JP2024518253A

JP2024518253A - コーティング部材及びその製造方法、ケース並びに電子製品

Info

Publication number: JP2024518253A
Application number: JP2023560322A
Authority: JP
Inventors: 禹▲躍▼斌; ▲許▼金宝; 王想威
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2024-05-01
Also published as: US20240018644A1; KR20230151545A; EP4299798A1; CN115261948B; WO2022228200A1; CN115261948A

Abstract

コーティング部材及びその製造方法、ケース並びに電子製品を提供し、コーティング部材は、基材と、陽極酸化層と、ベース層とを含み、前記陽極酸化層は、前記基材の表面に形成され、前記ベース層は、前記陽極酸化層の表面に位置し、前記陽極酸化層から離れた方向に沿って順に積層された第１ベース層及び第２ベース層を含み、前記第１ベース層及び第２ベース層は、金属Ａの蒸着層から選択され、前記第１ベース層の平均結晶粒径は、前記第２ベース層の平均結晶粒径より小さく、前記陽極酸化層は、微細孔構造を有し、前記第１ベース層の結晶粒子は、前記陽極酸化層の微細孔に部分的に埋め込まれる。

Description

（優先権情報）
本願は、２０２１年４月３０日に中国国家知識産権局に提出された、出願名称が「コーティング部材及びその製造方法、ケース並びに電子製品」である中国特許出願第２０２１１０４８４４８４．１号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。

本願は、金属表面処理の技術分野に属し、具体的には、コーティング部材及びその製造方法、ケース並びに電子製品に関する。

電子製品の軽量化要件のため、主流機種は、アルミニウム合金をミドルフレームの材料として選択することが多い。現在、アルミニウム合金の表面について、一般的に、陽極酸化技術を用いて表面の耐食性、耐摩擦性、耐摩耗性などの性能を向上させる。ＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、物理気相成長）技術は、基材の表面の耐摩耗性、耐食性、硬度を顕著に向上させることができるだけでなく、色、光沢度が陽極酸化技術によるものより優れた外観面を得ることができる。該技術は、ステンレス鋼材料において広く応用されているが、アルミニウム合金基材においてＰＶＤコーティング層で表面を保護することは少なく、その原因は、主に以下のとおりである。

アルミニウム合金自体とＰＶＤコーティング層との結合強度が弱く、また、アルミニウム合金の表面に自然に酸化された酸化アルミニウムが生成されて、アルミニウム合金とＰＶＤコーティング層との結合に影響を与え、特に、従来のアルミニウム合金について、陽極が酸化された後にアルミニウム材料の表面が多孔のハニカム構造を呈し、従来のＰＶＤコーティング層が陽極酸化層とよく結合しにくく、表面の耐摩耗性及び耐食性が低いという問題を示し、最終的にアルミニウム材料の外観面は顕著な金属質感がなく、陽極の染色及び封孔という成熟プロセスの解決手段との競争上の優位性を失っている。

従来の陽極が酸化された後のアルミニウム合金に対してＰＶＤコーティングを行うと、耐摩耗性及び耐食性が低いという問題に対して、本願は、コーティング部材及びその製造方法、ケース並びに電子製品を提供する。

上記技術的課題を解決するために、本願は、以下の技術的解決手段を用いる。

一態様では、本願に係るコーティング部材は、基材と、陽極酸化層と、ベース層とを含み、前記陽極酸化層は、前記基材の表面に形成され、前記ベース層は、前記陽極酸化層の表面に位置し、前記陽極酸化層から離れた方向に沿って順に積層された第１ベース層及び第２ベース層を含み、前記第１ベース層及び第２ベース層は、金属Ａの蒸着層から選択され、前記第１ベース層の平均結晶粒径は、前記第２ベース層の平均結晶粒径より小さく、前記陽極酸化層は、微細孔構造を有し、第１ベース層の結晶粒子は、前記陽極酸化層の微細孔に部分的に埋め込まれる。

本願の実施例において、前記基材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む。

本願の実施例において、前記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含む。

本願の実施例において、前記第１ベース層の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記第２ベース層の厚さは、５０ｎｍ～１２０ｎｍである。

本願の実施例において、前記第１ベース層における結晶粒子の平均粒径は、３ｎｍ～３０ｎｍであり、前記第１ベース層のナノ硬度は、１０ＧＰａ～１６ＧＰａである。

本願の実施例において、前記第２ベース層における結晶粒子の平均粒径は、５０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記第２ベース層のナノ硬度は、６ＧＰａ～９ＧＰａである。

本願の実施例において、前記ベース層は、第３ベース層をさらに含み、前記第１ベース層、前記第２ベース層及び前記第３ベース層は、前記陽極酸化層から離れた方向に沿って順に積層され、前記第３ベース層は、金属Ａの蒸着層から選択され、平均結晶粒径が前記第２ベース層の平均結晶粒径より小さい。

本願の実施例において、前記第３ベース層における結晶粒子の平均粒径は、３０ｎｍ～６０ｎｍであり、前記第３ベース層のナノ硬度は、８ＧＰａ～１０ＧＰａである。

本願の実施例において、前記第３ベース層の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍである。

本願の実施例において、前記陽極酸化層の厚さは、４μｍ～１６μｍである。

本願の実施例において、前記陽極酸化層の微細孔の孔径は、１０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記陽極酸化層の微細孔の数は、１００個／μｍ^２～３０００個／μｍ^２を満たす。

本願の実施例において、前記コーティング部材は、機能層をさらに含み、前記機能層は、前記ベース層に前記陽極酸化層から離れた側に位置し、カラー層を含み、前記カラー層は、金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物及びこれらの組み合わせを含み、前記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷから選択される１種以上である。

本願の実施例において、前記カラー層の厚さは、０．３μｍ～３μｍである。

本願の実施例において、前記機能層は、前記カラー層と前記ベース層との間に位置するとともに、金属Ａ及び金属Ｍを含む遷移層をさらに含む。

本願の実施例において、前記遷移層の厚さは、０．３μｍ～１μｍである。

別の態様では、本願に係る、上記コーティング部材を製造する方法は、
基材を用意し、基材の表面に対して陽極酸化処理を行って陽極酸化層を形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で陽極酸化層の表面に第１ベース層をスパッタリングにより形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材にバイアスを印加せず、真空コーティングの方式で第１ベース層の表面に第２ベース層をスパッタリングにより形成するステップとを含む。

本願の実施例において、前記陽極酸化処理の前に、基材の表面の電気接触部位に対して接着剤塗布処理を行うステップをさらに含み、陽極酸化後に、基材の表面に対して接着剤を除去して、電気接触部位を露出させ、後続の操作において、前記電気接触部位で前記基材に負バイアスを印加する。

本願の実施例において、前記陽極酸化処理の条件は、陽極酸化槽の槽液が硫酸溶液、リン酸溶液及びシュウ酸溶液から選択される少なくとも１種であり、槽液における酸のモル濃度が０．３ｍｏｌ／Ｌ～０．８ｍｏｌ／Ｌであり、槽液の温度が１５℃～２５℃であることである。

本願の実施例において、前記第１ベース層を製造する場合、真空コーティングの条件を、基材に負バイアスを印加し、電圧値を２００Ｖ～４００Ｖとし、ターゲット電流を２０Ａ～３０Ａとすることに制御する。

本願の実施例において、前記第１ベース層を製造した後、かつ前記第２ベース層を製造する前に、第１ベース層に対して時間が５ｍｉｎ～１０ｍｉｎであるイオン衝撃を行うステップをさらに含む。

本願の実施例において、前記第２ベース層を製造する場合、真空コーティングの条件を、直流電流モードとし、バイアスがなく、ターゲット電流を５Ａ～１０Ａとすることに制御する。

本願の実施例において、
金属Ａをターゲット材として、基材に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で前記第２ベース層の表面に第３ベース層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む。

本願の実施例において、前記第３ベース層を製造する場合、真空コーティングの条件を、基材に負バイアスを印加し、電圧値を３０Ｖ～１２０Ｖとし、ターゲット電流を１５Ａ～２５Ａとすることに制御する。

本願の実施例において、上記方法は、
金属Ａ及び金属Ｍをターゲット材として、真空コーティングの方式でベース層の表面に遷移層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含み、前記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含み、前記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷのうちの１種以上を含む。

本願の実施例において、上記方法は、
金属Ｍをターゲット材として、酸素源、窒素源又は炭素源の１種以上を反応性ガスとして導入し、真空コーティングの方式で遷移層の表面にカラー層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む。

別の態様では、本願に係るケースは、上記コーティング部材を含む。

別の態様では、本願に係る電子製品は、上記ケースを含む。

本願に係るコーティング部材について、基材の表面に陽極酸化層が形成され、陽極酸化層の外部には、平均結晶粒径がより小さい第１ベース層と、平均結晶粒径がより大きい第２ベース層とを含むベース層が設けられ、前記第１ベース層の平均結晶粒径がより小さいため、前記陽極酸化層の微細孔によりよく埋め込まれ、接触面積を増加させ、さらに前記ベース層と前記陽極酸化層との間の結合力を向上させることができ、また、前記第２ベース層の平均結晶粒径が第１ベース層のものより大きいため、前記ベース層の内部応力をある程度低減し、ベース層の応力が大きすぎることによる膜層剥離の問題を回避することができる。前記第１ベース層と前記第２ベース層とを結合して形成されたベース層は、前記陽極酸化層に対して封孔の作用を有し、後続の塵埃などが陽極酸化層に入ることを回避する一方、後続の真空コーティングの基礎としてもよく、基材と後続の真空コーティングによる膜との結合強度を効果的に向上させ、耐摩耗性及び耐食性を達成することができる。

本開示の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本開示の実施により把握される。

本願に係るコーティング部材の概略構成図である。

本願が解決しようとする技術的課題、技術手段及び有益な効果をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照しながら、本願をさらに詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施例は、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を限定するものではないことを理解されたい。

図１に示すように、本願の実施例に係るコーティング部材は、基材１と、陽極酸化層２と、ベース層３とを含み、上記陽極酸化層２は、上記基材１の表面に形成され、上記ベース層３は、上記陽極酸化層２の表面に位置し、上記陽極酸化層２から離れた方向に沿って順に積層された第１ベース層３１及び第２ベース層３２を含み、上記第１ベース層３１及び第２ベース層３２は、金属Ａの蒸着層から選択され、上記第１ベース層３１の平均結晶粒径は、上記第２ベース層３２の平均結晶粒径より小さく、上記陽極酸化層２は、微細孔構造を有し、上記第１ベース層３１の結晶粒子は、上記陽極酸化層２の微細孔に部分的に埋め込まれる。

上記第１ベース層３１の平均結晶粒径がより小さいため、上記陽極酸化層２の微細孔によりよく埋め込まれ、接触面積を増加させ、さらに上記ベース層３と上記陽極酸化層２との間の結合力を向上させることができ、また、上記第２ベース層３２の平均結晶粒径が第１ベース層３１のものより大きいため、上記ベース層３の内部応力をある程度低減し、ベース層３の応力が大きすぎることによる膜層剥離の問題を回避することができる。上記第１ベース層３１と上記第２ベース層３２とを結合して形成されたベース層３は、上記陽極酸化層２に対して封孔の作用を有し、後続の塵埃などが陽極酸化層２に入ることを回避する一方、後続の真空コーティングの基礎としてもよく、基材１と後続の真空コーティングによる膜との結合強度を効果的に向上させ、耐摩耗性及び耐食性を達成することができる。

いくつかの実施例において、上記基材１は、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む。

異なる実施例において、上記基材１は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金の一体品、或いは一部がアルミニウム若しくはアルミニウム合金の積層構造又は嵌合構造から選択されてもよい。

いくつかの実施例において、上記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含む。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍであり、上記第２ベース層３２の厚さは、５０ｎｍ～１２０ｎｍである。

上記第１ベース層３１は、厚さが上記範囲内にある場合、上記陽極酸化層２と強い結合力を有し、また、上記第２ベース層３２は、厚さが上記範囲内にある場合、上記第１ベース層３１の内部応力をよりよく弱め、遷移及び緩衝作用を果たすことができる。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１における結晶粒子の平均粒径は、３ｎｍ～３０ｎｍであり、上記第１ベース層３１のナノ硬度は、１０ＧＰａ～１６ＧＰａである。

いくつかの実施例において、上記第２ベース層３２における結晶粒子の平均粒径は、５０ｎｍ～１００ｎｍであり、上記第２ベース層３２のナノ硬度は、６ＧＰａ～９ＧＰａである。

上記第１ベース層３１は、微細結晶構造であり、構造が安定し、緻密であり、付着性能が高いが、硬度が高く、成形後に内部応力が高く、一定の欠陥（空孔、点欠陥、線欠陥）を有する。上記第２ベース層３２は、粗大な柱状結晶構造であり、その相対硬度がより低く、上記第２ベース層３２と上記第１ベース層３１とを結合することで、内部応力の低減、欠陥の数の低減に役立つ。

いくつかの実施例において、上記ベース層３は、第３ベース層３３をさらに含み、上記第１ベース層３１、上記第２ベース層３２及び上記第３ベース層３３は、上記陽極酸化層２から離れた方向に沿って順に積層され、上記第３ベース層３３は、金属Ａの蒸着層から選択され、平均結晶粒径が上記第２ベース層３２の平均結晶粒径より小さい。

上記第２ベース層３２が粗大な柱状結晶構造であり、性質が十分に緻密ではなく、第２ベース層３２に後続の他の物質のコーティングを直接的に行うと、結合力が十分ではないという問題があるため、上記第２ベース層３２の外部に上記第３ベース層３３を設けることにより、柱状結晶構造を微細結晶構造に転換させて、より緻密な表層を形成することができ、その耐摩耗性の向上に役立ち、後続のコーティング層に良好な付着基礎を提供する。

いくつかの実施例において、上記第３ベース層３３における結晶粒子の平均粒径は、３０ｎｍ～６０ｎｍであり、上記第３ベース層３３のナノ硬度は、８ＧＰａ～１０ＧＰａである。

上記第３ベース層３３の平均結晶粒径及びナノ硬度は、上記第１ベース層３１のものと上記第２ベース層３２のものとの間にあり、上記ベース層３の全体的な強度及び耐摩耗性をさらに向上させる。

いくつかの実施例において、上記第３ベース層３３の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍである。

上記第３ベース層３３は、厚さが上記範囲内にある場合、高い被覆性を有し、所定の位置に被覆しないか又は内部応力が大きすぎるという問題を回避する。

いくつかの実施例において、上記陽極酸化層２の厚さは、４μｍ～１６μｍである。

いくつかの実施例において、上記陽極酸化層２の微細孔の孔径は、１０ｎｍ～１００ｎｍであり、上記陽極酸化層の微細孔の数は、１００個／μｍ^２～３０００個／μｍ^２を満たす。

上記陽極酸化層２は、孔径及び数が上記範囲内にある場合、上記第１ベース層３１と結合する十分な微細孔を提供することができ、また、該孔径の大きさは、結合強度を向上させるために、上記第１ベース層３１の結晶粒子が上記陽極酸化層２の微細孔に埋め込まれることに役立つ。

いくつかの実施例において、上記コーティング部材は、機能層４をさらに含み、上記機能層４は、上記ベース層３に上記陽極酸化層２から離れた側に位置する。

異なる実施例において、上記機能層４は、指紋防止層、高硬度層などの異なる機能を実現するコーティング膜層であってもよく、カラー層又はグレア層などの装飾層であってもよい。

いくつかの実施例において、上記機能層４は、金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物及びこれらの組み合わせを含むカラー層４２を含み、上記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷから選択される１種以上である。

上記カラー層４２は、単層又は多層であってもよく、上記カラー層４２が多層である場合、色を調整するという目的を達成するために、異なる層に異なる金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物を設けることができる。

いくつかの実施例において、上記機能層４の厚さは、０．３μｍ～３．７μｍである。

いくつかの実施例において、上記カラー層４２の厚さは、０．３μｍ～３μｍである。

いくつかの実施例において、上記カラー層４２は、上記ベース層３の表面に直接的に設けられる。

別の実施例において、上記機能層４は、上記カラー層４２と上記ベース層３との間に位置するとともに、金属Ａ及び金属Ｍを含む遷移層４１をさらに含む。

上記遷移層４１が上記ベース層３と上記カラー層４２との間の遷移として用いられ、上記ベース層３に金属Ａが含まれ、上記カラー層４２が金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物からなり、上記遷移層４１に金属Ａ及び金属Ｍが同時に含まれるため、上記遷移層４１と上記ベース層３及び上記カラー層４２との親和性がいずれも高く、それと上記ベース層３及び上記カラー層４２との結合強度がいずれも高いことを保証し、物質の差異が大きすぎることによる層化現象を回避することができる。

いくつかの実施例において、上記遷移層４１の厚さは、０．３μｍ～１μｍである。

本願の別の実施例に係る、上記コーティング部材を製造する方法は、
基材１を用意し、基材１の表面に対して陽極酸化処理を行って陽極酸化層２を形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材１に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で陽極酸化層２の表面に第１ベース層３１をスパッタリングにより形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材１にバイアスを印加せず、真空コーティングの方式で第１ベース層３１の表面に第２ベース層３２をスパッタリングにより形成するステップとを含む。

上記提供された製造方法では、第１ベース層３１の真空コーティングプロセスにおいて、金属Ａのターゲット材が高エネルギー粒子により衝撃されて金属Ａイオンを電離させ、基材１に負バイアスを印加することにより、基材１の金属Ａイオンに対する吸引力を向上させ、かつ金属Ａイオンを加速することができ、金属Ａイオンに対して蒸着するとともに基材１を衝撃するエネルギーを与え、負バイアスを印加することにより、成形された第１ベース層３１は、粗大な柱状結晶構造から微細結晶構造へ転換し、微細結晶構造が安定し、緻密であり、理想的な膜層構造であり、付着性能が高い。第２ベース層３２の真空コーティングプロセスにおいて、バイアスなし方式を用い、形成された金属Ａイオンは、第１ベース層３１に蒸着されて粗大な柱状結晶構造を形成する傾向があり、硬度が低く、上記第１ベース層３１の内部応力の低減に役立つ。

いくつかの実施例において、上記陽極酸化処理の前に、基材１の表面の電気接触部位に対して接着剤塗布処理を行うステップをさらに含み、陽極酸化後に、基材１の表面に対して接着剤を除去して、電気接触部位を露出させ、後続の操作において、上記電気接触部位で上記基材１に負バイアスを印加する。

本製造方法では、上記基材１に負バイアスを印加する必要があり、陽極酸化により生成された陽極酸化層２が非導電性構造であるため、基材１と印加電源との電気的接触に不利であり、上記基材１に印加される負バイアスを保証するために、発明者らは、陽極酸化処理の前に基材１の電気接触部位に対して接着剤塗布処理を行うことにより、基材１に対して保護を形成し、陽極酸化後に接着剤を除去して、基材１に対する後続の負バイアスの印加を効果的に保証し、膜形成品質を向上させることができる。

接着剤塗布処理に用いられる材料は、特に選択されず、従来の接着剤材料であってもよい。

いくつかの実施例において、接着剤塗布処理を行う前に、上記基材１に対して化学研磨、機械研磨又はこれらの組み合わせである研磨処理を行い、研磨処理により上記基材１の表面の自然酸化層及び表面の欠陥（例えば、かき傷など）を除去することにより、基材１の表面の平滑性を向上させることができ、接着剤塗布処理時に、接着剤と基材１の表面との直接的な接触に役立ち、陽極酸化処理中により緻密な陽極酸化層２の形成にも役立つ。

いくつかの実施例において、接着剤塗布処理を行った後、上記基材１の表面に対して油除去、温水洗浄、アルカリ水洗浄、冷水洗浄、酸洗浄という操作のうちの１種以上を行うことにより、上記基材１に平滑な表面を形成し、表面の油汚れ及び欠陥を除去し、形成された膜の均一性を向上させる。

いくつかの実施例において、上記陽極酸化処理の条件は、陽極酸化槽の槽液が硫酸溶液、リン酸溶液及びシュウ酸溶液から選択される少なくとも１種であり、槽液における酸のモル濃度が０．３ｍｏｌ／Ｌ～０．８ｍｏｌ／Ｌであり、槽液の温度が１５℃～２５℃であることである。

上記陽極酸化処理により、上記基材１の表面には、孔隙が均一で孔径が１０ｎｍ～１００ｎｍの陽極酸化層２が形成され、上記第１ベース層３１の結晶粒子の埋め込みに役立つ。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１を製造する前に、陽極酸化層２が形成された基材１に対して予備真空引き操作を行う。

上記基材１の陽極酸化層２に大量の微細孔があり、空気中の塵埃を非常に吸着しやすく、また、微細孔にも加工中に残った屑があり、微細孔に残った塵埃及び屑が後続の真空コーティングによる膜の表面の不純物となり、膜層の性能にさらに影響を与え、該問題を解決するために、本製造方法では、予備真空引きの方式を用い、気圧変化により陽極酸化層２の微細孔中の塵埃及び屑の排出を促して、後続のコーティング品質を保証する。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１を製造する前に、陽極酸化層２に対してイオン衝撃を行うことにより、上記陽極酸化層２の清浄度を向上させ、陽極酸化層２の表面エネルギーを向上させる。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１を製造する場合、真空コーティングの条件を、基材に負バイアスを印加し、電圧値を２００Ｖ～４００Ｖとし、ターゲット電流を２０Ａ～３０Ａとすることに制御する。

なお、上記第１ベース層３１の製造に用いられるバイアスは、本製造方法のさらなる改善であり、第１ベース層３１と陽極酸化層２との結合力をさらに増加させるために、発明者らは、正常範囲を超える高いバイアスプロセスパラメータを用い、該バイアス範囲により、金属Ａイオンが陽極酸化層２の微細孔構造に入ることを促し、接触面積を増加させて、付着力を向上させることができる。しかしながら、高すぎる負バイアスのため、逆スパッタリングを増大させ、蒸着速度を低下させ、大量の欠陥（空孔、点欠陥、線欠陥）を引き起こし、膜層の完全性を損傷することにより、膜層の品質が低下し、表面性能に影響を与える。

いくつかの実施例において、上記第１ベース層３１を製造した後、かつ上記第２ベース層３２を製造する前に、上記第１ベース層３１の表面エネルギーを向上させるために、第１ベース層３１に対して時間が５ｍｉｎ～１０ｍｉｎであるイオン衝撃を行うステップをさらに含む。

いくつかの実施例において、上記第２ベース層３２を製造する場合、真空コーティングの条件を、直流電流モードとし、バイアスがなく、ターゲット電流を５Ａ～１０Ａとすることに制御する。

損傷された第１ベース層３１をある程度修復するために、それを基礎としてより柔らかい第２ベース層３２を蒸着して遷移を形成し、第１ベース層３１の内部応力を低減し、欠陥の数を減少させる必要がある。

いくつかの実施例において、上記製造方法は、
金属Ａをターゲット材として、基材１に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で上記第２ベース層３２の表面に第３ベース層３３をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む。

バイアスなしで製造された第２ベース層３２が粗大な柱状結晶構造であるため、第２ベース層３２が一定の厚さで蒸着された後、第３ベース層３３を追加して膜層を柱状構造から微細結晶構造に転換し、最終的にベース層３のコーティングを完了する。

いくつかの実施例において、上記第３ベース層３３を製造する場合、真空コーティングの条件を、基材に負バイアスを印加し、電圧値を３０Ｖ～１２０Ｖとし、ターゲット電流を１５Ａ～２５Ａとすることに制御する。

いくつかの実施例において、上記製造方法は、
金属Ａ及び金属Ｍをターゲット材として、真空コーティングの方式でベース層３の表面に遷移層４１をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含み、上記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含み、上記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷのうちの１種以上を含む。

いくつかの実施例において、上記製造方法は、
金属Ｍをターゲット材として、酸素源、窒素源又は炭素源の１種以上を反応性ガスとして導入し、真空コーティングの方式で遷移層４１の表面にカラー層４２をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む。

上記酸素源は、Ｏ_２から選択され、上記窒素源は、Ｎ_２から選択され、上記炭素源は、Ｃ_２Ｈ_２から選択される。

なお、酸素源、窒素源又は炭素源のうちの複数種を反応性ガスとして用いる場合、反応性ガス間の相互反応を回避するために、酸素源、窒素源又は炭素源をそれぞれ導入し、ターゲット材からスパッタリングされた金属Ｍイオンと反応させて、金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物の混合層を形成する必要がある。

いくつかの実施例において、上記カラー層４２を製造する場合、上記反応性ガスを導入せずに金属Ｍのコーティング層を得てもよく、コーティング層が金属光沢を呈する。

本願の別の実施例に係る電子製品のケースは、上記コーティング部材を含む。

上記コーティング部材を用いるため、上記電子製品のケースは、高い表面耐摩耗性を有するとともに、高い美観効果を有する。

以下、実施例により本願をさらに説明する。

本実施例は、以下の操作ステップを含む、本願に開示されるコーティング部材及びその製造方法を説明する。

（１）陽極酸化前処理について、アルミニウム合金基材に対して、機械研磨－接着剤塗布－油除去－温水洗浄－アルカリ洗浄－冷水洗浄－酸洗浄－冷水洗浄の処理を順に行った。

（２）陽極酸化処理について、前処理後のアルミニウム合金基材を陽極酸化槽に入れて陽極酸化操作を行い、陽極酸化に用いられる溶液を硫酸溶液とし、濃度を０．５ｍｏｌ／Ｌとし、槽液の温度を１８℃とし、膜層の厚さが８ｍｍであり、孔径の大きさが２０－４０ｎｍであり、孔の数が２０００個／μｍ^２である陽極酸化層を形成した。

（３）ＰＶＤコーティング前処理について、ＰＶＤコーティング前処理は、接着剤除去－洗浄－乾燥－予備高真空引きを含む。接着剤除去は、ステップ（１）における接着剤を除去することである。

（４）ＰＶＤコーティングについて、上記処理されたアルミニウム合金基材を真空コーティング装置内に入れ、真空引き、加熱、イオン洗浄を行った後、コーティング処理を行った。具体的には以下のとおりである。

第１ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアスを－３００Ｖに、Ｃｒターゲット電流を２５Ａに、コーティングされた膜層の厚さを５０ｎｍに設定し、上記第１ベース層の平均結晶粒径を８ｎｍとし、上記第１ベース層のナノ硬度を１４ＧＰａとし、コーティング後にイオン衝撃を１０ｍｉｎ行い、
第２ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、直流電流モード（バイアスなし）を設定し、Ｃｒターゲット電流を８Ａに、コーティングされた膜層の厚さを８０ｎｍに設定し、上記第２ベース層の平均結晶粒径を６０ｎｍとし、上記第２ベース層のナノ硬度を８ＧＰａとし、
第３ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアスを－８０Ｖに、Ｃｒターゲット電流を２０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを６０ｎｍに設定し、上記第３ベース層の平均結晶粒径を４０ｎｍとし、上記第３ベース層のナノ硬度を９ＧＰａとして、ベース層のコーティングを完了した。

遷移層の製造について、Ｔｉターゲット及びＣｒターゲットを用いて共にコーティングし、直流電流モード（バイアスなし）を設定し、ターゲット電流を２０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを５００ｎｍに設定した。

カラー層の製造について、Ｔｉターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング時に反応性ガスを導入し、上記反応性ガスを窒素ガスとし、直流電流モード（バイアスなし）を設定し、ターゲット電流を２０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを８００ｎｍに設定した。

本実施例は、本願に係るコーティング部材及びその製造方法を説明するためのものであり、実施例１における大部分の操作ステップを含むが、その相違点は以下のとおりである。

第１ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアス電圧を－２００Ｖに、Ｃｒターゲット電流を２０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを１００ｎｍに設定し、上記第１ベース層の平均結晶粒径を２５ｎｍとし、上記第１ベース層のナノ硬度を１１ＧＰａとし、コーティング後にイオン衝撃を１０ｍｉｎ行い、
第２ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、直流電流モード（バイアスなし）を設定し、Ｃｒターゲット電流を１０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを５０ｎｍに設定し、上記第２ベース層の平均結晶粒径を５０ｎｍとし、上記第２ベース層のナノ硬度を９ＧＰａとし、
第３ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアスを－１２０Ｖに、Ｃｒターゲット電流を２５Ａに、コーティングされた膜層の厚さを３０ｎｍに設定し、上記第３ベース層の平均結晶粒径を３０ｎｍとし、上記第３ベース層のナノ硬度を１０ＧＰａとして、ベース層のコーティングを完了した。

第１ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアス電圧を－４００Ｖに、Ｃｒターゲット電流を３０Ａに、コーティングされた膜層の厚さを３０ｎｍに設定し、上記第１ベース層の平均結晶粒径を３ｎｍとし、上記第１ベース層のナノ硬度を１６ＧＰａとし、コーティング後にイオン衝撃を１０ｍｉｎ行い、
第２ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、直流電流モード（バイアスなし）を設定し、Ｃｒターゲット電流を５Ａに、コーティングされた膜層の厚さを１２０ｎｍに設定し、上記第２ベース層の平均結晶粒径を１００ｎｍとし、上記第２ベース層のナノ硬度を６ＧＰａとし、
第３ベース層の製造について、Ｃｒターゲットを用い、バイアスを－３０Ｖに、Ｃｒターゲット電流を１５Ａに、コーティングされた膜層の厚さを１００ｎｍに設定し、上記第３ベース層の平均結晶粒径を６０ｎｍとし、上記第３ベース層のナノ硬度を８ＧＰａとして、ベース層のコーティングを完了した。

第１ベース層の製造について、コーティングされた膜層の厚さを２０ｎｍとした。

第１ベース層の製造について、コーティングされた膜層の厚さを１５０ｎｍとした。

第２ベース層の製造について、コーティングされた膜層の厚さを４０ｎｍとした。

第２ベース層の製造について、コーティングされた膜層の厚さを１５０ｎｍとした。

第１ベース層の製造について、バイアスを－５００Ｖに設定した。

ステップ（４）では、第２ベース層を製造した後、第３ベース層の製造を行わず、遷移層を直接的にコーティングした。

ステップ（３）では、予備高真空引きを行わない。
＜比較例１＞

本比較例は、本願に係るコーティング部材及びその製造方法と比較して説明するためのものであり、実施例１における大部分の操作ステップを含むが、その相違点は以下のとおりである。

ステップ（４）では、ベース層の製造を行う場合、第１ベース層の製造を行わず、第２ベース層及び第３ベース層の製造を直接的に行った。
＜比較例２＞

ステップ（４）では、ベース層の製造を行う場合、第２ベース層の製造を行わず、第１ベース層及び第３ベース層の製造を直接的に行った。
性能試験

上記実施例１～１０及び比較例１～２において製造されたコーティング部材に対して以下の性能試験を行った。

１、クロスカット付着力試験について、
１）試験前に、外観に異常がなく、変色、気泡、亀裂、剥離などがないことを検査し、無塵布で基材の表面をきれいに拭い、
２）カッターナイフを把持し、カットする場合にナイフ面が試験面と垂直であり、ナイフエッジが膜層を持ち上げることを防止し、カット方向がサンプルと４５度の角度をなし、カッターナイフに力を均一に加えて（刃先がちょうど膜層を透過して基材に到達するように力を加える）１０×１０個の連続した１ｍｍ×１ｍｍの正方形の格子を形成し、
３）試験領域の破片を無塵布できれいに拭き、一部のＮＩＣＨＩＢＡＮＣＴ４０５ＡＰ－２４テープを均一に引き出し、フロントセクションを取り外し、次に約５５ｍｍのテープを切り取り、該テープの中心点をグリッドの上方に置き、方向が１セットのカット線と平行であり、次にグリッド領域の上方におけるテープの部位を爪で平らにして、テープと膜層との接触が良好であることを保証し（爪がテープ及び膜層を傷つけないように注意する）、テープの長さが少なくともグリッドの長さを２０ｍｍ超え、
４）テープを貼り付けて９０ｓ静置し、テープの浮いた一端を持ち、できるだけ６０度に近い角度で、０．５～１．０ｓ内でテープを迅速に引き剥がし、
５）膜層の剥離状況を検査し、４Ｂを超える場合を合格とする。具体的な評価基準は以下のとおりである。

５Ｂ：カットエッジが完全に平滑であり、剥離がない。
４Ｂ：カットノッチの交差部において若干のコーティング層が剥離され、影響を受ける交差カット面積が５％以下である。
３Ｂ：カットノッチの交差部及び／又はカットノッチのエッジに沿ってコーティング層が剥離され、影響を受ける交差カット面積が５％より大きいが、１５％以下である。
２Ｂ：膜層がカットエッジに沿って大きな破片の形態で部分的又は完全に剥離され、及び／又は格子の異なる部分において部分的又は完全に剥離され、影響を受ける交差カット面積が１５％より大きいが、３５％以下である。
１Ｂ：コーティング層がカットエッジに沿って大きな破片の形態で剥離され、及び／又は一部の格子において部分的又は完全に剥離され、影響を受ける交差カット面積が３５％より大きいが、６５％以下である。
０Ｂ：剥離度が１Ｂを超える。

２、耐摩耗性能について、
１）３部のＲＫＦ１０Ｋ（黄色の円錐体）及び１部のＲＫＫ１５Ｐ（緑色の角錐体）を用意し、合計で１５Ｌであり、振動摩擦装置（ＲＯＳＬＥＲ、型番Ｒ１８０／５３０ＴＥ－３０、周波数５０±０．５Ｈｚ、振幅１．６５±０．１ｍｍ）の研磨タンク内に入れ、
２）ピペットを用いて１０ｍｌのＦＣ１２０を吸引して研磨タンク内に入れ、０．５Ｌの水を加え、
３）０．５Ｌの水を研磨タンク内に加え、試験中に３０ｍｉｎごとに０．５Ｌの水と１０ｍｌのＦＣ１２０を加え、
４）試験用の完成機又はカウンターウェイト用の完成機を用意し、各サンプルを完成機に取り付け、振動摩擦試験装置に入れて試験を行い、各サンプルを０．５時間ごとに検査し、基準（連続鋸歯状摩耗が１０ｍｍを超えず（鋸歯状の定義について、線状摩耗領域には、幅が１～１．５ｍｍの間にある２つ以上の位置があり、幅が１．５ｍｍを超える場合が認められない）、点摩耗が１．５ｍｍ×１．５ｍｍを超えず、１ｍｍ×１ｍｍ～１．５ｍｍ×１．５ｍｍの点摩耗が２つ超えず、１ｍｍ×１ｍｍ以下の点摩耗の数がカウントされない）を満たす最長時間を記録した。

３、塩水噴霧試験について、
温度が３５℃で、湿度が９０％である密閉環境において、ｐＨ値が６．８で、５重量％のＮａＣｌ溶液を用いてコーティング部材の表面に連続的に塩水噴霧を行い、試験中に１２ｈごとに、サンプルの外観を検査し、次に、３８℃の温水で軽く洗い流し、無塵布できれいに拭き、常温で２時間放置した後にサンプルを検査し、膜層の外観に異常がなく、外観に明らかな変化（例えば、錆、変色及び表面処理層の剥離など）がない最長時間を記録した。

得られた試験結果を表１に示す。

表１の試験結果から分かるように、比較例に比べて、本願に係るコーティング部材は、より優れた膜層付着力、耐摩耗性及び耐食性を有し、ベース層における異なる膜層の平均結晶粒径を制御することにより、それと陽極酸化層及び外部の機能層との間の結合強度を効果的に向上させることができることが示された。

以上、図面を参照しながら本願の実施例を説明したが、本願は、上記具体的な実施形態に限定されるものではなく、上記具体的な実施形態は、制限的なものではなく、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、本願の示唆で、本願の趣旨及び特許請求の範囲の保護範囲から逸脱せずに多くの形式を行うことができ、これらはいずれも本願の保護範囲内に属する。

１基材
２陽極酸化層
３ベース層
３１第１ベース層
３２第２ベース層
３３第３ベース層
４機能層
４１遷移層
４２カラー層

Claims

基材と、陽極酸化層と、ベース層とを含むコーティング部材であって、
前記陽極酸化層は、前記基材の表面に配置され、前記ベース層は、前記陽極酸化層の表面に位置し、前記ベース層は、前記陽極酸化層から離れる方向に沿って順に積層された第１ベース層及び第２ベース層を含み、前記第１ベース層及び第２ベース層は、金属Ａの蒸着層から選択され、前記第１ベース層の平均結晶粒径は、前記第２ベース層の平均結晶粒径より小さく、前記陽極酸化層は、微細孔構造を有し、前記第１ベース層の結晶粒子は、前記陽極酸化層の微細孔に部分的に埋め込まれている、コーティング部材。
前記基材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を含む、請求項１に記載のコーティング部材。
前記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含む、請求項１又は２に記載のコーティング部材。
前記第１ベース層の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記第２ベース層の厚さは、５０ｎｍ～１２０ｎｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記第１ベース層の結晶粒子の平均粒径は、３ｎｍ～３０ｎｍであり、前記第１ベース層のナノ硬度は、１０ＧＰａ～１６ＧＰａである、請求項１～４のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記第２ベース層における結晶粒子の平均粒径は、５０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記第２ベース層のナノ硬度は、６ＧＰａ～９ＧＰａである、請求項１～５のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記ベース層は、第３ベース層をさらに含み、前記第１ベース層、前記第２ベース層及び前記第３ベース層は、前記陽極酸化層から離れた方向に沿って順に積層され、前記第３ベース層は、金属Ａの蒸着層であり、前記第３ベース層の平均結晶粒径が前記第２ベース層の平均結晶粒径より小さい、請求項１～６のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記第３ベース層の結晶粒子の平均粒径は、３０ｎｍ～６０ｎｍであり、前記第３ベース層のナノ硬度は、８ＧＰａ～１０ＧＰａである、請求項１～７のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記第３ベース層の厚さは、３０ｎｍ～１００ｎｍである、請求項１～８のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記陽極酸化層の厚さは、４μｍ～１６μｍである、請求項１～９のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記陽極酸化層の微細孔の孔径は、１０ｎｍ～１００ｎｍであり、前記陽極酸化層の微細孔の数は、１００個／μｍ^２～３０００個／μｍ^２を満たす、請求項１～１０のいずれか一項に記載のコーティング部材。
機能層をさらに含み、前記機能層は、前記ベース層の前記陽極酸化層から離れた側に位置し、前記機能層は、カラー層を含み、前記カラー層は、金属Ｍの酸化物、金属Ｍの窒化物又は金属Ｍの炭化物及びこれらの組み合わせを含み、前記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷから選択される１種以上である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記カラー層の厚さは、０．３μｍ～３μｍである、請求項１～１２のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記機能層は、遷移層をさらに含み、前記遷移層は、前記カラー層と前記ベース層との間に位置し、前記遷移層は、金属Ａ及び金属Ｍを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のコーティング部材。
前記遷移層の厚さは、０．３μｍ～１μｍである、請求項１～１４のいずれか一項に記載のコーティング部材。
基材を用意し、基材の表面に対して陽極酸化処理を行って陽極酸化層を形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で陽極酸化層の表面に第１ベース層をスパッタリングにより形成するステップと、
金属Ａをターゲット材として、基材にバイアスを印加せず、真空コーティングの方式で第１ベース層の表面に第２ベース層をスパッタリングにより形成するステップとを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のコーティング部材を製造する方法。
前記陽極酸化処理の前に、基材の表面の電気接触部位に対して接着剤塗布処理を行うステップをさらに含み、陽極酸化後に、基材の表面の接着剤を除去して、電気接触部位を露出させる、請求項１６に記載の方法。
前記陽極酸化処理においては、陽極酸化槽の槽液が硫酸溶液、リン酸溶液及びシュウ酸溶液から選択される少なくとも１種であり、槽液における酸のモル濃度が０．３ｍｏｌ／Ｌ～０．８ｍｏｌ／Ｌであり、槽液の温度が１５℃～２５℃であることである、請求項１６又は１７に記載の方法。
前記第１ベース層を製造するための真空コーティングは、基材に負バイアスを印加し、電圧値を２００Ｖ～４００Ｖとし、ターゲット電流を２０Ａ～３０Ａとすることを含む、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の方法。
前記第１ベース層を製造した後、かつ前記第２ベース層を製造する前に、第１ベース層に対して時間が５ｍｉｎ～１０ｍｉｎであるイオン衝撃を行うステップをさらに含む、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の方法。
前記第２ベース層を製造するための真空コーティングは、直流電流モードを含み、バイアス電圧を印加せずに、ターゲット電流を５Ａ～１０Ａとすることを含む、請求項１６～２０のいずれか一項に記載の方法。
金属Ａをターゲット材として、基材に負バイアスを印加し、真空コーティングの方式で前記第２ベース層の表面に第３ベース層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む、請求項１６～２１のいずれか一項に記載の方法。
前記第３ベース層を製造するための真空コーティングは、基材に負バイアスを印加し、電圧値を３０Ｖ～１２０Ｖとし、ターゲット電流を１５Ａ～２５Ａとすることを含む、請求項１６～２２のいずれか一項に記載の方法。
金属Ａ及び金属Ｍをターゲット材として、真空コーティングの方式でベース層の表面に遷移層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含み、前記金属Ａは、Ｃｒ及び／又はＴｉを含み、前記金属Ｍは、Ｃｒ、Ｔｉ及びＷのうちの１種以上を含む、請求項１６～２３のいずれか一項に記載の方法。
金属Ｍをターゲット材として、酸素源、窒素源又は炭素源の１種以上を反応性ガスとして導入し、真空コーティングの方式で遷移層の表面にカラー層をスパッタリングにより形成するという操作をさらに含む、請求項１６～２４のいずれか一項に記載の方法。
請求項１～１５のいずれか一項に記載のコーティング部材を含む、ケース。
請求項２６に記載のケースを含む電子製品。