JPH0250980A - 二層被覆鋼板の製造方法 - 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二層被覆鋼板の
製造方法に関するものである。

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、イオンプ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、以下肛り法と示す）など
が開発されている。

この発明は、湿式めっきおよびＨＣＤ法を利用したドラ
イブレーティング法によって、低炭素鋼板やステンレス
鋼板表面上に二層の金属または半金属からなる被膜を被
成し、密着性と耐食性とを大幅に向上させる技術につい
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ブレーティング処理
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
ってドライブレーティング処理を施して得たコーティン
グ被膜は、その膜質および密着性が充分とはいい難く、
被膜の耐食性、平滑性に難点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・耐食性が問題とな
る。

最近アーク放電法を用いたイオンプ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ブ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
が認められる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
−５ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中でイオンプレーティ
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。このイオンプレーティング法は
真空中の雰囲気圧力を１．０Ｘ１０−５ｔｏｒｒ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課題） そこでこの発明は、密着性、耐食性さらには装飾性に優
れた二層被膜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。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重
ねた結果、まず第１層の形成には従来公知の湿式めっき
を利用して鋼板表面に金属または半金属あるいはそれら
の合金からなる被膜を被成し、ついで第２層のコーチイ
ブ法として１０−４〜５Ｘ　１０−　”　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被膜をそなえる鋼板
が得られることを見出した。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、被処理材としての鋼板表面に、湿
式めっきによって金属または半金属あるいはそれらの合
金からなる被膜を被成したのち、さらに該被膜に重ねて
ホロー陰極放電法を用いたイオンプレーティング処理に
よって金属または半金属あるいはそれらの合金からなる
被膜を被成することから成る二層被覆鋼板の製造方法で
ある。

この発明において、湿式めっきにより被成される金属ま
たは半金属としては、Ｃｒ、　Ｎｉ、　ＣｏおよびＳｎ
のうちから選ばれる少なくとも１種が、またイオンプレ
ーティング処理により被成される金属または半金属とし
ては、Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ。

Ｍｏ、　Ｉ’ｌ、　Ｍｎ、　Ｎｉ、　Ｃｕ＋　Ｂ、　Ｓ
ｉ、　ＡＩ、　Ｚｎ、　ｌｌｆ、ＣｏおよびＳｎのうち
から選ばれる少なくとも１種がとりわけ有利に適合する
。

以下、この発明を具体的に説明する。

まず、この発明の基礎となった実験結果について説明す
る。

Ｃ：　０．０３９ｗｔ１　（以下単に％で示す）　、Ｍ
ｎ　：　０．３３％、Ｐ　：　０．０１２％およびＳ　
：　０．０１１％を含有する低炭素鋼の熱延板（厚み：
２．３ｍｍ、板幅：　５００ｍｍ）を、０．２５ｍｍ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Ｒａで０．０６μｍに電解研磨した
。

その後湿式めっきにより鋼板表面上に０２．０μｍのＣ
ｒ、０１．０μｍのＣｒをそれぞれ被成した。また１部
の試料はその後酸化処理（１０〜１５ｍｇ／ｍ２の酸化
量）を行なった。その後１．０μｍのＣｒの薄膜上に下
記（ａ）〜（ｄ）に示すドライブレーティング処理を施
した。

（ａ）　ｘレフトロンビーム（ＥＢ）走査により１．Ｏ
Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ中でＴｉを１．０　μｍ厚にコーテ
ィングした。

（ｂ）二つのるつぼを用い、一方のるつぼにはＴｉ、他
方のるつぼにはＮｉを入れ、ＨＣＤ法により１．０×１
．０−’ｔｏｒｒ中でＴｉ　−Ｎｉ合金の薄膜（１，０
μＩＩｌ厚）をコーティングした。

（ｃ）ＨＣＤ法により１．０　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ中で
Ｔｉを１．０　ｐｍ厚にコーティングした。

（ｄ）二つのＩ（ＣＤガンとるつぼを用い、一方にはＴ
ｉ、他方にはＮｉを入れ、ＨＣＤ法により１．０　Ｘｌ
０−’ｔｏｒｒ中でＴｉ　−Ｎｉ合金の薄膜（１，０ｐ
ｔｎ厚）をコーティングした。

かくして得られた製品の被膜密着性と耐食性について調
べた結果を表１に示す。

表１ ＊９０°曲げを３回行なった後、走査型電子顕微鏡によ
りは（離程度を調査した結果 ○：はく離なし、　Δ：わずかにはく離、　×：かなり
はく離。

＊＊（３，５％食塩水、３５°Ｃ１４時間噴霧、○：腐
食なし、　Δ：わずかに腐食、 １時間乾燥）を５サイクル ×：かなり腐食。

表１から明らかように、Ｃｒを湿式めっきしただけ、あ
るいはＣｒを湿式めっきした後、ＥＢによりＴｉあるい
はＴｉ−旧合金の被膜をコーティングした被覆鋼板では
、密着性、耐食性共に劣っていた。

これに対してＨＣＤ法により（Ｃ）および（ｄ）の条件
でＴｉあるいはＴｉ　−Ｎｉ合金の被膜を被成した製品
では、密着性、耐食性共に良好であった。

（作　用） 上記の実験から湿式めっきによりＣｒ被膜を被成した後
、あるいはその後に酸化処理したのちにＨＣＤ法でＴｉ
あるいはＴｊ　−Ｎｉ合金薄膜を被成すると、ＥＢを用
いた場合とは全く異なった良好な密着性、耐食性を示す
被膜が得られることが明らかとなった。また、湿式めっ
きによりＣｒ被膜を被成したのち酸化処理を施してもよ
い。これにより被膜の密着性、耐食性がさらに良好にな
り好ましい。

かかる）ＩｃＤ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、湿式めっきにより鋼板表面にＣｒなど
の薄膜を形成させた後、ＨＣＤ法を用いることによって
被膜を鋼板に対し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させるもの
であり、かくして耐食性の大幅な向上も併せて達成でき
る。

この発明の第２層目の金属・半金属を蒸着させるための
ＨＣＤ法の適用に当たっては、鋼板の板幅方向にわたっ
てＩＩｃＤ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　ｍｍ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、かくして鋼板と金属・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
ンプ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１０〜２００Ｖ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。このような鋼板
表面を完全に脱脂、あるいは場合によっては機械研磨あ
るいは化学的・電気的研磨処理によって鏡面状態にして
おくことが好ましく、かかる鏡面仕上げ表面上に従来公
知の湿式めっきにより、前記の金属あるいは半金属のう
ちの少なくとも１種以上からなる０、０５〜５μｍ厚程
度の薄膜を形成させる。その後この発明では、ＨＣＤ法
により前記の金属あるいは半金属のうちの少なくとも１
種以上を蒸着させて、密着性が良好で緻密な被膜を形成
させることによって耐食性の向上をはかるのである。そ
の場合の真空度は特に限定する必要はないが、ｌＸｌ０
−２〜５　Ｘｌ０−５ｔｏｒｒの範囲が好適である。

またこのとき、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（Ａｉｒ　−ｔｏ　−Ａｉｒ
ライン）を用いて行われるが、大容量のパッチタイプの
蒸着装置を用いてもよい。

（実施例） Ｃ：　０．０４１％、Ｓｔ　：　０．０９％、Ｍｎ　：
　１．２％およびＣｒ　：　１８．４％を含有するステ
ンレス鋼の熱延板（２，２ｍｍ厚）を、０．３ｍｍ厚に
冷間圧延したのち、焼鈍処理を施してから０．３　ｍｍ
Ｘ５００　ｍｍＸ５００　ｍｍの大きさに切出してコー
ティング用基板とした。

その後、この基板を表面脱脂した後、湿式めっきにより
０．５μｍ厚のＮｉ薄膜を被成した〔表中の■印はその
後、酸化処理（１０■／ｌ１１２の酸化量）を行なった
もの〕のち、ＨＣＤ法によって表２に示す種々の金属、
半金属および合金被膜（膜厚はいずれも１．０　μｍ目
標）を被成した。

なお上記のＨＣＤ条件は、加速電流：　１００ＯＡ、加
速電圧ニア５ｖ、イオン化率５５％で成膜した。

かくして得られた製品について密着性および耐食性試験
を行なったところ、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がった。これらの実験結果をまと
めて表２に示す。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、耐食性および密着性にすぐ
れた二層被膜をそなえる鋼板を容易に製造することがで
きる。

＊９０°曲げを３回行なった後、走査型電子顕微鏡によ
りはく離程度を調査した結果○：はく離なし、　Δ：わ
ずかにはく離。

＊＊　　（３，５％食塩水、３５°Ｃ１４時間噴霧、１
時間乾燥）を２５サイクル ○：腐食なし、　Δ：わずかに腐食。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被処理材としての鋼板表面に、湿式めっきによって
   金属または半金属あるいはそれらの合金からなる被膜を
   被成したのち、さらに該被膜に重ねてホロー陰極放電法
   を用いたイオンプレーティング処理によって金属または
   半金属あるいはそれらの合金からなる被膜を被成するこ
   とを特徴とする二層被覆鋼板の製造方法。