DE69018170T2 - Mit Keramik überzogenes Metallblech. - Google Patents
Mit Keramik überzogenes Metallblech.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Keramik überzogenes Metallblech, das dekorativ ist und eine hohe Witterungsbeständigkeit aufweist und als dekoratives Material, Innenmaterial, Baumaterial, Kraftfahrzeugmaterial u.dgl. verwendet werden kann.
- Bei der Entwicklung und Weiterführung von Verfahren der Elektronikindustrie wurde ein Trockenbeschichtungsverfahren, z.B. das physikalische Bedampfen oder chemische Bedampfen, für die Modifizierung der Oberfläche von Metallmaterialien praktisch ausgenutzt. Durch Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde es möglich, mit Keramik überzogene Metallmaterialien zu erhalten, die mit Funktionen, z.B. Witterungsbeständigkeit, Abnutzungsbeständigkeit, Dekorationsvermögen und Merkmalen im fernen Infrarot, ausgestattet waren, die durch herkömmliche Naßverfahren, z.B. Plattieren, nicht erhalten werden konnten. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch ernsthafte ökonomische Probleme, da es für die Massenproduktion nicht geeignet ist, die Betriebskosten hoch sind und die Vorrichtung teuer ist. Deshalb kann das Trockenverfahren das Naßverfahren im industriellen Umfang nicht erfolgreich ersetzen, auch wenn besonders hervorragende Leistungen oder Funktionen erreicht werden.
- Auf dem Gebiet von Dekorationsmaterialien stellt ein goldfarbener dekorativer Überzug aus TiN fast den einzigen Fall der erfolgreichen industriellen Ausnutzung dar, die den neuesten Trend nach hochqualitativen Produkten wiederspiegelt. Für dekorative Überzüge, deren Farbe nutzbar ist, sind andere Substanzen als das obengenannte TiN, das eine goldene Farbe zeigt, kaum bekannt. Deshalb ist es sehr schwierig, eine Anzahl von Farben bereitzustellen, und gegenwärtig können nur wenige Farben erreicht werden, z.B. Gold, Schwarz und Grau.
- Eine Anzahl von Farben kann als sogenannte Interferenzfarben hergestellt werden, indem die Interferenz des Lichtes ausgenutzt wird (siehe z.B. japanische Patentanmeldung Nr. 54-66385 und japanische Patentanmeldung Nr. 54-85214). Bei der Interferenzfarbe, die durch ein Oxid oder Nitrid von Aluminium oder Silicium erzeugt wird, die gewöhnlich verwendet werden, ändert sich die Farbe mit dem Blickwinkel stark, und da der Bereich, in dem der Farbton durch Änderung der Dicke geregelt werden kann, eng ist, ist außerdem die Verwendbarkeit des Produktes als Dekorationsgegenstand sehr gering.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein beschichtetes Metallblech mit hervorragendem Dekorationsvermögen und hoher Witterungsbeständigkeit bereit, bei dem durch Laminieren von transparentem Keramikmaterial mit hohem Brechungsindex auf ein Metallsubstrat oder eine gefärbte Keramikschicht, die auf dem Metallblech ausgebildet ist, und starke Änderung des Farbtons der Metallschicht oder des gefärbten Keramikmaterials die Anzahl der Farben erhöht und das obengenannte Problem der starken Änderung der Farbe je nach Blickwinkel bis zu einem gewissen Grad gelöst werden kann.
- Nach der vorliegenden Erfindung wird ein mit einer einzelnen Keramikschicht überzogenes Metallblech bereitgestellt, das ein hervorragendes Dekorationsvermögen und eine hohe Witterungsbeständigkeit aufweist, das ein Metallsubstrat und eine transparente Keramikschicht umfaßt, die durch ein Trockenbeschichtungsverfahren, das aus einem physikalischen oder einem chemischen Bedampfungsverfahren ausgewählt ist, auf dem Metallsubstrat ausgebildet ist, wobei diese transparente Keramikschicht eine Dicke von 0,05 bis 5 um und einen Brechungsindex im Bereich des sichtbaren Lichtes von mindestens 2,0 aufweist, so daß ein Lichtinterferenzeffekt auftritt, der dem Blech einen geänderten Farbton verleiht.
- Nach der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein mit mehreren Keramikschichten überzogenes Metallblech bereitgestellt, das ein hervorragendes Dekorationsvermögen und eine hohe Witterungsbeständigkeit aufweist, und das ein Metallsubstrat, eine an das Substrat angrenzende gefärbte Keramikschicht als erste Schicht, die aus mindestens einer Verbindung gebildet wird, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nitriden, Carbiden und Carbonitriden von mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ti, Zr, Hf, Cr, Nb und Al besteht, und 0,1 bis 1 um dick ist, und eine an diese erste Schicht angrenzende transparente Oxidkeramikschicht als zweite Schicht umfaßt, die durch ein Trockenverfahren aus physikalischem Bedampfen oder chemischem Bedampfen gebildet wird und eine Dicke von 0,05 bis 5 um und einen Brechungsindex im Bereich des sichtbaren Lichtes von mindestens 2,0 aufweist, so daß ein Lichtinterferenzeffekt auftritt, der dem Blech einen geänderten Farbton verleiht.
- US-A-4763601 und EP-A-0353060 beschreiben Strukturen eines Metallblechs mit einer Schicht, die nichttransparent oder aus einem Material mit einem Brechungsindex von weniger als 2 ist. GB-A-A2083842 beschreibt eine verschleißfeste Schicht auf einem Goldüberzug, wobei diese Schicht zu dünn ist, um eine Interferenzfarbe zu erhalten.
- Das hervorragende Dekorationsvermögen, das in der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, kann nur durch Auftragen einer transparenten Keramikschicht mit einem hohen Brechungsindex auf ein Metallsubstrat oder einer gefärbten Keramikschicht erhalten werden, die als erste Schicht auf einem Metallsubstrat ausgebildet wurde, wodurch der Farbton der Materialfarbe des Metallsubstrats oder der gefärbten Keramikmaterialien deutlich geändert wird.
- Der Nachteil des herkömmlichen Verfahrens, d.h. die Änderung der Farbe je nach Blickwinkel, kann bei der vorliegenden Erfindung bis zum maximalen Ausmaß eliminiert werden, da der Brechungswinkel des Lichtes, das in die transparente Oxidkeramikschicht mit einem höheren Brechungsindex eintritt, hoch ist.
- Da die transparente Oxidkeramikschicht außerdem eine große Härte aufweist, kann das Metallblech vor äußeren Faktoren geschützt werden (z.B. Aufprall von Schotter auf die Beschichtung, wenn dieses beschichtete Blech für Baumaterial verwendet wird), und deshalb kann eine hervorragende Witterungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit erreicht werden.
- Als Metallsubstrat können rostfreier Stahl, Titan, Kupfer, Stahl und Aluminium verwendet werden, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Substrate sind jedoch nicht auf diese Metalle begrenzt. Insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße beschichtete Blech als Baumaterial oder Material für Kraftfahrzeuge verwendet wird, wird vorzugsweise ein bandförmiges oder rollenförmiges Substrat mit einer großen Fläche (z.B. 370 mm x 300 m) verwendet.
- In dem Fall, bei dem die gefärbte Keramikschicht als erste Schicht auf dem Metallsubstrat ausgebildet wird, wird die gefärbte Keramikschicht aus mindestens einer Verbindung gebildet, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nitriden, Carbiden und Carbonitriden von mindestens einem Element besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ti, Zr, Hf, Cr, Nb und Al besteht. Die Dicke der ersten Schicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1 um, da bei einer geringeren Dicke als 0,1 um die erhaltene Farbstufe nicht ausreichend sein kann, und da bei einer Dicke von bis zu 1 um bereits eine ausreichende Farbe erhalten wird, muß die Dicke nicht über 1 um erhöht werden. Wenn die Dicke der ersten Schicht zu groß ist, kann außerdem eine Verringerung der Haftung zwischen der ersten Schicht und dem Metallsubstrat auftreten. Es ist besonders bevorzugt, daß die Dicke der ersten Schicht 0,2 bis 0,5 um beträgt. Wenn die Dicke 0,2 um oder mehr beträgt, kann eine ausreichende Materialfarbe erhalten werden; und in Anbetracht der Kosten ist es bevorzugt, daß die Dicke nicht mehr als 0,5 um beträgt.
- Die transparente Oxidkeramikschicht wird aus einer transparenten Substanz gebildet, die einen Brechungsindex von mindestens 2,0 aufweist. Die transparente Keramikschicht wird vorzugsweise aus mindestens einer Verbindung gebildet, die aus Oxiden von Ti, Zr, Hf, Th, V, Nb, Ta, W, Zn, Cd, Sn, Ba, Sb, Pb, Te und Ce besteht, z.B. TiO&sub2;, Nb&sub2;O&sub5; und ZrO&sub2;.
- Bei dem einschichtig mit Keramik überzogenen Metallblech dieser Erfindung wird der Farbton des gesamten beschichteten Blechs durch Überlagerung des Farbtons des Metallblechs als Substrat und der Färbung durch den Interferenzeffekt des Lichtes in der transparenten Oxidkeramik bestimmt.
- Bei dem erfindungsgemäßen mehrschichtig mit Keramik überzogenen Metallblech wird der Farbton des gesamten beschichteten Blechs durch den Farbton der gefärbten Keramikschicht als erste Schicht und die Färbung durch den Interferenzeffekt des Lichtes in der transparenten Oxidkeramikschicht bestimmt.
- In jedem Fall verursacht der Interferenzeffekt des Lichtes in der transparenten Keramikschicht eine Änderung des Farbtons, und diese Änderung des Farbtons durch den Interferenzeffekt ist deutlicher, wenn der Brechungsindex der Substanz der transparenten Keramikschicht steigt.
- Die Wirkung des Brechungsindex auf die Änderung des Farbtons wird nachfolgend detailliert beschrieben. Der grundsätzliche Farbton des erfindungsgemäßen Metallblechs wird nach der Dicke der obersten transparenten Keramikschicht bestimmt. Dies ist allen transparenten Keramikmaterialien gemeinsam, die Farbsättigung, die ein Element des Farbtons darstellt, d.h. die Schärfe, wird jedoch stark vom Brechungsindex beeinflußt.
- Beim erfindungsgemäßen mit transparenter Oxidkeramik überzogenen Blech tritt der größte Teil der Interferenz des reflektierten Lichtes zwischen den folgenden beiden Lichtarten von verschiedenem reflektiertem Licht auf, das ursprünglich aus der Luft auf die Oberfläche des überzogenen Metallblechs auftrifft; das heißt (1) Licht, das von der Oberfläche der transparenten Keramikschicht als oberste Schicht reflektiert wird, und (2) Licht, das nicht als Licht (1) von der obersten Oberfläche reflektiert wird, jedoch durch die transparente Keramikschicht hindurchgeht, von der Oberfläche des Metallsubstrats oder der gefärbten Keramikschicht reflektiert wird, die direkt unter der obersten Schicht angeordnet ist, erneut durch die transparente Keramikschicht hindurchgeht und nach außen in die Luft austritt. Je enger die Intensitäten dieser beiden reflektierten Lichtstrahlen (1) und (2) beieinanderliegen, desto größer ist der Betrag dieser Interferenz.
- Bei mit transparenter Oxidkeramik beschichteten Blechen hat die Intensität des reflektierten Lichts (2) im allgemeinen eine Intensität, die einige zehn mal so hoch wie die Intensität des reflektierten Lichts (1) oder noch höher ist. Vorausgesetzt, daß der Brechungsindex der transparenten Keramikschicht n und der Absorptionskoeffizient 0 ist, wird die Intensität (Reflexionsvermögen) des reflektierten Lichts (1) durch (n-1)²/(n+1)² ausgedrückt und wird bei steigendem n größer. Das Reflexionsvermögen von SiO&sub2; (durchschnittlicher Brechungsindex 1,46), das häufig verwendet wird, beträgt z.B. etwa 3,5 %, und das von Nb&sub2;O&sub5; (durchschnittlicher Brechungsindex 2,25), das im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegt, beträgt etwa 15 %.
- Der Einfluß des Brechungsindex der transparenten Keramikmaterialien auf die Intensität des reflektierten Lichts (2) ist relativ gering, und in jedem der vorangegangenen Fälle beträgt das Reflexionsvermögen etliche Prozent. Somit ist die Intensität des reflektierten Lichts (1) im Falle des herkömmlichen SiO&sub2; viel geringer als die des reflektierten Lichts (2), und deshalb ist die Interferenz gering. Demgegenüber wird im Falle des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Nb&sub2;O&sub5; ein starker Interferenzeffekt hervorgerufen, da die Intensitäten des reflektierten Lichts (1) und (2) nahe beieinander liegen. Wenn der Brechungsindex der transparenten Oxidkeramik mindestens 2,0 beträgt, übersteigt die Intensität des reflektierten Lichts (1) im allgemeinen 10 %, und es wird ein starker Interferenzeffekt hervorgerufen.
- Aus der vorangegangenen Beschreibung wird ersichtlich, daß das Ausinaß der Lichtinterferenz zunimmt, wenn der Brechungsindex der transparenten Oxidkeramikschicht groß wird. Bei dem System, bei dem sich der Farbton durch den Interferenzeffekt zeigt, z.B. im Falle des mit Keramikmaterial überzogenen Metallblechs, gilt: je größer der Interferenzbetrag, desto größer (schärfer) ist die Farbsättigung des Farbtons. Bei einem Metallblech mit einem transparenten Oxidkeramikfilm mit einem Brechungsindex von mindestens 2,0 als äußerste Schicht kann somit ein scharfer Farbton mit einer hohen Farbsättigung erhalten werden.
- Die Dicke der transparenten Oxidkeramikschicht beträgt vorzugsweise 0,05 bis 5 um. Da der Grundfarbton nach dieser Dicke bestimmt wird, kann die Dicke, die den gewünschten Farbton zeigt, in diesem Bereich ausgewählt werden. Wenn die Dicke weniger als 0,05 um beträgt, kann die Änderung des Farbtons gering sein, und die Schutzwirkung für das Metallsubstrat ist unzureichend. Wenn die Dicke 5 um übersteigt, kann die Änderung des Farbtons gering sein, und die Haftung zwischen der ersten und der zweiten Schicht nimmt ab, so daß keine guten Ergebnisse erhalten werden können.
- Zur Herstellung des gefärbten Keramiküberzugs sind als Trockenbeschichtungsverfahren das Ionenplattieren oder Zerstauben bevorzugt. Wenn die Anzahl der Grenzflächen zunimmt, z.B. im Falle eines mehrschichtigen Überzugs, wird die Haftung von Bedeutung, und ein Film mit guter Haftung kann durch Ionenplattieren aufgebracht werden. Zur Verbesserung der Farbqualität der gefärbten Keramikmaterialien ist es erforderlich, daß das stöchiometrische Verhältnis des Metalls, z.B. Ti, Zr, Hf, Cr, Nb oder Al, zu Stickstoff oder Kohlenstoff genau geregelt wird, und ein Film mit diesem stöchiometrischen Verhältnis kann leicht durch Zerstäuben aufgebracht werden.
- Wenn ein mit Keramik überzogenes Metallblech mit einer gefärbten Keramikschicht hergestellt wird, wird folglich vorzugsweise ein Verfahren gewählt, bei dem zur Verbesserung der Haftung am Metallsubstrat ein Anteil der ersten Schicht direkt am Metallsubstrat durch Ionenplattieren aufgebracht wird, und zur genauen Regelung des stöchiometrischen Verhältnisses des Metalls zu Stickstoff oder Kohlenstoff und zur Gewinnung einer hochqualitativen Farbe ein Anteil der ersten Schicht direkt an der zweiten Schicht durch Zerstäuben aufgebracht wird.
- Als herkömmliches Verfahren für die Beschichtung mit einem Metalloxid kann ein Verfahren genannt werden, bei dem ein Metallalkoxid oder -chelat in einer Alkohollösung gelöst und eine thermische Zersetzung vorgenommen wird. Nach diesem Beschichtungsverfahren unter Ausnutzung der thermischen Zersetzung wird die Witterungsbeständigkeit etwas verbessert, der gebildete Film hat jedoch eine poröse Struktur, die für dieses Verfahren charakteristisch ist, und die Witterungsbeständigkeit ist unzureichend. Die Regelung der Filmdicke ist außerdem schwierig, und die Erzeugung der Interferenzfarbe durch Regelung der Filmdicke ist unmöglich.
- Als andere herkömmliche Verfahren können genannt werden: ein Sprühverfahren, ein Walzenauftragsverfahren und ein Schleuderbeschichtungsverfahren, bei jedem dieser Verfahren ist jedoch die Regelung der Filmdicke schwierig. In Anbetracht der gleichmäßigen Filmdicke ist ein Verfahren mit Eintauchen und Herausziehen bevorzugt, bei diesem Verfahren wird jedoch die Dicke des Films durch die Viskosität der Lösung und die Art des Substrats bestimmt und die Regelung der Filmdicke ist schwierig.
- Nach der vorliegenden Erfindung werden geeignete Trockenbeschichtungsverfahren in Übereinstimmung mit den Arten der herzustellenden Filme ausgewählt, wie es oben festgestellt wurde, und es kann ein überzogenes Metallblech bereitgestellt werden, das durch herkömmliche Verfahren nicht erhalten werden konnte.
- Zur Bildung des transparenten Oxidkeramiküberzugs werden vorzugsweise Plasma-CVD und Zerstäuben angewendet. Der Grund dafür liegt darin, daß nach dem Plasma-CVD ein dichter Filmüberzug gebildet werden kann, und da keine Lichtstreuung verursacht wird, ein transparenter Film mit hervorragender Interferenz erhalten werden kann. Die Korrosion des Metallsubstrats durch winzige Mängel, z.B. durch Grübchenbildung, kann gleichzeitig verhindert werden, und die Witterungsbeständigkeit kann deutlich verbessert werden. Das obengenannte Trockenverfahren ist außerdem bevorzugt, da es erforderlich ist, daß der Brechungsindex der transparenten Keramikschicht ausreichend erhöht wird und das stöchiometrische Verhältnis zwischen dem Metallelement und Sauerstoff aufrechterhalten werden sollte.
- Im Vergleich mit einem transparenten Oxidkeramikfilm, der durch Plasma-CVD gebildet wird, ist die Verbesserung der Witterungsbeständigkeit bei einem durch Zerstäuben gebildeten Film gering, es kann jedoch noch eine hohe Witterungsbeständigkeit verliehen werden, und das stöchiometrische Verhältnis wird beim Zerstäuben leichter geregelt. Das Zerstäuben ist deshalb von Vorteil, da der Überzug leicht und ohne Verwendung schädlicher Substanzen, z.B. Silan, erfolgen kann, das beim Plasma-CVD als Ausgangsgas verwendet wird.
- Wenn die gefärbte Keramik durch Ionenplattieren oder Zerstäuben aufgebracht und die transparente Oxidkeramik durch Plasma-CVD oder Zerstäuben aufgebracht wird, ist es bevorzugt, daß die erste und zweite Schicht kontinuierlich in einer Kammer gebildet werden. Wenn das Vakuum nach der Bildung der ersten Schicht beseitigt wird und die zweite Schicht gebildet wird, nachdem die Probe in die Umgebungsluft entnommen wurde, bleiben Gaskomponenten der Luft, insbesondere Sauerstoffgas und Wasser, zwischen der ersten und der zweiten Schicht, und somit wird die Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Schicht unterbrochen und die Haftung nimmt ab. Wenn die erste und die zweite Schicht in getrennten Kammern gebildet werden, wird außerdem, da die Temperatur des Substrats erhöht wird und abfällt, im Film eine innere Belastung hervorgerufen, und diese Zunahme und Verringerung der inneren Belastung werden wiederholt. Somit bilden sich in der Überzugsschicht leicht Risse, und es wird eine Verringerung der Haftung zwischen dem Metallsubstrat und der ersten Schicht hervorgerufen.
- Unter Verwendung einer kontinuierlichen Beschichtungsvorrichtung, in der ein Reinigungsmechanismus, eine Ionenplattierungsvorrichtung, eine Zerstäubungsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Plasma-CVD in Reihe zwischen einem Mechanismus zum Abwickeln der Rolle und einem Mechanismus zum Aufwickeln der Rolle angeordnet waren, wurde TiN mit einer Dicke von 0,6 um als erste Schicht und Nb&sub2;O&sub5; mit einer Dicke von 0,121 um als zweite Schicht kontinuierlich durch Ionenplattieren bzw. Zerstäuben auf einen aufgerollten rostfreien Stahl vom Ferrittyp mit einer Breite von 370 mm, einer Länge von 300 m und einer Dicke von 0,5 mm laminiert.
- Als der Brechungsindex der zweiten Schicht durch Ellipsometrie und Photometrie des Reflexionsgrades mit variablem Winkel gemessen wurde, zeigte sich, daß der durchschnittliche Brechungsindex 2,25 betrug. Vor dem Laminierverfahren wurde das Substrat in einem sauberen Raum dem Ionenbeschuß mit Argongas als Unterschichtbehandlung unterzogen.
- Der Farbton des zweischichtigen Films war eine viel deutlichere gelbe Farbe, die sich von der goldenen Farbe von TiN unterschied. In der obengenannten Kombination wurde die Filmdicke von Nb&sub2;O&sub5; geändert, während die Filmdicke von TiN bei 0,6 um festgelegt blieb. Der beobachtete Unterschied des Farbtons ist in Tabelle 1 zusammengefaßt. Der Farbton wurde nach dem L*a*b*-Farbkoordinatensystem gemessen und berechnet, wobei ein handelsübliches Kolorimeter verwendet wurde.
- Zum Vergleich ist die Änderung des Farbtons in Tabelle 1 gezeigt, der bei einem zweischichtigen SiO&sub2;/TiN-Film beobachtet wurde. Der Brechungsindex von SiO&sub2; im sichtbaren Bereich betrug etwa 1,46. Wenn diese Vergleichsprobe mit dem Beispiel verglichen wird, das Nb&sub2;O&sub5; umfaßt, ist ersichtlich, daß die Änderung des Farbtons zu der von TiN gering ist, das das Zentrum in der Vergleichsprobe darstellt.
- Wenn auf dem rostfreien Stahl eine einzige Schicht aus TiN gebildet wurde, war bei der Witterungsbeständigkeitsprüfung die Witterungsbeständigkeit nahezu die gleiche wie die der Oberfläche des rostfreien Stahls. In dem Fall, bei dem Nb&sub2;O&sub5; in der obengenannten Weise auf TiN aufgebracht wurde, betrug demgegenüber die Rostbeständigkeit mehr als das Vierfache der der Oberfläche von rostfreiem Stahl.
- Bei der Messung der Härte der Oberfläche mit einem Mikrohärtemeßgerät, das einen dreieckigen Stempel für den Eindruckversuch zur Auswertung der Kratzbeständigkeit der Oberfläche umfaßt, wurde gefunden, daß die Härte der Oberfläche der in diesem Beispiel erhaltenen Probe 1000 kg/mm² betrug, wohingegen die Härte der Oberfläche des unbeschichteten Substrats 270 kg/mm² betrug, und es wurde bestätigt, daß die Härte beträchtlich zugenommen hatte.
- Unter Verwendung einer kontinuierlichen Beschichtungsvorrichtung, in der ein Reinigungsmechanismus, eine Ionenplattierungsvorrichtung, eine Zerstäubungsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Plasma-CVD in Reihe zwischen einem Mechanismus zum Abwickeln der Rolle und einem Mechanismus zum Aufwickeln der Rolle angeordnet waren, wurden TiN mit einer Dicke von 0,6 um als erste Schicht und TiO&sub2; mit einer Dicke von 0,091 um als zweite Schicht kontinuierlich durch Ionenplattieren bzw. Zerstäuben auf einen aufgerollten rostfreien Stahl vom Ferrittyp mit einer Breite von 370 mm, einer Länge von 300 m und einer Dicke von 0,5 mm laminiert.
- Als der Brechungsindex der zweiten Schicht durch Ellipsometrie und Photometrie des Reflexionsgrades mit variablem Winkel gemessen wurde, zeigte sich, daß der durchschnittliche Brechungsindex 2,90 betrug. Vor dem Laminierverfahren wurde das Substrat in einem sauberen Raum einem Ionenbeschuß mit Argongas als Grundschichtbehandlung unterzogen.
- Der Farbton des zweischichtigen Films war eine viel schärfere gelbe Farbe, die sich von der goldenen Farbe von TiN unterschied. In der obengenannten Kombination wurde die Filmdicke von TiO&sub2; geändert, während die Filmdicke von TiN bei 0,6 um festgelegt blieb. Der beobachtete Unterschied des Farbtons ist in Tabelle 2 zusammengefaßt. Der Farbton wurde nach dem L*a*b*-Farbkoordinatensystem gemessen und berechnet, wobei ein handelsübliches Kolorimeter verwendet wurde.
- Wenn auf dem rostfreien Stahl eine einzelne Schicht aus TiN gebildet wurde, war bei der Witterungsbeständigkeitsprüfung die Witterungsbeständigkeit nahezu die gleiche wie die der Oberfläche des rostfreien Stahls. In dem Fall, bei dem TiO&sub2; in der obengenannten Weise auf TiN aufgebracht wurde, betrug demgegenüber die Rostbeständigkeit mehr als das Fünffache der der Oberfläche von rostfreiem Stahl.
- Bei der Messung der Härte der Oberfläche mit einem Mikrohärtemeßgerät, das einen dreieckigen Stempel für den Eindruckversuch zur Auswertung der Kratzbeständigkeit der Oberfläche umfaßt, wurde gefunden, daß die Härte der Oberfläche der in diesem Beispiel erhaltenen Probe 1200 kg/mm² betrug, wohingegen die Härte der Oberfläche des unbeschichteten Substrats 270 kg/mm² betrug, und es wurde bestätigt, daß die Härte beträchtlich zugenommen hatte.
- TiC mit einer Dicke von 0,5 um als erste Schicht und TiO&sub2; mit einer Dicke von 0,2 um als zweite Schicht wurden durch Ionenplattieren bzw. Zerstäuben auf aufgerollten rostfreien Stahl vom Ferrittyp mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebracht. Der erhaltene Farbton war eine leicht dunkelgrüne Farbe. Die Filmdicke von TiO&sub2; wurde geändert, während die Filmdicke von TiC in der obengenannten Kombination bei 0,5 um festgelegt blieb, und die Änderung des Farbtons wurde geprüft. Auch in diesem Beispiel zeigte sich deutlich eine klare Farbänderung.
- Wenn eine einzelne Schicht aus TiC gebildet wurde, war die Witterungsbeständigkeit bei der Witterungsbeständigkeitsprüfung extrem gering, und die Rostbeständigkeit betrug etwa 1/2 der der Oberfläche des rostfreien Stahls. Wenn auf TiC außerdem TiO&sub2; aufgebracht wurde, wurde die Rostbeständigkeit verbessert und die Witterungsbeständigkeit war mit der der Oberfläche des rostfreien Stahls vergleichbar.
- HfN mit einer Dicke von 0,8 um als erste Schicht und ZrO&sub2; mit einer Dicke von 0,1 um als zweite Schicht wurden durch Ionenplattieren bzw. Zerstäuben kontinuierlich auf aufgerollten rostfreien Stahl vom Ferrittyp mit einer Dicke von 0,5 mm laminiert. Bei der Messung des Brechungsindex der zweiten Schicht durch Ellipsometrie und Photometrie des Reflexionsgrades mit variablem Winkel wurde gefunden, daß der durchschnittliche Brechungsindex 2,75 betrug. Der Farbton des erhaltenen zweischichtigen Films war eine viel deutlichere gelbe Farbe, die sich von der goldenen Farbe von HfN unterschied.
- In der obengenannten Kombination wurde die Dicke von ZrO&sub2; geändert, während die Dicke von HfN bei 0,8 um festgelegt blieb. Der beobachtete Farbunterschied ist in Tabelle 3 zusammengefaßt. Der Farbton wurde nach dem L*a*b* -Farbkoordinatensystem gemessen und berechnet, wobei ein handelsübliches Kolorimeter verwendet wurde. Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, war die Neigung der Farbänderung bei der Kombination ZrO&sub2;/HfN im wesentlichen die gleiche wie die Tendenz, die bei der Kombination ZrO&sub2;/HfN beobachtet wurde. Tabelle 1 Farbton eines zweischichtigen Nb&sub2;O&sub5;/TiN-Films und Filmdicke erfindungsgemäß Vergleich scheinbare Farbe (Bezug) deutlich gelb leuchtend gelb leuchtend rötlich-orange dichtes gelb deutlich gelblich-grün hellgold (TiN) grünlich-gelb orange
- TiN: Verdampfung von Ti und gleichzeitige Einführung von Ar + N&sub2; (reaktives Ionenplattieren)
- Nb&sub2;O&sub5;: Einführung von Ar + O&sub2; auf ein Nb-Target (reaktives Zerstäuben)
- SiO&sub2;: Einführung von Ar auf ein Quarzglas-Target (übliches Zerstäuben)
- Substrat: Blech SUS 430BA (nicht erwärmt) Tabelle 2 Farbton eines zweischichtigen TiO&sub2;/TiN-Films und Filmdicke erfindungsgemäß Vergleich scheinbare Farbe (Bezug) deutlich gelb leuchtend gelb leuchtend rötlich-orange dichtes gelb deutlich gelblich-grün hellgold (TiN)
- TiN: Verdampfung von Ti und gleichzeitige Einführung von Ar + N&sub2; (reaktives Ionenplattieren)
- TiO&sub2;: Einführung von Ar + O&sub2; auf ein Ti-Target (reaktives Zerstäuben)
- Substrat: Blech SUS 430BA (nicht erwärmt) Tabelle 3 Farbton eines zweischichtigen ZrO&sub2;/TiN-Films und Filmdicke erfindungsgemäß Vergleich scheinbare Farbe (Bezug) deutlich gelb leuchtend gelb rötlich-orange dichtes gelb gelblich-grün hellgold (TiN)
Claims (6)
1. Mit einer einzelnen Keramikschicht überzogenes
Metallblech, das ein Metallblechsubstrat und eine transparente
Oxidkeramikschicht umfaßt, die auf dem
Metallblechsubstrat durch ein Trockenverfahren gebildet wurde, das aus
physikalischem Bedampfen und chemischem Bedampfen
ausgewählt ist, wobei die transparente Keramikschicht eine
Dicke von 0,05 bis 5 um und einen Brechungsindex im
Bereich des sichtbaren Lichtes von mindestens 2,0
aufweist, so daß ein Lichtinterferenzeffekt auftritt, der
dem Blech einen veränderten Farbton verleiht.
2. Mit mehreren Keramikschichten überzogenes Metallblech,
das ein Metallblechsubstrat, eine gefärbte erste
Keramikschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 1 um auf dem
Substrat und daran angrenzend und aus mindestens einem
Material gebildet, das aus Nitriden, Carbiden und
Carbonitriden von Ti, Zr, Hf, Cr, Nb und Al ausgewählt ist, und
eine zweite transparente Oxidkeramikschicht auf der
ersten Schicht und daran angrenzend und durch ein
Trockenverfahren gebildet, das aus physikalischem Bedampfen und
chemischem Bedampfen ausgewählt ist, umfaßt, wobei die
zweite Schicht eine Dicke von 0,05 bis 5 um und einen
Brechungsindex im Bereich des sichtbaren Lichtes von
mindestens 2,0 aufweist, so daß ein
Lichtinterferenzeffekt auftritt, der dem Blech einen veränderten Farbton
verleiht.
3. Blech nach Anspruch 2, wobei die erste Schicht eine
durch Ionenplattieren aufgebrachte Schicht und die
zweite Schicht eine durch Zerstäuben aufgebrachte Schicht
ist.
4. Blech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das
Metallblech ein gewalztes Band in Form einer Rolle ist.
5. Blech nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
transparente Keramikschicht aus mindestens einem
Material besteht, das aus Oxiden von Ti, Zr, Hf, Th, V, Nb,
Ta, W, Zn, Cd, Sn, Ba, Sb, Pb, Te und Ce ausgewählt ist.
6. Blech nach Anspruch 5, wobei die transparente
Keramikschicht aus einem Material besteht, das aus TiO&sub2;, Nb&sub2;O&sub5;
oder ZrO&sub2; ausgewählt ist.
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