JP2619838B2 - セラミックスコーティング金属板 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インテリア、建材、自動車など装飾部材と
してその使用環境の下でも適用可能な装飾性・耐候性に
優れたセラミックスコーティング金属板に関するもので
ある。
してその使用環境の下でも適用可能な装飾性・耐候性に
優れたセラミックスコーティング金属板に関するもので
ある。
従来の技術 エレクトロニクス技術の発展・成熟に伴い、金属材料
の表面改質にも物理蒸着・化学蒸着などのドライプロセ
スが応用され始めた。このような技術の進歩により、従
来のメッキに代表されるウェットプロセスではできない
セラミックスをコーティングし耐候性・耐摩耗性・装飾
性・遠赤外特性などの機能が付与された金属材料も得る
ことが可能になってきた。しかしながら、量産性に向い
ていない、ランニングコストが高い、装置が高価なこと
などコスト面で抱える問題点が大きく、よほど機能的に
優れたものでない限り、工業的にウェットプロセスに置
き変わることは依然として難しいのが現状である。
の表面改質にも物理蒸着・化学蒸着などのドライプロセ
スが応用され始めた。このような技術の進歩により、従
来のメッキに代表されるウェットプロセスではできない
セラミックスをコーティングし耐候性・耐摩耗性・装飾
性・遠赤外特性などの機能が付与された金属材料も得る
ことが可能になってきた。しかしながら、量産性に向い
ていない、ランニングコストが高い、装置が高価なこと
などコスト面で抱える問題点が大きく、よほど機能的に
優れたものでない限り、工業的にウェットプロセスに置
き変わることは依然として難しいのが現状である。
装飾関連分野では、例えば世の中の高級指向を反映し
て、特に外観に高級感を持たせたTiNの金色装飾コーテ
ィングが工業化に成功した唯一の例である。しかしなが
ら、物質色を利用した装飾コーティングでは物質として
上記TiNの金色以外に有色を示すものがあまり知られて
いないため、色のバラエティーを持たせることは難し
く、今までのところ金色、黒色、灰色などほんの数種に
限られている。
て、特に外観に高級感を持たせたTiNの金色装飾コーテ
ィングが工業化に成功した唯一の例である。しかしなが
ら、物質色を利用した装飾コーティングでは物質として
上記TiNの金色以外に有色を示すものがあまり知られて
いないため、色のバラエティーを持たせることは難し
く、今までのところ金色、黒色、灰色などほんの数種に
限られている。
また、光の干渉を利用して色を出すいわゆる干渉色で
は、色のバラエティーを出すことはできるが、（例えば
特願昭54−66385、54−85214）通常用いられるアルミニ
ウムあるいは珪素の酸化物あるいは窒化物などによる干
渉色の場合には、見る角度で色が大きく変わり、また膜
厚を変化させて色調をコントロールできる範囲が狭いた
め装飾品としての利用価値は低かった。
は、色のバラエティーを出すことはできるが、（例えば
特願昭54−66385、54−85214）通常用いられるアルミニ
ウムあるいは珪素の酸化物あるいは窒化物などによる干
渉色の場合には、見る角度で色が大きく変わり、また膜
厚を変化させて色調をコントロールできる範囲が狭いた
め装飾品としての利用価値は低かった。
発明が解決しようとする課題 本発明は、金属基板上、あるいは金属基板上に形成し
た有色セラミックス層の上に屈折率の高い透明セラミッ
クスを積層して、金属基板あるいは有色セラミックスの
色調を大きく変化させることによって色のバラエティー
を増やし、また見る角度で色が極端に変わる上記問題点
をある程度解決した装飾性・耐候性にすぐれたコーティ
ング金属板を提供するものである。
た有色セラミックス層の上に屈折率の高い透明セラミッ
クスを積層して、金属基板あるいは有色セラミックスの
色調を大きく変化させることによって色のバラエティー
を増やし、また見る角度で色が極端に変わる上記問題点
をある程度解決した装飾性・耐候性にすぐれたコーティ
ング金属板を提供するものである。
問題を解決するための手段および作用 本発明は、金属基板と、その上に物理蒸着や化学蒸着
などのドライプロセスで製作された0.05〜５μｍの厚さ
の透明セラミックス層とからなり、透明セラミックスの
可視光領域における屈折率が2.0以上であることを特徴
とした装飾性・耐候性に優れたセラミックスコーティン
グ金属板を提供するものである。
などのドライプロセスで製作された0.05〜５μｍの厚さ
の透明セラミックス層とからなり、透明セラミックスの
可視光領域における屈折率が2.0以上であることを特徴
とした装飾性・耐候性に優れたセラミックスコーティン
グ金属板を提供するものである。
また本発明は、金属基板と、基板に隣合う第一層とし
て0.1〜１μｍ、更に望ましくは0.2〜0.5μｍの厚さのT
i、Zr、Hf、Cr、Nb、Alのうち一種あるいは複数の元素
の窒化物あるいは炭化物あるいは炭窒化物から選ばれる
少なくとも１種からなる有色セラミックス層と、第一層
に隣り合う第二層として物理蒸着や化学蒸着などのドラ
イプロセスで作製された0.05〜５μｍの厚さの透明セラ
ミックス層とからなり、第二層の透明セラミックスの可
視光領域における屈折率が2.0以上であることを特徴と
した装飾性・耐候性に優れた多層セラミックスコーティ
ング金属板を提供するものである。
て0.1〜１μｍ、更に望ましくは0.2〜0.5μｍの厚さのT
i、Zr、Hf、Cr、Nb、Alのうち一種あるいは複数の元素
の窒化物あるいは炭化物あるいは炭窒化物から選ばれる
少なくとも１種からなる有色セラミックス層と、第一層
に隣り合う第二層として物理蒸着や化学蒸着などのドラ
イプロセスで作製された0.05〜５μｍの厚さの透明セラ
ミックス層とからなり、第二層の透明セラミックスの可
視光領域における屈折率が2.0以上であることを特徴と
した装飾性・耐候性に優れた多層セラミックスコーティ
ング金属板を提供するものである。
本発明で開示している優れた装飾性は、金属基板上、
あるいは金属基板上に形成した第一層の有色セラミック
ス層の上に、屈折率の高い透明セラミックス層をコーテ
ィングすることにより、該金属基板あるいは該有色セラ
ミックスの物質色から色調が大きく変化することを利用
して初めて可能になった。
あるいは金属基板上に形成した第一層の有色セラミック
ス層の上に、屈折率の高い透明セラミックス層をコーテ
ィングすることにより、該金属基板あるいは該有色セラ
ミックスの物質色から色調が大きく変化することを利用
して初めて可能になった。
また見る角度によって色調が異なるという従来の欠点
は、本発明では空気中から屈折率の高い透明セラミック
ス層内へ光が進行する際の屈折角が大きいため、最大限
克服することが可能となった。
は、本発明では空気中から屈折率の高い透明セラミック
ス層内へ光が進行する際の屈折角が大きいため、最大限
克服することが可能となった。
同時に、第二層の透明セラミックスは硬度的にも高い
ため、外的な要因（例えば建材に使った場合砂利などに
よる膜への衝撃）から該金属基板を保護することができ
優れた耐候性・耐摩耗性付与を実現した。
ため、外的な要因（例えば建材に使った場合砂利などに
よる膜への衝撃）から該金属基板を保護することができ
優れた耐候性・耐摩耗性付与を実現した。
金属基板としては、ステンレス、チタン、銅、鋼、ア
ルミなどが用いられるが、本発明では基板に対して特に
これら金属に制限するものではない。本発明は、特に建
材や自動車などに適用可能であるように、好ましくは、
リボン状或はコイル状の大面積の基板（例えば370mm×3
00m）が選ばれる。
ルミなどが用いられるが、本発明では基板に対して特に
これら金属に制限するものではない。本発明は、特に建
材や自動車などに適用可能であるように、好ましくは、
リボン状或はコイル状の大面積の基板（例えば370mm×3
00m）が選ばれる。
金属基板上に第一層として有色セラミックス層を形成
する場合には、第一層はTi、Zr、Hf、Cr、Nb、Alのうち
一種あるいは複数の元素の窒化物あるいは炭化物あるい
は炭窒化物から選ばれる少なくとも１種からなる有色セ
ラミックス層とする。膜厚は、0.1〜１μｍとすること
が望ましい。なぜならば、0.1μｍより薄いと物質色と
して充分な色が期待できないためであり、また１μｍ超
では充分な色が既に得られるためこれ以上厚くする必要
がないためである。厚くし過ぎると金属基板と第一層の
間の密着性の低下を引き起こすという弊害も生じてく
る。更に好ましくは、0.2〜0.5μｍとする。0.2μｍ以
上あれば、物質色として充分な色が得られ、またコスト
的な面から0.5μｍ以下が望ましいからである。
する場合には、第一層はTi、Zr、Hf、Cr、Nb、Alのうち
一種あるいは複数の元素の窒化物あるいは炭化物あるい
は炭窒化物から選ばれる少なくとも１種からなる有色セ
ラミックス層とする。膜厚は、0.1〜１μｍとすること
が望ましい。なぜならば、0.1μｍより薄いと物質色と
して充分な色が期待できないためであり、また１μｍ超
では充分な色が既に得られるためこれ以上厚くする必要
がないためである。厚くし過ぎると金属基板と第一層の
間の密着性の低下を引き起こすという弊害も生じてく
る。更に好ましくは、0.2〜0.5μｍとする。0.2μｍ以
上あれば、物質色として充分な色が得られ、またコスト
的な面から0.5μｍ以下が望ましいからである。
透明セラミックス層は、屈折率が2.0よりも大きい透
明物質、具体的にはTi、Zr、Hf、Th、Ｖ、Nb、Ta、Ｗ、
Zn、Cd、Sn、Ba、Sb、Pb、Te、Ceの酸化物、窒化物など
から選ばれる少なくとも１種、たとえばTiO2、Nb2O5、Z
rO2などからなる透明セラミックス層とする。
明物質、具体的にはTi、Zr、Hf、Th、Ｖ、Nb、Ta、Ｗ、
Zn、Cd、Sn、Ba、Sb、Pb、Te、Ceの酸化物、窒化物など
から選ばれる少なくとも１種、たとえばTiO2、Nb2O5、Z
rO2などからなる透明セラミックス層とする。
本発明のうち、単層セラミックスコーティング金属板
においては、全体の色調は、基板となった金属板の色調
と透明セラミックスにおける光の干渉効果による着色と
の重ね合わせで決まる。
においては、全体の色調は、基板となった金属板の色調
と透明セラミックスにおける光の干渉効果による着色と
の重ね合わせで決まる。
また、本発明のうち、多層セラミックスコーティング
金属板においては、全体の色調は第一層の有色セラミッ
クス層の色調と透明セラミックス層における光の干渉効
果による着色との重ね合わせで決まる。
金属板においては、全体の色調は第一層の有色セラミッ
クス層の色調と透明セラミックス層における光の干渉効
果による着色との重ね合わせで決まる。
いずれの場合においても透明セラミックス層による光
の干渉効果が色調変化を生じさせるものであるが、この
干渉効果による色調の変化は透明セラミックス層の物質
の屈折率が大きいほど鮮やかになる。
の干渉効果が色調変化を生じさせるものであるが、この
干渉効果による色調の変化は透明セラミックス層の物質
の屈折率が大きいほど鮮やかになる。
以下に色調の変化に及ぼす屈折率の効果について詳述
する。まず本発明の金属板の基本的な色相は、最表層の
透明セラミックスの干渉効果により、該層の膜厚に従っ
て決定される。このことは屈折率の大小にかかわらずす
べての透明セラミックスについて共通であるが、色調の
一要素である彩度、すなわち鮮やかさは屈折率によって
大きく異なる。
する。まず本発明の金属板の基本的な色相は、最表層の
透明セラミックスの干渉効果により、該層の膜厚に従っ
て決定される。このことは屈折率の大小にかかわらずす
べての透明セラミックスについて共通であるが、色調の
一要素である彩度、すなわち鮮やかさは屈折率によって
大きく異なる。
透明セラミックスコーティング金属板における反射光
の干渉の大部分は、空気中から表面に入射した光のう
ち、（１）入射時に最表層である透明セラミックス層の
表面で反射した反射光および、（２）（１）のように最
表面で反射されずに透明セラミックス層内を進行し、そ
のすぐ下の層である金属基板あるいは有色セラミックス
層の表面で反射されてふたたび透明セラミックス層内を
進行した後に空気中に出射した反射光、以上二種類の反
射光の間の干渉である。この干渉量は上記（１）および
（２）の二種類の反射光の強度が互いに近いほど大きく
なる。
の干渉の大部分は、空気中から表面に入射した光のう
ち、（１）入射時に最表層である透明セラミックス層の
表面で反射した反射光および、（２）（１）のように最
表面で反射されずに透明セラミックス層内を進行し、そ
のすぐ下の層である金属基板あるいは有色セラミックス
層の表面で反射されてふたたび透明セラミックス層内を
進行した後に空気中に出射した反射光、以上二種類の反
射光の間の干渉である。この干渉量は上記（１）および
（２）の二種類の反射光の強度が互いに近いほど大きく
なる。
一般に透明セラミックスコーティング金属板では、
（２）の強度が（１）にくらべて数倍から十倍以上大き
い。透明セラミックス層の屈折率をｎ、吸収係数を０と
すると（１）の強度（反射率）は（ｎ−１）2/（ｎ＋
１）２で表され、ｎが大きいほど強度も大きくなる。具
体例として従来多く用いられてきたSiO2（平均屈折率1.
46）では約3.5％、本発明の範囲であるNb2O5（同2.25）
では約15％である。
（２）の強度が（１）にくらべて数倍から十倍以上大き
い。透明セラミックス層の屈折率をｎ、吸収係数を０と
すると（１）の強度（反射率）は（ｎ−１）2/（ｎ＋
１）２で表され、ｎが大きいほど強度も大きくなる。具
体例として従来多く用いられてきたSiO2（平均屈折率1.
46）では約3.5％、本発明の範囲であるNb2O5（同2.25）
では約15％である。
一方（２）の反射率は透明セラミックスの屈折率の影
響が比較的小さく、上記のいづれのケースでも数十％程
度である。したがって、従来例のSiO2の場合には、
（１）の強度が（２）にくらべはるかに小さいので、干
渉量も小さいのに対し、本発明例のNb2O5の場合には
（１）は（２）の大きさと同程度に近づくため強い干渉
効果が起こるようになる。より一般的には、透明セラミ
ックスの屈折率が2.0以上であると（１）の強度は10％
を超え、強い干渉効果が起こるようになる。
響が比較的小さく、上記のいづれのケースでも数十％程
度である。したがって、従来例のSiO2の場合には、
（１）の強度が（２）にくらべはるかに小さいので、干
渉量も小さいのに対し、本発明例のNb2O5の場合には
（１）は（２）の大きさと同程度に近づくため強い干渉
効果が起こるようになる。より一般的には、透明セラミ
ックスの屈折率が2.0以上であると（１）の強度は10％
を超え、強い干渉効果が起こるようになる。
このように、透明セラミックス層の屈折率が2.0を超
えるほど大きくなると光の干渉量が増大する。セラミッ
クスコーティング金属板のような干渉効果によって色調
が発現する系の場合、その色調の彩度は干渉量が大きい
ほど大きく（鮮やかに）なるのであり、したがって本発
明のように屈折率が2.0以上の透明セラミックス膜を最
表層に形成した金属板では、彩度の高い、鮮やかな色調
が得られる。
えるほど大きくなると光の干渉量が増大する。セラミッ
クスコーティング金属板のような干渉効果によって色調
が発現する系の場合、その色調の彩度は干渉量が大きい
ほど大きく（鮮やかに）なるのであり、したがって本発
明のように屈折率が2.0以上の透明セラミックス膜を最
表層に形成した金属板では、彩度の高い、鮮やかな色調
が得られる。
透明セラミックス層の膜厚は、0.05〜５μｍの厚さが
望ましい。基本的な色相は該膜厚によって決まるため、
この範囲内で望みの色相を示す膜厚を選ぶことができ
る。膜厚が0.05μｍより薄いと色調の変化が少ないとと
もに、金属基板を保護するのに不十分であり、５μｍ超
ではやはり色調の変化が少ないとともに、第一層と第二
層の間の密着性の低下がひき起こされるので不適当であ
る。
望ましい。基本的な色相は該膜厚によって決まるため、
この範囲内で望みの色相を示す膜厚を選ぶことができ
る。膜厚が0.05μｍより薄いと色調の変化が少ないとと
もに、金属基板を保護するのに不十分であり、５μｍ超
ではやはり色調の変化が少ないとともに、第一層と第二
層の間の密着性の低下がひき起こされるので不適当であ
る。
用いられるドライプロセスとしては、有色セラミック
スコーティングはイオンプレーティング及び或はスパッ
タリングが望ましい。なぜならば、多層膜のように界面
が多くなると密着性が重要な問題点となるが、イオンプ
レーティングは密着性良好の膜を生産性良くコーティン
グすることができるためである。さらに、有色セラミッ
クスの色の品質を向上するためにTi、Zr、Hf、Cr、Nb、
Alの金属と窒素或は炭素の化学量論組成比を厳密に制御
する必要があり、スパッタリングは化学量論組成比の膜
を容易にコーティングできるからである。
スコーティングはイオンプレーティング及び或はスパッ
タリングが望ましい。なぜならば、多層膜のように界面
が多くなると密着性が重要な問題点となるが、イオンプ
レーティングは密着性良好の膜を生産性良くコーティン
グすることができるためである。さらに、有色セラミッ
クスの色の品質を向上するためにTi、Zr、Hf、Cr、Nb、
Alの金属と窒素或は炭素の化学量論組成比を厳密に制御
する必要があり、スパッタリングは化学量論組成比の膜
を容易にコーティングできるからである。
従って、有色セラミックス層がある場合、金属基板と
の密着性を上げるために、金属基板に近い第一層の部分
をイオンプレーティングで、続いてTi、Zr、Hf、Cr、N
b、Alの金属と窒素或は炭素の化学量論組成比を厳密に
制御し高品質の色を得るために、第二層に近い第一層の
部分はスパッタリングで行うことがより好ましい。
の密着性を上げるために、金属基板に近い第一層の部分
をイオンプレーティングで、続いてTi、Zr、Hf、Cr、N
b、Alの金属と窒素或は炭素の化学量論組成比を厳密に
制御し高品質の色を得るために、第二層に近い第一層の
部分はスパッタリングで行うことがより好ましい。
従来、金属酸化物をコーティングする例としては、金
属アルコキシドやキレートをアルコール溶液に溶かして
熱分解する方法がある、この熱分解によるコーティング
方法は、ある程度の耐候性の向上は認められるものの、
できた膜はプロセス特有のポーラスな膜となり、耐候性
は充分なものではない。更に、膜厚の制御も困難である
ため膜厚によって望みの色相の干渉色を出すことが不可
能である。
属アルコキシドやキレートをアルコール溶液に溶かして
熱分解する方法がある、この熱分解によるコーティング
方法は、ある程度の耐候性の向上は認められるものの、
できた膜はプロセス特有のポーラスな膜となり、耐候性
は充分なものではない。更に、膜厚の制御も困難である
ため膜厚によって望みの色相の干渉色を出すことが不可
能である。
また、金属酸化物を作製する他の手法としてスプレー
法、ロールコート法、スピン法等があるが、いずれも膜
厚の制御がネックとなっている。膜厚の均一性という点
からは浸漬引き上げ法が適しているが、この場合溶液の
粘度や基板の種類によって膜厚は決定されてしまい、や
はり膜厚の制御の点で問題があった。
法、ロールコート法、スピン法等があるが、いずれも膜
厚の制御がネックとなっている。膜厚の均一性という点
からは浸漬引き上げ法が適しているが、この場合溶液の
粘度や基板の種類によって膜厚は決定されてしまい、や
はり膜厚の制御の点で問題があった。
本発明では、上述したようにドライプロセスを、作製
する膜の種類に応じて使い分けることにより従来なかっ
た金属基板を得るに至ったものである。
する膜の種類に応じて使い分けることにより従来なかっ
た金属基板を得るに至ったものである。
透明セラミックスコーティングは、ドライプロセスと
してプラズマCVD及び或はスパッタリングを用いる。な
ぜならプラズマCVDによるコーティングは緻密な膜がで
きるため、膜の中における光の散乱等なく優れた干渉膜
・透明膜を得ることができるからである。同時にピッテ
ィングなどのミクロな欠陥に起因する下地金属基板の腐
食を防ぎ耐候性を大幅に改善することも可能となるため
である。また透明セラミックス層の屈折率を十分高くす
るためにも金属元素と酸素、窒素などの化学量論組成比
を制御する必要があるからである。
してプラズマCVD及び或はスパッタリングを用いる。な
ぜならプラズマCVDによるコーティングは緻密な膜がで
きるため、膜の中における光の散乱等なく優れた干渉膜
・透明膜を得ることができるからである。同時にピッテ
ィングなどのミクロな欠陥に起因する下地金属基板の腐
食を防ぎ耐候性を大幅に改善することも可能となるため
である。また透明セラミックス層の屈折率を十分高くす
るためにも金属元素と酸素、窒素などの化学量論組成比
を制御する必要があるからである。
また、スパッタリングはプラズマCVDで透明セラミッ
クスを成膜した場合に比べて耐候性の向上はやや劣る
が、依然として高い耐候性付与が実現され、化学量論組
成比の制御が極めて容易で、またプラズマCVDの原料ガ
スであるシランなどの有害な物質の取扱がなく容易にコ
ーティングできるメリットがあるためである。
クスを成膜した場合に比べて耐候性の向上はやや劣る
が、依然として高い耐候性付与が実現され、化学量論組
成比の制御が極めて容易で、またプラズマCVDの原料ガ
スであるシランなどの有害な物質の取扱がなく容易にコ
ーティングできるメリットがあるためである。
イオンプレーティング及び或はスパッタリングで有色
セラミックスをコーティングし、プラズマCVD及び或は
スパッタリングで透明セラミックスをコーティングする
場合、第一層と第二層を同一チャンバー内で連続的に行
うことが望ましい。なぜなら、第一層を形成した後真空
を破りサンプルを大気中に取り出してから第二層を形成
する場合には、第一層と第二層の間に大気中のガス成
分、特に酸素ガスと水分が残るため、第一層と第二層の
界面が分離し密着性が低下するためである。また、第一
層と第二層を別チャンバーで行う操作により該金属基板
の温度が昇降されるため膜の内部応力が発生したり、内
部応力の増加・緩和が繰り返されるためコーティング層
にクラックが発生したりするために、金属基板と第一層
の間で密着性の低下がひき起こされるためである。
セラミックスをコーティングし、プラズマCVD及び或は
スパッタリングで透明セラミックスをコーティングする
場合、第一層と第二層を同一チャンバー内で連続的に行
うことが望ましい。なぜなら、第一層を形成した後真空
を破りサンプルを大気中に取り出してから第二層を形成
する場合には、第一層と第二層の間に大気中のガス成
分、特に酸素ガスと水分が残るため、第一層と第二層の
界面が分離し密着性が低下するためである。また、第一
層と第二層を別チャンバーで行う操作により該金属基板
の温度が昇降されるため膜の内部応力が発生したり、内
部応力の増加・緩和が繰り返されるためコーティング層
にクラックが発生したりするために、金属基板と第一層
の間で密着性の低下がひき起こされるためである。
実施例１ コイル巻きだし機構と巻きとり機構の間に、クリーニ
ング機構、イオンプレーティング、スパッタリング、プ
ラズマCVD装置が直列に配置された連続コーティング設
備を用いて、幅370mm、長さ300mのコイル状フェライト
系ステンレス0.5mm厚材に、第一層としてイオンプレー
ティングで0.6μｍ厚のTiN、第二層としてスパッタリン
グで0.091μｍ厚のNb2O5を連続的に積層した。
ング機構、イオンプレーティング、スパッタリング、プ
ラズマCVD装置が直列に配置された連続コーティング設
備を用いて、幅370mm、長さ300mのコイル状フェライト
系ステンレス0.5mm厚材に、第一層としてイオンプレー
ティングで0.6μｍ厚のTiN、第二層としてスパッタリン
グで0.091μｍ厚のNb2O5を連続的に積層した。
エリプソメトリーおよび変角反射率法によって第二層
の可視領域における屈折率を測定した結果、平均屈折率
は2.25であった。積層に先立って、クリーニングルーム
において、基板に下地処理としてアルゴンガスによるイ
オンボンバードメントを施した。
の可視領域における屈折率を測定した結果、平均屈折率
は2.25であった。積層に先立って、クリーニングルーム
において、基板に下地処理としてアルゴンガスによるイ
オンボンバードメントを施した。
得られた二層膜の色調は、TiNの金色とは異なり、は
るかに鮮度の高い黄色を示した。同じ組合せでTiNの膜
厚を0.6μｍに固定してNb2O5の膜厚を変えていったとき
の色調の違いを表１にまとめた。色調は、市販の色差計
を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示に従って測定、算出した。
るかに鮮度の高い黄色を示した。同じ組合せでTiNの膜
厚を0.6μｍに固定してNb2O5の膜厚を変えていったとき
の色調の違いを表１にまとめた。色調は、市販の色差計
を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示に従って測定、算出した。
また同表には本発明との比較例として、SiO2/TiN二層
膜の色調の変化を併せて示した。SiO2の可視領域におけ
る平均屈折率は約1.46と小さく、Nb2O5の実施例と比較
するとTiNを中心として色調の変化する度合いが小さい
ことがわかる。
膜の色調の変化を併せて示した。SiO2の可視領域におけ
る平均屈折率は約1.46と小さく、Nb2O5の実施例と比較
するとTiNを中心として色調の変化する度合いが小さい
ことがわかる。
スレンレス上のTiN単層の場合、耐候性試験をする
と、ほとんどステンレス表面ままの耐候性しか示さなか
ったが、TiNの上に更にNb2O5をコーティングした上述の
サンプルの場合、ステンレス表面のままに比べて４倍以
上の錆発生寿命を示した。
と、ほとんどステンレス表面ままの耐候性しか示さなか
ったが、TiNの上に更にNb2O5をコーティングした上述の
サンプルの場合、ステンレス表面のままに比べて４倍以
上の錆発生寿命を示した。
また、表面の耐傷付き性を評価するため三角圧子を用
いた微小硬度計により表面の硬度を測定した結果、コー
ティングを施さない基板の硬度が270kg/mm2なのに対し
て、ここで得られたサンプルの表面硬度は1000kg/mm2と
硬度のかなりの上昇が認められた。
いた微小硬度計により表面の硬度を測定した結果、コー
ティングを施さない基板の硬度が270kg/mm2なのに対し
て、ここで得られたサンプルの表面硬度は1000kg/mm2と
硬度のかなりの上昇が認められた。
実施例２ コイル巻きだし機構と巻きとり機構の間に、クリーニ
ング機構、イオンプレーティング、スパッタリング、プ
ラズマCVD装置が直列に配置された連続コーティング設
備を用いて、幅370mm、長さ300mのコイル状のフェライ
ト系ステンレス0.5mm厚材に、第一層としてイオンプレ
ーティングで0.6μｍ厚のTiN、第二層としてスパッタリ
ングで0.091μｍ厚のTiO2を連続的に積層した。
ング機構、イオンプレーティング、スパッタリング、プ
ラズマCVD装置が直列に配置された連続コーティング設
備を用いて、幅370mm、長さ300mのコイル状のフェライ
ト系ステンレス0.5mm厚材に、第一層としてイオンプレ
ーティングで0.6μｍ厚のTiN、第二層としてスパッタリ
ングで0.091μｍ厚のTiO2を連続的に積層した。
エリプソメトリーおよび変角反射率法によって第二層
の屈折率を測定した結果、可視領域における平均屈折率
は2.90であった。積層に先立って、クリーニングルーム
において、基板に下地処理としてアルゴンガスによるイ
オンボンバードメントを施した。
の屈折率を測定した結果、可視領域における平均屈折率
は2.90であった。積層に先立って、クリーニングルーム
において、基板に下地処理としてアルゴンガスによるイ
オンボンバードメントを施した。
得られた二層膜の色調は、TiNの金色とは異なり、は
るかに鮮度の高い黄色を示した。同じ組合せでTiNの膜
厚を0.6μｍに固定して、TiO2の膜厚を変えていったと
きの色調の違いを表２にまとめた。色調は、市販の色差
計を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示に従って測定、算出し
た。
るかに鮮度の高い黄色を示した。同じ組合せでTiNの膜
厚を0.6μｍに固定して、TiO2の膜厚を変えていったと
きの色調の違いを表２にまとめた。色調は、市販の色差
計を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示に従って測定、算出し
た。
ステンレス上のTiNの単層の場合、耐候性試験をする
とほとんどステンレス表面ままの耐候性しか示さなかっ
たが、TiNの上に更にTiO2をコーティングした上述のサ
ンプルの場合、ステンレス表面のままに比べて５倍以上
の錆発生寿命を示した。
とほとんどステンレス表面ままの耐候性しか示さなかっ
たが、TiNの上に更にTiO2をコーティングした上述のサ
ンプルの場合、ステンレス表面のままに比べて５倍以上
の錆発生寿命を示した。
また、表面の耐傷付き性を評価するため三角圧子を用
いた微小硬度計により表面の硬度を測定した結果、コー
ティングを施さない基板の硬度が270kg/mm2なのに対し
て、ここで得られたサンプルの表面硬度は1200kg/mm2と
硬度のかなりの上昇が認められた。
いた微小硬度計により表面の硬度を測定した結果、コー
ティングを施さない基板の硬度が270kg/mm2なのに対し
て、ここで得られたサンプルの表面硬度は1200kg/mm2と
硬度のかなりの上昇が認められた。
実施例３ コイル状フェライト系ステンレス0.5mm厚材に、第一
層としてイオンプレーティングで0.5μｍ厚のTiC、第二
層としてスパッタリングで0.2μｍのTiO2を積層した。
色調は暗緑色の落ち着いた色を呈した。同じ組合せでTi
Cの0.5μｍは固定しTiO2の膜厚を変えていった時の色調
の違いを検討したが、この場合でも微妙な色の違いを明
らかに呈した。
層としてイオンプレーティングで0.5μｍ厚のTiC、第二
層としてスパッタリングで0.2μｍのTiO2を積層した。
色調は暗緑色の落ち着いた色を呈した。同じ組合せでTi
Cの0.5μｍは固定しTiO2の膜厚を変えていった時の色調
の違いを検討したが、この場合でも微妙な色の違いを明
らかに呈した。
ステンレス上のTiC単層の場合、耐候性試験をすると
耐候性能は極端に落ち、その錆発生寿命は、ステンレス
表面ままの約1/2になった。TiC上に更にTiO2をコーティ
ングすると、錆発生寿命は改善され、ステンレス表面と
同程度以上の耐候性を示した。
耐候性能は極端に落ち、その錆発生寿命は、ステンレス
表面ままの約1/2になった。TiC上に更にTiO2をコーティ
ングすると、錆発生寿命は改善され、ステンレス表面と
同程度以上の耐候性を示した。
実施例４ コイル状フェライト系ステンレス0.5mm厚材に、第一
層としてイオンプレーティングで0.8μｍ厚のHfN、第二
層としてスパッタリングで0.1μｍ厚のZrO2を連続的に
積層した。エリプソメトリーおよび変角反射率法によっ
て第二層の屈折率を測定した結果、平均屈折率は2.75で
あった。得られた２層膜の色調は、HfNの金色と異な
る、はるかに鮮度の高い黄色を示した。
層としてイオンプレーティングで0.8μｍ厚のHfN、第二
層としてスパッタリングで0.1μｍ厚のZrO2を連続的に
積層した。エリプソメトリーおよび変角反射率法によっ
て第二層の屈折率を測定した結果、平均屈折率は2.75で
あった。得られた２層膜の色調は、HfNの金色と異な
る、はるかに鮮度の高い黄色を示した。
同じ組合せでHfNの膜厚を0.8μｍに固定して、ZrO2の
膜厚を変えていったときの色調の違いを表３にまとめ
た。色調は、市販の色差計を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示
に従って測定、算出した。表からわかるように、ZrO2/H
fNの組合せは、TiO2/TiNの組合せと色としてほぼ同じ傾
向を示した。
膜厚を変えていったときの色調の違いを表３にまとめ
た。色調は、市販の色差計を用いて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示
に従って測定、算出した。表からわかるように、ZrO2/H
fNの組合せは、TiO2/TiNの組合せと色としてほぼ同じ傾
向を示した。
発明の効果 本発明の高屈折率透明セラミック層を積層することに
より、金属基板あるいは有色セラミックスの色調が大き
く変化して色のバラエティーを増加する。また、見る角
度で色が極端に変わる問題点を解決し、さらに透明セラ
ミックス層によって表面を保護することによって、耐候
性・装飾性の高いコーティング金属を得ることができ
た。
より、金属基板あるいは有色セラミックスの色調が大き
く変化して色のバラエティーを増加する。また、見る角
度で色が極端に変わる問題点を解決し、さらに透明セラ
ミックス層によって表面を保護することによって、耐候
性・装飾性の高いコーティング金属を得ることができ
た。
これにより、インテリア材・建材・自動車など広い分
野において適用を可能にした。
野において適用を可能にした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 功 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式會社光製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭57−79171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76861（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310370（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】金属基板とその上に物理蒸着や化学蒸着な
どのドライプロセスで製作された0.05〜0.7μｍの厚さ
で可視光線領域における屈折率が2.0以上である透明セ
ラミックス層からなる装飾性・耐候性に優れた単層セラ
ミックスコーティング金属板。 ここで、透明セラミックス層は、Ti、Zr、Hf、Th、Ｖ、
Nb、Ta、Ｗ、Zn、Cd、Sn、Ba、Sb、Pb、Te、Ceの酸化物
及び／あるいは窒化物から選ばれる少なくとも１種類で
ある。 - 【請求項２】金属基板と、基板に隣り合う第一層とし
て、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb、Alのうち一種あるいは複数の
元素の窒化物あるいは炭化物あるいは炭窒化物から選ば
れる少なくとも一種からなる0.1〜１μｍの厚さの有色
セラミックス層と、第一層に隣り合う第二層として物理
蒸着や化学蒸着などのドライプロセスで製作された0.05
〜0.7μｍの厚さで可視光線領域における屈折率が2.0以
上である透明セラミックス層とからなることを特徴とし
た装飾性・耐候性に優れた多層セラミックスコーティン
グ金属板。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1231765A JP2619838B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | セラミックスコーティング金属板 |
| EP90309692A EP0416887B1 (en) | 1989-09-08 | 1990-09-05 | Ceramic-coated metal sheet |
| DE69018170T DE69018170T2 (de) | 1989-09-08 | 1990-09-05 | Mit Keramik überzogenes Metallblech. |
| US08/270,789 US5427843A (en) | 1989-09-08 | 1994-07-05 | Ceramic-coated metal sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1231765A JP2619838B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | セラミックスコーティング金属板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397865A JPH0397865A (ja) | 1991-04-23 |
| JP2619838B2 true JP2619838B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=16928681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1231765A Expired - Fee Related JP2619838B2 (ja) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | セラミックスコーティング金属板 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5427843A (ja) |
| EP (1) | EP0416887B1 (ja) |
| JP (1) | JP2619838B2 (ja) |
| DE (1) | DE69018170T2 (ja) |
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| JPH09125232A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-13 | Yamaguchi Pref Gov | 装飾性に優れた複合硬質薄膜の製造法 |
| US6604941B2 (en) * | 1996-03-29 | 2003-08-12 | Garth W. Billings | Refractory crucibles and molds for containing reactive molten metals and salts |
| EP0816123B1 (en) * | 1996-06-27 | 2009-02-18 | Daiwa Seiko Inc. | Member for fishing or sport tool |
| FR2760621B1 (fr) * | 1997-03-14 | 1999-05-21 | Thermocompact Sa | Article culinaire a surface de contact alimentaire |
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| DE19809408A1 (de) * | 1998-03-05 | 1999-09-09 | Leybold Systems Gmbh | Messingfarbige Beschichtung mit einer farbgebenden nitridischen Schicht |
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| SE527179C2 (sv) | 2003-12-05 | 2006-01-17 | Sandvik Intellectual Property | Tunnfilmssolcell eller tunnfilmsbatteri, innefattande en zirkoniumoxidbelagd bandprodukt av ferritiskt kromstål |
| SE527386C2 (sv) * | 2003-12-23 | 2006-02-21 | Sandvik Intellectual Property | Belagd rostfri stålbandsprodukt med dekorativt utseende |
| SE0402081L (sv) * | 2004-08-25 | 2006-04-18 | Sandvik Intellectual Property | Bandprodukt och metod för att tillverka en bandprodukt |
| SE0500605L (sv) * | 2005-03-11 | 2006-09-12 | Sandvik Intellectual Property | Metallprodukt, produktionsmetod och användning därav |
| WO2006106716A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Kyushu Institute Of Technology | 表面処理金属製品 |
| JP4699978B2 (ja) * | 2006-08-09 | 2011-06-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬質皮膜被覆材 |
| CN101730417B (zh) * | 2008-10-31 | 2013-06-05 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 壳体及其制作方法 |
| CN101735678B (zh) * | 2008-11-21 | 2013-01-09 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 彩色涂层及采用其的电子产品 |
| CN101830092A (zh) * | 2009-03-13 | 2010-09-15 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种耐腐蚀的彩色装饰膜的制备方法 |
| CN101873774B (zh) * | 2009-04-25 | 2014-04-30 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 可变色电子装置及其外壳 |
| US8268067B2 (en) | 2009-10-06 | 2012-09-18 | 3M Innovative Properties Company | Perfluoropolyether coating composition for hard surfaces |
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| TW201125747A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Casing having color and the related surface-treating method |
| TW201125742A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Casing having color and the related surface-treating method |
| TW201125746A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Casing having color and the related surface-treating method |
| TW201125748A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Casing having color and the related surface-treating method |
| TW201125753A (en) * | 2010-01-19 | 2011-08-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Casing having color and the related surface-treating method |
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