JPH06116728A - 蒸着めっき方法及び蒸着めっき設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被めっき帯材を連続的に走行させて蒸着めっ
き室において真空または希薄ガス雰囲気下で該被めっき
帯材に蒸着めっきを行う連続真空蒸着方法において、該
蒸着めっき室直前の該被めっき帯材の帯幅方向における
中央部とエッジ部の温度差を30℃以内に保持して操業す
る。またそのためには蒸着めっき室の入側及び出側に真
空シール装置を夫々配設してなる蒸着めっき設備におい
て、該蒸着めっき室と入側真空シール装置の間には、被
めっき帯材のエッジ部の温度低下を防止できるエッジ放
熱防止板及び／もしくは該エッジ部を加熱できるエッジ
ヒーターが配設されてなる蒸着めっき設備を用いる。 【効果】 帯鋼のエッジ部の温度低下量を極力抑制し、
帯鋼の板幅方向の温度分布を一定にすることで、色調や
光沢にムラの無いめっき製品を製造することができるよ
うになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被めっき帯材を連続的に
走行させて、真空または希薄ガス雰囲気下で該被めっき
帯材にめっき処理を行なう蒸着めっき方法及び設備に関
し、詳細には製造するめっき製品の外観不良やめっき密
着性の劣化を防止することのできる蒸着めっき方法及び
そのような方法に用いる設備に関するものである。

【０００２】本発明は，蒸着めっき，イオンプレーティ
ング，スパッタリング，ＣＶＤ法等に利用される蒸着め
っき設備を対象とするが、以下に代表的な例として帯鋼
を被処理帯材とした真空蒸着めっき設備について述べ
る。まためっき品種及び被めっき帯材の材質及び形状に
ついても、本発明は以下の例に限定されるものではな
い。

【０００３】

【従来の技術】真空または希薄ガス雰囲気下で蒸発原料
を加熱蒸発させて被めっき帯材の表面の一部または全面
に連続的に蒸着めっきを施す、いわゆる連続蒸着めっき
方法が電子部品、各種フィルム製品、表面処理鋼板等の
幅広い分野で利用されている。

【０００４】図３は帯鋼１の表裏面に蒸着めっきを施す
連続真空蒸着めっき設備の一例を示す全体図であり、帯
鋼１は加熱炉６で表面を活性化処理され、入側真空シー
ル装置２Ａで非酸化性の大気圧雰囲気から真空雰囲気へ
送られる。次に帯鋼１は蒸着めっき室４Ａにおいて片面
を蒸着めっき処理された後接続ダクト３Ｂを経由して蒸
着めっき室４Ｂに導入され、もう一方の被めっき面に蒸
着めっきを施され出側真空シール装置２Ｂを通過して大
気中へ開放される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記蒸着めっ
き設備では、蒸着めっき処理前に帯鋼表面の活性化を目
的として、帯鋼１は加熱炉６において純水素または窒素
と水素雰囲気中等で通常600 ℃以上に加熱還元処理され
た後、非酸化性雰囲気下の冷却装置７Ａで所定の温度ま
で冷却される。また真空シール装置２Ａ，接続ダクト３
Ａは帯鋼１からの輻射熱によってシールロール、フラン
ジ部等が熱歪を生じないように冷却水等で冷却される構
造となっている。

【０００６】帯鋼１は真空シール装置２Ａ及び接続ダク
ト３Ａを通過中に放熱するため自然に温度が低下する。
そこで帯鋼１の所定のめっき前温度を得るためには蒸着
めっき室４Ａの直前に例えば放射温度計５Ａ等を配設
し、帯鋼１のめっき前温度をモニターしながら冷却装置
７Ａにおいて所定の温度にまで冷却する制御方法が必要
になる。即ち帯鋼のめっき前温度をモニターしながら冷
却装置における冷却制御を行なえば、所定のめっき前温
度を得ることは容易である。また帯鋼のラインスピード
及び板厚によって帯鋼の温度の低下の割合は必然的に決
まってくるのでそれに応じて冷却装置における冷却量の
管理を行なうことによって蒸着めっき室入側におけるめ
っき前帯鋼の長手方向の温度分布を一定に保持しながら
連続的に蒸着めっき処理を行なうことができる。

【０００７】しかしながら真空シール装置や接続ダクト
内で帯鋼の温度が低下する際、その温度低下の割合が帯
鋼の帯幅方向では均一にはならず、帯鋼の両エッジ部の
温度低下が中央部に比べて大きいために帯鋼の帯幅方向
の温度分布は不均一になり易い。同様に複数の蒸着めっ
き室を直列に接続するための接続ダクト内においても、
蒸着めっき処理後の帯鋼の温度低下が起るため帯鋼の帯
幅方向の温度分布は不均一になり易い。

【０００８】この様に図３に例示されるような従来の連
続蒸着めっき設備では帯鋼の帯幅方向の温度分布を長期
間安定して保持することは困難であった。ところで、蒸
着めっき処理を行なう場合めっき前の温度管理は必須の
ものであり、めっき前の被処理帯の温度に不均一が生じ
ると以下のような問題が生じる。

【０００９】即ち、蒸着めっき処理においてはめっき層
の結晶粒度、結晶配向性、めっき密着性及びピンホール
等のめっき層欠陥はめっき前の帯鋼の温度に依存する。
従って上記のように帯幅方向の温度分布が不均一である
帯鋼に蒸着めっきを施した場合、帯幅方向でめっき層の
結晶粒度及び結晶配向性が異なったものとなり、その結
果めっき層の色調や光沢にムラが生じてめっき製品の外
観品質を損なうことになる。また、めっきの色調や光沢
のムラはめっき後のスキンパス処理によってある程度低
減できるが、完全に均一な外観を得ることは困難であ
る。更には帯幅方向でめっき密着性やめっき層欠陥密度
に差が生じる場合があり、めっき製品の加工性、耐食
性、加工後耐食性等が帯幅方向に不均一となって品質の
劣化やバラツキの原因となる。

【００１０】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであって、その目的はめっき層の色調や光沢が均
一であり、しかも耐食性、加工性等の特性が特に帯幅方
向で均一な蒸着めっき製品を製造することのできる蒸着
めっき方法及び蒸着めっき設備を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の蒸着めっき方法は、被めっき帯材を連
続的に走行させて蒸着めっき室において真空または希薄
ガス雰囲気下で該被めっき帯材に蒸着めっきを行う連続
真空蒸着方法において、該蒸着めっき室直前の該被めっ
き帯材の帯幅方向における中央部とエッジ部の温度差を
30℃以内に保持して操業することに要旨を有する。また
そのような蒸着めっき方法において用いられる本発明の
蒸着めっき設備は、蒸着めっき室の入側及び出側に真空
シール装置を夫々配設してなる蒸着めっき設備におい
て、該蒸着めっき室と入側真空シール装置の間には、被
めっき帯材のエッジ部の温度低下を防止できるエッジ放
熱板防止及び／もしくは該エッジ部を加熱できるエッジ
ヒーターが配設されてなることに要旨を有する。また前
記蒸着めっき設備は、蒸着めっき室が複数配設され、隣
接する蒸着めっき室の間にはエッジ放熱防止板及び／も
しくはエッジヒーターが介設されてなるものであっても
よい。

【００１２】

【作用及び実施例】本発明者らが上記課題を解決するこ
とを目的として蒸着めっき処理について種々検討を加え
た結果、帯鋼の中央部に対するエッジ部の温度低下を極
力抑制し、帯鋼の帯幅方向の温度分布を一定にすること
が大変有効であることを見出した。詳しくは帯幅方向の
中央部とエッジ部の温度差を30℃以内、より好ましくは
10℃以内にして蒸着めっきを行なうことが必要である。
更に、そのためには蒸着室と入側真空シール装置との間
及び複数の蒸着室を直列に設けた場合の蒸着室同士の間
にエッジ放熱防止板及び／もしくはエッジヒーターを配
設するばよいことを見出した。以下更に詳しく説明す
る。

【００１３】図１は本発明の蒸着めっき設備の一例を示
す全体図である。図３に示す従来の装置と異なる特徴的
な構成は、蒸着めっき室４Ａと入側真空シール装置２Ａ
を連結する接続ダクト３Ａ内、及び隣接する蒸着めっき
室４Ａと４Ｂを連結する接続ダクト３Ｂ内にエッジ放熱
防止板10を設けた点にある。

【００１４】ライン運転開始直後は、シール装置２Ａ、
接続ダクト３Ａ，３Ｂ及びこれらに具備されるロール等
が均熱化されていないため、走行する帯鋼１は中央部に
比べて両エッジ部の方が温度低下が大きくなり帯幅方向
の温度分布は不均一になるが、ある一定時間の運転後に
は、帯鋼からの輻射熱によって接続ダクト内のエッジ放
熱防止板が加熱されるためにエッジ放熱防止板の温度が
平衡に達した後は走行する帯鋼のエッジ部の温度低下が
抑制され帯幅方向の中央部と両エッジ部の温度差は減少
する。

【００１５】エッジ放熱防止板は図２の断面図(b) に示
すように、中央を走行する帯鋼の両エッジ部を包み込む
ような形で具備されることが望ましいが、その詳細な形
状、寸法及び帯鋼の距離は蒸着めっき処理前の帯鋼の中
央部とエッジ部の温度差を30℃以内、より好ましくは10
℃以内になるように適宜設計すれば良い。特にエッジ放
熱防止板と帯鋼との距離は、小さくし過ぎると帯鋼の板
形状悪化及び蛇行の際に帯鋼と接触して帯鋼表面の擦り
傷の原因になり、また距離を大きくし過ぎるとエッジ放
熱板は冷却されている接続ダクトの影響を受け、本来の
目的である放熱防止の効果が得られなくなる。従って該
距離は特に限定されるものではないが、上記の点を考慮
しつつ帯鋼の中央部と両エッジ部の温度が極力小さくな
るように適宜設計すれば良い。

【００１６】エツジ放熱防止板の材質は、金属、セラミ
ックス等特に限定されるものではないが、耐食性、耐熱
性、加工の容易性、入手のし易さ、価格等から、例えば
ステンレス鋼板が推奨される。

【００１７】図２は本発明の蒸着めっき設備の他の実施
例を示す全体図であり、特徴的な構成は接続ダクト３
Ａ，３Ｂ内にエッジ放熱防止板10を配設しており、更に
各蒸着めっき室４Ａ、４Ｂ直前の接続ダクト３内にエッ
ジヒーター11Ａ，11Ｂを設けた点にある。

【００１８】図１に示すように接続ダクト内にエッジ放
熱防止板のみを設けただけでも両エッジ部の温度低下は
抑制され、帯鋼の中央部と両エッジ部の温度差を小さく
することが可能であるが、エッジ放熱防止板自身は加熱
手段を有しておらず、帯鋼からの輻射熱によって均熱加
熱されるものであるために完全に帯鋼の両エッジ部と中
央部の温度差を皆無にすることはできない。また、ライ
ンスピードや帯鋼の板厚が変更され、接続ダクト内を通
過する帯鋼の温度が変化した場合には、エッジ放熱防止
板が熱平衡に達するまでの間はエッジ放熱防止板の効果
が充分に発揮されず、帯幅方向の温度分布は不均一にな
り易い。

【００１９】そこで、図２に示すように各蒸着めっき室
直前で放射温度計５Ａ等により帯鋼の帯幅方向の温度を
測定し、中央部とエッジ部の温度差を連続的に補うよう
に両エッジ部をエッジヒーターで加熱を行なうことによ
って、帯幅方向の温度分布を如何なる条件下でもより均
一にコントロールすることが容易になる。またラインス
ピードや帯鋼の板厚の変更により接続ダクト内の帯鋼の
温度が変化し、帯鋼のエッジ部と中央部の温度差が大き
くなった場合にでも、エッジヒーターの出力を制御する
ことで連続して帯幅方向の温度分布を均一に保つことが
できる。

【００２０】エッジヒーターは高周波誘導加熱方式、抵
抗加熱方式等が推奨されるが、真空または希薄ガス雰囲
気下で被処理帯の加熱を行えるものであれば、特に限定
するものではない。

【００２１】また本発明の蒸着めっき方法は、蒸着めっ
き室直前の該被めっき帯材の帯幅方向における中央部と
エッジ部の温度差を30℃以内，より好ましくは10℃以内
に保持して操業する必要があるが、その他の蒸着めっき
条件は特に限定されず、被めっき帯材やめっき種等に応
じて適宜選択すればよい。但し以下の点については、留
意する事が望ましい。蒸着めっき製品に要求される外概
以外の性能のうち、特に加工性については上記したよう
に中央部とエッジ部の温度差を管理すると同時に、めっ
き直前の最低板温度を管理する必要がある。

【００２２】一般に蒸着めっき材のめっき密着性は、め
っき直前の板温度が150 ℃以上で良好となり、それ未満
の温度ではめっき層と被処理材の界面での結合力が低下
して、加工時にめっき層が剥離しやすくなる。

【００２３】故に、蒸着めっき製品の外観のみならず、
良好な加工性、加工後耐食性を得るためには、めっき直
前の板温度を150 ℃以上という条件下のもとで中央部と
エッジ部の温度差を30℃以内より好ましくは、10℃以内
に保持して操業することが望ましい。

【００２４】以下に実施例及び実験例を挙げて本発明を
更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を制限する
ものではなく、前・後記の趣旨の範囲内で変更実施する
ことは全て本発明の技術的範囲に包含される。

【００２５】実施例及び実験例 図１及び図２に示す真空蒸着めっき設備にて各種蒸着め
っきを行い供試材とした。その際の蒸着めっき室直前の
帯鋼の帯幅方向におけるエッジ部と中央部の温度を放射
温度計にて測定した。また、製造したＡｌめっき鋼板お
よびＣｕめっき鋼板の帯幅方向の色調及び光沢ムラを目
視判定した。尚比較例として図３に示す従来の蒸着めっ
き設備にて各種蒸着めっきを行い、供試材として同様に
実験を行った。

【００２６】＜主な実験条件＞ めっき種 ：Ａｌめっき、Ｃｕめっき めっき付着量（表面／裏面）：10／10、20／20、30／30
g／m²（Ａｌめっき） ：20／20、40／40、60／60 g／m²（Ｃｕめっき） 被めっき材の材質 ：Ｔｉキルド鋼 帯鋼の板厚 ：0.6 ，1.0 mm ラインスピード ：8 ，10 m／min 加熱炉炉内温度 ：850 ℃ 冷却装置の循環ガス ：Ｎ₂ −Ｈ₂ 混合ガス

【００２７】＜外観判定の評価＞ ◎：中央部とエッジ部で色調・光沢の差異が認められな
い。 ○：中央部とエッジ部で色調・光沢の差異がほとんど認
められない。 ×：中央部とエッジ部で色調・光沢の差異が認められ
る。 Ａｌめっきを行った場合の結果を表１に、Ｃｕめっきの
結果を表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表１及び表２に示されるようにエッジ放熱
防止板を使用した本発明例は蒸着めっき室前の鋼板の中
央部とエッジ部の温度差を10℃以内に、エッジ放熱防止
板及びエッジヒーターを併用した本発明例は蒸着めっき
室前の鋼板の中央部とエッジ部の温度差を５℃以内に保
つことができ、得られたＡｌめっき鋼板、Ｃｕめっき鋼
板も色調、光沢が均一で優れた外観を有していた。

【００３１】一方、従来設備の場合には蒸着めっき室前
の鋼板の中央部とエッジ部の温度差が30℃以上になり、
得られたＡｌめっき鋼板、Ｃｕめっき鋼板共に中央部と
エッジ部で色調、光沢ムラが発生した。

【００３２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、各種気相めっき室、イオンボンバードメント
処理室、電子線加熱室等の真空または希薄ガス雰囲気下
で行なう処理室が複数配設されてなる設備の隣接する該
処理室を連続するための接続ダクトにも適用することが
できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、帯鋼のエッジ部の温度低下量を極力抑制し、帯鋼の
帯幅方向の温度分布を一定にすることで、色調や光沢に
ムラの無いめっき製品を製造することができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸着めっき設備の一例を示す概略図で
ある。

【図２】本発明の蒸着めっき設備の他の例を示す概略図
である。

【図３】従来の蒸着めっき設備の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

1 被めっき帯材 2A，2B 真空シール装置 3A，3B 接続ダクト 4a，4B 蒸着めっき室 5A，5B 放射温度計 6 加熱炉 7A，7B 冷却装置 8A，8B 蒸発槽 9A，9B デフレクターロール 10 エッジ放熱防止板 11 エッジヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綾部 東太 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 加藤 淳 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 三宅 昭二 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被めっき帯材を連続的に走行させて蒸着
   めっき室において真空または希薄ガス雰囲気下で該被め
   っき帯材に蒸着めっきを行う連続真空蒸着方法におい
   て、該蒸着めっき室直前の該被めっき帯材の帯幅方向に
   おける中央部とエッジ部の温度差を30℃以内に保持して
   操業することを特徴とする蒸着めっき方法。
2. 【請求項２】 蒸着めっき室の入側及び出側に真空シー
   ル装置を夫々配設してなる蒸着めっき設備において、該
   蒸着めっき室と入側真空シール装置の間には、被めっき
   帯材のエッジ部の温度低下を防止できるエッジ放熱防止
   板及び／もしくは該エッジ部を加熱できるエッジヒータ
   ーが配設されてなることを特徴とする蒸着めっき設備。
3. 【請求項３】 蒸着めっき室が複数配設され、隣接する
   蒸着めっき室の間にはエッジ放熱防止板及び／もしくは
   エッジヒーターが介設されてなる請求項２に記載の蒸着
   めっき設備。