(57)【要約】【課題】金属表面に描かれた線画や文字等の模様パターンが、見る角度や入射光の方向によって虹色様に多彩に変化して視認される、金属表面の加飾加工方法を提供すること。【解決手段】金属表面の加飾加工方法であって、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して、金属表面に加飾紋様を施すことを特徴とする金属表面の加飾加工方法。他の態様として、前記のごとくして加飾紋様を施した金属表面に、その後、マスクを介して漆による塗装を行って螺鈿模様を形成させてもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属表面の加飾加工方法であって、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して、金属表面に加飾紋様を施すことを特徴とする金属表面の加飾加工方法。
【請求項２】
第一工程として表面研磨処理した金属上に、第二工程として、パターン加工されたマスクを設置し、化学気相法にて珪素化合物の透明薄膜を２回以上堆積し形成することを特徴とする請求項１記載の金属表面の加飾加工方法。 
【請求項３】
金属がアルミニウム、マグネシウム、又はステンレス鋼のいずれかである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法。   
【請求項４】
珪素化合物がＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＮ又はＳiＯ２のいずれかである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法。  
【請求項５】
珪素化合物の透明薄膜の膜厚が、５０〜３０００ｎｍである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法。
【請求項６】
金属表面の加飾加工方法であって、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して金属表面に加飾紋様を施し、その後、マスクを介して漆による塗装を行って螺鈿模様を形成させることを特徴とする金属表面の加飾加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面に、その素地色とは異なる表面色を背景として、線画や文字等の模様パターンが、見る角度や入射光の方向によって虹色様に多彩に変化して視認される、加飾加工を施す方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板金・プレス・機械加工等の加工された金属の表面を美しく彩る加飾技術には、多くの手法が知られている。例えば、金属らしい光沢によって金属本来の美しい輝きを醸し出すメッキ、金属の表面に塗膜や樹脂フィルムなどの保護層を形成させる方法、あるいは、金属製品の表面に、透視可能で十分な耐候性等を有する無機材料を保護膜として設ける方法（特許文献１又は２）がある。
【０００３】
そして、優れた金属光沢を有し、意匠性が高く、高品質の表面装飾を有する製品を得る技術として、特許文献３には、金属下地をレーザー光にて加工して凹凸を形成し、その上に透明薄膜を形成して干渉色の違いにより加飾する方法が開示されている。しかし、この方法は、レーザー加工のコストが高いという問題がある。また、レーザー加工時に発生する熱の影響のため、母材の変形や組成変化が起こる可能性もある。その為、金属母材の種類に制限があり、軽量金属であるアルミニウムやマグネシウム、銅に対しては適用が困難である。また、大面積加工に際しては、加工に非常に時間がかかるという問題もある。  
【０００４】
本発明者は、透明薄膜を堆積して加飾する方法を鋭意研究し、模様パターンが形成されているマスクを金属板上に設置し、その上からシリコン系透明膜を堆積するという簡便な加飾方法を見出し、本発明に到達した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１６５０８７号公報
【特許文献２】特開平９−１２５２２９号公報
【特許文献３】特開平６−２１２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金属表面に描かれた線画や文字等の模様パターンが、見る角度や入射光の方向によって虹色様に多彩に変化して視認される、金属表面の加飾加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載された態様は、金属表面の加飾加工方法であって、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して、金属表面に加飾紋様を施すことを特徴とする金属表面の加飾加工方法である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、第一工程として表面研磨処理した金属上に、第二工程として、パターン加工されたマスクを設置し、化学気相法にて珪素化合物の透明薄膜を２回以上堆積し形成することを特徴とする請求項１記載の金属表面の加飾加工方法である。  
【０００９】
請求項３記載の発明は、金属がアルミニウム、マグネシウム、又はステンレス鋼のいずれかである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法である。  
【００１０】
請求項４記載の発明は、珪素化合物がＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＮ又はＳiＯ２のいずれかである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法である。  
【００１１】
請求項５に記載の発明は、珪素化合物の透明薄膜の膜厚が、５０〜３０００ｎｍである請求項１記載の金属表面の加飾加工方法である。  
【００１２】
そして、請求項６に記載の発明は、金属表面の加飾加工方法であって、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して金属表面に加飾紋様を施し、その後、マスクを介して漆による塗装を行って螺鈿模様を形成させることを特徴とする金属表面の加飾加工方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、金属表面に、その素地色とは異なる表面色を背景として、線画や文字等の模様パターンが見る角度や入射光の方向によって、虹色様に多彩に変化するように見える加飾加工を、簡便な方法で行うことができる。本発明によると、金属下地を加工する必要はなく、珪素化合物の薄膜の膜厚を調整することで、虹色の干渉色を簡単に発色させることが可能である。金属下地も、ステンレス鋼はもちろん、アル二ウムやマグネシウムに対しても発色させることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の金属表面の加飾加工方法においては、第一工程として下地表面処理を施し、次いで、第二工程として、珪素化合物の透明薄膜の層を２回以上堆積して、金属表面に加飾紋様を施すものである。珪素化合物としては、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣＮ又はＳiＯ２のが好ましい。
【００１５】
本発明において用いられる金属は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ステンレス、銅等であり、特に制限されるものではない。かかる金属の金属板に、第一工程として、最終的に得ようとする線画や文字等の模様のイメージに合う様、場合によっては、干渉膜を際立たせる下地表面処理を施す。下地処理としては、例えば、バフ研磨加工、ヘアライン加工、バイブレーション加工、ブラスト加工、エッチング加工、陽極酸化処理、電解発色、蒸着加工、研削加工、又は、鍍金処理が挙げられる。これらは組合わせて行ってもよい。
【００１６】
前記のような表面処理によって、イメージに合うよう調整した膜厚の第一の膜を製膜する。その時、使用する金属が持つ、光干渉膜の発現性を考慮して、温度や、ガス圧、時間をコントロールする。膜厚は５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にあるのが好ましい。
【００１７】
この材料に、最終的に得ようとする美麗な模様を際立たせる為に、あらかじめ表面にそれぞれ研磨仕上げを行っても良い。鏡面研磨にすると深く幻想的な模様になる。表面光沢を落としていくと、例えばブラストやヘアライン研磨、バイブレーション研磨等にすると、模様ははっきりと見えるようになる。下地の意匠研磨は得ようとする模様の最終形態を考えて、光沢加減を変化させていく事が重要である。それにより、形成する光干渉膜の外観が変化する。
【００１８】
次いで、第二工程として、珪素透明薄膜の層を２回以上堆積する。この際、第一工程で作製した層を製膜した金属板を、得ようとする線画や文字等の模様に合わせて、マスキングを行うのが便利である。具体的には、第二工程として、パターン加工されたマスクを設置し、化学気相法にて珪素化合物の透明薄膜を２回以上堆積し形成する方法が好ましい。マスキングは金属を用いたメタルマスク、耐熱カプトンテープを用いたテープマスク、耐熱性の樹脂を用いた樹脂マスク、カーボンＦＲＰを用いたＦＲＰマスク等、得ようとする線画や文字の模様パターンに合わせて使い分けを行うことができる。また、金属基板の形状によってもマスキング方法は適当に選択される。例えば、湾曲した形状であったり、立体的な形状の場合は、テープマスクや金属箔材を用いたマスクが好ましい。このようにしてマスキングを施した金属板に、気相成長法により珪素透明薄膜の層を２回以上堆積する。
【００１９】
本発明では、前記第二工程で珪素透明薄膜の層を堆積する。他の製法で作られる薄膜や、金属薄膜の場合、単純に積み重ねると剥離や応力割れ、あるいは、第一工程で形成された層の色調を覆いかぶせてしまい、見えなくなるという事があるが、本発明の透明珪素薄膜を用いて、化学気相法で成長させた膜は、他層においても層間剥離や応力割れが起こらず、さらに、下層の干渉効果を膨らませるという特徴がある。それにより、当初用意した金属への意匠研磨等が、何層積み重ねても確実にその風合が残される。
【００２０】
第二工程での２回目以降の堆積においては、得ようとする模様の色調を考慮し、上述の対象金属に合わせた堆積条件をもって、成膜を行う。そうすることで、マスキングされていない部分は、初期の膜厚から増加し、それにより、干渉効果が変化し模様が発現する。更に、模様を追加し、複雑に仕上げる場合には、第二工程での第２層作製後に、上述のマスキングを施し、第３層や、第４層というように、複雑に層を重ねて、表現豊かな模様を作るこができる。最大の厚み条件としては、３μｍ以下が好ましい。本発明で用いる珪素膜は非常に透明ではあるが、それでも複数層を積み重ねすぎると深いグレーの色調へとだんだんと近づく。従って、装飾として美麗な模様と表現ができる範囲は、総堆積膜厚５０ｎｍ〜３μｍが適当である。
【００２１】
本発明において、堆積前に施す研磨加工による紋様デザインは、非常に幅広い組み合わせが可能となる。組み合わせのバリエーションとして代表的な仕上げとしては、鏡面研磨加工、＃４００バフ研磨加工、準鏡面バフ加工、ヘアライン加工、バイブレーション加工、ブラスト加工、エッチング加工、陽極酸化処理、電解発色、蒸着加工、ＪＩＳＲ６００１で規定されている研磨粒を用いた研削加工、電解研磨、化学研磨、鍍金処理等を幾通りも組み合わせることが可能となる。ここで、非常に大きな特徴は、そのように無限大に組み合わされる表面に対しても、本発明は、珪素薄膜を複層堆積することで、加飾紋様を施すことがことである。
【００２２】
また、組み合わせのバリエーションが、電解発色や蒸着の場合、珪素薄膜単層の堆積においても、加飾紋様の発現が可能となる。珪素薄膜の複層堆積と、金属基板への紋様デザインとの組み合わせを行うことで、表面の反射率も変わり、屋外もしくは、照明周辺で使用した場合、その反射による見え方も、反射光による光の動きも変化し、堆積対象物だけの効果でなく、そこから反射される光が周囲に与える幻想的な雰囲気にも寄与する。
【００２３】
本発明においては、前記第一と第二工程を経て加飾紋様が施こされた金属表面に、その後、更にマスクを介して漆による塗装を行って、螺鈿模様を形成させることもできる。金属表面の加飾紋様の干渉色と、漆の色とからなる螺鈿模様が形成される。漆による塗装の際の漆の色については特に制限はない。例えば、漆に鉄粉を混入すれば黒色化したものが得られる。赤系のものは、本朱(本朱・赤口・黄口)、あるいは弁柄と透漆とを混合すればよい。
黄系のものは、石黄と透漆の混合により得られる。緑系のものは、石黄とベレンスと透漆を混合するか、黄漆と黒漆を混合することによって得られる。うるみ系のものは、本朱又は弁柄と透漆を混合した色漆に黒漆を加えて得られる。このように任意の色の漆を用いることができる。
【００２４】
金属表面に、想定される美しい螺鈿部を表現出来得る研磨を施すためには、あらかじめ金属表面を鏡面化しておくのがよい。この鏡面化は、極めて平坦で反射率の良い研磨筋のない、鏡面が好ましい。そして、その鏡面に対して、乱反射行うように、深い無方向の傷を入れておくのが良い。そうすることで、加飾したときにその乱反射が生かされて螺鈿の様な輝きを引き出すことができる。かかる下地処理を行った基板を、前記第二工程による製膜を行うことによって、美麗な加飾紋様が得られる。この加飾された基板へ、次に螺鈿の漆部分を形成させる。
【００２５】
例えば、漆部分を想定したパターンのテープマスクを用いて、マスキングを行う。そして、マスキング後、塗料の食い付きを良くするために、好ましくは、ドライエッチングを行う。
ドライエッチングとしては、エアーブラストが簡便で行いやすい。そして、ドライエッチング後、マスクはそのままにして、漆状の塗料を塗る。塗料の塗り方は、エアーでもディッピングでも、刷毛塗りでも、どのような方法でもよいが、得ようとする表面を想定して選定する必要がある。例えば、滑らかな表面が欲しい場合には、スプレーガンにより、塗装すればよい。塗装終了後、乾燥させたのち、マスキングテープを除去すると、螺鈿紋様が得られる。以下、実施例により説明する。
【実施例１】
【００２６】
アルミニウム（Ａ５０５２）の板と、ステンレス（ＳＵＳ３０４／ＮＯ．２Ｂ）の板を金属板として用いた。そして、最終的に得ようとする美麗な模様を際立たせるために、金属表面にそれぞれ研磨仕上げを行った。アルミニウム（Ａ５０５２）は無方向に線を入れた研磨を、ステンレス（ＳＵＳ３０４／ＮＯ．２Ｂ）は一方向にまっすぐラインを入れた研磨を施した。
【００２７】
これらの金属板を、化学気相法の装置として、ＨＷ化学気相成長法の装置に入れ、真空値を１．０×１０−２Ｐａ以下まで下げた。その到達した真空度雰囲気で、ＨＷＣＶＤ装置の加熱触媒体の加熱を行った。触媒温度は１７００℃とし、輻射熱で金属板を温めた。金属板が温まったら（基板温度約３００℃）、でアンモニアガスと気化させたＨＭＤＳを投入した。この時、第一の膜は、最終的に得ようとする干渉模様の基礎となるので、得ようとする模様の外観を考慮した膜厚による干渉効果が必要である。
【００２８】
第一の薄膜が成膜できた後、一度真空を解放し、装置より取り出した。そして、得ようとする模様のマスクを行う。本実験では、アルミニウム（Ａ５０５２）の板と、ステンレス（ＳＵＳ３０４／ＮＯ．２Ｂ）の板共に、ステンレスで製作したメタルマスクを行った。そして、メタルマスクを施した物をＨＷＣＶＤ装置へ導入し、真空度を１．０×１０−２Ｐａ以下とした。到達した真空値において、第一層と同様に第二層の薄膜を堆積した。このときのガス種類も一層目と同様にアンモニアガスと、気化したＨＭＤＳを用いた。ここでも、最終的に得ようとする模様の最終外観を考慮して、第二の薄膜を製膜した。
【００２９】
第二の薄膜を製膜後、真空開放し製品を取り出した。そしてマスクを外すと、綺麗に金属の意匠性が保たれたまま、模様が形成された薄膜が作製できた。なお、各層の薄膜の製膜条件は下記表１の通りであった。
【００３０】
【表１】
2014004700.tif 000002
【００３１】
前記実験例から分かるとおり、各種の形状に応じて、適合するマスクを用い、珪素薄膜の層を複層堆積すると、堆積の層を重ねれば重ねるほど、深く複雑な模様が形成される。更に、金属板へ珪素薄膜堆積を行う前に、研磨により紋様を施す。例えば、鏡面研磨したものに、部分的にヘアライン研磨をして、デザインしたり、鏡面研磨にブラスト処理を施してデザインしたりと珪素薄膜を堆積する前に、あらかじめ最終の加飾が引き立つような紋様を施すことで、珪素薄膜の複層膜による干渉効果を引き立たせ、幻想的で且つ、視認性に富んだ加飾表面デザインを行うことができる。
【実施例２】
【００３２】
ステンレス（ＳＵＳ３０４／ＮＯ．２Ｂ）を用意した。あらかじめ、想定される美しい螺鈿部を表現出来得る研磨を施すために、先ず、ステンレスの表面を鏡面化した。その鏡面に対して、乱反射行うように、深い無方向の傷を入れた。この下地処理を行った基板を、化学気相成長装置である、ＨＷＣＶＤ装置へセットし、真空度を１．０×１０−２ｐａ以下へ真空環境とした。その真空環境下で、加熱触媒体を１７００℃へ加熱し、その輻射熱で、セットした。基板を２０分温めることによって、基板温度は３００℃付近となり活性化した。基板温度が３００度となった時点で、アンモニアと気化したＨＭＤＳを投入し、成膜を行った。成膜時間は６０分で、ガスの投入はそれぞれ、アンモニア１９００ｓｃｃｍ、ＨＭＤＳ１２０ｓｃｃｍであった。
【００３３】
第一層の成膜が終わった後、一度真空を解放し、基板を取り出した。その基板に金属マスクを設置し、螺鈿部のキラキラと輝くパターンを成膜した。成膜条件は、第一層と同じ条件で行った。このような第二層目の成膜形成後、金属マスクを外すと、美麗な加飾紋様が得られた。
【００３４】
上記のようにして加飾された基板へ、次に、螺鈿の漆部分を作った。即ち、漆部分を想定したパターンのテープマスクを用いて、マスキングを行った。そして、マスキング後、塗料の食い付きを良くするために、ドライエッチングを行った。ドライエッチングはエアーブラストを用いて行った。ドライエッチング後、マスクはそのままにして、漆状の塗料を塗った。塗料の塗り方は、エアーでもディッピングでも、刷毛塗りでも、どのような方法でもかまわないが、得ようとする表面を想定して選定する必要がある。本実施例では、滑らかな表面が欲しいために、スプレーガンにより、塗装した。塗装終了後、乾燥させたのち、マスキングテープを除去すると、螺鈿紋様が得られた。