CN1517154A - 用于涂覆机的棒条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于涂覆机的棒条包含：圆柱形基材，在基材表面上形成的且经受抛光处理的中间层和在中间层表面上形成的且经受抛光处理的耐磨性膜。所述中间层是一种依靠扩散方法通过重整基材的表面而形成的扩散层。具体而言，由于中间层成为基材的一部分，中间层牢固地固定于基材并且不可能与基材分开。根据本发明，提供了具有高耐久性的用于涂覆机的棒条及其制备方法，该棒条防止了在其上涂布涂敷溶液的基材目标的表面上发生瑕疵。

Description

用于涂覆机的棒条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种在其表面形成耐磨性薄膜的用于涂覆机的棒条及该棒条的生产方法。更具体而言，本发明涉及一种最适宜用于在基材目标如连续移动的网状物(web)或类似物上涂布涂敷溶液的用于涂覆机的棒条和制备用于涂覆机的棒条的方法。
背景技术
当制造光敏材料、照相平版印刷材料、磁记录材料、记录纸材料、光敏平版印刷版等时，一种方法已经被广泛地采用，其中当将在其上将要涂布涂敷溶液的由薄金属板、纸张、薄膜或类似物制成的片状或网状元件(以下称为基材目标)连续地在纵向方向移动时，沿着其单表面涂布涂敷溶液(光敏溶液)。
当向基材目标的表面涂布涂敷溶液时，通常安置用于涂覆机的棒条(长棒)以紧靠基材目标的表面。然后，在向棒条的表面涂布涂敷溶液的同时，将用于涂覆机的棒条旋转，以在基材目标表面涂布涂敷溶液。将此涂布方法称为刮棒涂布方法。
将用于涂覆机的棒条形成为具有圆形断面的圆棒，在其表面沿着其圆周的方向形成凹槽的圆棒或具有绕于其上的长线的圆棒。在用于涂覆机的棒条的表面上，通常进行表面重整处理，以形成耐磨性薄膜。可以通过各种方法如电镀、物理沉积、化学沉积等方法形成薄膜。
当在用于涂覆机的棒条的表面形成突出部分或凹陷部分，即不规则部分时，在涂布涂敷溶液的基材目标表面上显现不良的瑕疵(主要是刮痕)。因而，在棒条的基材表面上进行抛光处理(lapping process)以制备光滑的表面，并且通过表面重整处理在其上形成耐磨性膜。
但是，常规的用于涂覆机的棒条的第一个问题在于：即使当棒条的基材表面进行了如上所述适宜的抛光处理，瑕疵仍然经常发生在涂布过涂敷溶液的基材目标的涂层表面上。
为此原因，如下所述对溶液做出了许多努力。即，在棒条的基材和薄膜之间提供中间层，以防止薄膜剥离并且防止瑕疵在涂布涂敷溶液的基材目标的涂层表面上出现(例如，参见专利文献1和2，即JP-A 6-64087和12-354808)。
但是，专利文献1公开了一种实例，其中为了防止薄膜的分离，抑制了用熔融锌电镀的薄钢板和合成树脂中间层之间粘附力的减少。但是，在此情况下，没有能够完全解决上面所述的问题。此外，专利文献2公开了一种实例，其中为了即使在用于涂覆机的棒条施加强影响力的环境中，防止在薄膜上发生裂纹或剥离，提供了中间层，以便薄膜的硬度沿着从最上层开始直到最下层向下方向逐渐减小。但是，与专利文献1的情况类似，此实例不能解决上面所述的问题。
此外，发生了常规的用于涂覆机的棒条的第二个问题，特别是当在高速度下向阳极氧化铝板上涂布涂敷溶液时。在此情况下，存在一个不良的作用，即在棒条表面上形成的耐磨性膜开始磨损或在短时期内分离，并且由此棒条的涂布准确性恶化。
此外，常规的用于涂覆机的棒条的第三个问题在于：当在棒条上形成薄膜时，微小的裂纹(碎片)倾向于在薄膜上出现。此问题对于改善生产用于涂覆机的棒条的生产率构成了障碍。
在JP-A 2000-901，2000-343012，2000-354808，2000-334349和4-048956(以下分别称为专利文献3，专利文献4，专利文献5，专利文献6和专利文献7)中公开了对于克服第二和第三个问题的现有技术。
专利文献3公开了一个实例，其中为了形成硬铬电镀膜或无定形铬电镀膜，将膜的最大粗糙度设置为0.8μm或更小，并且薄膜的厚度为1.5μm至30μm。但是，在此实例中，假定当增加薄膜的厚度时，薄膜将更容易被剥离。
再有，专利文献3没有公开薄膜的硬度，由此需要做出进一步的改进，以降低在薄膜被磨损掉处的速度。
专利文献4公开了形成的陶瓷膜或金刚石膜的厚度相对于在用于涂覆机的棒条表面的突出部分的平坦表面的宽度的比率。但是，在此文献所公开的实例中，如果在不考虑平坦表面宽度的条件下确定薄膜的厚度，那将是理想的。
专利文献5公开了一个实例，其中由若干层组成薄膜并且形成中间层，以使薄膜难以剥离。但是，没有提供具体的使中间层膜难以剥离的措施。此外，在此实例中，如果将薄膜的性能评估限制为一单层，那将是理想的。
专利文献6公开了一个实例，其中在棒条的基材的表面形成陶瓷膜或金刚石膜作为薄膜，在基材中形成凹槽，并且规定了由凹槽形成的每一个突出部分的曲率半径。此外，在专利文献6中，描述了在棒条轴方向由凹槽形成的突出部分尾部的曲率半径与膜厚度的关系。但是，由于切割突出部分所需要的工作量相当大，因此预计切割工作需要相当多的时间。
此外，在专利文献6中，对薄膜没有进行考虑，所以对于薄膜被磨损掉的地方降低速度方面的进一步改进具有余地。
此外，专利文献7公开了一个实例，其中为了提高耐磨性能，直接在棒条的表面或通过中间层形成氮化钛层作为防磨损膜。但是，由于通过电镀形成了作为中间层的硬铬层，并且未公开作为薄膜的氮化钛层的厚度，怀疑中间层的剥离将会发生。
本发明的发明人试图通过使具有更高精度的棒条基材表面光滑来解决上面所述的问题，但通过此种努力没有解决这些问题。
因此，本发明的发明人分析了在其具有高精度的薄膜被光滑过的基材表面上形成的薄膜表面的状态。作为结果，本发明人发现：在薄膜的表面可能已经出现了微小的突出和凹陷部分或不规则部分，由此当使用用于涂覆机的棒条时，瑕疵(主要是刮痕)发生在其上涂布涂敷溶液的基材目标的表面上。此外，本发明人发现：伴随用于涂覆机的棒条的使用，薄膜的突出和凹陷部分的数目减少。但是，本发明人还发现：由于突出和凹陷部分在使用用于涂覆机的棒条的初始阶段的存在，所以在其上涂布涂敷溶液的基材目标表面上发生的瑕疵为深。
本发明人还认识到，当使用具有高硬度和良好耐磨性能的薄膜时，用于涂覆机的棒条的使用不会消除突出和凹陷部分。在此情况下，本发明人再发现：在一段长的时期过后，瑕疵倾向于在涂布涂敷溶液的基材目标的表面上形成。
按照上面所述研究的结果，本发明人想出这样的主意，即作为防止瑕疵在涂布过涂敷溶液的基材表面上形成的方法，在薄膜的表面进行抛光处理的方法。
此外，本发明的发明人发现：微小的突出和凹陷部分出现在任何一层或多层中间层的表面上。从耐磨性性能方面考虑，位于最上层表面上的薄膜通常具有高的硬度，并且不能增加薄膜的厚度以防止碎片。因而，在薄膜上倾向于形成突出部分，原因在于在中间层上已经形成了的突出部分。本发明人发现，因为这点，当通过使用用于涂覆机的棒条而向基材目标涂布涂敷溶液时，刮痕倾向于在涂布过涂敷溶液的基材目标的表面上发生。
因此，本发明的发明人也想出了这样的主意：在中间层的表面上进行抛光处理的方法作为防止瑕疵在其上涂布涂敷溶液的基材目标的表面上发生的方法。
此外，本发明的发明人发现：薄膜碎片经常发生，这是中间层的剥离所导致的结果。因而，本发明人发明了一种使中间层难以从棒条的基材剥离的方法，并且通过进行实验和研究得出了本发明的结论。
发明内容
考虑到上面所述的情形，本发明的一个目的在于提供一种具有高耐久性的用于涂覆机的棒条及其制备方法，其在下面的情况下使用，防止在其上涂布涂敷溶液的基材目标表面上发生瑕疵，并且在棒条的表面形成的薄膜上防止裂纹和剥离的发生发展。
根据本发明的第一方面，用于涂覆机的棒条包含：圆柱形基材，在基材表面上形成的中间层和在中间层表面上形成的耐磨性膜。中间层是一种依靠扩散方法通过重整基材的表面而形成的扩散层。
优选中间层(扩散层)和薄膜的厚度为0.2μm或更多。当薄膜的厚度小于0.2μm时，该厚度对防止薄膜的磨损是不够的。此外，薄膜的表面由于棒条的表面粗糙度而变得粗糙，所以难以保证薄膜的光滑度。此外，防止中间层变得太厚，以便中间层不容易剥离。中间层的厚度根据材料的质量而变化，但在用于实际目的的多数情况下，中间层的厚度为约2至70μm。
对于膜，优选采用DLC膜(金刚石状碳膜)，TiN膜(氮化钛膜)，TiCN膜，CrN膜，TiC膜，Al2O3膜，Cr2O3膜，SiO3膜，Ti2O3膜，AlN膜，ZrN膜，SiC膜等。但是，可以没有特别限制地使用任何耐磨性膜。制备该膜的方法可以是离子电镀方法，电镀方法或类似方法并且其不局限于一种具体的方法。
当通过扩散方法在基材的表面上形成中间层时，由离子硝化方法或类似方法通过重整基材的表面来形成中间层。因此，由于整体地具基材形成中间层，其极其难以分离中间层与基材。中间层的材料不特别局限于一种具体的材料。
优选以下面所述的方式选择中间层的材料。即，中间层的热膨胀系数应当低于基材的热膨胀系数但高于薄膜的热膨胀系数，或者备选地，高于基材的热膨胀系数和低于薄膜的膨胀系数。因此，即使棒条的温度变化和由此在薄膜上由于基材和薄膜热膨胀系数的差异而产生热应力，中间层也能够对热应力起到调和(tempering)作用。因而，可以降低在薄膜上产生的热应力，并且即使当在形成薄膜时棒条的温度发生变化，或当其使用时在棒条的表面上施加剪应力或法向应力之时，在薄膜上难以出现裂纹或剥离。
可以形成若干中间层。因此，当中间导层的厚度具有所规定的厚度或更大时，在中间层上比形成单中间层的情况更少地发生碎片。此外，在此情况下，以下面的方法一一选择各层的材料。即，在薄膜侧的方向从基材侧开始分别形成中间层的各层的热膨胀系数依次变得更大，或者在薄膜侧的方向从基材侧开始，它们依次变得更小。因此，即使当基材和薄膜热膨胀系数的差异很大，也可以防止在薄膜上发生大的热应力。
如上所述，根据本发明的第一方面，由于通过进行扩散方法在基材的表面上形成了扩散层作为中间层，所以中间层成为基材的整体部分。因而，中间层牢固地与基材固定，并且特别难以将中间层与基材分离。
根据本发明的第二方面，中间层的表面和薄膜的表面经受抛光处理方法。
中间层的表面和薄膜的表面进行抛光处理方法的类型不局限于一种具体的类型。
根据此方面，由于中间层的表面进行了上面所述的抛光处理，所以即使当轧制不均匀性发生在基材上，也可以通过抛光处理方法消除轧制的不均匀性。此外，当使用用于涂覆机的棒条时，可以防止力过分地施加在在其上涂布涂敷溶液的基材目标表面上的特定部分。由此避免了条状瑕疵的产生。此外，可以除去在中间层表面上其高度可以变化的不规则表面，如微小的突出和凹陷部分。因而，可以防止在中间层表面上其高度可以变化的微小突出和凹陷部分在薄膜的表面上产生不利的影响。
此外，由于薄膜的表面经过抛光处理，即使当在形成薄膜时在薄膜上形成了突出和凹陷部分，或不规则表面，也可以除去该突出和凹陷部分。因此，当使用用于涂覆机的棒条时，可以防止在其上涂布涂敷溶液的基材目标表面上发生瑕疵。
根据本发明的第二方面，将中间层和薄膜的表面进行抛光处理。在此情况下，中间层并不必需是由离子硝化方法或类似方法通过重整基材的表面而制备的重整型层。换言之，可以通过电镀由Ni，Cr，W，Co等制成的普通膜来形成中间层。
否则，可以采用离子氮化物层，硬铬层或非电解镍层作为中间层。
简而言之，在根据本发明方面的用于涂覆机的棒条中，可以将电镀膜、离子电镀膜和通过离子硝化方法重整的膜用作中间层。其材料或其生产方法没有必要特别局限于具体的材料或具体的方法。
根据本发明的第三方面，将中间层的厚度设置为3μm至60μm。
因此，可以满意地保证扩散层的光滑度，并且可以防止过分厚的中间层和由此引起的困难。
根据本发明的第四方面，薄膜是由离子电镀方法形成的离子电镀膜。由于离子电镀膜的硬度相对高，因此可以实现具有高耐磨性的优异的用于涂覆机的棒条。
当薄膜为离子电镀膜作为根据本发明第四方面的用于涂覆机的棒条的情况时，中间层可以是电镀膜或离子电镀膜。膜的类型或其生产方法不特别局限于一种具体的材料或具体的生产方法。当形成具有高硬度的层作为中间层时，理想地确定中间层的厚度，以便碎片不会发生。实际上，当中间层由电镀膜制成时，中间层的厚度通常3至12μm。当中间层由离子镀膜制成时，中间层的厚度通常0.2至5μm。
根据本发明的第四方面，可以得到这样一种用于涂覆机的棒条，即在其表面上具有薄膜，薄膜具有高硬度并且因此难以与基材分离。
此外，当中间层的表面按照上面所述的第二方面经受抛光处理时，用于涂覆机的棒条可以同时从其中获得有益的效果。
在根据本发明第一至第四方面的用于涂覆机的棒条中，这样分别选择层的材料，以便在薄膜侧方向从基材侧开始，层的热膨胀系数依次逐渐增加，或备选地，在薄膜侧方向从基材侧开始，逐渐降低。因此，即使当基材与薄膜之间的热膨胀系数的差异很大，也可以调和施加在薄膜上的应力，因而在薄膜上难以发生裂纹。
根据本发明的第五方面，将薄膜的厚度设置为0.2至5μm。当薄膜的厚度低于0.2μm时，如上所述，厚度对于膜避免磨损是不够的，此外它难以保证薄膜的光滑度。此外，由于离子电镀膜的硬度通常高于由其它方法形成的膜，当离子电镀膜的厚度大于5μm时，碎片倾向于发生在薄膜上。通过设置薄膜的厚度为5μm或更小，可以容易地防止在薄膜上发生碎片。
当通过湿式电镀方法形成作为薄膜的硬铬膜时，薄膜在抛光处理之后的硬度为约800Hv并且达不到1000Hv。另一方面，考虑到薄膜的耐磨损性，优选薄膜在抛光处理之后的表面硬度为1000Hv或更高。
因此，薄膜的维氏硬度为1000Hv或更高。在这些情形下，得到其表面耐磨损性充分高的用于涂覆机的棒条。例如，当薄膜的材料为TiN或DLC(金刚石状碳)或类似物时，薄膜在抛光处理之后的硬度可以达到1000Hv或更高。
此外，更优选薄膜的维氏硬度为1000Hv至2000Hv且薄膜的厚度为0.2μm至3.0μm。
当薄膜的维氏硬度高于2000Hv时，增加了在薄膜表面产生的残余应力。因此，所谓的脆性倾向于出现在薄膜中，正如增加了薄膜的厚度的情况一样，并且碎片如裂纹和剥离倾向于发生。另一方面，当薄膜的维氏硬度低于1000Hv时，不能获得薄膜的足够的耐磨损性。
特别优选薄膜的维氏硬度为1000Hv至1800Hv且薄膜的厚度为0.2μm至2μm。由这种薄膜，可以容易保证薄膜的耐久性(韧性)。
根据本发明的第六方面，在基材的表面上形成用于控制涂敷溶液量的凹槽。通过这种措施，可以得到具有良好耐久性的用于涂覆机的棒条，其中在适宜地控制了涂敷溶液量之后，可以涂布涂敷溶液。
根据本发明的第七方面，由凹槽形成的顶部角部的曲率半径分别为10μm或更大。通过这种措施，薄膜难以在顶部角部处分离并且容易防止在涂布涂敷溶液的基材表面上出现条状刮痕。当将具有高硬度的离子电镀膜形成为薄膜时，上面所述的本方面显示了特别优异的效果。
根据本发明的第八方面，一种制备用于涂覆机的棒条的方法包含如下步骤：在圆柱形基材表面上，形成扩散层作为中间层的步骤，该扩散层是按照扩散方法通过重整基材的表面而得到的；对中间层的表面进行抛光的步骤；在中间层的表面上形成耐磨性膜的步骤；和对膜的最上层表面进行抛光的步骤。
用此方法，将中间层(扩散层)进行抛光处理。由此，即使当轧制不均匀发生在基材上时，也可以容易地消除轧制不均匀性。此外，如上所述由于中间层牢固地与基材固定，并且难以在抛光处理中将中间层与基材分离，所以可以相当容易地进行抛光处理。此外，可能可以除去在中间层表面上其高度可以变化的不规则部分，如微小的突出和凹陷部分。因而，可以防止在中间层表面上其高度可以变化的微小突出和凹陷部分在薄膜的表面上产生不利的影响。
在抛光处理中的研磨深度的理想值取决于形成中间层和薄膜所使用的方法(表面重整方法或类似方法)，并且通常为0.2μm至5μm。抛光方法不特别局限于一种具体的方法。
根据本发明的第九方面，于600℃或更低的温度条件下形成中间层和薄膜。
因此，由于于低温下形成中间层和薄膜，所以可以降低由于基材、和中间层与薄膜这两者之间热膨胀系数的差异所导致的在中间层和薄膜上产生的残余应力。因此，可以容易地防止由残余应力所导致的薄膜上裂纹和剥离的发生。
根据本发明的第十方面，采用的薄膜形成方法是离子电镀方法。因此，可以在低温下形成薄膜并且可以形成具有良好耐磨性的薄膜。
根据本发明的第十一方面，多数情况下交替地进行中间层的形成步骤和中间层的抛光处理步骤。
通过这些措施，当进行具有规定厚度的中间层时，在中间层上的碎片比其中形成由单层组成中间层的情况更少发生。此外，以下面的方法选择分别形成中间层的各层的材料。即，在薄膜侧方向从基材侧开始，分别形成中间层的各层的热膨胀系数依次逐渐增加，或备选地，在薄膜侧方向从基材侧开始，依次逐渐降低。因此，即使当基材与薄膜之间的热膨胀系数的差异很大，也可以避免施加在薄膜上的大级别的热应力。
预先将基材的表面进行抛光处理。如此，可以消除在基材表面上其高度可以变化的突出和凹陷部分产生不利的影响。
根据本发明的第十二方面，通过抛光方法对中间层进行抛光直到中间层的最大表面粗糙度达到0.2μm，并且在最上层表面的抛光处理中，对薄膜的表面进行抛光直到薄膜的最大表面粗糙度达到0.2μm。
结果，满意地防止了在基材目标上发生瑕疵。优选中间层和薄膜的最大表面粗糙度为0.1μm或更低。因此，可以可靠地防止在用于涂覆机的棒条投入使用之后的初始阶段易于出现的刮痕。
根据本发明的第十三方面，在基材的表面上形成用于调节涂敷溶液量的凹槽。由此可以制备具有良好耐久性的用于涂覆机的棒条，其中在适宜地调节了涂敷溶液量之后，可以涂布涂敷溶液。
在此，本发明的发明人分析了用于涂覆机的棒条的表面状态，该棒条包含：在其上形成用于控制涂敷溶液量的凹槽的基材表面。作为结果，本发明人发现：在形成凹槽的顶部的最高点产生了波状变化，主要是因为轧制的不均匀。参考附图给出了上面的详细解释。如图24所示，在基材582形成凹槽588的顶部589的最高点处的高度至多为约1μm。因此，本发明人发现如下的事实。即，当使用其中基材582的表面进行过表面重整处理的用于涂覆机的棒条时，顶部的最高点由强烈的挤压力而靠近向其涂布涂敷溶液的基材目标的表面的有限的部分。作为结果，条状刮痕发生在向其涂布涂敷溶液的表面上。
因而，优选对基材的表面进行抛光直到形成凹槽的顶部的最高点处的高度达到0.5μm或更低。
因此，即使当顶部的最高点处的高度变化时，也可以满意地消除这种变化。因而，可以防止力过分地施加在在其上涂布涂敷溶液的基材目标表面上的特定部分，由此避免了在其上产生条状刮痕。在这些情形下，优选调节中间层的厚度，以便由基材的凹槽形成的突出和凹陷部分不过分轻微。
附图说明
图1所示为其中通过使用根据本发明第一实施方案的用于涂覆机的棒条向网状物涂布涂敷溶液状态的侧面剖视图。
图2是根据明第一实施方案的用于涂覆机的棒条局部放大的侧面剖视图。
图3所示为其中通过使用根据本发明第二实施方案的用于涂覆机的棒条向网状物涂布涂敷溶液状态的侧面剖视图。
图4所示为在第二实施方案中在其上预先形成凹槽的基材的局部放大侧面剖视图。
图5所示为其中在基材上形成中间层的状态的局部放大侧面剖视图。
图6所示为其中将中间层的表面抛光的状态的局部放大侧面剖视图。
图7所示为其中在中间层上形成薄膜的局部放大侧面剖视图。
图8所示为其中将薄膜表面抛光的状态的局部放大侧面剖视图。
图9所示为其中向其涂布涂敷溶液的网状物表面紧靠根据本发明的第二实施方案的用于涂覆机的棒条上的状态的局部放大侧面剖视图。
图10所示为实施例3的实验结果图。
图11所示为通过使用根据本发明的第三实施方案用于涂覆机的棒条向网状物涂布涂敷溶液状态的侧面剖视图。
图12所示为根据本发明的第三实施方案用于涂覆机的棒条结构的局部放大侧面剖视图。
图13A至13C所示为在实施例4(实施例4是证明第三实施方案的实施例之一)中使用本发明用于涂覆机的棒条进行涂布实验之后，棒条表面状态(即，在棒条表面没有发生碎片的良好状态)各自的放大视图。
图14A至14C所示为在实施例4(实施例4是证明第三实施方案的实施例之一)中使用常规的用于涂覆机的棒条进行涂布实验之后，棒条表面状态(即，在棒条表面发生碎片的不良状态)各自的放大视图。
图15所示为在实施例4(实施例4是证明第三实施方案的实施例之一)中使用R型棒条进行涂布实验而得到的实验结果图。
图16所示为根据本发明第四实施方案的用于涂覆机的棒条结构的局部放大侧面剖视图。
图17所示为其中使用在本发明第五实施方案制备的用于涂覆机的棒条状态的侧面剖视图。
图18所示为在本发明第五实施方案中用于生产用于涂覆机的棒条的离子电镀装置的腔室的结构的透视图。
图19所示为在本发明第五实施方案中用于生产用于涂覆机的棒条的离子电镀装置中棒条和离子源之间位置关系的示意侧视图。
图20所示为根据第五实施方案用于生产用于涂覆机的棒条的基材的局部、侧面剖视图。
图21所示为在实施例7进行实验时，在腔室中提供模型(dummy)基材和硅晶片的透视图。
图22所示为实施例7得到的棒条膜厚度分布的测量结果图表。
图23所示为采用用于涂覆机的棒条作为其刮擦掉涂布至网状物的涂敷溶液的多余部分的类型的棒条的侧面剖视图。
图24所示为其中预先形成凹槽的常规用于涂覆机的棒条的基材局部放大侧面剖视图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施方案。在本发明的实施方案中，为简便起见，将用于涂覆机的棒条简单地称为棒条。
[第一实施方案]
如图1所示，根据本发明第一实施方案的用于涂覆机的棒条10(以下简称为棒条10)是一种用来向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且同时调节涂敷溶液量的棒条。
如图2所示，在棒条10上，在其表面形成了用于调节涂敷溶液量的凹槽18的基材12上形成耐磨性膜14。在基材12表面的圆周方向(即，在垂直于轴向并且沿着网状物W移动方向延伸的方向)形成了若干凹槽18。基材12通常是由不锈钢制成的。
为了制备棒条10，在圆柱形元件的表面上，在圆周方向(即，在垂直于轴向并且沿着网状物W移动方向延伸的方向)最初交替地形成底部和顶部。作为结果，形成了具有许多在其上形成的凹槽18的基材12。
当通过轧制形成凹槽18时，通过抛光处理，将顶部19最高点处在薄膜14形成之后的高度理想地设置为0.5μm或更低。因而，可以消除形成凹槽18时发生的轧制不均匀性。在此情况下，预先规定待形成的薄膜14的量，以便在抛光处理之后薄膜14的厚度保持适宜。
接着，在基材12的表面上形成薄膜14。当通过离子电镀装置形成薄膜时，可以在相对低的温度形成薄膜。因此，可以减少棒条在形成薄膜的时间和于室温将其放置的时间之间的温差，并且难以在薄膜14上发生裂纹或剥离。
此外，对薄膜14的表面进行抛光处理。如此，即使当在薄膜形成之后在薄膜14的表面上形成突出和凹陷部分，或不规则部分时，也可以通过抛光处理除去突出和凹陷部分。因而，当使用棒条10时，瑕疵没有发生在向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面上。
[实施例1]
对于如上所述的基材12，使用由不锈钢制成的且直径为10mm的基材，并且在其表面上形成薄膜14。此时，作为参数改变薄膜14的材料种类，薄膜的厚度和是否进行抛光处理。制备的棒条列于表1中。
表1
    序号     表面重整方法   磨石(Grindstone)粗糙度[μm]     膜厚度[μm]     抛光量[μm]   最大表面粗糙度Rmax[μm]   最高点处波状部分的宽度[μm]   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
    1     硬铬   -     10     无   0.5   0.6   ×
    2     硬铬   0.3     10     0.5   0.2   0.4   ○
    3     硬铬   0.3     10     1   0.2   0.4   ○
    4     TiN   -     2     无   0.5   0.6   ×
    5     TiN   0.3     2     0.1   0.3   0.6   △
    6     TiN   0.3     2     0.2   0.2   0.5   ○
    7     DLC   -     2     无   0.5   0.6   ×
    8     DLC   0.3     2     0.1   0.3   0.5   △
    9     DLC   0.3     2     0.2   0.2   0.4   ○
    10     硬铬   0.3     10     0.5(表面处理前)   0.5   0.4   ×
    11     硬铬   0.3     10     1.0(表面处理前)   0.5   0.4   ×
    12     硬铬   0.55     10     0.5   0.4   0.4   ×
    13     硬铬   0.55     10     1   0.4   0.4   ×
向其涂布涂敷溶液的表面状态：“○”表示没有刮痕，“△”表示刮痕在1m×1m范围内的儿个位置发生，“×”表示刮痕在整个表面之上发生。
将如上所述的由此制备的每一种棒条用来进行其中向以70m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。如图1所示，棒条的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，该棒条表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。
然后，观察在其上涂布过涂敷溶液的网状物W表面实验后的状态。实验结果示于表1中。在表1所示的“向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)”中，分别地，“○”表示没有刮痕，“△”表示刮痕在1m×1m范围内的几个位置发生，并且“×”表示刮痕在整个表面之上发生。在表1中，具有“(表面处理前)”描述的项表示在形成薄膜14之前，对基材的表面进行修整加工。没有“(表面处理前)”描述的项表示在形成薄膜14之后，对基材的表面进行修整加工。
从表1清楚地看出，当薄膜14是硬铬膜并且其最大表面粗糙度Rmax为0.5μm或0.4μm时，即使最高点处的高度为0.4μm，刮痕也发生在向其涂布涂敷溶液的网状物W的整个表面之上。上面所述的现象在这样两种情况下都发生：一种情况，在形成薄膜14之前，对基材的表面进行修整加工和另一种情况，在形成薄膜14之后，对基材的表面进行修整加工。此外，发现在最大表面粗糙度Rmax为0.2μm时，即使使用硬铬膜，完全可以防止刮痕在向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面上发生(在此情况下，顶部最高点处的高度为0.4μm)。
此外，还发现：不管薄膜14是TiN膜或是DLC膜，当最大表面粗糙度Rmax为0.5μm时，刮痕也发生在向其涂布涂敷溶液的网状物W的整个表面之上(在这两种情况下，顶部最高点处的高度为0.6μm)。观察到：当Rmax为0.3μm时，它的作用是防止一些刮痕的发生。然后，如从表1清楚地看出，当Rmax为0.2μm时，可以完全防止在向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面之上刮痕的发生。
因而，在本实施例中，结论是：优选薄膜14的最大表面粗糙度Rmax小于0.5μm，更优选为0.3μm或更小并且最优选为0.2μm或更小。当薄膜的表面粗于0.2μm时，刮痕可以发生在向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面之上。此外，认为难以使在任何一种棒表面上的抛光量均匀，并且因而可能发生棒条直径的不均匀性。
此实施例所示为使用磨石的抛光处理。但是，也可以由使用薄膜或研磨颗粒的抛光处理得到相同的效果。
[第二实施方案]
如图3所示，根据本发明第二实施方案的棒条110是一种用来向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且同时调节涂敷溶液量的棒条。
如图8和9所示，棒条110包括：基材112，在基材112上形成的中间层113和在中间层113表面上形成的耐磨性膜114。基材112通常是由不锈钢制成的。
当通过离子电镀装置进行中间层113和薄膜114时，可以在相对低的温度形成中间层和薄膜。由此，可以减少棒条在形成薄膜的时间和于室温将其放置的时间之间的温差。因而，降低了由于热膨胀系数的差异所导致的于中间层113或薄膜中保留的热应力度，并且因而，裂纹或剥离很少发生在薄膜114或中间层113上。
此外，中间层113是通过扩散方法在基材112的表面上形成的扩散层。在此情况下，由于中间层113是作为基材的整体部分形成的，所以特别难以将中间层与基材分开。
当选择中间层113和薄膜114的材料时，以这样的方式选择它们，即，使基材112，中间层113和薄膜114的热膨胀系数分别依次增加，或者备选地，依次降低。因此，即使当棒条的温度发生变化和由于基材112和薄膜114之间热膨胀系数的差异所导致的热应力发生在薄膜114上时，中间层113仍然可以作为调节材料，并且因而，发生在薄膜114上的热应力很小。
此外，例如，即使当将在增加薄膜的厚度时倾向于发生碎片的高硬度的陶瓷用来形成薄膜114时，由于已经形成了中间层113，所以可以保证从薄膜114开始直到基材112的厚度，并且也可以避免一定量的磨损。
为了制备棒条110，首先制备在其上形成了许多凹槽118的基材112。通过下面的方法形成凹槽：在圆周方向(即，在垂直于轴向并且沿着网状物W移动方向延伸的方向)在圆柱状部件表面上交替地形成底部和顶部。
然后，在基材112的表面上形成中间层113(参见图5)，并且将中间层113表面抛光(参见图6)。
当通过轧制形成如上所述的凹槽118时，通过抛光处理，将顶部119最高点处在薄膜114形成之后的高度理想地设置为0.5μm或更低。因而，可以消除形成凹槽118时发生的轧制不均匀性。此外，在此情况下，预先规定待形成的中间层113的量，只要在抛光处理之后中间层113的厚度并不是不适宜的即可。
此外，形成薄膜114(参见图7)，将薄膜114的表面抛光，并且由此得到棒条110(参见图8)。
如上所述，在根据第二实施方案的棒条110中，在基材112和薄膜114之间提供中间层113，并且将中间层113的表面抛光。然后，形成薄膜114并且将薄膜114的表面再抛光。
因而，即使当在中间层113的表面上形成突出部分113T时(参见图5)，通过抛光中间层113的表面而除去突出部分113T。因此，用一个简单的方法，可以防止在中间层113上的突出部分113T出现在薄膜114上的不良影响。作为结果，可以防止由于突出部分113T所导致的瑕疵发生在向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面上。
此外，即使当在薄膜114的表面上形成突出部分114T时，薄膜114的表面经过抛光处理并且除去了突出部分114T。因此，可以防止由于突出部分114T所导致的瑕疵发生在向其涂布涂敷溶液的基材目标(构件目标)的表面上。
此外，由于形成了中间层，即使用具有高硬度的薄膜114涂覆了中间层，也难以在薄膜114上发生碎片。因此，延长了棒条的寿命，并且减少了所使用的棒条数，由此可以显著地降低成本，降低棒条的更换频率，并且提高生产线的设备运转率。
可以形成若干中间层。在这些情形下，将在中间层最上层表面侧(最外表面侧)的表面抛光。因而，即使当形成多层中间层时，只需要进行一次抛光处理，以使在其上形成薄膜114的基材表面变平。
[实施例2]
对于如上所述的基材112，使用由不锈钢制成的且直径为13mm的基材，并且在其表面上通过电镀形成中间层113。此外，通过离子电镀法在其表面形成薄膜114。此时，作为参数改变中间层113的材料种类，和是否进行抛光处理。制备的棒条的列于表2中。
表2
    序号                     中间层                     薄膜   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
    材料种类    膜厚度[μm]     抛光量     材料种类    膜厚度[μm]     抛光量
    1     Cr    8     1μm     DLC    2     0.2μm   ○
    2     Cr    8     无     DLC    2     0.2μm   ×
    3     Ni    8     1μm     DLC    2     0.2μm   ○
    4     Ni    8     无     DLC    2     0.2μm   ×
    5     Cr    8     1μm     DLC    2     无   ×
    6     Cr    8     无     DLC    2     无   ×
    7     Ni    8     1μm     DLC    2     无   ×
    8     Ni    8     无     DLC    2     无   ×
    9     Cr    8     1μm形成薄膜前     DLC    2     0.2μm   △
    10     Ni    8     1μm形成薄膜前     DLC    2     0.2μm   △
刮痕：“○”表示没有刮痕，“△”表示刮痕在几个位置发生，并且“×”表示刮痕在整个表面之上发生。
然后，将如上所述制备的每一种棒条用来进行其中向以80m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。如图3所示，棒条的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，所述棒条表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。
然后，观察在其上涂布过涂敷溶液的网状物W表面实验后的状态。实验结果示于表2中。在表2所示的“向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)”中，分别地，“○”表示没有发生刮痕，“△”表示刮痕在1m×1m范围内的几个位置发生，并且“×”表示刮痕在整个表面之上发生。
从表2清楚地看出，在其中在中间层形成之后，将两个最上层表面，即薄膜114的表面和中间层的表面抛光的情况下，刮痕没有在向其涂布涂敷溶液的网状物表面上发生。此外，在其中在中间层形成之前，将两个最上层表面，即薄膜114的表面和中间层的表面抛光的情况下，刮痕的确以很小的程度发生在向其涂布涂敷溶液的网状物表面上，但是，抛光的效果也是明显的(参见表2的序号9和10)。在其它条件下，刮痕在向其涂布涂敷溶液的网状物W的整个表面之上发生。
对于上面所述的基材112，使用由不锈钢制成的且直径为13mm的基材，并且通过表面重整方法形成离子氮化物膜作为中间层113。此外，通过离子电镀法形成薄膜114。此时，作为参数改变中间层113是否进行抛光处理和薄膜114的材料类型。制备的棒条的列于表3中。
表3
    序号                       中间层                       薄膜   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
    材料种类    膜厚度[μm]     抛光量     材料种类    膜厚度[μm]     抛光量
    1     离子氮化物    30     1μm     DLC    2     0.2μm   ○
    2     离子氮化物    30     无     DLC    2     0.2μm   ×
    3     离子氮化物    30     1μm     TiN    2     0.2μm   ○
    4     离子氮化物    30     无     TiN    2     0.2μm   ×
    5     离子氮化物    30     1μm     DLC    2     无   ×
    6     离子氮化物    30     无     DLC    2     无   ×
    7     离子氮化物    30     1μm     TiN    2     无   ×
    8     离子氮化物    30     无     TiN    2     无   ×
    9     离子氮化物    30     1μm形成薄膜前     DLC    2     0.2μm   △
    10     离子氮化物    30     1μm形成薄膜前     TiN    2     0.2μm   △
刮痕：“○”表示没有刮痕，“△”表示刮痕在几个位置发生，并且“×”表示刮痕在整个表面之上发生。
然后，将如上所述制备的每一种棒条用来进行其中向以80m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。与在表2中所示的棒条实验一样，棒条的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，所述棒条表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。
然后，观察在其上涂布过涂敷溶液的网状物W表面的实验后的状态。实验结果示于表3中。在表3所示的“向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)”中，分别地，“○”表示没有刮痕，“△”表示刮痕在1m×1m范围内的几个位置发生，并且“×”表示刮痕在整个表面之上发生。
从表3清楚地看出，在其中在中间层形成之后，将两个最上层表面，即薄膜114的表面和中间层的表面抛光的情况下，刮痕没有在向其涂布涂敷溶液的网状物表面上发生。此外，在中间层形成之前，将两个最上层表面，即薄膜114的表面和中间层的表面抛光的情况下，刮痕以很较小的程度的确发生在向其涂布涂敷溶液的网状物表面上，但是，抛光的效果也是明显的(参见表3的序号9和10)。在其它条件下，刮痕在向其涂布涂敷溶液的网状物的整个表面之上发生。
[实施例3]
对于上面所述的基材112，将由不锈钢制成的且直径为13mm的基材用来制备具有在基材表面上形成的中间层113和薄膜114的用于涂覆机的棒条。此时，作为参数改变中间层113的材料类型和薄膜的厚度。制备的棒条的列于表4中。
表4
    序号                中间层                 薄膜
    材料种类     膜厚度[μm]     材料种类     膜厚度[μm]
    1     Ni     10     TiN     2
    2     硬Cr     10     TiN     2
    3     离子氮化物(扩散层)     30     TiN     2
    4                                           无     TiN     2
    5                                           无     H-Cr(硬Cr)     10
    6                                                                          无薄膜
然后，进行所制备的棒条的耐久性试验(耐磨性测试)。结果示于图10中。
此外，制备了其中在基材112的表面上未形成中间层但形成了薄膜114的棒条(参见表4的序号4和5)，并且同样在它们之上进行耐久性试验。此外，对既无中间层也无薄膜形成的只由基材制成的棒条(参见表4的序号6)也进行耐久性试验。所有试验的结果示于图10中。
然后，将如上所述制备的每一种棒条用来进行其中向以80m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。如图3所示，棒条的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，所述棒条的表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。
从表4清楚地看出，当在相同长度的网状物上进行涂布时，在每一种配备有中间层113的棒条(表4中的序号1至3)中，磨损量显著地低于每一种没有中间层的棒条(序号4至6)。如此，从耐磨性方面考虑，发现具有中间层113的棒条具有极高的耐久性。
此外，具有扩散层作为中间层113的棒条(序号3)具有优于其中未将扩散层作为中间层113的棒条(序号1和2)的那些几级的耐磨性。
当棒条未配备中间层113(序号4和5)时，具有由TiN膜制成的薄膜114的棒条的结果优于具有由硬Cr膜制成的薄膜114的棒条。
[第三实施方案]
现在，将描述根据本发明第三实施方案的用于涂覆机的棒条。如图11所示，根据本发明第三实施方案的棒条210用于向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且同时用于调节涂敷溶液量。
如图12所示，棒条210具有在基材212上形成的耐磨性膜214。基材112通常是由不锈钢制成的。薄膜214的维氏硬度为2000Hv并且薄膜214的厚度为2μm。
在基材212的表面上，在圆周方向(即，在垂直于轴向并且沿着网状物W移动方向延伸的方向)交替地形成许多凹槽218和顶部220。作为结果，在棒条的表面上形成突出部分和凹陷部分，或不规则部分。将形成顶部220的角部220E修整为R型。将每个角部220E的曲率半径R设置为10μm。
如上所述，在根据第三实施方案的棒条210中，由于将角部220E修整为R型，所以避免了在角部220E形成的薄膜214上的应力集中。此外，由于薄膜214的维氏硬度为2000Hv并且薄膜的厚度为2μm，所以难以在薄膜上发生碎片，尽管薄膜的维氏硬度被增大至这样高的值。
因而，减少了在制备棒条210期间在薄膜214上发生裂纹和剥离的程度，并且因而可以提高制备棒条210的生产率。此外，即使当由来自于其顶部220的上表面的移动网状物W施加在薄膜上的剪应力或法向应力，裂纹和剥离也很少在薄膜214上发生，并且因而，相当大地减少了在网状物W上出现刮痕的可能性，并且增加了网状物W的生产率。此外，由于延长了棒条的寿命，并且减少了所使用的棒条数，所以可以极大地降低成本，降低棒条的更换频率，并且提高生产线的设备运转率。
当通过离子电镀装置形成薄膜214时，可以在相对低的温度形成薄膜。因此，可以减少棒条在形成薄膜的时间和于室温下将其放置的时间之间的温差，降低了由于热膨胀系数的差异所导致的在薄膜214上的残余热应力，并且使裂纹或剥离难以在薄膜214上发生。
[实施例4]
对于如上所述的基材212，将由不锈钢制成的且直径为10mm的基材用来制备“梯形”基材，其中顶部220的截面形式(即凹槽218的截面形式)保留梯形，和“R形”基材，其中加工“梯形”基材的角部220E以便其具有R型(R＝10μm)。通过轧制形成凹槽218。
然后，对于薄膜214，通过离子电镀方法在每一种基材上形成DLC膜，并且由此形成8种棒条。此时，作为参数改变维氏硬度和薄膜的厚度(参考表5的序号1至8)。
如图11所示，将这些棒条用来进行其中向以60m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。这些棒条用于向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且用于同时调节涂敷溶液量。如图11所示，棒条210的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，所述棒条的表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。实验结果示于表5中。
表5
    序号     凹槽的形式     膜的种类     硬度[Hv]    膜厚度[μm]     棒条表面(碎片)   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
    1     R型     DLC     2000    4     ×   ×
    2     梯形     DLC     2000    4     ×   ×
    3     R型     DLC     2000    2     ○   ○
    4     梯形     DLC     2000    2     ×   ×
    5     R型     DLC     1500    4     △   ×
    6     梯形     DLC     1500    4     ×   ×
    7     R型     DLC     1500    2     ○   ○
    8     梯形     DLC     1500    2     ×   ×
在棒条表面产生碎片的状况：分别地，“○”表示没有碎片产生，“△”表示碎片在棒条的全部长度的几个位置产生，并且“×”表示碎片在许多部分产生。向其涂布涂敷溶液的网状物表面状态：分别地，“○”表示没有刮痕，并且“×”表示产生了刮痕。
从表5清楚地看出，当基材的凹槽218的截面形式保留梯形(即在梯形的情况下)时，其中不论薄膜214的维氏硬度或是薄膜的厚度改变的四种棒条中的每一种在薄膜214上出现碎片(参见图14A至14C)。此外，向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面状态不良(发生刮痕)。
另一方面，当将角部220E形成为R型(即在R形的情况下)时，其中论不薄膜214的维氏硬度或是薄膜的厚度改变的四种棒条中，两种棒条(表5中的序号3和7)在薄膜214(薄膜214的厚度为2μm)上未出现碎片(参见图13A至13C和图15)，并且向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面状态良好(其中刮痕未发生的状态)。图15所示为其中将角部220E形成为R型的实验结果。
[实施例5]
对于基材212，将由不锈钢制成的且直径为10mm的基材分别用来制备两种梯形的基材，其中顶部220的截面形式(即凹槽218的截面形式)保留梯形，和两种R型基材，其中加工角部220E以便其具有R型(R＝10μm)。通过轧制形成凹槽218。
然后，在每一种基材的表面形成厚度为10μm的硬铬膜作为中间层232(参见下图16)，此外，将中间层抛光至最大表面粗糙度为0.2μm或更低。
然后，对于薄膜214，通过离子电镀方法分别在一种梯形基材的表面和一种R型基材的表面上形成TiN膜。然后，将薄膜214抛光至最大表面粗糙度为0.2μm或更低。
此外，对于薄膜214，通过离子电镀方法分别在一种梯形基材的表面和一种R型基材的表面上形成DLC膜。制备的棒条清单示于表6中。
表6
  序号     凹槽的形式         中间层             薄膜     棒条表面(碎片)   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
  膜的种类  膜厚度[μm]     膜的种类  膜厚度[μm]
  1     R型   硬Cr  10     DLC  2     ○   ○
2 梯形 硬Cr 10 DLC 2 × ×
  3     R型   硬Cr  10     TiN  2     ○   ○
  4     梯形   硬Cr  10     TiN  2     ×   ×
在棒条表面产生碎片的状况：分别地，“○”表示没有碎片产生，“△”表示碎片在棒条的全部长度的几个位置发生，并且“×”表示碎片在许多部分产生。向其涂布涂敷溶液的网状物表面状态：分别地，“○”表示没有刮痕，并且“×”表示刮痕的产生。
将这些棒条用来进行其中向以60m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。将这些棒条用作这样的棒条，其特征在于：如图11所示，它们向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且同时调节涂敷溶液量。如图11所示，棒条210的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，该棒条的表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。实验结果示于表6中。
从表6清楚地看出，当基材的凹槽218的截面形式保留梯形(即在梯形的情况下)时，每一种棒条在薄膜214上出现碎片。此外，向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面状态不良(发生刮痕)。
另一方面，当将角部220E形成为R型(即在R形的情况下)时，没有一种棒条在薄膜214上出现碎片，并且向其涂布涂敷溶液的网状物W的表面状态良好(其中刮痕未发生的状态)。
[第四实施方案]
现在，以下将描述根据本发明第四实施方案的用于涂覆机的棒条。在第四实施方案中，由相同的参考数字表示与第三实施方案相同的部件并且省略对其的解释。
如图16所示，在根据本发明第四实施方案的棒条228中，在基材212和薄膜214之间形成中间层232。以这样的方式选择中间层232的材料，即按基材212，中间层232和薄膜214的次序，使热膨胀系数依次逐渐增加或者依次逐渐降低。
因此，可以控制薄膜214的碎片和可以避免磨损量，因而可以提高棒条228的产率且延长棒条的寿命。
[实施例6]
对于基材212，将由不锈钢制成的且直径为14mm的基材分别用来制备8种R形的基材，其中凹槽218的截面形式为梯形并且将角部220E形成为R型。角部220E的曲率半径R等于实施例4的那些。
然后，在8种基材中的6种上，形成硬Cr膜(热膨胀系数为12.5×10-6/℃)，离子氮化物膜(热膨胀系数为12×10-6/℃)或非电解镍膜(热膨胀系数为13.3×10-6/℃)作为中间层232。此外，形成DLC膜(热膨胀系数为0.8至7.8×10-6/℃)作为薄膜214并且形成棒条。此时，变化作为参数的Vicher′s硬度和薄膜的厚度(参见表7中的序号1至6)。
将这些棒条用来进行其中向以80m/分钟的速度移动的网状物W涂布涂敷溶液的实验。这些棒条特征在于：如图11所示，它们向移动的网状物W涂布涂敷溶液并且同时调节涂敷溶液量。如图11所示，棒条228的旋转方向Q是移动棒条的表面的旋转方向，该棒条的表面以与网状物移动方向P相同的方向与网状物W接触。实验结果示于表7中。
表7
    序号             中间层                    薄膜     棒条表面(碎片)   向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
    材料类型  膜厚度[μm]     材料种类  膜厚度[μm]     硬度[Hv]
    1     硬Cr  10     DLC  3     1800     ○   ○
    2     硬Cr  10     DLC  3     1500     ○   ○
    3     离子氮化物  30     DLC  3     1800     ○   ○
    4     离子氮化物  30     DLC  3     1500     ○   ○
    5     非电解镍  10     DLC  3     1800     ○   ○
    6     非电解镍  10     DLC  3     1500     ○   ○
    7                 无     DLC  3     1800     ×   ×
    8                 无     DLC  3     1500     △   ×
在棒条表面产生碎片的状况：分别地，“○”表示没有碎片产生，“△”表示碎片在棒条的全部长度的几个位置发生，并且“×”表示碎片在许多部分产生。向其涂布涂敷溶液的网状物表面状态：分别地，“○”表示没有刮痕，并且“×”表示刮痕的产生。
如从表7清楚地看出，对于其中没有形成中间层232的棒条(参见表7序号7和8)，碎片在棒条的表面发生，并且向其涂布涂敷溶液的网状物W表面状态不良(即，其中发生刮痕的状态)。但是，对于其中形成了中间层232的棒条，碎片未在棒条的表面发生，并且向其涂布涂敷溶液的网状物W表面状态良好(即，其中刮痕未发生的状态)。
[第五实施方案]
根据本发明第五实施方案的制备用于涂覆机的棒条的方法是一种棒条的生产方法，如图17所示，该棒条用来向移动的网状物W涂布涂敷溶液L。棒条310包括：基材312和在基材312表面上形成的耐磨性膜314。基材312通常是由不锈钢制成的。薄膜314是通过离子电镀装置形成的。
[离子电镀装置的结构]
涂覆薄膜用的离子电镀装置316(参见图18和图19)包括：室318和在内室提供的三个离子源320A至320C(参见图19)。
如图18所示，形成的室318具有这样的尺寸，以便在其中容纳具有规定长度的棒条310。此外，室318配备有用于固定多个棒条的固定部件322，以便棒条能够旋转和绕转。
固定部件322包括：中心轴324和固定于中心轴324端部的正齿轮326。向中心轴324的另一端部，同样固定正齿轮(未显示)。此外，固定部件322包括：多个与正齿轮326啮合的小正齿轮328，和与小正齿轮328通过其齿轮齿331在内周侧啮合的环形齿轮332。每个小正齿轮328具有用于连接和脱开棒条的附着部件330。
环形齿轮332具有在其外周侧形成的齿轮齿334。在室318，提供与齿轮齿334啮合的传动齿轮336。传动齿轮336的旋转允许环形齿轮332旋转，所以小正齿轮328旋转，同时绕正齿轮326绕转。
在具有如上所述结构的固定部件322中，环形齿轮332可以旋转，并且小正齿轮328可以带绕转地旋转，即使在真空中也是如此。
如图19所示，在靠近室318的进口位置处提供离子源320A。分别地，在室318的中间位置处提供离子源320B，并且在室318的向内位置处提供离子源320C。当在室318中容纳具有规定长度的棒条时，棒条的两端分别靠近离子源320A和320C，并且棒条的中心部靠近离子源320B。
[通过在基材形成薄膜生产产品]
在本实施方案中，在其上形成耐磨性膜的产品(棒条)是通过使用如上所述的离子电镀装置316来生产的。首先，将在其上预先形成了用于调节涂敷溶液体积的凹槽311(见图20)的每种未用过的长圆柱形基材312连接于每个小正齿轮328的附着部件330。
然后，进行室318的真空抽吸同时旋转和绕转小正齿轮328之后，通过离子电镀方法在基材312上形成耐磨性膜314。此时，调节离子源320A至320C的输出，以形成理想厚度(一般在0.2μm至3.0μm的范围内)的基本上均匀的薄膜314。
因而，由于这样制备棒条310，即耐磨性膜314的厚度是均匀的，所以即使当减少了薄膜314的厚度，也不可能生产出部分过薄的薄膜部分。因此，当通过棒条310向运动中的网状物W涂布涂敷溶液时，增大了棒条310与网状物W之间的接触面积，并且由此避免了棒条310局部磨损(非平衡磨损)。
因而，即使当向高速中的网状物涂布涂敷溶液时，也可以防止这样的麻烦如涂层和涂布准确性的恶化，或在涂布期间条痕的发生。此外，即使当在棒条310的表面上出现剪应力或法向应力时，其是由于在使用棒条310的期间由运动中的网状物W施加的力所导致的，也难以在薄膜314上发生裂纹或剥离。再有，由于延长了棒条310的寿命，可以减少使用的棒条310的数量，由此导致实质上的成本节省。再有，减少棒条在其使用期间(即，在其中提供棒条310的涂布线操作期间)的更换次数，并且作为结果，可以明显地提高网状物W生产线的设备运转率。
此外，使用具有固定部件322的离子电镀装置316，以便可以在多个基材上同时形成薄膜，以制备棒条310。因而，可以减少操作离子电镀装置316的次数，并且因而可以降低成本。在此情况下，薄膜314中的厚度分布对于每一种棒条是相同的，并且可以实现相同产品的大量生产。此外，即使在具有在其表面上形成的凹槽的棒条的情况下，也可以容易地测量薄膜的厚度，并且因此可以容易地操纵和控制薄膜的厚度。
对于薄膜314的材料，优选金刚石样碳(Diamond Like Carbon，简称DLC)或氮化钛(TiN)。其它优选的材料包括：TiCN，CrN，TiC，Al2O3，Cr2O3，SiO3，Ti2O3，AlN膜，ZrN，SiC等。
[实施例7]
在实施例7中，使用离子电镀装置316，并且作为参数改变离子源320A至320C的输出，以测量形成的薄膜的厚度分布。
在此实验中，如图21所示，为了在棒条的宽度方向(即，纵向方向)测量其薄膜厚度的分布，两个其中未形成凹槽的圆柱形模拟基材340(模拟棒条)被附着和多个硅晶片342被粘在测量模拟基材340厚度的位置处。对于膜，形成的是DLC膜。将如上所述的基材312附着于除附着模拟基材340外的所有位置。
基材312和模拟基材340的长度L都为2000mm。将离子源320A安置朝向棒条中心侧离基材端部340A仅200mm的位置处。将离子源320C也安置在朝向棒条中侧离基材端部340C仅200mm的位置处。将离子源320B安置于棒条的中心位置处。参考图19对上面所述的事项进行更具体的描述。开始于靠近室318进口的棒条端部作为原点，并且取X轴朝向室的内部，离子源320A位于X＝200mm处，离子源320B位于X＝1000mm处，并且离子源320C位于X＝1800mm处。
在此实验中，在三种不同的成膜条件(序号1至3)下形成薄膜，其中使三个离子源320A至320C的输出不同。在序号1中，使离子源320A至320C的输出相同。在序号2中，将离子源320A和320C的输出设置为100％，并且将离子源320B的输出设置为0％。在序号3中，将离子源320A和320C的输出设置为100％，并且将离子源320B的输出设置为30％。
在按照条件序号1至3形成薄膜之后，分别测量在硅晶片342上形成的薄膜厚度，以得到薄膜的厚度分布。此薄膜的厚度分布示于图22中。
此外，将在基材312中形成具有薄膜314的棒条用来进行其中向网状物W的表面上涂布涂敷溶液的实验。根据条件序号1至3得到的棒条的特征和使用这些棒条的涂布实验结果示于表8中。在表8中，采用图22来计算膜厚度分布范围。
表8
  序号   膜材料 膜厚度[μm]   膜厚度分布范围(％)     摩擦系数[-] 硬度[Hv] 向其涂布涂敷溶液的表面状态(刮痕)
  1   DLC     2.2～4.5     0.1     1800     ×
  2   DLC     1.8～3.2   ±30％     0.1     1800     △
  3   DLC     1.5～2.5   ±25％     0.1     1800     ○
刮痕产生状况
○：没有刮痕
△：数个位置产生刮痕
×：整个表面产生刮痕。
如从表8清楚地看出，在用棒条进行涂布实验时，其中在其生产期间调节了离子源的输出，以限制膜的厚度分布范围在25％之内，并且此外限制薄膜314的厚度在0.2μm至3.0μm的范围内(即按照序号3得到的棒条)，得到了刮痕未在向其涂布涂敷溶液的表面上发生这样程度的良好结果。此外，对于其中限制膜厚度分布范围在30％的范围(即按照序号2得到的棒条)的情况，刮痕1m×1m的范围内的数个位置处发生，并且因而发生刮痕的数目相当少。另一方面，对于其中限制膜厚度分布范围在33％的范围(即按照序号1得到的棒条)的情况，刮痕在向其涂布涂敷溶液的整个表面上发生。
尽管通过上面所列的实施方案描述了本发明，但本发明不局限于上面所述的实施方案，并且可以在限制下做出各种修正，而没有离开本发明的精神。例如，可以在基材的外周表面上绕上线材，并且同时控制了气体等的产生，可以通过湿式电镀方法或干式电镀方法在线材的外周表面上形成薄膜。在这些情形下，可以在基材上形成凹槽，以使其适合于线材的直径。此外，可以在基材上有效地形成薄膜而没有凹槽形成。此外，上面所述的方法可以应用于制备这种类型的棒条350(参见图23)，其用于刮擦掉涂布于网状物W的过量涂敷溶液。此外，上面所述的实施方案可以适宜地相互组合。不言自明的是：本发明的范围不应当受限于上面所述的实施方案。
由此，由于本发明具有上面所述的结构，可以实现具有高耐久性的用于涂覆机的棒条，在使用该棒条的过程中，可以防止在其上涂布涂敷溶液的基材目标的表面上发生瑕疵。

Claims (25)

1.一种用于涂覆机的棒条，其包含：
圆柱形基材；
在基材表面上形成的中间层；
在中间层表面上形成的耐磨性膜，
其中所述中间层是一种依靠扩散方法通过重整基材的表面而形成的扩散层。
2.根据权利要求1所述的用于涂覆机的棒条，其中所述中间层的表面和所述膜的表面经受抛光处理。
3.根据权利要求1所述的用于涂覆机的棒条，其中所述中间层的厚度在3至60μm的范围内。
4.根据权利要求1所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜是一种通过离电电镀方法形成的离子电镀膜。
5.根据权利要求4所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜的厚度为0.2至5μm。
6.根据权利要求1所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜的维氏硬度为1000Hv或更高。
7.根据权利要求1所述的用于涂覆机的棒条，其中在所述基材的表面上形成用于调节涂敷溶液量的凹槽。
8.根据权利要求7所述的用于涂覆机的棒条，其中由所述的凹槽形成的顶部角部的曲率半径分别为10μm或更大。
9.一种用于涂覆机的棒条，其包含：
圆柱形基材；
在基材表面上形成的且经受抛光处理的中间层；和
在中间层表面上形成的且经受抛光处理的耐磨性膜。
10.根据权利要求9所述的用于涂覆机的棒条，其中所述的中间层包括多层，和/或所述中间层是一种由扩散方法通过重整基材的表面而形成的扩散层。
11.根据权利要求9所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜的最大表面粗糙度为0.2μm或更小。
12.根据权利要求9所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜的厚度为5μm或更小。
13.根据权利要求9所述的用于涂覆机的棒条，其中所述膜的维氏硬度为1000Hv或更高。
14.一种用于涂覆机的棒条，其用于向连续移动的基材目标涂布涂敷溶液，所述的用于涂覆机的棒条包含：
圆柱形基材；和
在基材表面上形成的耐磨性膜，
其中所述膜的维氏硬度在1000Hv到2000Hv的范围内并且所述膜的厚度为0.2μm至3.0μm。
15.根据权利要求14所述的用于涂覆机的棒条，其中在所述基材的表面上形成凹槽以形成突出和凹陷部分，并且突出部分顶部角部的曲率半径为10μm或更大。
16.根据权利要求14所述的用于涂覆机的棒条，其中在所述基材和膜之间提供中间层，并且所述中间层的热膨胀系数在所述基材的热膨胀系数和所述膜的热膨胀系数之间。
17.根据权利要求16所述的用于涂覆机的棒条，其中提供离子氮化物层、硬铬层或非电解镍层之一作为所述中间层。
18.一种制备用于涂覆机的棒条的方法，该方法包含：
中间层形成步骤(a)，其在圆柱形基材表面上，形成扩散层作为中间层，该扩散层是按照扩散方法通过重整基材的表面而得到的；
中间层抛光步骤(b)，其对中间层的表面进行抛光；
膜形成步骤(c)，其在中间层的表面上形成耐磨性膜和
最上层表面抛光步骤(d)，其抛光膜的表面。
19.根据权利要求18所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，其中所述中间层形成步骤(a)包括在温度为600℃或更低的条件下形成中间层的步骤，且所述膜形成步骤(c)包括在温度为600℃或更低的条件下形成膜的步骤。
20.根据权利要求19所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，其中所述膜是由离子电镀方法在所述膜形成步骤(c)中形成的。
21.根据权利要求18所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，其中所述中间层形成步骤(a)和所述中间层抛光步骤(b)是多次交替进行的。
22.根据权利要求18所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，其中所述中间层抛光步骤(b)包括：对所述中间层进行抛光直到中间层的最大表面粗糙度达到0.2μm的步骤；并且，最上层表面抛光步骤(d)包括：对所述膜的表面进行抛光直到膜的最大表面粗糙度达到0.2μm的步骤。
23.根据权利要求18所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，该方法还包含：事先在基材的表面形成用于调节涂敷溶液量的凹槽的步骤。
24.根据权利要求18所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，该方法还包含：预先对所述圆柱形基材的表面进行抛光的步骤。
25.根据权利要求24所述的制备用于涂覆机的棒条的方法，该方法还包含：在基材的表面形成用于调节涂敷溶液量的凹槽的步骤，和对所述基材的表面进行抛光直到形成凹槽的顶部的最高点处的高度达到0.5μm或更小的步骤。
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