JPH01100261A - 金属表面への成膜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば、真空中から大気中への電子ビーム
取シ出し用の窓材などに使用されるチタン材に鋼の成膜
を設ける場合などに好ましく用いることのできる金属表
面への成膜方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば「実用電気めっき」川崎他層日刊工業
新聞社発行（昭和６５年）の３頁〜４頁に示された電気
めっきの原理図で、従来この様な方法にて金属基材の表
面に金属の成膜を行なっていた。ここでは成膜用の金属
として銅をとりあげ、基材金属としてのチタン表面への
銅成膜原理について以下に説明する。銅めつき液（３）
中に被加工物である基材金属のチタン（１）と原料とな
る銅（４）を浸漬させ、チタン（１）が陰極になるよう
に、外部電源を用いて、所定値の電位を加える。これに
より、陰極のチタン（１）では、つぎの反応が起こる。

すなわち、銅めっき液（３）内部から、銅イオンを拡散
によってチタン電極界面に近づき、チタン（１）から２
個の電子を受けとシ、銅イオンは金属銅に還元され、チ
タン（１）上に銅が析出する。

なお、成膜の付着力を高める目的でチタン（１）を弗化
物を含む酸性液により酸洗して表面の酸化膜を除去する
工程を前処理に行なうこともある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述したごと〈従来法によるチタンなど
金属基材表面への成膜方法では、チタンの表面に残った
自然酸化膜のため、チタンと銅との直接の接合が達成さ
れず十分な付着力が得られず１例えば粘着テープなどに
よっても剥離されてしまう程度であった。この為これら
の材料に限らず工業的応用の範囲も制限されたものとな
っていた。又信頼性の点でも問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためＫなされ
たもので、基材金属との付着力が強く、長期使用に対す
る信頼性の高い金属表面への成膜方法を得ることを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る金属表面への成膜方法は、成膜すべき面
に、少くとも一部がイオン化され、加速された金属蒸気
を真空蒸着した後、めっきするものである。

〔作用〕

この発明における少くとも一部がイオン化された金属蒸
気を加速して蒸着する工程は、被加工物である金属上に
原子の単位でのアンカー効果、被加工物と蒸着物との直
接の金属結合等による強い付着力で金属膜の下地を形成
する。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図はこの発明の方法を工程にして表わしたものであ
る。ここでは例として、チタン表面へ銅を成膜する場合
について説明する。主な工のチタン、（２ａ）はイオン
ビーム蒸着によって形成した銅、（２ｂ）はめつきによ
って形成した銅、（２）はこれら（，２ａ）（２ｂ）か
らなる成膜としての調成膜である。図に示した、２つの
工程によって従来得られなかった高付着力を有する調成
膜（２）を実用的に得ることが出来る。

次に、上記イオンビーム蒸着工程について図面をもとに
具体的に説明する。

第２図はとの発明のうちイオンビーム蒸着工程に利用す
る装置の一例としてのクラスタイオンビーム蒸着装置を
示す断面構成図である。図において（１）はチタン、（
１ａ）はこのチタン（１）表面の自然酸化膜、（２ａ）
はイオンビームによ）蒸着された銅、（５）は蒸着の原
料となる銅、（６）はイオン化された銅のクラスタ、（
７）は原料としての銅（５）を収容するるつは、（８）
は加速電極、（９）はるつぼ（７）を加熱するためのヒ
ータ、（ｌＯ）は電子放射源、（１１）は真空槽である
。この装置を用いた場合の銅蒸着について説明する。

まず、真空槽（１１）を排気装置（図示せず）Ｋよｌ）
　ｉ　ｏ−’Ｔｏｒｒ程度に排気した後、るつぼ（７）
をヒータ（９）により加熱し、るつぼ（７）内の銅（６
）の蒸気圧がＩ　Ｔｏｒｒ前後となるように調節する。

この状態でるつぼ（７）の開口部（７ａ）から銅のクラ
スタ（数百ヶの原子集団）が噴出する。このクラスタに
電子放射源（１０）より電子シャワーを浴て運動エネル
ギを与えられ、チタン（１）上に膜堆積する。ここで膜
形成の初期（膜厚１υＤＡ程度まで）Ｋは少くとも８　
ｋＶ以上の加速電圧を印加して蒸着すると、クラスタ（
６）は大きな運動エネルギをもってチタン（１）ないし
は自然酸化膜（１ａ）表面に衝突し、表面にミキシング
層を形成する。

または、原子の単位でのアンカー効果を発揮する。

あるいは、チタン（１）表面の自然酸化膜（１ａ）を一
部破壊し金属チタンと銅との直接の金属結合を達成する
などの理由によ）、極め、て付着力の高い調成膜（２ａ
）が実現できる。この工程で作られた銅の付着力は、数
千回の折り曲げ試験でも全く剥離することなく、又、エ
ポキシ系の接着剤の接合強度も超える強固なものであっ
た。この工程での銅の膜厚は特に限定されるものではな
いが、１００〜１００００　Ａ程度、加速電圧も特に限
定されるものではないが、３〜８０ｋＶが実用上望まし
い。鋼の膜厚な１００Ａ以下とすると次のめつき工程時
の表面酸化膜除去に対しては十分な厚みでなく、酸化膜
除去時に下地の目的で蒸着した鋼も合わせてエツチング
されてしまう恐れがある。また鋼の膜厚をｌυ００１）
　Ａ程度以上とすることは１例えばイオンビーム工程で
の蒸着速度が最高０．０６μｍ／―で、めっき工程での
銅の析出速度が最高０．５μｍ／ｍｉｓ、であるという
ような制限があることよシ、処理速度の点でイオンビー
ム蒸着工程を長くとることは実用上得策でない。加速電
圧を８　ｋＶ以下とすると、先に述べた効果（運動エネ
ルギをもったクラスタイオンの衝突効果）が有効に働ら
かないので十分な付着力が得られない。また加速電圧を
８０ｋＶ以上とすると、チタンが大きく損傷を受ける点
と、極めて大がかシな装置が必要となる点よシ。

好ましくない。

次にめっき工程について説明する。この工程は第３図に
示した様な従来のめつき方法を行なえばよい。以下−実
施列について述べる。先のイオンビーム蒸着工程で成膜
した銅（２ａ）の表面は、真空槽（１１）から大気中に
とり出した時点で表面が酸化している可能性があり、こ
の上に銅めっきを行なうには、付着力向上の目的で、酸
化物除去のエツチングを、めりき工程に先立りて行なう
ことが望ましい。例えば、１０％Ｈ２Ｓｏ４液に５秒程
度浸せきすることによってこの目的は達せられる。

適当なエツチング工程の後ＣｕＳＯ４を主成分とするめ
つき液中に銅、蒸着を施こしたチタンを浸せきし、チタ
ンに負の電位を与えればよい。−例として、電流密度Ｕ
、８　Ａ　／　ｄｍ２で析出速度０．Ｌ８ａｍ／ｍとし
た。この際、膜厚の均一性を保つために、めっき液を攪
拌することも有効である。

なお、上記実施例では、金属蒸気として銅を用いる場合
について示したが、これに限定されるものではなく、例
えばめっきが容易に行なえる金。

銀、鉄、コバルト、ニッケルなどであっても同様の効果
が得られる。また、基材としての金属材料としてチタン
を用いる場合について説明したが、これに限定されるも
のではないことは勿論である。

さらにめっきは電解めっきの他、無電解めっきであって
もよく、同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、金属材料の成
膜すべき面に、少くとも一部がイオン化され、加速され
た金属蒸気を、真空中で蒸着した後、めっきによシ成膜
するように構成したので、金属材料に対する成膜の付着
力が極めて高く、チタンのようにめっきのみでは十分な
付着力の得られなかったものに対しても信頼性の高い膜
形成が行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る金属表面への成膜方法を示す
工程図、第２図は、この発明におけるクラス°タイオン
ビーム蒸着に用いる装置の一例としてのクラスタイオン
ビーム蒸着装置を示す断面構成図、第Ｓ図は、従来の成
膜に用いられるめっき法の原理図である。 図において、（１）は金属材料としてのチタン、（２ａ
）はイオンビーム蒸着工程で形成された銅の膜、（２ｂ
）はめつき工程で形成された銅の膜、（２）は成膜とし
ての銅の膜である。 なお５図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　曾　　我　　道　　照 ５１図 ２：成月美（頷） ↓ ０■夏口 形２図 手続補正帯 昭和６３年　１月６日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基材の成膜すべき面に、少くとも一部がイオ
   ン化され、加速された金属蒸気を真空蒸着した後、めつ
   きすることを特徴とする金属表面への成膜方法。
2. （２）金属基材は、チタンあるいはチタン合金であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属表面へ
   の成膜方法。
3. （３）金属蒸気は、金、銀、銅、コバルトおよびニッケ
   ルからなる群より選ばれた少くとも一つの金属または合
   金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の金属表面への成膜方法。
4. （４）真空蒸着における膜厚は１００Å以上であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れ
   かに記載の金属表面への成膜方法。