(57)【要約】【課題】  遠視域と近視域という従来にない観点を適用することにより、光沢と光輝という一般的に相対する特性が両立することを可能とする。  【解決手段】  本発明では、  基材表面に形成された金属表面に光輝性粒子が分散した複合構造体であって、前記複合構造体の外観を人が視認した際、遠視域では金属光沢が支配的であり、近視域では前記金属光沢に加え、前記光輝性粒子が生み出す光輝特性が発現することを特徴とする複合構造体であり、また、前記複合構造体の表面の光沢がＧｓ(６０°)で５００〜８００、正反射光半値幅が２．７°以下であり、且つ、ハイライト／シェード比が１．０×１０−４以下となっていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に形成された金属表面に光輝性粒子が分散した複合構造体であって、前記複合構造体の外観を人が視認した際、遠視域では金属光沢が支配的であり、近視域では前記金属光沢に加え、前記光輝性粒子が生み出す光輝特性が発現することを特徴とする複合構造体
【請求項２】
該光輝性粒子はφ１０〜３０μｍの大きさを有する、請求項１記載の複合構造体。
【請求項３】
前記光輝性粒子は、投影方向から見たときの複合構造体表面の露出面積比率が１〜１０％であることを請求項１又は２に記載の複合構造体。
【請求項４】
前記複合構造体の表面の光沢がＧｓ(６０°)で５００〜８００、正反射光半値幅が２．７°以下であり、且つ、ハイライト／シェード比が１．０×１０−４以下となっている請求項１から３の何れか１項に記載の複合構造体
【請求項５】
前記金属表面は、めっきによって形成されためっき皮膜であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の複合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合構造体に関する。より詳しくは、遠視域では金属光沢が支配的であるが、近視域で金属光沢に加え光輝性を有する複合構造体に関する。 
【背景技術】
【０００２】
種々の基材に金属光沢を適用することで有効な方法として、利用されているめっきは、大面積の膜形成が可能であり、製膜速度も速く、複雑形状にも対応できるなど、工業的に非常に優れた特徴を有しており、また、比較的硬質で、金属種によっては優れた耐食性を有し、さらには条件により光沢、半光沢、無光沢など外観を変えることもできるため、耐摩耗性や耐食性付与、装飾を目的に様々な部材に利用されている。
【０００３】
一方で、めっき液中に、金属、無機化合物、または有機化合物の微粒子を混入させて、金属マトリックス中にこれら微粒子を分散させる方法も知られ実用化されている。このめっき方法は複合めっきと呼ばれている。複合めっきによって金属や合金単独では得られなかった新しい機能を引き出すことができる。例えば複合めっきにより金属マトリックス中にアルミニウムなどの無機化合物もしくは金属微粒子を分散させて、表面の光輝性や美観を改良することができる。
装飾めっき分野における従来の複合めっき技術では、複合させる機能粒子の機能特性を最大限に付与するために、マトリックス中への機能粒子共析量を如何にして多くするかが最大の課題かつ狙いであり、光輝材複合の場合も同様の傾向となっていた。（例えば、特許文献１参照。）。 
【０００４】
しかし、このような場合、皮膜の意匠性としては、複合皮膜表面に形成される機能粒子由来の微細凹凸の影響により、反射光の散乱が起こり、マトリックスである金属皮膜の金属光沢が失われてしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、複合構造体の表面の金属光沢を損なわずに、光輝性粒子の複合効果を発現させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、基材表面に形成された金属表面に光輝性粒子が分散した複合構造体であって、前記複合構造体の外観を人が視認した際、遠視域では金属光沢が支配的であり、近視域では前記金属光沢に加え、前記光輝性粒子が生み出す光輝特性が発現することを特徴とする複合構造体としている。
【０００８】
このような構成による本発明によれば、金属表面意匠の特徴である金属光沢を損なうことなく、光輝特性を付与することは、一般的には相反する条件だが、「遠視域と近視域」という着眼点を加えることで、両特性の両立を可能とした。すなわち、遠視域では金属光沢が支配的であるが、近視域で金属光沢に加え光輝性粒子の複合効果による光輝特性を付与する。従って、金属光沢特有の重厚感を常時、付与しながら人が近づいた際に光輝特性を発揮することで、今までにはない外観意匠を提供することが可能となる。
【０００９】
尚、ここで言う遠視領域とは、複合構造体を人が、直接手を触れることができない距離を指し、３ｍ以上離れた領域であるが、本出願では、意匠性を視認可能な領域として、およそ半径２〜３ｍの距離と定義する。
また、ここでいう近視領域とは、複合構造体を人が、直接手を触れることができる距離を指し、およそ半径０．５ｍ未満の距離と定義する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記光輝性粒子はφ１０〜３０μｍの大きさを有する。このような構成による本発明によれば、金属表面に、粒径がφ１０〜１５０μｍ、より好ましくはφ２０〜３０μｍの極めて微小の複合粒子が均一に分散され、その複合粒子の一部が金属表面から立体的に突出しているにより、遠視域では発現しない複合粒子の光輝特性を、近視域で発現させることができる。
【００１１】
さらに、請求項３記載の発明は、前記光輝性粒子は、投影方向から見たときの複合構造体表面の面積比率が１〜１０％としている。
このような構成による本発明によれば、めっき皮膜表面から突出している上述の光輝性粒子の割合が、投影方向における面積比率で１〜１０％となっていることで、遠視域では発現しない光輝特性を、近視域でより効果的に発現させることができる。
【００１２】
また、前記複合構造体の表面の光沢がＧｓ(６０°)で５００〜８００、正反射光半値幅が２．７°以下であり、且つ、ハイライト／シェード比が１．０×１０−４オーダーとしている。
このような構成による本発明によれば、遠視域では、金属光沢を支配的にし、近視域で光輝特性を効果的に発現させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遠視域では金属光沢が支配的であるが、近視域では金属光沢に加え光輝性粒子の光輝特性が発現することが可能となり、基材の金属光沢を損なわずに新規の質感を付与することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の複合皮膜構造示すイメージ図と光の反射経路を示す図である。
【図２】本発明の複合皮膜構造示すＳＥＭ写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細について、説明する。
図１は本発明の複合構造体を示す図であり、図１は複合構造体断面を示すイメージ図、および光の反射経路を示した図であり、図２は複合構造体を斜め上部から見たＳＥＭ写真である。本実施形態では、複合めっきを利用した複合構造体を説明する。
【００１６】
図１において、参照符合１は、複合粒子としての光輝性粒子であり、めっき皮膜２から一部を露出した状態で固定されている。めっき皮膜２は、金属基材４上に施され、更に、薄い装飾めっき皮膜３が形成されている。
【００１７】
図１において光輝性粒子１が露出していない領域では、参照符号５に示した反射光経路のように一様な反射光となる、いわゆる金属光沢といわれる銀白色の光沢を有する。一方で参照符号６に示した反射光経路のように、光輝性粒子１が立体的に露出している領域では、光輝性粒子１による散乱光が付与され、光輝性粒子１が有する光輝特性が発現する。図１から、平面領域（光輝性粒子１未露出領域）が多くなれば光沢は強くなるが光輝特性は弱くなる。一方で微細凹凸領域（光輝性粒子１露出領域）が多くなれば金属光沢は弱くなるが散乱光量が増加するため光輝特性は強くなる。従って、皮膜構造の特性上、金属光沢と光輝特性はトレードオフの関係にある。
【００１８】
そこで、本発明では金属皮膜の特色である「金属光沢」を活かした上で光輝性粒子１の光輝特性を付与するため、「遠視域」と「近視域」という観点を採用することとした。すなわち、遠視域では通常の金属光沢を有しているが、接視域(近距離)では金属光沢に加え光輝性粒子が作りだす立体感のある光輝特性を有している構造体であり、金属光沢と光輝性粒子の其々の特性を両立することができる。
【００１９】
この特性の両立には、機能性粒子を多く析出することを目的としてきた従来の複合めっき技術の方向とは、反して、機能性粒子を微小分散析出させて、めっき皮膜から露出させることで、遠視領域では、視覚的には、機能性粒子の特性を感じない上記反射航路６の状態を構成できるものと推測される。
【００２０】
金属表面に機能性粒子として、光輝特性を有する光輝性粒子を、めっき皮膜中に分散させる複合めっき法を利用するが、複合めっき皮膜の金属マトリックスとなる金属は、めっきが可能な金属であれば特に限定されず、例えば、クロム、ニッケル、銅、亜鉛、鉄や、またそれらの合金などが挙げられる。水栓金具など装飾性を要求されるようなものでは、少なくとも最表面のマトリックスとして、硬度が高く光沢性のよいクロムが頻繁に用いられる。
【００２１】
金属マトリックスとなる金属は、めっき液中に溶解し、イオン化して存在可能な塩として提供され、めっき液に添加される。そのような塩としては、無水クロム酸、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、スルファミン酸ニッケル、硫酸銅、硫酸亜鉛、塩化鉄（ＩＩ）、硫化鉄（ＩＩ）、ほうふっ化鉄（ＩＩ）、スルファミン酸鉄（ＩＩ）などが挙げられる。
【００２２】
また、光輝性粒子が皮膜表面から露出する面積の比率としては１〜１０％とすることで意図する意匠を発現する複合構造体を形成することができる。１％より小さい場合は近視域においても光輝特性を認識しにくくなる。また、１０％以上になると光輝性粒子が皮膜表面を覆う比率が大きくなり、遠視域においても金属光沢の低下による美観劣化を認識するところとなる。近視域で十分な光輝特性を発現し、遠視域において、金属としての重厚感のある金属光沢を有する美観を維持するために、より望ましい露出面積としては２〜５％である。
【００２３】
本発明にあって、複合めっき皮膜の金属マトリックスに分散される光輝性粒子としては、光の干渉作用が発現する光輝材であれば、その種類は問わず、公知の光輝材でよい。
例えば、鱗片状の雲母を酸化チタン、酸化ケイ素、酸化鉄で被覆した干渉マイカ顔料、アルミフレーク、シリカフレーク等使用することができる。
【００２４】
光輝材の粒径としては、φ１０〜３０μｍとすることで意図する意匠を発現する複合構造体を形成することが可能である。φ１０より小さいと光輝性粒子が塗膜中に埋没し、露出面積が小さくなり、光輝特性が発現されない。φ３０より大きいと皮膜中の光輝性粒子が支持されず簡単な摩擦により光輝性粒子の脱落が生じてしまう。十分な光輝特性を発現し、堅固な指示を得るために望ましい粒径はφ１５〜２５μｍである。              
【００２５】
本発明の複合めっきに使用するめっき浴は特に制限されるものではないが、ＮｉもしくはＮｉ合金めっき浴を用いれば容易に所望のめっき皮膜を形成できる。
ベースとなるめっき皮膜としては、膜強度を確保するためには、５μｍ〜２０μｍに製膜するようにする。
【００２６】
また、光輝性粒子をめっき皮膜に取り込む方法においては、光輝性粒子の表面電荷がめっき皮膜への光輝性粒子の分散量に大きく影響する。すなわち、めっきは陰極に形成されるが、このとき、光輝性粒子の表面電荷がプラスであれば、陰極に光輝性粒子が吸着してめっき皮膜の形成と同時にめっき皮膜中に取り込まれていく。このとき、表面電荷がよりプラス側に大きいほど、陰極に引き付けられる粒子数は多くなり、結果的に、めっき表面に分散させることができる光輝性粒子の量も多くなる。このことにより、光輝性粒子の等電点に応じて、めっき浴のｐＨを選択すれば、めっき浴中における光輝性粒子の表面電荷を変化させることができるため、めっき皮膜への光輝材粒子分散量を制御することが可能となる。
【００２７】
Ｎｉめっき浴には、無光沢Ｎｉ浴、ワット浴、スルファミン酸Ｎｉ浴、硫酸Ｎｉ浴、塩化Ｎｉ浴、無電解Ｎｉ浴などがあり、更にこれらを基本浴としたＮｉ合金めっき浴があり多種多様である。これらＮｉめっきおよびＮｉ合金めっきを利用すれば、めっき浴の種類によって、めっき浴のｐＨを酸性からアルカリ性にまで変えることができる。
使用する光輝性粒子の等電点にあわせたＮｉまたはＮｉ合金めっき浴を選択すれば、光輝性粒子の分散共析量を制御することができ、目標とする光輝性粒子の量を分散させためっき皮膜を容易に形成させることが可能である。
【００２８】
上記ＮｉまたはＮｉ合金めっき浴を用いて、金属光沢をベースとして光輝特性表面を形成させる場合は、主成分であるＮｉイオンを０．５〜２．２ｍｏｌ／Ｌ含み、かつ光輝性粒子を０．１〜１０．０ｇ／Ｌ、特に好ましくは０．５〜５．０ｇ／Ｌ混入させためっき浴にすることで、目標とする光輝性粒子の分散量のめっき皮膜を得ることが可能である。
【００２９】
めっき浴への光輝性粒子の添加量は０．１ｇ／Ｌ未満でも、めっき表面に光輝性粒子が分散しためっき皮膜を形成させることは可能であるが、近視域における光輝特性の発現性が著しく低下し、また、Ｎｉめっきの電析速度を極端に遅くする必要性が生じるため、生産性が著しく低下する。そのため、めっき浴への光輝性粒子の添加量は０．１ｇ／Ｌ以上にすることが望ましい。また、１０．０ｇ／Ｌ以上ではめっき皮膜中に取り込まれる光輝性粒子の量が多くなり、複合皮膜表面の微細凹凸量が増加し、遠視域での金属光沢の発現が困難となる。そのため、めっき浴への光輝性粒子の添加量は１０．０ｇ／Ｌ以下とするのが望ましい。
【００３０】
電解Ｎｉまたは電解Ｎｉ合金めっきの場合においては、電流密度がより低いほうが安定して光輝性粒子を取り込むことが可能となる。
電流密度が２ｍＡ／ｃｍ２未満であると、Ｎｉ電析速度が極端に遅くなり製膜に時間を要するため生産性が著しく低下する。従って、電流密度は２ｍＡ／ｃｍ２以上にすることが望ましい。一方、電流密度が６０ｍＡ／ｃｍ２を超えると、Ｎｉの電析速度は速くなり、短時間で厚膜のめっき皮膜を得ることが出来るが、光輝性粒子がめっき皮膜に取り込まれる時間的余裕がなく、また、めっき皮膜中に安定した量の光輝性粒子を取り込むことが難しくなり、目標とする光輝性粒子分散量のめっき皮膜を得ることが難しくなる。
【００３１】
上記複合めっき膜の製造法において用いられるめっき液は、上述の金属マトリックスとなる金属の塩と、光輝性粒子とを少なくとも含む以外は、めっき液として通常の組成とされてよい。
【００３２】
また、上記のように形成した複合めっき皮膜上にクロムめっき等の装飾めっきを更に付与することで、意匠性に優れためっき皮膜を形成できるので、望ましい。
【００３３】
上記のように形成した複合めっき皮膜表面において近視域での光輝特性を効果的に付与させるためには、めっき面表面における遠視域の金属光沢を示す光沢がＧｓ(６０°)で５００〜８００、かつ正反射光半値幅が２．７°以下であり、近視域の光輝特性を示すハイライト／シェード比が５．０×１０−３以下となっていれば良い。
【００３４】
なお、上記実施形態では、表面処理手法を湿式金属めっきにより行ったが、湿式めっき以外に、乾式めっき法、高輝度金属めっき調塗装といった金属調の表面を形成する手法も適用できる。例えば、基材に着色ベースコート処理を行った後、その上に光輝性粒子複合クリアー塗装を行い、最表層において光輝性粒子の露出面積を適量にすすることにより可能となる。但し、金属めっきによって得られる金属光沢の高級感が非常に高いため、本複合構造体の付加により得られる意匠性と塗装等、他の手法を使って得られる意匠性を比較したとき、金属めっきをベースとしたものの意匠が優れている。
【００３５】
各測定方法は以下の通り。
（１）光沢
携帯型金属用光沢度計(ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ製  ＧＭ−２６８)を用いて、鏡面光沢度測定方法(ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１)の下に測定する。入射角度は６０°を標準  とし、Ｇｓ(６０°)を「光沢」の特性値とする。
（２）正反射光半値幅
３次元変角光度計(Ｇｏｎｉｏｐｈｏｔｏ  Ｍｅｔｅｒ 村上色彩技術研究所製)を用いて、反射光分布測定を行い、反射光分布曲線を作成する。このときの反射光強度ピーク値の半値幅(°)を特性値とする。このとき、入射角θi ＝ ６０°、ＮＤフィルターは１および１０を使用し、光束絞は３ｍ／ｍφとし、受光絞は４ｍ／ｍφとする。
（３）ハイライト／シェード比
反射光分布曲線における反射光強度ピーク値（ハイライト値）と任意の受光角における反射強度値（シェード値）との比、シェード値／ハイライト値から算出する。本条件ではハイライト値は受光角６０°、シェード値は受光角８０°の値を用いた。
【００３６】
これらの測定結果と感性評価試験との相関を取った場合に、複合構造体の表面の光沢がＧｓ(６０°)で５００〜８００、正反射光半値幅が２．７°以下であり、且つ、ハイライト／シェード比が１．０×１０−４オーダーであれば、遠視域では、金属光沢を支配的にし、近視域で光輝特性を効果的に発現させることができることがわかった。
【実施例】
【００３７】
以下に種々の実施例を示し、本発明による代表的なめっき皮膜の形成方法及び評価試験の結果を具体的に説明する。
（１）複合めっき
・Ｎｉめっき浴組成：硫酸Ｎｉ０．３〜２．２ｍｏｌ／Ｌ、塩化Ｎｉ０〜０．５ｍｏｌ／Ｌ、ホウ酸０．３〜１．０ｍｏｌ／Ｌ
・ｐH調整：炭酸Ｎｉと１０％硫酸水溶液でｐＨ４．０または４．５に調製した
・浴温度：５０℃
・Ｎｉイオン総和：０．５〜２．２ｍｏｌ／Ｌとなるように硫酸Ｎｉと塩化Ｎｉの量を調整
・めっき液量：１０００ｍｌ
・光輝性粒子：平均粒径１０〜１５０μｍのマイカ粒子（ＭＥＲＣＫ社製  Ｉｒｉｏｄｉｎ）を０．１〜１０．０ｇ／Ｌ懸濁
・電極材料：陰極材にはＣｕ板状試験片（60×50×1.0ｍｍ）を用い、対極（陽極）にはＮｉ板（150×50×2.0ｍｍ）を用いた。
・電流密度：２〜６０ｍＡ／ｃｍ２
・撹拌：エアー撹拌を使用
・めっき時間：６分間
【００３８】
（２）仕上げめっき（Ｃｒめっき）
無水クロム酸を２００〜２６０ｇ／Ｌ、硫酸を無水クロム酸に対して１／１００ｇ／Ｌ含んでなるサージェント浴（浴温度６０℃、ｐＨ１以下）を使用した。上記実施例１〜４にＣｒめっきを施した。対極（陽極）には鉛棒を用い、電流密度は３００〜５００ｍＡ／ｃｍ２とした。電解時の撹拌は行わなかった。
上記、実施例Ｎｉめっき浴中に光輝性粒子を添加しないＮｉめっき浴にてめっきを形成し、（２）の仕上げめっきを施した板状試験片を比較例４とした。
【００３９】
得られためっき試験片は表面の観察を行った。観察で得ためっき表面の写真画像は、画像処理を行い、めっき部分とめっき表面に露出している光輝性粒子部分の其々の投影視野における面積比率を求めて、得られた光輝性粒子の面積比率を光輝性粒子の露出面積比率（％）とした。また、得られためっき試験片は上述の光学特性の測定をおこなった。
【００４０】
また、得られためっき試験片は遠視域での金属光沢発現と近視域での金属光沢＋光輝特性の発現を評価するため、感性評価試験を行った。評価試験結果を表１に示す。評価は、試験片と人の目の位置との距離を３ｍにて評価する遠視域とその距離を０．５ｍとして評価する近視域とに分けて評価した。
尚、評価基準は以下の通りである。
遠視域における金属光沢評価基準
◎：鏡面のような光沢を有する
○：良くみると僅かながら曇っているが、光沢を有している
△：光沢はあるが、全体的に曇りが目立つ
×：光沢を有していない（つや消し調である）
近視域における光輝の評価基準
◎：傾けて見たとき、あらゆる方向に光が反射する光輝を強く感じる
○：傾けて見たとき、あらゆる方向に光が反射する光輝を感じる
△：傾けて見たとき、あらゆる方向に光が反射する光輝を僅かに感じる
×：傾けて見たとき、あらゆる方向に光が反射する光輝を感じない
【００４１】
【表１】
2011073142.tif 000003
実施例１〜５で得られた複合めっき試験片は少量のマイカ粒子が均一に分散共析しているものである。光輝材の露出面積が１〜１０％においては遠視域においては金属光沢と認識し、近視域では光輝性を感じ取れる試験体が作製できた。その中で露出面積を２〜５％にすることにより近視における光輝特性をより強く感じることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…光輝性粒子
２…金属めっき層
３…保護層
４…基材
５…光の反射経路１
６…光の反射経路２
【図１】
2011073142.tif 000004
【図２】
2011073142.tif 000005