外观设计性优异的物品及其制造方法

摘要

本发明提供一种外观设计性优异的物品及其制造方法，制造或提供在为硬质金属制的同时，表面的外观设计性也优异的物品，尤其是能够享受色泽的经时变化(陈旧化)的金属物品。外观设计性优异的物品的制造方法包括将铜合金成型和/或加工为外观设计性物品并对物品的表面进行蚀刻处理，从而使铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化。

说明书

技术领域

本发明涉及外观设计性优异的物品及其制造方法。

背景技术

一直以来，对于手表表壳，为了防止易于机械加工的软质不锈钢母体的磨耗、擦伤而施加作为表层的硬质涂层。但是，硬质涂层存在剥离、开裂的问题。为了应对该问题，提出了一种手表表壳的制造方法，其在通过热处理使铍铜合金硬化后，在外侧生成不锈钢金属材料的层(例如，参照专利文献1(瑞士专利公报CH543764))。

另一方面，近年来，在高档手表的爱好者之间，有享受其色泽的经时变化(陈旧化)的倾向。受此影响，各家高档手表制造商最近发布了在手表表壳中使用了青铜(bronze)的款式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：瑞士专利公报CH543764

发明内容

但是，在如专利文献1那样在母体金属上施加涂层时，由于母体金属的表面被涂层掩盖，因而存在用户无法享受近年流行的母体金属的色泽的经时变化(陈旧化)这样的缺点。即，这样的以往的金属物品存在对于上述近年的趋势而言，制品的外观设计性差这样的问题。此外，由于青铜过软，因此在掉落或冲击时易于变形。

本发明人得到了如下见解：通过将铜合金成型和/或加工成外观设计性物品并对物品表面进行蚀刻处理而使铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化，从而能够制造或提供在为硬质金属制的同时，表面的外观设计性也优异的物品，尤其是能够享受色泽的经时变化(陈旧化)的金属物品。

本发明的目的在于制造或提供在为硬质金属制的同时，表面的外观设计性也优异的物品，尤其是能够享受色泽的经时变化(陈旧化)的金属物品。

根据本发明，提供如下的方式。

[项目1]一种外观设计性优异的物品的制造方法，包括将铜合金成型和/或加工成外观设计性物品并对上述物品的表面进行蚀刻处理而使上述铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化。

[项目2]如项目1中记载的方法，上述外观设计性物品选自由手表的表壳和表盘、钢笔的笔帽和笔杆、眼镜框、以及餐具组成的组。

[项目3]如项目1或2中记载的方法，进一步包括如下工序：通过对使上述结晶组织可视觉识别地显现化了的物品在大气气氛中施加热处理，从而对上述物品的表面赋予陈旧感。

[项目4]如项目1～3中任一项记载的方法，上述铜合金是析出强化型铜合金或时效硬化型铜合金。

[项目5]如项目1～4中任一项记载的方法，上述析出强化型铜合金或时效硬化型铜合金是从CuBe合金、CuNiSn合金、CuTi合金和CuNiSi合金组成的组中选择的至少1种。

[项目6]如项目1～5中任一项记载的方法，上述成型和/或加工通过不伴生塑性变形的方法来进行。

[项目7]如项目1～6中任一项记载的方法，上述蚀刻处理使用氧化剂来进行。

[项目8]如项目1～7中任一项记载的方法，要实施上述蚀刻处理的上述铜合金是经历了均质化处理和/或固溶处理、以及随后的时效处理的铜合金。

[项目9]一种外观设计性优异的物品，由铜合金构成，上述铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化。

[项目10]如项目9中记载的外观设计性优异的物品，上述外观设计性物品选自由手表的表壳和表盘、钢笔的笔帽和笔杆、眼镜框、以及餐具组成的组。

[项目11]如项目9或10中记载的外观设计性优异的物品，其通过项目1～8中任一项记载的方法制造。

附图说明

图1是对精加工后的CuBe合金制手表表壳10(例1)与CuNiSn合金制手表表壳12(例2)进行拍摄而得到的照片。

图2是对蚀刻处理后的CuBe合金20的表面和将CuBe合金20在150℃、大气中加热2小时后的CuBe合金30的表面进行拍摄而得到的照片。

图3是对在图2中所示的CuBe合金20在200℃、大气中加热4小时后的CuBe合金40的表面进行拍摄而得到的照片。

符号说明

10、12：手表表壳，20：蚀刻后的CuBe合金，30、40：在大气中加热后的CuBe合金。

具体实施方式

本发明涉及的外观设计性物品由铜合金构成，是铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化了的物品。通过这样使铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化，能够提供在为硬质金属制的同时，表面的外观设计性也优异的物品，尤其是能够享受色泽经时变化(陈旧化)的金属物品。如上所述，以往的手表表壳中，对母体金属(例如，不锈钢)施加涂层，但由于母体金属的表面被涂层掩盖，存在用户不能享受近年流行的母体金属的色泽的经时变化(陈旧化)这样的缺点。即，这样的以往的金属物品存在对于上述近年的趋势而言，制品的外观设计性差这样的问题。根据本发明，能够适宜地消除这样的问题。

因此，本发明涉及的外观设计性物品优选为硬质的金属物品，其不仅能够对消费者、用户展现出源自铜合金的金属感外观，还能够展现出由经时变化(陈旧化)带来的古董感。作为这样的物品的例子，可列举手表的表壳和表盘、钢笔的笔帽和笔杆、眼镜框、餐具(例如，杯、盅等)等。

构成外观设计性物品的铜合金优选为硬质的铜合金。因而，像青铜那样的过软的铜合金因掉落或冲击时易于变形，因此不优选。尤其是，从强度的观点出发，优选析出强化型铜合金或时效硬化型铜合金。即，析出强化型铜合金和时效硬化型铜合金由于呈现比固溶强化型铜合金、加工硬化型铜合金更高的强度(这种倾向在经历不伴生塑性变形的铸造法等制法的情况下更为显著)，因此能够优选地适用于需要高强度的物品。由于是高强度，因此能够有效地防止掉落或冲击时的外观设计性物品的变形、破损。作为析出强化型铜合金或时效硬化型铜合金的优选例，可列举CuBe合金、CuNiSn合金、CuTi合金、CuNiSi合金以及它们的任意组合。

本发明中所使用的CuBe合金、CuNiSn合金、CuTi合金和CuNiSi合金的典型组成如下所示。

表1

关于构成本发明涉及的外观设计性物品的铜合金，依据JIS Z2245：2016测定的洛氏硬度优选为HRC16～45，更优选为HRC20～45，进一步优选为HRC25～45。通过处于这样的范围内的硬度，从而能够进行铜合金的机械加工，同时还能够有效防止掉落或冲击时的外观设计性物品的变形、破损。

本发明涉及的外观设计性优异的物品可以如下制造：将铜合金成型和/或加工为外观设计性物品并对外观设计性物品的表面进行蚀刻处理，从而使铜合金的结晶组织可视觉识别地显现化。由此，如上所述，能够制造在为硬质的金属制的同时，表面的外观设计性也优异的物品，尤其是能够享受色泽的经时变化(陈旧化)的金属物品。因此，关于铜合金和外观设计性物品的优选方式如上所述，在此省略说明。

铜合金的成型和/或加工优选通过不伴生塑性变形的方法来进行。作为不伴生塑性变形的方法的优选例，可列举铸造法、机械加工。优选铸造法。一般而言，在使用铜合金来成型物品的过程中，出于对象物的成型和提高强度的目的，会通过压延、挤出、拉拔、锻造等塑性加工来施加塑性变形，但经历了塑性变形的铜合金物品无法得到能由肉眼确认大小的结晶组织。在这一点上，通过不伴生塑性变形的方法来进行铜合金的成型和/或加工，能够确实地得到能由肉眼确认大小的结晶组织。

要实施蚀刻处理的铜合金优选经历了均质化处理和/或固溶处理、以及随后的时效处理。即，对于通过成型和/或加工而得到的外观设计性物品，优选在进行蚀刻处理之前，实施均质化处理和/或固溶处理、以及时效处理。此外，蚀刻处理优选使用氧化剂来进行。在蚀刻处理后，优选进一步实施如下工序：通过对结晶组织可视觉识别地显现化了的物品在大气气氛中实施热处理，从而对物品的表面赋予陈旧感。

因此，作为外观设计性优异的物品的优选制造方法，以下对进行(1)熔融和铸造、(2)均质化和固溶、(3)时效处理、(4)精加工、(5)蚀刻处理和(6)在大气中加热的方式进行说明。需说明的是，以下说明的各种条件是以CuBe合金为前提的条件，但这些各种条件能够大致同样地适用于其他析出强化型或时效硬化型铜合金(例如，CuNiSn合金、CuTi合金、CuNiSi合金等)。当然，也可以根据所采用的合金而适当设定更合适的条件。

(1)熔融和铸造

将铜合金熔融并浇铸至铸模中，成型为手表表壳等所希望的外观设计性物品。成型中所使用的铸模没有特别限定，优选为砂模。铜合金的熔融温度只要根据所使用的铜合金的熔点适当确定即可，典型地为1000～1400℃，更典型地为1100～1400℃。如上所述，这样的铸造法由于是不伴生塑性变形的方法，因此能够确实地得到能由肉眼确认大小的结晶组织，在这方面是有利的。

(2)均质化和固溶处理

优选对所得的铸造品实施均质化和固溶处理。由此，能够进行使铸造时的成分不均均匀化，且使添加元素充分固溶。均质化和固溶处理只要将铸造品在稍低于熔点的温度保持预定时间并随后进行急冷即可。这时的保持温度只要根据所使用的铜合金的熔点适当确定即可，典型地为800～1000℃，更典型地为850～950℃。在上述温度的保持时间优选为5分钟～6小时，更优选为30分钟～2小时。

(3)时效处理

优选对经过均质化和固溶的铸造品实施时效处理。在析出强化型铜合金或时效硬化型铜合金的情形下，通过时效处理能够充分提高硬度和强度。时效处理只要通过将铸造品在预定的时效处理温度保持预定的时间而形成析出物来进行即可。时效处理温度只要根据所使用的铜合金的特性适当确定即可，典型地为250～550℃，更典型地为300～500℃。在上述温度的保持时间优选为30分钟～6小时，更优选为1～3小时。

(4)精加工

根据需要，可以对铸造品实施研磨加工等精加工。由此，能够将铸造品成型为更高精度的外观设计性物品。精加工是任选工序，如果在铸造时的成型中能够得到足够精度的铸造品就不需要。图1中显示对精加工后的CuBe合金制手表表壳10与CuNiSn合金制手表表壳12进行拍摄而得到的照片。

(5)蚀刻处理

对外观设计性物品的表面进行蚀刻处理(腐蚀处理)。由此，能够使构成外观设计性物品的铜合金的结晶组织露出，其结果是能够使结晶组织可视觉识别地显现化。蚀刻处理优选通过使外观设计性物品的表面与氧化剂接触而使该表面氧化来进行。作为氧化剂的优选例，可列举硝酸、硫酸、过氧化氢、氯化铁等。图2中显示对蚀刻处理后的CuBe合金20的表面进行拍摄而得到的照片。

(6)在大气中加热

根据需要，可以通过对蚀刻处理后的外观设计性物品在大气气氛中实施热处理，从而对物品的表面赋予经时变化感(陈旧化感)。即，由于蚀刻处理后的外观设计性物品的结晶组织可视觉识别地显现化，因此用户通过长年使用而能够享受其结晶组织的颜色变化，即经时变化感(陈旧感)。但是，通过预先对物品在大气中实施加热处理，能够突显出仿佛已使用了多年那样的经时变化感(陈旧感)，其结果是，能够提高外观设计性制品对于爱好古董的消费者、用户的吸引力。大气气氛下的热处理温度只要根据所使用的铜合金的特性适当确定即可，典型地为100～250℃，更典型地为150～200℃。在上述温度的保持时间优选为30分钟～24小时，更优选1～4小时。图2中显示对CuBe合金20在150℃、大气中加热2小时后的CuBe合金30的表面进行拍摄而得到的照片，另一方面，图3中显示对CuBe合金20在200℃、大气中加热4小时后的CuBe合金40的表面进行拍摄而得到的照片。

(7)变形方式

作为其他制法，也可以通过熔融和铸造(工序(1))得到圆棒状的铸锭，经历均质化和固溶处理(工序(2))以及时效处理(工序(3))后，进行作为精加工(工序(4))的机械加工来成型为手表表壳等所希望的形状。这种情况下，如果进一步进行蚀刻处理(工序(5))和在大气中的加热(工序(6))，则也可以得到与进行上述工序(1)～(6)的制法同样的效果。需说明的是，机械加工是不伴生塑性变形的方法。

(8)小结

根据上述(1)～(7)所说明的制造方法，能够得到硬度高且表面的外观设计性优异的金属材料，能够优选适用于手表的表壳、表盘、钢笔的笔帽、笔杆、眼镜框、餐具(例如，杯、盅等)等。

实施例

通过以下的例子进一步具体说明本发明。

按照如下步骤制作手表表壳并进行了评价。

(1)手表表壳的制作

准备表2中所示种类和组成的析出强化型铜合金。将各铜合金在1200～1400℃熔融并浇铸到砂模中，成型为手表表壳(熔融和铸造)。将所得的铸造品在稍低于铜合金的熔点的温度保持1小时，然后急冷(均质化和固溶处理)。将如此得到的均质化和固溶的铸造品在300℃～500℃保持2小时，形成析出物(时效处理)。对如此进行了时效处理的铸造品实施研磨加工，成型为图1中所示形状的手表表壳(精加工)。图1中显示精加工后的CuBe合金制手表表壳10(例1)和CuNiSn合金制手表表壳12(例2)。在所得的物品的表面倒上浓硝酸(浓度60％)，从而使结晶组织露出(蚀刻处理)。将如此进行了蚀刻处理的物品在大气中在200℃保持24小时，使其变色为褐色或蓝绿色，突显出经时变化感(陈旧感)(在大气中加热)。这样，得到由表2所示的铜合金构成的手表表壳。

(2)评价

对所得的手表表壳进行如下评价。

＜洛氏硬度＞

依据JIS Z2245：2016测定构成手表表壳的铜合金的洛氏硬度(HRC)。结果如表2所示。

＜结晶组织的观察＞

通过目视观察手表表壳的表面，确认了铜合金的结晶组织是否可视觉识别地显现化。结果如表2所示。

替代将铜合金熔融并浇铸到砂模，而对铜合金实施了压延、挤出、拉拔、锻造等塑性加工，得到塑性加工品，除此之外与例1同样地操作，制作手表表壳并进行了评价。结果如表2所示。

替代CuBe合金，使用了表2所示组成的铝青铜，除此之外与例6同样地操作，制作手表表壳并进行了评价。需说明的是，在洛氏硬度的测定中，由于铝青铜过软而不能由HRC来测定，因而由软质用的HRB进行测定，将测量值换算为HRC。结果如表2所示。

替代CuBe合金，使用了表2所示组成的铝青铜，除此之外与例1同样地操作，制作手表表壳并进行了评价。需说明的是，在洛氏硬度的测定中，由于铝青铜过软而不能由HRC来测定，因而由软质用的HRB进行测定，将测量值换算为HRC。结果如表2所示。

表2

*表示比较例。