JPS63161158A

JPS63161158A - 外装部品の製造方法

Info

Publication number: JPS63161158A
Application number: JP31398186A
Authority: JP
Inventors: Hideo Shinomiya; 篠宮　秀夫
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-07-04
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JP2553059B2

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、多様な黒色色調の時計のケースとバンド、
眼鏡のわくその他の類似品のような外装部品の製造方法
に関し、特にはチタンのイオンブレーティング法により
外装部品表面に多様な黒色色調を与える方法に係わる。

（従来の技術）腕時計のケース、時計のバンド、眼鏡のわくその他の類
似品のような外装部品の表面に、いわゆるイオンブレー
ティング法によって、美しい黒みがかった色の表面層を
形成することは周知の技術である。　たとえば特公昭５
８−５３７１６には、減圧された窒素ガス雰囲気下で、
被処理物品と加熱された金属チタンとの間に５００〜４
０００　Ｖの高電圧を加え、これによって主として窒化
チタンからなる黒みがかった層を物品の表面に蒸着する
イオンブレーティング法が開示されている。

また特開昭６０−２０８４７２には、アルゴン、窒素お
よび炭化水素の混合物の雰囲気下で行われるイオンブレ
ーティング法が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）前記従来の方法は物品の表面に光沢のある黒みがかった
表面層を形成するには有効であるが、他方いくつかの欠
点をもっている。

たとえば前者の方法においては、イオンブレーティング
に先だって物品表面を予備研摩するが、ソ（７１１１５
使用するガラスピーズ、アルミナ等の研摩剤を完全には
除去することができないので、基体と金属チタンの蒸発
源との間に高電圧を加えた際、異常な放電またはスパッ
タリングを起し易い。さらに窒化チタンの蒸着工程は不
安定で制御が困難であり、ユーザーの要求するような多
様な黒色色調の表面層は得られず、黄みかかった黒色を
呈することが多い。

また後者の方法では、蒸着表面層は炭素成分を含み歪み
が大きいため、表面層の剥落を起し易い。

さらに、ガス雰囲気の３成分の比を正確に制御すること
は困難で、蒸着した表面層の色調の再現性が乏しいとい
う欠点がある。

（問題点を解決するための手段）本発明の目的は、イオンブレーティング法によってユー
ザーの要求にあったたとえば貴石のような輝きをもつ美
しい色調の黒みがかった表面層を有する外装部品の製造
方法を提供することで１本発明の方法はつぎの工程より
なる。

ａ）０．１〜５．０容積％の酸素および０．１〜３．０
容積％の二酸化炭素を含む窒素と、アルゴン、ヘリウム
、ネオン、キセノン、クリプトンから選ばれる不活性ガ
スとの混合ガスからなる圧力５×１０−４〜Ｉ　Ｘ　１
０−”Ｔｏｒｒの雰囲気中に、導電性表面を有する基体
を金属チタンの蒸発源に対向させて保持し。

ｂ）該金属チタンの蒸発源を加熱して該金属を気化させ
、Ｃ）陰極としての該基体と陽極としての該金属チタンの
蒸発源の間に１〜４５０ｖの電圧を印加する。

つぎに本発明の方法を実施する装置を概念的に示す添付
の図面によって、さらに詳しく説明する。

第１図に示すように、排気できる反応容器１の中のテー
ブル２の上に、蒸発源である金属チタンの小片を置く。

他方導電性表面をもつ基体３．たとえばホーニングや化
学処理のような予備処理によって表面を清浄化した時計
ケースを、基体ホルダー４により金属チタンの蒸発源５
に対向させて保持する。基体３の形は表面が導電性であ
るというほかは特に制限はない。つぎに排気口６をとお
して排気して反応容器１の内部を真空にし、ついで給気
ロアより窒素とアルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン
、クリプトンから選ばれる不活性ガスとの混合ガスを導
入し排気口６より排出し、給排気を制御して反応容器１
内の圧力を５Ｘ１０−’〜Ｉ　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ好
ましくは８　Ｘ　１０−’〜５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ
にする。

反応容器内に窒素と前記混合ガスを導入する場合、窒素
が５０容積％またはそれ以上であればそれらの比率は特
に限定されない。

従来のイオンブレーティング法では、窒素とアルゴンの
混合ガスは、酸素ならびに二酸化炭素のような不純物を
できるだけ含まないことが必要であるが１本発明の方法
では、反応容器１内に導入された雰囲気ガスは０．１〜
５．０容積％の酸素と０．１〜３．０容積％の二酸化炭
素を含むのが特徴である。

このような条件の雰囲気とした後、適宜な方法で金属チ
タンの蒸発源５を加熱しチタンを気化させる。金属チタ
ンを効果的に気化させるためには、金属チタンの蒸発源
５の温度は約１６００℃すなわち１５００〜１７００℃
に保持する。金属チタンの便利な加熱方法としては、金
属チタンの蒸発源５に対し、電子銃８から適当な加速電
圧で電子ビームを照射して、金属チタンをボンバードす
る方法がある。

ついで直流電源９により１〜４５０ｖ好ましくはｌＯ〜
１００ｖの直流電圧を陽極である金属チタンの蒸発源５
と陰極である基体３との間に印加する。

先行技術では基体と蒸発源との間の電圧は５００ｖまた
はより高いのが普通であるので、このような相対的に低
い電圧を使用することも本発明の特徴である。基体と蒸
発源とのあいだに流れるイオン電流は、処理中の基体の
サイズによって特に限定されないが、相対的に小さな基
体たとえば時計のケースとバンド、眼鏡のわくその他の
類似品を処理する場合は、通常０．１〜５．ＯＡ好まし
くは０．５〜２゜ＯＡに維持するのが適当である。

ここで注目すべきことは、給気ロアから導入されるガス
に含まれる酸素、二酸化炭素等の不純物は、電離電圧が
低いので、前記電子ビームを照射するボンバードメント
によって、イオン電流が増加し、蒸着した表面層の色調
に影響をもつことである。雰囲気ガスの中におけるこの
ような不純物の存在が、基体の表面に蒸着する窒化チタ
ンの表面層の色調に、高い信頼性と再現性をもって美し
い色調の黒色表面を形成するのに重大な影響をもつ。

また基体の上に蒸着する主に窒化チタンからなる美しい
黒色の表面層が、意外にも大量の酸素と炭素、場合によ
っては重量で２０％以上を含むこともまた驚くべき発見
である。−例をあげると、本発明の方法により蒸着した
表面層は重量でチタン３５％、窒素２０％、酸素２５％
、炭素２０％からなっている。これに対し、不純物とし
て酸素と炭素の不可避量のみを含む雰囲気中で通常の方
法により蒸着した通常の金色の窒化チタン層は、チタン
４５％、窒素４５％、酸素５％、炭素５％からなる。

また反応容器１内の雰囲気ガスの圧力の上記限界は重要
である。なぜならば、圧力が上記低限界より低いときは
金属チタンの蒸発源５と基体３の間の電圧がイオンブレ
ーティングにより窒化チタンの蒸着を確保するのに充分
でなく、他方圧力が上記高限界より高いときはグロー放
電がおこり。

基体３の上に蒸着した窒化チタンの表面があらくなる。

また金属チタンの蒸発源５と基体３の間の電流が処理中
の基体に対しあまりに大きいときは、酸素と炭素の含有
が少ないＴｉＮを形成する反応が優先し、基体３の上に
蒸着した表面層の色は黄みがかり、多様な黒色は得られ
ない。

つぎに本発明の方法を実施例をあげて詳細に説明する。

（実施例１）金属チタン層の眼鏡のわくを被処理基体とし、基体ホル
ダー４にとりつけ、第１表に示す各種濃度の酸素と二酸
化炭素を含む窒素とアルゴンの混合ガスを反応容器１内
に導入し、排気と給気を調節して反応容器内の圧力を５
　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒに保持する。

つぎに加速電圧ＬＯｋＶ、電流０．３Ａの電子ビームで
金属チタンをボンバードして加熱し、１６００℃に昇温
しチタンを気化させる。

ついで陽極である金属チタンの蒸発源と陰極でアル基体
トノ間ニ１０，５０．１００．２００．４００Ｖ（７）
直流電圧を加えたところ、それぞれ１．１０．１５．２
０．３０Ａのイオン電流が流れた。

この電流を３０分流し、基体の表面処理を終了した。こ
のとき基体表面に形成された表面層の色調を視覚により
評価し第１表に示す。

第１表電圧が４００ｖのとき得られる″ヤケ灰色”とは、赤、
青、緑の混じった暗い感じの色調をいう。

（実施例２）反応容器１内の圧力を８　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒとし、
金属チタンを１５００℃に加熱した以外は実施例１と同
じ条件で処理を行った。

１０．５０，１００．２００．４００Ｖ（７）各電圧ニ
対して流れたイオン電流は、それぞれ０．５．５．１０
．１５．２０Ａであった。このときの評価結果を第２表
に示す。

第２表（実施例３）基体は時計ケースで、これは黄銅の上に３趣の厚さのニ
ッケル、つぎに３ｐの厚さのパラジウムとニッケルの合
金を被覆したものである。酸素と二酸化炭素をそれぞれ
４容積％、５容積％の濃度で含む窒素とアルゴンの混合
ガスを反応容器内に導入し、容器内の圧力を８　Ｘ　１
０”’Ｔｏｒｒとなるよう調節し、１０ｋＶの加速電圧
で０．３Ａのビーム電流を流して金属チタンを１５００
℃に加熱気化させ、５０■の電圧で、５Ａのイオン電流
を３０分間流した。

この結果時計ケース表面に１１１ｍの厚さの光沢のある
美しい黒色の層を得た。

（実施例４）基体はステンレス製の時計バンドで、酸素と二酸化炭素
の濃度がともに０．１容積％である窒素とキセノンとの
混合ガスを５　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ圧力となるよう反
応容器内に給排気し、１０ｋＶの加速電圧で０．３Ａの
ビーム電流を流して金属チタンを１６００℃に加熱気化
させ、　１００Ｖの電圧で、５Ａのイオン電流を３０分
間流した。この結果時計バンドの表面に０．８μの厚さ
の美しい黒灰色の層を得た。

（実施例５）窒素ガス中の酸素と二酸化炭素の濃度がともに２容積％
であった以外は実施例４同じ条件で時計ケースの基体を
処理したところ美しい黒色の表面層を得た。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、（１）イオン
ブレーティングに際して高電圧を使用しないため、製品
表面でスパッタリングや異常放電を起こさず、清浄で多
様な色調と貴石のような光沢を有する外装部品が得られ
る。（２）得られた被膜の耐摩耗性、耐腐食性が高く、
長期の使用に耐えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いられるイオンブレーティン
グ装置の概略を示す説明図である。１・・・反応容器、　２・・・テーブル、　３・・・基
体、４・・・基体ホルダー、　５・・・金属チタンの蒸
発源。６・・・排気口、　７・・・給気口、８・・・電子銃、　９・・・直流電源。

Claims

【特許請求の範囲】ａ）０．１〜５．０容積％の酸素および０．１〜３．０
容積％の二酸化炭素を含む窒素と、アルゴン、ヘリウム
、ネオン、キセノン、クリプトンから選ばれる不活性ガ
スとの混合ガスからなる圧力５×１０＾−＾４〜１×１
０＾−＾２Ｔｏｒｒの雰囲気中に、導電性表面を有する
基体を金属チタンの蒸発源に対向させて保持し、ｂ）該
金属チタンの蒸発源を加熱して該金属を気化させ、ｃ）陰極としての該基体と陽極としての該金属チタンの
蒸発源の間に１〜４５０Ｖの電圧を印加することを特徴
とする外装部品の製造方法。