗さが緩やかであり、第９図ｂのＢ結
晶粒内では、表面の粗さが起伏に富んでおり、表
面の粗さが異なつている。従つて、この上に透明
被膜を形成して、Ａ結晶粒とＢ結晶粒とを、同一
方向より眺めると、結晶粒面上で反射して目の方
に進む光の方向が異なり、そのため、透明被膜内
での光の通過距離が異なり、異なつた干渉色を見
ることができる。従つて、このアルミニウム部材
を眺めると、各結晶粒で種々の異なつた干渉色が
表れる。

また、目の位置を変えてこのアルミニウム部材
を眺めると光の通過距離は大きく変動し、干渉色
が色々の全く異なつた色彩に変化するため、幻想
的な色彩模様を現出し、極めて装飾性の高い干渉
色を得ることができる。

このように、結晶粒毎の結晶方位の違いにより
エツチングの粗れ方に差がでてくることを利用し
ているので、視点を動かさなくても結晶粒毎に色
が違つて見え、また、視点を動かした場合には、
干渉膜は全く色を変えるため、各結晶粒全部の色
が変化して華やかになる。

具体的実施例として、例えば熱処理及びエツチ
ング処理を施し、水洗してエツチング液を取り去
つた後、0.5μmの厚さのニツケルメツキで鏡面処
理を施し、酸化ジルコニウムを、スパツタリング
等により0.1μmの厚さに被膜する。これにより、
光がニツケルメツキの面で全反射して反射率が向
上し、より濃い干渉色を得ることができる。

次に、第２実施例について説明する。

本実施例は、材料の加工度によつて結晶粒の大
きさを変化させることが可能である点を利用し
て、熱処理の前に部分的に曲げ、絞り、プレス、
圧延等の塑性加工を加え、結晶粒模様を部分的に
変化させるものである。

アルミニウム部材は第１実施例と同様、工業用
純アルミニウム圧延板のA1080、A1050または
A1100を用いている。

まず、第４図示のように、圧延板の圧延方向に
曲げ加工を行い、次に第１実施例と同様の条件の
熱処理及びエツチング処理を行つた。この場合、
アルミニウム結晶粒部材１は、曲げ加工部の外側
１ａで結晶粒が変化し、微細結晶粒が形成され
る。なお、曲げ加工部の内側（図示省略）では、
結晶粒の変化は小さい。なお、圧延方向と直角な
方向で曲げ加工を行つた場合は、曲げ角度を90°
以上としても、微細結晶粒は発生しにくい。

次に工業用純アルミニウム圧延板に、釣鐘状の
絞り加工を行つて熱処理及びエツチング処理を行
つた。この場合、第５図示のように、アルミ結晶
粒部材からなるクロツク釣鐘型飾り振り子２は、
絞り加工による塑性変形量の大きい部分、すなわ
ち絞り先端の部分２ａ及び絞り後端の部分２ｂで
微細結晶粒が多く形成される。

次に、第６図示のように、工業用純アルミニウ
ム圧延板にＡ及びＢの文字形３ａ，３ｂをプレス
加工により形成してその部分に塑性歪みを与え、
その後、熱処理及びエツチングを行つた。この結
晶粒部材３は、Ａ及びＢの文字形３ａ，３ｂの部
分に微細結晶粒が発生し、地板との結晶粒大きさ
の違いによりＡ及びＢの文字を読取ることが可能
となる。例えば、プレスする部分を時計文字板の
数字部分として時計文字板を製作すれば、数字部
分が微細結晶粒となつて表示され、高い装飾性を
有する結晶粒部材からなる文字板が得られる。

次に、部分的に塑性歪みを与える工程を、圧延
率を連続的に変化させるロール圧延として、同様
な加工を行つた。このアルミ結晶粒部材４は、第
７図示のように、圧延率が高くなるにつれて粒形
が小さくなり、微細結晶粒の割合も増えていき、
最終的には、微細結晶粒のみとなる。従つて連続
的に変化する結晶粒模様が得られる。

次に第８図ａのように、工業用純アルミニウム
圧延板に、圧延板の圧延方向に沿つて３個所に曲
げ加工を行つて熱処理を行い、その後第８図ｂの
ように、曲げ戻し加工を行い、エツチング処理を
行つた。この結晶粒板５は、曲げ加工部の外側で
は結晶粒の変化が大きく、曲げ加工部の内側では
加工度が少ないために結晶粒の変化が少なく、従
つて第８図ｃ，ｄのように、一つの平面上に微細
結晶粒による帯状のしま模様を任意に形成するこ
とが可能である。なお、曲げを元に戻す工程は、
材料が熱処理により焼鈍されているために容易に
行うことが可能である。

上記第４〜８図に示すように、部分的に塑性歪
みを与えた後に結晶粒模様を現出させたアルミニ
ウム部材にも、透明な干渉被膜を形成することに
よつて、第９図と同様に各結晶粒ごとに透明被膜
内での光の通過距離が異なり、それぞれ異なつた
干渉色が現れる。

［効果］ 本発明は、アルミニウム部材に熱処理を行つて
結晶粒を粗大化させ、エツチング処理により結晶
粒模様を浮かび上がらせた後、干渉被膜を形成す
るため、各結晶粒ごとに異なつた干渉色が得られ
る。すなわち、視点を動かさなくても結晶粒毎に
色が違つて見え、また、視点を動かした場合に
は、干渉膜は大きく色を変えるため、各結晶粒全
部の色が変化して華やかになる。さらに、この干
渉色は、幻想的色彩模様を現出し、豪華な雰囲気
を出すため、装飾部材としての価値が一層高ま
る。また、アルミニウム結晶粒部材の表面に透明
被膜を形成するため、アルミニウム結晶粒部材の
耐摩耗性、耐蝕性が向上する。

また、熱処理の前に、部分的に塑性歪みを与え
ることにより、部分的に結晶粒模様の異なつた、
変化に富んだ結晶粒模様を得ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明のエツチング工程後の
アルミニウム部材の結晶粒子構造を表す写真、第
４図〜第８図は熱処理の前にアルミニウム板に部
分的に塑性歪みを与えた場合を示す説明図、第４
図は圧延方向に曲げ加工を行つた場合を示す斜視
図、第５図は釣鐘型に絞り加工を行つた場合を示
す斜視図、第６図ａは文字の形をプレスした場合
を示す正面図、第６図ｂは第６図ａの底面図、第
７図ａは圧延率を変えた場合を示す正面図、第７
図ｂは第７図ａの底面図、第８図ａは圧延方向の
曲げ加工を示す斜視図、第８図ｂは熱処理の後で
曲げ加工部を元に戻した状態を示す斜視図、第８
図ｃは第８図ａの表面側の結晶粒の状態を示す斜
視図、第８図ｄは同じく裏面側の結晶粒の状態を
示す斜視図、第９図ａ，ｂは異なつた結晶粒での
干渉膜の干渉作用の説明図である。 １，２，３，４，５……アルミ結晶粒部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム部材に熱処理を施して結晶粒を
   粗大化させる工程と、 結晶粒が粗大化した上記アルミニウム部材にエ
   ツチング処理を施す工程と、 上記エツチング処理を施した上記アルミニウム
   部材に、周期律表のｂ、ａ、ｂ、ａ、
   ａ族の中の少なくとも一つの元素の窒化物または
   酸化物または炭化物を有する透明被膜を形成する
   工程と を含むことを特徴とするアルミ結晶粒部材の製造
   方法。 ２ 請求項１において、上記熱処理の前に、上記
   アルミニウム部材に部分的に塑性歪みを与える工
   程をさらに含むことを特徴とするアルミ結晶粒部
   材の製造方法。