(57)【要約】【課題】腕時計には腕装身具として外観美や高級質感が強く求められるが、チタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材においては、一様に滑らかで美しい鏡面に仕上げることが難しいという課題があった。本発明は以上の課題を解決し、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材およびその製造方法を提供する。【解決手段】研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る工程と、硬化層の表面を研磨して硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を形成する工程とを有する製造方法を採用して、硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層の厚みが１０μｍから２５０μｍであることを特徴とする腕時計用外装部材を製造する。硬化層を得るための圧縮残留応力付与手段には、ショットピーニング加工を採用する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材であって、圧縮残留応力が付与された硬化表面層を有する腕時計用外装部材。
【請求項２】
前記硬化表面層の厚みが、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の腕時計用外装部材。
【請求項３】
ショットピーニング加工によって、前記圧縮残留応力を付与することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の腕時計用外装部材。
【請求項４】
チタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材の製造方法であって、研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る圧縮残留応力付与工程と、前記硬化層の表面を研磨して圧縮残留応力が付与された硬化表面層を形成する研磨加工工程とを有する腕時計用外装部材の製造方法。
【請求項５】
前記硬化表面層の厚みが、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の腕時計用外装部材の製造方法。
【請求項６】
ショットピーニング加工によって、前記圧縮残留応力を付与することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の腕時計用外装部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材、およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
腕時計に要求される基本的な性能は、正確な時刻を表示するということであることは言うまでもない。しかし、その他、一般的に、腕時計には装飾品としての外観の美しさや高級質感を兼ね備えることが求められている。
【０００３】
腕時計は時刻を知るための道具であると同時に装身具でもあって、外観の美しさや高級質感は無くてはならないものであり、これによって製品価値が決まると言っても過言ではない。腕時計は単に時刻を知るための道具ではなく、ファッション衣料品と同様に自己を表現したり主張したりするために、愛着を持って身に付けるアクセサリーでもあるので、その外観の美しさや高級質感にこだわりを持つ消費者は多く、外観の美しさや高級質感に対してはより良いものを求める強い要求が不変的にある。
【０００４】
腕時計の外観を構成する腕時計用外装部材としては、側や裏蓋やガラス縁で構成されて時計駆動体を内蔵するケース、時分秒の時刻目盛を設けた文字板、時刻目盛を指し示す時針や分針や秒針などの指針、文字板や指針を保護する風防ガラス、時計を腕に装着するためのバンドなどがある。これらの腕時計用外装部材は、時計の外観質感の良し悪しを決定付けるものであるので、その外観には当然美しさや高級質感が求められる。
【０００５】
そのために、腕時計用のケースや文字板、指針、風防ガラス、バンドなどの腕時計用外装部材に対しては、外観美と高級質感とを付与する様々な創意工夫が提案されてきた。
【０００６】
チタンからなる腕時計用外装部材に関しては、チタン本来の銀色の光沢ある表面にして、しかも使用状態において細かな擦り傷や打痕が付き難いものにし、表面の鏡面光沢の美しさを長時間保つことができるものにするための表面処理方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に提案されているチタン製腕時計用外装部材の表面処理方法は、表面に炭化チタンおよび炭素固溶チタンからなる浸炭層を形成し、その浸炭層を研磨したものである。
【０００８】
なお、特許文献１に提案されているチタン製腕時計用外装部材の表面処理方法においては、チタンをプラズマ浸炭処理する前に上述の研磨処理により鏡面を形成しておけば、後の工程で銀色の光沢面に研磨する工程を容易に行うことができるので表面処理の作業性が向上するとされている。
【０００９】
チタンをプラズマ浸炭処理する前に研磨処理を行って、あらかじめ鏡面を形成しておけば後の研磨工程の作業負担が軽減されるので、後の研磨工程において銀色の光沢面に研磨することが容易になり、作業性が向上するのは確かである。
【００１０】
しかし、ここで、チタンをプラズマ浸炭処理によって表面を改質する前に、あらかじめ研磨処理して鏡面を形成しておくことは非常に難しい。表面改質をしていないチタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することは非常に難しいことである。
【００１１】
一般に、チタンは鏡面仕上げが難しい材料とされている。これは、機械研磨では、加工ひずみを生じやすいという性質と、他材との化学的親和力が大きいという性質が相乗し、研磨用砥粒との融着により、チタン表面層が毟り取られ、一様に平滑な面を得ることが難しいためである。
【００１２】
また、チタンは難削加工材料の代表的な金属材料として知られているが、チタンは軟質で粘っこいという機械的性質があるために加工工具と融着し易く、チタンの被加工表面にはツールマークの他に毟れ痕が生じてしまうので、平滑な面を得ることが難しい。
【００１３】
チタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することが難しいことであることは、チタン加工業者には一般的に知られている事実である。
【００１４】
腕時計用外装部材は、腕時計の外観質感の良し悪しを決定付けるものであり、その外観には美しさや高級質感が求められる。それ故に、チタンからなる腕時計用外装部材に対して、特許文献１には、表面に炭化チタンおよび炭素固溶チタンからなる浸炭層を形成しその浸炭層を研磨する表面処理方法が提案されている。
【００１５】
但し、特許文献１の表面処理方法においては、チタンをプラズマ浸炭処理する前に、あらかじめ鏡面研磨処理を行っておくことが、作業性が向上するので、好ましいとされている。
【００１６】
しかしながら、プラズマ浸炭処理で表面改質する前のチタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することは、上述したように非常に難しいことである。
【００１７】
以上のように、特許文献１で提案されている表面処理方法においては、プラズマ浸炭処理で表面改質する前のチタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することの難しさを伴っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特許第２９４１２６０号公報(第１頁)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
チタンは、機械研磨では加工ひずみを生じやすいという性質と他材との化学的親和力が大きいという性質が相乗し、研磨用砥粒との融着によって表面層がむしりとられ、一様に平滑な面を得ることがむずかしいという問題点があった。すなわち、チタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することは困難であるという問題点があった。
【００２０】
特許文献１で提案されている表面処理方法においては、プラズマ浸炭処理で表面改質する前のチタン素材の表面を鏡面仕上げ研磨することの難しさを伴っているという問題点があった。
【００２１】
以上のような問題点から、装身具として外観美や高級質感が強く求められる腕時計のチタン製またはチタン合金製の外装部材においては、一様に滑らかで美しい鏡面を有するものが得難いという課題があった。
【００２２】
そこで、本発明は以上のような課題を解決しようとするものであり、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材を提供することを目的とする。
【００２３】
なお、ここで、腕時計用外装部材とは、腕時計用外装ケースを構成する側や裏蓋やガラス縁、または腕時計を腕に装着するための装着バンドなどのことである。
【００２４】
また、本発明は、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明の腕時計用外装部材は、チタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材であって、圧縮残留応力が付与された硬化表面層を有することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の腕時計用外装部材は、硬化表面層の厚みが、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００２７】
更に、本発明の腕時計用外装部材は、ショットピーニング加工によって、圧縮残留応力を付与することがなお良い。
【００２８】
上記目的を達成するため、本発明の腕時計用外装部材の製造方法は、チタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材の製造方法であって、研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る圧縮残留応力付与工程と、硬化層の表面を研磨して圧縮残留応力が付与された硬化表面層を形成する研磨加工工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の腕時計用外装部材の製造方法は、硬化表面層の厚みが、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
更に、本発明の腕時計用外装部材の製造方法は、ショットピーニング加工によって、圧縮残留応力を付与することがなお良い。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明によって、チタンまたはチタン合金において一様に平滑な美しい鏡面が得難いという課題を解決して、チタンやチタン合金が毟り取られることがなく、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材が提供された。同時に、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材の製造方法が提供された。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の腕時計用外装部材における圧縮残留応力付与工程前の切削ブランクの説明図である。
【図２】本発明の腕時計用外装部材の製造方法における切削ブランクを形成する前工程のフローチャートである。
【図３】本発明の腕時計用外装部材の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の腕時計用外装部材の一実施例であるチタン製の側の説明図であり、（ａ）は側の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｚ平面における足部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
チタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材およびその製造方法について説明する。
【００３４】
先ずは、種々の工程から編成される前工程で形作られたチタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材ブランクの研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る。
【００３５】
硬化層を得るための圧縮残留応力の付与は、ショットピーニング加工によって行う。
【００３６】
続けて、硬化層を砥石ホイールやバフホイールで研磨する。この研磨の際に、硬化層厚みの全てを研磨して除去するのではなく、適切な厚みの硬化層を残して研磨を仕上げて、硬化層の研磨残し層で硬化表面層を形成する。
【００３７】
以上のように、前工程で形作られたチタンまたはチタン合金からなる腕時計用外装部材ブランクの研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得てから、硬化層の表面を研磨し、硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を形成する方法により、腕時計用外装部材を製造する。
【００３８】
以下に実施例を挙げて、本発明の一実施の形態を具体的に説明する。
【実施例】
【００３９】
以下に、図面を用いて本発明による一実施例を説明する。本実施例は本発明によって、チタン製腕時計用外装ケースを構成する一部材である側を一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面に研磨加工して製造された腕時計用外装部材の一実施例である。腕時計用外装ケースを構成する部材には側や裏蓋やガラス縁などがあるが、本実施例は側についての一実施例である。
【００４０】
側はチタン製腕時計用外装ケースを構成する一部材であるので、その材質はチタンである。具体的には、ＪＩＳ２種のチタンからなるものである。
【００４１】
図１は本実施例において、本発明によって、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面に研磨加工すべき切削ブランク１１０である。本発明の腕時計用外装部材の製造方法における圧縮残留付与工程前の状態の側であって、種々の工程から編成される前工程によって形成している。
【００４２】
図１に示した切削ブランク１１０の構造を簡単に説明しておくと、切削ブランク１１０は胴部１１０ａと足部１１０ｂから成り立っている。胴部１１０ａは時計駆動体（図示しない）を収納する部分であり、円筒形状をしており、下部および上部が開口している。上部の開口は、腕時計用ケースを組み立てる際に、ガラス縁および風防ガラスが取り付けられ、後に閉口することになる。下部の開口は、腕時計を完成体に組み立てる際、胴部１１０ａ内に時計駆動体を納めた後に、裏蓋が取り付けられて閉口することになる。また、胴部１１０ａには、腕時計完成体となった際に、胴部１１０ａ内に納めた時計駆動体を胴部１１０ａの外側から操作するための巻き芯やプッシュボタンの軸を通す為のパイプを嵌めこむパイプ穴１１１が設けてある。足部１１０ｂには、バネ棒を用いて装着バンドを取り付けるためのバネ棒穴１１２が設けてある。
【００４３】
本発明による腕時計用外装部材の製造方法における圧縮残留付与工程を実施する前に、本実施例の切削ブランク１１０は、図２に示す前工程を経て、圧縮残留付与工程に至る。図２は、本発明による腕時計用外装部材の製造方法における切削ブランク１１０を得るための前工程を示すフローチャートである。
【００４４】
本発明による腕時計用外装部材の製造方法における切削ブランク１１０が、前もって経て来る前工程について、図２を基に以下に説明する。
【００４５】
一番目は材料取り工程２１０である。材料取り工程２１０では、チタン製長尺丸棒材を旋盤で突っ切り加工するなどして、チタン製長尺丸棒材からチタン材料２１１を切り出して得る。なお、この時、チタン製長尺丸棒材の直径寸法や切り出し長さ寸法については、次の型打ち成形工程で成形し易い寸法を考慮し、なおかつチタン材料２１１の体積は切削ブランク１１０の体積よりも大きくなるように設定している。
【００４６】
二番目は型打ち成形工程２２０である。型打ち成形工程２２０では、プレス装置にセッティングした成形金型でチタン材料２１１を熱間鍛造して、型打ちブランク２２１を得る。なお、一番目の材料取り工程２１０において、チタン材料２１１の体積は切削ブランク１１０の体積よりも大きく設定しているので、型打ちブランク２２１の外周部には余肉２２１ａが生じている。また、この段階においては、後に胴部１１０ａの内側開口となる部分２２１ｂはまだ開口させておらず、材料肉厚を薄くした状態で残している。
【００４７】
三番目は型抜き成形工程２３０である。型抜き成形工程２３０では、プレス装置にセッティングした抜き金型で型打ちブランク２２１の余肉２２１ａと胴部１１０ａの内側開口となる部分２２１ｂとを抜き落として、型抜きブランク２３１を得る。
【００４８】
四番目は化学研磨工程２４０である。二番目の型打ち成形工程２２０において熱間鍛造したことによって、型抜きブランク２３１の成形面には酸化スケール層が形成されているが、化学研磨工程２４０では、組成や温度を管理した化学研磨液に型抜きブランク２３１を浸漬して、型抜きブランク２３１の成形面に形成されている酸化スケール層を溶解して除去し、化研ブランク２４１を得る。
【００４９】
五番目は切削加工工程２５０である。切削加工工程２５０では、側が側以外のケース構成部材と嵌合関係にある要所の寸法を切削加工によって必要な寸法精度に仕上げたり、型打ち成形工程２２０や型抜き成形工程２３０では加工不可能な穴あけ加工を施したりする。例えば、図１に示した切削ブランク１１０において、装着バンド（図示しない）と嵌合する二組の対になった足部１１０ｂの間隔寸法出しや、時計駆動体を納める胴部１１０ａの内径寸法出し、ガラス縁との嵌合部寸法出し、裏蓋との嵌合部寸法出し、パイプを嵌めこむパイプ穴１１１の穴あけ加工、装着バンドを取り付けるためにバネ棒の先端を差し込むバネ棒穴１１２の穴あけ加工等である。切削加工工程２５０では、寸法精度が必要な要所の切削加工を施して、切削ブランク１１０を得る。
【００５０】
以上に説明したように、図１に示した本実施例の切削ブランク１１０は、圧縮残留付与工程前に、図２に示した材料取り工程２１０、型打ち成形工程２２０、型抜き成形工程２３０、化学研磨工程２４０、切削加工工程２５０から成る前工程によって形成している。
【００５１】
次に、上述の前工程で得た切削加工ブランク１１０の表面を圧縮残留付与工程および研磨工工程によって、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面に研磨加工する方法を図３に基づいて以下に説明する。図３には、上述の前工程で得た切削加工ブランク１１０の表面を本発明の腕時計用外装部材の製造方法で、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面に研磨加工する方法のフローチャートを示す。
【００５２】
本発明の腕時計用外装部材の製造方法は、研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る工程と、硬化層の表面を研磨して硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を形成する工程とを有することを特徴とする。したがって、本実施例においては、先ずは、研磨加工を必要とする切削加工ブランク１１０の表面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る圧縮残留応力付与工程３１０を行う。
【００５３】
本実施例における圧縮残留応力付与工程３１０における圧縮残留応力付与手段としては、ショットピーニング加工を切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面に対して施す。
【００５４】
ショットピーニング加工とは、空気力や機械力で加速した金属やガラスやセラミックスの小球粒子を被加工物表面に打ち付け投射する作業であって、小球粒子のピーニング（槌打ち）作用によって被加工物表面に塑性変形を起こさせ、均一な圧縮残留応力を持った硬化層を作る効果がある。
【００５５】
圧縮残留応力付与工程３１０で実施するショットピーニング加工を具体的に説明すると、圧縮空気圧力で小球粒子をエアノズルから投射するショットピーニング加工装置を用いて、エアノズル先端から１５０ｍｍの距離に設置した切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面に向けて、平均粒径５０μｍのスチール製小球粒子を５Ｋｇｆ／ｍ2の空気圧力で    投射する。
【００５６】
なお、この時、切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面全体に対して、小球粒子をまんべんなく均一に投射することが重要である。そのためには、エアノズル先端と切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面との間隔を一定に保ってエアノズルを動かし、切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面上で投射ビームを走査させる。投射ビームを切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面上で走査する方法としては、エアノズルを動かさず、切削加工ブランク１１０を動かしても構わない。要は、エアノズルと切削加工ブランク１１０との相対位置関係を変えながら、切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面上でまんべんなく均一に投射ビームを走査して、切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面全体に対し、小球粒子をまんべんなく均一に投射することが重要である。
【００５７】
本実施例においては、エアノズルを動かす方法で、切削加工ブランク１１０の研磨加工を要する表面全体に対して小球粒子をまんべんなく均一に投射したが、カバレージ条件が３００％になるようにエアノズルを動かす移動速度と投射時間とを調節している。
【００５８】
以上のように本実施例の圧縮残留応力付与工程３１０では、圧縮残留応力の付与をショットピーニング加工によって行うため、前述したように、被加工物表面に塑性変形を起こさせて、均一な圧縮残留応力を持った硬化層を作る効果がある。
【００５９】
すなわち、圧縮残留応力の付与によって、切削加工ブランク１１０が本来有するチタン素材硬度以上に硬い硬化層を切削加工ブランク１１０の表面に形成できる。
【００６０】
この硬化層は素材硬度以上の硬度に改質されていることによって、チタン素材が有する軟質で粘っこいという機械的性質の改善もなされているので、後に切削加工ブランク１１０を研磨する際には研磨用砥粒とチタン素材との融着を防止し、被研磨面が毟り取られることを防止する効果を発揮することになる。
【００６１】
なお、本実施例の上述したショットピーニング加工条件によれば、切削加工ブランク１１０の表面に、深さ方向に厚みが３００μｍの硬化層が形成される。
【００６２】
本発明の腕時計用外装部材の製造方法は、研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る工程と、硬化層の表面を研磨して硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を形成する工程とを有することを特徴とする。したがって、本実施例において圧縮残留応力付与工程３１０に続いては、切削加工ブランク１１０の表面に形成した硬化層の表面を研磨して硬化層の研磨残し層からなる硬化表面層を形成する研磨加工工程３
２０を行う。
【００６３】
研磨加工工程３２０は、整面研削工程３２１、粗バフ研磨工程３２２、中バフ研磨工程３２３、仕上げバフ研磨工程３２４の四段階に細分される。
【００６４】
整面研削工程３２１では、弾性体砥石ホイールを用いて、切削加工ブランク１１０の表面に形成した硬化層の表面を研削する。
【００６５】
整面研削工程３２１を実施する前段階においては、切削加工ブランク１１０に硬化層が設けられているが、その表面状態は圧縮残留応力付与工程３１０のショットピーニング加工によって面荒れが生じており、直ぐにバフ研磨をかける状態にはない。バフ研磨をかけられない訳ではないが、バフ研磨作業の負荷が大きくなってしまう。よって、整面研削工程３２１では、圧縮残留応力付与工程３１０のショットピーニング加工による面荒れを除去して、切削加工ブランク１１０に形成した硬化層の表面をバフ研磨に適した状態に整えることを行う。
【００６６】
粗バフ研磨工程３２２では、整面研削工程３２１においてバフ研磨に適した状態に整えた切削加工ブランク１１０に形成した硬化層の表面をバフ研磨する。ここで使用するバフ研磨剤に含まれる砥粒は、整面研削工程３２１で使用した弾性体砥石ホイールに含まれている砥粒よりも粒径が細かいものとする。また、ここで使用するバフ研磨ホイールは、整面研削工程３２１で使用した弾性体砥石ホイールよりも軟らかく柔軟性のあるものとする。粗バフ研磨工程３２２では、整面研削工程３２１を終えた段階よりも表面粗さを小さくして、鏡面性を高める。
【００６７】
中バフ研磨工程３２３では、粗バフ研磨工程３２２を終えた段階よりも表面粗さを更に小さくする。ここで使用するバフ研磨剤は、粗バフ研磨工程３２２で使用したバフ研磨剤よりも砥粒径が細かいものとする。また、ここで使用するバフ研磨ホイールは、粗バフ研磨工程３２２で使用したバフ研磨ホイールよりも軟らかく柔軟性のあるものとする。中バフ研磨工程３２３では、粗バフ研磨工程３２２を終えた段階よりも更に表面粗さを小さくして、更に鏡面性を高める。
【００６８】
仕上げバフ研磨工程３２４では、中バフ研磨工程３２３を終えた段階よりも表面粗さを更に小さくする。ここで使用するバフ研磨剤は、中バフ研磨工程３２３で使用したバフ研磨剤よりも砥粒径が細かいものとする。また、ここで使用するバフ研磨ホイールは、中バフ研磨工程３２３で使用したバフ研磨ホイールよりも軟らかく柔軟性のあるものとする。仕上げバフ研磨工程３２４では、中バフ研磨工程３２３を終えた段階よりも更に表面粗さを小さくして、更に鏡面性を高めた一様に滑らかな鏡面に仕上げる。
【００６９】
以上のように本実施例の研磨加工工程３２０では、研磨加工が必要な切削加工ブランク１１０の表面を整面研削工程３２１、粗バフ研磨工程３２２、中バフ研磨工程３２３、仕上げバフ研磨工程３２４の四段階の工程で、弾性体砥石ホイールや各種バフホイールや各種バフ研磨剤を使って、徐々に表面粗さを小さくしていき、最終的には一様に滑らかな鏡面に仕上げる。なお、この時、切削加工ブランク１１０の表面には、圧縮残留応力付与工程３１０におけるショットピーニング加工による圧縮残留応力の付与によって硬化層が形成されていて、チタン素材以上の硬度に硬くなっていて、チタン素材の軟質で粘っこいという機械的性質が改質されている。
【００７０】
この表面改質作用によって、研磨用砥粒とチタン素材との融着が抑制されて、チタン素材が毟り取られることが防止される。
【００７１】
なお、研磨加工工程３２０においては、圧縮残留応力付与工程３１０で切削加工ブランク１１０の表面に形成した深さ方向の厚みが３００μｍの硬化層全てを研磨除去せずに、適度な厚みの硬化層を残した状態で研磨を仕上げ、硬化層を研磨し残した層（硬化層の研磨残し層）によって硬化表面層を形成する。
【００７２】
硬化層を研磨し残しする層（硬化層の研磨残し層）の下限厚み、すなわち、硬化表面層の厚みは、１０μｍ以上であることが好ましい。その理由は、硬化表面層の厚みが、１０μｍよりも小さくなる程まで研磨を進行させると、チタン素材が毟り取られる現象が現れて、一様に滑らかな鏡面には仕上げられなくなってしまうからである。
【００７３】
圧縮残留応力付与工程３１０において切削加工ブランク１１０に形成した硬化層は、圧縮残留応力の付与によって形成したものであり、圧縮残留応力は表面で最も高くて表面が最も硬く改質されているが、表面から深い部分になるにつれて圧縮残留応力が低くなり、硬さも低下する。したがって、研磨が進行して、表面から深い部分になるにつれて、チタン素材が毟り取られ易くなるので、適切な厚みで硬化層を研磨し残しする必要がある。したがって、その硬化層を研磨し残しする下限厚み、すなわち、硬化表面層は上述の１０μｍ以上が好ましい。
【００７４】
また、研磨加工工程３２０において、整面研削工程３２１、粗バフ研磨工程３２２、中バフ研磨工程３２３、仕上げバフ研磨工程３２４の四段階の工程によって、徐々に表面粗さを小さくしていって、最終的に一様に滑らかな鏡面に仕上げるためには最小限５０μｍの研磨取り代が必要である。一方、圧縮残留応力付与工程３１０のショットピーニング加工で得られる硬化層の厚みは、上述したように３００μｍである。よって、これらの関係から、硬化層を研磨し残しする層（硬化層の研磨残し層）の上限厚み、すなわち、硬化表面層の厚みは、２５０μｍ以下が好ましい。
【００７５】
したがって、本発明の腕時計用外装部材は、圧縮残留応力の付与によって得た硬化層の表面を研磨し、硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を有することを特徴とするが、硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層の厚みは１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲が好ましく、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面を呈することになる。
【００７６】
以上に説明したように、本実施例では、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製の側（腕時計用外装ケースを構成する一部材）を得ることができた。
【００７７】
図４に、本発明の腕時計用外装部材の実施例であるチタン製の側４１０を示す。図４（ａ）は、チタン製の側４１０の斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＸ−Ｚ平面における足部４１０ａの断面図である。
【００７８】
側４１０の表面部には、図４（ｂ）に示したように、圧縮残留応力の付与によって得た硬化層の表面を研磨して、硬化層の研磨残し層で形成した硬化表面層４１１が存在する。硬化層の研磨残し層で形成した硬化表面層４１１の厚みは、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲にある。そして、硬化表面層４１１で構成された側４１０の表面は、毟れ痕の発生が無く、一様に滑らかな美しい外観で高級質感のある鏡面状態となっている。
【００７９】
なお、本実施例では研磨加工が必要な全表面を鏡面仕上げにした側を得たが、本発明の腕時計用外装部材の製造方法によって得られる側は全表面が鏡面仕上げに限られる訳ではない。腕時計用外装ケースのデザインに応じては、全表面を鏡面に仕上げた後に、必要部分に粗めの研磨砥粒を含む研磨工具を擦り付けて髪の毛のように細長い筋目を入れたヘアライン目付け面にしたり、砥粒噴射加工で梨地艶消し面にしたりして、鏡面とヘアライン目付け面あるいは梨地艶消し面とが混在した表面を呈する側に仕上げることも可能である
。
【００８０】
なお、ヘアライン目付け面や梨地艶消し面を設ける場合において、事前にその下地面を本発明による腕時計用外装部材の製造方法によって一様に滑らかな鏡面にしておくことは、むらが無くて一様な美しいヘアライン目付け面や梨地艶消し面を得るためにも有効な手段である。
【００８１】
また、本実施例においては全表面を鏡面に研磨加工仕上げした側を得たが、本発明の腕時計用外装部材の製造方法で研磨した鏡面上に、イオンプレーティング手法などにより被覆層を設けても構わない。腕時計用外装ケースの色調デザインに応じては、本発明の腕時計用外装部材の製造方法により設けた鏡面上に、チタン素材よりも明るい銀色または金色などの被覆層を設けるなどしても構わない。
【００８２】
更に、本実施例においてはチタン製の腕時計用外装ケースを構成する一部材であるチタン製の側について説明したが、チタンの鏡面研磨だけに適応可能な訳ではない。本発明の腕時計用外装部材およびその製造方法は、チタン合金にも適している。
【００８３】
また更に、本実施例においては腕時計の外装ケースを構成する一部材である側について説明したが、外装ケースを構成する部材としては裏蓋やガラス縁などもある。本発明の腕時計用外装部材は、製造する部材の形状や名称によって適応が限定される訳ではなく、側の他に外装ケースを構成する裏蓋やガラス縁などに対しても適応可能である。
【００８４】
腕時計用外装部材としては外装ケースを構成する部材の他に装着バンドを構成する部材もあるが、本発明の腕時計用外装部材はそれらへの適応も可能である。
【００８５】
以上のように、本発明の腕時計用外装部材およびその製造方法では、研磨加工を必要とする被研磨面に圧縮残留応力を付与して硬化層を得る工程を有するが、圧縮残留応力を付与して得た硬化層はチタンまたはチタン合金の素材硬度以上の硬度に改質される。この素材以上に硬化改質した硬化層を設ける作用によって、チタン素材またはチタン合金素材が有する軟質で粘っこいという機械的性質を改善する効果が得られる。
【００８６】
また、硬化層の表面を研磨して硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層を形成するが、ここで研磨する硬化層は上述のように軟質で粘っこいという機械的性質が改善されているので、研磨の際には研磨用砥粒とチタン素材またはチタン合金素材との融着を防止する作用があり、チタン素材またはチタン合金素材の被研磨面が毟り取られることを防止する効果が得られる。
【００８７】
更に、硬化層の研磨残し層で形成する硬化表面層の厚みは、１０μｍ以上２５０μｍ以下が好ましい。すなわち、被研磨面が毟り取られることを防止した硬化層を研磨するが、硬化層厚みの全てを研磨して除去するのではなく、１０μｍ以上２５０μｍ以下の厚みで硬化層を残した状態で研磨を仕上げることによって、被研磨面に毟れ痕が無くて、一様に滑らかで美しい外観で高級質感のある鏡面を有するチタン製またはチタン合金製の腕時計用外装部材およびその製造方法が提供される。
【００８８】
なお、硬化層を得るための圧縮残留応力付与手段としてショットピーニング加工を使用した場合には、小球粒子のピーニング（槌打ち）作用によって被加工物表面に塑性変形を起こさせて、均一な圧縮残留応力を持った硬化層を作る効果がある。
【符号の説明】
【００８９】
１１０    切削ブランク
１１０ａ  胴部
１１０ｂ  足部
１１１    パイプ穴
１１２    バネ棒穴
２１０    材料取り工程
２１１    チタン材料
２２０    型打ち成形工程
２２１    型打ちブランク
２２１ａ  余肉
２２１ｂ  胴部１１０ａの内側開口となる部分
２３０    型抜き成形工程
２３１    型抜きブランク
２４０    化学研磨工程
２４１    化研ブランク
２５０    切削加工工程
３１０    圧縮残留応力付与工程
３２０    研磨加工工程
３２１    整面研削工程、
３２２    粗バフ研磨工程
３２３    中バフ研磨工程
３２４    仕上げバフ研磨工程
４１０    チタン製の側
４１０ａ  チタン製の側４１０の足部
４１１    硬化表面層
【図１】
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【図２】
2010227327.tif 000004
【図３】
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【図４】
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