JPH05239645A - 金属帯板に対する連続イオンプレーティング方法及び装置 - Google Patents

金属帯板に対する連続イオンプレーティング方法及び装置

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JPH05239645A
JPH05239645A JP4381092A JP4381092A JPH05239645A JP H05239645 A JPH05239645 A JP H05239645A JP 4381092 A JP4381092 A JP 4381092A JP 4381092 A JP4381092 A JP 4381092A JP H05239645 A JPH05239645 A JP H05239645A
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JP
Japan
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strip
chamber
ion
differential pressure
ion plating
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JP4381092A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kibe
洋 木部
Hiroshi Kagechika
博 影近
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】密着性及び加工性に優れた被膜を安定に成膜す
ることができる金属帯板に対する連続イオンプレーティ
ング方法及び装置を提供することを目的とする。 【構成】連続的に走行する金属帯板に対して、前処理と
しての予備加熱及びイオンボンバード処理を施した後、
1室以上の差圧シール室を通過させ、続いて真空中で帯
板に対して連続的にイオンプレーティングする。この際
に、帯板の差圧室通過時間を3分間以内とし、同時に帯
板が差圧室内を通過する際の全露出量を9×106 ラン
グミュア以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属帯板に対して連
続的にイオンプレーティングする金属帯板の連続イオン
プレーティング方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近時、
冷延鋼板、ステンレス鋼板、高合金薄板などの金属帯板
に対し、真空成膜技術(ドライプロセス)を用いて、従
来技術では成膜することができなかった金属やセラミッ
クスをめっきすることにより、新たな商品を開発する試
みがなされている。このようなドライプロセスの中で
は、イオンプレーティングが高い生産性及び優れた膜質
を得ることができる技術として注目されている。イオン
プレレーティングの蒸着粒子は真空蒸着に比較して高速
で基板に入射するため、一般的に密着性の良好な膜が得
られる。この際に、めっきされる被処理材の表面が汚染
されていると優れた密着性が得られないため、通常成膜
する前に真空中で前処理が行われる。
【0003】真空中の前処理としては、予備加熱及びイ
オンボンバードが一般的である。予備加熱は高真空中で
被処理材を加熱することによって脱ガスを行うものであ
り、被処理材に吸着している水分等を除去する効果があ
る。一方、イオンボンバード処理は、通常、イオンボン
バード室にArガスを10-3から10-2Torr程度導入
し、金属帯板と電極との間で放電を生じさせ、Arイオ
ンで被処理材である金属帯板の表面をスパッタクリーニ
ングするものである。この処理によって、被処理材表面
付着したゴミ、ダスト等の不純物や脆い表面酸化膜、不
働態膜が除去され、清浄な表面が得られる。そして、こ
れらの処理はいずれもドライプロセスで成膜される被膜
の密着性向上に効果があるばかりでなく、被膜の加工性
向上にも効果がある(鉄と鋼、77(1991),10
03ページ)。
【0004】このように、これらの処理には密着性向上
及び加工性向上の効果があるため、これら前処理を行っ
た後、被処理材に再汚染が生じないように可及的速やか
に成膜を行うことが望ましい。
【0005】ところが、金属帯板に対してイオンボンバ
ード処理を施した後、連続してイオンプレーティングを
行う場合、イオンボンバード時の圧力が10-3〜10-2
Torr程度であるのに対して、イオンプレーティング時の
圧力は、その方式や反応ガスの有無によっても異なる
が、一般的には10-6〜10-4Torrであるため、イオン
ボンバード室とイオンプレーティング室の間には差圧を
維持するための差圧シール室が必要になる。
【0006】差圧シール室の差圧機構としては、ロール
シール、スリットシール等種々の方式があるが、いずれ
の方法にしてもある程度の空間が必要となり、差圧が大
きくなればそれに応じて差圧機構も複雑となり、差圧シ
ール室内の帯板の通板距離も長くなる。差圧シ−ル室の
通板距離が長いと帯板が差圧シ−ル室に滞在している時
間が長くなって帯板が再汚染される恐れがある。これを
回避するため、通板速度を高めて通板時間を短くするこ
とが考えられるが、通板速度はイオンプレーティングの
成膜速度、及びイオンボンバードの投入電力密度や予備
加熱能力にも影響するため、常に高速で通板することは
できない。
【0007】従って、場合によっては帯板が差圧シ−ル
室を通過している間に再汚染されることが避けられず、
被膜に密着性不良や加工性不良が生じ、確実に良好な被
膜を得ることができないという問題がある。
【0008】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、密着性及び加工性に優れた被膜を安定に成
膜することができる金属帯板に対する連続イオンプレー
ティング方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、第1に、連続的に走行する金
属帯板に対して、前処理としての予備加熱及びイオンボ
ンバード処理を施した後、1室以上の差圧シール室を通
過させ、続いて真空中で帯板に対して連続的にイオンプ
レーティングする金属帯板に対する連続イオンプレーテ
ィング方法であって、帯板の差圧室通過時間を3分間以
内とし、同時に帯板が差圧室内を通過する際の全露出量
を9×106 ラングミュア以下としたことを特徴とする
金属帯板に対する連続イオンプレーティング方法を提供
する。
【0010】第2に、金属帯板に対して予備加熱処理を
施すための予備加熱室と、予備加熱後の帯板に対してイ
オンボンバード処理を施すためのイオンボンバード室
と、イオンボンバード処理後の帯板に対して真空中で連
続的にイオンプレーティングを施すためのイオンプレー
ティング室と、イオンボンバード室及びイオンプレーテ
ィング室の間に設けられた少なくとも1室の差圧シール
室とを有し、金属帯板を連続的に走行させて連続的にイ
オンプレーティングする金属帯板に対する連続イオンプ
レーティング装置であって、帯板の走行速度をνs(m
/分)とした場合に、差圧シール室内の帯板の通板長さ
L(m)が、 L≦3・νs を満足することを特徴とする金属帯板の連続イオンプレ
ーティング装置を提供する。
【0011】本願発明者らは、上記課題を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、帯板が差圧シ−ル室に滞留してい
る時間、及び差圧シ−ル室内における帯板の露出量が共
に一定の範囲であれば、密着性及び加工性に優れたイオ
ンプレ−ティング被膜を安定に連続的に得ることができ
ることを見出した。
【0012】すなわち、イオンボンバ−ド処理を施した
後の清浄化された金属帯板の差圧室通過時間を3分間以
内とし、かつ差圧シ−ル室内での帯板の露出量を9×1
6 ラングミュア以下とすることにより、帯板が差圧シ
−ル室を通過している間に再汚染されることを確実に防
止することができ、密着性及び加工性に優れたイオンプ
レ−ティング被膜を安定に得ることができるのである。
このような条件は、帯板の走行速度νs(m/分)と、
差圧シール室内の帯板の通板長さL(m)とが、L≦3
・νsを満足するような装置を用いることにより実現す
ることができる。上記構成を有する本発明は、本願発明
者らのこのような知見に基づいて完成されたものであ
る。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図1はこの発明の一実施例に係る連続イオンプレーティ
ング装置を示す概略構成図であり、インライン式のもの
を示す。この装置は、巻出室1、予備加熱室2、イオン
ボンバ−ド室3、差圧シール室4、蒸着室5、冷却室
6、及び巻取室7を備えており、全体が一つの真空槽と
なっている。そして、巻出コイル8が巻出室1に装着さ
れた状態で、真空槽全体が真空排気される。
【0014】巻出室1内でコイル8から巻き出された帯
板10は、ロール9を通って予備加熱室2に至る。この
予備加熱室2において、帯板10はヒータ13により加
熱される。この際の予備加熱温度及び時間は、その後の
イオンボンバード処理が適切に行われるように適宜設定
される。なお、加熱手段は特に制限されず、ランプヒー
タ、電子銃、プラズマガンなどを用いることもできる。
【0015】予備加熱された帯板はイオンボンバード室
3に至り、その中で生じる電極14と帯板10との間の
放電によりイオンボンバード処理が行われる。イオンボ
ンバード室3内は予め10-5Torr以下に排気された後、
Arガスを導入することにより10-2〜10-3Torrに保
持される。電極14としては、磁石を内蔵し、マグネト
ロン効果で放電密度を上昇させたものが有効である。電
極14には、直流、交流、又は高周波電界が印加され
る。
【0016】イオンボンバード処理された帯板は、差圧
シ−ル室4を通って蒸着室5に至る。この場合に、差圧
シ−ル室4内の帯板の通板距離L(m)とライン速度ν
s(m/分)とが、L≦3・νsの関係を有しており、
差圧シール室4に入った帯板は3分間以内に蒸着室5に
送出されるようになっている。差圧シール4内の圧力
は、差圧シール室4内における帯板の全露出量が9×1
6 ラングミュア以下となるように設定される。なお、
差圧室4の数は、図1では3個であるが、少なくとも1
個あればよく、イオンボンバード室4と蒸着室5との間
の差圧に応じて適当な個数設ければよい。
【0017】蒸着室5では、その中に設けられたるつぼ
15内の金属を蒸発させて、帯板に対してイオンプレー
ティング処理を施す。その際の蒸着室5内の圧力は、形
成する被膜に応じて10-3〜10-6Torrの間で適宜選択
される。
【0018】蒸着室5から出た帯板は、冷却室6で所定
温度まで冷却され巻取室7に至る。冷却方法としては、
冷却温度に応じて放射冷却、ロ−ル冷却等適宜の方法が
選択される。巻取室7では帯板10がロール11を通っ
て巻き取られコイル12となる。巻取室7で巻き取られ
たコイル12は、真空槽全体が大気圧に復圧された後、
巻取室7から取り出される。
【0019】図2は、この発明の他の実施例に係る連続
イオンプレーティング装置を示す概略構成図であり、コ
イルが大気中に置かれた場合の例を示すものである。こ
の装置における処理は、基本的に図1で説明したものと
同様である。コイル28から巻き出された帯板30は、
ロール29から差圧室21を経て予備加熱室22に至
る。差圧室21は複数設けられ(図では4個)、大気圧
と真空状態をつなぐ役割を果たしている。
【0020】予備加熱室22においてヒータ33によっ
て加熱された帯板はイオンボンバード室23に至り、そ
の中でイオンボンバード処理が施される。イオンボンバ
ード室23からの帯板は差圧シール室24を経て蒸着室
25に至り、その中でるつぼ35内の金属を蒸発させて
帯板に対してイオンプレーティング処理を施す。その
後、帯板は冷却室26及び差圧室27を経て大気中に至
り、ロ−ル31を通って巻き取られ、コイル32とな
る。
【0021】次に、図1に示す装置において、差圧シ−
ル室の通板長さ及びライン速度、並びに、差圧シ−ル室
における帯板の全露出量を変化させ、帯板の上に実際に
イオンプレ−ティングによりTi被膜を形成し、その密
着性及び加工性を試験した。その結果を表1に示す。な
お、表1では、本発明の範囲内のものを実施例と表示
し、本発明の範囲から外れるものを比較例と表示した。
ここで、帯板として板厚1.0mmの低炭素鋼板を用い
た。また、前処理は以下に示す条件に固定して行った。 予備加熱温度:200℃ 放電ガス :Ar イオンボンバ−ド投入電力:1W/cm2 成膜についても以下に示す条件に固定して行った。 成膜速度 :0.1μm/秒 イオン化率 :25% 雰囲気圧力 :1×10-5Torr
【0022】なお、成膜方法の比較のため、成膜速度及
び雰囲気圧力は上記条件に設定し、金属蒸気のイオン化
を行わない真空蒸着でも被膜を形成した(番号9)。表
では、イオンプレ−ティングをIPで示し、真空蒸着は
VDで示した。
【0023】密着性は、曲げ加工後、テ−プ剥離試験を
行い、被膜の剥離の程度で評価した。ここで、○は剥離
が発生しなかったものを示し、Δは部分的に剥離が生じ
たものを示し、×は全面的に剥離が生じたものを示す。
また、加工性は、0t密着曲げ後、加工部をSEMで観
察し、クラックの程度で評価した。ここで○はクラック
が発生しなかったものを示し、Δは部分的にクラックが
発生したものを示し、×は全面的にクラックが発生した
ものを示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1から明らかなように、本発明の範囲内
である実施例の場合には、被膜の密着性及び加工性に優
れていることが確認された。これに対し、比較例の場合
には密着性がやや劣り、加工性は明確に劣っていること
が確認された。
【0026】次に、実施例及び比較例の被膜について、
AES(オ−ジェ電子分光法)を用いて深さ方向の元素
分析を行った。図3及び図4は、夫々、実施例である番
号1の被膜及び比較例である番号6の被膜についてAE
S分析した結果を示す図であり、横軸にスパッタ時間を
とり、縦軸に成分組成をとったものである。この場合に
スパッタ時間は深さに対応する。
【0027】図3に示すように、実施例の場合には被膜
の界面には炭素及び酸素はほとんど存在せず、清浄な表
面に被膜が形成されたと判断することができる。これに
対して、図4に示すように、比較例の場合には被膜の界
面に炭素及び酸素のピ−クが認められ、成膜直前の帯板
表面の清浄度が劣っていたものと考えられる。
【0028】
【発明の効果】この発明によれば、密着性及び加工性に
優れた被膜を安定に成膜することができる金属帯板に対
する連続イオンプレーティング方法及び装置が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る連続イオンプレーテ
ィング装置を示す概略構成図。
【図2】この発明の他の実施例に係る連続イオンプレー
ティング装置を示す概略構成図。
【図3】実施例の条件で形成した被膜の深さ方向の元素
分析結果を示す図。
【図4】比較例の条件で形成した被膜の深さ方向の元素
分析結果を示す図。
【符号の説明】
2,22;予備加熱室、3,23;イオンボンバ−ド
室、4,24;差圧シ−ル室、5,25;蒸着室、6,
26;冷却室、10,30;帯板。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続的に走行する金属帯板に対して、前
    処理としての予備加熱及びイオンボンバード処理を施し
    た後、1室以上の差圧シール室を通過させ、続いて真空
    中で帯板に対して連続的にイオンプレーティングする金
    属帯板に対する連続イオンプレーティング方法であっ
    て、帯板の差圧室通過時間を3分間以内とし、同時に帯
    板が差圧室内を通過する際の全露出量を9×106 ラン
    グミュア以下としたことを特徴とする金属帯板に対する
    連続イオンプレーティング方法。
  2. 【請求項2】 金属帯板に対して予備加熱処理を施すた
    めの予備加熱室と、予備加熱後の帯板に対してイオンボ
    ンバード処理を施すためのイオンボンバード室と、イオ
    ンボンバード処理後の帯板に対して真空中で連続的にイ
    オンプレーティングを施すためのイオンプレーティング
    室と、イオンボンバード室及びイオンプレーティング室
    の間に設けられた少なくとも1室の差圧シール室とを有
    し、金属帯板を連続的に走行させて連続的にイオンプレ
    ーティングする金属帯板に対する連続イオンプレーティ
    ング装置であって、帯板の走行速度をνs(m/分)と
    した場合に、差圧シール室内の帯板の通板長さL(m)
    が、 L≦3・νs を満足することを特徴とする金属帯板の連続イオンプレ
    ーティング装置。
JP4381092A 1992-02-28 1992-02-28 金属帯板に対する連続イオンプレーティング方法及び装置 Pending JPH05239645A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779826A (zh) * 2017-10-20 2018-03-09 深圳市生波尔光电技术有限公司 电弧离子镀膜设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779826A (zh) * 2017-10-20 2018-03-09 深圳市生波尔光电技术有限公司 电弧离子镀膜设备

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