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JP5361866B2 - 装飾部品用セラミックスおよびこれを用いた装飾部品 - Google Patents
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Description

本発明は、美しい黄金色の色の色調と優れた耐磨耗性とを備えた装飾部品用セラミックスおよびこれを用いた装飾部品に関するものである。特に、釣糸案内用装飾部品、時計用装飾部品、携帯端末機用装飾部品、装身具用装飾部品、車両用品用装飾部品、スポーツ用品用装飾部品、楽器用装飾部品および生活用品用装飾部品ならびにこれらに用いる装飾部品用セラミックスに関する。
従来、釣糸の案内や時計等に用いられる装飾部品は、金属系の材料が用いられていた。しかし、これらの金属材料は耐スクラッチ性や耐食性が劣り、装飾部品の表面に損傷が生じやすく、次第にこれら部品の装飾性が損なわれるという問題があった。
また、基材表面に下地層を形成し、プラズマ放電によるCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長法)によって、この下地層上にDLC(Diamond Like Carbon)皮膜を形成して、複雑な色彩と色調とを醸し出すことが考えられたが、このようなCVDによるDLC皮膜からなる被覆層の剥離や損傷が生じやすく、装飾部品には適さないものもあった。
このような問題を解決するために、釣糸の案内や時計等に用いられる装飾部品に耐磨耗性の優れたセラミックスが用いられるようになっている。本発明者は、チタンの窒化物を含む第1の硬質相と、アルミナまたはジルコニアの少なくとも1種を含む第2の硬質相と、ニッケルを含む結合相とから構成されるセラミック焼結体を特許文献1に開示している。このセラミック焼結体は、湿式下(湿潤条件下)または乾式下(乾燥条件下)での摺動によりチタンの窒化物を含む第1の硬質相の表層が酸化物となり体積膨張を生ずる。しかし、この体積膨張により第1の硬質相が脱離することがないように第2の硬質相が第1の硬質相を保護することから、優れた耐磨耗性を得ることができる。特許文献1は、このセラミック焼結体が釣糸案内用装飾部品や時計用装飾部品に適用できることを示している。
国際公開第05/093110号パンフレット
しかし、釣糸案内用装飾部品には、さらなる耐磨耗性の向上が要求されており、特許文献1のセラミック焼結体の耐摩耗性では十分でない場合があった。また、最近ではこのようなセラミック焼結体は時計用装飾部品のみならず、携帯端末機の押して操作する各種キー等に用いることが試みられている。このような需要者が身に着けるかまたは携帯する装飾部品には、汗や水分が付着して表層が酸化することによる色調の変化の抑制と、擦れなどによる傷の発生を抑制できるさらに優れた耐磨耗性と、が求められている。
さらに、このような装飾部品には、高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる黄金色の色調を有していることが求められる場合がある。
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、耐磨耗性に優れるとともに、高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる黄金色の色調を長期に亘り保持できる装飾部品用セラミックスおよびこれを用いた釣糸案内用装飾部品,時計用装飾部品ならびに携帯端末機用装飾部品等の各種装飾部品を提供することを目的とする。
本発明の態様の1つは、窒化チタンを50質量%以上と、安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下と、ニッケルを4質量以上8質量%以下と、クロムを炭化クロム換算で5質量%以下(0質量%を含まず)と、不可避的不純物とからなり、前記未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが前記窒化チタンの結晶粒子の大きさより小さいことを特徴とする装飾部品用セラミックスである。
本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタンを主成分(質量%で50%以上)とし、安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下と、ニッケルとを含み、未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より小さい。これにより、高温に加熱し焼結させた後、室温(常温)まで冷却したときに未安定化ジルコニアが体積膨張し、この体積膨張により窒化チタンの結晶粒子は、高い圧縮応力がかかった状態となり、窒化チタンの結晶粒子の脱粒を抑制する。この結果、耐磨耗性を向上させることができるとともに、黄金色の色調を有することによって需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与えることができる。
本発明の釣糸案内用装飾部品である釣糸用ガイドリングおよびこの釣糸用ガイドリングを備えた釣糸ガイドの一例を示しており、(a)は釣糸用ガイドリングの平面図であり、(b)は(a)の釣糸用ガイドリングを備えた釣糸ガイドの斜視図である。 本発明の時計用装飾部品である時計用ケースの一例を示しており、(a)は時計用ケースを表側から見た斜視図であり、(b)は(a)の時計用ケースを裏側から見た斜視図である。 本発明の時計用装飾部品である時計用ケースの別の例を示す斜視図である。 本発明の時計用装飾部品である時計用バンドの構成の一例を示す模式図である。 本発明の携帯端末機用装飾部品を用いた携帯電話機の一例を示す斜視図である。 図5に示す例の携帯電話機の筐体が開いた状態を示す斜視図である。 本発明の生活用品用装飾部品の一例である石鹸ケースの構成を例示す模式図である。 本発明の生活用品用装飾部品の別の例であるコーヒーカップセットの一例を示す斜視図である。 本発明の車両用品用装飾部品を取り付けた車体の一例を示す斜視図である。 本発明の車両用品用装飾部品を用いたコーナーポールの一例を示す正面図である。 本発明のスポーツ用品用装飾部品を用いたゴルフクラブの一例を示す正面図である。 本発明のスポーツ用品用装飾部品を用いたスパイクシューズの一例を示す底面図である。 本発明の楽器用装飾部品を用いたギターの一例を示す斜視図である。 本発明の装身具用装飾部品を用いた人工歯冠の一例を示す模式断面図である。 本発明の装身具用装飾部品を用いたイヤホンユニットの一例を示す正面図である。 本発明の装身具用装飾部品を用いためがねの一例を示す斜視図である。 本発明の装飾部品用セラミックスの耐磨耗性の評価に用いる耐磨耗性評価装置の概略構成図である。
1:釣糸用ガイドリング
2:保持部
3:支持部
4:固定部
5:枠体
6:釣糸ガイド
10A,10B:時計用ケース
11:凹部
12:足部
13:底部
14:胴部
15:穴部
20:中駒
21:貫通孔
30:外駒
31:ピン穴
40:ピン
50:時計用バンド
60:携帯電話機
90:石鹸ケース
100:コーヒーカップセット
110:車体
120:ゴルフクラブ
130:スパイクシューズ
140:ギター
160:イヤホンユニット
170:めがね
発明を実施するため最良の形態
1.装飾部品用セラミックス
以下、本発明の装飾部品用セラミックスの実施の形態の例について説明する。
本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタンを主成分(質量%で50%以上)とし、さらに安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下とニッケルとを含んでいる。そして、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさは窒化チタンの結晶粒子の大きさより小さい。
詳細を後述するように未安定化ジルコニアは、高温に加熱し焼結させた後、室温まで冷却したときに相転移により体積膨張する。この体積膨張により窒化チタンの結晶粒子は、高い圧縮応力が付与された状態となり容易には脱粒しなくなる。耐摩耗性をおよび所望の黄金色の色調を有する窒化チタンの結晶粒子の脱粒を防止できる本発明の装飾部品用セラミックスは、より優れた耐磨耗性を有するとともに、黄金色の色調を有することによって需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与えることができる。
以下、本発明の装飾部品用セラミックスの詳細について示す。
・窒化チタン(チタンナイトライド)
本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタンを主成分とする。
ここでいう主成分とは、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して50質量%以上を占める成分であることを意味する。この主成分である窒化チタンは、装飾部品として良好な黄金色の色調を呈するとともに、強度や硬度等の機械的特性が高く、また耐摩耗性にも優れるという特長を有している。本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタンを70質量%以上で含有していることが好適である。
・ジルコニア
安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニア(以下、単に未安定化ジルコニアと称す。)とは、ジルコニアの安定化剤として知られている酸化カルシウム,酸化マグネシウム,酸化イットリウム,酸化セリウム,酸化ネオジムおよび酸化ジスプロシウム等が意図的に添加されていないことを意味するものであり、これら安定化剤が不可避不純物として存在することを排除するものではない。なお、不可避不純物として存在する場合、本発明の装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して1質量%以下であることが好適である。
本発明に係る装飾部品用セラミックスは、以下の理由からその全成分100質量%に対して、未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下含む。
窒化チタンを主成分とするセラミックスに汗や泥水等が付着すると、窒化チタンの表層が酸化されて酸化チタンとなり、その際に体積膨張して窒化チタンの結晶粒子が脱粒しやすい状態となる。しかし、以下の理由により、未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下含むことにより、窒化チタンの結晶粒子の脱粒を抑制することができる。
室温における未安定化ジルコニアの結晶構造は単斜晶であり、焼結時の加熱によって体積収縮を伴いながら正方晶,立方晶へと順に相転移する。そして、この高温の立方晶を冷却すると、体積膨張を伴いながら正方晶,単斜晶へと順に相転移する。従って、安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下含む本願の装飾部品用セラミックスは、焼結後の室温への冷却過程において、上記相転移により未安定化ジルコニアが体積膨張し、窒化チタンに圧縮応力を付与する。室温においてこの圧縮応力を付与された状態にある窒化チタンは表層の酸化に伴う体積膨張を抑制されることから、窒化チタンの結晶粒子の脱粒を抑制することができる。また、表層に耐摩耗性が優れる未安定化ジルコニアが存在することにより、装飾部品用セラミックスの耐磨耗性を向上させることができる。
一方、未安定化ジルコニアが6質量%未満では、装飾部品用セラミックスの表層が酸化されるときの体積膨張を抑えて窒化チタンの結晶粒子の脱粒を抑制する効果が小さくなる傾向がある。また、未安定化ジルコニアが30質量%を超えると、冷却したときに未安定化ジルコニアが容易に体積膨張して、装飾部品用セラミックスを形成する窒化チタンの結晶粒子にかかる圧縮応力が高くなり過ぎ、得られた装飾部品用セラミックスにクラックを生じる場合がある。
上述した未安定化ジルコニアの体積膨張による窒化チタンの結晶粒子の脱粒抑制の効果をより大きくするとともに耐摩耗性の向上を図り、かつクラックの発生を防止するには、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対する未安定化ジルコニアの含有量を、例えば11質量%以上30質量%以下と、6質量%以上30質量%以下の範囲内で多くすることが好適である。
装飾部品用セラミックスにおける未安定化ジルコニアの含有量は、以下の分析により求めることができる。
最初に、蛍光X線分析法またはICP(Inductively Coupled Plasma)発光分析法によりジルコニウム(Zr)元素の含有量を求め、求めたジルコニウム元素の含有量を酸化物(ジルコニア)に換算して未安定化ジルコニアおよび安定化ジルコニアを含めた全ジルコニアの含有量を求める。
次に、X線回折法により測定した単斜晶ジルコニアの(111)および(11−1)の反射ピーク強度,正方晶ジルコニアおよび立方晶ジルコニアの(111)の反射ピーク強度を用いて、下記式(1)より全ジルコニア(すなわち未安定化ジルコニアおよび安定化ジルコニアの合計)に占める未安定化ジルコニアの割合Xmを算出する。
なお、単斜晶ジルコニアの(111)反射ピーク強度をIm(111),単斜晶ジルコニアの(11−1)反射ピーク強度をIm(11−1),正方晶および立方晶ジルコニアの(111)反射ピーク強度をItc(111)として表す。

Xm(%)={(Im(111)+Im(11−1))/(Im(111)+Im(11−1)
+Itc(111))}×100 …(1)
そして、全ジルコニアの含有量に対する未安定化ジルコニアの割合Xmから下記の式(2)により未安定化ジルコニアの含有量を求めることができる。

未安定化ジルコニアの含有量=全ジルコニアの含有量×Xm/100 …(2)
本発明に係る装飾部品用セラミックスは、未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より小さい。
これにより、本発明に係る装飾部品用セラミックスでは、未安定化ジルコニアにより窒化チタンの呈する黄金色の色調が損なわれることがない。そして、上述したように高温で焼結した後室温に冷却する際の未安定化ジルコニアの体積膨張に起因する圧縮応力が窒化チタンの結晶粒子に付与されていることから、窒化チタンの結晶粒子が容易に脱粒することなく、耐磨耗性を向上させることができる。
一方、未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より大きい場合には、白色を呈している(すなわち、所望の黄金色を呈しない)未安定化ジルコニアの大きな粒子が表面に存在することにより、白い部分が目立つ場合があり、装飾部品用セラミックス表面を良好な黄金色の色調とすることが難しくなる。未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より大きい場合はさらに、未安定化ジルコニアの体積膨張によって窒化チタンに生ずる圧縮応力が局部的に大きくなり、装飾部品用セラミックスとなる焼結体にクラックを生じる場合がある。
本発明の装飾部品用セラミックスでは、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが窒化チタンの結晶粒子の大きさの0.1倍以上0.5倍以下であることが好適である。
未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子の0.1倍以上0.5倍以下の大きさであるときには、上述の未安定化ジルコニアの体積膨張に起因して、窒化チタンの結晶粒子に付与される圧縮応力による窒化チタン結晶粒子の脱粒抑制効果がより顕著になり、より一層耐磨耗性が向上するからである。
また、白色を呈する未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが窒化チタン粒子の大きさの0.5倍以下となることで、装飾部品用セラミックスの色調に与える影響をより少なくできる。従って、窒化チタンが呈する黄金色を装飾部品用セラミックス表面の色調とできるので、優れた耐磨耗性を有した装飾的価値の高い装飾部品用セラミックスとすることができる。
なお、窒化チタンの結晶粒子の大きさとは、走査型電子顕微鏡(SEM)による4000〜6000倍の倍率の観察で得られた画像を解析することにより求められる窒化チタンの結晶粒子の粒径の平均値のことである。また、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさとは、本発明の装飾部品用セラミックス中に存在するジルコニアの大半は未安定化ジルコニアであるため、上記の窒化チタンの結晶粒子の場合と同様に、4000〜6000倍の倍率のSEM観察で得られた画像を解析して求められたジルコニアの結晶粒子の粒径の平均値を未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさとみなせばよい。
・ニッケル
本発明の装飾部品用セラミックスは、ニッケルを含有する。
ニッケルは、窒化チタンの結晶粒子同士の結合を強固にする結合剤として作用し、破壊靱性を向上させることができる。また、ニッケルの含有量は装飾部品用セラミックスの表面の光沢にも影響を与える
ニッケルの含有量が4質量%以上8質量%以下であることが好適である。ニッケルの含有量が4質量%以上8質量%以下であるときには、窒化チタンの結晶粒子同士がより強固に結合されているため、破壊靱性をより向上させることができる。また、ニッケルの含有量が4質量%以上8質量%以下の範囲内であれば、ニッケルが呈する銀色が窒化チタンの呈する黄金色にほとんど影響することがないので、装飾部品用セラミックスの表面はより容易に所望の黄金色の光沢を有することができる。
なお、ニッケルの含有量は、蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求めることができる。
・その他成分
また、主成分である窒化チタンと、さらに未安定化ジルコニアとニッケルとを含む本発明の装飾部品用セラミックスには、珪素,リン,イオウ,鉄,コバルト,ニオブ,モリブデン等の不可避不純物を含むことも可能である。それぞれの不純物元素は、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して1質量%以下であることが好適である。
なお、マンガンについては含有されていることが好ましい。マンガンを意図的に含有させるように添加してもよい。マンガンは、イオン化傾向が大きく、強い酸素吸着作用があるため、マンガンを含むことにより、噴霧乾燥によって得られた、窒化チタン、未安定化ジルコニアおよびニッケルを含む混合原料の顆粒の酸化を抑制し、得られた装飾部品用セラミックス装飾面の色調のばらつきを抑えることができるからである。好ましいマンガンの含有量は0.2質量%以上0.4質量%以下である。マンガンの含有量が0.2質量%以上であれば、顆粒がほとんど酸化されず、マンガンの含有量が0.4質量%以下であればマンガンが本質的に備える銀白色の影響を受けなくてすむからである。
そして、マンガンが装飾部品用セラミックスに含まれているか否か、および含有量については、蛍光X線分析法またはICP(Inductively Coupled Plasma)発光分析法により求めることができる。
本発明の装飾部品用セラミックスは、クロムを含有していることが好適である。クロムは、空気中の酸素と結合して装飾面に緻密な酸化膜を生成することにより耐食性を向上させることができるので、本発明の装飾部品用セラミックスが、クロムを含有しているときには、需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え続けることができる。
なお、クロムについては、X線回折法または蛍光X線分析法により含有の有無を確認することができる。クロムは炭化クロムとして存在していてもよい。クロムが全て炭化クロムとして存在するとみなして計算し、炭化クロムが装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して5質量%以下で含有されていることが好適である。クロムの含有量は蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求めればよい。
・その他の特性
本発明の装飾部品用セラミックスは、上述のように窒化チタンの結晶に圧縮応力が付与されている。この圧縮応力が350MPa以上であることが好適である。圧縮応力が350MPa以上であるときには、窒化チタンの結晶粒子はより脱粒しにくくなるので、耐磨耗性がさらに向上した装飾部品用セラミックスとすることができる。
装飾部品用セラミックスの製造方法についての説明で詳細は示すが、例えば装飾部品用セラミックスを得るための焼結を行なう温度、すなわち焼成温度を1600℃以上1650℃以下とすることで圧縮応力を350MPa以上とすることが可能である。
なお、圧縮応力は、X線回折装置(例えば、ブルカー・エイエックスエス製 D8 DISCOVER with GADDS Super Speedまたはその後継機種)を用いた2D法により求めることができる。
本発明の装飾部品用セラミックスは、装飾面のCIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*の値が60以上70以下であり、クロマティクネス指数a*の値が6.0以上8.2以下、およびクロマティクネス指数b*の値が16.5以上24.5以下であることが好適である。この範囲であれば、程良い明るさと鮮やかさを有した黄金色の色調となり、高級感,美的満足感および精神的安らぎを需要者に与えることのできる装飾部品用セラミックスとすることができる。
なお、本発明の装飾部品用セラミックスにおける装飾面とは、装飾部品の装飾的価値が要求される面を指し、装飾的価値が要求されない面を含む必要はないので、全ての面を指すものではない。例えば、本発明の装飾部品用セラミックスを時計用ケースに用いる場合では、この時計用ケースの外側の面は、鑑賞の対象となるものでもあり装飾的価値が要求されるので装飾面であるが、時計の駆動機構が嵌め込まれる内側の面等は、通常は装飾的価値を要求される面ではないので装飾面に含まない。
また、CIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*とは、色調の明暗を示す指数であり、明度指数L*の値が大きいと色調は明るく、明度指数L*の値が小さいと色調は暗くなる。本発明の装飾部品用セラミックスでは、好ましくは、明度指数L*の値が60以上70以下であり、この範囲であれば、程良い明るさを有した色調の黄金色を得ることができる。一方、明度指数L*の値が60未満では、色調が暗くなるため美的満足感が得られにくいものとなる。他方、明度指数L*が70を超えると、明る過ぎる色調となり、高級感が損なわれるものとなるため好ましくない。特に、明度指数L*の値は63以上67以下の範囲であることが、上記の効果をより安定して得られるという点で好適である。
本発明の装飾部品用セラミックスにおいて、装飾面における開気孔率が色調の明暗に影響を及ぼすため、明度指数L*の値を60以上とするには、装飾面における開気孔率が3%以下であることが好ましい。さらに、明度指数L*の値を63以上とするには、装飾面における開気孔率を2.5%以下とすることが好ましく、さらに、明度指数L*の値を65以上とするには、装飾面における開気孔率を1.1%以下とすることが好ましい。
例えば、詳細を後述するように調合原料の顆粒を乾式加圧法により成形する際に成形圧力を49MPa以上196MPa以下とすることで、成形型の寿命を長くできるとともに、開気孔率を3%以下とすることができる。また、成形圧力を62MPa以上196MPa以下とすることで、開気孔率を2.5%以下にすることができる。さらに、成形圧力を98MPa以上196MPa以下とすることで、開気孔率を1.1%以下にすることができる。
CIE1976L*a*b*色空間におけるクロマティクネス指数a*とは、色調の赤から緑の度合いを示す指数であり、クロマティクネス指数a*の値がプラス方向に大きいと赤色の色調になり、その絶対値が小さいと鮮やかさに欠けたくすんだ色調になり、クロマティクネス指数a*の値がマイナス方向に大きいと緑色の色調になる。
本発明の装飾部品用セラミックスでは、好ましくは、クロマティクネス指数a*の値が6.0以上8.2以下であり、この範囲であれば、赤色を帯びるのを抑えて鮮やかな色調とすることができる。一方、クロマティクネス指数a*の値が6.0未満では、鮮やかさに欠けた色調となり、さらにクロマティクネス指数a*の値をマイナス方向に大きくすると鮮やかさを得ることはできるものの緑色の色調となる。他方、クロマティクネス指数a*の値が8.2を超えると、赤の色合いが強くなって派手な感じの色調となり、高級感を与えにくくなる。
例えば、焼結により得られた装飾部品用セラミックスにさらにバレル研磨またはラップ加工等を行ない、算術平均高さRaが0.05μm以上0.23μm以下となるように研磨することでクロマティクネス指数a*の値を6.0以上8.2以下とすることが可能である。
また、CIE1976L*a*b*色空間におけるクロマティクネス指数b*とは、色調の黄から青の度合いを示す指数であり、クロマティクネス指数b*の値がプラス方向に大きいと黄色の色調になり、その絶対値が小さいと色調は鮮やかさに欠けたくすんだ色調になり、クロマティクネス指数b*の値がマイナス方向に大きいと青色の色調になる。本発明の装飾部品用セラミックスでは、好ましくはクロマティクネス指数b*の値が16.5以上24.5以下であり、この範囲であれば、鮮やかな黄金色の色調とすることができる。一方、クロマティクネス指数b*の値が16.5未満では、鮮やかさに欠けるようになり、クロマティクネス指数b*の値が24.5を超えると、黄色の色合いが強くなって、黄金色の色合いが弱くなり、需要者によっては高級感が薄れて美的満足感および精神的安らぎが得られにくくなる。
例えば、上述の研磨により装飾部品用セラミックスの表面の算術平均高さRaを0.05μm以上0.23μm以下とすることで、クロマティクネス指数b*の値を16.5以上24.5以下とすることができる。
また、本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタンの組成式をTiNとしたときに0.8≦x≦0.96であることが好ましい。窒化チタンの組成式をTiNとしたときの原子数xが小さいときには、黄金色の色調が薄まり、原子数xが大きいときには、鮮やかさに欠け、くすんだ色調の黄金色となる。このため、窒化チタンの組成式をTiNとしたときの原子数xの値は、0.8以上0.96以下であることが好ましい。原子数xの値がこの範囲であるときには、光沢のある色調の黄金色となり、より高い高級感および美的満足感を得ることができる。
装飾面のCIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*の値とクロマティクネス指数a*およびb*の値は、JIS Z 8722−2000に準拠して測定することで求めることができる。例えば、分光測色計(コニカミノルタホールディングス製CM−3700dまたはその後継機種)を用い、光源をCIE標準光源D65,視野角を10°,測定径を3×5mm,照明径を5×7mmに設定して測定することができる。
また、装飾面の硬度が高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え続ける信頼性に影響を与える要因の一つとなることから、本発明の装飾部品用セラミックスは、装飾面のビッカース硬度(Hv)が8GPa以上であることが好ましい。装飾面のビッカース硬度(Hv)が8GPa以上であれば、ガラスまたは金属からなる塵埃のような硬度の高い物質と接触しても装飾面に容易に傷が入るおそれが少なくなり、長期間に亘り所望の色調を維持できる。装飾面のビッカース硬度(Hv)はJIS R 1610−2003に準拠して測定することができる。
なお、例えば、詳細を後述するように、乾式加圧法により成形体を形成する際に成形圧力を49MPa以上196MPa以下とすることで、装飾面のビッカース硬度(Hv)を8GPa以上とすることが可能である。
本発明の装飾部品用セラミックスは、熱伝導率が20W/(m・K)以上26W/(m・K)以下であることが好適である。
熱伝導率が20W/(m・K)以上であれば、より優れた放熱特性を有し、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)素子等の使用時に発熱を伴う電子部品から発生した熱を速やかに外部に逃がし、これら電子部品の誤作動のおそれを少なくすることができる。従って、これら電子部品が搭載された、携帯端末機等の電子機器の一部に本発明の装飾部品用セラミックスを用いると好適である。
また、熱伝導率が26W/(m・K)以下であれば、本発明の装飾部品用セラミックスの表面における結露を抑制することができる。例えば、車両に取り付けるエンブレム等に本発明の装飾部品用セラミックスを用いることで、冬の寒い朝であっても結露を生じにくいため美的満足感が損なわれることがほとんどない。
さらに、熱伝導率が20W/(m・K)以上26W/(m・K)以下の範囲で、かつ、40℃〜800℃における熱膨張係数が8.5×10―6/℃以上9.7×10―6/℃以下であることがより好適である。上述の放熱特性に加え、熱衝撃抵抗性を備えることができるからである。この熱膨張係数は、JIS R 1618−2002に準拠して求めることができる。
詳細は後述するが、例えば成形体を焼結する焼成温度を1600℃以上1650℃以下とすることにより、焼結中の粒成長を抑制することで、熱伝導率を26W/(m・K)以下にすることが可能である。一方、例えば、熱伝導率を低下させる効果のあるリチウム,ナトリウム,カリウム,鉄,カルシウム,マグネシウム,ストロンチウム,バリウム,マンガンおよび硼素の合計含有量を0.3質量%以下にすることにより、熱伝導率を20W/(m・K)以上とすることができる。
また、熱膨張係数が8.5×10―6/℃以上9.7×10―6/℃以下とすることが可能である。
・製造方法
次に、本発明の装飾部品用セラミックスの製造方法について説明する。
本発明の装飾部品用セラミックスを得るには、まず、主成分である窒化チタンの粉末と、安定化剤である酸化イットリウム,酸化マグネシウム,酸化カルシウム,酸化セリウム,酸化ネオジムおよび酸化ジスプロシウム等を実質的に含まない未安定化ジルコニアの粉末と、ニッケルの粉末とを所定量秤量し、混合して調合原料とする。
より具体的には、純度が99%以上で平均粒径が未安定化ジルコニアの平均粒径より大きくかつ30μm以下の窒化チタン粉末と、純度が99%以上で平均粒径が1μm以上2μm以下の未安定化ジルコニアの粉末と、純度が99.5%以上で平均粒径が5μm以上20μm以下のニッケルの粉末とを準備し、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して、未安定化ジルコニアの含有量が6質量%以上30質量%以下、ニッケルの含有量が3質量%以上10質量%以下であって、残部が窒化チタンとなるように秤量して混合すればよい。
なお、窒化チタンの粉末は化学量論的組成のTiNであっても、また非化学量論的組成のTiN(0<x<1)であってもよいが、より高い高級感および美的満足感を得るためには、窒化チタンの組成式をTiNとしたときの原子数xの値が0.8≦x≦0.96であることが好ましいので、窒化チタンの粉末は、原子数xの値が0.7≦x≦0.9のものを用いるのが好ましい。
次に、窒化チタンの結晶粒子同士を結合させるためにニッケルを添加し混合する。
窒化チタンの結晶粒子同士の結合を強固にして破壊靱性を高くするためには、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して、ニッケルの含有量を4質量%以上8質量%以下となるように秤量して混合するのが好ましい。
本発明の装飾部品用セラミックスの耐食性を向上させるために、装飾部品用セラミックスを構成する全成分100質量%に対して、クロムを炭化クロムに換算した値が5質量%以下となるように、クロムの粉末または炭化クロムの粉末を添加してもよい。
次に、調合原料に2−プロパノール(イソプロピルアルコール)またはメタノール等の有機溶媒を加え、ミルを用いて混合粉砕する。その後、バインダとしてポリエチレングリコールを所定量添加して混合し、得られたスラリーを噴霧乾燥法により乾燥させて顆粒を得る。この顆粒を所定の成形型に充填し、所望の成形手段、例えば、乾式加圧成形法,冷間静水圧加圧成形法等により所望形状に成形し、成形体を得る。また、製品形状が複雑であれば、調合原料に溶媒やバインダ等を添加したスラリーを用いて、鋳込成形法や射出成形法を用いて成形体を得てもよい。さらに、各種成形法によりブロック形状または製品形状に近い形状に成形した後に、切削加工を施すことにより成形体を得ることも可能である。
なお、成形体の成形方法として乾式加圧を選択した場合、成形圧力は装飾面における開気孔率およびビッカース硬度(Hv)に影響を与えることから、成形圧力を49MPa以上196MPa以下とすることが好適である。成形圧力を49MPa以上196MPa以下とすることにより、成形型の寿命を長くできるとともに、装飾部品用セラミックスの装飾面における開気孔率を3%以下にし、またビッカース硬度(Hv)を8GPa以上にすることができる。
次に、得られた成形体を必要に応じて、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の非酸化性雰囲気中で脱脂した後、窒素および不活性ガスから選択される少なくとも1種のガス雰囲気中または真空中で加熱することにより焼結させて焼結体を得る。
なお、成形体を窒素および不活性ガスから選択される少なくとも1種のガス雰囲気中または真空中で加熱して焼結する理由は、酸化性雰囲気中で加熱して焼結させると窒化チタンが酸化して酸化チタンとなり、この酸化チタンが本質的に備えている白色の色調の影響を受け、装飾部品用セラミックス全体の色調が白っぽくくすむからである。
成形体を加熱して焼結させる温度(焼成温度)は、装飾部品用セラミックスの機械的特性や表面の開気孔に影響を与える。焼成温度が低いと、緻密化が進行せず、開気孔が増加し、または機械的特性の低下等の問題を生ずる場合がある。一方、焼成温度が高いと異常な粒成長が発生し、機械的特性が低下するおそれが高くなる。このような観点より、焼成温度は1550℃以上1650℃以下の範囲とすることが好適である。
また、焼結体における窒化チタンの結晶にかかる圧縮応力は、焼結体の相対密度によって異なり、相対密度が高いほど高くなる。相対密度を高くして窒化チタンの結晶にかかる圧縮応力を350MPa以上とするには、上記製造方法により得られた成形体を1600℃以上1650℃以下の範囲の焼成温度で焼結させればよい。
なお、窒化チタン質焼結体、すなわち本発明に係る装飾部品用セラミックスの熱伝導率を26W/(m・K)以下とするには、粒成長を抑制する必要がある。そして、焼成温度を1600℃以上1650℃以下とすることにより、粒成長が適度に抑制され、熱伝導率を26W/(m・K)以下とすることができる。
また、窒化チタン質焼結体、すなわち本発明に係る装飾部品用セラミックスの熱伝導率を20W/(m・K)以上とするには、熱伝導率を低下させる効果のあるリチウム,ナトリウム,カリウム,鉄,カルシウム,マグネシウム,ストロンチウム,バリウム,マンガンおよび硼素の合計含有量を窒化チタンの粉末に対して0.3質量%以下にすればよい。
このように、焼成温度と、リチウム,ナトリウム,カリウム,鉄,カルシウム,マグネシウム,ストロンチウム,バリウム,マンガンおよび硼素の合計含有量とを制御することにより、本発明に係る装飾部品用セラミックスの熱伝導率を好ましい範囲である20W/(m・K)以上26W/(m・K)以下とすることができる。
次に、得られた焼結体に必要に応じて研磨加工を施し、装飾部品用セラミックスの装飾面のCIE1976L*a*b*空間における明度指数L*を60以上70以下、クロマティクネス指数a*を6.0以上8.2以下、クロマティクネス指数b*を16.5以上24.5以下とする。
焼結体が円環状または円柱状である場合は、回転バレル研磨機を用いてバレル研磨することにより、また焼結体が円板状等の板状である場合は、主面である平面にダイヤモンドペーストを用いてラップ加工を施すことにより、いずれの場合も算術平均高さRaが0.05μm以上0.23μm以下となるように研磨すればよい。また、バレル研磨とラップ加工とを併用することも可能であり、これらの研磨加工を施すことにより、光沢のある黄金色の色調を得ることができる。
さらに、これ以外にも算術平均高さRaが0.05μm以上0.23μm以下となるよう研磨できる他の研磨方法を用いてもよい。
なお、算術平均高さRaはJIS B 0601−2001に準拠して測定すればよい。測定長さおよびカットオフ値をそれぞれ5mmおよび0.8mmに設定する。触針式の表面粗さ計を用いて測定する場合であれば、例えば、装飾部品用セラミックスの装飾面に、触針先端半径が2μmの触針を当て、触針の走査速度は0.5mm/秒に設定し、この測定で得られた5箇所の平均値を算術平均高さRaの値とする。
以上の製造方法により得られる本発明の装飾部品用セラミックスは、耐磨耗性に優れるとともに、程良い明るさと鮮やかさとを有した黄金色の色調であるため、需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え続けることができる。このため、本発明の装飾部品用セラミックスを釣糸案内用装飾部品に用いれば、釣糸を案内する際に釣糸に付着した細かい砂等に擦られても、耐磨耗性に優れることから表面に傷が付きにくく、黄金色の色調を長期にわたり維持することができる。さらに、本発明の装飾部品用セラミックスは、装飾的価値の高い黄金色の色調を醸し出し、高級感が溢れる魅力的な商品を構成することができるので、時計用ケース,時計用バンド駒等の時計用装飾部品を始め、携帯電話に用いる、押して操作する各種キー等の携帯端末機用装飾部品、ブローチ,ネックレス,イヤリング,リング,ネクタイピン,タイタック,メダル,ボタン等の装身具用装飾部品、床,壁,天井を飾るタイルあるいはドアの取手等の建材用装飾部品、スプーン,フォーク等のキッチン部品用装飾部品(生活用品用装飾部品)として好適に用いることができる。
本発明の装飾部品用セラミックスの耐磨耗性は、以下に示す構成の耐磨耗性評価装置を作製し、これを用いることにより評価することができる。
図17は、本発明の装飾部品用セラミックスの耐磨耗性の評価に用いる耐磨耗性評価装置の概略構成図である。この耐磨耗性評価装置180は、ナイロン製の糸182と、所定位置で糸182に張力を与える複数のプーリー183と、プーリー183の1つであるプーリー183aに連結して糸182を矢印の向きに走行させるモーター(図示しない)と、糸182に泥水を付着させる水槽184とからなる。おもり185の質量分の荷重が与えられ、水槽184を通って泥水が付着した糸182が、所定位置に治具(図示しない)等により固定された円柱状の装飾部品用セラミックス181の外周面で摺動する構造となっている。ナイロン製の糸182の号数(直径を規定)は、例えば3号とすればよい。
耐磨耗性評価装置180を用いて装飾部品用セラミックス181の耐磨耗性を評価する際の条件は、例えば、おもり185の質量を500gとし、糸182が円柱状の装飾部品用セラミックス181の外周で摺動する速度を60m/分とし、糸182の走行距離が3000m以上になるように設定すればよい。そして、モーターを駆動し設定した条件に従い糸182を摺動させた後に、糸182との摩擦に起因する磨耗により装飾部品用セラミックス181に生じた傷の最も深い部分を表面形状測定顕微鏡(キーエンス製 測定部VF−7510/コントローラVF−7500)を用いて測定し、この測定値を比較することにより耐磨耗性を評価することができる。
2.本発明に係る装飾部品用セラミックスを用いた装飾部品
本発明に係る装飾部品用セラミックスは、上述のように耐摩耗性に優れ、かつ、高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる黄金色の色調を有している。このため、釣糸案内用装飾部品、時計用装飾部品、携帯端末機用装飾部品
装身具用装飾部品、車両用品用装飾部品、スポーツ用品用装飾部品、楽器用装飾部品および生活用品用装飾部品等の各種の装飾部品に適用することができる。
このような本発明に係る装飾部品用セラミックスを用いた装飾部品も本願発明の技術的範囲に含まれる。以下に、このような装飾部品の詳細を例示する。
・釣り糸案内用装飾部品
図1は、本発明の釣糸案内用装飾部品である釣糸用ガイドリングおよびこの釣糸用ガイドリングを備えた釣糸ガイドの一例を示しており、図1(a)は釣糸用ガイドリングの平面図であり、図1(b)は図1(a)の釣糸用ガイドリングを備えた釣糸ガイドの斜視図である。
釣糸用ガイドリング1は、その内周側に釣糸(図示しない)を挿通して案内するものであり、釣糸ガイド6はこの釣糸用ガイドリング1と、この釣糸ガイドリング1を保持する保持部2を備え、この保持部2の支持部3および釣竿(図示しない)に固定する固定部4が一体的に形成された枠体5とからなるものである。
釣糸用ガイドリング1は、本発明の装飾部品用セラミックスから成る。釣糸用ガイドリング1は耐磨耗性に優れているので、内周側に釣糸を挿通して案内する際に釣糸に付着した細かい砂等により擦られても釣糸用ガイドリング1の表面は傷が付きにくく、黄金色の色調を長期間維持することができる。
また、釣糸用ガイドリング1の表面に、例えば、非晶質硬質炭素からなる膜等の透明な耐磨耗性に優れた膜を被覆して、耐磨耗性をさらに向上させてもよい。この場合、透明な膜を用いることで、本発明の装飾部品用セラミックスが有する所望の黄金色の色調を視認することが可能となる。
・時計用装飾部品
本発明の装飾部品用セラミックスからなる時計用装飾部品の例として、時計用ケースや時計用バンド駒がある。
図2は本発明の時計用装飾部品である時計用ケースの一例を示しており、図2(a)は時計用ケースを表側から見た斜視図であり、図2(b)は図2(a)の時計用ケースを裏側から見た斜視図である。図3は本発明の時計用装飾部品である時計用ケースの別の例を示す斜視図である。図4は本発明の時計用装飾部品である時計用バンドの構成の一例を示す模式図である。なお、これらの図において、同じ部位を示す場合は同じ符号を付してある。
図2(a)、(b)に示す時計用ケース10Aは、図示しないムーブメント(駆動機構)を収容する凹部11と、時計を腕に装着するための時計用バンド(図示しない)を固定する足部12とを備えており、凹部11は厚さが薄い底部13と厚さが厚い胴部14とからなる。また、図3に示す時計用ケース10Bは、図示しないムーブメント(駆動機構)が入る穴部15と、胴部14に形成された時計を腕に装着するための時計用バンド(図示しない)を固定する足部12とを備えている。
図4に示す時計用バンド50を構成するバンド駒は、ピン40が挿入される貫通孔21を有する中駒20と、中駒20を挟むようにして配置され、ピン40の両端が差し込まれるピン穴31を有する外駒30とから構成されており、中駒20の貫通孔21にピン40が挿入され、挿入されたピン40の両端が外駒30のピン穴31に差し込まれることにより、中駒20と外駒30とが順次連結されて時計用バンド50が構成されている。
これら、時計用ケース10A,10Bおよび時計用バンド50を構成するバンド駒(中駒20、外駒30)を含む本発明の時計用装飾部品は、本発明の装飾部品用セラミックスから成るものであることから、色調が装飾的価値の高い黄金色であり、耐磨耗性に優れているので、需要者に視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間にわたって与えることができる。
・携帯端末機用装飾部品
図5は、本発明の携帯端末機用装飾部品を用いた携帯電話機の一例を示す斜視図であり、図6は、図5に示す例の携帯電話機の筐体が開いた状態を示す斜視図である。
本発明の装飾部品用セラミックスからなる携帯端末機用装飾部品の具体例としては、図5、6に示し、以下で説明する各種操作キー,ケース,スイッチ等がある。
図5に示す例の携帯電話機60は、携帯電話機60のモードを、ラジオを聴くモードであるラジオモードや音楽を聴くモードである音楽モードなどに変更するモードキー61aと、携帯電話機60をマナーモードにするマナーキー61bとを第1の筐体62に備え、指などの接触を検知して入力が行なわれるタッチセンサ63と、被写体を撮像するカメラ64と、ライト65と、タッチセンサ63等の入力の有効又は無効を設定するスライドスイッチ66とを第2の筐体67に備えている。
図6に示す携帯電話機60は、第2の筐体67が開いた状態を示すものであり、第1の筐体62と第2の筐体67とは、ヒンジ68を介して連結されており、これにより第2の筐体67は、自在に開閉することができる。また、第2の筐体67は、フロントケース69aとリアケース69bとを有しており、フロントケース69aには液晶表示ユニット70が設けられている。
また、第1の筐体62もフロントケース71aとリアケース71bとを有しており、フロントケース71aには各種操作キーが設けられている。この操作キーには、電話番号等を入力するテンキー72a,各種機能のメニューについてカーソルを移動するカーソル移動キー72b,着信時に押して操作することによって通話を開始する通話キー72c,電源のオンオフおよび通話中に押して操作することによって通話を終了する電源/終話キー72d,カーソル移動キー72bの中心に配置されたセンターキー72fの左右に配置されたファンクションキー73L,73R等がある。
上記したケースであるフロントケース69aや71a,リアケース69bや71b,操作キーであるテンキー72a,カーソル移動キー72b,通話キー72c,電源/終話キー72d,センターキー72f,ファンクションキー73Lや73R等の少なくともいずれか1種を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え、このような色調を呈する携帯電話を所有することによる満足感を感じさせることができる。また、本発明の装飾部品用セラミックスは、他の色調との相性がよいことから、様々な色調の部材と組み合わせて用いることもできるので、需要者の嗜好の多様化に応えることができる。
なお、携帯端末機の一例として携帯電話機を用いて説明したが、本発明の携帯端末機用装飾部品を用いることができる携帯端末機は携帯電話機に限定されるものではなく、携帯情報端末(PDA),携帯型のカーナビゲーションやオーディオプレーヤー等の携帯型の端末機であって、部品に装飾性が求められる様々な携帯端末機を含む。
・生活用品用装飾部品
図7は、本発明の生活用品用装飾部品の一例である石鹸ケースの構成を例示す模式図である。
この石鹸ケース90は、本体93と蓋92とからなり、石鹸91を載置する本体93の載置面94には、石鹸91の表面に付着している水を切るための排出孔95が形成されている。石鹸91を使用しないときには、石鹸91は載置面94に載置され、蓋92を本体93に嵌め合わすことにより収納されている。石鹸91を使用するときには、本体93から蓋92を外して石鹸91を取り出して使用する。そして、使用後の石鹸91を載置面94に載置することにより、排出孔95により石鹸91の表面に付着している水を切ることができ、石鹸91が水に溶けるのを防ぐことができるものである。
石鹸ケース90の蓋92および/または本体93を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、多くの需要者に所有することによる満足感および使用の際に視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる。
図8は、本発明の生活用品用装飾部品の別の例であるコーヒーカップセットの一例を示す斜視図である。
図8に示すコーヒーカップセット100は、コーヒーカップ101とソーサー102とスプーン103とからなり、このコーヒーカップ101,ソーサー102およびスプーン103を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、多くの需要者に対し、所有することによる満足感および使用の際に視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる。
また、本発明の装飾部品用セラミックスは他の色調との相性がよいので、コーヒーカップ101,ソーサー102またはスプーン103の少なくとも1つを本発明の装飾部品用セラミックスで形成し、他を異なる色調として組み合わせて用いることもできる。
また、本発明の生活用品用装飾部品は、石鹸ケース90やコーヒーカップセット100だけではなく、ハブラシやカミソリの柄,耳かきおよびハサミ等の生活用品用装飾部品に好適に用いることができる。特に、高級ホテルの浴室や洗面所において、各種ロゴ等のマーキングされたアメニティーグッズに本発明の装飾部品用セラミックスを用いることにより、非日常感が強く演出された高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができる。
・車両用品用装飾部品
図9は、本発明の車両用品用装飾部品を取り付けた車体の一例を示す斜視図である。
図9に示す車体110には、車両用品用装飾部品の一例であるエンブレム111が取り付けられている。エンブレム111は本発明の装飾部品用セラミックスにより形成されており、需要者に対し、視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えることができるので、車体110の装飾的価値を高めることができる。
なお、図8では車体110の前方に取り付けたエンブレム111を示したが、車体110の後方に本発明の装飾部品用セラミックスで形成したメーカー名や車種名等を示すエンブレム111を取り付けることによっても、車体110の装飾的価値を高めることができる。
図10は、本発明の車両用品用装飾部品を用いたコーナーポールの一例を示す正面図である。
図10に示すコーナーポール112は、駐車場の出し入れ時等に運転席から見えにくい車体の左前方(右ハンドル車の場合)の目印とするために取り付けられるものであり、車体への取り付け部113と、ポール部114と、LED等からなる点灯部115と、を有している。このコーナーポール112のポール部114を本発明の装飾部品用セラミックスで形成したり、点灯部115に替えて本発明の装飾部品用セラミックスで形成したエンブレムを取り付けたりすることにより、コーナーポール112はもとより車体の装飾的価値が向上するので好適である。
また、本発明の車両用装飾部品は、エンブレム111やコーナーポール112だけでなく、ホイールキャップの一部や車体のボンネット上に設けられるフードオーナメントの一部、さらに車内に取り付ける小物やアクセサリーまたはこれらの一部として用いても装飾的価値が向上するので好適である。
・スポーツ用品用装飾部品
図11は、本発明のスポーツ用品用装飾部品を用いたゴルフクラブの一例を示す正面図である。
図11に示すゴルフクラブ120は、シャフト121と、このシャフト121の一端に取り付けられたグリップ122と、シャフト121の他端に取り付けられたヘッド123とを備えている。ヘッド123は、ゴルフボールを捉える部分であるフェース面123Fや地面に接地する部分となるソール面123Sを有しており、図11に示すように、本発明の装飾部品用セラミックスで形成したアクセサリー124がフェース面123Fに埋め込まれており、これにより装飾的価値が向上する。
また、本発明のスポーツ用品用装飾部品は、フェース面123Fだけではなく、ソール面123Sやグリップ122に本発明の装飾部品用セラミックスで形成したアクセサリー124が埋め込まれていても好適である。
図12は、本発明のスポーツ用品用装飾部品を用いたスパイクシューズの一例を示す底面図である。
図12に示すスパイクシューズ130は、例えば、サッカーやラグビーに用いられるものであり、靴底131にはボールを蹴るとき等に軸足を固定するために突起状に形成されたスタッド132が複数装着されている。本発明の装飾部品用セラミックスをこのスタッド132に用いることで、スパイクシューズ130の装飾的価値が向上する。さらに、従来から用いられているアルミニウム合金製のスタッドよりも耐磨耗性が優れているので、スタッド132の交換頻度が少なくなり、交換によるコストを低減することができる。なお、競技中に発生するおそれがあるスタッド132の欠けを防止するために、透明な樹脂でスタッド132の表面を被覆してもよい。
・楽器用品用装飾部品
図13は、本発明の楽器用装飾部品を用いたギターの一例を示す斜視図である。
図13に示すギター140の主な構成は、本体141と、本体141から前方に延設されたネック142と、からなる。ネック142の先端部にはナット143が配設され、ナット143より前方には弦144の張力を調整することができるチューニングベグ145が、それぞれの弦144毎に設けられている。また、弦144を保持してナット143に対して動かないようにするためのクランプ機構146が、ナット143の近くに配設されている。
一方、本体141には、弦144の張力を同時に増大、あるいは減少させて印象的な音効果を与えるためのトレモロ装置147が取り付けられている。トレモロ装置147は、本体141に取り付けられているベースプレート148と、このベースプレート148に保持されて弦144を調律可能に保持するブリッジサドル149と、トレモロ装置を稼働させるトレモロバー150と、により構成されている。
ギター140のベースプレート148,ブリッジサドル149,トレモロバー150等のギター140の構成要素の1つ以上を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、ギター140の装飾的価値が向上するため、このギター140を所有することによる満足感を感じさせることができるとともに多くの観客を魅了することができる。
・装身具用装飾部品
図14は、本発明の装身具用装飾部品を用いた人工歯冠の一例を示す模式断面図である。図14は、歯肉155の内部の顎骨152に埋め込まれた人工歯根(インプラント)153と、人工歯根153に固定された支台(アパットメント)154と、支台154に装着された人工歯冠151とを示している。
人工歯冠151を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、歯が黄金色の輝きを放つため、歯の装飾を好む需要者に高い陶酔感を与えることができる。
また、顎骨152に埋め込まれる人工歯根153は、側面部がスクリュー状に形成されてもよい。このスクリュー状に形成された部分には、新生骨(新成骨ともいう)の生成を誘導する能力が高いキチン,コラーゲン,およびこれらの誘導体の少なくとも1種を含む生体分解性基材からなる硬質の接合層が形成されていてもよい。さらに、支台154の基部には、架橋された上記生体分解性基材よりなる軟質の接合層が、顎骨152の上側に位置する歯肉155に当接するように形成されていてもよい。
本発明の装飾部品用セラミックスは、窒化チタン質焼結体からなるので、生体に適合しやすい。この利点を生かして、人工歯冠151だけでなく、人工歯根153や支台154に本発明の装飾部品用セラミックスを用いることが好ましい。
図15は、本発明の装身具用装飾部品を用いたイヤホンユニットの一例を示す正面図である。
図15に示すイヤホンユニット160は、聴取者の耳殻内に挿入されて音波を発するスピーカ161と、その内部にスピーカ161を収容するケース162と、ケース162に当接するコード導出部163を介してスピーカ161に電気信号を供給するコード164と、を備えている。
このイヤホンユニット160のケース162を本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、装飾的価値が高まり、多くの需要者に視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えられる装身具用装飾部品とすることができる。
図16は、本発明の装身具用装飾部品を用いためがねの一例を示す斜視図である。
図16に示すめがね170は、視力を矯正したり、紫外線から目を保護したりするための一対のレンズ171a,171bと、一対のレンズ171a,171bを連結するブリッジ172と、それぞれのレンズ171a,171bに連結される鎧173a,173bと、ヒンジを介して回動することができるように鎧173a,173bに連結されるテンプル174a,174bと、レンズ171a,171bにそれぞれノーズパッド連結部材を介して取り付けられるノーズパッド175と、を備えている。
めがね170のブリッジ172,テンプル174a,174bおよびノーズパッド175の少なくとも1つを本発明の装飾部品用セラミックスで形成することにより、装飾的価値が高まり、多くの需要者に視覚を通じて高級感,美的満足感および精神的安らぎを与えられる装身具用装飾部品とすることができる。
以下、参考例および本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
参考例1)
表1に示すような純度および平均粒径を有する、窒化チタン粉末と安定化剤を含まないジルコニア粉末とニッケル粉末とを用いて、装飾部品セラミックスが表2に示すような未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量となるように秤量し、混合して調合原料とした。
Figure 0005361866
次に、各調合原料に溶媒としてメタノールを加えて振動ミルに入れ、120時間混合粉砕した後、ポリエチレングリコール等のバインダを調合原料に対して、3質量%添加して混合し、得られたスラリーを噴霧乾燥法により乾燥させて顆粒とした。そして、得られた顆粒を98MPaの圧力で加圧成形して、円柱状の成形体を作製した。次に、この成形体を窒素雰囲気中、600℃で脱脂した後、窒素雰囲気中で、表1に示す焼成温度に2時間保持して、直径が8mm,厚さが15mmの円柱状の焼結体を得た。
そして、回転バレル研磨機を用いて、この円柱状の焼結体にバレル研磨を施し、JIS B 0601−2001で規定する算術平均高さRaが0.05〜0.23μmの表面を有する試料No.1〜23の装飾部品用セラミックスを得た。
各試料の装飾部品用セラミックスの未安定化ジルコニアの含有量を以下の手順で求めた。
X線回折法により測定した単斜晶の(111)および(11−1)の反射ピーク強度,正方晶および立方晶の(111)の反射ピーク強度を用いて、上述した式(1)により全ジルコニアの含有量に対する未安定化ジルコニアの割合Xmを算出した。
そして、ICP発光分析法によりジルコニウム(Zr)元素の含有量を求め、これを酸化物(ジルコニア)に換算して、全ジルコニアの含有量を求めた。そして、得られた未安定化ジルコニアの割合Xmと全ジルコニア含有量とを用い、上述の式(2)により未安定化ジルコニアの含有量を求めた。
また、ニッケルについても、ICP発光分析法により含有量を求めた。
さらに、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、6000倍の倍率で観察して得られた画像を解析することにより、未安定化ジルコニアの結晶粒径の平均値および窒化チタンの結晶粒径の平均値を求め、未安定化ジルコニアの結晶粒径の平均値を窒化チタンの結晶粒径の平均値で除して、窒化チタンの結晶粒子の大きさに対する未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさの割合を求めた。
窒化チタンの結晶に付与されている圧縮応力については、X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス製 D8 DISCOVER with GADDS Super Speed)を用いた2D法により、試料No.1〜23の円柱状の装飾部品用セラミックスの上面における圧縮応力を測定した。
耐磨耗性の評価については、図17に示して上述した耐磨耗性評価装置を用いた。試料No.1〜19の円柱状の装飾部品用セラミックスを所定位置(図17において、装飾部品用セラミックス101の位置)に治具で固定した後、水0.001mに対して半磁器土(粘土の中に磁器土(陶石)を配合した粘土)を10g投入し混合して、水槽104中に泥水を準備した。さらに、おもり105の質量を500gに設定し、ナイロン製の糸(東レ製 銀鱗Σ3号)102が速度60m/分で3000m動くようにと設定した。そして、泥水が付着した糸102を円柱状の装飾部品用セラミックスの外周側で摺動させた。その後、表面形状測定顕微鏡(キーエンス製 測定部VF−7510/コントローラVF−7500)を用いて、糸102を摺動させることによって円柱状の装飾部品用セラミックスの表面に磨耗により生じた傷の最も深い部分を測定した。
破壊靱性K1Cについては、JIS R 1607−1995で規定する圧子圧入法(IF法:Indentation−Fracture法)に準拠して求めた。また、色調およびクラックの評価を目視で行なった。なお、色調については、黄金色を○、銀色がかった黄金色を△、白っぽくくすんだ黄金色を×と示し、クラックについては、クラックが観察されなかった試料を○、クラックが観察された試料を×と示した。結果を表2に示す。
Figure 0005361866
表1および表2に示すとおり、未安定化ジルコニアの含有量が6質量%未満である試料No.1は、他の試料と比較して磨耗深さの測定値が大きかった。すなわち、他の試料に比べて耐摩耗性が劣ることが判る。また、未安定化ジルコニアの含有量が30質量%を超える試料No.22は、冷却したときの未安定化ジルコニアの体積膨張によって過度の圧縮応力がかかっており、この過度の圧縮応力に耐えきれずクラックが生じていた。また、未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より大きい試料No.23は、磨耗深さの測定値が小さく耐磨耗性に優れるものの、未安定化ジルコニアの呈する白色の影響を受け白っぽくくすんだ色調となった。
一方、本参考例に係る試料No.2〜21は、窒化チタンを主成分とし、安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下およびニッケルを含み、未安定化ジルコニアの結晶粒子が窒化チタンの結晶粒子より小さくなっている。これにより、高温に加熱し焼結させた後、室温まで冷却したときに未安定化ジルコニアが体積膨張し、窒化チタンの結晶粒子には高い圧縮応力がかかった状態となり、窒化チタンの結晶粒子は容易に脱粒しないので、磨耗深さの測定値が3.4μm以下と小さく、すなわち優れた耐摩耗性を有し、また高級感,美的満足感および精神的安らぎを与える黄金色の色調を有していた。
特に、試料No.5〜17,19〜21は、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが窒化チタンの結晶粒子の大きさの0.1倍以上0.5倍以下であることから、未安定化ジルコニアの結晶粒子の体積膨張により窒化チタンの結晶粒子には高い圧縮応力がかかった状態になっているため、磨耗深さの測定値が2.2μm以下であり、耐磨耗性がさらに高いことが分かった。
また、用いた窒化チタン粉末の大きさ(平均粒径)のみが異なる試料No.3と試料No.5および試料No.4と試料No.6を比較すると、試料No.5,6は、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが窒化チタンの結晶粒子の大きさの0.5倍以下であることから、磨耗深さの測定値が小さく、窒化チタンの結晶粒子に対する未安定化ジルコニアの結晶粒子の相対的な大きさが耐磨耗性に影響を与えていることが分かった。また、未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが窒化チタンの結晶粒子の大きさの0.1倍未満の試料No.18は、窒化チタンの結晶粒子に対する未安定化ジルコニアの結晶粒子の相対的な大きさが小さいために、得られる耐磨耗性の向上の効果が少なかった。
用いた原料粉末の純度および平均粒径、焼成温度ならびに未安定化ジルコニアの含有量が同じで、ニッケルの含有量が異なる試料No.5〜9を比べると、試料No.6〜8はニッケルの含有量が4質量%以上8質量%以下であり、窒化チタンの結晶粒子同士が強固に結合されているため、破壊靱性を高くすることができるとともに、ニッケルが呈する銀色が窒化チタンの呈する黄金色による試料の色調にほとんど影響を与えておらず、好適であることが分かった。
また、各成分の含有量が同じで、焼成温度が異なる試料No.19〜21を比べると、焼成温度が1600℃以上で焼成した試料No.20,21は、窒化チタンの結晶にかかる圧縮応力が350MPa以上と高いことから、窒化チタンの結晶粒子がより脱粒しにくくなる。さらに、未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下の範囲内において、未安定化ジルコニアを多く含み1650℃で焼成した試料No.21は、磨耗深さの測定値が最も小さかった。
参考例2)
純度が99%,平均粒径が10μmの窒化チタン粉末と、純度が99.5%,平均粒径が1μmの安定化剤を実質的に含まないジルコニア粉末と、純度が99.5%,平均粒径が14μmのニッケル粉末とを用いて、焼結体における各成分の含有量が表3に示す未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量となるように秤量し、混合して調合原料とした。
次に、各調合原料に溶媒としてメタノールを加えて振動ミルに入れ、120時間混合粉砕した後、ポリエチレングリコール等のバインダを調合原料に対して、3質量%添加して混合し、得られたスラリーを噴霧乾燥法により乾燥させて顆粒とした。そして、得られた顆粒を98MPaの圧力で加圧成形して、円板状の成形体を作製した。次に、この成形体を窒素雰囲気中、600℃で脱脂した後、窒素雰囲気中、1620℃の焼成温度で2時間保持して、直径が16mm,厚さが2mmの円板状の焼結体を得た。
次に、この円板状の焼結体にダイヤモンドペーストを用いてラップ加工を施し、JIS B 0601−2001で規定する算術平均高さRaが0.05〜0.23μmの表面を有する試料No.24〜29の装飾部品用セラミックスを得た。
その後、参考例1と同じ方法にて、未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量を求めた。さらに、JIS Z 8722−2000に準拠して、分光測色計(コニカミノルタホールディングス製CM−3700d)を用い、光源をCIE標準光源D65,視野角を10°,測定径を3×5mm,照明径を5×7mmに設定して、試料No.24〜29の装飾部品用セラミックスの表面の色調を測定した。
また、色調については、20歳代〜50歳代の各年代について男女5名ずつ計40名のモニターに、高級感,美的満足感および精神的安らぎの3項目でアンケート調査を実施した。この各項目に対して「得られる」と回答したモニターの比率で、高級感,美的満足感,精神的安らぎのうち1項目が90%以上であって,残り2項目が100%のものは優とし、これら3項目のうち2項目以上が90%以下であるものは良として評価した。
色調の測定結果およびアンケート調査の結果を表3に示す。
Figure 0005361866
表3に示す結果から分かるように、本参考例の装飾部品用セラミックスである試料No.24〜29は、高級感,美的満足感,精神的安らぎの各項目に対して「得られる」との回答を90%以上のモニターから得ることができた。また、試料No.25〜28は、装飾面のCIE1976L*a*b*空間における明度指数L*が60以上70以下であり、クロマティクネス指数aが6.0以上8.2以下、クロマティクネス指数b*が16.5以上24.5以下であることから、高級感,美的満足感,精神的安らぎのモニターの評価がより高く、色調評価結果は「優」となり、本参考例の装飾部品用セラミックスの色調の評価が高いことが分かった。
参考例3)
純度が99%,平均粒径が12μmの窒化チタン粉末と、純度が99.5%,平均粒径が1.5μmの安定化剤を実質的に含まないジルコニア粉末と、純度が99.5%,平均粒径が6.7μmのニッケル粉末とを用いて、焼結体における各成分の含有量が表4に示す未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量となるように秤量し、混合して調合原料とした。なお、試料No.30には、炭化クロムを添加した。
次に、各調合原料に溶媒としてメタノールを加えて振動ミルに入れ、120時間混合粉砕した後、ポリエチレングリコール等のバインダを調合原料に対して、3質量%添加して混合し、得られたスラリーを噴霧乾燥法により乾燥させて顆粒とした。そして、得られた顆粒を98MPaの圧力で加圧成形して、円板状の成形体を作製した。次に、この成形体を窒素雰囲気中、600℃で脱脂した後、窒素雰囲気中、1620℃の焼成温度で2時間保持して、直径が16mm,厚さが2mmの円板状の焼結体を得た。
そして、この円板状の焼結体にダイヤモンドペーストを用いてラップ加工を施し、JIS B 0601−2001で規定する算術平均高さRaが0.05〜0.23μmの表面を有する試料No.30,31の装飾部品用セラミックスを得た。
その後、参考例1と同じ方法で、未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量を求めた。クロムについてもICP発光分析法により含有量を求めた。次に、JIS Z 8722−2000に準拠して、分光測色計(コニカミノルタホールディングス製CM−3700d)を用い、光源にCIE標準光源D65を用い、視野角を10°,測定径を3×5mm,照明径を5×7mmに設定して、装飾部品用セラミックスの装飾面の色調を測定した。測定後、JIS B 7001−1995で規定する耐食試験のうち、人工汗半浸漬試験(23±2℃、24時間放置)を試料No.30,31に準用して耐食試験を行なった。耐食試験後に試料No.30,31の表面の色調を上記と同じ測定方法により測定した。結果を表4に示す。
Figure 0005361866
表4に示す結果から分かるように、クロムを含有している試料No.30は、クロムを含有していない試料No.31に比べ、試験前後の明度指数L*およびクロマティクネス指数a*の変動が少ないことから、クロムを含有していることにより、クロムが空気中の酸素と結合して装飾面に緻密な酸化膜を生成して耐食性の向上を図れることが分かった。これにより、需要者に高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え続けることができることが分かった。
(実施例
まず、純度が99%,平均粒径が12μmの窒化チタン粉末と、純度が99.5%,平均粒径が1.5μmの安定化剤を実質的に含まないジルコニア粉末と、純度が99.5%,平均粒径が6.7μmのニッケル粉末と、純度が99%,平均粒径が7μmの炭化クロム粉末と、純度が99.9%,平均粒径が18.8μmの炭酸マンガン粉末とを用いて、焼結体における各成分の含有量が表5に示す未安定化ジルコニア,ニッケル,クロムおよびマンガンの含有量となるように秤量し、混合して調合原料とした。
次に、参考例3と同じ製造方法にて、試料No.32〜35の装飾部品用セラミックスを得た。なお、炭酸マンガンは、焼成中に分解して炭酸マンガンから二酸化炭素や酸素が焼失し、装飾部品用セラミックス中では、マンガンとして存在した。
また、炭化クロムも焼成中に分解して、炭素が焼失し、装飾部品用セラミックス中では、クロムとして存在した。
その後、参考例1と同様の方法にて、未安定化ジルコニアおよびニッケルの含有量を求めた。クロムおよびマンガンについてもICP発光分析法により含有量を求めた。また、表面の中央部1箇所および周辺部4箇所の計5箇所における色調を測定し、平均値および標準偏差を算出した。結果を表5に示す。
Figure 0005361866
表5に示す結果から分かるように、マンガンを含まない試料No.32に比べて、マンガンを含む試料No.33〜35は、噴霧乾燥によって得られた顆粒がほとんど酸化されていないので、表面における色調のばらつきが少なく、良好であることが分かった。
本発明の装飾部品用セラミックスを用いて、釣糸案内用装飾部品である釣糸用ガイドリング,時計用装飾部品である時計用ケースや時計バンド駒,携帯端末機用装飾部品である携帯電話の各種の操作キーを作製した。何れの装飾部品サンプルも耐磨耗性に優れることから表面に傷が付きにくく、黄金色の色調を長期にわたり維持することができるので、これらの装飾部品を用いれば、高級感,美的満足感および精神的安らぎを長期間与え続ける魅力的な商品を構成することができることが分かった。
本国際出願は、2008年3月24日出願の出願番号「特願2008−075827」である日本での特許出願に対し、優先権を主張するものである。この特許出願「特願2008−075827」は参照することにより本明細書に含まれる。

Claims (13)

  1. 窒化チタンを50質量%以上と、安定化剤を実質的に含まない未安定化ジルコニアを6質量%以上30質量%以下と、マンガンを0.2質量%以上0.4質量%以下と、ニッケルを4質量以上8質量%以下と、クロムを炭化クロム換算で5質量%以下(0質量%を含まず)と、不可避的不純物とからなり、前記未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが前記窒化チタンの結晶粒子の大きさより小さいことを特徴とする装飾部品用セラミックス。
  2. 前記未安定化ジルコニアの結晶粒子の大きさが前記窒化チタンの結晶粒子の大きさの0.1倍以上0.5倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の装飾部品用セラミックス。
  3. 前記窒化チタンの結晶粒子に350MPa以上の圧縮応力が付与されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の装飾部品用セラミックス。
  4. CIE1976L*a*b*空間における明度指数L*が60以上70以下、クロマティクネス指数a*が6.0以上8.2以下、クロマティクネス指数b*が16.5以上24.5以下である装飾面を有することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックス。
  5. 熱伝導率が20W/(m・K)以上26W/(m・K)以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックス。
  6. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする釣糸案内用装飾部品。
  7. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする時計用装飾部品。
  8. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする携帯端末機用装飾部品。
  9. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする生活用品用装飾部品。
  10. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする車両用品用装飾部品。
  11. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とするスポーツ用品用装飾部品。
  12. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする楽器用装飾部品。
  13. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載の装飾部品用セラミックスからなることを特徴とする装身具用装飾部品。
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