(57)【要約】 【課題】  金属酸化物型のセラミック材料製の部品を局部的に着色する方法を提供する。【解決手段】  本発明の方法は、      （Ａ）  ＸＹ面で相対的に移動できるように、前記セラミック材料製部品とレーザとを支持するステップと、      （Ｂ）  窒素と炭素から選択された１個の元素を含むガスを用いて、前記部品のプラズマ処理を実行するステップと、              前記（Ｂ）ステップにより、金属酸化物の表面層を、金属窒化物、金属炭化物から選択された化学量論的組成のセラミックに変換し、      （Ｃ）  前記レーザ・ビームでもって、前記部品を局部的に照射するステップと、              前記（Ｃ）ステップにより、前記表面層の化学量論的組成を変えることにより、局部的変色を引き起こし、      （Ｄ）  所定のパターンを形成するために、前記レーザ・ビームで、前記部品の表面を走査するステップとを有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物型のセラミック材料製の部品を局部的に着色する方法において、
（Ａ）  ＸＹ面で相対的に移動できるように、前記セラミック材料製部品とレーザとを支持するステップと、
（Ｂ）  窒素と炭素から選択された１個の元素を含むガスを用いて、前記部品のプラズマ処理を実行するステップと、
前記（Ｂ）ステップにより、金属酸化物の表面層を、金属窒化物、金属炭化物から選択された化学量論的組成のセラミックに変換し、
（Ｃ）  前記レーザ・ビームでもって、前記部品を局部的に照射するステップと、
前記（Ｃ）ステップにより、前記表面層の化学量論的組成を変えることにより、局部的変色を引き起こし、
（Ｄ）  所定のパターンを形成するために、前記レーザ・ビームで、前記部品の表面を走査するステップと
を有する
ことを特徴とする金属酸化物型のセラミック製部品を局部的に着色する方法。
【請求項２】
前記金属酸化物は、ジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物から選択される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記（Ｂ）ステップは、炭素含有ガスを用いて実行し、前記金属酸化物の表面層を金属炭化物型の化学量論的組成のセラミックに変換する
ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記（Ｂ）ステップは、窒素含有ガスを用いて実行し、前記金属酸化物の表面層を金属窒化物型の化学量論的組成のセラミックに変換する
ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記部品をコアに生成する
ことを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロテクノロジに関し、特に、セラミック製部品を局部的に着色する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス（例、ジルコニア（ＺＲＯ２）またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３））は、傷の付きづらいケース、時計のバンド、ブレスレットを製造するために、広く時計の分野で使用されている。ピュアなジルコニアとピュアなアルミナの色は、ミルキーホワイトであり、時計の分野でのアプリケーションは少ない。
【０００３】
ジルコニアを着色する方法は、既にセラミックの製造業者により広く用いられている。その着色方法は、一般的に、粉末状態の色素あるいは酸化物を、酸化ジルコニウムをベースとした混合物に導入し、その後、注入・モールドステップを行う。しかし、この種の方法は、デザインがセラミック製部品に対して実行されない。その理由は、セラミック製部品が完全に着色されてしまうからである。
【０００４】
さらに、酸化ジルコニウムを局部的に着色する方法は、特許文献１に開示されている。この方法は、ジルコニウム酸化物製の部品の表面をミルキーホワイトから黒色に変色するのに十分な時間照射することからなる。これにより、イメージが形成されるが、ミルキーホワイト上の黒色のコントラストが強すぎて、魅力的ではない。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第０７４１１１７号
【特許文献２】欧州特許出願第１１６０２２４号
【特許文献３】欧州特許出願第０８５０９００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コントラストを押さえたパターンが得られるように、セラミック製部品を局部的に着色する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属酸化物型のセラミック材料製の部品を局部的に着色する方法は、
（Ａ）  ＸＹ面で相対的に移動できるように、前記セラミック材料製部品とレーザとを支持するステップと、
（Ｂ）  窒素と炭素から選択された１個の元素を含むガスを用いて、前記部品のプラズマ処理を実行するステップと、
前記（Ｂ）ステップにより、金属酸化物の表面層を、金属窒化物、金属炭化物から選択された化学量論的組成のセラミックに変換し、
（Ｃ）  前記レーザ・ビームでもって、前記部品を局部的に照射するステップと、
前記（Ｃ）ステップにより、前記表面層の化学量論的組成を変えることにより、局部的変色を引き起こし、
（Ｄ）  所定のパターンを形成するために、前記レーザ・ビームで、前記部品の表面を走査するステップとを有する。
【実施例】
【０００８】
ピュアなジルコニア（ＺｒＯ２）からなる部品は、本発明の方法に使用される。ピュアなジルコニアとは、ジルコニアを安定化するために、イットリウム酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、スカンジウム酸化物でもって、結合した（allied）ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）を意味する。本発明の変形例として、別の金属酸化物（例えばアルミニウム酸化物Ａｌ２Ｏ３）を用いることができる。ここで、部品とは、例えば時計ケースあるいはブレスレットのリンクである。その表面は研磨されるが、本発明の変形例では、つや消し、あるいはサテン仕上げでもよい。
【０００９】
本発明の方法の第１ステップは、部品を窒化硬化（nitride harden）させるために、部品の表面上にプラズマ処理を行うステップを含む。これを行うために、部品は、真空引きされ、温度が５００℃と９００℃の間のチェンバー内に配置し、ガス（例、アンモニアガス（ＮＨ３）または水素と窒素の混合ガス）を導入して行う。プラズマがチェンバー内で発生し、部品が所定の時間プラズマに曝される。プラズマの効果により、部品はミクロンレベルの厚さで、全体的に表面が窒化硬化される。すなわち、化学量論的組成のＺｒＮの表面層が形成される。表面は、金色を有する。ジルコニア製の部品は、さらにそのコアに形成される、すなわち、その部品体積全体にわたって形成される。この種の処理は、特許文献２に開示されている。処理された部品が酸化アルミニウムの場合には、形成される表面層は、アルミ窒化物（ＡｌＮ）製である。
【００１０】
本発明の変形例によれば、第１ステップは、部品の表面を炭化するためのプラズマ処理を含む。原理は同じであるが、使用されるガスは、メタン（ＣＨ４）である。表面は、ミクロンのレベルの厚さで、全体的に炭化される。すなわち、ＺｒＣの化学量論的組成の表面層が形成される。表面は金属色をしている。さらに、ジルコニアは、そのコアに形成される。この種の処理は、特許文献３に開示されている。処理された部品が酸化アルミニウムの場合には、形成される表面層は、アルミ炭化物（ＡｌＣ）である。
【００１１】
本発明の方法の第２ステップは、部品の研磨された表面をレーザで局部的に照射するステップを含む。こうするために、部品は、レーザ上方の支持部材上に配置される。レーザは、ＸＹ面に動き、その動きはコンピュータで制御される。レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧパルス型で、１．０６μｍの波長で光学的にポンピングされ、７５Ｗの光学強度である。レーザは、Ｑスイッチモードで動作される。スポットサイズは１００μｍで、パルス周波数は８０−１００ｋＨｚであり、パルス幅は１００μｓである。走査速度は１０−２０ｍｍ／ｓ台である。パターンが選択され、適宜のソフトウェアにより、一連のレーザ移動コマンドに変換される。部品の表面は、レーザ・ビームにより走査され、選択されたパターンを形成する。
【００１２】
レーザ光線の影響により、但し十分なエネルギーが局部的に供給される場合、照射された表面は変色する。照射領域と未照射領域との間の色のコントラストは、部品の表面上に所定のパターンを形成する。この色の変化は、表面に存在する窒化物あるいは炭化物の化学量論的組成の変化からおきるが、大気中の酸素の存在に起因する部分的な再酸化を伴うこともある。
【００１３】
特に、本発明の方法によるセラミック材料を着色する方法は、固体金属炭化物製または固体金属窒化物（例えば、ジルコニア・カーバイド（ＺｒＣ）、チタン・カーバイド（ＴｉＣ）、チタン窒化物（ＴｉＮ）等）製の部品に適用できる。このような場合、プラズマ処理ステップは、選択的事項であり、色のコントラストでパターンを得るために、レーザ着色ステップのみが行われる。
【００１４】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号（付されている場合）は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。