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JPS6362863A - 金色を呈する物品 - Google Patents

金色を呈する物品

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Publication number
JPS6362863A
JPS6362863A JP20652886A JP20652886A JPS6362863A JP S6362863 A JPS6362863 A JP S6362863A JP 20652886 A JP20652886 A JP 20652886A JP 20652886 A JP20652886 A JP 20652886A JP S6362863 A JPS6362863 A JP S6362863A
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JP
Japan
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nitride
golden
group
tantalum
composite film
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JP20652886A
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Koji Hirose
広瀬 孝二
Hitoshi Ito
均 伊藤
Kazuhito Yoshida
和仁 吉田
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Seikosha KK
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Seikosha KK
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Publication date
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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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、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、金属チタンや金属ジ
ルコン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ジ
ルコン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、チタンやジルコンの窒化物を形
成する再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。この
ため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クル
なと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。このため、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(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、周期率表のIVa族元素の中のの少な
くとも一つの窒化物とVa族元素または■a族元索の中
の少なくとも一つの窒化物とを複合する複合膜が表面に
形成しであるところにある。
(作用) Va族元素 バナジウム、ニオブ、タンタルは、TVa
族元素 チタン、ジルコン、ハフニウムと同時に反応性
スパッタリングを行なうと、IVa族元素が窒素と反応
する反応系に対し緩衝剤として作用する。し7たがって
、実際の金色の原因となるIVa族元索の窒化物形成に
際し、窒素分圧の変動の色調への影響が緩和される。
またVIa族元素 クロム、モリブデン、タングステン
も同様で、窒素分圧の変動の色調への影響を緩和する働
きをする。この場合は、それに加えて色調を希釈する働
きをし、淡い色調が得られる。
(発明の効果) 本発明による金色物品は、反応雰囲気中の窒素分圧の変
動に対してあまり影響されることなく、安定して同じ色
調の金色被膜を得ることができ、工業的に低コストで大
量生産するのに極めて好適である。しかも同じ金色系統
ではあるが、その色調はIVa族元素に対するVa族元
素またはVIa族元素の成分比で決定することができ、
この成分比を制御することは極めて容易である。したが
って金色の色調を任意に幅広く選定することができる。
(実施例) 実施例 1 この実施例は、チタンの窒化物とタンタルの窒化物とか
らなる複合膜の例である。
ABS樹脂製部品をスパッタリング装置内に入れて、(
1−0〜2− 0 ) ×10−aP a程度の真空に
減圧した後、窒素ガスを3.0X10−”Paの圧力ま
で注入し、更にアルゴンガスを加えて混合ガスの圧力を
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8Watt/cdにて反
応性スパッタリングを7分間行った。その結果、窒化チ
タンと窒化タンタルとからなりタンタルの成分比が45
重量%である複合膜をABS樹脂上に0.15μの厚さ
にコーティングすることができた。この場合スパッタリ
ング法による為、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生じなかった。
これにより形成された複合膜は、金属感があり、かつ極
めて光沢のある装飾性に富んだ金色を呈した。またこの
複合膜は、硬度、密着性において窒化チタン単体の場合
と同等で、耐食性については窒化チタン単体よりも組織
が緻密なために窒化チタン単体よりも更に優れたもので
あった。
この金色硬質被膜の色調は、タンタルの成分比とスパッ
タ時の温度と窒素ガスの分圧とによって決定されるが、
窒素ガスの分圧の影響は、窒素とチタンとの反応におい
てタンタルが緩衝剤として作用し、窒素との反応にタン
タルも関与するため、実際の金色の原因となる窒化チタ
ン形成での窒素ガスの分圧変動の影響は少なくなり、結
果として色調への影響が少なくなる。
ただし、窒化チタン自身が金色となる窒素ガスの分圧は
2.5X10−2Paからであり、また4、0X10−
2Pa以上となると、膜自身非常に脆くなり、耐クラツ
ク性で実用上問題となる。したがって窒素ガスの分圧は
、(2,5〜4.0)XIO−2Paの範囲が適してい
る。
第1図示のグラフは、本発明の(窒化チタン+窒化タン
タル)複合膜と、純金スパッタ膜と、従来のスパッタに
よる窒化チタン膜との間の色調の差を示したものである
。ここに、色調は色彩色度計にて光源Cを用いて、L*
a*b*′色度図によ零零零* る各膜のLab  を測定し、明度L 、彩度色相H’
 −jan−1(b本/a本)をプロットしたものであ
る。このグラフより、本発明による複合膜の色調は明度
、彩度共に従来のスパッタによる窒化チタン膜に比較し
て優れており、また色相については純金スパッタ膜にほ
ぼ近似していることが理解できる。
更に第2図示のグラフでは、色調決定の要因となるタン
タルの成分比(重量%)とスパッタ温度において、彩度
0本についてプロットしたものである。このグラフにお
いて、各条件での色調を彩度0本をもとに分類すると、
ZONE  I〜■に分類され、ZONE  II〜■
までの領域が装飾性のある金色硬質膜を得るに有効な領
域であり、スパッタ温度50℃〜300℃の範囲内でタ
ンタルの成分比は、5重量%〜75重量%の範囲であっ
た。
また上記スパッタリングにおいて、金属タンタルは金属
チタンに比較し酸素に対して活性であり、真空中内の不
純ガスとしての酸素に対してゲッタ作用を持ち、色調に
対する酸素の悪影響を防止することが可能となる。
実施例 2 この実施例は、チタンの窒化物とクロムの窒化物とから
なる複合膜の例である。
実施例1と同一条件とし、金属チタン上のシャッターを
全開、金属クロム上のシャッターを173開として、高
周波出力8Watt/cdにて反応性スパッタリングを
7分間行った。その結果、窒化チタンと窒化クロムとか
らなりクロムの成分比が28重量%である複合膜をAB
S樹脂製部品上へ0.15μの厚さにコーティングする
ことができた。このとき窒化クロムを含有した複合膜は
金属感があり、かつ極めて光沢のある淡い金色を呈した
実施例 3 この実施例は、ジルコンの窒化物とタンタルの窒化物と
からなる複合膜の例である。
ABS樹脂製部品をスパッタリング装置内に入れ(1,
0〜2.0)X 10−3Pa程度の真空に減圧した後
、窒素ガスを3.5X10”’Paの圧力まで注入し、
更にアルゴンガスを加えて混合ガスの圧力を6.0X1
0−’Paの圧力とし、金属ジルコン、金属タンタルの
両ターゲット上にシャッターを設け、金属ジルコン上の
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、金属ジルコン6.3νatt/
 ci 、 金属タンタル8 Watt/ ciにて反
応性スパッタリングを7分間行った。その結果、窒化ジ
ルコンと窒化タンタルを凌合し、タンタルの成分比が3
6重量%である腹合膜をABS樹脂製部品上に0.15
μの厚さにコーティングすることができた。この場合も
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、樹脂の変形等は生じなかった。
これにより得られた複合膜は、金属感がありかつ極めて
光沢のある装飾性に富んだ金色を呈した。
またこの複合膜は、硬度、密着性において窒化ジルコン
単体の場合と同等で、耐食性については窒化ジルコン単
体よりも組織が緻密なために窒化ジルコン単体よりも更
に優れたものであった。
この金色硬質膜の色調は、タンタルの成分比と、スパッ
タ時の温度と、窒素分圧とによって決定されるが、窒素
分圧の影響は、窒素とジルコンとの反応においてタンタ
ルが緩衝剤として作用し、窒素との反応にタンタルも関
与する為、実際の金色の原因となる窒化ジルコン形成で
の窒素分圧の変動の影響は少なくなり、結果として色調
への影響が少なくなる。
ただし、窒化ジルコン自身が金色となる窒素分圧は3.
0X10””’Paからであり、また4、5XIO″″
2Pa以上となると膜自身が非常に脆くなり、耐クラツ
ク性で実用上問題となる。このために窒素分圧は、(3
,0〜4.5)Xi 0−2Paの範囲が適している。
第3図示のグラフは、本発明の(窒化ジルモレ十窒化タ
ンタル)複合膜と、純金スパッタ膜と、従来のスパッタ
による窒化ジルコン膜との間の色調の差を、第1図示と
同様にして示したものである。このグラフより複合膜の
色調は明度、彩度共に従来のスパッタによる窒化ジルコ
ン膜に比較し優れていることがわかる。また色相につい
ては、純金スパッタ膜に非常に近付いていることがわか
る。
更に第4図示のグラフでは、色調決定の要因となるタン
タルの成分比(重量%)とスパッタ温度において、彩度
C零についてプロットしたものである。このグラフにお
いて、各条件での色調を彩度0本をもとに分類すると、
ZONE  I〜■に分類され、ZONE  II〜■
までの領域が装飾性金色硬質膜を得るに有効な領域であ
り、スパッタ時温度50℃〜300℃の範囲内で、タン
タルの成分比は31i量%〜68重二%の範囲であった
またスパッタリングにおいて、金属タンタルは金属ジル
コンに比較し、酸素に対して活性であり、真空中内の不
純ガスとしての酸素に対してゲッタ作用を持ち、色調に
対する酸素の悪影響を防止することが可能となる。
実施例 4 この実施例は、ジルコンの窒化物とクロムの窒化物とを
複合する複合膜の例である。
条件を実施例1と同様とし、金属ジルコン上のシャッタ
ーを全開、金属クロム上のシャッターを1/3開とし、
高周波出力、金属ジルコン6.3νatt/+J、金属
クロム8讐att/ c−にて反応性スパッタリングを
7分間行った。その結果、窒化ジルコンと窒化クロムを
複合し、クロムの成分比が20重量%である複合膜をA
BS樹脂製部品上へ0.15μの厚さにコーティングす
ることができた。このときクロムを含有した複合膜は金
属感があり、かつ極めて光沢のある淡い金色を呈した。
以上スパッタリング法を例にとり説明したが、蒸着法、
イオンプレーティング法によっても同様の金色硬質被膜
を形成することができる。
蒸着、イオンプレーティング共に蒸発源とじて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
電子銃及びるつぼを設け、IVa族元素とVa族および
VIa族元素と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またはイオンプレーティングを行い
、複合膜を成膜する。なお、一つの電子銃及びるつぼの
場合には、あらかじめ適当な成分比に調合された複合材
を入れて同時に蒸発させる。
本発明による複合膜は、樹脂、金属またはセラミック等
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等の下地被膜をメッキを
等の方法で形成し、その上に上記複合膜をコーティング
してもよい。またはこれ等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、その後連続して複合膜
のコーティングを実施することも可能である。
すなわち密着性向上の目的で、また特に素材が耐食性の
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】
図面は本発明の実施例に関するものであって、第1図は
本発明の(窒化チタン+窒化タンタル)複合膜と純金ス
パッタ膜と従来のスパッタによる窒化チタン膜との間の
色調の差を示す関係図、第2図は同上(窒化チタン+窒
化タンタル)複合膜の色調決定の要因となるタンタルの
成分比と彩度C*との間の関係図、 第3図は本発明の(窒化ジルコン+窒化タンタル)複合
膜と純金スパッタ膜と従来のスパッタによる窒化ジルコ
ン膜との間の色調の差を示す関係図、 第4図は同上(窒化ジルコン+窒化タンタル)複合膜の
色調決定の要因となるタンタルの成分比と彩度C*との
間の関係図、 である。 以   上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、周期率表のIVa族元素の中の少なくとも一つの窒化
    物とVa族元素またはVIa族元素の中の少なくとも一つ
    の窒化物とを複合する複合膜が表面に形成されているこ
    とを特徴とする金色物品。 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5〜75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、窒化ジルコ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3〜68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、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項または第
    2項または第3項に記載の金色を呈する物品。 5、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項に記載
    の金色を呈する物品。
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