JPS59208080A - ハフニウムの表面発色処理方法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は装飾用に用いるハフニウムの表面を金、青、黒
色等に発色させる表面発色処理方法に関するものである
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ハフニウムは主としてノルコン鉱からジルコニウムを分
離回収する際の副産物として得られる。このハフニウム
は純粋なものを得ることは極めて困難であり、通常はジ
ルコニウム、鉄。

酸素、タンタル、クロムなどを不純物として混入してく
るため、一般にハフニウムと呼称されるものの純度は９
０数パーセントのものである。

このように不純物を数パーセント含むハフニウムでさえ
もその価格は非常に高く、例えば１９８２年における価
格は１　ｋｇ当シ約３０万円であった。

このためハフニウムを金や銀と同様に貴金属として装飾
品に用いることが注目され、その研究が行われるように
なってきた。

しかしながら、ハフニウムを装飾材料として用いる際の
欠点は、ハフニウム自身の色調が銀灰色であるため華や
かさや重厚さに欠けることである。またハフニウムは比
較的軟かいため傷付き易い上、入江によってその金属光
沢が失なわれ易く、シかも空気によシ酸化されて、白色
に変色するので、高価な割には装飾品として利用する上
で、種々の欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、ハフニウム
の表面に、金、青、黒色など重厚な色調が得られると共
に、発色面の耐摩耗性と耐食性に優れ、しかも処理を容
易に行うことができるハフニウムの表面発色処理方法を
提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ハフニウム全０．１〜１５０に９７ｃｍ　”
で、温度が３７０〜５００℃の水蒸気雰囲気中に保持し
て、表面に酸化ハフニウム薄膜を形成することによシ、
金、青２黒色など重厚な色調に発色させ、装飾品として
の種々の特性を備えた表面層を形成することを特徴とす
るものである。

以下本発明方法を詳細に説明すると、例えば青色に発色
させる場合、圧力を０．１〜１０　ｋｇ／ｃｍ　２で、
温度が３７０〜４５０Ｃの水蒸気雰囲気中にハフニウム
を保持することにより、青色の酸化ハフニウム薄膜を形
成することができる。

また金色に発色させる場合、圧力が１０７〜１５０ｋｇ
／ｍ２’ｔ’温度が３７０７．：４５０℃＋７）水蒸気
雰囲気中にハフニウムを保持するととに、ｌ：　Ｉ）、
金色の酸化ハフニウム薄膜を形成することができる。

更に黒色に発色させる場合には、圧力が１０〜１５０に
９７ｃｍ２テ、温度が４５０〜５００Ｃ（７）水蒸気雰
囲気中にハフニウムを保持することにより黒色の酸化ハ
フニウム薄膜を形成することができる。

従って本発明では水蒸気の圧力を０１〜１５０に９／ｃ
ｍ　２、温度を３７０〜５００℃の範囲で任意に選定す
ることによシ、青、金、黒色、およびその中間色を自由
に発色させることができる。ここで水蒸気の圧力を上記
範囲に限定した理由は０、１　！（ｌｉｔ／ｃｍ　２未
満では均一な色調が得られず、また１５０ｋｇ／ｃｍ２
を越える高圧では酸化ハフニウムの薄膜成長が急速に進
み、色調のコントロールが困難となる上、膜質も粗くな
るので上記範囲に限定した。また水蒸気の温度が３７０
℃未満であると酸化ハフニウムの所定の膜厚を形成する
のに長時間を要して経済的に不利であるばかシでなく、
特に温度が低い場合には、通常の空気酸化と同様に白色
となシ、所望の色調が得られない。また温度が５００℃
を越えると、薄膜の成長が急速に進み、色調のコントロ
ールが困難になる上、薄膜の随所に異常な腐食が発生す
るため、処理温度を上記範囲に限定した。

々お本発明は装身品やメダル、カップなど室内装置品な
ど種々の装飾材料に適用することができ、また表面にハ
フニウムをメッキした素材の発色にも適用することがで
きる。

本発明方法にょシ処理されたハフニウムは、華やかな金
色や青色１重厚な黒色、あるいはその中間色など装飾材
料として優れた色調を呈することができる。通常のハフ
ニウムの酸化では白色になるが、本発明方法にょシ水蒸
気で処理することにより、金、宵、黒色に発色する。こ
の発色のメカニズムは不明であるが、酸化ハフニウムの
酸素分子数の相違にょシ色調が変化するものと考えられ
る。しかも得られた酸化ハフニウム薄膜は比較的温和な
水蒸気雰囲気下で形成されるため、膜質は緻密で且つ均
一であシ、色調もむらがなく全体に一様である。またと
のように形成した酸化ハフニウムは、膜質が緻密でちる
のでハフニウムに比べて硬く、耐摩耗性に優れているの
で傷付きに＜＜、装身品として用いる場合に好適である
。更に緻密な膜質のため耐食性に優れ、長期間空気中に
放置したシ、入江が旬着しても長期間に亘って良好な色
調を呈することができる。

またグ１理方法は水蒸気雰囲気にハフニウムを保持すれ
ば良いので、圧力釜と寛気炉さえあれば、安価な設備に
よシ容易に発色処理を行うことができる。

〔発明の実施例〕

（実施例１） 市販の原子力用ハフニウムを６００番の炭化ケイ素で研
磨した後、５重量−〇フッ哉と５０重量襲の硝酸を含む
水溶液中に数分間浸漬して表面を化学研磨した。

次にこれを水、エタノールで洗浄した後、乾燥した。

次ニとのハフニウムを図面に示すオートクレーブ装置を
用いて発色処理した。このオートクレーブ装置はハフニ
ウムｌを装入する酸化皮膜形成装置２と水蒸気発生装置
３とから構成される装置 まず表面研摩した・・フニウム１を酸化皮膜形成装置２
に入れて真空列？ンプ４により真空脱気した後、４００
℃に加熱した。次に水蒸気発生装置３に脱イオン水５を
入れて加熱し、１２０℃で脱イオン水の全量の約３分の
１を排水した。

更に脱イオン水５の加熱を続け１７０℃に達した時点で
１７０℃に保持した。この温度では飽和水蒸気圧曲線に
従い、水蒸気発生装置３内の圧力は圧力計８の表示から
８ｋｇ／ｃｒｎ２を示した。

次にこの水蒸気発生装置３と前記酸化皮膜形成装置２と
を連結するバルブ６を徐々に開いて、水蒸気７を酸化皮
膜形成装置２に供給した。この結果、酸化皮膜形成装置
２内の水蒸気は圧力計９の表示から圧力が５ｋｇ／Ｃｎ
１２、温度４００℃の雰囲気となシ、この状態でハフニ
ウム１を１２時間保持した。な２’、　）”ｊ３　”ｐ
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このようにして得られたハフニウムは青色を呈し、オー
ジェ電子分光法による解析の結果、形成された薄膜は酸
化ハフニウムであることが示された。この青色発色処理
したハフニウムの表面を砂ゴムで］００回こすった所、
表面に僅かな浅い傷が利く程度で優れた耐摩耗性を有す
ることが確認された。丑だこのノ・フニウムを１年間大
気中に暴露しても青色色調に全く変化がなく、生理的食
塩水に１力月浸漬しても同様に変化がなく優れた耐食性
を有することも確認された。

（実施例２） 市販の原子力用ハフニウムを用い、これを表面研摩した
後、上記実施例で使用したオートクレーブ装置を用いて
発色処理を行った。この場合、酸化皮膜形成装置２内の
水蒸気雰囲気は圧力５０　ｋｇ／ｌｙｎ　２、温度４０
０℃であり、ここに７・フニウムを１２時間保持した後
、冷却して取シ出した。

得られたハフニウムは表面が金色を呈しており、これを
Ｘ線回析した結果、金色薄膜は酸化ハフニウムであるこ
とが認められた。また上記実施例１と同様に耐摩耗性お
よび耐食性試験を行ったところ、何れも優れた効果を有
することが確認された。

（実施例３） 市販のハフニウムを用い、これを表面研摩した後、上記
実施例１で使用したオートクレーブ装置を用いて発色処
理を行った。この場合、酸化皮膜形成装置２内の水蒸気
雰囲気は圧力１００に９／（７）２、温度４８０℃で、
ことにハフニウムを１２時間保持した。

得られたハフニウムは表面が黒色を呈しておシ、まだ上
記実施例１と同様に耐摩耗性および耐食性試験を行った
ところ、優れた効果を有することが確認された。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明に係るハフニウムの表面発色
処理方法によれば、金、青、黒色など重厚な色調が得ら
れると共に、発色面が優れだ耐摩耗性と耐食性を有し、
しかも容易に且つ安価に処理することができ、装飾品と
して種々の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法に用いるオートクレーブ装置の概略構
成を示す説明図である。 １・・・ノ・フニウム、２・・・酸化皮膜形成装置、３
・・・水蒸気発生装置、４・・・真空列？ンプ、５・・
・水、６・・・パルプ、７・・・水蒸気、８・・・水蒸
気発生装置醒の圧力計、９・・・酸化皮膜形成装置の圧
プＪ　Ｍｔ、１０・・・安全弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ハフニウムを、圧力が０．１〜１５ｏｋｙ／口２で、温
   度が３７０〜５００℃の水蒸気雰囲気中に保持して、表
   面に酸化ハフニウム薄膜を形成することを特徴とするハ
   フニウムの表面発色処理方法。