(57)【要約】【課題】Ｃｕ−Ａｌ合金の表面の色を変化させる装飾加工装置を提供する。【解決手段】Ｃｕ−Ａｌ合金２１が収容される石英管２と、石英管２に収容された合金を構成するＡｌを反応させ且つＣｕを反応させない温度で加熱する拡散炉１と、石英管２に向けてＡｌに対する酸化性ガスを搬送するガス配管６とを備える。そして、Ｃｕ−Ａｌ合金２１表面のＡｌ濃度を、０．６〜５％とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装飾加工対象の合金が収容される処理室と、
前記処理室に収容された合金を構成する反応対象金属を反応させ且つ非反応対象金属を反応させない温度で加熱する加熱手段と、
前記処理室に向けて前記反応対象金属に対する反応ガスを搬送する配管とを備える装飾加工装置。
【請求項２】
前記処理室内でプラズマを発生させる発生手段を備える、請求項１記載の装飾加工装置。
【請求項３】
前記処理室内で前記反応ガスを励起する励起手段を備える、請求項１記載の装飾加工装置。
【請求項４】
前記反応対象金属はアルミニウム、ニッケル、又はマグネシウムであり、前記反応ガスは酸化性ガスである、請求項１記載の装飾加工装置。
【請求項５】
前記反応処理後の合金に、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化タンタル又は透明性樹脂をコートするコーティング手段を備える、請求項１記載の装飾加工装置。
【請求項６】
表面のアルミニウム、ニッケル、又はマグネシウム濃度が、０．６〜５％である装飾加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金の装飾加工装置及び装飾加工品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているように、合金などの金属表面に対して装飾加工に関して、Ｐｄ、Ｒｄ、Ｐｔ等の銀白色の金属材料などの貴金属を用いると、装飾品の製造コストが高くため、Ｔｉ、ステンレス鋼や、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等のＴｉ化合物等を、貴金属に代替して用いることが挙げられる。
【０００３】
ただし、代替品で問題となる反射率が低く高級感が劣るので、これを解消するために、基材上の少なくとも一部に少なくとも１層の下地層を形成する工程と、前記下地層上に乾式メッキ法により主としてクロム化合物で構成される被膜を形成する工程とを含む製造方法において、前記下地層のうち少なくとも１層をＡｕ等の金属または該金属を含む合金を主とする材料で構成し、前記被膜を、クロムの酸化物、窒化物および炭化物のうちの少なくとも１種を含み、前記被膜の平均厚さが５〜１００μｍとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３９０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている装飾加工は、製造条件が限定的であり、製造の自由度がない。
【０００６】
そこで、本発明は、特許文献１とは異なるアプローチにより、特に、装飾加工対象の表面の色を変化させる装飾加工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の装飾加工装置は、
装飾加工対象の合金が収容される処理室と、
前記処理室に収容された合金を構成する反応対象金属を反応させ且つ非反応対象金属を反応させない温度で加熱する加熱手段と、
前記処理室に向けて前記反応対象金属に対する反応ガスを搬送する配管とを備える。
【０００８】
なお、反応時間軽減のために、前記処理室内でプラズマを発生させる発生手段、又は、前記処理室内で前記反応ガスを励起する励起手段を備えるとよい。
【０００９】
前記反応対象金属には、一例として、アルミニウム、ニッケル、又はマグネシウムを用いることができる。また、前記反応ガスは、酸化性ガスを用いることができる。
【００１０】
前記反応処理後の合金に、酸化アルミニウム、酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化タンタル又は透明性樹脂をコートするコーティング手段を備え、合金の堅牢性を高めるようにしてもよい。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図面において、同様の部分には、同一符号を付している。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の装飾加工装置の模式的な構成図である。図１には、以下説明する、拡散炉１と、石英管２と、Ｎ２ガス供給管３と、Ｏ２ガス供給管４と、ガス配管７と、排気管８と、ドライポンプ９と、流量計１１と、マニホールド１２と、Ｃｕ−Ａｌ合金２１とを示している。
【００１２】
拡散炉１は、石英管２の周辺を覆っており、石英管２内に収容したＣｕ−Ａｌ合金２１に対して、Ｎ２ガス供給管３及びＯ２ガス供給管４から供給されるＮ２ガス及びＯ２ガスを加熱反応させるための加熱手段である。
【００１３】
石英管２は、Ｃｕ−Ａｌ合金２１が収容され、かつ、Ｎ２ガス供給管３及びＯ２ガス供給管４を通じてＮ２ガス及びＯ２ガスが供給される処理室である。もっとも、石英管２に代えて、ニオブ合金やＳｉＣ／ＳｉＣ複合材などの耐熱性に優れた材料の処理室としてもよい。
【００１４】
Ｎ２ガス供給管３は、図示しないＮ２ガスボンベ及びバルブに接続されており、流量計１１が示す流量に従ってＮ２ガスを石英管２へ供給するものである。
【００１５】
Ｏ２ガス供給管４は、図示しないＯ２ガスボンベ及びバルブに接続されており、流量計１１が示す流量に従ってＯ２ガスを石英管２へ供給するものである。
【００１６】
ガス配管７は、Ｎ２ガス供給管３とＯ２ガス供給管４とを通る石英管２内に供給の混合ガスを、石英管２内に供給するものである。なお、石英管２内に供給するガスは、Ｎ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスとすることは必須ではなく、例えば、Ｎ２ガスとＨ２Ｏガスとの混合ガスとしてもよいし、Ｏ２ガスの単独ガスとしてもよいし、Ｏ３ガスの単独ガス又は混合ガスとしてもよい。
【００１７】
排気管８は、石英管２内のガスを排気する際に、当該ガスが通る管である。排気管８には、図示しない排気バルブを介してドライポンプ９に接続されている。
【００１８】
ドライポンプ９は、石英管２内のガスを排気する排気ポンプである。なお、ドライポンプ９を用いることは必須でなく、自然的に、排気管８から石英管２内の排気がなされるようにしてもよい。
【００１９】
流量計１１は、Ｎ２ガス供給管３又はＯ２ガス供給管４を通るＮ２ガス又はＯ２ガスの流量を計測するものである。流量計１１に代えて、マスフローコントローラーを用いてもよい。
【００２０】
マニホールド１２は、石英管２の端部を封じ、排気管８に向けて反応後のガスを排気するための例えば金属製の多岐連結管である。
【００２１】
Ｃｕ−Ａｌ合金２１は、本実施形態における装飾加工対象である。Ｃｕ−Ａｌ合金２１は、全体がＣｕ−Ａｌ合金である必要はなく、少なくとも表面がＣｕ−Ａｌ合金であればよい。さらには、装飾加工対象はＣｕ−Ａｌ合金に限定されず、アルミニウムに代えて、ニッケル、マグネシウムを含む合金等とすることもできるし、銅に対して亜鉛、金などを０．１〜１％程度添加物とした（Ｃｕ−Ｚｎ）−Ａｌ合金等とすることもできる。なお、装飾加工対象を銀色に見せたい場合には、Ａｇ−Ａｌ合金、Ａｇ−Ｎｉ合金、Ａｇ−Ｃｒ合金などとしてもよい。更には、Ｃｕに代えて、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇなどを採用することもできる。
【００２２】
つぎに、図１の装飾加工装置の使用方法について説明する。まず、Ｃｕ−Ａｌ合金２１を石英管２内に収容する。その後、拡散炉１により、石英管２内の温度を２００℃〜４００程度まで加熱する。
【００２３】
それから、排気管８を通じて石英管２内を例えば１〜７００Ｔｏｒｒに排気しながら、流量計１１の計測値が、Ｎ２ガスとＯ２ガスとの割合が、おおよそ７：３〜９：１となるように、Ｎ２ガス供給管３及びＯ２ガス供給管４に接続されている各バルブの開閉量を制御する。
【００２４】
なお、Ｎ２ガスとＨ２Ｏガスとの混合ガスを用いる場合には、Ｎ２ガスとＨ２Ｏガスとの割合は、例えば、７：３〜５：５とする。
【００２５】
そして、この状態を維持しながら、Ｃｕ−Ａｌ合金２１を、約１分〜１時間、酸化反応させる。この結果、Ｃｕ−Ａｌ合金２１のＡｌが酸化して、ＣｕとＡｌとの割合が変化する。具体的には、Ａｌの濃度が低下する。そして、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の表面にはＡｌ２Ｏ３の薄膜が形成される。
【００２６】
上記の酸化反応により、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の表面は、白みがかった黄色から金のような黄金色に変化していく。Ａｌ２Ｏ３の薄膜は、下層であるＣｕが、Ｏ２やＨ２Ｏと接触することを防止する酸化防止膜として機能することにもなる。
【００２７】
ここで、拡散炉１による加熱温度は、Ｃｕを酸化させることなく、Ａｌを酸化させるため、４５０℃以下、好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは２５０℃以下とするとよい。また、酸化反応時間がたとえば２時間にも及ぶと、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の表面のＡｌ濃度低下が相対的に進行し、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の表面のＣｕ濃度が高くなりすぎて、赤色に変化することになるので留意すべきである。
【００２８】
なお、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の製造態様にもよるが、上記条件でＣｕ−Ａｌ合金２１の装飾加工処理を行ったところ、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の表面のＡｌ濃度は、酸化反応前には約５．６〜９．２％であったが、酸化反応後には約０．６〜５％となった。この範囲であれば黄金色の範疇に含まれることを確認した。
【００２９】
また、具体的には、例えば、５．５％のＡｌ濃度であって０．１ｍｍの厚さのＣｕ−Ａｌ合金板を装飾加工する場合には、２００℃の温度下で、約５分の加熱処理を行うと上記範疇に収まった。また、例えば、５．５％のＡｌ濃度であって１０ｃｍ四方のＣｕ−Ａｌ合金体を装飾加工する場合には、２００℃の温度下で、約３０分の加熱処理を行うと上記範疇に収まった。
【００３０】
（実施形態２）
図２は、図１に示した装飾加工装置の変形例を示す図である。図２には、図１に示した部分のほかに、例えば１００ＫＨｚ〜６０ＭＨｚの発振機３１と、発振機３１に接続されている導線３２と、アース３３とを示している。
【００３１】
本実施形態では、拡散路１による加熱温度を例えば３００℃とし、ドライポンプ９によって石英管２内を例えば１Ｔｏｒｒに減圧し、Ｎ２ガスとＨ２Ｏガス又はＮ２Ｏガスとを９：１の割合で石英管２内に供給しながら発振機３１をオンする。こうして、発振機３１から導線３２を通じて、Ｃｕ−Ａｌ合金２１に対して、例えば４００ＫＨｚの周波数、２００Ｗのパワーを印加して、石英管２内にプラズマを発生させる。この結果、５．５％のＡｌ濃度であって１０ｃｍ四方のＣｕ−Ａｌ合金体を装飾加工する場合には、２００℃の温度下で、酸化反応時間が約５〜１０分間の加熱処理で済んだ。
【００３２】
（実施形態３）
図３は、図２に示した装飾加工装置の代替例を示す図である。図３には、図１に示した部分のほかに、Ｘｅエキシマランプ４１を備えている。Ｘｅエキシマランプ４１以外にも、低圧水銀ランプなどのように、波長が２００ｎｍであって酸化性ガスを励起させる条件のランプを用いてもよい。
【００３３】
本実施形態では、拡散炉１による加熱温度を例えば３００℃とし、ドライポンプ９によって石英管２内を例えば１Ｔｏｒｒに減圧し、Ｎ２ガスとＯ２ガスとを９：１〜９９：１の割合で石英管２内に供給しながら、Ｘｅエキシマランプ４１からＣｕ−Ａｌ合金２１に対して、波長が１７２ｎｍであり、照度が約８ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を照射する。この結果、酸化反応時間が約５分間で、実施形態１と同様の効果の装飾加工が完了した。
【００３４】
以上、各実施形態では、いくつかのＣｕ−Ａｌ合金２１の装飾加工工程を説明したが、こうして加工したＣｕ−Ａｌ合金２１に対して、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）、スプレー法などの乾式メッキ法により、更に、１００ｎｍ程度の厚さの酸化アルミニウム薄膜、酸化アルミニウム薄膜、酸化ニッケル薄膜、酸化チタン薄膜、酸化モリブデン薄膜、酸化タングステン薄膜、酸化タンタル薄膜などを設けてもよい。この結果、Ｃｕ−Ａｌ合金２１表面を覆う酸化アルミニウム薄膜等の厚みが増すので、Ｃｕ−Ａｌ合金２１の堅牢性を高めることができる。更には、酸化アルミニウム薄膜等にとともに又はこれらに代えて、アクリル樹脂を含む透明樹脂ように透明性に優れた素材でコーティングをしてもよい。
【００３５】
なお、各実施形態では、単に、Ｃｕ−Ａｌ合金２１等を装飾加工対象として説明したが、実際には、置物等のインテリア、エクステリア用品、宝飾品、像、時計、メガネ、ネクタイピン、カフスボタン、指輪、ネックレス、ブレスレット、アンクレット、ブローチ、ペンダント、イヤリング、ピアス等の装身具、ライターまたはそのケース、ゴルフクラブ等のスポーツ用品、銘板、パネル、賞杯、その他ハウジング等を含む各種機器部品、各種容器等、建築資材等を、Ｃｕ−Ａｌ合金等で製造し、最後に、これらを図１等に示した装飾加工装置を用いて装飾加工することになる点に留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１の装飾加工装置の模式的な構成図である。
【図２】図１に示した装飾加工装置の変形例を示す図である。
【図３】図２に示した装飾加工装置の代替例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  拡散炉
２  石英管
３  Ｎ２ガス供給管
４  Ｏ２ガス供給管
７  ガス配管
８  排気管
９  ドライポンプ
１１  流量計
１２  マニホールド
２１  Ｃｕ−Ａｌ合金
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008223088.tif 000005