TWI807044B - 硬質裝飾構件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具有淡粉紅色系的金色的硬質裝飾構件。本發明的硬質裝飾構件的特徵在於,在鈦或母材表面形成有鈦的基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層,其具備:基底層,形成在基材上且由碳氮化鈦構成;密合層,形成在基底層上且含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀;以及,金合金層,形成在密合層上且含有金、銅和鈀,其中,金合金層含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%。
Description
本發明涉及在基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層的硬質裝飾構件及其製造方法。
以往,對錶殼、錶帶等表的外裝部件以及眼鏡框、戒指、項鍊等裝飾品要求呈現各種色調的金色而具有金屬感的高裝飾性。已嘗試在鈦、不銹鋼等基材上形成各種裝飾被膜而製造裝飾構件,從而滿足上述要求。其中,粉紅色系的金色的需求高,從耐磨性、成本等觀點考慮,使用通過乾式鍍覆法形成了金合金層的裝飾構件。
例如,專利文獻1所公開的金合金被膜皮膜層疊體和金合金被膜構件中,通過乾式鍍覆法在基材上形成基底鍍覆層,在基底鍍覆層上形成金合金被膜,記載了其為粉紅色的外觀。
專利文獻1:國際公開第2008/108181號冊子(第2頁,第1圖)
然而,關於粉紅色,也開始要求具有淺淡粉紅色,特別是如櫻花的花那樣的粉紅色的裝飾構件,但這樣的粉紅色在專利文獻1中記載的裝飾構件中無法表現。另外,由於金合金被膜與基底鍍覆層的顏色的差異,在金合金被膜因損傷等而發生局部缺損時,無法保持美學外觀。
本發明的目的在於提供一種具有淡粉紅色系的金色的外觀且即使長期使用也能夠維持美學外觀的硬質裝飾構件。
為了實現上述目的,本發明的硬質裝飾構件的特徵在於,
在鈦或母材表面形成有鈦的基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層,具備:基底層,其形成在基材上且由碳氮化鈦構成;密合層,其形成在基底層上且含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀;以及,金合金層,其形成在密合層上且含有金、銅和鈀,其中,金合金層含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%。
金合金層的特徵在於,由基底層、密合層和金合金層構成的層結構中的維氏硬度為700以上且800以下。
基底層的特徵在於,維氏硬度為2100以上且2400以下。
基底層的特徵在於,含有鈦65.3~69.5重量%、碳4.9~5.9重量%、氮25.9~29.9重量%。
本發明的硬質裝飾構件的製造方法的特徵在於,具有如下工序:基底層形成工序,在鈦或母材表面形成有鈦的基材上形成碳氮化鈦的基底層;密合層形成工序,在基底層上形成含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀的密合層;以及,金合金層形成工序,在密合層上形成含有金、銅和鈀且含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%的金合金層。
基底層形成工序的特徵在於,形成含有鈦65.3~69.5重量%、碳4.9~5.9重量%、氮25.9~29.9重量%的基底層。
基底層形成工序的特徵在於,將氬氣、氮氣和甲烷氣體導入真空裝置的腔室內,在對基材施加陰極電壓的狀態下使鈦蒸發。
密合層形成工序的特徵在於,將氬氣、氮氣和甲烷氣體導入真空裝置的腔室內,在對基材施加陰極電壓的狀態下使含有鈦以及金、
銅和鈀的金合金蒸發。
金合金層形成工序的特徵在於,將氬氣導入真空裝置的腔室內,在對基材施加陰極電壓的狀態下使含有金、銅和鈀的金合金蒸發。
本發明的硬質裝飾構件是在鈦或母材表面形成有鈦的基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層的硬質裝飾構件,通過製成具備形成在基材上且由碳氮化鈦構成的基底層、形成在基底層上且含有碳氮化鈦和金、銅、鈀的密合層以及形成在密合層上且含有金、銅、鈀的金合金層的結構,從而能夠得到淡粉紅色的外觀,並且具有優異的耐劃傷性。
1‧‧‧基材
2‧‧‧基底層
3‧‧‧密合層
4‧‧‧金合金層
5‧‧‧母材
6‧‧‧基材密合層
10‧‧‧硬質裝飾構件
S1‧‧‧準備工序
S2‧‧‧基底層形成工序
S3‧‧‧密合層形成工序
S4‧‧‧金合金層形成工序
S1’‧‧‧基材密合層形成工序
第1圖是表示本發明的實施方式的硬質裝飾構件的截面圖。
第2圖是表示本發明的實施方式的硬質裝飾構件的截面圖。
第3圖是表示本發明的實施方式的製造方法的工序圖。
第4圖是表示本發明的實施方式的製造方法的工序圖。
第5圖是表示本發明的實施方式的硬質裝飾構件的特性的表。
以下,基於圖式對本發明的實施方式進行詳述。但是,以下所示的實施方式是例示用於將本發明的思想具體化的硬質裝飾構件,並不是將本發明限定於以下的構成。特別是實施方式中記載的構成部件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等只要沒有特定的記載,則並不是旨在將本發明的範圍僅限定於此,僅是簡單的說明例。在以下的說明中,相同部件、相同構成要素標注相同的名稱、符號,有時適當省略詳細說明。
使用第1圖和第5圖對本發明的實施方式的硬質裝飾構件的構成進行說明。第1圖是表示本發明的硬質裝飾構件的結構的截面圖,第5圖是表示應用了本發明的實施例1~6和比較例1~2的評價結果的表。
如第1圖所示,本發明的硬質裝飾構件10是在鈦或母材
表面形成有鈦的基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層的硬質裝飾構件,是具有如下層的結構:基底層2,形成在基材1上且由碳氮化鈦構成;密合層3,形成在基底層2上且含有碳氮化鈦和金、銅、鈀;以及,金合金層4,形成在密合層3上且含有金、銅、鈀。
進而,基底層2的特徵在於,基於L*a*b*表色系統的色彩評價為70.6L*73.0、5.0a*7.1、11.7b*15.2的範圍,且具有淡粉紅色的外觀,金合金層4的特徵在於,基於L*a*b*表色系統的色彩評價為84.6L*85.4、5.9a*6.1、10.3b*10.6的範圍,且具有淡粉紅色的外觀。
基底層2和金合金層4的色調是使用KONICA MINOLTA製的CM-2600d,使用Spectra Magic NX作為測定軟體,使用CIE標準光源D65作為光源,測定基於L*a*b*色度圖的L*a*b*而評價的結果。
〔基材〕
基材1由金屬、陶瓷形成。作為金屬,具體而言,可舉出不銹鋼、鈦、鈦合金、銅、銅合金、鎢或經硬質化處理的不銹鋼、鈦、鈦合金等。這些金屬可以單獨使用,也可以組合2種以上使用。另外,對上述基材1的形狀沒有限定。
另外,使用鈦以外的材料作為基材1時,如第2圖所示,可以使用在母材5的表面形成有基材密合層6的基材作為基材1,可以使用各種材質的母材5。在母材5的表面形成鈦作為基材密合層6。
例如使用廉價的不銹鋼作為母材5,在其表面形成鈦作為基材密合層6。
基材密合層6是通過離子鍍法將鈦以0.05μm左右的厚度在母材5的表面形成。
〔基底層〕
基底層2為鈦的碳氮化物層,在以65.3~69.5重量%的量含有鈦,以4.9~5.9重量%的量含有碳,以25.6~29.9重量%的量含有氮
時,能夠形成與金合金層4的色調相近的淺淡粉紅色的基底層2。另外,如實施例1~6所示,在以67.3~69.0重量%的量含有鈦,以4.9~5.3重量%的量含有碳,以25.9~27.6重量%的量含有氮時,能夠形成與金合金層4的色調更為相近的淺淡粉紅色的基底層2。在本發明的硬質裝飾構件中,即使基底層2上的密合層3、金合金層4發生剝離,由於基底層2也是接近金合金層4的淡粉紅色,因此,成為幾乎沒有不協調感的外觀。
上述組成的基底層2的維氏硬度為2100以上且2400以下,其具有淡粉紅色的外觀並且耐劃傷性和耐磨性等耐久性優異。如果具有比基材1充分硬的基底層2,耐劃傷性提高,密合層3、金合金層4不易剝離。
關於基底層2的維氏硬度,作為微小壓入硬度試驗機使用FISCHER製的HM2000XYp進行。規頭使用維氏壓頭,以5mN負荷保持10秒後進行卸載,由插入的維氏壓頭的深度算出硬度。
基底層2優選以約0.3μm左右的厚度形成。如果為約0.2μm以下的膜厚,則受到基材1或基材密合層6的影響,色調發生變化,但如果為約0.3μm以上,則基材1或基材密合層6不論為何種顏色,基底層2的顏色也不會發生變化。
第5圖示出應用本發明而製作的實施例1~6的樣品和改變製造方法的條件並改變基底層2的色調而製作的比較例1~2的樣品的、基底層2和金合金層4的色彩評價以及組成、硬度、金合金層4部分缺損時的外觀觀察的結果。合格與否的判定是將金合金層4有缺損部分時的缺損部分的基底層2或密合層3的顏色與金合金層4的顏色的差無法目視識別、外觀上沒有問題的情況用“○”表示,將缺損部分的基底層2或密合層3的顏色與金合金層4的顏色的差能夠目視識別的情況用“×”表示。
對基底層2的色調而言,為了即使在基底層2上的密合層3或金合金層4因劃傷等產生部分缺損、剝離的情況下也能夠減少外觀的變化,優選接近金合金層4的色調。如第5圖所示,將實施例1~6和比較
例1~2中製作的樣品的金合金層4的一部分進行缺損,進行觀察外觀的結果,在比較例1~2中,基底層2與金合金層4的色差大,缺損部分的顏色看起來有變化,缺損部分明顯,但在實施例1~6中,基底層2與金合金層4的色差小,不協調感少,無法辨別缺損部分,因此,基底層2的色調優選基於L*a*b*表色系統的色彩評價為70.6L*73.0、5.0a*7.1、11.7b*15.2的範圍。
〔密合層〕
密合層3是基底層2(碳氮化鈦)與金合金層4(金、銅和鈀)的混合物,通過設置於基底層2與金合金層4之間,能夠提高作為不同種材料的基底層2(碳氮化鈦)與金合金層4(含有金、銅和鈀的合金)的密合性。由此,能夠防止金合金層4的剝離,能夠提高耐劃傷性、耐磨性等性能品質。
密合層3優選以約0.05μm的厚度形成。如果為約0.05μm左右的膜厚,則能夠確保提高密合性的效果,膜厚過度厚則會使貴金屬的使用量增加,成本上升,因而不優選。
〔金合金層〕
金合金層4由金合金(金、銅和鈀)構成,其色調優選呈現淡粉紅色系的金色,對第5圖的實施例1~6和比較例1~2的金合金層4進行觀察的結果,在全部樣品中得到如櫻花的花那樣的粉紅色的漂亮外觀,因此,進一步優選基於L*a*b*表色系統的色彩評價為84.6L*85.4、5.9a*6.1、10.3b*10.6的範圍。
另外,為了得到上述淡粉紅色系的金色,金合金層4的組成含有金70.3~75.8重量%、銅20.0~25.6重量%、鈀3.7~4.4重量%的量,優選含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%的量,在採用該範圍組成的第5圖的實施例1~6中,能夠形成在由基底層2、密合層3和金合金層4構成的層結構中的維氏硬度計為700以上且800以下的範圍的硬度,是耐劃傷性、耐磨性優異的硬質的裝飾構件,
並且能夠得到淡粉紅色系的金色的外觀。
由基底層2、密合層3和金合金層4構成的層結構的維氏硬度是作為微小壓入硬度試驗機使用FISCHER製的HM2000XYp而進行的。規頭使用維氏壓頭,以5mN負荷保持10秒後進行卸載,由插入的維氏壓頭的深度算出硬度。
金合金層4的厚度如果過厚,則貴金屬的使用量增加,成本上升,因此,優選以約0.1μm左右的厚度形成。如果為約0.1μm的膜厚,則能夠在基材1的整個面以均勻的色調得到金合金層4。
如以上的說明所示,本發明的硬質裝飾構件具備如下層:基底層2,形成在基材1上且由碳氮化鈦構成;密合層3,形成在基底層2上且含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀;以及,金合金層4,形成在密合層3上且含有金、銅和鈀;基底層2的基於L*a*b*表色系統的色彩評價為70.6L*73.0、5.0a*7.1、11.7b*15.2的範圍,且具有淡粉紅色系的外觀,金合金層4的基於L*a*b*表色系統的色彩評價為84.6L*85.4、5.9a*6.1、10.3b*10.6的範圍,且具有淡粉紅色的外觀,可得到如櫻花的花那樣的粉紅色的外觀,並且即使在金合金層4局部缺損,基底層2露出的情況下,金合金層4與基底層2的色差少,能夠減少外觀上的不協調感。
進而,本發明的硬質裝飾構件的基底層2的維氏硬度為2100以上且2400以下的硬度,由基底層2、密合層3和金合金層4構成的層結構中的維氏硬度為700以上且800以下的硬度,因此,作為裝飾構件具有充分的硬度,能夠得到耐劃傷性和耐磨性等耐久性優異的硬質裝飾構件。
〔硬質裝飾構件的製造方法〕
接著,使用第3圖的工序圖對本發明的實施方式的硬質裝飾構件的製造方法進行說明。本發明的硬質裝飾構件的製造方法具有如下工序:準備工序S1,在真空裝置的腔室內安裝蒸發材料和基材1;基底
層形成工序S2,形成碳氮化鈦作為基底層2;密合層形成工序S3,形成含有碳氮化鈦和金、銅、鈀的密合層3;以及金合金層形成工序S4,形成含有金、銅、鈀的金合金層4。
〔準備工序S1〕
準備工序S1是如下工序:在真空裝置的腔室內,將作為蒸發材料的鈦和金合金(金、銅和鈀的合金)分別設置於不同的坩堝內,將材質為鈦或母材表面形成有鈦的基材1安裝於支架,將真空裝置的腔室內排氣至約4.0×10-3Pa。
通過在準備工序S1中排氣至3.0×10-3Pa~5.0×10-3Pa左右,腔室內的殘留氣體減少,降低了基底層形成工序S2和金合金層形成工序S4中的因殘留氣體所致的對色調的影響。如果進一步提高真空度,則殘留氣體進一步減少,但即使進一步進行減壓,對色調的影響也沒有太大變化,反而排氣時間延長。
〔基底層形成工序S2〕
基底層形成工序S2是如下工序:將氬氣以約190cc/min,將氮氣以約100cc/min,將甲烷氣體以約50cc/min的流量導入真空裝置的腔室內,對基材1施加10V的陰極電壓後,對設置於坩堝內的蒸發材料(鈦)照射電子束使其蒸發,一邊將真空度維持在約0.2Pa一邊進行30分鐘左右離子鍍,在基材1上形成碳氮化鈦的基底層2。
〔密合層形成工序S3〕
密合層形成工序S3為如下工序:在基底層形成工序S2後,在維持將氬氣以約190cc/min,將氮氣以約100cc/min,將甲烷氣體以約50cc/min的流量導入真空裝置的腔室內以及對設置於坩堝內的蒸發材料(鈦)照射電子束的狀態下,對蒸發材料(含有金、銅和鈀的金合金)照射電子束而進行約1分鐘離子鍍,在基底層2上形成包含碳氮化鈦以及含有金、銅和鈀的金合金的密合層3。
〔金合金層形成工序S4〕
金合金層形成工序S4是如下工序:在密合層形成工序S3後,停止對設置於坩堝內的作為蒸發材料的鈦照射電子束,停止氮氣和甲烷氣體的導入,將氬氣以約280cc/min的流量導入真空腔室內,進行5分鐘離子鍍,在密合層3上形成金合金層4。
對成膜時的真空度而言,在能夠充分維持等離子體的0.1~0.5Pa左右的範圍中,為了使等離子體密度和蒸發材料的蒸發量穩定,優選在基底層形成工序S2、密合層形成工序S3和金合金層形成工序S4中使真空度恒定而進行成膜。
在基底層形成工序S2和密合層形成工序S3中,將氮氣以約100cc/min的流量,將甲烷氣體以約50cc/min的流量導入真空腔室內,從而能夠得到基底層2的色調,如果相對於該氣體量增加氮氣或減少甲烷氣體,則碳氮化鈦的色調將會接近氮化鈦的黃色系的金色,相反如果減少氮氣或增加甲烷氣體,則碳氮化鈦的色調將會接近碳化鈦的灰色系的金色。另外,對氬氣而言,為了在維持等離子體的基礎上使真空度恒定,在基底層形成工序S2、密合層形成工序S3和金合金層形成工序S4的各工序中以各自的流量流入真空腔室內。
成膜時的陰極電壓如果低於10V,則從離子鍍法接近真空蒸鍍法,得不到充分的密合性、耐磨性、色調,如果高於30V,則雖然能夠進一步提高密合性,但成膜中發生不良影響的放電的頻度變高,因此,優選在能夠確保充分的密合性的10V~30V的範圍內進行設定。
〔基材密合層形成工序S1’〕
另外,在基材1的材質為鈦以外的情況下,如第4圖所示的工序圖那樣,在準備工序S1與基底層形成工序S2之間進行在母材5的表面形成基材密合層6的基材密合層形成工序S1’,從而能夠使用各種材質的材料作為基材1。
基材密合層形成工序S1’是如下工序:在準備工序S1後,
將氬氣以約280cc/min的流量導入真空腔室內,一邊維持對母材5施加10V陰極電壓的狀態一邊對設置於坩堝內的蒸發材料(鈦)照射電子束使其蒸發,進行3分鐘離子鍍,形成由純鈦構成的基材密合層6。氣體流量和離子鍍的時間僅僅是說明例,並不限定於實施方式的記載。
如以上的說明所示,本發明的硬質裝飾構件及其製造方法能夠得到具有淡粉紅色系的金色的金合金層的表用外裝部件。
另外,通過根據具有淡粉紅色系的金色的金合金層4來匹配基底層2的組成和色調,即使金合金層4局部被劃傷,不協調感也少,不明顯。
另外,因基底層2的碳氮化鈦的硬度高,即使局部劃傷,基材也不會露出,能夠提供耐劃傷性、耐磨性優異的硬質裝飾構件。
1‧‧‧基材
2‧‧‧基底層
3‧‧‧密合層
4‧‧‧金合金層
10‧‧‧硬質裝飾構件
Claims (11)
- 一種硬質裝飾構件,其特徵在於,在鈦或母材表面形成有鈦的基材上具有通過乾式鍍覆法成膜的金合金層,所述硬質裝飾構件具備:基底層,形成在所述基材上且由碳氮化鈦構成,密合層,形成在所述基底層上且含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀,以及所述金合金層,其形成在所述密合層上且含有金、銅和鈀,其中,所述金合金層含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%。
- 如申請專利範圍第1項所述的硬質裝飾構件,其中,在由所述基底層、所述密合層和所述金合金層構成的層結構中,所述金合金層的的維氏硬度為700以上且800以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述的硬質裝飾構件,其中,所述基底層的維氏硬度為2100以上且2400以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述的硬質裝飾構件,其中,所述基底層含有鈦65.3~69.5重量%、碳4.9~5.9重量%、氮25.6~29.9重量%。
- 一種硬質裝飾構件的製造方法,其特徵在於,具有如下工序:基底層形成工序,在鈦或母材表面形成有鈦的基材上,形成碳氮化鈦的基底層,密合層形成工序,在所述基底層上形成含有碳氮化鈦以及金、銅和鈀的密合層,以及 金合金層形成工序,在所述密合層上形成含有金、銅和鈀且含有金70.3~75.2重量%、銅20.7~25.6重量%、鈀3.7~4.3重量%的金合金層。
- 如申請專利範圍第7項所述的硬質裝飾構件的製造方法,其中,所述基底層形成工序中形成含有鈦65.3~69.5重量%、碳4.9~5.9重量%、氮25.6~29.9重量%的所述基底層。
- 如申請專利範圍第7或8項所述的硬質裝飾構件的製造方法,其中,所述基底層形成工序中,將氬氣、氮氣和甲烷氣體導入真空裝置的腔室內,在對所述基材施加陰極電壓的狀態下,使鈦蒸發。
- 如申請專利範圍第7或8項所述的硬質裝飾構件的製造方法,其中,所述密合層形成工序中,將氬氣、氮氣和甲烷氣體導入真空裝置的腔室內,在對所述基材施加陰極電壓的狀態下,使鈦以及含有金、銅和鈀的金合金蒸發。
- 如申請專利範圍第7或8項所述的硬質裝飾構件的製造方法,其中,所述金合金層形成工序中,將氬氣導入真空裝置的腔室內,在對所述基材施加陰極電壓的狀態下,使含有金、銅和鈀的金合金蒸發。
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