JP2021189098A

JP2021189098A - 時計用部品および時計

Info

Publication number: JP2021189098A
Application number: JP2020096687A
Authority: JP
Inventors: 大喜古里; Hiroyoshi Furusato
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-13
Also published as: US20210382438A1; CN113759690A

Abstract

【課題】硬度、耐食性に加えて、意匠性のある表面加飾のある時計用部品を提供する。【解決手段】フェライト相で構成された基部１５と、オーステナイト化相で構成された表面層１６と、基部１５と表面層１６との間に形成されフェライト相とオーステナイト化相とが混在する混在層１７と、を備えるオーステナイト化フェライト系ステンレス鋼で構成され、表面層１６には鏡面１０及び筋目１４ａを有し、鏡面１０の平均粗さをＳａ＿ｍ、筋目１４ａの平均粗さをＳａ、最大粗さＳｚとするとき、Ｓａ＿ｍ／Ｓａが０．０１以上０．２以下であり、Ｓａ／Ｓｚが０．０３以上０．１以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、時計用部品および時計に関するものである。

時計用部品としてのハウジングにステンレス鋼が広く用いられている。窒素ガスを用いたオーステナイト化処理をハウジングに施した時計が特許文献１に開示されている。それによると、フェライト系ステンレス鋼の表面層に窒素を含ませてオーステナイト化することにより、時計用のハウジングとして要求される硬度、耐食性が得られる。

特開２０１３−１０１１５７号公報

しかしながら、特許文献１の時計用部品では、表面の加飾については考慮されていなかった。ハウジング等の時計用部品には、硬度、耐食性に加えて、意匠性のある表面加飾が求められていた。

時計用部品は、フェライト相で構成された基部と、オーステナイト化相で構成された表面層と、前記基部と前記表面層との間に形成され前記フェライト相と前記オーステナイト化相とが混在する混在層と、を備えるオーステナイト化フェライト系ステンレス鋼で構成され、前記表面層は鏡面及び筋目を有し、前記鏡面の平均粗さをＳａ＿ｍ、前記筋目の平均粗さをＳａ、最大粗さＳｚとするとき、Ｓａ＿ｍ／Ｓａが０．０１以上０．２以下であり、Ｓａ／Ｓｚが０．０３以上０．１以下である。

時計は、上記に記載の時計用部品を備える。

第１実施形態にかかわる時計の構成を示す模式平面図。外装ケースの表面の外観を示す模式図。外装ケースの断面構造を示す模式側断面図。筋目の表面粗さと外観の関係を説明するための図。鏡面の表面粗さ及び筋目の表面粗さと外観の関係を説明するための図。外装ケースの製造方法のフローチャート。

第１実施形態
図１に示すように、時計１は時計本体２を備える。時計本体２の図中上側及び下側には時計本体２と接続する時計用部品としての時計用バンド３が配置される。時計用バンド３は人の腕に巻き付けて用いられる。

時計１は円筒形の時計用部品としての外装ケース４を備える。外装ケース４における円筒形の軸に沿う一端にはカバーガラス５が配置される。カバーガラス５の外周には時計用部品としてのガラス縁６が配置される。時計本体２においてカバーガラス５が配置される側を表側とする。カバーガラス５の裏面側には円形で平板状の文字板７が配置されている。文字板７の表側には目盛８が配置される。

文字板７の平面視において文字板７の中心には指針軸９が配置される。指針軸９には時刻を示す秒針１１、分針１２、時針１３が取り付けられている。指針軸９は秒針１１、分針１２及び時針１３が取り付けられる３つの回転軸で構成される。

図２に示すように、筋目１４ａが略平行に並ぶ模様を筋目模様という。筋目模様が形成された面を筋目設置面１４とする。外装ケース４の表面４ａには鏡面１０及び筋目設置面１４が形成される。隣り合う筋目１４ａの間隔はランダムである。表面４ａの法線方向をＺ方向とする。Ｚ方向と直交し筋目１４ａと直交する方向をＸ方向とする。Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。鏡面１０は表面粗さが小さい面である。

図３に示すように、外装ケース４は、フェライト相で構成された基部１５と、基部１５の表面４ａ側に形成されるオーステナイト化相で構成された表面層１６と、フェライト相とオーステナイト化相とが混在する混在層１７とを備える。混在層１７は基部１５と表面層１６との間に形成される。外装ケース４はオーステナイト化フェライト系ステンレス鋼により構成される。表面層１６は鏡面１０及び筋目１４ａを有する。

この構成によれば、外装ケース４の表面４ａが窒素により固溶硬化されたオーステナイト化相で構成されている為硬く傷つき難い。外装ケース４の内面はフェライト相の為、耐磁性を有することができる。

表面層１６の硬度は３５０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下である。表面層１６は、例えば、耐食性ステンレスであるＳＵＳ３１６Ｌの硬度１８０Ｈｖ〜２２０Ｈｖより硬い。この構成によれば、表面層１６の硬度が高いので、傷つき難くできるため、鏡面１０や筋目１４ａが劣化し難い。

基部１５は、質量％で、Ｃｒ：１８〜２２％、Ｍｏ：１．３〜２．８％、Ｎｂ：０．０５〜０．５０％、Ｃｕ：０．１〜０．８％、Ｎｉ：０．５％未満、Ｍｎ：０．８％未満、Ｓｉ：０．５％未満、Ｐ：０．１０％未満、Ｓ：０．０５％未満、Ｎ：０．０５％未満、Ｃ：０．０５％未満を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼により構成される。

Ｃｒ、Ｍｏ及びＮｂは、窒素吸収処理において、フェライト相への窒素の移動速度及びフェライト相における窒素の拡散速度を高める元素である。Ｃｕは、窒素吸収処理において、フェライト相での窒素の吸収を制御する元素である。Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｎ及びＣは、窒素吸収処理において、フェライト相への窒素の移動及びフェライト相における窒素の拡散を阻害する元素である。

本実施形態では、例えば、Ｃｒ：２０％、Ｍｏ：２．１％、Ｎｂ：０．２％、Ｃｕ：０．１％、Ｎｉ：０．０５％、Ｍｎ：０．５％、Ｓｉ：０．３％、Ｐ：０．０３％、Ｓ：０．０１％、Ｎ：０．０１％、Ｃ：０．０２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼からなる金属を用いて基部１５を形成した。

表面層１６は、基部１５の表面に窒素吸収処理を施して形成されている。表面層１６の窒素濃度は１ｗｔ％以上１．６ｗｔ％以下である。この構成によれば、表面層１６の窒素濃度が１ｗｔ％以上１．６ｗｔ％以下であるので、表面層１６の硬度を３５０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下にできる。

混在層１７は、表面層１６の形成過程において、フェライト相で構成された基部１５に進入する窒素の移動速度のばらつきによって生じる。すなわち、窒素の移動速度の速い箇所では、基部１５の深い箇所まで窒素が進入してオーステナイト化され、窒素の移動速度の遅い箇所では、基部１５の浅い箇所までしかオーステナイト化されないので、深さ方向に対してフェライト相とオーステナイト化相とが混在した混在層１７が形成される。

外装ケース４を表面４ａから深さ方向に切断した断面視、つまり、表面４ａと直交する方向に切断した断面視で、混在層１７の厚さである混在層厚１７ａが、表面層１６の厚さである表面層厚１６ａに対して４５％以下になるように、表面層１６及び混在層１７が形成されている。混在層厚１７ａ／表面層厚１６ａが４５％以下、つまり、混在層厚１７ａが表面層厚１６ａに対して４５％以下であれば、第１種耐磁時計の耐磁性能を保証できる８５Ｇ以上を概ね確保できる。

図４において横軸は筋目１４ａの平均粗さＳａを示す。筋目１４ａの平均粗さＳａは表面４ａの平均面に対して、筋目１４ａの各点の高さの差の絶対値の平均を示す。縦軸は筋目１４ａの最大粗さＳｚを示す。筋目１４ａの最大粗さＳｚは筋目１４ａの最も高い点から最も低い点までの距離を示す。測定範囲は特に限定されないが本実施形態では１．３５ｍｍ×１．０ｍｍで行った。

平均粗さＳａ及び最大粗さＳｚに対して筋目設置面１４の外観は３つの領域に分けられる。第１領域１８は最大粗さＳｚが６μｍ以上１５μｍ以下である。平均粗さＳａ／最大粗さＳｚが０．０３以上０．１以下である。外装ケース４では筋目設置面１４が第１領域１８に示す表面粗さになっている。第１領域１８では筋目模様における筋目が均一に見えるので、筋目設置面１４は意匠性の高い外観となっている。

第２領域１９では最大粗さＳｚが１５μｍを超える。または、第２領域１９では最大粗さＳｚが６μｍ以上、且つ、平均粗さＳａ／最大粗さＳｚが０．０３未満である。第２領域１９では表面粗さが粗すぎるので、筋目設置面１４は強く乱反射してギラギラしてざらついた外観となっている。第２領域１９では光が乱反射して多色の縞模様が見える場合がある。

第３領域２１では最大粗さＳｚが６μｍ未満である。または、第３領域２１では最大粗さＳｚが１５μｍ以下、且つ、平均粗さＳａ／最大粗さＳｚが０．１を超える。第３領域２１では筋目１４ａが浅いので筋目１４ａが見え難い外観となっている。

筋目１４ａの最大粗さＳｚが６μｍ未満のとき、筋目１４ａが浅いので筋目１４ａが見え難い。筋目１４ａの最大粗さＳｚが１５μｍを超えるとき、筋目１４ａは強く乱反射してギラギラしてざらついた外観になる。この構成によれば、Ｓｚが６μｍ以上１５μｍ以下である為、外装ケース４は光沢を有し、外装ケース４光を適度に乱反射させて意匠性の高い面にすることができる。

図５において横軸は筋目１４ａの平均粗さＳａを示す。縦軸は鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍを示す。筋目１４ａの平均粗さＳａ及び鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍに対して鏡面１０及び筋目１４ａの外観は３つの領域に分けられる。鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍは特に限定されないが０．０２μｍ〜０．０４μｍとなる場合が多く、０．０５μｍより小さいことが望ましい。第４領域２２は鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍ／筋目１４ａの平均粗さＳａが０．０１以上０．２以下である。外装ケース４では鏡面１０と筋目設置面１４が第４領域２２に示す表面粗さの関係になっている。第４領域２２では鏡面１０と筋目１４ａが異なって識別され、筋目１４ａは意匠性の高い外観となっている。

第５領域２３では鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍ／筋目１４ａの平均粗さＳａが０．２を超える。筋目１４ａの平均粗さＳａに対する鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍの比率が０．２を超えるとき筋目１４ａが浅いので鏡面１０と筋目１４ａとの外観の差が小さい。

第６領域２４では鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍ／筋目１４ａの平均粗さＳａが０．０１未満である。筋目１４ａの平均粗さＳａに対する鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍの比率が０．０１未満のとき筋目１４ａが深すぎるので光が乱反射してギラギラしざらついた外観になる。更に筋目１４ａの加工時間が長くなり生産性が低下する。

外装ケース４では鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍ／筋目１４ａの平均粗さＳａが０．０１以上０．２以下である。さらに、筋目１４ａの最大粗さＳｚに対する平均粗さＳａは０．０３以上０．１以下である。このとき、筋目１４ａは光沢を有し、筋目１４ａが光を適度に乱反射させて意匠性の高い面にすることができる。

この構成によれば、時計１が備える外装ケース４は表面４ａが傷つき難く、意匠性のある外観を備える。従って、時計１は表面４ａが傷つき難く、意匠性の高い外観を有する外装ケース４を備える時計１とすることができる。

次に上述した外装ケース４の製造方法について図６にて説明する。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１は形状形成工程である。この工程ではフェライト相を有する部材に鍛造処理を行い、外装ケース４の形状を形成する。原料となる部材は金型にて挟まれてプレス機械により加圧されて変形される。他にも、フライス機械によりフェライト相を有する部材を切削して外装ケース４の形状を形成しても良い。次にステップＳ２に移行する。

ステップＳ２は窒素吸収処理工程である。この工程では、外装ケース４を窒素吸収処理する。窒素吸収処理では、グラスファイバー等の断熱材で囲まれた処理室と、処理室内を加熱する加熱手段と、処理室内を減圧する減圧手段と、処理室内に窒素ガスを導入する窒素ガス導入手段とを有する窒素吸収処理装置を用意する。次に、この窒素吸収処理装置の処理室内に外装ケース４が設置され、その後、減圧手段により処理室内は２Ｐａまで減圧される。

次に、減圧手段が処理室内の排気を行いつつ、窒素ガス導入手段が窒素ガスを処理室内へ導入する。処理室内の圧力は０．０８〜０．１２ＭＰａに保持される。この状態で、加熱手段が処理室内の温度を５℃／分の速度で１２００℃まで上昇させる。

表面層厚１６ａが４５０μｍとなるように求めた処理時間である４．０時間、１２００℃の温度を保持させる。尚、前述の処理時間である４．０時間は、事前の試験により求めた。

その後、外装ケース４は水冷により急冷される。これにより、基部１５の表面４ａ側にオーステナイト化相を備える表面層１６が形成され、基部１５と表面層１６との間に、オーステナイト化相とフェライト相とが混在する混在層１７が形成される。次にステップＳ３に移行する。

ステップＳ３はバフ研磨工程である。この工程では、外装ケース４の表面４ａにバフ研磨が施される。モーターがアルミナ研磨剤を含むバフを回転させて、作業者がバフに外装ケース４を押圧する。バフは研磨用の特殊綿布である。外装ケース４は磨かれて鏡面１０になる。バフには宝飾品用のピンクバフを用いた。次にステップＳ４に移行する。

ステップＳ４は筋目加工工程である。この工程では鏡面１０の一部に筋目１４ａを多数形成する。本工程ではエンドレス加工機を使用する。エンドレス加工機はリング状の研磨布ベルトを回転する。研磨布ベルトにアルミナ研磨剤をかけながら、作業者が研磨布ベルトに外装ケース４を押圧する。アルミナ研磨剤には、例えば、２４０番を使用した。作業者は押圧する力を制御して外装ケース４の表面粗さを第１領域１８且つ第４領域２２の状態にする。押圧する力が強すぎると第２領域１９、第６領域２４の状態になる。押圧する力が弱いと第３領域２１、第５領域２３の状態になる。次にステップＳ５に移行する。

ステップＳ５は洗浄工程である。この工程では、外装ケース４に付着するアルミナ研磨剤や塵を除去する工程である。以上の工程により外装ケース４の表面４ａに筋目設置面１４が形成される。以上の方法によれば、窒素により固溶硬化された表面４ａに光沢を有し、筋目１４ａが光を適度に乱反射させて意匠性のある筋目設置面１４を有する外装ケース４を提供できる。

第２実施形態
前記第１実施形態では外装ケース４に筋目設置面１４が形成された。筋目設置面１４が形成される時計用部品はガラス縁６や時計用バンド３、リューズ、裏蓋に適用しても良い。

第３実施形態
前記第１実施形態では筋目１４ａの最大粗さＳｚが６μｍ以上１５μｍ以下であるとした。鏡面１０の平均粗さＳａ＿ｍ／筋目１４ａの平均粗さＳａが０．０１以上０．２以下であり、Ｓａ／Ｓｚが０．０３以上０．１以下に限定する。このとき、外観の嗜好により筋目１４ａの最大粗さＳｚが６μｍ未満であっても良く。筋目１４ａの最大粗さＳｚが１５μｍを超えても良い。

１…時計、３…時計用部品としての時計用バンド、４…時計用部品としての外装ケース、６…時計用部品としてのガラス縁、１０…鏡面、１４ａ…筋目、１５…基部、１６…表面層、１７…混在層。

Claims

フェライト相で構成された基部と、オーステナイト化相で構成された表面層と、前記基部と前記表面層との間に形成され前記フェライト相と前記オーステナイト化相とが混在する混在層と、を備えるオーステナイト化フェライト系ステンレス鋼で構成され、
前記表面層は鏡面及び筋目を有し、
前記鏡面の平均粗さをＳａ＿ｍ、前記筋目の平均粗さをＳａ、最大粗さＳｚとするとき、
Ｓａ＿ｍ／Ｓａが０．０１以上０．２以下であり、Ｓａ／Ｓｚが０．０３以上０．１以下であることを特徴とする時計用部品。
請求項１に記載の時計用部品であって、
Ｓｚが６μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする時計用部品。
請求項１または２に記載の時計用部品であって、
前記表面層の硬度は３５０Ｈｖ以上４００Ｈｖ以下であることを特徴とする時計用部品。
請求項３に記載の時計用部品であって、
前記表面層の窒素濃度は１ｗｔ％以上１．６ｗｔ％以下であることを特徴とする時計用部品。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の時計用部品を備えることを特徴とする時計。