TWI622496B - Article with metal oxide film - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具備具有與過去不同質感之新穎表面的物品。依據本發明所提供之附有含金屬氧化物膜的物品,其係具備基材、與設置於該基材表面之含金屬氧化物膜,前述含金屬氧化物膜之維氏硬度(Vickers hardness)為350以上,表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上。
Description
本發明係關於附有含金屬氧化物膜的物品。本申請案係基於2013年1月18日申請之日本專利申請案2013-7940號主張優先權,該申請案之全部內容併入本說明書中供參考。
行動電話、個人電腦(PC)等各種電子設備、照相機、運動.健康照護用品、汽車內裝構件以及其他物品表面上,基於表面保護或賦予設計性等之目的,而施以樹脂塗覆、鍍敷處理等表面加工。該等表面加工,根據其表面加工對象物而要求具有特定之強度、耐久性、輕量性等性能,以滿足該等性能為前提下,施以各式各樣之設計。其中,電子設備、汽車內裝構件等,對於表面設計之要求尤其強烈,例如對高品質商品強烈要求重視質感(例如高級感)之表面設計。然而,樹脂塗覆或鍍敷處理等之以往的表面加工技術有材料或加工等之限制,使質感之提升受限。若能對該等物品表面賦予與以往不同之質感,則能作出顧客滿意度更高之商品而為有利。
不過,於半導體製造裝置等之工業用途中,
以防止腐蝕等為目的,一直以來均係進行在該等製品之表面形成由氧化鋁等之金屬氧化物所成之膜。揭示有該種以往技術之技術文獻列舉為專利文獻1。且,專利文獻2中已提案可藉特定之研磨速度研磨藍寶石、氮化鎵等之硬質材料的研磨組成物。
[專利文獻1]日本專利申請案公開2006-144094號公報
[專利文獻2]國際公開第2012/115020號
本發明人等著眼於對各種物品之表面賦予具有含金屬氧化物之物(例如陶瓷)之特有質感之下進行積極檢討之結果,終於完成本發明。亦即,本發明之目的係提供一種具備具有與以往不同質感之新穎表面的物品。相關之其他目的係提供一種具備上述新穎表面的物品之製造方法。相關之其他目的進而包含提供能實現上述新穎表面之研磨組成物套組。
為達成上述目的,依據本說明書,係提供附
有含金屬氧化物膜的物品。該附有含金屬氧化物膜的物品具備基材、與設置於該基材表面之含金屬氧化物膜。且,前述含金屬氧化物膜之維氏硬度(Vickers hardness)為350以上,表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上。上述膜由於含金屬氧化物,故具有與樹脂或鍍敷等之膜不同之質感。此處,所謂質感係指含金屬氧化物之物品所特有之原材料感,例如亦能表現為重量感、存在感,亦為能演色出與金屬或樹脂不同之色調者。且,上述質感包含例如與金屬者、塑膠者不同之深度或溫度感、獨特之艷麗感,該等可對觀看者或接觸者賦予例如如陶瓷器所具有之美觀或高級感。上述含金屬氧化物膜由於進而具有20°光澤值為50以上之光澤,故具有與以往之設置於物品表面之膜不同之光澤性之質感。具有上述光澤之表面可為具有雖與例如作為工藝品或美術品之陶瓷器所具有者不同但絲毫不遜色,或者更優異之美觀或高級感者。且,具有平滑性高之表面之物品為手觸感亦優異,耐衝擊性等強度面亦優異者。
此處揭示之技術之較佳一樣態中,前述含金
屬氧化物膜係利用熔射法、化學性蒸鍍法(CVD法:Chemical Vapor Deposition)或物理性蒸鍍法(PVD法:Physical Vapor Deposition)形成者。藉由採用上述方法,可於基材表面適當地形成含金屬氧化物膜。
本文中揭示之技術之較佳一樣態中,前述含
金屬氧化物膜係氣孔率1~20%之多孔質膜。藉由本文揭示之技術時,相對於具有上述氣孔率之多孔質膜,可較好地實現表面粗糙度Ra 300nm以下,且20°光澤值50以上。
本文揭示之技術之較佳一樣態中,前述含金
屬氧化物膜之厚度為10~1000μm。含金屬氧化物膜之厚度過小時會有難以實現特定光澤之傾向,上述厚度過大時會有生產性下降之傾向。且,就輕量性之觀點而言,上述厚度宜為1000μm以下。
此外,若依據本說明書,則提供一種附有含
金屬氧化物膜的物品之製造方法。該製造方法之特徵為包含下列步驟:於物品之基材表面形成維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜之步驟,研磨前述形成之含金屬氧化物膜的表面之研磨步驟。而且,前述研磨步驟後之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上。藉由該製造方法,藉由對具有特定以上硬度之含金屬氧化物膜進行研磨,可實現具有特定光澤之表面。
更進一步說,可實現生產於表面形成有可具有雖與例如作為工藝品或美術品之陶瓷器所具有者不同但絲毫不遜色,或者更優異之美觀或高級感之含金屬氧化物膜的物品。
本文揭示之製造方法之一較佳樣態中,前述
含金屬氧化物膜的形成係以熔射法、化學性蒸鍍法或物理性蒸鍍法進行。且,另一較佳樣態中,前述含金屬氧化物膜為氣孔率1~20%之多孔質膜。又,前述含金屬氧化物
膜之厚度較好為10~1000μm。
本文揭示之製造方法之較佳一樣態中,前述
研磨步驟包含使用第1研磨組成物研磨前述形成之含金屬氧化物膜的表面之第1研磨步驟,與使用第2研磨組成物研磨前述第1研磨步驟後之含金屬氧化物膜的表面之第2研磨步驟。如上述,對於具有特定以上之硬度之含金屬氧化物膜,藉由至少進行上述2階段研磨,可有效地實現具有特定光澤之表面。更進一步說,能大量生產於表面形成有可具有雖與例如作為工藝品或美術品之陶瓷器所具有者不同且絲毫不遜色、或者更優異之美觀或高級感之含金屬氧化物膜之物品。
本文揭示之製造方法之較佳一樣態中,前述
第1研磨組成物含有研磨粒(A1),前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為500nm以下。藉由使用具有上述組成之2種研磨組成物,可有效地實現具有特定光澤之含金屬氧化物膜表面。
本文揭示之製造方法之較佳一樣態中,前述
研磨粒(A1)之平均二次粒徑為1~10μm。藉由使用含該粒徑之研磨粒(A1)的第1研磨組成物進行研磨,可實現高的研磨效率。
本文揭示之製造方法之較佳一樣態中,前述
研磨粒(A1)之平均二次粒徑P1與前述研磨粒(A2)之平均二次粒徑P2之比(P1/P2)為2~200。藉由使研磨粒
(A1)與研磨粒(A2)之平均二次粒徑之比(P1/P2)成為上述範圍,可有效地實現具有特定光澤之表面。
且,若依據本說明書,則提供一種本文揭示之任一製造方法中所用之含金屬氧化物膜用研磨組成物套組。該研磨組成物套組具備前述第1研磨組成物與前述第2研磨組成物。此外,前述第1研磨組成物含有研磨粒(A1)。再者,前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為500nm以下。再者,使用該研磨組成物套組進行研磨時,對於具有特定以上硬度之含金屬氧化物膜,藉由進行使用第1研磨組成物之第1研磨步驟與使用第2研磨組成物之第2研磨步驟之至少2階段研磨,可有效地實現具有特定光澤之表面。
又,若依據該說明書,則提供含金屬氧化物膜用研磨組成物套組。使用該研磨組成物套組進行之研磨對象物為含金屬氧化物,且維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜。而且,該研磨組成物套組係用於研磨成含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上。該研磨組成物套組具備供給至前述含金屬氧化物膜之第1研磨組成物,與於該第1研磨組成物之供給後供給至該含金屬氧化物膜之第2研磨組成物。且,前述第1研磨組成物含有研磨粒(A1)。再者,前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為500nm以
下。
圖1係顯示例3之研磨中之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra變化之圖。
圖2係顯示圖1之A點之表面粗糙度Ra的測定結果(剖面曲線)之圖表(縱倍率:×1,000.00,橫倍率:×20.00)。
圖3係顯示圖1之B點之表面粗糙度Ra的測定結果(剖面曲線)之圖表(縱倍率:×1,000.00,橫倍率:×20.00)。
圖4係顯示圖1之C點之表面粗糙度Ra的測定結果(剖面曲線)之圖表(縱倍率:×1,000.00,橫倍率:×20.00)。
圖5係顯示圖1之B點之表面粗糙度Ra的測定結果(剖面曲線)之圖表,為使圖3朝縱向方向放大之圖(縱倍率:×10,000.00,橫倍率:×20.00)。
圖6係顯示圖1之C點之表面粗糙度Ra的測定結果(剖面曲線)之圖表,係圖4朝縱向方向放大之圖(縱倍率:×10,000.00,橫倍率:×20.00)。
以下,說明本發明之較佳實施形態。又,本
說明書中特別提及之事項以外之事況且為實施本發明必要之事況係基於該領域中之先前技術業界所能掌握之設計事項。本發明可基於本說明書中揭示之內容與該領域中之技術常識予以實施。
本文揭示之技術之較佳一樣態之附有含金屬氧化物膜的物品具備基材、與設置於該基材表面之含金屬氧化物膜。物品可為行動電話或遊戲機、個人電腦(PC)、各種家電用品、各種音響製品等電子設備、照相機、光學用品、事務用品、運動.健康照護用品、汽車內裝構件、照明器具、家具、室內裝飾品、調理器具、雜貨等。典型可為於一般消費者傾向之物品(商品或製品)。應用含金屬氧化物膜作為該一般消費者傾向之物品之表面,可作為本文揭示之技術特徵之一予以掌握。
其中,電子設備、照相機、光學用品、汽車
內裝構件之重視質感(尤其是高級感)且要求表面設計之傾向大,故係本文揭示之技術之較佳適用對象。對於依據功能等而具備價格帶等不同之複數等級之商品之物品,係應用本文揭示之技術中最佳者。例如,該等物品中之高等級商品(例如功能、性能為高等級之商品)中,藉由應用本文揭示之技術,可製作出使該物品之功能.性能與該物品表面之質感(典型為高級感)產生關聯之顧客滿意度更
高之商品。
且,本文揭示之技術之較佳一樣態較好係物品以手持使用者。亦即,係因為含金屬氧化物膜所具有之特有質感能作為由手持時之手觸感、溫度感予以掌握。又,溫度感係實際上手持時能經體感之觸感之一種,係掌握為金屬或樹脂所無法獲得之金屬氧化物特有之觸感。此種物品之較佳例列舉為例如電子設備或照相機等。
基材係構成物品之構件,亦可為物品本身。上述基材典型上可為構成物品之外面(外殼)之構件。上述基材只要至少具有膜形成面即可,在該限度內即無特別限制。例如,可較好地採用塊狀、板狀之基材。
在加熱條件下將含金屬氧化物膜設置於基材表面時,就防止因熱造成基材變形之觀點而言,上述基材較好係由在未達300℃(例如未達500℃、典型為未達600℃)下不會熔融或燃燒之材料構成。含金屬氧化物膜之形成以後述之熔射法、CVD法或PVD法進行時,較好由在未達600℃(例如未達1000℃,典型上未達1500℃)下不會熔融或燃燒之材料構成。
考慮如上述之膜形成性,上述基材較好由不銹鋼、鎳、鈦、鋁、鎂、鐵、銅、或以該等作為主成分(上述基材中質量比例最大之成分,例如以超過上述基材合計質量的50質量%之比例含有之成分)之合金等金屬
材料、或者以碳材料等之非金屬材料構成。就加工性之觀點而言,較好為不銹鋼、鋁、鐵、銅。該等之加工性優異,但相反地較容易損傷(耐刮傷性低)者,因此能較好地享受到本文中揭示之形成含金屬氧化物膜之優點。且,就耐腐蝕性之觀點而言,較佳為不銹鋼、鋁、鈦,就輕量性之觀點而言,較佳為鋁、鈦。且,在物品暴露於高溫狀態下使用時,在高溫條件下進行含金屬氧化物膜之形成時,上述基材之材質較好為不銹鋼、鎳、鈦、鐵、銅或以該等作為主成分之合金、碳材料等。
此外,該基材之厚度並無特別限制,但就含金屬氧化物膜形成性之觀點而言,以約0.1mm以上(例如0.3mm以上,典型上為0.6mm以上)較適當,較好為0.5mm以上(例如1mm以上,典型上為2mm以上)。且,就輕量性等之觀點而言,上述厚度約為50mm以下(例如5mm以下,典型上為3mm以下)較適當,較好為10mm以下(例如2mm以下,典型上為1mm以下)。
本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品係於基材之表面設置含金屬氧化物膜。例如,含金屬氧化物膜可為設置於上述物品自外部可視覺辨識之區域之至少一部分上之被膜。典型上,可為於上述物品(例如基材)之表面形成者。藉由設置於上述區域,可對物品表面賦予本文揭示之含金屬氧化物膜特有之質感(典型為高級感),並發揮優
異之設計性。尤其,含金屬氧化物膜由於可為薄膜,故物品整體為輕量但仍能於其表面展現金屬氧化物膜特有之質感(例如亦能表現出重量感、存在感)。換言之,可兼顧重量感或存在感與輕量性。
就設計性之觀點,含金屬氧化物膜較好為有
色。又,此處所謂「有色」係包含無色透明以外之所有的概念,亦含半透明。有色之含金屬氧化物膜可藉金屬氧化物特有之質感而展現特有之色調。又,雖是當然但由於上述含金屬氧化物膜之耐熱性、耐磨耗性(包含耐刮性)、耐變色性(耐褪色性)、耐腐蝕性、耐絕緣性亦優異,故可發揮對基材之良好表面保護性能。
且,附有含金屬氧化物膜的物品相比於物品
(例如基材)整體以含金屬氧化物構成者係輕量性較優異者。再者含金屬氧化物膜由於可藉由例如調整膜之特定或組成等(例如氣孔率)而成為易實現期望之表面特性(典型上為表面粗糙度Ra 300nm以下及20°光澤值50以上)之構成者,故為生產性優異者。再者,藉由以適當材料構成不需要表面光澤之部分(例如基材之背面),可對該部分賦予複雜之形狀。換言之,本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品可為加工性優異,進而藉由具有良好加工性所實現之形狀適應性優異者。
構成上述含金屬氧化物膜之金屬氧化物之金
屬元素列舉為例如自Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Ag、Au、Zn、Al、Ga、In、Sn、Pb、Bi、Ce、Pr、Nd、Er、Lu等金屬元素、或B、Si、Ge、Sb等半金屬元素中選擇之1種或2種以上。其中,較好含有自Mg、Y、Ti、Zr、Cr、Mn、Fe、Zn、Al、Er中選擇之1種或2種以上。
金屬氧化物之具體例並無特別限制,列舉為
例如MgO、CaO、SrO、Sc2O3、Y2O3、La2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、VOX(例如V2O5)、Nb2O3、Ta2O5、CrOX(例如Cr2O4)、WOX(例如WO2、WO3)、MnOX(例如MnO、MnO2、Mn3O4)、FeOX、CoOX、NiO、CuO、AgO、ZnO、Al2O3、Ga2O3、In2O3、SnO2、BiOx、CeO2、PrOX、Nd2O3、Er2O3、Lu2O3、ZrSiOX、ZrAlOX、HfSiOX、HfAlOX、TiSiXOY、B2O3、SiO2、GeO2、Sb2O5等。該等可單獨使用1種或混合2種以上使用。又,本文揭示之技術由於係對含金屬氧化物膜表面賦予特定光澤者,故金屬氧化物可定義為不含由矽酸鹽等所成之玻璃等之透明材料者。且,亦可為不含Si原子者。
上述含金屬氧化物膜中之金屬氧化物含量並
無特別限制,但就較佳地展現金屬氧化物特有質感之觀點而言,金屬氧化物之含量宜為約20質量%以上(例如40質量%以上,典型上為60質量%以上),較好為80質量%以上(典型上為80~99.99質量%),更好為90質量%以上(典型上為90~99.99質量%),最好為95質量%以上(例如95~99.99質量%,典型上為99~99.99質量
%)。就相同之觀點而言,含金屬氧化物膜較好不含有機材料或金屬材料。
本文揭示之含金屬氧化物膜之維氏硬度
(Hv)可為350以上。依據本文揭示之技術,對於如上述
之硬質膜,可展現特定以上之光澤值。上述維氏硬度亦可為400以上(例如500以上,典型上為700以上)。再者,即使為800以上(典型上為900以上),仍可藉由應用本文揭示之技術使含金屬氧化物膜表面之20°光澤值成為50以上。維氏硬度之上限並無特別限制,較好未達1500(例如未達1400,典型上未達1200)。維氏硬度過大時,會有研磨速度下降、生產性下降之虞。維氏硬度可基於對應於ISO14705之JIS R1610測定。
且,含金屬氧化物膜亦可為多孔質膜。多孔
質膜由於具有氣孔,故氣孔率太高時會有例如即使進行研磨亦難以展現光澤之傾向。因此,考慮表面光澤時,含金屬氧化物膜之氣孔率較低者較佳。例如,含金屬氧化物膜之氣孔率較好為約20%以下。就展現光澤之觀點而言,上述氣孔率較好為15%以下,更好為12%以下,最好為10%以下。此外,依據本發明等人之檢討明瞭上述氣孔率太小時難以實現兼顧表面平滑性提高與實用之研磨速度,相反地若氣孔率太大則有難以獲得光澤之傾向。考慮及此,上述氣孔率較好為0.5%以上(例如1%以上,典型上為3%以上)。氣孔率可藉由含金屬氧化物膜之形成條件(例如溫度、使用材料之粒徑等)而調整。氣孔率只要
採用基於以掃描型電子顯微鏡(SEM;例如500倍)獲得之含金屬氧化物膜剖面圖像,以圖像解析法算出每單位面積所佔氣孔(空隙)之面積比率之值即可。上述氣孔率較好採用由任意3處以上之剖面圖像算出之值之平均值。由此可理解,本說明書中之氣孔率之「%」為表觀體積%,方便起見係以「體積%」表示。
且,本文揭示之含金屬氧化物膜之特徵為其
表面之20°光澤值為50以上。藉此,可製作出對含金屬氧化物膜賦予特定光澤之具有與以往技術者不同之質感(典型上為高級感)之物品表面。且,具有如上述光澤之物品表面由於亦為光滑且觸感良好者,故可為手持時之手觸感優異者。上述含金屬氧化物膜之20°光澤值較好為70以上,更好為80以上,又更好為90以上。特別重視光澤時,上述20°光澤值亦可為200以上。20°光澤值可依據JIS Z8741測定。測定所用之光澤計並無特別限制,只要使用過去習知之光澤計即可。例如,可使用Konica Minolta Optex公司製之商品名「GM-268Plus」或其類似品測定。
此外,含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra較好
為350nm以下。藉由使表面粗糙度Ra為300nm以下,有提高表面平滑性、容易實現光澤表面之傾向。且,具有如上述表面平滑性之含金屬氧化物膜之龜裂起點較少,難破裂,故可為耐衝擊性、耐久性等強度方面亦優異者。另外,具有平滑性高之表面的物品之手觸感亦優異。又,所
謂表面粗糙度Ra低並非意指光澤必定高。上述表面粗糙度Ra更好為250nm以下,又更好為200nm以下,最好為150nm以下。上述表面粗糙度Ra之下限並無特別限制,但就研磨效率等之觀點而言,可為約10nm以上(典型上為30nm以上)。又,該說明書中之表面粗糙度Ra可使用以往習知之表面粗糙形狀測定機(例如東京精密公司製之「SURFCOM 1500DX」或其類似品)測定。測定較好以例如測定長度10mm、測定速度0.3mm/秒之條件進行。
此外,含金屬氧化物膜之表面每1cm2之有色
點個數較好為4個以下。如此有色點之個數少之含金屬氧化物膜表面容易成為光澤、質感、高級感優異者。上述有色點之個數較好係含金屬氧化物膜表面每1cm2為1個以下(例如0.7個以下,典型上未達0.3個)。減低有色點可藉由篩選含金屬氧化物膜之原料(例如金屬氧化物粒子)而實現。上述有色點之個數可藉例如以下方法測定。
針對設置於基材表面之含金屬氧化物膜,以倍率100倍之光學顯微鏡觀察其表面任意50個部位。接著,將以光學顯微鏡獲得之50個部位之觀察圖像分別轉換成256階之灰階,此時之最低亮度為100號以下,且以直徑為30μm以上之區域作為有色點進行計數。所得有色點之個數除以總觀察面積而算出含金屬氧化物膜表面之單位面積(1cm2)中存在之有色點。
上述含金屬氧化物膜之厚度並無特別限制,但就實現特定光澤之觀點而言,宜具有一定以上之厚度。
上述厚度較好為例如10μm以上,更好為50μm以上,又更好為100μm以上。且,就輕量性或生產效率之觀點而言,上述厚度以1000μm以下較適當,較好為500μm以下,更好為400μm以下。含金屬氧化物膜之厚度可適當採用過去習知之手法求出。例如可使用過去習知之膜厚計(例如SANKO電子公司製之「SME-2」或其類似品;電磁感應式模式)測定。
接著,針對本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品之製造方法之較佳一樣態加以說明。該製造方法至少包含於物品之基材表面形成維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜之步驟;與研磨前述形成之含金屬氧化物膜的表面之研磨步驟。本文揭示之製造方法除此之外,可包含準備基材或製作物品等,但由於該等並非本發明特徵者,故本文並未特別說明。且,針對研磨液之調製等研磨液相關事項將於後述。
含金屬氧化物膜形成步驟係於物品之基材表
面形成維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜之步驟,若在其限度內則無特別限制。上述維氏硬度可為400以上(例如500以上,典型上為700以上),進而亦可為800以上(典型上為900以上)。
含金屬氧化物膜為多孔質膜時,該多孔質膜
之氣孔率並無特別限制,但針對具有氣孔率約20%以下
(較好為15%以下,更好為12%以下,又更好為10%以下)之含金屬氧化物膜之物品,可較好地應用本文揭示之製造方法。且,就兼顧提高表面平滑性與實用之研磨速度之觀點而言,上述氣孔率較好為0.5%以上(例如1%以上,典型上為3%以上)。又,本文揭示之製造方法中,亦可在適當時點對上述多孔質膜進行封孔處理等之低氣孔率化處理。
此外,於基材表面剛形成後(換言之為研磨前)之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra並無特別限制。基於能有效地享受以本文揭示之製造方法所致效果之觀點而言,研磨前之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra以約1000nm以上(例如1500nm以上,典型上為2000nm以上)較適當,亦可為3000nm以上(例如4000nm以上)。上述表面粗糙度Ra之上限並無特別限制,可為約9000nm以下。又,就有效地獲得上述表面光澤之觀點而言,可能有期望在第1研磨步驟之前進行粗研磨(預備研磨),使表面粗糙度Ra成為未達2000nm之情況。
如上述之硬質含金屬氧化物膜之形成方法列舉為例如熔射法、CVD法、PVD法、陽極氧化、溶凝膠法等。該等由於不需要助焊劑等潤濕劑,故污染基材之疑慮較少。至於熔射法列舉為電弧熔射、電漿熔射、雷射熔射、火焰熔射、高速火焰熔射、爆發熔射、冷噴霧等。至於CVD法列舉為熱CVD、電漿CVD、光.雷射CVD等。至於PVD法列舉為真空蒸鍍、濺鍍、離子鍍敷等。
其中,以熔射法、CVD法較佳,更好為熔射法。熔射法中,就防止基材變形性之觀點而言,較好為電漿熔射、高速火焰熔射,更好為電漿熔射。至於電漿熔射就形成容易獲得光澤表面之含金屬氧化物膜之觀點而言,特佳為未達50kW之低輸出電漿熔射。電漿熔射亦可為大氣壓電漿熔射、真空電漿熔射之任一種。高速火焰熔射列舉為HVAF(High Velocity Air Fuel,空氣助燃高速噴射)、HVOF(High Velocity Oxygen Fuel,氧氣助燃高速噴射)、HP(High Pressure,高壓)-HVOF。其中,就形成容易獲得光澤表面之含金屬氧化物膜之觀點而言,以HVOF、HP-HVOF較佳,更好為HP-HVOF。
雖並無特別限制,但說明以熔射法(較好為
電漿熔射法)形成本文揭示之含金屬氧化物膜時之一例。
首先,準備構成物品之基材(例如鋁或其合金等金屬材料),以熔射法(較好為電漿熔射法)於該基材表面形成含金屬氧化物膜。為提高基材與含金屬氧化物膜之密著性,較好以噴砂加工等物理方法、蝕刻處理等化學方法使基材表面預先粗面化。對於厚度薄或軟質之基材而言更好為蝕刻處理。熔射條件(例如電漿熔射條件)並無特別限制,只要適當採用過去習知之條件即可。就含金屬氧化物膜之有色點減少之觀點而言,較好在電壓為36V以下進行。熔射溫度、熔射距離亦只要由過去習知之範圍適當設定即可。就避免基材變形之觀點而言,上述基材(熔射對象面)之溫度較好設定為約1000℃以下(例如800℃以
下,典型上為600℃以下)。可依據熔射溫度、熔射距離調整含金屬氧化物膜之氣孔率。
熔射粉末之粒徑並無特別限制。就密著性、
良率之觀點而言,熔射粒子之粒徑較大較佳,就研磨速率、設計性之觀點而言,熔射粒子之粒徑較小較佳。例如,可較好地使用體積基準之50%粒徑D50約為1~50μm(例如7~40μm)之熔射粒子。且,就使密著性、良率、研磨速率、設計性以高水準地均衡之觀點而言,亦可適當採用使用D50為10μm以上(例如10~50μm,典型上為20~40μm)之熔射粉末形成熔射膜(第1熔射層)後,於其上使用D50比上述第1熔射層之形成所用之熔射粒子小的熔射粒子(例如D50為30μm以下(典型上為1~30μm,較好為5~20μm,更好為7~15μm)之熔射粉末)形成熔射膜(第2熔射層)之方法。亦可藉上述D50調整含金屬氧化物膜之氣孔率。又,D50係由基於雷射散射.繞射法,基於粒度分布測定裝置所測定之粒度分佈而導出。
如上述,熔射膜具有2層以上之多層構造
時,各層之組成或厚度並無特別限制。例如,於基材表面直接形成之第1熔射層由於重視與基材之密著性,故較好以相對大粒徑之熔射粒子形成。就兼顧密著性與輕量性等之觀點而言,第1熔射層之厚度較好設為50~400μm(例如150~300μm)左右。且,於第1熔射層上形成之第2熔射層由於重視設計性與被研磨性,故較好以相對較小粒徑之熔射粒子形成。藉由採用小粒徑之粒子可能使含金屬氧
化物膜難以透明。就兼顧設計性與良率等之觀點而言,較好將第2熔射層之厚度設為10~300μm(例如50~150μm)左右。
且,於上述熔射時,為避免基材變形較好自與被熔射面相反側之面施以冷卻,或調整熔射角度(例如使熔射角度相對於被熔射面成為45°以上且未達90°)。上述冷卻只要使用水冷等之適當冷媒進行即可。
例如將如上述形成之含金屬氧化物膜供於研磨步驟。研磨步驟中較好使用研磨組成物進行研磨。雖無特別限制,但以下針對作為研磨步驟中較佳例之多階段研磨加以說明。該研磨步驟典型上係包含使用第1研磨組成物研磨含金屬氧化物膜表面之第1研磨步驟,與使用第2研磨組成物研磨第1研磨步驟後之含金屬氧化物膜表面之第2研磨步驟。
例如將如上述形成之含金屬氧化物膜供於第1研磨步驟。第1研磨步驟中,典型上係將含第1研磨組成物之研磨液(第1研磨液)供給於研磨壓盤,依據常用方法進行研磨。例如,將被研磨物(附有含金屬氧化物膜的物品)固定在一般研磨裝置上,將研磨液供給於上述研磨壓盤上且上述被研磨物之表面(被研磨面)。典型上係一面連續供給上述研磨液,一面將安裝於研磨壓盤上之研磨墊抵靠於被研磨物之表面,並使二者相對移動(例如旋轉移動)。第1研磨組成物較好採用後述者。
第1研磨步驟較好進行至使第1研磨步驟後
之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra成為500nm以下。據此,藉由後續之第2研磨步驟,可有效實現特定之光澤。第1研磨步驟更好進行至使第1研磨步驟後之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra成為400nm以下,又更好進行至使上述表面粗糙度Ra成為300nm以下(例如250nm以下,典型上為200nm)。
接著,對第1研磨步驟後之含金屬氧化物膜之表面使用第2研磨組成物進行研磨(第2研磨步驟)。第2研磨步驟典型上係將含第2研磨組成物之研磨液(第2研磨液)供給於研磨壓盤上,與上述第1研磨步驟同樣地,以常用方法進行研磨。就防止第1研磨組成物殘留之觀點而言,第1研磨步驟後較好以洗淨液洗淨被研磨物。第2研磨組成物可較好地採用後述者。
藉由上述第2研磨步驟,能使設置於基材表面之含金屬氧化物膜之20°光澤值成為50以上(較好為70以上,更好為80以上,又更好為90以上)。且,能使含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra成為350nm以下(較好為300nm以下,更好為200nm以下,最好為150nm以下)。
上述第1研磨步驟與第2研磨步驟較好分別在2小時以內完成。換言之,各研磨步驟之研磨時間較好為2小時以內。研磨時間太長時,會有附有含金屬氧化物膜的物品之生產性下降之傾向。又,本說明書中之所謂研磨時間係指自研磨開始至研磨結束之時間,不含與被研磨
物之固定或研磨墊之更換等之研磨準備相關之部分。各研磨步驟之研磨時間更好為1小時以內。
第1研磨步驟及第2研磨步驟所用之研磨裝
置只要適當採用過去習知之研磨裝置或市售之研磨裝置、將該等一部分改變者即可。研磨墊亦只要適當採用過去習知者即可。例如可使用聚胺基甲酸酯製、不織布製、麂皮製等之墊。
且,第1研磨步驟及第2研磨步驟中之研磨
荷重、壓盤轉數、研磨液之供給速度並無特別限制。研磨荷重就有效地實現特定之表面光澤或防止被研磨物變形之觀點而言,以成為約20~1000g/cm2(例如50~600g/cm2)之範圍較適當,較好成為100~700g/cm2(較好為300~600g/cm2)之範圍。壓盤轉數就有效實現特定之表面光澤之觀點而言,只要為例如50~150rpm(較好為70~120rpm)即可。研磨液之供給速度就將充分量之研磨液供給於研磨墊上之觀點、有效實現特定之表面光澤之觀點而言,只要為例如5~50mL/分鐘(較好10~40mL/分鐘)即可。
經過如上述之第1研磨步驟與第2研磨步驟
可完成被研磨物之研磨。上述之研磨步驟可為附有含金屬氧化物膜的物品之製造製程之一部分。因此,本文揭示之製造方法在基於生產效率之觀點為容許範圍內,為了實現目標之表面光澤,亦可在第1研磨步驟之前、第1研磨步驟與第2研磨步驟之間、及/或第2研磨步驟之後進而含有追加之研磨步驟。該追加之研磨步驟只要適當採用與過
去相同之方法實施即可。例如,可在第1研磨步驟之前進行之研磨(預備研磨,或者亦稱為粗研磨)相較於第1研磨步驟,可為更重視研磨效率之研磨。且,可在第2研磨步驟之後進行之研磨可為更重視表面光澤之研磨。上述追加之研磨步驟中之研磨時間,就生產性等之觀點而言,較好為30分鐘以下(例如20分鐘以下,典型上為10分鐘以下)左右。上述追加研磨中之其他研磨條件(例如,研磨液供給速度、壓盤轉數、研磨荷重等、研磨墊等之構件選定等)只要基於過去技術適當設定即可。
又,對於含金屬氧化物膜之研磨的合計時
間,就生產性之觀點而言,較好未達3小時(例如未達2小時,典型上未達1.5小時)。同樣地,第1研磨步驟之研磨時間(T1)與第2研磨步驟之研磨時間(T2)之合計研磨時間(T1+T2)較好未達3小時。藉由考慮藉第1研磨步驟有效地實現之表面平滑性與可實現特定光澤之第2研磨步驟之研磨效率,能實現上述之合計研磨時間(T1+T2)。據此,進一步提高具有特定光澤之附有含金屬氧化物膜的物品之生產性。上述合計研磨時間(T1+T2)更好未達2小時。對含金屬氧化物膜之研磨,僅由上述第1研磨步驟與第2研磨步驟構成時,最好使合計研磨時間(T1+T2)成為上述範圍。又,上述研磨之合計時間可為30分鐘以上。
此外,對於含金屬氧化物膜之研磨量合計,
就生產性之觀點而言,較好未達100μm(例如未達
70μm,典型上為未達50μm)。即使為如此之低研磨量,依據本文揭示之製造方法,亦可實現表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上之含金屬氧化物膜表面。合計研磨量之下限並無特別限制,但為獲得良好的表面光澤,可為10μm以上(例如30μm以上)。考慮上述研磨量,研磨前之含金屬氧化物膜之厚度期望設為50μm以上(例如100μm以上,典型上為200μm以上)。
利用本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品
之製造方法時,藉由對於維氏硬度為350以上之硬質含金屬氧化物膜進行如上述之至少2階段研磨,可有效地實現具有特定光澤之表面。其結果,可對物品表面賦予與過去不同的質感(典型上為高級感)。該物品表面能具有雖與例如作為工藝品或美術品之陶瓷器所具有者不同但絲毫不遜色、或者更優異之美觀或高級感。此係尤其對於一般消費者傾向之物品別說是現時上且係未被檢討之事項,而被期待為在各種用途中能接受為有魅力且有意義者。而且,於表面形成如此有魅力且有意義之含金屬氧化物膜的物品可依據本文揭示之製造方法而大量生產。因此,本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品之製造方法在生產性之工業面上亦可謂實用且有意義之製造方法。
接著,針對本文揭示之技術之較佳一樣態之研磨組成物套組加以說明。使用該研磨組成物套組進行研磨之對象
物為包含金屬氧化物且維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜。而且,該研磨組成物套組係用於使上述含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra成為300nm以下,且20°光澤值成為50以下之研磨。且,研磨組成物套組尤其能較好地使用於本文揭示之附有含金屬氧化物膜的物品之製造方法中。該研磨組成物套組亦至少具備供給於上述含金屬氧化物膜之第1研磨組成物,與供給該第1研磨組成物後供給於該含金屬氧化物膜之第2研磨組成物。
第1研磨組成物含研磨粒(A1)。研磨粒(A1)之平均二次粒徑較好大於0.5μm,更好為0.8μm以上,又更好為1μm以上。藉由平均二次粒徑大的研磨粒(A1),可實現更高的研磨速率。且,研磨粒(A1)之平均二次粒徑較好為20μm以下,更好為10μm以下,又更好為5μm以下(例如3μm以下)。研磨粒(A1)之平均二次粒徑愈小,則可成為刮痕原因之粗大例子之含有比例下降,可降低以第2研磨組成物研磨(第2研磨步驟)後可能殘留在研磨表面之刮痕數,且亦降低研磨表面之表面粗糙度Ra。又,本文揭示之技術中,研磨粒之平均二次粒徑係基於雷射繞射散射法進行測定。測定可使用例如堀場製作所製之雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置(商品名「LA-950」)進行。
研磨粒(A1)之平均一次粒徑較好為5nm以
上,更好為10nm以上,又更好為20nm以上。藉由平均一次粒徑之增大,可實現更高之研磨速率。且,就提高平滑性之觀點而言,上述平均一次粒徑較好為500nm以下,更好為200nm以下。又,本文揭示之技術中,研磨粒之平均一次粒徑只要沒有特別記載,則可係由以BET法測定之比表面積(m2/g)算出。測定可使用例如MICROMERITICS公司製之比表面積測定裝置(商品名「Flow SorbII 2300」)進行。
本文揭示之技術中,可較好地使用由莫氏硬
度(Mohs hardness)為6以上(例如7~9.9,典型上為8~9.9)之材料構成之研磨粒(A1)。又,研磨粒(A1)由2種以上材料構成時,研磨粒(A1)之硬度係針對各材料求出莫氏硬度與質量比之乘積,且藉由將其合計而求出即可。
構成研磨粒(A1)之材料列舉為氧化鋁、氧
化鋯、氧化鈰、氧化鈦、二氧化矽、氧化鉻、氧化鐵、碳化矽、碳化硼、氮化矽、氧化錳等。可使用該等之1種或2種以上作為研磨粒(A1)。其中,以研磨速率優異之碳化矽、氧化鋁較佳。或者亦可較好地使用碳化矽與鋯之併用系。研磨粒(A1)含有碳化矽及/或氧化鋁時,研磨粒(A1)中所佔之碳化矽及/或氧化鋁之比例較好為70質量%以上,更好為80質量%以上,最好為90質量%以上。本文揭示之技術可以第1研磨組成物中所含之研磨粒
(A1)係僅由碳化矽研磨粒及/或氧化鋁研磨粒所組成之樣態而較好地實施。
本文揭示之第1研磨組成物亦可視需要進一步含有:促進合金材料溶解之蝕刻劑;使合金材料之表面氧化之氧化劑;作用於合金材料表面或研磨粒表面之水溶性聚合物、共聚物或其鹽、衍生物;抑制合金材料表面腐蝕之防腐蝕劑;螯合劑;使研磨粒之凝聚體易於再分散之分散助劑;防腐劑;防黴劑等之研磨組成物(典型上為硬質膜用研磨組成物)中可含有之習知成分(添加劑)之1種或2種以上。
蝕刻劑之例列舉為硝酸、硫酸、磷酸等無機酸;乙酸、檸檬酸、酒石酸、甲烷磺酸等有機酸;氫氧化鉀、氫氧化鈉等無機鹼;氨、胺、四級銨氫氧化物等有機鹼等。
氧化劑之例列舉為過氧化氫、過乙酸、過碳酸鹽、過氧化脲、過氯酸鹽、過硫酸鹽等。
水溶性聚合物、共聚物或其鹽、衍生物之例列舉為聚丙烯酸鹽等聚羧酸;聚膦酸;聚苯乙烯磺酸等聚磺酸;黃原膠(xanthan gum)、海藻酸鈉等多糖類;羥基乙基纖維素、羧基甲基纖維素等纖維素衍生物;聚乙二醇;聚乙烯醇;聚乙烯吡咯啶酮;聚氧伸乙基烷基醚;聚氧伸乙基烷基苯基醚;山梨糖醇酐單油酸酯;具有單一種或複數種
氧基伸烷基單位之氧基伸烷基系聚合物等。
防腐蝕劑之例列舉為胺類、吡啶類、四苯基鏻鹽、苯并三唑類、三唑類、四唑類、苯甲酸等。
螯合劑之例列舉為葡糖酸等羧酸系螯合劑;乙二胺、二伸乙基三胺、三甲基四胺等胺系螯合劑;乙二胺四乙酸、氮基三乙酸、羥基乙基乙二胺三乙酸、三伸乙基四胺六乙酸、二伸乙基三胺五乙酸等多胺基聚羧酸系螯合劑;2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺肆(亞甲基膦酸)、二伸乙基三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羥基膦酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸等有機膦酸系螯合劑;酚衍生物;1,3-二酮等。
分散助劑之例列舉為焦磷酸鹽或六偏磷酸鹽等縮合磷酸鹽等。
防腐劑之例列舉為次氯酸鈉等。
防黴劑之例列舉為噁唑烷-2,5-二酮等噁唑啉等。
本文揭示之第1研磨組成物典型上除研磨粒以外含有水系溶劑。此處所謂水系溶劑係包含水、與以水作為主成分之混合溶劑之概念。所謂以水作為主成分之混合溶劑典型上係指水之含量超過50體積%之混合溶劑。至於水可使用離子交換水(脫離子水)、蒸餾水、純水等。構成上述混合溶劑之水以外之溶劑可使用可與水均勻混合之有機
溶劑(低級醇等)。通常,較好使用水系溶劑之80體積%以上(更好為90體積%以上,又更好為95體積%以上)為水之水系溶劑。最佳之例列舉為實質上由水所組成之水系溶劑(例如99.5~100體積%為水之水系溶劑)。
本文揭示之第1研磨組成物(典型上為漿液狀之組成物)可以例如其固體成分含量(非揮發含量:NV)為5g/L~500g/L之形態而較好地實施。更好為上述NV為10g/L~350g/L之形態。
本文揭示之第1研磨組成物典型上係以含第1研磨組成物之研磨液(第1研磨液)之形態供給於被研磨物(含金屬氧化物膜),用於該被研磨物之研磨。上述研磨液可為稀釋第1研磨組成物而調製者。或者,亦可直接使用第1研磨組成物作為研磨液。本說明書中之研磨組成物之概念包含研磨液、經稀釋而作為研磨液使用之濃縮液二者。
研磨液中之研磨粒含量(含複數種研磨粒時
為該等之合計含量)典型為5g/L以上,較好為10g/L以上,更好為30g/L以上。藉由增大研磨粒含量,可實現更高之研磨速率。且,就含金屬氧化物膜之表面平滑性或研磨安定性之觀點而言,通常,上述含量以500g/L以下較適當,較好為400g/L以下,更好為300g/L以下,又更好為150g/L以下。
上述研磨液之pH可由約1~12(例如
1.5~11,典型上為2~10)之範圍適當選擇。例如,上述研磨液之pH可為0.5以上(例如1以上,典型上為2以上),且可為8以下。或者,亦可使上述pH成為7.0以上,亦可為12以下(典型上為11.0以下,較好為10.5以下)。只要視需要於研磨液中含有有機酸、無機酸、有機鹼、無機鹼等pH調整劑以實現上述pH即可。其他之第1研磨組成物中可含之添加劑之調配比例只要自與過去之研磨組成物相同範圍採用適當範圍即可。
本文揭示之研磨組成物(意指包含第1研磨
組成物及第2研磨組成物而使用)可為一劑型,亦可為以二劑型為代表之多劑型。例如,亦可構成為將含該研磨組成物之構成成分(典型上為水系溶劑以外之成分)之一部分成分之A液,與含其餘成分之B液混合而用於被研磨物之研磨。
且,本文揭示之研磨組成物中含有之各成分
較好在即將調製之前以過濾器進行過濾處理。上述研磨組成物亦較好在即將使用之前以過濾器進行過濾處理後供於使用。藉由施以過濾處理,可去除研磨組成物中之粗大異物而提高品質。上述過濾處理中可用之過濾器之材質及構造並無特別限制,只要適當採用過去習知者即可。
本文揭示之研磨組成物(意指包含第1研磨組成物及第2研磨組成物而使用)在供給於被研磨物之前亦可為濃
縮之形態(亦即,研磨液之濃縮液形態)。此種經濃縮之形態的研磨組成物,就製造、流通、保存等時之便利性或降低成本等之觀點而言係有利。濃縮倍率可為例如1.5倍~50倍左右。就濃縮液之儲存安定性等之觀點而言,通常以2倍~20倍(典型上為2倍~10倍)左右之濃縮倍率較適當。
處於此種濃縮液形態之研磨組成物可在期望
之時點經稀釋調製研磨液,且將該研磨液供給於被研磨物之樣態適當使用。上述稀釋典型上可藉由於上述濃縮液中添加前述水系溶劑並混合而進行。且,上述水系溶劑為混合溶劑時,可僅添加該水系溶劑之構成成分之一部份成分,亦可添加含與上述水系溶劑不同之量比之混合溶劑稀釋該等構成成分。
上述濃縮液之NV可為例如500g/L以下。就
研磨組成物之儲存安定性(例如研磨粒之分散安定性)等之觀點而言,濃縮液之NV以450g/L以下較適當,較好為350g/L以下。且,就製造、流通、保存等時之便利性或降低成本等之觀點而言,濃縮液之NV以高於10g/L較適當,較好超過30g/L,更好超過50g/L,例如超過100g/L。
上述濃縮液中之研磨粒含量可為例如未達
500g/L。就研磨組成物之儲存安定性等之觀點而言,上述含量以未達450g/L較適當,較好未達350g/L。且,就製造、流通、保存等時之便利性或降低成本之觀點而言,研
磨粒之含量可為例如10g/L以上,較好20g/L以上,更好30g/L以上(例如50g/L以上)。
構成本文揭示之研磨組成物套組之第1研磨
組成物可為例如以如上述之研磨液(或濃縮液)收納於容器中之形態。或者,第1研磨組成物為例如二劑型等之多劑型時,第1研磨組成物亦可為分開收容於2個以上之容器者。
第2研磨組成物含研磨粒(A2)。研磨粒(A2)之平均二次粒徑比研磨粒(A1)小。且,研磨粒(A2)之平均二次粒徑為500nm以下。研磨粒(A2)之平均二物粒徑,就有效地實現特定光澤之觀點而言,以約30nm以上較適當,較好為50nm以上(例如70nm以上,典型上為90nm以上)。且,基於同樣觀點,上述研磨粒(A2)之平均二次粒徑較好為約300nm以下,更好為200nm以下。又,研磨粒(A2)之平均二次粒徑係基於動態光散射法測定。測定可使用例如日機裝公司製之粒度分佈測定裝置(商品名「Nanotrac Wave-UT151」)進行。
且,將研磨粒(A1)之平均二次粒徑設為
P1,研磨粒(A2)之平均二次粒徑設為P2時,研磨粒(A1)之平均粒徑P1與研磨粒(A2)之平均二次粒徑P2之比(P1/P2)較好為2~200(例如3~90,典型上為
5~45)。藉由使研磨粒(A1)與研磨粒(A2)之平均二次粒徑之比(P1/P2)在上述範圍,可有效地實現具有特定光澤之表面。
研磨粒(A2)之平均一次粒徑較好為10nm
以上,更好為15nm以上,又更好為20nm以上。藉由增大平均一次粒徑,可實現更高之研磨速率。且,就獲得更高光澤度表面之觀點而言,上述平均一次粒徑較好為150nm以下(例如120nm以下,典型為100nm以下)。
此外,研磨粒(A2)之莫氏硬度較好低於研
磨粒(A1)。藉由採用莫氏硬度相對低之研磨粒(A2)作為第2研磨組成物用之研磨粒,而有容易獲得特定光澤之傾向。研磨粒(A2)之莫氏硬度較好比研磨粒(A1)之莫氏硬度低0.5以上(例如1以上,典型上為2~6)。
典型上,研磨粒(A2)之莫氏硬度可為8以下(例如4~8左右,典型上為5~7)左右。又,研磨粒(A2)由2種以上材料構成時,研磨粒(A2)之硬度只要針對各材料求出莫氏硬度與質量比之乘積,且將其合計而求出即可。
構成本文揭示之研磨粒(A2)之材料列舉為
膠體二氧化矽、發煙二氧化矽、沉降性二氧化矽等之二氧化矽,或氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰等。該等可單獨使用1種或混合2種以上使用。其中以二氧化矽較佳,其中最好為膠體二氧化矽、發煙二氧化矽。研磨粒(A2)含有二氧化矽時,研磨粒(A2)中所佔之二氧化矽比例較好為70質量%以上,更好為80質量%以上,最好為90
質量%以上。本文揭示之技術可以第2研磨組成物中所含研磨粒(A2)僅由二氧化矽研磨粒所構成之樣態較好地實施。
本文揭示之第2研磨組成物中亦可視需要進一步含有:促進合金材料溶解之蝕刻劑;使合金材料之表面氧化之氧化劑;作用於合金材料表面或研磨粒表面之水溶性聚合物、共聚物或其鹽、衍生物;抑制合金材料表面腐蝕之防腐蝕劑;螯合劑;使研磨粒之凝聚體易於再分散之分散助劑;防腐劑;防黴劑等之研磨組成物(典型上為硬質膜用研磨組成物)中可含有之習知成分(添加劑)之1種或2種以上。該等成分基本上與第1研磨組成物中所例示者相同,故此處不重複說明。
本文揭示之第2研磨組成物中所含水系溶劑可較好地使用與上述第1研磨組成物中之水系溶劑同樣者。關於第2研磨組成物(典型上為漿液狀之組成物)之固體成分含量亦可由與第1研磨組成物之固體成分含量同樣之範圍適當選擇。
本文揭示之第2研磨組成物典型上係以含第2研磨組
成物之研磨液(第2研磨液)之形態供給於被研磨物(含金屬氧化物膜),而用於該被研磨物之研磨。上述研磨液可為例如稀釋第2研磨組成物所調製者。或者,亦可直接使用第2研磨組成物作為研磨液。
研磨液中之研磨粒含量(含複數種研磨粒時
為該等之合計含量)典型上為1質量%以上,較好為2質量%以上,更好為7質量%以上,又更好為10質量%以上。藉由增大研磨粒之含量,可以更短時間提高表面光澤。考慮研磨液中之研磨粒之分散安定性、研磨安定性、研磨液之處理性等,上述含量以50質量%以下較適當,上述含量較好為40質量%以下。
上述研磨液之pH可由約1~12(例如2~11,
典型上為3~10.5)之範圍適當選擇。例如,上述研磨液之pH可為6.0以上,亦可為12以下。只要視需要於研磨液中含有有機鹼、無機鹼、有機酸、無機酸等之pH調整劑以實現上述pH即可。其他之第2研磨組成物中可含之添加劑之調配比例只要由與過去之研磨組成物相同範圍採用適當範圍即可。
構成本文揭示之研磨組成物套組之第2研磨
組成物可為例如以如上述之研磨液(或濃縮液)收納於容器中之形態。或者,第2研磨組成物為例如二劑型等之多劑型時,第2研磨組成物亦可分開收納於2個以上之容器。
本文揭示之研磨組成物套組係具備上述第1研磨組成物與第2研磨組成物者,但亦可為進一步具備附加之構成要素者。例如,附有含金屬氧化物膜的物品之製造方法在第1研磨步驟之前、第1研磨步驟與第2研磨步驟之間、及/或第2研磨步驟之後包含追加之研磨步驟時,上述研磨組成物套組可具備上述追加之研磨步驟中可使用之研磨組成物(典型為研磨液)。例如能在第1研磨步驟之前進行之研磨(預備研磨,或稱為粗研磨)係相較於第1研磨步驟更重視研磨效率之研磨,故較好為例如具備含平均二次粒徑超過20μm之研磨粒(例如平均二次粒徑為30~70μm之研磨粒(例如B4C研磨粒))之研磨組成物(典型上為研磨液或濃縮液)。且,第1研磨步驟與第2研磨步驟之間進行之研磨可使用之研磨組成物,列舉為含平均二次粒徑小於研磨粒(A1)且平均二次粒徑大於研磨粒(A2)之研磨粒的研磨組成物。再者,在第2研磨步驟後進行之研磨步驟中可使用之研磨組成物較好採用含具有與研磨粒(A2)同等以下之平均二次粒徑的研磨粒之研磨組成物。
藉由使用本文揭示之含金屬氧化物膜用研磨
組成物套組進行時,可有效地對具有特定以上硬度之含金屬氧化物膜實現具有特定光澤之表面。因此,尤其適於製造具有維氏硬度為350以上、表面粗糙度Ra為300nm以下、且20°光澤值為50以上之含金屬氧化物膜的物品。換
言之,藉由應用本文揭示之含金屬氧化物膜用研磨組成物套組,能使具有與過去不同質感(典型為高級感)之物品之大量生產成為可能。因此,藉此獲得之附有含金屬氧化物膜的物品可為具有例如雖與作為工藝品或美術品之陶瓷器所具有者不同但絲毫不遜色、或者更優異之美觀或高級感之有魅力且有意義者。
接著,說明與本發相關之實施例,但並非意
圖將本發明限定於以該等實施例所示者。又,以下說明中之「份」及「%」只要沒特別指明則為質量基準。
於厚度5mm之鋁合金製之薄板(尺寸:50mm×50mm)表面(已完成噴砂處理)上,以電漿熔射法形成厚度300μm之氧化鋁熔射膜(含金屬氧化物膜)。電漿熔射條件係如下述。至於熔射粉末在膜厚小於200μm時係使用D50為27.0μm之熔射粒子,膜厚為200μm至300μm時係使用D50為10.1μm之熔射粒子。
熔射機:Praxair公司製之SG-100
粉末供給機:Praxair公司製之Model 1264
Ar氣壓:0.34MPa
He氣壓:0.34MPa
電流:900A
電壓:35.6V
熔射距離:150mm
將形成上述含金屬氧化物膜之鋁合金製薄板(被研磨樣品)固定在研磨機上,將第1研磨液供給於研磨壓盤進行研磨(第1研磨步驟)。第1研磨步驟結束後,取出被研磨樣品,且固定於與第1研磨步驟中使用之研磨機不同之研磨裝置上後,將第2研磨液供給於研磨壓盤進行研磨(第2研磨步驟)。第1研磨液係使用以100g/L之濃度含平均二次粒徑1.2μm之碳化矽(SiC)研磨粒(研磨粒(A1))之研磨液。第2研磨液係使用以20%之濃度含平均二次粒徑100nm之膠體二氧化矽研磨粒(SiO2(A);研磨粒(A2))之研磨液。又,上述第2研磨液中係以未達1%之濃度使用氫氧化鉀(KOH)以調整pH。
研磨粒(A1)之平均二次粒徑係使用堀場製作所製之雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置「LA-950」測定之值,研磨粒(A2)之平均二次粒徑係使用日機裝公司製之粒度分佈測定裝置「Nanotrac Wave-UT151」測定之值。第1研磨步驟及第2研磨步驟之研磨條件示於下述。且,第1研磨步驟、第2研磨步驟中之研磨概要(研磨粒之種類、研磨粒之平均二次粒徑(μm)、研磨時間(分鐘)、研磨速率(μm/分鐘)示於表1。後述之例2~10亦相同。
研磨機:日本ENGIS公司製之單面研磨機「EJ-380IN」(壓盤直徑380nm)
研磨墊:不織布墊
研磨荷重:517g/cm2
壓盤轉數:100rpm
研磨時間:30分鐘
研磨液之供給速率:14mL/分鐘
研磨機:同上
研磨墊:麂皮墊
研磨荷重:517g/cm2
壓盤轉數:100rpm
研磨時間:30分鐘
研磨液之供給速率:14mL/分鐘
除使用以250g/L之濃度含平均二次粒徑1.3μm之氧化鋁研磨粒(Al2O3;研磨粒(A1)),且以62g/L之濃度含檸檬酸之研磨液作為第1研磨液以外,餘與例1同樣進行研磨。
除使用以13%之濃度含平均二次粒徑130nm之發煙二氧化矽研磨粒(SiO2;研磨粒(A2))作為第2研磨液以外,餘與例2同樣進行研磨。又,上述第2研磨液係以未達1%之濃度使用KOH以調整pH。
使用Y2O3熔射粉末對厚度5mm之鋁合金製薄板(尺寸:50mm×50mm)之表面(已完成噴砂處理)進行電漿熔射,形成厚度300μm之熔射膜(含金屬氧化物膜)。使用與例2同樣之研磨液對上述獲得之含金屬氧化物膜進行研磨。
使用ZrO2-15% Er2O3熔射粉末對厚度5mm之鋁合金製薄板(尺寸:50mm×50mm)之表面(已完成噴砂處理)進行電漿熔射,形成厚度300μm之熔射膜(含金屬氧化物膜)。使用與例2同樣之研磨液對上述獲得之含金屬氧化物膜進行研磨。
使用(Fe,Mg)Cr2O4熔射粉末對厚度5mm之鋁合金製薄板(尺寸:50mm×50mm)之表面(已完成噴砂處理)進行電漿熔射,形成厚度300μm之熔射膜(含金屬
氧化物膜)。使用與例2同樣之研磨液對上述獲得之含金屬氧化物膜進行研磨。
除使用以250g/L之濃度含平均二次粒徑0.8μm之氧化鋯研磨粒(ZrO2)之研磨液作為第1研磨液,且變更研磨時間以外,餘與例1之第1研磨步驟同樣地進行研磨。該例並未進行第2研磨步驟。
除未進行第2研磨步驟外,餘與實施例1同樣地進行含金屬氧化物膜之研磨。
除使用以250g/L之濃度含平均二次粒徑0.8μm之氧化鋯研磨粒(ZrO2)之研磨液作為第2研磨液以外,餘與例1同樣進行研磨。上述氧化鋯研磨粒之平均二次粒徑係使用堀場製作所製之雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置「LA-950」測定之值。
除使用以250g/L之濃度含平均二次粒徑1.3μm之氧化鋁研磨粒(Al2O3),且以62g/L之濃度含檸檬酸之研磨液作為第2研磨液以外,餘與例1同樣進行研磨。上述
氧化鋁研磨粒之平均二次粒徑係使用堀場製作所製之雷射繞射/散射式粒度分佈測定裝置「LA-950」測定之值。
針對各例之含金屬氧化物膜之表面基於JIS R1610測定維氏硬度。結果示於表1。
針對各例測定研磨前、第1研磨步驟結束後、第2研磨步驟結束後之含金屬氧化物膜之表面粗糙度Ra。測定係使用東京精密公司製之表面粗糙度形狀測定機「SURFCOM 1500DX」,以測定長度10mm、測定速度0.3mm/秒之條件進行。結果示於表1。此外,以例3之研磨獲得之表面粗糙度Ra之變化示於圖1,且顯示研磨前(A點)、第1研磨步驟結束後(B點)、第2研磨步驟結束後(C點)之表面粗糙度Ra之測定結果(剖面曲線)的圖表分別示於圖2~4。圖5、6係將圖3、4分別於縱向方向放大10倍之圖表。
針對各例,依據JIS Z8741測定第2研磨結束後之含金屬氧化物膜表面之20°光澤值。測定係使用Konica Minolta Optex公司製之光澤計「GM-268Plus」進行。結果示於表1。
如表1所示,例1~6中,儘管含金屬氧化物
膜係維氏硬度為350以上(具體為400以上)之硬質膜,仍可藉短時間(具體為2小時以下)研磨而同時實現表面粗糙度Ra 300nm以下(具體為100nm以下)與20°光澤值50以上(具體為100以上)。且,由例4~6之結果可知,即使變更含金屬氧化物膜之材質,亦可實現含金屬氧化物膜表面之20°光澤值50以上。由此,可知本文揭示之技術可適用於各種含金屬氧化物膜。另一方面,例7、8中,20°光澤值為20以下,無法獲得表面光澤。且,例9、10亦無法實現20°光澤值50以上。該等之例中,均為表面粗糙度Ra相對高之值(具體為200nm以上)。又,測定能實現20°光澤值50以上之例1~6之含金屬氧化物膜之氣孔率後,均在1~20%之範圍內。
以上詳細雖已說明本發明之具體例,但該等不過為例示,並非限制申請專利範圍者。本文揭示之發明可包含上述具體例經各種變形、變更者。
Claims (14)
- 一種附有含金屬氧化物膜的物品,其特徵係具備基材、與設置於該基材表面之含金屬氧化物膜,前述含金屬氧化物膜之維氏硬度(Vickers hardness)為350以上,表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上,前述含金屬氧化物係由MgO、Y2O3、TiO2、ZrO2、CrOX、MnOX、FeOX、ZnO、Al2O3、Er2O3、ZrSiOX、ZrAlOX、TiSiXOY所成之群選出的至少1種。
- 如請求項1之附有含金屬氧化物膜的物品,其中前述含金屬氧化物之膜係以熔射法、化學性蒸鍍法或物理性蒸鍍法所形成者。
- 如請求項1或2之附有含金屬氧化物膜的物品,其中前述含金屬氧化物膜係氣孔率1~20%之多孔質膜。
- 如請求項1或2之附有含金屬氧化物膜的物品,其中前述含金屬氧化物膜之厚度為10~1000μm。
- 一種附有含金屬氧化物膜的物品之製造方法,其特徵係包含下述步驟:於物品之基材表面形成維氏硬度350以上之含金屬氧化物膜之步驟,研磨前述形成之含金屬氧化物膜的表面之研磨步驟,在此,前述研磨步驟後之含金屬氧化物膜係表面粗糙度Ra為300nm以下,且20°光澤值為50以上者,前述含金屬氧化物係由MgO、Y2O3、TiO2、ZrO2、 CrOX、MnOX、FeOX、ZnO、Al2O3、Er2O3、ZrSiOX、ZrAlOX、TiSiXOY所成之群選出的至少1種。
- 如請求項5之製造方法,其中前述含金屬氧化物膜的形成係以熔射法、化學性蒸鍍法或物理性蒸鍍法進行。
- 如請求項5之製造方法,其中前述含金屬氧化物膜係氣孔率1~20%之多孔質膜。
- 如請求項5或6之製造方法,其中前述含金屬氧化物膜之厚度為10~1000μm。
- 如請求項5或6之製造方法,其中前述研磨步驟包含:使用第1研磨組成物研磨前述形成之含金屬氧化物膜的表面之第1研磨步驟,與使用第2研磨組成物研磨前述第1研磨步驟後之含金屬氧化物膜的表面之第2研磨步驟。
- 如請求項9之製造方法,其中前述第1研磨組成物含有研磨粒(A1),前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為500nm以下。
- 如請求項9之製造方法,其中前述研磨粒(A1)之平均二次粒徑為1~10μm。
- 如請求項9之製造方法,其中前述研磨粒(A1)之平均二次粒徑P1與前述研磨粒(A2)之平均二次粒徑 P2之比(P1/P2)為2~200。
- 一種含金屬氧化物膜用研磨用組成物套組,其係如請求項9~12中任一項之製造方法中所用之含金屬氧化物膜用研磨組成物套組,其特徵係具備前述第1研磨組成物與前述第2研磨組成物,前述第1研磨組成物含有研磨粒(A1),該研磨粒(A1)之平均二次粒徑為大於0.5μm且20μm以下,前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為30nm以上且500nm以下。
- 一種含金屬氧化物膜用研磨組成物套組,其係使維氏硬度為350以上之含金屬氧化物膜的表面粗糙度Ra成為300nm以下,且20°光澤值成為50以上之研磨所用之含金屬氧化物膜用研磨組成物套組,其特徵係具備供給於前述含金屬氧化物膜之第1研磨組成物,與在供給該第1研磨組成物之後供給於該含金屬氧化物膜之第2研磨組成物,前述第1研磨組成物含有研磨粒(A1),該研磨粒(A1)之平均二次粒徑為大於0.5μm且20μm以下,前述第2研磨組成物含有平均二次粒徑小於前述研磨粒(A1)之研磨粒(A2),該研磨粒(A2)之平均二次粒徑為30nm以上且500nm以下。
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