JPWO2009038152A1 - 装飾部品 - Google Patents

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Abstract

〔課題〕ピンク色のAu合金硬質被膜を有する装飾部品において、被膜に傷が生じるか被膜が剥げても、肉眼で傷、剥がれを視認されにくくすることで、長期の使用でも高級感のあるピンク色の美観を維持すること。〔解決手段〕表面にピンク色のAu合金被膜を有する硬化層を含む装飾部品において、硬化層は基材側から基地層、下地層および仕上層を有し、基地層は、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層からなり、下地層は、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造からなり、仕上層はAu合金層からなることを特徴とする。

Description

本発明は、基材と、該基材上の硬化層とからなる装飾部品に関するものであり、より詳しくは、該硬化層の最上面にピンク色のAu合金硬質被膜を有する装飾部品に関するものである。
時計ケース、時計バンド、ネックレス、イアリング、ピアス、指輪、メガネフレーム、ペンダント、ブローチ、ブレスレットなどの装飾部品には、部品加工が容易な軟質基材であるステンレス、TiおよびTi合金などが広く採用されている。しかしながら、これらの軟質基材を加工した装飾部品は使用中のキズの発生などによる外観品質の低下が大きな問題として指摘されている。これは、主に、軟質基材の表面硬度がビッカース硬度でHv=200程度の低い硬度であることに起因するものであり、これを解決するために種々の表面硬化処理が試みられている。
また、上記装飾部品には高い装飾性が要求され、装飾部品として高級感のあるピンク色が好まれ、ピンク色を確保した表面硬化処理技術が種々試みられている。
ピンク色を有する装飾部品としては、ピンク色を有する炭窒化チタン被膜上に重量比で1〜25%のパラジウム(Pd)を含むピンク色合金被膜を形成する外装部品が開示されている(特許文献1)。この先行技術では、イオンプレーティング法でピンク色を有する炭窒化物を約1μm形成し、その後10%のPdを含むAu合金を約0.1μm形成することが開示されている。さらに、イオンプレーティング法でピンク色を有するTiの炭窒化物を約1μm形成し、その後、銅被膜を0.05μm形成した後、湿式メッキ法でAu−Pd合金を0.1μm形成する装飾部品が開示されている。すなわち、Tiの炭窒化物は硬くて耐傷性に優れピンク色を有しているが明度が低く暗いので、明度の高いピンク色のAu合金被膜をその上に形成し、耐傷性を維持することが行われている。
また、基材表面に窒化Ti膜をイオンプレーティングで0.5μm形成し、次に窒化TiとAgまたはCuとの共析膜をイオンプレーティングで0.3μm形成し、さらにAu-Pt系のピンクゴールド膜を湿式メッキで0.2μm形成する方法が開示されている(特許文献2)。ここでも、硬い窒化TiとAgまたはCuとの共析膜の上にピンク色のAu合金膜を形成し、耐傷性を維持することが行われている。
特開昭61−127863号公報(3頁) 特開昭63−53267号公報(4頁)
しかしながら、ピンク色のAu合金被膜は一般に硬度が小さいので傷つきやすく装飾部品としての美観を損ね易い問題があった。すなわち、ピンク色のAu合金被膜が0.1〜0.2μmと厚い場合、この被膜に生じる傷は肉眼で視認され易いほど深いために、結果として装飾品の美観を損ねる。また、ピンク色のAu合金被膜が0.1μmより薄い場合は、被膜の傷や剥がれは浅くなり目立ち難くなるものの、ピンク色ではあるが明度の低い(暗い)下の層が見えることになり、色調の違いとして視認され高級感のあるピンク色の美観を損ねることになってしまう。
そこで本発明では、ピンク色のAu合金硬質被膜を有する装飾部品の該被膜(最外層)に傷が生じるか該被膜が剥げても、肉眼で傷、剥がれを視認されにくくすることで、長期の使用でも高級感のあるピンク色の美観を維持できるピンク色のAu合金硬質被膜を有する装飾部品を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、上記問題を解決するために種々検討を重ねた結果、基地層と仕上層(最外層)との間に下地層を設けることにより、装飾部品の仕上層に傷、剥がれが生じても肉眼で傷、剥がれを視認されにくく、長期の使用でもピンク色の美観を維持できることを見出した。
すなわち、本発明に係る装飾部品(表面にピンク色のAu合金被膜を有する硬化層が形成された装飾部品)は、基材と、該基材上の硬化層とからなる装飾部品であって、上記硬化層は基材側から、基地層、下地層および仕上層が積層されてなり、上記基地層は、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成され、上記下地層は、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造から構成され、上記仕上層は、Au合金層から構成されることを特徴とする。
上記下地層のAu合金層または上記仕上層のAu合金層は、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなり、規則格子を含むAu合金層であることが好ましい。
上記下地層の化合物層は、Hf、TiまたはZrと窒素とからなる化合物、あるいはHf、TiまたはZrと窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。
上記基地層の金属層は、Hf、TiまたはZrから形成され、上記基地層の化合物層が、該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素とからなる化合物、または該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。
上記下地層は、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、該単位を1〜11回繰り返す積層構造から構成されることが好ましい。
上記下地層の厚さは、0.01〜0.12μmであることが好ましい。
また、上記基材は、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuおよびCu合金の中から選ばれる、少なくとも一つの金属であることが好ましい。
また、上記基材は、セラミックスであることも好ましい。
本発明に係る装飾部品の製造方法は、基材と、該基材側から基地層、下地層および仕上層が積層された硬化層とからなる装飾部品の製造方法であって、上記基材上に、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成される基地層を積層する基地層積層工程と、上記基地層上に、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造から構成される下地層を積層する下地層積層工程と、上記下地層上に、Au合金層から構成される仕上層を積層する仕上層積層工程とを含むことを特徴とする。
また、上記下地層のAu合金層または上記仕上層のAu合金層は、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなり、上記仕上層積層工程後に、上記硬化層が形成された基材を不活性雰囲気中または減圧下にて300〜400℃で1〜3時間加熱して、上記下地層のAu合金層または上記仕上層のAu合金層を、規則格子を含むAu合金層とする規則格子生成工程をさらに含むことが好ましい。
上記下地層の化合物層は、Hf、TiまたはZrと窒素とからなる化合物、あるいはHf、TiまたはZrと窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。
上記基地層の金属層は、Hf、TiまたはZrから形成され、上記基地層の化合物層が、該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素とからなる化合物、または該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。
上記下地層は、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、該単位を1〜11回繰り返す積層構造から構成されることが好ましい。
上記下地層の厚さは、0.01〜0.12μmであることが好ましい。
上記基材は、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuおよびCu合金の中から選ばれる、少なくとも一つの金属であることが好ましい。
また、上記基材は、セラミックスであることも好ましい。
上記基地層、上記下地層および上記仕上層は、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびアーク式イオンプレーティング法の中から選ばれる乾式メッキ法により積層されることが好ましい。
本発明のピンク色を有する装飾部品は、基材と硬化層被膜とを有するものであり、その硬化層被膜は、Au合金の仕上層と、Hf,TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む下地の化合物層および下地のAu合金層が交互に積層された積層構造からなる下地層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層からなる基地層とからなるものである。
ここで、本発明に用いられる下地層を含まない場合を述べる。基地層は1800Hv以上の硬度を有する硬い層であり、仕上層は300Hv以下の硬度で比較的軟らかい層である。また、基地層は可能な限り仕上層のピンク色の色調に合わせた色調としても、基地層は仕上層に比べ明度(L*a*b*表色系のL*)が小さく、明らかに異なった色として視認されるため、仕上層に傷、剥がれが生じると基地層が見えていまい、仕上層の高級感のあるピンク色の美観を維持できない。
次に本発明のように下地層を有する場合(仕上層と基地層の間に上記の下地層を配置する場合)について述べる。下地層は1600Hv以上の硬度を示し、傷、剥がれは下地層で留まり基地層まで達しない。かつ下地層の色調は仕上層のピンク色の色調に近いものであるので、仕上層に傷、剥がれが生じても肉眼で傷、剥がれが視認されにくく、長期の使用でも高級感のあるピンク色の美観を維持できるものである。
また、仕上層、下地層におけるAu合金に規則格子を析出させた場合は、析出硬化により仕上層および下地層の硬度が上昇し、したがって傷、剥がれが小さいものとなり(傷、剥がれが起こりにくくなり)、耐傷性がいっそう向上するものである。
本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品の硬化層を表す断面模式図である。 本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品表面のXRDパターンを示す図である。 本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品のAFM測定の結果を示す図である。 本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品のAFM測定の結果を示す図である。
符号の説明
1 仕上層
2 下地層
3 基地層
4 基材
5 化合物層
6 Au合金層
7 積層部
以下、本発明によるピンク色を有する装飾部品の実施の形態について具体的に説明する。
本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品の硬化層を表す断面模式図を図1に示す。このように本発明による装飾部品は、基材4とピンク色の硬化層被膜からなり、硬化層被膜は基地層3、下地層2、仕上層1とから構成され、硬化層被膜は、通常、スパッタリング法、イオンプレーティング法、アーク法により形成される。
上記基材4には、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、Cu、およびCu合金の中から選ばれる少なくとも1つの金属またはセラミックスを用いる。
また、上記基地層3は、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、金属層上に金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層から構成される。基地層3の膜厚は1.0μm以上が好ましい。また基地層3の色調は仕上層1の色調により近い色調を示すように窒素、炭素および酸素の量を制御したものを通常用いる。しかし、Hf、TiまたはZrからなるピンク色の炭窒酸化物は、ピンク色のAu合金に比べ明度が低いので、明らかに異なった色として視認される。
ここで、本発明による基地層3の色調は、L*a*b*表色系で表され、代表的な値は、L*:64.2、a*:13.2、b*:22.1である。ここで、仕上層1であるAu合金のみの被膜の色調(高級感のあるピンク色の色調)のL*a*b*表色系の代表的な値は、L*:84.3、a*:13.0、b*:21.5である。ここで、仕上層1であるAu合金のみの被膜に対する基地層3の色差は、ΔE*a*b*:20.1と大きく、これは明度L*の差によるものである。
また、本発明による下地層2(基地層3を含む)の色調の代表的な値は、L*:74.0、a*:13.1、b*:21.9である。ここで、仕上層1であるAu合金のみの被膜に対する基地層3を含む下地層2の色差は、ΔE*a*b*:10.4であり、上記基地層3の色差に比べ小さく、より仕上層1の色調に近い。
本発明によって得られた装飾部品の色調の代表的な値は、L*:82.1、a*:13.1、b*:21.3である。ここで、仕上層1であるAu合金のみの被膜に対する基地層3、下地層2を含む仕上層1の色差は、ΔE*a*b*:2.2である。この色差が本発明における装飾部品の色調を示すことになり、ΔE*a*b*<3.0が好ましく、高級感のあるピンク色のAu合金の色調と言えるものである。
また、上記下地層2におけるAu合金層6、化合物層5の積層の繰り返し数nは、Au合金層6、化合物層5の膜厚に応じて変化することができ、下地層2の膜厚は0.12μm以内が好ましい。なお、図1の積層部7はAu合金層6および化合物層5が交互に積層している部分である。
また、上記仕上層1におけるAu合金層は、AuとCuを主成分として、Pd、Pt、Ag、Niの金属うち一種類または二種類以上の金属を含むAu合金である。また、図2のXRDで検出されるような規則格子を含むAu合金層であることがより好ましい。
本発明による仕上層1(基地層3、下地層2を含む)の硬度は、表面硬度(硬度計(フィッシャースコープH100)を用いて、荷重5mN、10秒保持)が、通常1500〜2000Hv、好ましくは1700〜2000Hvである。
以下、本発明に係る装飾部品の実施の形態についてより詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
実施の形態1に係る装飾部品は、基材4と、該基材4上の硬化層とからなる装飾部品であって、上記硬化層は基材4側から、基地層3、下地層2および仕上層1が積層されてなる(図1参照)。
<基材>
基材4としては、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuおよびCu合金の中から選ばれる少なくとも一つの金属、セラミックスまたはプラスチックが用いられる。好ましくは、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuまたはCu合金、あるいはセラミックスが用いられる。
ステンレス鋼としては、Fe−Cr系合金(具体的にはSUS405、SUS430、SUS434、SUS444、SUS429、SUS430F等)、Fe−Cr−Ni系合金(具体的にはSUS304、SUS303、SUS316、SUS316L、SUS316J1、SUS316J1L等)などが挙げられる。セラミックスとしては、Al23、SiO2、TiO2、Ti23、ZrO2、Y23、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の酸化物系セラミックス、AlN、Si34、SiN、TiN、BN、ZrN、HfN、VN、TaN、NbN、CrN、Cr2N等の窒化物系セラミックス、グラファイト、SiC、ZrC、Al43、CaC5、WC、TiC、HfC、VC、TaC、NbC等の炭化物系のセラミックス、ZrB2、MoB等のホウ化物系のセラミックス、これらのうちの二種類以上を組み合わせた複合セラミックスが挙げられる。また、プラスチックとしては、従来公知の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。
基材4の形状は、所望の装飾部品が得られるような形状であれば特に制限されない。
<基地層>
基地層3は、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成される。このような基地層3を設けることにより、硬度が高くなり、装飾部品の耐傷性が向上する。
化合物層を形成する化合物としては、たとえば、Hf、TiまたはZrの窒化物、炭化物または炭窒酸化物が挙げられる。
上記のうちで、色調の観点から、金属層が、Hf、TiまたはZrから形成され、化合物層が、該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素とからなる化合物、または該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。いいかえると、金属層がHfから形成され、化合物層がHfの窒化物または炭窒化物(本明細書においてHfNまたはHfCNともいう。)から形成されるか、金属層がTiから形成され、化合物層がTiの窒化物または炭窒化物(本明細書においてTiNまたはTiCNともいう。)から形成されるか、あるいは金属層がZrから形成され、化合物層がZrの窒化物または炭窒化物(本明細書においてZrNまたはZrCNともいう。)から形成されることがより好ましい。
HfNを用いる場合、HfNからなる層中の窒素の含有率は、通常4〜14質量%であり、残部はHfである(Hfおよび窒素の合計を100質量%とする。)。HfCNを用いる場合、HfCNからなる層中の窒素の含有率は、通常3〜14質量%であり、炭素の含有率は、通常3〜12質量%であり、残部はHfである(Hf、炭素および窒素の合計を100質量%とする。)。TiNを用いる場合、TiNからなる層中の窒素の含有率は、通常13〜37質量%であり、残部はTiである(Tiおよび窒素の合計を100質量%とする。)。TiCNを用いる場合、TiCNからなる層中の窒素の含有率は、通常13〜37質量%であり、炭素の含有率は、通常4〜34質量%であり、残部はTiである(Ti、炭素および窒素の合計を100質量%とする。)。ZrNを用いる場合、ZrNからなる層中の窒素の含有率は、通常7〜24質量%であり、残部はZrである(Zrおよび窒素の合計を100質量%とする。)。ZrCNを用いる場合、ZrCNからなる層中の窒素の含有率は、通常7〜24質量%であり、炭素の含有率は、通常6〜21質量%であり、残部はZrである(Zr、炭素および窒素の合計を100質量%とする。)。なお、含有率は、PHYSICL ELECTRONICS社製のXPS(QUANTUM 2000)を用いて定量分析した値である。
これらのうちで、TiCNはピンク色の色調を有し、硬度に優れるため、金属層がTiから形成され、化合物層がTiCNから形成されることが特に好ましい。
基地層3の厚さは、通常1.0μm以上、好ましくは1.0〜2.0μmである。なお、膜厚は、SEMにより測定した値である。基地層の膜厚において、金属層の厚さは通常5〜20%を占め、化合物層の厚さは通常80〜95%を占める。
金属層がTiから形成され、化合物層がTiCNから形成され、膜厚が上記範囲にある基地層3を基材4上に形成した場合、L*a*b*表色系において、通常L*:60〜70となり、ピンク色の色調が得られる。ところで、高級感のあるピンク色の色調を示す代表的な合金であるAu-Cu-Pd合金からなる被膜および上記基地層3を形成した基材4の色差ΔE*a*b*は、通常15〜25である。また、Au-Cu-Pd合金被膜のL*a*b*は以下のようにして求めた値である。Siウェハの基板(10mm×10mm)にスパッタリング法により約1μmの厚さにAu-Cu-Pd合金を成膜する。次いで、この膜について、コニカミノルタ社製の色彩色差計(CM2600d)を用い、JIS Z 8729で規定されるL*a*b*表示の色調測定を行った値である。
また、金属層がTiから形成され、化合物層がTiCNから形成され、膜厚が上記範囲にある基地層3を基材4上に形成した場合、表面硬度(硬度計(フィッシャースコープH100)を用いて、荷重5mN、10秒保持にて測定した。)は、通常1800〜2500Hvである。
<下地層>
下地層2は、Au合金層6と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層5とが交互に積層された積層構造から構成される。具体的には、基地層3側にAu合金層6が形成され、仕上層1側(最外層)に化合物層5が形成される。このような下地層2を設けることにより、装飾部品において、高い耐傷性が得られる。
上記のうちで、Au合金層6は、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属(その他の金属)を含むAu合金からなることが好ましく、AuおよびCuを主成分として、Pdを含む金属(本明細書においてAu−Cu−Pd合金ともいう。)からなることがより好ましい。上記Au合金においては、Auの含有率は79.5〜94.5質量%、Cuの含有率は5〜20質量%、その他の金属の含有率は合計で0.5〜5質量%であることが望ましい(ここで、Au、Cuおよびその他の金属の合計を100質量%とする。)。なお、含有率は、JEOL社製のEPMA(JXA8200)により定量分析を行った値である。このようなAu合金であれば、得られた装飾部品において、高級感のあるピンク色の色調とともに、より高い耐傷性が得られる。
化合物層5を形成する化合物としては、たとえば、Hf、TiまたはZrの窒化物、炭化物または炭窒酸化物が挙げられる。
化合物層5は、色調の観点から、Hf、TiまたはZrと窒素とからなる化合物、あるいはHf、TiまたはZrと窒素および炭素とからなる化合物から形成されることが好ましい。いいかえると、HfN、HfCN、TiN、TiCN、ZrNまたはZrCNから形成されることがより好ましい。これらを用いる場合、層中の窒素、炭素の含有率は、基地層の化合物層の場合と同様である。
これらのうちで、色調および耐傷性の観点から、TiCNが特に好適に用いられる。
Au合金層6および化合物層5の厚さは、それぞれ好ましくは0.005〜0.03μmであり、下地層2の厚さ(積層構造全体の厚さ)は、好ましくは0.01〜0.12μmである。また、下地層2は、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、この単位を1〜11回繰り返す積層構造(n=1〜11の積層構造)、好ましくは4〜6回繰り返す積層構造(n=4〜6の積層構造)であることが望ましい。なお、n=4〜6であると、耐傷性試験で傷が基地層まで入り難く、耐傷性により優れる。また、試験跡の色調の違和感が抑えられる。Au合金層6および化合物層5の厚さが0.005μm未満であると、両層の積層構造が形成されず、混合層となる場合がある。また、Au合金層6および化合物層5の厚さが0.01μm前後であると、積層による効果がより優れる。
得られる装飾部品の色調、硬度および耐傷性の観点から、実施の形態1において、Au合金層6が、Au−Cu−Pd合金からなり、化合物層5が、TiCNからなり、Au合金層6、化合物層5および下地層2の膜厚ならびにnが上記範囲にあるときが特に好ましい(本明細書において、このような特に好ましい態様の下地層を下地層Aともいう)。
基材4および基地層3上に、この下地層Aを設けると、L*a*b*表色系において、下地層Aを設ける前よりもL*は大きくなり、通常L*:70〜78となり、ピンク色の色調が得られる。また、この場合、Au-Cu-Pd合金被膜との色差ΔE*a*b*は、下地層Aを設ける前よりも小さくなり、通常5〜15である。
また、基材4および基地層3上に、この下地層Aを設けると、表面硬度は、通常1600〜2200Hvである。
L*およびΔE*a*b*の値の比較から明らかなように、このような特に好ましい態様の下地層Aの色調は、基地層3の色調よりも仕上層1の色調に近く、高級感のあるピンク色である。この下地層A上に、後述するような膜厚が0.1μm以下の仕上層1を設けると、下地層Aと仕上層1との色調が混ざって視認されるが、上述のように下地層Aの色調は優れているため、上記混ざって視認される色調も高級感のあるピンク色となる。また、仕上層1が傷ついても、下地層Aは硬度および耐傷性に優れるため、傷は下地層Aで留まり基地層3には達し難い。さらに、仕上層1が傷ついて下地層Aが露出したときも、下地層Aは上述のように色調に優れるため、傷が目立ちにくく、装飾部品の美観が保たれる。
<仕上層>
仕上層1は、Au合金層から構成される。このような仕上層1を設けることにより、装飾部品において、高級感のあるピンク色の色調が得られる。
上記のうちで、仕上層1は、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属(その他の金属)を含むAu合金からなることが好ましく、Au−Cu−Pd合金からなることがより好ましい。上記Au合金においては、Auの含有率は79.5〜94.5質量%、Cuの含有率は5〜20質量%、その他の金属の含有率は合計で0.5〜5質量%であることが望ましい。このようなAu合金によれば、高級感のあるピンク色の色調が得られる。
仕上層1の厚さは、通常0.005〜0.1μmであり、好ましくは0.01〜0.1μmである。上記範囲よりも小さすぎると、下地層2の色調が強く表れて、高級感のあるピンク色の色調が得られない場合がある。上記範囲より大きすぎると、仕上層が傷ついたときの傷が深くなり視認されやすくなる場合がある。なお、仕上層1の厚さが0.1μm未満であると傷がより目立たない。
仕上層1の表面粗さRaは、通常1.0〜10.0nmである。この範囲であると、明度に優れる。なお、Raは、JIS B0601−1994に規定される算術平均粗さを示し、KLA−Tencor社製の触針式表面粗さ測定装置(Alpha−Step IQ)を用いて測定した値である。
基材4、基地層3および下地層A上に、膜厚が0.01〜0.1μmであり、Au−Cu−Pd合金からなる仕上層1(本明細書において、このような特に好ましい態様の仕上層を仕上層Aともいう。)が設けられた装飾部品では、L*a*b*表色系において、仕上層Aを設ける前よりもL*は大きくなり、通常L*:80〜86となり、高級感のあるピンク色の色調が得られる。また、この場合、Au-Cu-Pd合金被膜との色差ΔE*a*b*は、仕上層Aを設ける前よりも小さくなり、通常0〜3である。
また、基材4、基地層3および下地層A上に、仕上層Aが設けられた装飾部品では、表面硬度は、通常1500〜2000Hvである。
このような特に好ましい態様の仕上層Aを下地層Aと組み合わせると、装飾部品において、下地層Aと仕上層Aとの色調が混ざって特に高級感のあるピンク色が視認され、優れた耐傷性も得られる。
<装飾部品>
本発明に係る装飾部品は、上述したような硬化層を有し、時計ケース、時計バンド、ネックレス、イアリング、ピアス、指輪、メガネフレーム、ペンダント、ブローチ、ブレスレットなどとして使用される。
<製造方法>
実施の形態1に係る装飾部品の製造方法は、基材と、該基材側から基地層、下地層および仕上層が積層された硬化層とからなる装飾部品の製造方法であって、上記基材上に、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成される基地層を積層する基地層積層工程と、上記基地層上に、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造から構成される下地層を積層する下地層積層工程と、上記下地層上に、Au合金層から構成される仕上層を積層する仕上層積層工程とを含む。
基地層積層工程、下地層積層工程および仕上層積層工程において、基地層、下地層および仕上層は、たとえばスパッタリング法、イオンプレーティング法、アーク式イオンプレーティング法等の乾式メッキ法により形成される。
より具体的には、基地層積層工程の金属層を形成する際においては、通常、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、ガスプラズマへの投入電力とを適宜コントロールすることで、所望の含有率を有する層が得られる。また、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、ガスプラズマへの投入電力とを適宜変えることで膜厚を制御できる。化合物層を形成する際においては、通常、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、反応性ガスであるN2、CH4などの流量と、ガスプラズマへの投入電力とを適宜コントロールすることで、所望の含有率を有する層が得られる。また、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートとガスプラズマへの投入電力とを適宜変えることで膜厚を制御できる。
下地層積層工程のAu合金層を形成する際においては、通常、スパッタターゲットのAu合金組成とガスプラズマへの投入電力とを適宜コントロールすることで、所望の含有率を有する層が得られる。また、Au合金の蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、ガスプラズマへの投入電力とを適宜変えることで膜厚を制御できる。化合物層を形成する際においては、通常、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、反応性ガスであるN2、CH4などの流量と、ガスプラズマへの投入電力とを適宜コントロールすることで、所望の含有率を有する層が得られる。また、金属であるTi、Zr、Hfの蒸発レートあるいはスパッタリングレートとガスプラズマへの投入電力とを適宜変えることで膜厚を制御できる。
仕上層積層工程においては、通常、スパッタターゲットのAu合金組成とガスプラズマへの投入電力とを適宜コントロールすることで、所望の含有率を有する層が得られる。また、Au合金の蒸発レートあるいはスパッタリングレートと、ガスプラズマへの投入電力とを適宜変えることで膜厚を制御できる。
〔実施の形態2〕
実施の形態2に係る装飾部品は、基本的に実施の形態1と同様であり、さらに以下の特徴を備える。
実施の形態2では、下地層2のAu合金層または仕上層1のAu合金層が、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなる点は上記と同様であり、さらに、下地層2のAu合金層または仕上層1のAu合金層が、規則格子を含む(図1参照)。
下地層2のAu合金層または仕上層1のAu合金層が規則格子を含むとは、実施の形態2に係る装飾部品についてXRDパターン測定を行ったときに、2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れることを意味する。なお、XRDパターン測定は、JEOL社製のX線回折装置(Smartlab)により、Cu−Kα線を用い、薄膜回折法により測定する。回折線の重なる場合は波形分離を行って回折角を決定する。
また、実施の形態2では、Au合金層6および化合物層5の厚さが、それぞれ通常0.005〜0.03μmである点は上記と同様であるが、下地層2の厚さ(積層構造全体の厚さ)が、0.01〜0.24μmであってもよい。また、下地層2は、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、この単位を1〜13回繰り返す積層構造(n=1〜13の積層構造)であってもよい。下地層2の厚さおよびnについて、これらの値が実施の形態1の好ましい範囲より大きい場合であっても、Au合金層が規則格子を含むことにより、色調、耐傷性に優れる装飾部品が得られる。
仕上層1の表面粗さRaは、通常1.0〜10.0nmである。仕上層1のAu合金層が規則格子を含むことにより、表面粗さが小さくなると考えられる。
下地層2のAu合金層または仕上層1のAu合金層が規則格子を含む場合は、仕上層1の表面粗さが小さくなり、明度が高くなることにより、より高級感のあるピンク色の色調を有する装飾部品が得られる。さらに、Au合金層の硬度がより高いため、装飾部品の耐傷性により優れる。
実施の形態2に係る装飾部品の製造方法は、基本的に実施の形態1と同様であり、さらに以下の特徴を備える。
仕上層積層工程後に、上記硬化層が形成された基材を不活性雰囲気中または減圧下にて300〜400℃、好ましくは330〜370℃で1〜3時間、好ましくは1.5〜2.0時間加熱して、上記下地層のAu合金層または上記仕上層のAu合金層を、規則格子を含むAu合金層とする規則格子生成工程をさらに含む。
不活性雰囲気としては、Arガス、N2ガス、Heガス雰囲気が挙げられる。減圧下とは、好ましくは10−3〜10−5Pa下である。
なお、実施の形態1に係る装飾部品(下地層2のAu合金層または仕上層1のAu合金層が、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなる場合)について、上記規則格子生成工程を施すと、実施の形態2に係る装飾部品が製造される。この場合は、明度に関するL*は通常0.5〜1.0増加し、ΔE*a*b*は通常0.08〜1.27減少し、表面硬度は通常20〜50Hv増加し、Raは通常0.2〜5nm減少する。このように、より高級感のあるピンク色の色調を有する装飾部品が得られる。さらに、Au合金層の硬度がより高いため、装飾部品の耐傷性により優れる。
〔実施例〕
以下、本発明に関し、実施例を示して説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例で作製した装飾部品は、ステンレス鋼SUS316L材を機械加工して得られた腕時計用ケースの外表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄したものを基材として用いた。
<実施の形態1についての実施例>
本実施例では、ステンレス鋼SUS316L材を機械加工して得られた腕時計用ケースの外表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄したものを基材に、スタパッタリング法によって上記基地層、下地層、仕上層を連続して成膜し、耐傷性に優れた高級感のあるピンク色のAu合金色調の装飾部品を得た。
〔実施例1−11〕
図面を参照して本発明の実施例について説明する。図1は本発明の装飾部品の一実施形態である装飾部品の硬化層を表す断面模式図である。以下、これらの実施例では、ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲット(ここで、8Cuおよび1Pdの数値は、Au合金全体を100質量%としたとき、Au合金中に含まれるCuおよびPdの含有率(質量%)を表す。)からAu-Cu-Pd合金膜0.005μmと、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.005μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1〜11回とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、基地層3の金属層とTiの炭窒化物層、下地層2のAu-Cu-Pd合金膜とTiの炭窒化物層、ならびに仕上層1の各膜厚は、仕上層1までの各層を形成した後、日立製作所製のFIB(FB−2000A)により膜断面を作成し、日立製作所製のSEM(S−4100)により測定した。
ここで、下地層2と仕上層1のAu-Cu-Pd合金膜組成は同一と仮定し、JEOL社製のEPMA(JXA8200)によりZAF法を利用して定量分析を行ったところ、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
なお、実施例2〜54においても、膜厚およびAu-Cu-Pd合金膜の組成は、実施例1と同様に測定した。
〔比較例1〕
比較例1として、下地層2を形成せずに、基地層3と仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させ装飾部品とした。
上記実施例1〜11、比較例1で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行ったが、各評価方法を以下に示す。
(1)明度
得られた装飾部品の表面の明度L*をコニカミノルタ(株)製色彩色差計(CM−260d)により測定した。高級感のあるピンク色を有する金合金色は明度が高い特性を有するので、L*≧80を合格(○)とし、L*<80を不合格(×)とした
(2)色差
得られた装飾部品の表面と、代表的なピンク色の色調を有するAu-8Cu-1Pd組成の合金膜のみの色差ΔE*a*b*をコニカミノルタ(株)製色彩色差計(CM−260d)により測定した。色差として、ΔE*a*b*>3の場合、暗い色調となってしまうので、ΔE*a*b*≦3を合格とし、ΔE*a*b*>3を不合格とした。
(3)硬度
得られた装飾部品の表面硬度を硬度計((株)フィッシャーインストルメンツ製フィッッシャースコープ(R)H100)を用いて、荷重5mN、10秒間保持で測定した。硬度は1500Hv以上を合格とした。
(4)耐傷性
得られた装飾部品の表面をコニカミノルタ(株)製色彩色差計(CM−260d)により、L*a*b*表色系で色調の測定を行った。
次に、スガ試験機(株)製の磨耗試験機〔商品名:NUS−ISO−2〕を用い、下記の方法によって傷をつけた。磨耗輪に貼り付ける研磨紙としては、ラッピングフィルム(フィルム表面に12μmのアルミナ粒子がある#1200)を用い、研磨紙と試料間の接触荷重は100gとし、往復運動回数は50回とした。
次に、傷を付けた後の表面の色調を上記色彩色差計により測定し、傷を付けた前後での色差ΔE*a*b*を測定した。得られたΔE*a*b*について下記の基準で評価し、◎または○を合格、×を不合格とした。
◎:ΔE*a*b*<2 (傷はほとんど視認されない)
○:2≦ΔE*a*b*<5 (傷は視認されにくく、基地層が見えない)
×:ΔE*a*b*≧5 (傷が視認され、基地層の一部または大部分が見える)
(5)耐食性
得られた装飾部品は、JIS H 8502 に記載のめっきの耐食性試験方法(CASS試験)に基づいて、酢酸と少量の塩化第二銅を加えた食塩水を噴霧し、表面の変色のあり(×)なし(○)で評価した。
(6)密着性
得られた装飾部品の表面に、市販の粘着テープを一定面積(2.3cm×5.0cm)貼り付け、引き剥がすことにより、テープ粘着面の状態を下記の基準で評価した。
○:装飾部品表面由来の被膜が付着していない
×:装飾部品表面由来の被膜が付着している
(7)総合評価
(1)〜(7)の各評価で全て合格のものを合格(○)とし、一つでも不合格のあるものは不合格(×)とした。
なお、本発明における以下で示す実施例、比較例では全て(1)〜(7)の評価を行った。
実施例1〜11を比較例1とともに表1に示す。ここで、総合評価は実施例1〜11において全て合格であったのに対し、比較例1では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層が無いと耐傷性は不合格となり、下地層における積層の繰返し数nは、1〜11が好ましいが、積層の繰返し数nは4〜10がさらに好ましい。
〔実施例12−17〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.01μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.01μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1〜6とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例12〜17で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を比較例1とともに表2に示す。ここで、総合評価は実施例12〜17において全て合格であったのに対し、比較例1では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層が無いと耐傷性は不合格となり、下地層における積層の繰返し数nは、1〜6が好ましいが、積層の繰返し数nは2〜5がさらに好ましい。
〔実施例18−21〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.015μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.015μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1〜4とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例18〜21で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を比較例1とともに表3に示す。ここで、総合評価は実施例18〜21において全て合格であったのに対し、比較例1では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層が無いと耐傷性は不合格となり、下地層における積層の繰返し数nは、1〜4が好ましいが、積層の繰返し数nは1がさらに好ましい。
〔実施例22−24〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.02μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.02μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1〜3とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例22〜24で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を比較例1とともに表4に示す。ここで、総合評価は実施例22〜24において全て合格であったのに対し、比較例1では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層が無いと耐傷性は不合格となり、下地層における積層の繰返し数nは、1〜3が好ましいが、積層の繰返し数nは1がさらに好ましい。
〔実施例25〜26〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.03μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.03μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1〜2とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
〔比較例2〕
比較例2として、下地層2を形成せずに、基地層3と仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.01μmの仕上層を形成させ装飾部品とした。
上記実施例25〜26で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を比較例2とともに表5に示す。ここで、総合評価は実施例25〜26において全て合格であったのに対し、比較例2では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層が無いと耐傷性は不合格となり、下地層における積層の繰返し数nは、1〜2が好ましい。
〔実施例27〜34〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.01μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.01μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、4とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.005〜0.08μmの仕上層1を形成させ装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例27〜34で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を比較例2とともに表6に示す。ここで、総合評価は実施例27〜34において全て合格であったのに対し、比較例2では、耐傷性が不合格であり総合評価も不合格であった。すなわち、少なくとも下地層2が無いと耐傷性は不合格とる。また、仕上層2の膜厚は0.005〜0.08μmが好ましく、0.01〜0.05μmがさらに好ましい。
<実施の形態2についての実施例>
本実施例では、ステンレス鋼SUS316L材を機械加工して得られた腕時計用ケースの外表面を鏡面研磨し、有機溶剤等で脱脂、洗浄したものを基材に、スタパッタリング法によって上記基地層、下地層、仕上層を連続して成膜し、次に熱処理を加えAu合金に規則格子を析出させ、析出硬化によってさらに耐傷性を増した高級感のあるピンク色のAu合金色調の装飾部品を得た。
〔実施例35〜38〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.005μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.005μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、1および11〜13とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例35〜38で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表7に示す。ここで、総合評価は実施例35〜38において全て合格であった。なお、実施例1と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例35であるが、実施例35の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。また、実施例11に対する実施例36においても同様な結果が得られた。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。得られた装飾部品について、図2に、熱処理前後の表面のXRDの測定結果を示す。熱処理前は実施例1の装飾部品のXRDプロファイルであり、熱処理後は、実施例35の装飾部品のXRDプロファイルである。熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。なお、実施例11の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例36〜38の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔実施例39〜41〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、基地層3は、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.01μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.01μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、6〜8回とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例39〜41で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表8に示す。ここで、総合評価は実施例39〜41において全て合格であった。なお、実施例17と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例39であるが、実施例39の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。また、実施例17の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例39〜41の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。具体的には、熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔実施例42〜44〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.015μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.015μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、4〜6とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例42〜44で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表9に示す。ここで、総合評価は実施例42〜44において全て合格であった。なお、実施例21と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例42であるが、実施例42の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。また、実施例21の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例42〜44の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。具体的には、熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔実施例45〜47〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.02μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.02μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは、3〜5とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例45〜47で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表10に示す。ここで、総合評価は実施例45〜47において全て合格であった。なお、実施例24と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例45であるが、実施例45の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。また、実施例24の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例45〜47の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。具体的には、熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔実施例48〜50〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.03μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.03μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは2〜4とした。次いで、これらの試料について、次いでArプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.02μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例48〜50で得られた装飾部品について、(1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表11に示す。ここで、総合評価は実施例48〜50において全て合格であった。なお、実施例26と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例48であるが、実施例48の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。また、実施例26の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例48〜50の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。具体的には、熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔実施例51〜54〕
ステンレス鋼316L材を時計用ケースに機械加工し表面を鏡面研磨した基材4を用いた。基材4にDCスパッタリング法により、基地層3、下地層2、仕上層1を形成した。基地層3については、まずArプラズマ中でTiの金属層0.2μmを形成してから、Ar、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.8μmを形成した。このように1.0μmの基地層3を形成させた。次いで、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜0.01μmとAr、窒素、メタンの混合プラズマ中でTiの炭窒化物層0.01μmとを交互に繰返し被膜を形成させ、下地層2を形成させた。その繰返し数nは4回とした。次いで、これらの試料について、Arプラズマ中でAu-8Cu-1Pd組成の合金ターゲットからAu-Cu-Pd合金膜を形成し、0.005μm、0.08μm、0.09μmおよび0.10μmの仕上層を形成させた。次にこれらを、真空熱処理炉(5×10-4Pa下)に配置し、350℃で1時間の熱処理を加え装飾部品とした。
なお、Au-Cu-Pd合金膜の組成は、Au−(8.5±0.2)Cu−(1.0±0.1)Pd(質量%)であった。
上記実施例51〜54で得られた装飾部品について、1)明度、(2)色差、(3)硬度、(4)耐傷性、(5)耐食性、(6)密着性、(7)総合評価の各評価を行った。これらの結果を表12に示す。ここで、総合評価は実施例51〜54において全て合格であった。なお、実施例27と膜構成で同じものを熱処理したものが実施例51であるが、実施例51の方が、耐傷性、明度(L*)が上昇した。また、実施例34に対する実施例52においても同様な結果が得られた。すなわち、熱処理を加えることにより、硬度が上昇し耐傷性が向上したものである。また、実施例27、34の装飾部品は、実施例1の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示し、実施例51〜54の装飾部品は、実施例35の装飾部品と同様のXRDの測定結果を示した。具体的には、熱処理後に規則格子が析出していた(Au3Cu型およびAuCu型に由来するピークが現れた。すなわち2θ=(23.9)°および2θ=(31.9)°にAuCuに由来するピークが、また、2θ=(22.3)°および2θ=(31.7)°にAu3Cuに由来するピークが現れた。)。析出硬化を伴って硬度が上昇したために耐傷性が向上したことを示す。また、明度(L*)が上昇したのは、仕上層1であるAu−Cu−Pd合金層が熱処理後に再結晶し表面が平滑化したことによるものであり、より高級感が備わった。
〔基地層、下地層の物性〕
上記実施例の基地層中において、Tiの炭窒化物では、Tiの含有率は76質量%、Nの含有率は18質量%、Cの含有率は6%であった。下地層中において、Tiの炭窒化物の含有率も同様であった。なお、これらの含有率は、基地層までを形成した基板または下地層までを形成した基板について、PHYSICL ELECTRONICS社製のXP(QUANTUM 2000)を用いて定量分析した値である。
上記実施例において、基地層までを形成した基板について測定したところ、L*は64.2、ΔE*a*b*は20.1、表面硬度は2200(Hv)であった。
上記実施例2において、下地層までを形成した基板について測定したところ、L*は74.0、ΔE*a*b*は10.4、表面硬度は1900(Hv)であった。
さらに、上記実施例23において、下地層までを形成した基板について測定したところ、L*は74.8、ΔE*a*b*は9.8、表面硬度は1830(Hv)であった。
〔表面粗さ〕
上記実施例1および実施例35で得られた装飾部品について、AFM測定を行い、表面粗さを求めた。
図3に実施例1の装飾部品についてのAFM測定結果を示す。実施例1の装飾部品の表面粗さは1.819nmであった。図4に実施例35の装飾部品についてのAFM測定結果を示す。実施例35の装飾部品の表面粗さは1.615nmであった。このように熱処理を行って規則格子が生成した装飾部品では、表面粗さは減少していた。
実施例17および39、実施例21および42、実施例24および45、実施例26および48、実施例27および51、ならびに実施例34および52について得られた表面粗さを比較した場合も同様の結果が得られた。すなわち、熱処理を行って規則格子が生成した装飾部品では、表面粗さは減少していた。
以上基材4として、ステンレス鋼を用いた実施例を示したが、基材4としてTi、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、Cu、Cu合金、またはセラミックスを用いても同様な結果が得られた。

Claims (17)

  1. 基材と、該基材上の硬化層とからなる装飾部品であって、
    前記硬化層は基材側から、基地層、下地層および仕上層が積層されてなり、
    前記基地層は、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成され、
    前記下地層は、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造から構成され、
    前記仕上層は、Au合金層から構成されることを特徴とする装飾部品。
  2. 前記下地層のAu合金層または前記仕上層のAu合金層が、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなり、規則格子を含むAu合金層であることを特徴とする請求項1に記載の装飾部品。
  3. 前記下地層の化合物層が、Hf、TiまたはZrと窒素とからなる化合物、あるいはHf、TiまたはZrと窒素および炭素とからなる化合物から形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の装飾部品。
  4. 前記基地層の金属層が、Hf、TiまたはZrから形成され、前記基地層の化合物層が、該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素とからなる化合物、または該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素および炭素とからなる化合物から形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の装飾部品。
  5. 前記下地層が、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、該単位を1〜11回繰り返す積層構造から構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の装飾部品。
  6. 前記下地層の厚さが、0.01〜0.12μmであることを特徴とする請求項1〜5に記載の装飾部品。
  7. 前記基材が、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuおよびCu合金の中から選ばれる、少なくとも一つの金属であること特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の装飾部品。
  8. 前記基材が、セラミックスであること特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の装飾部品。
  9. 基材と、該基材側から基地層、下地層および仕上層が積層された硬化層とからなる装飾部品の製造方法であって、
    前記基材上に、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を有する金属層と、該金属層上の該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とから構成される基地層を積層する基地層積層工程と、
    前記基地層上に、Au合金層と、Hf、TiおよびZrの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属と窒素、炭素または酸素とを含む化合物層とが交互に積層された積層構造から構成される下地層を積層する下地層積層工程と、
    前記下地層上に、Au合金層から構成される仕上層を積層する仕上層積層工程と
    を含むことを特徴とする装飾部品の製造方法。
  10. 前記下地層のAu合金層または前記仕上層のAu合金層が、AuおよびCuを主成分として、Pd、Pt、AgおよびNiの中から選ばれる一種類または二種類以上の金属を含むAu合金からなり、
    前記仕上層積層工程後に、前記硬化層が形成された基材を不活性雰囲気中または減圧下にて300〜400℃で1〜3時間加熱して、前記下地層のAu合金層または前記仕上層のAu合金層を、規則格子を含むAu合金層とする規則格子生成工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の装飾部品の製造方法。
  11. 前記下地層の化合物層が、Hf、TiまたはZrと窒素とからなる化合物、あるいはHf、TiまたはZrと窒素および炭素とからなる化合物から形成されることを特徴とする請求項9または10に記載の装飾部品の製造方法。
  12. 前記基地層の金属層が、Hf、TiまたはZrから形成され、前記基地層の化合物層が、該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素とからなる化合物、または該金属層を構成する金属と同一の金属と窒素および炭素とからなる化合物から形成されることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の装飾部品の製造方法。
  13. 前記下地層が、Au合金層一層および化合物層一層の積層構造を一単位として、該単位を1〜11回繰り返す積層構造から構成されることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載の装飾部品の製造方法。
  14. 前記下地層の厚さが、0.01〜0.12μmであることを特徴とする請求項9〜13に記載の装飾部品。
  15. 前記基材が、ステンレス鋼、Ti、Ti合金、Au、Au合金、Pt、Pt合金、CuおよびCu合金の中から選ばれる、少なくとも一つの金属であること特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の装飾部品の製造方法。
  16. 前記基材が、セラミックスであること特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の装飾部品の製造方法。
  17. 前記基地層、前記下地層および前記仕上層が、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびアーク式イオンプレーティング法の中から選ばれる乾式メッキ法により積層されることを特徴とする請求項9〜16のいずれかに記載の装飾部品の製造方法。
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