(57)【要約】本発明は、ａ）電子サイクロトロン共鳴源によって生成されるガスの一価および多価イオンのビームによる金属の照射と、ｂ）注入された金属を着色するための周囲空気での熱処理であって、１００℃から４００℃の温度が選択され、１分から４時間の曝露時間が選択される、熱処理とを含む、金属を着色するための処理方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源によって生成されるガスの一価および多価イオンのビームによる金属の照射であって、
・  単位表面積当たりに注入されるガスの一価および多価イオンの線量は、１０１６イオン／ｃｍ２から１０１９イオン／ｃｍ２の範囲から選択され、
・  加速電圧は、５ｋＶから１０００ｋＶの範囲から選択される、
照射と、
ｂ）注入された金属を着色するための熱処理であって、
・  １００℃から６００℃、例えば１００℃から４００℃の温度が選択され、
・  １分から４時間の曝露時間が選択される、
熱処理と
からなる複数の連続段階を含むことを特徴とする、金属を着色するための処理方法。
【請求項２】
イオンの前記ビームの前記ガスの一価および多価イオンが、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）からなるリストの元素のイオンから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イオンの前記ビームの前記ガスの一価および多価イオンが、窒素（Ｎ２）および酸素（Ｏ２）からなるリストのガスのイオンから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスの一価および多価イオンが、１つおよび同じ原子化合物、例えば１つおよび同じ原子または１つおよび同じ二原子分子の全てのイオンであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記原子化合物が周囲温度でガスであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガスの一価および多価イオンのビームが、１０％の多価イオンまたは１０％超の多価イオンを含み、例えば前記ガスの一価および多価イオンのビームが、３０％の多価イオンまたは３０％超の多価イオンを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記熱処理が周囲温度で実施されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記加速電圧が、ｐ＊１００ｎｍ（ここでｐは整数である）に等しい注入厚さを得るように選択されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
単位表面積当たりに注入される前記ガスの一価および多価イオンの線量が、１０％以上の注入イオンの原子濃度を達成するように選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属が、鋼、チタン合金、アルミニウム合金、コバルト合金、銅合金および金合金からなるリストから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
金属材料が、０．１ｍｍ／ｓから１０００ｍｍ／ｓの速度ＶＤでの前記ガスの一価および多価イオンのビームに対して可動である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属材料の１つおよび同じ領域が、前記速度ＶＤでの複数のＮの通過に応じて、前記ガスの一価および多価イオンのビーム下で移動することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
処理部品が初期部品の色と異なる色を示すことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の注入イオンにより着色された少なくとも１つの表面を含む金属部品。
【請求項１４】
時計部品、食器一式および宝石からなるリストから選択されるバルク金属部品を着色するための請求項１〜１２のいずれか一項に記載の処理方法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、ガスの一価および多価イオンのビームによる金属材料の処理方法であり、この方法は、例えば、鋼もしくはチタン合金またはアルミニウム合金製の部品を装飾するために、ＰＶＤ堆積の代わりとして、多種の高度に再現性のある色を生成することを目的とする。本発明の方法は特に、パターンの鮮明さならびに色の多様性および再現性の両方に関して特有の美的外観を与えるために時計の製造部品に適用される。この種類の処理の主題を形成し得る時計の製造部品には、アンクル、ホイール、針、ウォッチプレートなどが挙げられる。また、宝石または娯楽分野における装飾物（ナイフ、蓋、ティーポットなど）も挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
時計製造産業は既に、かなりの年数にわたって、その金属表面装飾のためにＰＶＤコーティングの技術を使用している。その方法は特に色を生成するための層の厚さの制御に関して複雑である。
【０００３】
ＰＶＤコーティング
ＰＶＤ技術によって得られるコーティングの原理は、かなりの年数にわたって比較的良く知られている。簡潔に述べると、真空下に配置されたチャンバにおいて、ターゲットとして知られている金属シートが、堆積することが望まれる金属から形成される。数百ボルトの負電位がこのターゲットに印加される。プラズマ（Ａｒ）を形成できるガスが導入される。陰極の電界の作用下で、Ａｒは、高速（数千ｋｍ／ｓ）でターゲットに対して保持されるＡｒ＋イオンに変換される。
【０００４】
反復される衝突下で、ターゲットの原子は、引きはがされ、ターゲットから計算された距離に配置されるコーティングされる部品に堆積する。
【０００５】
ＰＶＤ装置の物品は、何を差し置いても、高い技能を有する人によって使用される複雑で高価なアセンブリのままである。これらの機械の重要な部品は紛れもなくマグネトロン陰極のままである。さらに、１９７０年代に後者の発明があり、それまで単に実験用の存在だけであったが、ＰＶＤコーティングの工業開発が可能となった。
【０００６】
このときに、陰極に印加される電界に垂直（一定または可変）磁場を重ね合わせることによって、ターゲットに近い電子を（それらの低質量の結果として）捕獲すること、およびそれらが機械の壁に衝突することによって拡散して損失することを防ぐことに成功した。結果として、ターゲット付近のこの高濃度の電子により、堆積速度を非常に顕著に増加させ、この技術を工業部門の方へ推進させることが可能となった。
【０００７】
現在使用されているＰＶＤコーティングは反応性であっても、非反応性であってもよい。非反応性ＰＶＤコーティングはより限定された目的を示す。この場合、ターゲットを形成する金属は単に基板上に堆積される。しかしながら、これらのコーティングは、電気めっきによって堆積させることが困難である金属（例えばチタン）または別様で堆積させることが不可能である合金（ステンレス鋼合金コーティング）にとって有益であり得る。
【０００８】
反応性ＰＶＤは、その部品にとって、より有益であるが、金属から開始して、圧力および温度条件が許容されないので地球上で天然に合成されない注目に値する特性を有するセラミックを得ることを可能にするのが非常により複雑である。したがって、窒素（Ｎ２）から開始して窒化物を形成すること、炭化水素（ＣＨ４またはＣ２Ｈ２）から開始して炭化物を合成すること、または酸素（Ｏ２）から開始して酸化物を得ることが可能である。
【０００９】
また、いくつかのガスまたはいくつかの金属を同時に合わせることも可能である。その結果は、複雑な手段で、電気めっきによって得ることができないいくつかの色調（色合い、陰影（ｓｈａｄｅ））を生じる。したがって、非常に白色がかった灰色から開始して濃い黒色に到達するコーティングを得ることが可能である。また、黄色から茶色または青色から紫色に変動することも可能である。色調の範囲は完全には程遠く、新たな色相が真空技術の多数の専門家によって依然として研究されている（例えば、赤色に関する場合）。
【００１０】
ＰＶＤ堆積の技術は、堆積前の表面の洗浄の品質、金属ターゲットの識別される摩耗、チャンバ内の部品の形状および位置に応じるＰＶＤ層の制御および均質性、多層の比色分析制御、１つの堆積層から別の層へのガスの変化、異なる組成を有する層を生成するために期間の変化がある場合、残留汚染、ならびに最後にこれら全ての不都合な点によってもたらされる経済コストに特有の不都合な点を示し得る。
【００１１】
技術的な性能品質に関して、ＰＶＤ層は、堆積パラメーターに応じて多かれ少なかれ高密度である顕著な柱状構造を有する。この構造の結果、標準的な包囲を良好にする耐食性が生じるが、厳しいまたは非常に厳しい条件下では必ずしも十分ではない。層は一般に０．５〜３μｍに変化する厚さを有する。
【００１２】
実施された最近の商業的な研究において、真空コーティングを使用する時計製造者の間で、７５％がＰＶＤコーティングを使用し、４％のみがＤＬＣコーティングだけを使用し、最後に１６％が２つの技術の組み合わせを使用することが明らかにされた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、比較的安価であり、実施することが容易であり、多くの用途の必要性に対応する表面を処理することを可能にする、金属を着色するための処理方法を提供することである。これらの用途には、時計製造部品、娯楽分野の部品（ナイフ、蓋、プレートなど）が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、選択される色調の完全な再現性を保証し、例えばマスキングによって高精度のパターンの描画を可能にする処理方法を提供する。これは偽造に対抗するための手段となり得る。
【００１５】
したがって、本発明は、
ａ）電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源によって生成されるガスの一価および多価イオンのビームによる金属の照射（ボンバードメント（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ））であって、
・  単位表面積当たりに注入されるガスの一価および多価イオンの線量は、
１０１６イオン／ｃｍ２から１０１９イオン／ｃｍ２の範囲から選択され、
・  加速電圧は、５ｋＶから１０００ｋＶの範囲から選択される、
照射と、
ｂ）注入された金属を着色するための熱処理であって、
・  １００℃から６００℃、例えば１００℃から４００℃の温度が選択され、
・  １分から４時間の曝露時間が選択される、
熱処理と
からなる複数の連続段階を含むことを特徴とする、金属を着色するための処理方法を提供する。
【００１６】
したがって、ガスの一価および多価イオンのビームによる金属の照射は熱処理前の処理である。
【００１７】
実施の容易さに関して、熱処理は周囲空気オーブン中で実施され得る。周囲空気は、１バールの圧力ならびに７９％窒素（Ｎ２）および１８％酸素（Ｏ２）から構成された主要組成を特徴とすることに留意すべきである。例えば、周囲空気を、酸素、メタンなどのガスの組み合わせと置き換えることによって異なる条件下で熱処理を想定することも可能である。熱処理のガスの成分の分圧は、例えば、周囲空気において得られるもの以外の色の出現を促進するように選択されてもよい。予備実験試験をこの目的のために実施してもよい。
【００１８】
本発明者らは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源によって生成されるガスの一価および多価イオンのビームによる照射を含む、金属、特に鋼を着色するための処理方法が、ガスの多価イオンのビームによる照射を含む方法より効果的であることを観察できた。
【００１９】
「ガスの一価および多価イオン」は、一価および多価の両方の異なる荷電状態を示す１つおよび同じガスのイオンを意味することが理解される。
【００２０】
一実施形態によれば、ガスの一価および多価イオンは、１つおよび同じ原子化合物、例えば１つおよび同じ原子または１つおよび同じ二原子分子の全てのイオンである。
【００２１】
一実施形態によれば、原子化合物は周囲温度でガスである。
【００２２】
一実施形態によれば、ガスの一価および多価イオンのビームは１０％の多価イオンまたは１０％超の多価イオンを含む。
【００２３】
一実施形態によれば、ガスの一価および多価イオンのビームは３０％の多価イオンまたは３０％超の多価イオンを含む。
【００２４】
一実施形態によれば、イオンのビームのガスの一価および多価イオンは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）からなる「希」ガスのリストの元素のイオンから選択される。
【００２５】
別の実施形態によれば、イオンのビームのガスの一価および多価イオンは、窒素（Ｎ２）および酸素（Ｏ２）からなるリストのガスのイオンから選択される。
【００２６】
一実施形態によれば、イオンのビームのガスの一価および多価イオンは窒素（Ｎ２）のイオンである。
【００２７】
一実施形態によれば、金属は、一価および多価窒素イオンによる処理（イオンのビームによる照射）の間、周囲温度である。別の実施形態によれば、金属は、一価および多価窒素イオンによる処理（イオンのビームによる照射）の間、周囲温度より高い温度、例えば、イオンの金属への拡散（「注入／拡散」法）を可能にする温度である。
【００２８】
本発明による線量範囲内の単位表面積当たりのガスの一価および多価イオンの線量の選択は予備較正段階に起因し得、想定される金属材料からなる試料が、ガス、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘ、Ｎ２またはＯ２の一価および多価イオンの１つにより照射される。この金属材料の照射は、本発明による範囲内で、ガスの一価および多価イオンの複数の線量で金属材料の異なる領域において実施され得る。この金属材料を、１分から４時間で変化し得る異なる曝露時間、１００℃から４００℃の温度（例えば、２００、２５０、３００および３５０℃）で周囲空気オーブン中に入れることで得られる比色分析結果を続いて観察する。これらの結果に基づいて、直接または外挿によって、所望の色調に対応する線量、温度および曝露時間を選択できるように処理領域（グラフ）の着色の変化を迅速に記録することが可能となる。
【００２９】
したがって、処理領域を、色調またはそれと関連し得る干渉起源のモアレ現象を評価するために１０°から７０°の入射角で裸眼による観察などの簡単な観察技術によって観察することができる。任意の適切な比色分析法によって得られる着色を決定することも可能である。
【００３０】
いずれか１つの科学的理論によって束縛されることを望まないが、この着色現象は、
注入される層の厚さに沿って、最小の注入厚さに関して、赤色から、最大の注入厚さに関して、青色まで変化し得る特定の色の反射にとって有益な指標となる勾配の形成によって反映される金属の表面と注入される最大深度との間の酸化物の本題外の層の形成によって説明できると考えられ得る。熱処理の曝露温度は、注入される層の酸化の動態の促進因子として作用する。曝露時間により、注入される層によって許容される領域における酸化層の深度を調整することが可能となる。本発明者らは、本発明によって特定される線量範囲および注入深度範囲において１００から４００℃で利用可能な色調の全領域を走査するのに必要な時間を１分から４時間と推定する。本発明者らは、過度に高い温度が、例えば、注入実体の過度に速い拡散を促進し、色の中和をもたらすことができ、次いで開始基板の色につながることを観察した。本発明者らは、注入実体が、以下のような現象の複雑な組み合わせを利用することによって酸化進行を促進するようであることを考慮した：
・  金属の組成に関与するいくらかの実体について空乏領域を生じる優先的なスパッタリング（例えば、ステンレス鋼についてクロム）、
・  金属における酸素の可動性を促進する欠陥の形成、
・  このような金属酸化物および／または亜酸化物種の生成を誘導する注入領域における化学組成の破壊。
【００３１】
異なる実施形態によれば、以下を組み合わせることができる：
−  単位表面積当たりのガスの一価および多価イオンの線量は、５×１０１６イオン／ｃｍ２以上、例えば１０１７イオン／ｃｍ２以上である；
−  ガスの一価および多価イオンの加速電圧は、１０ｋＶから４０ｋＶである；
−  ガスの一価および多価イオンのビームは、１０％の多価イオンまたは１０％超の多価イオンを含む；
−  加速電圧は、１００ｎｍの倍数に等しい注入厚さを得るように選択される（厚さ＝ｐ×１００ｎｍであり、ｐは整数である）；
−  単位表面積当たりに注入されるガスの一価および多価イオンの線量は、非常に高い選択性で、選択された色をフィルタ処理するために有意な指標となる勾配の生成に有益な酸化進行に対する修飾をもたらすのに十分である１０％以上の注入イオンの原子濃度を達成するように選択される；
−  金属材料は、０．１ｍｍ／ｓから１０００ｍｍ／ｓの速度、ＶＤでのガスの一価および多価イオンのビームに対して可動性である；一実施形態によれば、鋼材料の１つおよび同じ領域は、速度ＶＤでの複数のＮの通過に応じて、ガスの一価および多価イオンのビーム下で動く；
−  金属材料は、曝露時間に応じて、表面の酸化の進行に関連する様々な色調を生成するように、１分から４時間の時間にわたって、アルミニウム合金について１００℃、鋼について３００℃およびチタン合金について４００℃の温度にて周囲空気に曝露される；
−  金属材料は、鋼、チタン合金、アルミニウム合金、コバルト合金、銅合金または金合金から選択される。一実施形態によれば、金属材料は、鋼、チタン合金またはアルミニウム合金から選択される。
【００３２】
本発明によれば、ガスの一価および多価イオンは、小型でエネルギーが効率的である利点を有する電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源によって生成される。
【００３３】
本発明は、注入イオンで着色される少なくとも１つの表面を含む金属部品の着色を目的とし、上記の実施形態のいずれか１つに従って処理した部分は、未処理の部品の最初の色から異なる色を示すことを特徴とする。この差は、色調に関して識別される１０個の部品（９個の未処理の部分、１個の処理した部分）を提示することで代表的な１００人の集団により統計的に評価することができる。この集団の９０％が処理した部品と判断した場合、差は十分であり、正確であるとみなす。
【００３４】
本発明はまた、時計部品（例えば、プレート、針、アンクルなど）、食器一式（例えば、ナイフ、フォーク、スプーンなど）または宝石からなるリストから選択されるバルク金属部品を処理するための上記の実施形態のいずれか１つによる処理方法の使用を目的とする。
【００３５】
本発明はまた、処理した部分上に、未処理の部分とは異なる色を示す目的のために、極度のラインの繊細さでパターンを生成するためのマスキングの使用を目的とする。
【００３６】
本発明は、マスキングによって、連続処理の間に線量を蓄積する、重ね合わせる異なる処理領域を生成し、それによってこれらの異なる線量（これらの処理領域に関連する）は、所与の温度にて１つおよび同じ曝露時間の間に異なる色調を表すことを目的とする。例えば、鋼製の部品に関して：マスキングによる、所与の線量ｄ１で処理した正方形の生成（線量ｄ１は、例えば、３００℃での１時間の曝露について赤色に関連する）、次いでマスキングによる、線量ｄ２で処理した正方形内に制限された円の生成（円内の蓄積した線量（ｄ１＋ｄ２）は、例えば、３００℃での１時間の曝露について青色に関連する）、最後に赤色の正方形によって表された背景に制限された青色の円を表すように３００℃での１時間の部品の曝露。本発明は、利点として、マスキングによって、特筆すべきラインの繊細さおよび高度に再現性のある色で、（注入深さの）マイクロメトリック精度でパターンを得ることができるものを示す。
【００３７】
本発明はまた、より機械的に抵抗性がある処理表面（１ミクロンより大きい処理深さ）を得ることを目的とする移動速度およびビーム出力を調整することによって調節された局所温度で実施された注入／拡散によって高線量（例えば、１０１８イオン／ｃｍ２以上）で処理した部品を目的とする。「注入／拡散」は、注入領域にビームのイオンを注入し、例えば０．１μｍから１０００μｍの注入／拡散領域内へのイオンの拡散を可能にするように金属部分の表面がイオンのビームに供される部品の金属部分を処理する方法を意味すると理解され、このような方法は国際公開第２０１００６３９２８号に記載され、参照により組み込まれる。これらの条件下で、後で所与の時間内に所与の温度（本発明の方法に従う）にて周囲空気に曝露される、これらの注入／拡散部品上に、擦り傷の事象において正確に修復できる利点がある、より制限された範囲の色調内の色を得ることが可能である。本発明者らは、例えば、約３４０℃の局所温度にて４．５×１０１８イオン／ｃｍ２の窒素の線量で注入／拡散し、次いで真空下で冷却し（不十分に制御される後酸化（ｐｏｓｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ）を回避するため）、最後に周囲空気オーブン中で１時間３００℃に曝露した３０４Ｌ鋼製の部品についてロイヤルブルーの色の出現を観察した。硬度測定により、約４ミクロンの深さで１６０％に等しい硬度の増加が実証された（３００ＨＶ→８００ＨＶ）。ダイヤモンドペーストで処理した部品を（約１００ｎｍの厚さにわたって）剥がした後、部品は硬度が増加したままであるが、部品の最初の色（銀色に似た灰色）に取って代わり、そのロイヤルブルーの色の消失を受けた。部品を、１時間３００℃にて、周囲空気におけるオーブン中に戻すことにより、硬度の増加を損なわずにロイヤルブルーの色を回復することが可能になる。本発明者らは、ロイヤルブルーの色の形成が、窒素を注入した領域においてのみ行われ、未処理の領域はその開始の色（銀色に似た灰色）のままであったことを観察した。
【００３８】
本発明の他の際だった特徴および利点は、添付の図面によって例示される非限定的で例示的な実施形態の以下の説明に現れるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、色調を生成するために本発明の方法によって金属内で作り出された層を通る入射波の反射についての処理を記載する。
【図２】図２は、１つおよび同じ熱処理操作の間、異なる着色領域出現の生成を可能にするマスキング手順を記載する。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施可能な例によれば、３０４Ｌ鋼製の研磨試料を、一価および多価窒素イオンを用いた研究の主題とした。
【００４１】
本発明者らは、５ｍＡの強度で一価および多価窒素イオンのビームがＮ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含み；加速電圧が３５ｋＶであり；Ｎ＋エネルギーが３５ｋｅＶであり、Ｎ２＋エネルギーが７０ｋｅｖであり、Ｎ３＋エネルギーが１０５ｋｅＶである、試験の活動を行った。処理線量は５×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい。これらのエネルギーは、約１００ｎｍで本発明者らによって推定される注入層を生成するのに十分である。
【００４２】
ガスのこれらの一価および多価イオンはＥＣＲ源によって放射された。
【００４３】
試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、周囲温度である。
【００４４】
処理した試料は、６０ｍｍに等しい直径、８０ｍｍ／ｓの移動速度でビームに対して一連の前後運動で動き、各前後運動における進行段階において処理の均質性を保証するために２０％に等しいビーム直径の割合に対応する。５×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい必要な線量に達するのにいくつかの通過を必要とした。
【００４５】
次に試料を、処理後、色を表すために異なる温度および異なる曝露時間で周囲空気オーブンに供した。本発明者らによって裸眼で観察された色を以下の表にまとめる：
【００４６】
【表１】
2019505683.tif 000003
【００４７】
本発明者らは、この表から、実質的に同一の色（例えば紫色）を表すのに必要な時間が、温度が５０℃低くなると（３００℃〜２５０℃の温度変化の場合）、２倍多くなることに気付く。この遅れは、注入層における酸化進行の遅延によって説明される。参照試料（３０４Ｌステンレス鋼）は、１時間、３００℃での周囲空気オーブンにおける熱処理後、未変化の色を示す（銀色、酸化進行なし）。処理した試料は山吹色の出現を促進し、それは徐々に深紅色（赤色／青色混合）、紫色および次いで青色に変換される。高温（３５０℃）および４時間に等しい曝露時間について、色は銀色に似た薄いピンク色になる傾向がある。これは、注入実体（窒素）の拡散およびそれと共にその酸化物の拡散によって説明され得る。これは、大きな波長（赤色）の反射と合わせて深い酸化層を生じる効果を有する。効果を増幅させることによって、可視波長のフィルタリングの範囲は残され、最初の銀色に似た灰色に徐々に戻る。
【００４８】
本発明者らは、着色した試料を水酸化ナトリウム溶液に１５分間浸漬し、色の変化は観察されなかった。したがって、注入層が実際に小型の不動態化された保護層を形成するまで酸化されていることを確認した（多孔質柱状構造を有するＰＶＤ堆積と対照的に）。
【００４９】
本発明者らはまた、以下の条件下で一価および多価窒素イオンを用いて３１６Ｌ鋼製の研磨試料を処理した：
【００５０】
試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、周囲温度である。一価および多価窒素イオンのビームは、５ｍＡの強度を有し、Ｎ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含み；加速電圧は３５ｋＶである。処理線量は５×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい。
【００５１】
続いて試料を、色を表すように周囲空気オーブンにおいて３００℃および異なる曝露時間で処理した。本発明者らによって裸眼で観察された色を以下の表にまとめる：
【００５２】
【表２】
2019505683.tif 000004
【００５３】
本発明者らはまた、以下の条件下で一価および多価窒素イオンを用いて３１６Ｌ鋼製の研磨試料を処理した：
【００５４】
試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、３４０℃の温度である（注入／拡散条件）。一価および多価窒素イオンのビームは、５ｍＡの強度を有し、Ｎ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含み；加速電圧は３５ｋＶである。処理線量は３．３×１０１８イオン／ｃｍ２に等しい。
【００５５】
続いて試料を、色を表すように周囲空気オーブンにおいて３００℃および異なる曝露時間で処理した。本発明者らによって裸眼で観察された色を以下の表にまとめる：
【００５６】
【表３】
2019505683.tif 000005
【００５７】
本発明者らはまた、以下の条件下で一価および多価窒素イオンを用いてチタン合金（ＴｉＡｌ６Ｖ４）製の研磨試料を処理した：
【００５８】
試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、周囲温度である。一価および多価窒素イオンのビームは、５ｍＡの強度を有し、Ｎ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含み；加速電圧は３５ｋＶである。処理線量は５×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい。
【００５９】
続いて試料を、色を表すように周囲空気オーブンにおいて５００℃および異なる曝露時間で処理した。本発明者らによって裸眼で観察された色を以下の表にまとめる：
【００６０】
【表４】
2019505683.tif 000006
【００６１】
本発明者らはまた、以下の条件で一価および多価窒素イオンを用いてチタン合金（ＴｉＡｌ６Ｖ４）製の研磨試料を処理した：
【００６２】
試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、３７０℃の温度である（注入／拡散条件）。一価および多価窒素イオンのビームは、５ｍＡの強度を有し、Ｎ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含み；加速電圧は３７．５ｋＶである。処理線量は４．５×１０１８イオン／ｃｍ２に等しい。
【００６３】
続いて試料を、色を表すように周囲空気オーブンにおいて５００℃および異なる曝露時間で処理した。本発明者らによって裸眼で観察された色を以下の表にまとめる：
【００６４】
【表５】
2019505683.tif 000007
【００６５】
本発明者らは、本発明の方法によって、それぞれ４、６および８×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい異なる線量を使用して、鋼について上述のビームを用いてアルミニウム合金（ＡＵ４Ｇ）製の試料を処理した。試料は、一価および多価窒素イオンによる処理の間、周囲温度である。
【００６６】
【表６】
2019505683.tif 000008
【００６７】
アルミニウム合金は、注入された実体が色の出現に関する温度範囲（好ましくは機械的特性を保持するために１５０℃未満）で拡散できない点に限って鋼とは異なる。
【００６８】
この表から、線量は、酸化進行の間、長（黄色次いで赤色）波長に対して短（青色）波長の反射を促進する注入プロファイルの拡大の方向に作用するように見える。したがって赤色、黄色および青色の出現は次第に変化する。
【００６９】
本発明の方法によって推奨されるように、イオンの加速電圧の調節は、注入厚さが約１００ｎｍの倍数に等しくなるように計算される。裸眼を使用した実験的調整段階の間、これらの値（加速電圧、線量、温度、曝露時間）をより精密に調節することが可能である。これに関して、上記の予備較正段階を参照することができる。
【００７０】
上記に与えられた結果の全てに関して、処理金属の表面はイオンビームの方向に垂直である（０℃の入射）。
【００７１】
本発明者らは、イオンビームの入射が、得られる色に影響を与え得ることを見出すことができた。したがって、非平面表面を処理することが望まれる場合、イオンビームの入射を時宜にかなって考慮に入れることができる。
【００７２】
例として、Ｎ＋、Ｎ２＋およびＮ３＋イオンを含む一価および多価窒素イオンのビーム、５ｍＡの強度、３５ｋＶの加速電圧および５×１０１７イオン／ｃｍ２に等しい処理線量を用いて周囲空気で処理し、続いて周囲空気において３００℃で３０分の熱処理をした３１６Ｌ鋼に関して、色は、ゼロの入射角に対して暗い赤色／紫色および４５℃の入射角に対して山吹色であることが見出される。
【００７３】
結果として、本発明者らは、曲面にわたって均質な色を有するようにするために、注入厚さおよびイオン線量が＋／−１０％以内と実質的に同一であるように部品および／またはビームを移動させることで構成される処理を推奨する。例として、実質的に一定の入射角を保持するように固定ビーム下で円筒面を回転させることができる。固定ビームに関して、ビームの入射角が、この表面の各点において垂直に対して２２．５℃より多く変化しないという条件で、曲面にわたって均質な色を得ることが可能とみなされる。表面がこの規則に従うことができない場合、その規則を順守するように、各々、表面の異なる部分に関連するいくつかの入射角に沿って方向付けられるビームでそれを処理することが望ましい。例として、この規則を順守するために球体を十分な数の面に多面体化する（ｐｏｌｙｈｅｄｒｉｚｅ）ことが可能である。
【００７４】
一般規則として、および金属（鋼、チタンなど）の性質とは無関係に、本発明者らは、注入された層を酸化し、酸化進行を固定する注入された実体の拡散を可能な限り防ぐために最低の可能な温度を使用することを推奨する。
【００７５】
このことは特に、低い注入深さで赤色になる傾向がある色を生成するために当てはまる。なぜなら、温度は青色の出現に有益な注入プロファイルの拡大の方向に容易に作用することができるからである。
【００７６】
本発明者らは、例えば、比色分析が約１／３Ｍ．ｐ．（Ｍ．ｐ．は、°Ｋで表される融点である）に対応する温度を示す、他の金属合金、特に
・  ガスの一価および多価イオンのビームにより処理し、次いで約５００℃での熱処理により提示されたコバルト合金、
・  ガスの一価および多価イオンのビームにより処理し、次いで約３００℃での熱処理により提示された銅合金、
・  ガスの一価および多価イオンのビームにより処理し、次いで約３００℃での熱処理により提示された金ベースの合金
との本発明の使用を推奨する。
【００７７】
図１は、金属部品（Ｐ）において表面に作製された注入層（Ｃ）を通って反射（Ｒ）される入射波（Ｉ）の構成的／破壊的フィルタリングによる色の構築を記載する。この層は、半経験的な開発による本発明の方法によって制御される酸化勾配を示し、その方法および規則は、例えば鋼およびアルミニウム合金について上記されている。注入層の厚さ（ｅ）ならびに熱処理の温度および曝露時間に対するその酸化度の調整により、選択される金属（鋼、チタン合金、アルミニウム合金またはその他）の色相について全範囲の可能な色調の中で非常に正確な色を作り出すことができる。
【００７８】
図２は、金属表面Ｓ１上の正方形（輪郭ＭＲ）内に刻まれた円（輪郭ＭＣ）に対応するパターンを構築する例を記載する。第１の正方形のマスク（輪郭ＭＲに沿ってその中心でくりぬいた）が金属表面Ｓ１に適用され、それを通して線量ｄ１が輪郭ＭＲの正方形領域に注入される。続いて、さらに、正方形領域の一部は、円形マスク（輪郭ＭＣに沿ってその中心でくりぬいた）でマスクされ、その円形マスクにより、線量ｄ２で輪郭ＭＣ内の円形領域を処理する。色を表す本発明の方法による１つおよび同じ熱処理操作の後、線量が蓄積する領域（ｄ１＋ｄ２）は第１の色で表されるように見え、線量ｄ１で処理した領域は別の色に見え、最後に、マスクされた金属表面（したがって処理されず、輪郭ＭＲの外側に位置する）は、その最初の色に見える。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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