JPH0361755B2

JPH0361755B2 -

Info

Publication number: JPH0361755B2
Application number: JP2257487A
Authority: JP
Inventors: Masao Iguchi; Isao Ito
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1991-09-20
Also published as: JPS63192855A

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、均一性および耐食性に富む
セラミツク被膜をそなえる低炭素鋼板およびステ
ンレス鋼板の製造方法に関し、とくに表面被膜の
被成法の一つであるホローカソード法をいるイオ
ンプレーテイング処理によつて、セラミツク被膜
の被膜特性の向上を図ろうとするものである。（従来の技術）近年、プラズマを利用したコーテイング技術が
著しく進歩し、磁気記録薄膜や各種耐摩耗性、耐
食性コーテイング、さらには装飾用コーテイング
などに広く利用されつつある。従来、プラズマ・コーテイング法としては、マ
グネトロンスパツタ法、イオンプレーテイング法
およびプラズマCVD法などが、また最近では真
空アークを利用したマルテイ・アーク法やホロ
ー・カソード（Hollow Cathode Discharge，
HCD）法などが知られている。かかるプラズマコーテイングの中でもとくにホ
ローカソード法は比較的イオン化率が高く、成膜
速度が大きいので装飾品や工具類等の小物のセラ
ミツクコーテイングには利用されていた。（発明が解決しようとする問題点）ところで最近では、建築材等に用いる大表面積
の鋼板についても耐食性や装飾性あるいは耐摩耗
性の改善のためにホローカソード法の利用が試み
られているが、現状では実用化にまでは至つてい
ない。というのはこのような鋼板では、１）鋼板とセラミツク被膜との密着性が良好で
あること、２）大表面積に均一にセラミツク被膜をコーテ
イングできること、３）セラミツク被膜の膜質が良好であること、４）耐食性に優れていること、などが要求されるが、従来のホローカソード法で
は上記のような条件を充分に満足することはでき
なかつたからである。この発明は上記の問題を有利に解決するもの
で、たとえば大表面積の低炭素鋼板やステンレス
鋼板にホローカソード法を利用してセラミツク被
膜を被成する場合であつても、密着性、均一性お
よび耐食性に優れたセラミツク被膜をそなえる低
炭素鋼板およびステンレス鋼板の有利な製造方法
を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）この発明は表面清浄化処理を施した低炭素鋼板
又はステンレス鋼板の表面上に、ホローカソード
法によるイオンプレーテイング処理によつてセラ
ミツク被膜を被成するに際し、蒸発物質のイオン
化率が50％以上のホローカソードガンを用いるこ
とを特徴とする密着性、均一性および耐食性に優
れたセラミツク被膜をそなえる低炭素鋼板および
ステンレス鋼板の製造方法である。ここで上記セ
ラミツク被膜としてはTi，Zn，Ｖ，Nb，Ta，
Cr，Mo，Ｗ，Mn，Co，Ni，Al，ＢおよびSiの
うちの少なくとも１種の窒化物および／又は炭化
物、並びにAl，Zn，Mn，Mg，TiおよびSiのう
ちの少なくとも１種の酸化物、の中から選んだ１
種又は２種以上からなるものがとりわけ有利に適
合する。以下この発明の基礎となつた実験結果について
説明する。Ｃ：0.04wt％（以下単に％で示す）、Si：0.008
％、Mn：0.35％、Ｐ：0.012％、Ｓ：0.011％を含
有する低炭素鋼板（厚さ0.8mm×巾450mm×長さ
450mm）を用い、この鋼板にホローカソード法に
よるイオンプレーテイング処理を施し、厚さ
2.5μmのTiNのセラミツク被膜を被成し処理時に
おけるイオン化率および成膜速度の関係と、得ら
れた被膜の密着性について調べた。その結果を第
１図に示す。なお処理条件は、電圧40〜80V、電
流300〜6000Aとした。同図から明らかなように、ホローカソードガン
の電流を増加させた場合、イオン化率、成膜速度
はともに上昇しこれらには相関があること、また
ホローカソード法において従来使用されているホ
ローカソードガンの電流（700A程度）ではイオ
ン化率が37〜48％であり、この場合セラミツク被
膜の若干のはく離が見られ、ホローカソードガン
の電流が1000Aを超えると、すなわちイオン化率
が50％を超えると全くはく離が起こらないことが
わかつた。次にＣ：0.04％、Mn：0.035％、Ｐ：0.01％お
よびＳ：0.012％を含有する低炭素鋼板（厚さ0.8
mm×巾450mm×長さ450mm）を用い、この鋼板にホ
ローカソード法により条件の異なるイオンプレー
テイング処理を施し、TiNのセラミツク被膜
（2.5μm厚）を被成してこのとき得られたセラミ
ツク被膜の特性（密着性、均一性および耐食性）
を調べた。その結果を表−１に示す。なお処理条件は、ホローカソードガンの電圧：
50V、電流：500A、1500Aに設定した。

【表】表−１から明らかなように、ホローカソードガ
ンの電流が1500Aの場合、イオン化率は62％と高
く、被膜の密着性、均一性、耐食性共に優れてい
た。上記の実験結果より良好なセラミツク被膜を得
るためには蒸発物質のイオン化率を高める必要が
あることが、またそのためにはイオン化率を有利
に高めることができるホローカソード法を適用し
てイオンプレーテイング処理する際に、イオン化
率が50％以上のホローカソードガンを用いるよう
に構成することがとくに重要であることが明らか
となつた。ここでこの発明では、基板としては、低炭素鋼
板、ステンレス鋼板を適用するが、これは大きな
表面積が得られ、また比較的安価でもあるからで
ある。上記の基板にセラミツク被膜を被成するに当つ
ては、具体的に、イオンプレーテイング処理に先
立ちその表面を完全に脱脂するか、あるいは機械
研摩、化学的・電気研摩処理によつて鏡面状態に
仕上げておくことが好ましく、なおより一層の被
膜特性を確保するには、上記の研摩処理後、基板
表面に100〜600℃の温度範囲において予備加熱処
理を施すこと、またはイオンプレーテイング処理
時に基板に対し10〜200V程度の電圧を印加する
ことがより好ましい。なお、ホローカソード法では通常、連続真空ラ
インを適用するが、大容量のバツチタイプの蒸着
装置も適用でき、とくに大表面積を有する鋼板を
対象とする場合は、この発明に適合するホローカ
ソードガンを、該鋼板の巾方向にわたつて並列に
ならべて処理すればよく、かくして良好なセラミ
ツク被膜をそなえた鋼板を容易に得ることができ
るのである。（作用）この発明に従いイオン化率を50％以上とするイ
オンプレーテイング処理を行うことによつてセラ
ミツク被膜の密着性、均一性および耐食性などの
特性が向上する理由は１）密着性についてイオン化率が向上すると鋼板とセラミツク例
えばTiNとの間で密着性を左右するTiが鋼板
へ深く浸入するため密着性を向上させることが
可能となる。２）均一性についてイオン化率が向上すると例えばセラミツクを
TiNとする場合、Tiのイオン化蒸気を大量、
かつ広範囲均一に鋼板に付着させることが可能
となる。３）耐食性についてイオン化率が向上すると緻密なセラミツク例
えば緻密なTiNコーテイング膜を形成させる
ことが可能であるため耐食性が飛躍的に向上す
る、と考えられる。（実施例）実施例１Ｃ：0.03％、Si：0.1％、Mn：1.5％、Cr：19.0
％およびMo：2.0％を含有するステンレス鋼の熱
延板（厚さ23mm×巾600mm）を、厚さ0.7mm×巾
600mmに冷間圧延したのち、焼鈍処理を施し、そ
の後軽酸洗により表面の酸化物を除去した後、電
解研磨により鋼板表面を中心線平均粗さRa＝
0.05μmに仕上げてイオンプレーテイング処理用
の基板とした。その後この基板を連続エアーツエ
アラインに導入し、ホローカソード法によるイオ
ンプレーテイング処理を行い、該基板にTi（Ｃ，
Ｎ）のセラミツク被膜（厚さ2.0μｍ）を被成し
た。なお、上記の処理に際しては基板の表面積が大
きいので均一にコーテイングできるように基板の
巾方向に並列に、２本づつ計４本のホローカソー
ドガンを設置した。ホローカソードガンの出力は電圧：65V、電
流：1000A、（イオン化率：55％）、および電圧：
65V、電流：1500A（イオン化率：62％）のもの
を用いた。かくして得られたセラミツク被膜は、密着性は
勿論のこと、均一性および耐食性にも優れてい
た。実施例２Ｃ：0.036％、Si：0.01％、Mn：0.43％、Ｐ：
0.01％、Ｓ：0.013％を含有する低炭素鋼の熱延
板（厚さ2.2mm×巾500mm）を、厚さ0.7mm×巾500
mmに冷間圧延したのち、再結晶焼鈍を施してから
厚さ2.2mm×幅500mm×長さ500mmに切り出して基
板とした。その後、この基板を電解研摩により中
心線平均粗さRa＝0.1μmに研摩したのち、ホロ
ーカソード法よるイオンプレーテイングを施し、
その表面にTi，Zr，Hr，Ｖ，Nb，Ta，Cr，
Mo，Ｗ，Mn，Co，Ni，Al，ＢおよびSiの窒化
物および／又は炭化物、Al，Zn，Mn，Mg，Ti
およびSiの酸化物のセラミツク被膜をそれぞれに
ついて被成した。なお上記の処理に際しては電圧：70V、電流
1500A、イオン化率が62％のホローカソードガン
を用い、膜厚はすべて3.0μmとした。かくして得られたセラミツク被膜をそなえた低
炭素鋼板における被膜特性の調査結果を表−２に
示す。

【表】

【表】（発明の効果）かくしてこの発明によれば、密着性、均一性お
よび耐食性ともに優れたセラミツク被膜をそなえ
た低炭素鋼板およびステンレス鋼板を容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホローカソードガンの加速電流と、イ
オン化率および成膜速度の関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１表面清浄化処理を施した低炭素鋼板又はステ
ンレス鋼板の表面上に、ホローカソード法による
イオンプレーテイング処理によてセラミツク被膜
を被成するに際し、イオン化率が50％以上のホローカソードドガン
を用いることを特徴とする密着性、均一性および
耐食性に優れたセラミツク被膜をそなえる低炭素
鋼板およびステンレス鋼板の製造方法。２前記セラミツク被膜が、Ti，Zr，Hf，Ｖ，
Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn，Co，Ni，Al，Ｂ
およびSiのうちの少なくとも１種の窒化物およ
び／又は炭化物、並びにAl，Zn，Mn，Mg，Ti
およびSiのうちの少なくとも１種の酸化物の中か
ら選んだ１種又は２種以上からなるものである特
許請求の範囲第１項記載の密着性、均一性および
耐食性に優れたセラミツク被膜をそなえる低炭素
鋼板およびステンレス鋼板の製造方法。