JPH01201464A - 二層ドライプレーティング鋼板の製造方法 - 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、密着性および耐食性に冨む金属または半金
属からなる異種２層の被膜を被成した鋼板の製造方法に
関する。

近年、プラズマを利用したコーティング技術が著しく進
歩し、各方面でその利用が広まりつつある。かかるコー
ティング技術を利用したものとしては、たとえば磁気記
録薄膜の形成や各種耐摩耗性、耐食性コーティング、さ
らには装飾用コーティングなどが挙げられる。

通常、プラズマを利用すると、金属および半金属等の蒸
発物質をイオン化又は活性化し、かつ高い運動エネルギ
ーを付与することができるため、蒸着被膜と基板との密
着性や膜質の良好なものが得られる。

プラズマ・コーティング法としてはマグネトロンスパッ
タ法、イオンブレーティング法およびプラズマＣＶＤ法
などがあり、最近では真空アークを利用したマルティ・
アーク法やホロー陰極放電法（Ｈｏｌｌｏｗ　Ｃａｔｈ
ｏｄｅ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ、以下ＨＣＤ法と示す）な
どが開発されている。

この発明は、とくにＨＣＤ法を利用したドライプレーテ
ィング法によって、低炭素鋼板やステンレス鋼板表面上
に異種２層の金属または半金属からなる皮膜を被成し、
密着性と耐食性を大幅に向上させる製造方法について以
下に述べる。

（従来の技術） 従来、優れた装飾性や耐食性が要求されるたとえば建材
用の大面積鋼板の表面へ、その要求に応えるために金属
や半金属などを被覆する場合、被覆法としては大容量の
エレクトロンビーム法によるドライプレーティング処理
が多用されてきた。

このエレクトロンビーム走査によって物質の蒸着を行う
最大の利点は、物質の大量蒸発が可能なことである。

しかしながらこのようなエレクトロンビームの使用によ
ってドライプレーティング処理を施して得たコーチ４ン
グ被膜は膜質および密層−が不充分であること、被膜の
耐食性、平滑性に問題があることが指摘されている。

特に建材用、自動車用および家電用等に使用する場合、
これらのコーティング被膜の装飾性・耐食性が重要であ
る。

最近アーク放電法を用いたイオンブレーティング法によ
る表面処理鋼板についてその物性に関する検討が行われ
鋼板との界面に異種金属をドライプレーティングして二
層被膜とすると単層被膜に比較して著しい耐食性の改善
が認められたことが報告されている（影近博、木部洋、
安谷屋武志。

苗村博、原冨啓：鉄と鋼、　７２（１９８６）、　５１
３０９参照）。

一方特開昭６２−９９４５８号公報には、１．０Ｘ１０
−’ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中でイオンブレーティ
ングを施して第１層のめっき層を形成させる工程とその
被膜上に第１層とは異なる材質のめっき層を形成させる
方法が開示されている。このイオンブレーティング法は
真空中の雰囲気圧力を１．０Ｘ１０−Ｓｔ。

ｒｒ以下とする高真空を必要とするため、実際の工程に
採用するには問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） そこでこの発明は、密着性、耐食性および装飾性の良好
な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を低真空度雰囲気の下
で製造し得る方法について提案することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、１０−４〜５　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ程度の低真空度
の雰囲気で、イオン化率がきわめて高く、かつ高い成膜
速度が得られるＨＣＤ法を適用することによって、密着
性や耐食性に優れた二層の皮膜をそなえる鋼板が得られ
ることを見出した。

すなわちこの発明は、ホロー陰極放電法を用いたドライ
プレーティング処理によって鋼板表面に金属または半金
属からなる第１Ｎの皮膜を被成する工程と、この第１層
上に第１層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属か
らなる第２層の皮膜を被成する工程との結合になること
を特徴とする二層ドライプレーティング鋼板の製造方法
（第１発明）および、湿式めっきにて金属または半金属
からなる皮膜を予め被成した鋼板の表面に、第１発明と
同様の処理を施す二層ドライプレーティング鋼板の製造
方法（第２発明）である。

この発明において、第１層をなす金属、半金属は例えば
Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、　　Ｖ、　Ｎｂｌ　Ｔａ、　Ｃ
ｒ＋　Ｍｏ、　Ｗ＋Ｍｎ＋　Ｎｉｌ　Ｃｕ＋　　Ｂおよ
びＳｉのうちから選ばれる少なくとも１種が、また第２
層をなす金属、半金属は第１層とは異なるＴｉ、　Ｚｒ
、　Ｈｆ、　ｖ、　Ｎｂｌ　Ｔａ、　Ｃｒ。

Ｍｏ、　ｗ、　Ｍｎ、　Ｎｉｌ　ＣＬＩＩ　　Ｂ＊　Ｓ
ｉｔ　ＡＩ＋　ＺｎおよびＳｎのうちから選ばれる少な
くとも１種がそれぞれ有利に適合する。

まず第１発明の基礎となった実験結果について説明する
。

Ｃ：　０．０４６　ｗｔ％（以下単に％で示す）、Ｍｎ
　：　０．３８％、Ｐ　：　０．００９％およびＳ　：
　０．’０１０％を含有する低炭素鋼の熱延板（厚み２
．２鵬、幅５００　ｍｍ）を、０．７　ｍ厚に冷間圧延
し、ついで再結晶焼鈍を施したのち、鋼板表面を中心線
平均粗さで０．１　μｍに電解研磨し、しかるのち下記
（１）〜（６）に示すドライプレーティング法により、
（Ａ）　Ｔｉを０．５　μｍ厚（第１層）、ＡＩを１．
５　ａｍ厚（第２層）　、（Ｂ）　Ｃｒを０．５　ｐｍ
厚（第１層）、Ａｌを１．５　μｍ厚（第２層）および
（Ｃ）　Ｔｉを０．５　ａｍ厚（第１層）、Ｎｉを１．
５μｍ厚（第２層）の被膜をそれぞれ形成した。

記 （１）エレクトロンビーム走査による蒸着で、第１層は
Ｉ　Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒ、第２層は５　Ｘｌ０−
’ｔｏｒｒの雰囲気で行った。

（２）　　アーク放電ドライプレーティング法（バイア
ス電圧：１００Ｖ）で、第１層はＩ　Ｘｌ０−’ｔｏｒ
ｒ、第２層は５　Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒの雰囲気で
行った。

（３）　　アーク放電ドライプレーティング法（バイア
ス電圧１００Ｖ）で、第１層は５　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ
、第２層はＩ　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒの雰囲気で行った。

（４）エレクトロンビーム（ＥＢ）による蒸着（第１層
でＩ　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ）　とＩＩｃＤ法によるドラ
イプレーティング（第２層でＩ　Ｘ　１０−　’　ｔｏ
ｒｒ）を行った。

（５）第１ＮはＨＣＤ法によるドライプレーティング法
（Ｉ　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ）で、第２層はエレクトロン
ビーム走査による蒸着（Ｉ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ）に
て被成した。

（６）　　ＩＩ　ＣＤ法によるドライプレーティング法
で、第１層はＩ　Ｘ　１０−　’　ｔｏｒｒ、第２層は
５　Ｘ　１０−３ｔｏｒｒの雰囲気で行った。

かくして得られた製品の密着性と耐食性について調べた
結果を、表１に示す。

表　　１ 本９０＠曲げを３回行った後、走査電子顕微鏡によりは
く離を調査した結果、Ｏ：はく離なし、Δ：わずかには
く離、×：かなりはく離本本　塩水噴霧試験（３，５％
食塩水、３５℃、４時間噴霧、１時間乾燥を４サイクル
） ○：ｇＪ食なし、Δ：わずかに腐食、×：かなり腐食 表１から明らかなように、ＥＢによる方法（１）、アー
ク放電ドライプレーティングによる方法（２）、　（３
）およびＥＢ　（第１層）とＨＣＤ　（第２層）による
方法（４）は、皮膜の材質によって若干の相異が認めら
れるものの、密着性および耐食性は不十分である。

対してこの発明に従うＨＣＤとＥＢによる方法（５）お
よびＨＣＤによる方法（６）では、（八）、　（Ｂ）お
よび（Ｃ）のどの皮膜においても良好な密着性と耐食性
が得られた。

次に第２発明の基礎となった実験結果について説明する
。

Ｃ：　０．０１５％、Ｃｒ　：　１８．６％、Ｍｎ　：
　０．３％、Ｓｉ：０．１５％を含有するステンレス鋼
の熱延板（２，３ｍｍ厚）を冷延−熱処理により０．２
５ｍｍ厚の鋼板とした後、湿式めっき（電流密度５０Ａ
／ｄｍ”　）により鋼板表面上に■２．０μｍ厚のＣｒ
又は■１．０μｍ厚のＣｒをそれぞれ被成させた。その
後このＣｒ皮膜上にＱ））。

（Ｃ）に示すドライプレーティング処理を行った。すな
わち、 （ｂ）　　エレクトロンビーム走査による蒸着で、Ｔｉ
を０．５μｍ厚（１，０Ｘ１０−’　ｔｏｒｒ中）で成
膜後、同様にＮｉを０．５ａｍ厚（５，ＯＸ　１０−　
’　ｔｏｒｒ中）で成膜した。

（ｃ）　　ＨＣＤ法によりＴｉを０．５　ｕ　ｒａ厚（
１，０Ｘ１０−’　ｔｏｒｒ中）で成膜後、ＨＣＤ法に
よりＮｉを０．５μｍ厚（５，０Ｘ１０−’　ｔｏｒｒ
中）で成膜した。

かくして得られた製品の皮膜の密着性、耐食性について
調べた結果を表２にまとめて示す。

表２ ＊９０°曲げを３回行った後、走査型電子顕微鏡により
はく離を調査した結果、 Ｏ：はく離なし、Δ：わずかにはく離、×：かなりはく
離本本　塩水噴霧試験 （３，５％食塩水、３５°Ｃ，４時間噴霧、１時間乾燥
を６サイクル）０：９食なし、Δ：わずかに腐食、×：
かなり腐食表２から明らかなように、Ｃｒを湿式めっき
あるいはＣｒを湿式めっきした後エレクトロンビームに
よりＴｉをコーティングした皮膜では密着性および耐食
性は共に不充分であるのに対し、条件（Ｃ）：、すなわ
ちＨＣＤ法によりＴｉ膜の上にＮｉ膜をコーティングし
た皮膜は密着性および耐食性共に良好であった。

（作　用） 上記した実験結果から、少なくとも第１層をＨＣＤ法に
より鋼板表面上にドライプレーティングすると他のドラ
イプレーティング処理とは全く異なった良好な密着性、
耐食性を示す皮膜が得られることが明らかとなった。

さらに上記した効果は、湿式めっきによって皮膜を被成
した鋼板の表面においても同様であることもわかった。

かかるＨＣＤ法は鋼板表面上に、ＴｉＮ、　ＴｉＣ＋　
　Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）等のセラミックコーティングを行った
ときにイオン化率が高いという理由で良好なセラミック
被膜が形成されることは知られているが、この発明では
上記したようなＴｉ、　Ｃｒ等のような金属においても
第１Ｎ目にＩＩｃＤ法でドライプレーティングすること
によって皮膜と鋼板とを強固に密着させると共に、イオ
ン化率を高めることによって緻密な蒸着被膜層を形成で
きることを見出したものである。

なお２層目の蒸着は、ＥＢ、アーク放電ドライプレーテ
ィングおよびＨＣＤ　　ドライプレーティング等のいず
れの方法を用いても良い。

またこの発明の第１層目の金属を蒸着させるためのＨＣ
Ｄ法の適用に当っては、鋼板の板幅方向にわたってｌｌ
ＣＤガンを並列にならべて蒸着量および均一性を確保す
ることによって幅５００　ｖｍ以上で長さ５００　ｍｍ
以上の大面積を有するものにも適用することができ、か
（して鋼板と金属・半金属の蒸着物との密着性を顕著に
改善し得るが、それでもなおより一層の密着性を確保し
たい場合には基板にバイアス電圧を印加したイオンブレ
ーティング法を用いることもできる。このときの基板の
バイアス電圧は１０〜２００■程度が適当である。

この発明では、基板としては、広い面積が容易に得られ
、また比較的安価でもある低炭素冷延鋼板あるいはステ
ンレス鋼板がとりわけ有利に適合する。

そしてドライプレーティング処理を施すに先立ち、鋼板
表面を完全に脱脂後、あるいは場合によっては鋼板表面
を機械研磨あるいは化学的・電気的研磨処理によって鏡
面状態に仕上げておくことが好ましく、かかる鏡面仕上
げ表面上に上記の金属あるいは半金属の物質のうち少な
くとも１種以上をＨＣＤ法により第１層目として蒸着さ
せて、密着性が良好で緻密な被膜を形成し、さらにその
上に異種の物質のコーティングを行うことによって耐食
性の向上をはかる。その場合の真空度は特に限定する必
要はないが、Ｉ　Ｘｌ０−”〜５　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ
の範囲が好適である。

またこのときの第１層目の蒸着膜厚は０．１〜５μｍ程
度が適切である。

なおこのようなＨＣＤ法による金属・半金属の蒸着には
通常連続真空ラインの装置を用いて行われるが、大容量
のバッチタイプ・の蒸着装置を用いてもよい。

（実施例） 実Ｊｕｌ上 Ｃ：　０．０３５％、Ｓｔ　：　０．０８％、Ｍｎ　：
　１．４％、Ｃｒ：。

１９．５％およびＭｏ　：　１．６％を含有するステン
レス鋼の熱延板（２，２ｍｍ厚）を、０，６鵬厚に冷間
圧延したのち、焼鈍処理を施してから、０．６　ｍｍＸ
６００　ｍｍＸ６００　ｍｍの大きさに切出して基板と
した。

その後、この基板を表面脱脂後、その表面に表３に示す
第１層をそれぞれ）ＨＣＤ法によっていずれも０．５μ
ｍ厚に蒸着し、ついで同様に表３に併記する第２層を１
（ＣＤ法により１．５μｍ厚で蒸着した。

なお上記の蒸着は６００１１１Ｉ１１×６００１ｍの大
面積のコーティングＨＣＤガン（１００ＯＡ、　７０Ｖ
、　イオン化率５５％）で行った。

かくして得られた製品について上記した密着性および耐
食性試験を行ったところ、いずれの製品においてもはく
離および腐食はみとめられなかった。

実り奄」１」− Ｃ：　０．０４４％、Ｍｎ　：　０．３５％、Ｐ　：　
０．００８％、Ｓ７０．０１１％を含有する熱延板（２
，３＋＋ｓ厚）に冷延−焼鈍処理を施した後湿式めっき
処理により１．０μ厚のＮｉを被成した。この鋼板表面
にＨＣＤ法によるドライプレーティング処理によりＣｒ
を０．５μ翔厚で、さらにその上にＴｉを０．５μ繭厚
で被成した。

なおＨＣＤの条件は５００Ａ、５０Ｖ、真空度３Ｘ１０
−’ｔｏｒｒであった。

かくして得られた製品の密着性、耐食性および均一性は
いずれにおいても良好であった。

（発明の効果） この発明によれば、低真空度の雰囲気下において耐食性
および密着性の良好な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を
製造できる。

特許出願人　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ホロー陰極放電法を用いたドライプレーティング処
   理によって鋼板表面に金属または半金属からなる第１層
   の皮膜を被成する工程と、この第１層上に第１層の皮膜
   とは異なる材質の金属または半金属からなる第２層の皮
   膜を被成する工程との結合になることを特徴とする二層
   ドライプレーティング鋼板の製造方法。 ２、湿式めっきにて金属または半金属からなる皮膜を予
   め被成した鋼板の表面に、ホロー陰極放電法を用いたド
   ライプレーティング処理によって金属または半金属から
   なる第１層の皮膜を被成する工程と、この第１層上に第
   １層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属からなる
   第２層の皮膜を被成する工程との結合になることを特徴
   とする二層ドライプレーティング鋼板の製造方法。