JPH0565626A - 耐候性に優れた銅及び銅合金材料 - Google Patents

耐候性に優れた銅及び銅合金材料

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JPH0565626A
JPH0565626A JP4142291A JP4142291A JPH0565626A JP H0565626 A JPH0565626 A JP H0565626A JP 4142291 A JP4142291 A JP 4142291A JP 4142291 A JP4142291 A JP 4142291A JP H0565626 A JPH0565626 A JP H0565626A
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weather resistance
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JP4142291A
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Makoto Terada
誠 寺田
Jiyunji Kawafuku
純司 川福
Atsushi Kato
淳 加藤
Atsushi Kihara
敦史 木原
Tsugumoto Ikeda
貢基 池田
Koji Irie
広司 入江
Haruta Ayabe
東太 綾部
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 基材表面にめっき膜厚が0.1 〜20μm の蒸
着酸化物めっき層を有する銅及び銅合金材料であり、上
記酸化物がSiOx及び/又はAlxOyのものは特に
優れた効果を有する。 【効果】 本発明の銅及び銅合金材料は金属光沢及び銅
系材料特有の色調を維持しながら、耐候性及び耐食性に
優れており、しかも耐傷つき性及び耐指紋性も良好であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の銅及び銅合金材料は耐候
性及び耐変色性に優れているので、建材や意匠性製品等
として有用である。
【0002】尚、本発明の基材として用いられる銅及び
銅合金とは銅系材料であれば特に限定されるものではな
く、純銅および黄銅等の各種銅合金材料が含まれ、その
形状も特に限定されるものではなく、板状をはじめとし
て棒状あるいは管状等も含まれる。
【0003】
【従来の技術】純銅および黄銅等の各種銅合金材料(以
下銅合金材料で代表する)は、銅に由来する特有の色調
と各種カラー塗装材料にない金属光沢を有しているの
で、建物の外壁や内壁、屋根等の他、意匠性製品に幅広
く用いられてきた。しかし銅合金材料は一般使用環境下
では一応満足し得る耐食性を示すが、建材等の様に特に
耐食性が要求される分野においては、十分な耐食性を有
しているとは言えない。特に湿潤雰囲気下、或は硫化水
素または亜硫酸ガスを含む環境下では、表面に亜酸化
銅、酸化銅或は塩基性硫酸銅等の腐食生成物を生じ、金
属光沢の消失や色褪せ等により意匠性が損なわれてしま
うという欠点を有していた。
【0004】そこで上記のような環境でも変色しない材
料を得ること(耐候性の向上)を目的として様々な方法
が検討されている。例えば表面にベンゾトリアゾール
(以下BTAと略す)処理を施し、BTAと銅の極く薄
い化合物皮膜を形成させる方法、各種クロメート皮膜を
形成させる方法及び有機クリアー皮膜を単独で或は前記
皮膜と組み合せて形成させる方法等がある。
【0005】しかしBTA皮膜及びクロメート皮膜は非
常に薄いものであるので、加工時等に損傷を生じやす
く、耐候性及び耐食性に劣るという欠点を有している。
また該皮膜上に有機系クリアー樹脂塗装を施し、耐候性
等を向上させる方法もあるが、樹脂皮膜は軟質であるの
で傷つきやすく、また腐食性の厳しい環境下或は太陽光
による紫外線の多い環境下では含水・分解・劣化を生
じ、十分な耐候性を示さない。従って樹脂皮膜の下で銅
合金基材の腐食が進み、結局意匠性が損なわれてしまっ
ていた。またクリアー塗装によって銅系材料特有の金属
光沢及び色調が損なわれる場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
事情に鑑みてなされたものであって、耐候性および意匠
性が共に優れた銅合金材料を提供しようとするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の耐候性に優れた
銅合金材料は基材表面にめっき膜厚が0.1 〜20μmの
蒸着酸化物めっき層を有することに要旨があり、該蒸着
酸化物がSiOx及び/又はAlxOyであるときは特
に優れた耐候性を発揮する。
【0008】
【作用】本発明者らは、銅合金材料の耐候性を向上させ
る方法を種々検討した。その結果基材表面に蒸着酸化物
めっきを施すことにより、意匠性を損なうことなく耐候
性及び耐食性を向上させられることを見出した。更に研
究を重ねた結果、該蒸着酸化物めっき層の膜厚が0.1 μ
m 以上必要であることを知見し、本発明を完成させるに
至った。以下更に詳しく説明する。
【0009】まず蒸着酸化物めっき層の膜厚に関して
は、0.1 〜20μm とする必要がある。膜厚が薄すぎる
場合は、酸化物めっき層を均一に形成することが難し
く、めっき層の薄い部分や欠陥部分から、基材の変色や
腐食が生じやすい。従って十分な耐候性を得るためには
0.1 μm 以上とする必要があり、使用環境が厳しい場合
は1μm 以上とすることが好ましい。また膜厚の増加に
伴って耐候性が向上するが、厚くなりすぎると、酸化
物の種類によっては銅合金材料の金属光沢及び特有の色
調を若干低下する、酸化物めっき層は非常に硬いの
で、傷の発生の抑制には有利であるが、加工時等に基材
表面から酸化めっき層の一部が剥離するいわゆるパウダ
リング現象が生じやすくなり耐候性に悪影響を及ぼす、
製造コストを増大させる等の不都合を生じる。従って
20μm 以下とする必要があり、好ましくは10μm 以
下、より好ましくは5μm 以下である。
【0010】上記酸化物めっき層を構成する、酸化物の
種類は、何等制限されるものではなく、一般の各種金属
酸化物を採用することができる。但し、該酸化物めっき
層の銅系材料に対する保護作用という役割を考えれば、
使用時に変質・分解しにくいこと、特に大気中の水分と
反応して、水酸化物、またはオキシ水酸化物等になりに
くいもの、塩化物イオン等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。その様
な例として、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、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、酸化モリブデン或は酸化亜鉛等の一種または二種以
上の(複合)酸化物、(複層)酸化物等を挙げることが
できる。これらの酸化物中、酸化珪素(シリコン酸化
物;通称シリカ)及び酸化アルミニウム(アルミニウム
酸化物;通称アルミナ)は銅系材料の耐変色防止作用が
特に優れ、使用時に水分や塩化物イオン等に侵されにく
いこと、太陽光による分解が生じにくいこと等の優れた
物性を有しているために非常に好ましい。
【0011】上記蒸着酸化物めっき層を銅系材料表面に
形成させるための手段は、特に限定されるものではな
く、酸化物の種類によっては、電子線加熱(EB蒸着
法)、レーザービーム加熱等を適宜使用することが出来
る。この中で電子線は、高エネルギー、高エネルギー密
度を有する加熱源であり、電子線を発生させるための電
子銃(EBガン)は、高価ではあるが、メンテナンス性
に優れ、電子線の発生・停止を容易に行うことが出来る
という点で有利である。また、真空蒸着法によって得ら
れる酸化珪素皮膜及び酸化アルミニウム皮膜は、一般に
非晶質になりやすく、非晶質皮膜は、皮膜中の欠陥が少
ないために、被めっき材である銅系材料の保護効果とい
う点で有利と言える。更には、酸化珪素は、酸化物の中
でも真空中での蒸気圧が高い部類に属し、通常の電子線
加熱方式による真空蒸着法によって、容易に蒸発させる
ことが可能なため、生産性に優れている。なお、電子線
は、蒸発させたい原料の表面に直接照射することが出来
るため、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可能であると共に、酸
化物めっき層を形成するバルク状の酸化物原料を直接加
熱蒸発させることが出来るという利点もある。以上の点
から、工業的生産の点からみると、電子線加熱方式は、
最も有力な手段の1つと考えられる。また上記の様な通
常の蒸着法以外にも、酸素ガスを導入しながら各種金属
をイオン化させて蒸着させる各種反応性イオンプレーテ
ィング法、導入した酸素ガスをイオン化し、各種金属を
蒸着させるイオンビームアシスト蒸着法、各種反応性ス
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。特に反応性イオンプ
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
られる蒸着酸化物めっき層の被処理材とのめっき密着性
の向上、酸化物めっき層のピンホール低減による耐候
性、耐食性の更なる向上が可能となり好ましい。
【0012】以上の様に本発明の銅合金材料は耐候性、
耐食性及び意匠性に優れているが、更に耐傷つき性、耐
指紋性等においても優れている。
【0013】
【実施例】純銅帯及び黄銅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酸化物めっ
き層を連続的に施した。更に、上記基材にベンゾトリア
ゾール(BTA)処理したもの、塗布型クロメート処理
したもの、及び有機系クリアー樹脂を塗布したものを比
較例として別途作製した。
【0014】<蒸着酸化物めっき条件> ・被めっき材前処理:アルカリ電解脱脂−水洗−硫酸水
溶液による酸洗−水洗−乾燥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
る表面の活性化前処理 ・めっき前の被めっき材温度:100℃ ・蒸発原料:SiO2及びAl23(純度99.9%以上) ・蒸発槽:グラファイト系蒸発槽 ・蒸発原料の加熱蒸発源:ピアス型電子銃(最大出力3
00kW) ・蒸着室真空度:約1×10-2Pa
【0015】<BTA処理条件> ・処理液:0.1 wt% BTA水溶液 溶液温度 60℃ ・処理方法:処理液に10秒間浸漬後、80℃で乾燥
【0016】<クロメート処理条件> ・種類:塗布型クロメート処理 ・クロメート付着量:全Cr付着量で30mg/m2 ・塗布方法:ロールコータにて塗布した後、70℃で乾
【0017】<有機系樹脂塗布条件> ・塗布量:付着量で1.0g/m2 ・塗布方法:ロールコータ塗布した後、150℃で乾燥
【0018】・耐候性評価試験: 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及び錆発
生状況を観察して評価した。 ○: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
【0019】試験−2 サンシャインウエザー試験装置を用いて、下記試験を行
なった。 試験条件:照射時 温度60℃ 相対湿度50%RH
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及び錆発生状
況を観察して評価した。 ○: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
【0020】試験−3 人工雨試験を行い、耐候性を評価した。 試験液条件:試験溶液0.1 M Na2SO4水溶液 温度40℃ サイクル試験条件:試験液噴霧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及び錆発生状況を観察し
て評価した。 ○: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 結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1および表2から明らかなように、本発
明の蒸着酸化物めっき銅系材料は、酸化物の種類にかか
わらず、優れた耐候性を有しているが、酸化物めっきを
有しない場合(比較例2及び5)、またはそのめっき付
着量が本発明で規定する値より少ない場合(比較例1,
3及び4)は、耐候性が不十分であることがわかる。ま
た、化成処理材[BTA処理材(比較例6及び7)及び
クロメート処理材(比較例8及び9)]および有機系ク
リアー樹脂塗布材(比較例10〜17)は、被めっき材
の種類にかかわらず耐候性が不十分であり、被処理材の
保護効果が実施例に比べて劣ることがわかる。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、耐
候性、耐食性及び意匠性に優れた銅合金材料を提供する
ことが可能になった。また本発明の材料は耐傷つき性及
び耐指紋性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の材料を製造するための装置の一例を示
す図である。
【符号の説明】
1 連続銅帯又は銅合金帯 2 ペイオフリール 3 アルカリ脱脂槽 4 水洗槽 5 硫酸酸洗槽 6 水洗槽 7 ドライヤー 8 入側真空シール装置 9 加熱室 10 電子銃 11 電子線 12 表面活性化室 13 イオンボンバードメント装置 14 蒸着室 15 蒸発原料 16 蒸発槽 17 出側真空シール装置 18 出側窒素ガス冷却帯 19 テンションリール
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 貢基 神戸市灘区篠原伯母野山町2−3−1 (72)発明者 入江 広司 加古川市平岡町二俣1012 (72)発明者 綾部 東太 加古川市平岡町二俣1001

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材表面にめっき膜厚が0.1 〜20μm
    の蒸着酸化物めっき層を有することを特徴とする耐候性
    に優れた銅及び銅合金材料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の酸化物がSiOx及び/
    又はAlxOyである耐候性に優れた銅及び銅合金材
    料。
JP4142291A 1991-01-21 1991-01-21 耐候性に優れた銅及び銅合金材料 Withdrawn JPH0565626A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006096127A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Sandvik Intellectual Property Ab Non-stick metal product coated by pvd with a hydrophobic metal oxide.
JP2013206922A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Sekisui Chem Co Ltd 積層体の製造方法
JP6473984B1 (ja) * 2017-11-10 2019-02-27 株式会社原田伸銅所 りん青銅合金表面を粗面化した薄膜化板状品に特殊コーティング剤を塗布することにより、抗菌性を30%以上落とさず、光沢度を粗面化状態のままのリン青銅合金と比較すると本コーティング剤にてさらに消失させると共に、指紋を目立たせなくさせた物品。

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