JPH02175142A - シャーシ，ボディーまたは部品およびその作製方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、風雨に曝され得るとともに風切りがなされる
自動車、船舶、航空機等の輸送手段のバンパその他の部
品上の塗装した表面に炭素または炭素を主成分とする保
護用被膜、或いは窒化珪素等の無機物からなる被膜で覆
ったものである。そして耐摩耗性を向上させ、はこりの
付着を防ぎ、静電気の発生を防いだものである。

本発明はかかる薄膜として、可視領域で透光性を有する
とともに、硬度が十分な炭素または炭素を主成分とする
被膜、或いは窒化珪素等の無機物からなる被膜を摩耗防
止用保護膜とぜんとしたものである。特にこの保護膜は
有機物上に密着させ得るとともに、その電気的固有抵抗
として１×１０７〜５Ｘ１０Ｉ３Ωｃｍを有せしめて、
静電気の発生を防ぐとともに、表面に平滑性を有せしめ
、はこりの付着を防がんとしたものである。

本発明はかかるシャーシ、ボディーまたはその部品にプ
ラズマＣＶＤ法で炭素膜または炭素を主成分とする被膜
、或いは無機物からなる被膜を形成せんとしたものであ
る。

〔従来の技術〕

一般にプラズマＣＶＤ法においては、平坦面を有する基
板上に平面状に成膜する方法が工業的に有効であるとさ
れている。さらに、プラズマＣＶＤ法でありながら、ス
パッタ効果を伴わせつつ成膜させる方法も知られている
。その代表例である炭素膜のコーティングに関しては、
本発明人の出願になる特許願「炭素被膜を有する複合体
およびその作製方法Ｊ　（特願昭５６−１４６９３６　
　昭和５６年９月１７日出願）が知られている。しかし
、これらは平行平板型の一方の電極（カソード側）に基
板を配設し、セルフバイアスを用いて平坦面の上面に炭
素膜を成膜する方法である。

〔従来の技術の間頴点〕

しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつ成膜させる従
来例は、シャーシ、ボディーまたは部品、特に自動車ま
たはオートバイ等の凹凸を有する基体上または自動車の
シャーシ、ボディー等の大型基体上に膜を作ることがで
きない。このため、大容量空間で一度に膜を形成する方
法が求められていた。本発明はかかる目的のためになさ
れたものである。

〔問題を解決すべき手段〕

本発明は、風雨に曝され得るとともに、風切りがなされ
る自動車、船舶、航空機等のシャーシボディー、バンバ
その他の部品上に有機物の塗装をせしめ、この塗装面の
保護膜として、炭素または炭素を主成分とする被膜、特
に弗素の如きハロゲン元素を含有する炭素を主成分とす
る被膜を設けたものである。この被膜は、はこりを伴う
風切りにより発生じやすい静電気の発生を防ぎ、ひいて
はほこりの付着及びほこりによる塗装面の摩耗による「
にごり」を防ぎ、常に塗装初めの鮮やかな面を保存せし
めたものである。特に、ハロゲン元素を含有する炭素を
主成分とする被膜は排水性を有するため、特に汚れ防止
にも役立つ。

また本発明においては、かかる目的の保護被膜として、
固有抵抗が１×１０７〜５×１０′″Ωｃｍと比較的低
い値の抵抗値を有するプラズマ重合膜を有機物上に密着
せしめ得ることの発見に基づく。この低抵抗膜を塗装面
上に作製することにより、さらに静電気を防止し、はこ
りの付着、ひいてはほこりによる塗装面の摩耗を防ぐこ
とができる。

本発明は、かかるプラズマ重合即ちプラズマＣＶＤ法と
して、反応空間の一端側および他端側に互いに離間して
一対の電極を配設する。この基体は導体または導体表面
を有し、その上に有機物の塗装を有するため、交流バイ
アスを必要とすると同時に、直流バイアスを重畳させた
。そして反応性気体のプラズマ化のため、一対の電極間
に第１の交番電圧を印加する。このそれぞれの電極には
、接地に対しその高周波電圧が互いに位相が１８０゜ま
たは０°異なった電圧をそれぞれの高周波電源より印加
し、互いに対称または同相の交番電圧を印加する。そし
て結果として合わせて実質的に１つの交番電圧として枠
構造内に印加し、高周波プラズマを誘起させる。さらに
そのそれぞれの高周波電源の他端を接地せしめ、ここと
被形成面を有する基体または基体ホルダとの間に他の第
２の交番電圧を自己直流バイアスを発生させるためのキ
ャパシタを介して印加する。この基体ホルダ（単にホル
ダともいう）または基体を第３の電極として作用せしめ
、この基体上に交流バイアスを印加することによりスパ
ッタ効果を伴わせつつ薄膜を形成せんとしたものである
。

そして第１の交番電圧を１〜５０ＭＨｚのプラズマグロ
ー放電の生じやすい周波数とし、第２の交番電圧を１Ｑ
ＩＩｚ〜５００Ｋｔｌｚの反応性気体に運動エネルギを
加えやすい周波数として印加する。さらにこの第２の交
番電圧の一方と第１の交番電圧発生用のそれぞれのマツ
チングコイルの他端とは、ともに接地レベルにあり、結
果として、第２の交番電圧の出力側には負の直流の自己
バイアスが重畳して印加される。すると第１の交番電圧
により、プラズマ活性化した気体を自己バイアスにより
基体上に加速し、基体上での不要のチャージアップした
電荷を交流の第２の電圧により除去する。かくして被形
成面が絶縁性を有する有機物を有する塗装がなされても
、その表面にも被膜形成を行い得るようにしたものであ
る。

この薄膜の形成の１例として、Ｃ２Ｆ６．　Ｃ３Ｆｌｌ
、ＣＦ４Ｃ１１□Ｆ２等の弗化炭素の如き炭素弗化物気
体を導入し、これと１１□との混合気体とのプラズマ化
により、またはこれらとＣＺ　ＩＩ　４と炭化水素化物
との混合気体のプラズマ化による活性水素によって脱弗
素化を付加し分解せしめることにより、或いはエチレン
（ｃｚｏｎ）　、メタン（ＣＬ）　、アセチレン（Ｃ２
！１りのような炭化水素気体またはこれと弗化窒素の混
合気体またはＣｔＦｂ、　ＣＪａ、ＣＦｎ、　ＣＨｚＦ
ｚ等の弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入し、分解す
ることによりＳＰ３軌道を有するダイヤモンドと類似の
Ｃ−Ｃ結合をつくり、比抵抗（固有抵抗）ＩＸＩＯ’〜
５×１０１３ΩｃＩ＋＋代表的には１×１０８〜５×１
０１１Ωｃｍを有するとともに、光学的エネルギバンド
巾（Ｅｇという）が１．ＯｅＶ以上、好ましくは１．５
〜５．５ｅＶを有する可視領域で透光性のダイヤモンド
と類似の特性を有する炭素または炭素を主成分とする被
膜を、特に弗素またはハロゲン元素を含有する炭素を主
成分（副成分の主たるものは水素、弗素、窒素である）
とする被膜を形成した。

または、５ｉｚＨａ等の珪化物気体とＮＨ，等の窒化物
気体と必要によりアルゴンとの混合気体とをプラズマ化
することによって、赤外線吸収スペクトルで８６４ｃｍ
　−’に吸収ピークを有する窒化珪素膜を作製できる。

本発明を用いた塗装面は、ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂、オイルフリーアルキド樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、アクリル樹脂、アミノ樹脂が用いられる。特に自
動車ライン用にはアクリルラッカー、アクリルメラミン
、ブロックアクリルウレタンの有機溶融型の塗料を用い
た塗装面とした。

本発明方法での成膜に際し、弗素の如きハロゲン元素と
窒素とを、プラズマＣＶＯ中に炭化物気体に加えて同時
に混入させて、厚さ方向に均一な濃度勾配を設けた炭素
を主成分とする被膜または添加物の有無を制御した多層
の複合膜を作ってもよい。

また、本発明においては炭素または炭素を主成分とする
被膜と、無機物からなる被膜とを多層構造にしても良い
。特に、基体上に炭素を主成分とする被膜を作製した後
、窒化珪素膜を該炭素を主成分とする被膜上に作製して
多層構造を形成することにより、密着性がさらに向上し
、かつ耐水性が上昇した。

本発明において無機物よりなる被膜とは、５ｉＪｎ。

５ＩＬＮｙ、ＳｔＣ，Ａｌ　ｚ０３．Ｚｒ（ｌｚ、　５
１０ｚ等を含んでいる。

以下に図面に従って本発明の作製方法を記す。

「実施例１」 第２図は、自動車のシャーシ等の導体の下地を有する基
体上に薄膜形成方法を実施するためのプラズマＣＶＤ装
置の概要を示す。

図面において、プラズマＣＶＤ装置の反応容器（７）は
ロード／アンロード用予備室（７”）とゲート弁（９）
で仕切られている。ガス系（３０）において、キャリア
ガスであるアルゴンを（３１）より、反応性気体である
炭化水素気体、例えばメタン、エチレンを（３２）より
、添加物気体である弗化窒素を（３３）より、反応容器
のエツチング用気体である酸素を（３４）より、バルブ
（２８）、流量計（２９）をへて反応系（５０）中にノ
ズル（２５）より導入する。エチレンと弗化窒素とを導
入すると、窒素と弗素が添加されたダイヤモンド状炭素
膜（ＤＬＣともいうが、添加物が添加されたＤＬＣを含
めて本発明は炭素または炭素を主成分とする被膜という
）が成膜できる。

これと同一成分の被膜を作るため、ＣＺＦ＆＋Ｃ３Ｆｌ
ｌを（３２）より、またＣ２１１□またはＨ２を（３３
）より、　Ｎｌｈを（３４）より導入して形成してもよ
い。

反応系（５０）では、第２図に示す如く、枠構造体（２
）（電極側よりみて四角形の枠構造を有する）を有し、
この上方および下方の開口部には、この開口部を覆うよ
うにフード（８）、（８’）を有する。　このフード（
８）　、　（８’　）に配設された一対の同一形状を有
する第１および第２の電極（３）　、　（３”）をアル
ミニウムの金属メツシュで構成せしめる。反応性気体は
ノズル（２５）より下方向に放出される。第３の電極は
自動車等のシャーシ、バンバ、その他の部品の下地導体
とし、直流的には塗装面が絶縁材料であるが、ここに第
２の交番電圧を加え、交流的には実質的に導体化してバ
イアスを印加した。このシャーシまたは部品からなる基
体（１）上の塗装面である被形成面（１゛）を一対の電
極（３）、（３’）で生成されるプラズマ中に保持させ
て配設した。基体（１）は有機物の塗装面である被形成
面（１°）を有し、第２の交番電圧と負の直流バイアス
が同時に印加された１０１（ｚ〜５００ＫＨｚの交番電
圧が印加されている。第１の高周波の交番電圧によりグ
ロー放電のプラズマ化した反応性気体は、反応空間（６
０）で均一に分散し、このプラズマを（２）　、　（８
）　、　（８°）で取り囲むようにし、この外側の外部
空間（６）にはプラズマ状態で放出しないようにして反
応容器内壁に付着しないようにした。また反応空間での
プラズマ電位を均質にした。

さらにプラズマ反応空間での電位分布をより等しくさせ
るため、電源系（４０）には二種類の周波数の交番電圧
が印加できるようになっている。第１の交番電圧は１〜
１００Ｍｔｌｚ例えば１３．５６Ｍｆｌｚの高周波であ
り、一対をなす２つの電源（１５−１）　、　（１５−
２）よりマツチングトランス（１６−１）　、　（１６
−２）に至る。このマツチングトランスでの位相は位相
調整器により調整し、互いに１８０　”またはＯｏずれ
て供給できるようにしている。そして対称型または同相
型の出力を存し、トランスの一端（４）及び他端（４゛
）は一対の第１および第２の電極（３）　、　（３″）
にそれぞれ連結されている。また、トランスの出力側中
点（５）は接地レベルに保持され、第２の１０１１ｚ〜
５００ＫＨｚ例えば５０にＨｚの交番電圧（１７）が印
加されている。その出力は基体（１）またはそれらに電
気的に連結するホルダ（２）の第３の電極に連結されて
いる。

かくして反応空間にプラズマ（６０）が発生する。

排気系（２０）は、圧力調整バルブ（２１）、ターボ分
子ポンプ（２２）　、　　ロータリーポンプ（２３）を
経て不要気体を排気する。

これらの反応性気体は、反応空間（６０）で０．００１
〜１．Ｑｔｏｒｒ例えば０．０５ｔｏｒｒとし、この枠
構造体（２９）は自動車のシャーシ、オートバイのバン
バ等の有機物の塗装面とした。

かかる空間において、１３．５６Ｍ）Ｉｚの周波数の５
〜５０ＫＷ　（単位面積あたり０．３〜３Ｗ／ｃｍ２）
例えばＩＫＷ（単位面積あたり０．６Ｗ／ｃｍ”の高エ
ネルギ）の第１の高周波電圧を加える。さらに第２の交
番電圧による交流バイアスの印加により、被形成面上に
は２００〜−６００Ｖ（例えばその出力は５ＫＷ）の負
の自己バイアス電圧が印加されており、この負の自己バ
イアス電圧により加速された反応性気体を基体上にスパ
ッタしつつ成膜し、かつ緻密な膜とすることができた。

もちろん、この四角形（直方体）の枠構造体の高さを設
計上の必要に応じて２〜１０ｍとしてもよい。また第１
の交番電圧も上下間ではなく、図面を装置の上方より示
した如く、前後間に配設して加えてもよい。

反応性気体は、例えばＣ，Ｆ６とＣ，Ｈ４との混合気体
或いはエチレンと弗化窒素との混合気体とした。

その割合はＣｚＦｂ／ＣｚＨａ或いはＮＦ３／Ｃ２Ｈ４
−１／４〜４／１とし、代表的にはｌ／１である。この
割合を可変することにより、透過率及び比抵抗を制御す
ることができる。基体の温度は〜１５０°Ｃ１代表的に
は室温に保持させる。かくして被形成面上は比抵抗１×
１０７〜５Ｘ１０１ｆｆΩｃｍを有し、有機樹脂上にも
密着させて成膜させる。可視光に対し、透光性のアモル
ファス構造または結晶構造を有する弗素または弗素と窒
素とが添加された炭素または炭素を主成分とする被膜を
０．１〜８μｍ例えば０．５μｍ（平面部）、１〜３μ
ｍ（凸部）に生成させた。成膜速度は１００〜１０００
人／分を有していた。

かくして基体であるシャーシ、バンバ、その他の部品上
の有機物の塗装面上に炭素を主成分とする被膜、特に炭
素中に水素を３０原子％以下含有するとともに、０．３
〜３原子χ弗素の如きハロゲン元素が混入し、また０、
３〜１０原子％の窒素を混入させた炭素を形成させるこ
とができた。有機物上に１００〜２０００人の厚さにエ
チレンのみによる第１の炭素を設け、さらにその上に弗
素の如きハロゲン元素が添加された炭素を主成分とする
被膜をも形成させることができた。

［実施例２］ この実施例は実施例１で用いた装置により、第１図に示
す如く、自動車のシャーシ、ボディーおよびその要部上
に炭素を主成分とする膜を作製した例である。第１図（
Ａ）において、自動車のボディーの断面図を示す。その
要部の拡大図を第１図（Ｂ）　、　（Ｃ）に示す。第１
図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）において、自動車の
ボディーは導体のスチールの母材（下地材）　（４２）
よりなり、その上に下地の錆どめ処理（４３）を有する
。この上面にユーザの要求にあった有機物の塗装（４４
）がなされる。例えば着色されたアクリル樹脂が設けら
れている。その被形成面（１”）を有する基体（１）上
に炭素または炭素を主成分とする耐摩耗性の保護膜（４
５）を０．１〜８μｍの厚さに設けた。

本発明において、特にこの炭素または弗素が添加された
炭素を主成分とする被膜は静電気の発生によるゴミの付
着を防ぐため、その比抵抗は１×１０７〜５×１０′３
Ωｃｍの範囲、特に好ましくは１×１０’〜１×１０１
ΩＣ１１ｌの範囲とした。

第１図（Ｃ）はボディー等の凸部である。ここはプラズ
マＣＶＤ等においてバイアス電界が集中するため、成膜
速度が速く、（４５”）に示す如く、平坦面と比べてよ
り厚く形成することができた。この凸部は実使用におい
て、風切りが強く、また物型のほこりが衝突しやす（、
結果として摩耗しやすいため、より厚いことはきわめて
優れたものである。

〔実施例３〕 第２図に示す装置を用いて自動車のボディーに窒化珪素
を形成した場合について示す。

第２図において、プラズマＣＶＤ装置の反応容器（７）
はロード／アンロード用予備室（７″）とゲート弁（９
）で仕切られている。ガス系（３０）において、キャリ
アガスであるアルゴンを（３１）より、反応性気体であ
る珪素化物気体、例えばＳ　ｉ　２　ｔｌ　６を（３２
）より、窒化物気体であるＮＨ３を（３３）より、反応
容器のエツチング用気体であるＮＦ３を（３４）より、
バルブ（２８）、流量計（２９）をへて反応系（５０）
中にノズル（２５）より導入する。反応空間（６０）を
ｌＸｌ０−’〜ＩＸ　ＩＦ　’Ｔｏｒｒに真空引きを行
った後、５ｉｚｌ１６７Ｎ）Ｉｔ＝１７５になるように
反応空間中に反応性気体を導入する。そして実施例１と
同様に電極に交番電界を印加することによりプラズマを
形成させる。この時の圧力は０．０５Ｔｏｒｒであった
。

こうして赤外線スペクトルが８６４ｃｍ−’の５ｉ−Ｎ
結合のピークを有し、屈折率が２．０の窒化珪素膜を自
動車のボディーに形成することができた。

本実施例では、炭素を主成分とする被膜ではなく、窒化
珪素被膜を自動車のボディーに作製することにより保護
膜として機能させるものである。

そのため、より硬い薄膜を作製するために、薄膜形成時
に基体を２５０’Ｃ〜３５０″Ｃ程度に加熱することも
有効である。

〔効果〕

本発明は水はけのよい（排水性の）弗素の如きハロゲン
元素が添加されたビッカース硬度６００〜３０００Ｋｇ
／ｃｍ”の炭素を主成分とする被膜を、またはその下地
材としてビッカース硬度が１０００〜７０００Ｋｇ／ｃ
ｍ”の炭素　（水素も添加されている）の多層膜を有機
物上に密着させてコートした。その結果、風雨に曝され
またほこりを伴う風切りの多い凸部により厚く耐摩耗性
膜として形成することができた。

また窒化珪素等の無機物よりなる薄膜も耐摩耗性膜とし
て有効である。

これまでの自動車等の塗装表面での鮮やかさをさらに伸
ばし、２〜３年すると「濁ってくる」色調を防ぐことが
できた。

本発明方法において、形成される被膜の例としてＤＬＣ
（ダイヤモンド状炭素）を示した。

以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂または
これらの多層膜をコーティングして設けたものである。

この複合体は、他の多くの実施例にみられる如く、その
応用ははかりしれないものであり、特にこの炭素が１５
０°Ｃ以下の低温で形成でき、このため下地の塗装面の
有機物の変成による色調も変わらず、その硬度また基体
に対する密着性がきわめて優れているのが特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシャーシ等への炭素膜または炭素を主
成分とした保護膜をコートした例およびその要部を示す
。 第２図は本発明のプラズマＣＶＤ装置の製造装置の概要
を示す。 ｆ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機物を有する塗装がなされた導体または導体表面
   を有するシャーシ、ボディーまたは部品の前記有機物上
   に弗素の如きハロゲン元素が添加された透光性の炭素ま
   たは炭素を主成分とする被膜が設けられたことを特徴と
   するシャーシ、ボディーまたは部品。 ２、特許請求の範囲第１項において、炭素または炭素を
   主成分とする被膜は、排水性を有することを特徴とする
   シャーシ、ボディーまたは部品。 ３、導体または導体表面を有するシャーシ、ボディーま
   たは部品であって、有機物を有する塗装がなされた前記
   塗装表面に１×１０＾７〜５×１０＾１＾３Ωｃｍの固
   有抵抗を有する炭素膜または炭素を主成分とする膜が設
   けられたことを特徴とするシャーシ、ボディーまたは部
   品。 ４、特許請求の範囲第３項において、シャーシ、ボディ
   ーまたは部品は風雨に曝され得る塗装面よりなる自動車
   、オートバイ、自転車、船舶、航空機を構成するもので
   あることを特徴とするシャーシ、ボディーまたは部品。 ５、特許請求の範囲第３項において、塗装表面は１×１
   ０＾１＾５Ωｃｍ以上の固有抵抗を有する絶縁性であり
   、前記塗装表面上に透光性炭素膜が設けられたことを特
   徴とするシャーシ、ボディーまたは部品。 ６、減圧下に導体または導体表面を有するシャーシ、ボ
   ディーまたは部品を保持して、ここに交流と直流とのバ
   イアスを印加するとともに、前記減圧下の雰囲気中に炭
   素化物気体を導入して、プラズマ化せしめることにより
   、前記シャーシ、ボディーまたは部品上に炭素または炭
   素を主成分とする被膜を形成することを特徴とするシャ
   ーシ、ボディーまたは部品の作製方法。 ７、特許請求の範囲第６項において、凹凸を有するシャ
   ーシ、ボディーまたは部品の凸部を凹部に比べてバイア
   ス電界を集中させることにより、より厚く炭素または炭
   素を主成分とする被膜を形成することを特徴とする炭素
   膜で覆われたシャーシ、ボディーまたは部品の作製方法
   。 ８、有機物を有する塗装がなされた導体または導体表面
   を有するシャーシ、ボディーまたは部品の前記有機物上
   に、無機物からなる被膜が設けられたことを特徴とする
   シャーシ、ボディーまたは部品。