JPS6389654A - 金色を呈する物品 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種外装部品、眼鏡の縁、文房具、装身具、
装飾品などに応用可能な金色を呈する物品に関するもの
である。

（従来の技術） 従来より窒化チタンや窒化タンクルなどの窒化物が成る
条件の下で金色を呈することが知られており、高価な金
メッキの代替技術として各種装飾品や外装ケースに利用
され始めている。この公知技術は、金属チタンや金属タ
ンタルを窒素雰囲気中にてスパッタリングまたは蒸着ま
たはイオンプレーティングし、対象素材上にチタンやタ
ンタルなどの窒化物をコーティングするものであった。

（発明が解決しようとする問題点） この公知技術において、チタンやタンタルの窒化物を形
成する際の反応雰囲気中の窒素ガスの圧力が、形成され
る窒化物の色調を大きく左右させる。特に金色を呈する
窒素ガスの圧力範囲は非常に限られた範囲である。例え
ば、窒化チタンを例にとって説明すると、横軸に窒素雰
囲気の圧力をとり、縦軸に比抵抗をとって示した第２図
示のグラフのように、金色を呈する膜が形成される圧力
範囲Ａは非常に限られた範囲であり、その範囲より低い
圧力範囲では銀白色を呈し、それより高い圧力範囲では
赤褐色から茶褐色を呈する。この色調の変化は膜表面の
結晶構造の変化が主な要因であり、金色を呈するのは、
膜表面の結晶構造が立方晶形の（１１１）面を主面とし
て（２００）面が表面に現れた場合であり、このときの
両者の割合は約５＝１である。このように若干の窒素ガ
スの圧力変動が色調を大きく左右させるので、全固有の
美しい高級感のある色調を再現性よく得るためには、窒
素ガスの分圧を高精度に管理することが要求される。し
かしそれは、工業的に大量生産する場合、非常に困難な
ことである。

そこで、再現性よく美しい金色を得るために、特公昭５
９−２６６６４号公報では、窒化チタンや窒化タンタル
などよりなる金色硬質化合物を形成し、さらにその表面
に金あるいは金合金による金色被覆層を形成することを
提案してている。この改良技術によれば、美しい金色を
呈するが、それは表面の金による被覆層の輝きによって
得られるものである。金色被覆層はコストの点から極め
て薄く形成される。金色被覆層は容易に摩耗を生じるが
、その下層の硬質化合物自体も一応金色を呈しているこ
とから、金色被覆層が摩耗してもそれが目立たないとい
うものであった。しかし、この改良技術は、製造に手間
がかかり、金を必要とする分だけコストが高くつく問題
があった。

そこで本発明は、高価な金の代替品として利用可能な金
色を呈する物品を低コストで提供することを目的とする
ものである。

本発明の他の目的は、工程管理を厳格にすることなく再
現性よく同一色調を得ることが可能な金色物品を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴は、部材の表面上に、窒化チタンと周期率
表のＶａ族またはＶＩａ族の中の少なくとも一つの元素
の窒化物とを複合する複合膜が形成してあり、この複合
膜の表面にさらに窒化チタン膜が形成しであるところあ
る。

（作用） 素材の表面に形成される複合膜は多結晶であり、立方晶
形の（１１１）面を主面として（２００）面が表面に現
れた構造をしている。これはチタンなどの窒化物が金色
を呈するときの結晶構造と一致している。この複合膜上
に析出される窒化チタン膜は、下層の複合膜の表面結晶
構造に従って成長してゆく。その結果として上層の窒化
チタン膜の結晶構造も複合膜と同様に立方晶形の（１１
１）面を主面として（２００）面が表面に現れた構造と
なり、安定した金色を呈することになる。

（発明の効果） 本発明は、上層の窒化チタン膜の結晶構造をその下層の
複合膜にて決定するようにしたため、再現性よく同一の
結晶構造を有する窒化チタン膜が得られ、安定して同じ
色調の金色の膜を得ることが容易である。複合膜の結晶
構造は、複合する窒化チタンと、Ｖａ族元素またはＶｌ
ａ族元素の中の少なくとも一つの元素の窒化物との成分
比で決定されから、反応性雰囲気としての窒素ガスの圧
力変動の色調に対する影響を少なくすることができる。

（実施例） 窒化チタンと窒化タンタルとからなる複合膜を用いた実
施例について説明する。

ターゲットとして金属チタンと金属タンタルとを用い、
窒素ガスの分圧を（２，５〜４．０）Ｘ１０＝Ｐａの圧
力とし、それに不活性ガスとしてアルゴンガスを加え、
窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスの圧力を（１，０〜
１０）　Ｘ　１０−’Ｐａとして、直流または高周波に
て金属チタンと金属タンタルを同時にスパッタリングす
る。この場合、最終的な複合膜の成分比がタンタル２５
〜５５重量％の範囲内になるように調合した金属チタン
と金属タンタルの複合ターゲットを用いてもよい。

また金属チタンと金属タンタルを別々同時にスパッタリ
ングする場合は、両ターゲット上にシャッターを設置し
、シャッターの開閉度により成分比を制御する。このよ
うに成分比を決定してスパッタリングし、複合膜をコー
ティングする。その後で別の金属チタンターゲットを用
い、または金属チタンターゲットのみを同様の条件でス
パッタリングし、複合膜上に窒化チタン膜をコーティン
グする。

以下にこの具体例を更に詳細に説明する。

実施例　Ｉ ＡＢＳ樹脂にて形成した部品をスパッタリング装置内に
入れ、（１，Ｏ〜２．　０）　Ｘ　１０−３Ｐａ程度の
真空に減圧したのち、窒素ガスを３．０×１０−”Ｐａ
の圧力まで注入し、さらにアルゴンガスを加え、この混
合ガスの圧力を６．０Ｘ１０−１Ｐａの圧力とし、金属
チタン、金属タンタルの両ターゲット上にシャッターを
設けて、金属チタン上のシャッターを全開、金属タンタ
ル上のシャッターを１／３開とし、高周波出力８　Ｗａ
ｔｔ／　ｃｄにて反応性スパッタリングを行なった。Ａ
ＢＳ樹脂上にコーティングされた複合膜には、窒化チタ
ン、窒化タンタル、窒素と反応しなかった若干の金属チ
タンや金属タンタルが含まれているが、タンタルの成分
比は４５重量％であった。

その後で窒素ガスとアルゴンガスの条件をそのままにし
、金属チタンのみを高周波出力８　Ｗａｔｔ／ｃｄにて
反応性スパッタリングを行ない、上記複合膜上に窒化チ
タン膜をコーティングした。この場合スパッタリング法
によるため、成膜時の温度を７０℃以下に制御できるの
で、樹脂の変形等はなく、金属感がありかつ光沢のある
金色のコーティングが得られた。またその硬度、密着性
、耐蝕性が窒化チタン単体の場合よりも優れるなど、耐
摩耗性、耐蝕性に優れ、しかも装飾性に富んだ金色硬質
膜が得られた。

また、窒化チタンと窒化タンタルとを複合した複合膜は
多結晶膜であり、立方晶形の（１１１）面を主面として
（２００）面が表面に現われた構造を示し、これは窒化
チタンが金色を呈するときの構造と一致している。この
複合膜上に析出される窒化チタンは、下層の複合膜の表
面結晶構造に従って結晶成長してゆく。その結果、上層
の窒化チタン膜の結晶構造も複合膜と同様に立方晶形の
（１１１）面を主面として（２００＞面が表面に現われ
た構造となり、上層の窒化チタン膜は安定した金色を呈
することになる。

この窒化チタン膜の組織をＸ線回折した結果を第１図に
示す。このグラフにおいて、窒化チタンの（１１１）面
は（２００）面の約５倍に達し、主面となっており、（
２００）面も表面に現われていることが判る。

複合膜の結晶構造が前述の構造を示し、この複合膜の上
に成膜した窒化チタン膜も同じ構造となって金色を呈す
るのは、複合膜におけるタンタル成分比が２５〜５５重
量％の範囲のときである。

複合膜のタンタル成分比が２５重量％より少ない場合に
は、立方晶形の（１１１）面のみが表面に現われた構造
を示し、また５５重量％より多い場合には、成分比の増
大と共に（２００）面の割合が増大し、７５重量％で完
全に（１１１）面と（２００）面が逆転し、（２００）
面が主面となる構造を示し、いずれの場合にも上層の窒
化チタン膜は金色を呈しない。

実施例　２ ターゲットとして金属チタンと金属バナジウムを用い、
上記と同様の条件でＡＢＳ樹脂製部品上に窒化チタンと
窒化バナジウムとからなる複合膜をコーティングし、そ
の上に窒化チタン膜をコーティングした。この場合、上
層の窒化チタン膜が金色を呈するのは、下層の複合膜の
バナジウム成分比が１０〜３１重量％の範囲のときであ
った。

実施例　３ ターゲットとして金属チタンと金属ニオブを用い、上記
と同様の条件でＡＢＳ樹脂製部品上に窒化チタンと窒化
ニオブとからなる複合膜をコーティングし、その上に窒
化チタン膜をコーティングした。この場合、上層の窒化
チタン膜が金色を呈するのは、下層複合膜のニオブ成分
比が１４〜３９重量％の範囲ときであった。

実施例　４ ターゲットとして金属チタンと金属クロムを用い、上記
と同様の条件でＡＢＳ樹脂製部品上に窒化チタンと窒化
クロムとからなる複合膜をコーティングし、その上に窒
化チタン膜をコーティングした。この場合、上層の窒化
チタン膜が金色を呈するのは、下層複合膜のクロム成分
比が１２〜３５重量％の範囲のときであった。

実施例　５ ターゲットとして金属チタンと金属モリブデンを用い、
上記と同様の条件でＡＢＳ樹脂製部品上に窒化チタンと
窒化モリブデンとからなる複合膜をコーティングし、そ
の上に窒化チタン膜をコーティングした。この場合、上
層の窒化チタン膜が金色を呈するのは、下層複合膜のモ
リブデン成分比が１７〜４３重量％の範囲のときであっ
た。

実施例　６ ターゲットとして金属チタンと金属タングステンを用い
、上記と同様の条件でＡＢＳ樹脂製部品上に窒化チタン
と窒化タングステンとからなる複合膜をコーティングし
、その上に窒化チタン膜を同様にしてコーティングした
。この場合、上層の窒化チタン膜が金色を呈するのは、
下層複合膜のタングステン成分比が２７〜５９重量％の
範囲のときであった。

なお、蒸着、イオンプレーティングにて成膜する際に、
蒸発源としてＥＢ（電子ビーム）法を採用する場合は、
一つの装置内に２つの電子銃およびるつぼを設け、金属
チタンや金属タンタルなど所定の添加元素を独立に適当
な蒸発速度条件のもとに窒素雰囲気中にて蒸着およびイ
オンプレーティングを行ない、複合膜を成膜する。この
とき複合膜の添加元素の成分比が上記した範囲となるよ
うな蒸発速度条件を選べばよい。なお１つの電子銃およ
びるつぼの場合には、あらかじめ適当な成分比調合した
試料を入れて同時に蒸発させてもよい。

また、本発明は合成樹脂、金属またはセラミックなど被
着対象となる素材を特に限定するものではないが、これ
ら素材上にニッケルやクロムなどの下地被膜をメッキ等
の方法で形成し、その上に上記したような複合膜をコー
ティングしてもよい。

またはこれら素材上にあらかじめスパッタリング。

蒸着、イオンプレーティングにてクロム、ニクロム、ニ
ッケル等の金属を下地コーティングし、その後連続して
前述したような複合膜のコーティングを実施してもよい
。

すなわち密着性向上の目的で、また特に素材が耐食性に
劣る金属である場合には、その耐食性向上の目的も兼ね
て下地被膜が設けられることもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による上層の窒化チタン膜の組織をＸ線
回折装置にて分析した結晶構造分析図、第２図は従来法
にて窒化チタン膜を形成した場合の窒素ガスの圧力変化
と窒化チタン膜の色調の変化を説明する説明図である。 回前角θ 窒素分圧（ｘｌσ２Ｐａ）−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部材の表面上に、窒化チタンと周期率表のＶａ族ま
   たはVIａ族の中の少なくとも一つの元素の窒化物とを複
   合する複合膜が形成してあり、この複合膜の表面に窒化
   チタン膜が形成してあることを特徴とする金色を呈する
   物品。 ２、上記複合膜は、窒化チタンと窒化タンタルとを複合
   したものであって、タンタルの成分比が２５〜５５重量
   ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の金色を呈する物品。 ３、上記複合膜は、窒化チタンと窒化バナジウムとを複
   合したものであって、バナジウムの成分比が１０〜３１
   重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の金色を呈する物品。 ４、上記複合膜は、窒化チタンと窒化ニオブとを複合し
   たものであって、ニオブの成分比が１４〜３９重量％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金
   色を呈する物品。 ５、上記複合膜は、窒化チタンと窒化クロムとを複合し
   たものであって、クロムの成分比が１２〜３５重量％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の金
   色を呈する物品。 ６、上記複合膜は、窒化チタンと窒化モリブデンとを複
   合したものであって、モリブデンの成分比が１７〜４３
   重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の金色を呈する物品。 ７、上記複合膜は、窒化チタンと窒化タングステンとを
   複合したものであって、タングステンの成分比が２７〜
   ５９重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の金色を呈する物品。 ８、上記複合膜は、蒸着またはスパッタリングまたはイ
   オンプレーティングのいずれかによって形成されたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７
   項に記載の金色を呈する物品。 ９、上記部材の素材は、合成樹脂、金属またはセラミッ
   ク等からなり、この素材表面にはメッキまたはコーティ
   ング処理によってニッケル、クロム等の下地被膜が形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   第７項に記載の金色を呈する物品。