JPH04301068A - 耐候性に優れた蒸着Ｃｕ系めっき鋼板 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建材，家庭用電気製品
，建材等に用いられる、耐候性に優れた蒸着Ｃｕ系めっ
き鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｃｕ系めっき鋼板は意匠性，審美性等の
特性が優れた表面処理鋼板であり、生産コストも比較的
安価であることから建材，家電製品，各種装飾品等に汎
用されており、工業的には一般に電気めっき法により製
造されている。

【０００３】しかしながら上記Ｃｕ系めっき鋼板は、湿
潤雰囲気環境下や硫化水素または亜硫酸ガスを含む環境
下では、腐食によりＣｕめっき層表面に亜酸化銅，酸化
銅，塩基性硫酸銅等の腐食生成物が生じてしまい、Ｃｕ
系めっき層の表面に変色が生じ、Ｃｕ系めっき鋼板の優
れた審美性を損なってしまうという問題点を有している
。また塩化物イオン等が存在する塩水環境下では、Ｃｕ
系めっき層の腐食による塩基性塩化銅等が生成し、めっ
き層表面の変色を生じるとともに、めっき層のピンホー
ルを通してめっき基板が腐食し、赤錆が発生するに至る
。特にめっき基板が通常の冷延鋼板の場合は、電気化学
的にＣｕ系めっき層よりもめっき基板の方が電位が卑で
あるため、めっき層にピンホールが存在すると、基板で
ある冷延鋼板とめっき層とのガルバニック作用により鋼
板の腐食が加速され、早期に赤錆を発生して審美性を損
なうものである。

【０００４】そこで上記Ｃｕ系めっき鋼板の耐候性，耐
食性改善のために種々の方法が提案されている。例えば
Ｃｕ系めっき鋼板に後処理を施して、めっき表面に各種
クロメート皮膜を形成したもの、ＢＴＡ（ベンゾトリア
ゾール）処理により銅とＢＴＡの化合物皮膜を形成した
ものや有機皮膜処理を施したもの等があるが、これらの
皮膜は非常に薄いものであることから加工時や腐食によ
って破壊や損傷が生じ易く、改善効果の確実性に乏しい
という欠点があり、耐候性，耐食性は十分でない。

【０００５】また一方では、Ｃｕ系めっきを施すめっき
基板、即ち素地鋼板の耐食性を改善する方法が検討され
ており、具体的にはＣｒ含有鋼板や各種ステンレス鋼板
がめっき基板として使用されている。しかしながら、こ
の様な被めっき材を使用すれば耐食性は向上されるが、
必然的に製品コストはかなり高いものとなり、安価な表
面処理材料であるという利点を失ってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に着目してなされたものであって、耐候性に優れ
た蒸着Ｃｕ系めっき鋼板の提供を目的とするものである
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の蒸着Ｃｕ系めっき鋼板とは、鋼板表面に蒸着Ｃｕめ
っき層または蒸着Ｃｕ系合金めっき層が形成され、その
上層に　０．１μｍ以上の酸化物系セラミックス層が形
成されてなることに要旨を有するものである。また蒸着
Ｃｕめっき層または蒸着Ｃｕ系合金めっき層と酸化物系
セラミック層の反応層を中間層として有していてもよい
。

【０００８】

【作用】本発明者らは、かねてより真空蒸着法によるＣ
ｕ及びＣｕ合金めっきに関する研究を行なっており、例
えばめっき層中にＺｎ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｓｎ等の合金化元
素を添加した各種蒸着Ｃｕ系合金めっき鋼板を作製し、
その耐食性，耐候性，美観性等を検討してきた。これら
蒸着Ｃｕ系合金めっき鋼板の耐候性は、合金化元素の添
加によって蒸着純Ｃｕめっき鋼板より優れたものとなる
ものもあるが、前記した様に亜硫酸，硫化水素を含有す
る環境下や湿潤環境下及び塩水環境下では、耐候性，耐
食性が不十分であり、改善の余地を残していた。

【０００９】本発明者らは、これら蒸着Ｃｕ系めっき鋼
板の耐候性改善を図るために被めっき材の耐食性改善の
検討を行い、特定量のＣｒを含有する被めっき材を用い
ると共に、蒸着Ｃｕ系めっき層の付着量を規定すること
により、優れた耐候性を有する蒸着Ｃｕ系めっき鋼板が
得られることを見い出し、先に出願を済ませた（出願日
：平成２年３月１９日）。上記発明によればめっき基板
の耐食性を改善することによって、蒸着Ｃｕ系めっき鋼
板の耐候性は確実に向上するが、めっき層自身の耐食性
及び耐候性が不十分なために、使用環境が厳しいところ
では蒸着Ｃｕ系めっき層の腐食による変色現象が避けら
れず、美観性を損なう場合がある。

【００１０】そこで今度は、蒸着Ｃｕめっき層自身の耐
候性，耐食性を改善することを目的として、使用環境下
から該めっき層を保護し、変色を防止するためのコーテ
ィング処理について検討した。その結果、蒸着Ｃｕ系め
っき層表面の上層に酸化物系セラミックス層をある膜厚
以上施せば、優れた耐候性を有する蒸着Ｃｕ系めっき鋼
板が得られることを見い出し、本発明に至った。

【００１１】即ち本発明に係る蒸着Ｃｕ系めっき鋼板と
は、素地鋼板側の下層に蒸着Ｃｕめっき層または蒸着Ｃ
ｕ合金めっき層が形成され、上層に酸化物系セラミック
ス層が　０．１μｍ以上形成されたものであり、下層の
Ｃｕ系めっき層と上記の酸化物系セラミックス層との間
に両層の反応層を有する構造となったものであってもよ
い。

【００１２】上記酸化物セラミックス層の膜厚は、　０
．１μｍ以上必要である。膜厚が　０．１μｍ未満では
、該酸化物セラミックス層によって下層のＣｕ系めっき
層を均一に覆うことが困難であり、結果として下層にあ
るＣｕ系めっき層の使用環境下における腐食による変色
を十分に抑制することが出来ず、酸化物セラミックス層
が保護層，バリアー層としての役割を十分に発揮できな
い。従って該酸化物セラミックス層の膜厚は　０．１μ
ｍ以上必要であり、０．５μｍ以上がより好ましい。

【００１３】尚、本発明は上記酸化物セラミックス層の
膜厚の上限を特に限定するものではなく、膜厚の増加と
ともに耐食性の向上が可能である。但し、酸化物セラミ
ックス層の膜厚を増加していくと、場合によっては蒸着
Ｃｕ系めっき鋼板の有する光沢，色調等が変化して、特
有の美観性を損なうことがある。また、本発明に係る鋼
板を加工して使用する場合には、酸化物セラミックス層
の膜厚が２０μｍ以上になると、該酸化物セラミックス
層の塑性変形能の乏しさからプレス加工等の成形加工時
に酸化物セラミックス層自身がパウダリングを起こし易
くなり、めっき層の加工性低下を招く恐れがある。更に
、製造コストの点からも該酸化物層を必要以上に厚くす
ることは経済的に不利である。従って上記酸化物セラミ
ックス層の厚さは、２０μｍ以下が好ましく、より好ま
しくは１０μｍ以下である。

【００１４】また本発明は上記酸化物セラミックス層を
構成する酸化物の種類によっても限定されるものではな
いが、使用時に変質しにくいこと、特に大気中の水分と
反応して水酸化物やオキシ水酸化物になりにくいもの、
ハロゲンイオンと反応してハロゲン化物になりにくいも
のが好ましい。例えば、酸化アルミニウム，酸化珪素，
酸化チタン，酸化マンガン，酸化ニッケル，酸化ジルコ
ニウム，酸化モリブデン，酸化タングステン，酸化亜鉛
等の１種または２種以上の複合酸化物および複層酸化物
が挙げられる。

【００１５】下層のＣｕ系めっき層の種類については、
蒸着純Ｃｕめっきの他に各種蒸着Ｃｕ合金めっきを採用
することが可能であり、蒸着Ｃｕ系めっきである限り特
に制限はない。例えば、合金化元素としてＺｎまたはＡ
ｌを適当量含有せしめた蒸着Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ａｌ合
金めっきは、黄金色を呈し審美性に優れたものとなる。

【００１６】また上記のＣｕ系めっき層の膜厚について
も、特に限定されるものではないが、耐食性の点から、
めっき層のピンホールが出来る限り少ないことが好まし
く、１０ｇ／ｍ２以上が好ましい。一方上記Ｃｕ系めっ
き層の膜厚を増加していくと、めっき層のピンホールが
減少して耐食性は向上するものの、製造コストの点から
めっき膜厚を必要以上に厚くすることは経済的に不利で
ある。従ってＣｕ系めっき層の膜厚は、６０／ｍ２以下
が望ましく、より好ましくは４０ｇ／ｍ２以下である。

【００１７】尚、本発明に係る蒸着Ｃｕ系めっき鋼板の
めっき層構造は、少なくとも上層の酸化物セラミックス
層と下層のＣｕ系めっき層の２層構造を有していればよ
いが、さらに中間層として最下層の蒸着ＣｕまたはＣｕ
系合金めっき層と最上層の酸化物セラミックス層の反応
層を有していてもよい。この様な中間層は必ずしも形成
される必要はないが、上層の酸化物セラミックス層と下
層のＣｕ系めっき層の種類及び組合せ、更には本発明を
得るための製造方法，種類によって形成される場合があ
る。この中間層の存在によって耐候性が大きく向上する
ものではないが、上記中間層は主として上層の酸化物層
と下層のＣｕ系めっき層の層間密着性の向上に寄与し、
加工時に上層と下層との間で生じるめっき層の割れ及び
剥離現象を抑制して、めっき層自身の加工性を向上させ
る。また上記中間層は、上層の酸化物層の膜厚が大きい
場合に特に有効である。中間層の膜厚は製造条件によっ
て決まるものであり、特に限定するものではないが、下
層のＣｕ系めっき層及び上層の酸化物セラミックス層の
膜厚に比べて、非常に薄いものでよい。

【００１８】尚本発明は蒸着めっき層を素地鋼板上に形
成するための加熱蒸発源によっても特に限定されるもの
ではなく、蒸着金属や酸化物の種類によっては抵抗加熱
，高周波誘導加熱，電子線（ＥＢ）加熱，レーザービー
ム加熱等を適宜使用することができる。中でも電子線は
高エネルギーおよび高エネルギー密度を有しておりメン
テナンス性に優れ、電子線の発生・停止を容易に行なう
ことが出来るという点で有利な加熱手段であるといえる
。また電子線は蒸発させたい原料の表面に直接照射され
るので、加熱・蒸発効率が高く、結果として各蒸発原料
の蒸発速度を大きくすることができるとともに、バルク
状の酸化物を直接蒸発させれば蒸気圧の小さい酸化物で
も比較的容易に蒸発させることが可能となる。以上の点
から、工業的生産を行う場合、電子線加熱は最も有効な
手段の１つと考えられる。

【００１９】また、本発明に係る製造方法において蒸着
方法とは、広義の真空蒸着法を意味し、通常の蒸着法以
外に各種イオンプレーティング法，各種スパッタリング
法，各種ＣＶＤ法も本発明の表面処理材料を得るための
手段として含まれる。特にイオンプレーティング法を採
用すれば、蒸発金属の蒸気が有するエネルギーが通常の
真空蒸着に比べて高くなるので、得られる蒸着めっき鋼
板のめっき密着性の向上、めっき層のピンホール低減に
よる耐食性の更なる向上が可能となり好ましい。

【００２０】尚本発明において蒸着Ｃｕ系めっき層を施
す被めっき材としては、鋼板である限り特に限定される
ものではなく、通常の冷延鋼板をはじめとして、ステン
レス鋼板，高合金鋼板等が含まれる。また、本発明では
板状のものを代表的に取上げたが、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で棒状，管状のものに本発明を変更実施する
ことは全て本発明の技術範囲に包含される。

【００２１】更に本発明の蒸着Ｃｕ系めっき鋼板を実際
に使用するに当たり、後処理として各種クロメート処理
または／及び有機樹脂被覆処理を施せば、更なる耐食性
向上，耐指紋性等の向上が可能である。

【００２２】

【実施例】＜実施例１＞Ａ１キルド鋼帯を被めっき基材
として、図１で示した装置を用いて種々の条件にて蒸着
Ｃｕ系めっき鋼板を連続的に製造することを試みた。

【００２３】製造条件の概要を下記に示す。 ・被めっき材：　　　　　　　　Ａ１キルド鋼帯・被め
っき材前処理： アルカリ電解脱脂後に真空中に導入し、電子線照射によ
る加熱及びＡｒイオンボンバードメントによる鋼帯表面
の活性化前処理を行なった。 ・めっき前の被めっき材温度：　　　　　　　　３００
℃・蒸発原料Ａ（図１中の８に該当）：　　　　Ｃｕ・
蒸発原料Ｂ（図１中の１０に該当）：　　ＳｉＯ２また
はＡｌ２Ｏ３ ・蒸発槽Ａ（図１中の７に該当）：　　　　　　グラフ
ァイト系蒸発槽 ・蒸発槽Ｂ（図１中の９に該当）： ＳｉＯ２の場合：グラファイト系蒸発槽Ａｌ２Ｏ３の場
合：水冷式銅製蒸発槽 ・蒸発原料の加熱蒸発源：　　　　　　　　ピアス型電
子銃（最大出力３００ｋＷ） ・電子線の走査方法等： 磁場による電子線の偏向，蒸発原料表面上の走査（スキ
ャニング） 及び蒸発槽間のジャンピング ・蒸着室真空度：　　　　約１×１０−１Ｐａ耐候性評
価試験は以下の３つの方法により行った。

【００２４】評価試験１ 温度５０℃、相対湿度９８％ＲＨの恒温恒湿促進試験を
３６０時間実施した後、供試材表面の変色状況，錆発生
状況を観察し、耐候性を次の様に評価した。 ○：変色，錆発生が全くまたは殆どなく、耐候性優れる
△：変色，錆発生が多少生じ、耐候性やや劣る×：変色
，錆発生が激しく生じ、耐候性劣る

【００２５】評価試
験２ サンシャインウェザー試験装置を用いて、耐候性を評価
した。 試験条件：照射時　　温度６０℃　　相対湿度５０％Ｒ
Ｈ　　３０分 暗黒時　　温度３５℃　　相対湿度９５％ＲＨ　　３０
分照射時−暗黒時の計６０分を１サイクルとして計５０
サイクル実施試験後の供試材表面の変色状況，錆発生状
況を観察し、耐候性を次の様に評価した。 ○：変色，錆発生が全くまたは殆どなく、耐候性優れる
△：変色，錆発生が多少生じ、耐候性やや劣る×：変色
，錆発生が激しく生じ、耐候性劣る

【００２６】評価試
験３ 人口雨試験を行い、耐候性を評価した。 試験時間：試験溶液　　０．１　Ｍ　　Ｎａ２ＳＯ４溶
液（温度　　４０℃） サイクル試験条件：噴霧　　１６時間→放置　　８時間
　　を１サイクルとし、２０サイクル実施 試験後の供試材表面の変色状況，錆発生状況を観察し、
耐候性を次の様に評価した。 ○：変色，錆発生が全くまたは殆どなく、耐候性優れる
△：変色，錆発生が多少生じ、耐候性やや劣る×：変色
，錆発生が激しく生じ、耐候性劣る結果は表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】Ｎｏ．１〜４及びＮｏ．７〜１０は本発明
の実施例であり、いずれも優れた耐候性を有している。 これに対してＮｏ．５，６及びＮｏ．１１は酸化物セラ
ミックス層が形成されていないか、膜厚が薄過ぎる場合
の比較例であり、耐候性に乏しい。

【００２９】＜実施例２＞実施例１と同様Ａ１キルド鋼
帯を被めっき基材として、図２で示した装置を用いて種
々の条件にて蒸着Ｃｕ系めっき鋼板を連続的に製造する
ことを試みた。

【００３０】製造条件は蒸着原料及び蒸発槽を下記の通
りとした以外、実施例１と同様にして、前記耐候性評価
試験を行った。結果は表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】Ｎｏ．１２〜１４は本発明の実施例であり
、いずれも優れた耐候性を有している。一方Ｎｏ．１５
〜２０は比較例であり耐候性に乏しい。Ｎｏ．１５は酸
化物セラミックス層の膜厚が薄く、Ｎｏ．１６は酸化物
セラミックス層が形成されていない。Ｎｏ．１７〜２０
は従来例を示すものである。 ・蒸発原料Ａ（図２中の８に該当）：　　　　　　Ｃｕ
・蒸発原料Ｂ（図２中の１０に該当）：　　　　Ｚｎ・
蒸発原料Ｃ（図２中の１２に該当）：　　　　ＳｉＯ２
・蒸発槽Ａ（図２中の７に該当）：　　　　　　　　グ
ラファイト系蒸発槽 ・蒸発槽Ｂ（図２中の９に該当）：　　　　　　　　グ
ラファイト系蒸発槽 ・蒸発槽Ｃ（図２中の１１に該当）：　　　　　　グラ
ファイト系蒸発槽

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているので
、耐候性に優れた蒸着Ｃｕ系めっき鋼板が提供できるこ
ととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸着めっき装置の代表例を示す概略説明図であ
る。

【図２】蒸着めっき装置の代表例を示す概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１　　真空蒸着室 ２　　被めっき鋼帯 ３　　サポートロール ４　　真空排気系装置 ５　　電子銃 ６　　電子線 ７　　蒸発槽Ａ ８　　蒸発原料Ａ ９　　蒸発槽Ｂ １０　　蒸発原料Ｂ １１　　蒸発槽Ｃ １２　　蒸発原料Ｃ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼板表面に蒸着Ｃｕめっき層または蒸
   着Ｃｕ系合金めっき層が形成され、その上層に　０．１
   μｍ以上の酸化物系セラミックス層が形成されてなるこ
   とを特徴とする耐候性に優れた蒸着Ｃｕ系めっき鋼板。
2. 【請求項２】　　蒸着Ｃｕめっき層または蒸着Ｃｕ系合
   金めっき層と、酸化物系セラミックス層との反応層を、
   中間層として有する請求項１記載の耐候性に優れた蒸着
   Ｃｕ系めっき鋼板。