JPH0633237A - 昇華性材料の蒸着めっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇華性めっき原料を連続して供給し、かつ安
定しためっき付着量を時間連続して得ることができるよ
うな昇華性めっき原料供給方法を提供する。 【構成】 連続走行する帯状被めっき材に昇華性材料を
蒸着めっきする方法において、複数の棒状めっき原料２
を前記走行方法と平行になるようにベルトコンベア３上
に並設し、該めっき原料を被めっき板材１の走行方向と
交差する方向に移動させながら該めっき原料の昇華を行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム加熱、イオン
ビーム加熱、レーザービーム加熱等を利用した連続真空
蒸着法やイオンプレーティング法等のコーティングプロ
セスにおける昇華性材料の蒸着めっき方法に関し、詳細
にはビーム照射部位に昇華性材料を連続供給し、且つめ
っき付着量の安定化を達成することのできる昇華性材料
の蒸着めっき方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板や有機フィルムの表面処理、或は電
子部品の製造においては、真空又は希薄ガス雰囲気下で
めっき原料を加熱蒸発又は昇華させ、鋼板等の一部又は
全面にこれを蒸着させる真空蒸着めっきが実用化されて
いる。めっき原料を加熱して蒸発又は昇華させる方法と
しては、抵抗加熱法、高周波誘導加熱法、電子ビーム加
熱法、イオンビーム加熱法、レーザービーム加熱法、ア
ーク放電法等があり、めっき原料の種類やめっき成膜方
法等に応じて適宜使い分けられている。

【０００３】特に上記電子ビーム加熱法は工業的に広く
利用されている。この加熱法は、電子銃で発生させた電
子線をめっき原料の表面に直接照射すると共にその表面
を走査させ、これによりめっき原料を加熱して蒸発させ
る方法である。電子線は高エネルギーで且つ高エネルギ
ー密度を有するため、蒸発めっき原料の加熱及び蒸発効
率が高く、蒸発速度を大きくできる。従って高融点原料
を蒸発させる場合であっても十分な蒸発速度を確保で
き、加熱効率及び加熱性能の点で抵抗加熱法や高周波加
熱法よりも優れている。この様に電子線加熱法は蒸発速
度を大きくすることができるので、蒸着めっき層の成膜
速度を大きくでき連続的な蒸着を行なうときには高い生
産性を発揮する。

【０００４】例えば帯状の長い被めっき材表面に、電子
線加熱によって蒸発させためっき原料を真空蒸着めっき
するに当たっては、るつぼ内に溶融しためっき原料を収
納すると共に、電子線を被めっき材の幅方向に走査しな
がら照射してめっき原料を蒸発させ、走行する被めっき
材への蒸着を行なう。蒸発によって減少するめっき原料
は連続的に補充を行なうことによって溶融金属上面を一
定レベルに保って蒸発量が一定となる様にし、被めっき
材に均一な厚さ及び品質のめっき層を形成する。

【０００５】一方Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｇ等の金属材料や酸化
物系のセラミックス等の昇華性材料をめっき原料とする
場合は、通常図１に示す様な塊状のめっき原料７を使用
して、この上面へ電子線Ｅを２次元的に走査する方法が
採られる。このとき電子線が照射された部分は温度上昇
して昇華が起こり、めっき原料７の表面側には不定形の
凹部８を形成し、めっき原料を均一に蒸発させることが
困難となる。すなわち電子線Ｅが凹部８の底部に照射さ
れて昇華が起こると、蒸気の一部は凹部８の側壁部に再
析出したり、蒸気の運動方向が制限されることになる。
従って蒸発が進んでくると、めっき原料表面が平坦であ
った蒸発初期に比べ、蒸気流分布、蒸発量が変化するこ
とになり、被めっき板材の板幅方向、走行方向の両方に
おいてめっき付着量が安定しないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】昇華性めっき原料を連
続して蒸発させる際に、安定した蒸発量を得るために
は、めっき原料の表面に大きな凹凸が生じる前に新しい
蒸発面を供給すること、あるいは生じた凹凸が時間変化
しないように連続的にめっき原料を供給することが大き
な課題となる。

【０００７】本発明は上記のような事情を考慮して、安
定しためっき付着量を長時間連続して得ることができる
ような昇華性めっき原料供給方法を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続走行する
帯状被めっき材に昇華性材料を蒸着めっきする方法にお
いて、複数の棒状めっき原料を前記走行方法と平行にな
るようにベルトコンベア上に並設し、該めっき原料を被
めっき板材の走行方向と交差する方向に移動させながら
該めっき原料の昇華を行なうところに要旨を有する。

【０００９】

【作用】本発明者らは、真空蒸着用昇華性めっき原料
（以下、単にめっき原料ということがある）の供給方法
を種々検討した結果、めっき原料をベルトコンベア上に
複数個配置し、被めっき材走行方向と交差する方向に移
動させることによって、めっき原料の凹凸が大きくなる
前に新しいめっき原料を供給できることを見い出し、本
発明に到達した。以下図面を用いて本発明を詳細に説明
する。

【００１０】まず、図１に示した従来の非可動の昇華性
原料の場合は、電子ビーム照射によって蒸発した原料の
ところだけが凹部となり上記したように蒸発量が不均一
となる問題を起こす。

【００１１】図２は本発明の一例を示す説明図である。
矢印Ａ方向に連続走行する被めっき板材１の下方部には
ベルトコンベア３上に棒状めっき原料２ａ，２ｂ，２
ｃ，…が前記走行方向と平行に複数本併設される。ベル
トコンベア３は、ステンレス等で製造されている無限軌
道をギア４とサポートロール５によってモーター（図示
せず）を駆動力として回転するように構成されている。
各めっき原料２ａ，２ｂ，２ｃはベルトコンベア３上に
載置され、図の右端から左端へと移動する（矢印Ｂ方
向）。２ａは電子ビーム未照射のめっき原料、２ｂは電
子ビームが照射され始めた時点のめっき原料、２ｃは蒸
発が進行してかなり大きな凹凸が生じているめっき原料
である。使用済みのめっき原料は、ベルトコンベア３下
にポット６を設置し、回収してもよい。図示していない
が、めっき原料保管用容器およびめっき原料供給装置を
図の右方に設置することにより、めっき原料供給の完全
自動化が可能である。こうして本発明では上記めっき原
料２…を矢印Ｂ方向へ移動させ、電子ビームＥを幅方向
へ走査させつつめっき原料２…表面上へ照射させ、昇華
した蒸気を連続走行する被めっき板材１へ蒸着する。

【００１２】図２において、めっき付着量は被めっき板
材の走行速度およびベルトコンベア回転速度を適宜調整
することによって変えることができるが、ベルトコンベ
アが１台で１方向にのみめっき原料が移動する場合は、
蒸気流分布に偏りが生じて矢印Ｂ方向（原料移動方向）
のめっき付着量を完全な均一量にできないことがある。
このため、図３に示した本発明の他の実施例のようにベ
ルトコンベアを複数台（図３では２台）設置し、隣合う
ベルトコンベアの回転方向をそれぞれ逆向きにし、めっ
き原料の移動方向をそれぞれ逆方向にすることもでき
る。２台のベルトコンベア３１，３２が逆方向に移動す
るため、ベルトコンベア３１，３２上のめっき原料２，
２…は被めっき板材走行方向に対して対称的に減少する
こととなり、蒸気流分布も同様となる。従って、前記走
行方向と交差する板幅方向におけるめっき付着量をより
均一とすることができる。なおベルトコンベア上には、
めっき原料からの熱伝導によるベルト損傷を防ぐために
短冊状のアルミナ板等の熱遮蔽板を設けると良い。また
めっき原料の移動手段は無端ベルトコンベアに限定され
ない。

【００１３】本発明において用いられるめっき原料は昇
華性であれば、Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ等の金属やＳｉＯ₂ ，
ＣａＯ，ＮｂＯ等のセラミックス等を素材に係わらず使
用することができる。めっき原料の形状は、角柱状、円
柱状等特に規定はされないが、めっき初期の段階で平坦
な蒸発面を有する角柱状が好ましい。

【００１４】本発明は真空蒸着法以外に、イオンプレー
ティング法や他のドライコーティングプロセスにおいて
電子線やレーザー光線等の線源を蒸発手段として用いる
場合にも有用である。

【００１５】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 実施例１〜２および比較例 真空蒸着によるＣｒめっきを行なった。実施例１は図２
に示したように１台のベルトコンベアを、実施例２では
図３に示したように２台のベルトコンベアを用いてめっ
き原料の供給を行なった。被めっき材にはアルカリ脱脂
材の厚さ０．７ｍｍ×幅１５０ｍｍ×長さ約３００ｍの
冷延鋼板コイルを供した。めっき原料としては、厚さ４
０ｍｍ×幅４０ｍｍ×長さ１００ｍｍのＣｒのＣＩＰ材
を用い、これらのＣＩＰ材を図２，図３のようにベルト
コンベア上に１０本並べて電子線照射を行なった。電子
線は、１０ｋＷのパワーで被めっき材走向方向入側から
照射して、板幅方向に１８０ｍｍ、走行方向に８０ｍｍ
の走査を行なった。２台のベルトコンベアを用いた実施
例２ではそれぞれのめっき原料に対して、交互に走査を
繰り返した。なお、ベルトコンベアの熱遮蔽板として、
厚さ１０ｍｍ×幅４０ｍｍ×長さ１００ｍｍのアルミナ
板をめっき原料の下方に設けた。被めっき材は、一定走
行速度５ｍ／分で、電子線照射によりめっき前板温度が
５７３Ｋに昇温した後、めっきに供した。

【００１６】めっき原料は、真空蒸着室ののぞき窓を通
して蒸発状況を観察しながら、ベルトコンベアのモータ
ー電圧を制御し、移動速度を１．０〜２．０ｍｍ／分の
間で調整した。

【００１７】めっき予備段階として、めっき原料を１．
５ｍｍ／分の速度で移動させながら電子線のパワーを徐
々に増加させ３０分で１０ｋＷに固定し、更に１０分間
蒸発量の安定化を図るために１０ｋＷを保持した。その
後、めっき原料上のシャッターを開き鋼板へのめっきを
開始した。

【００１８】めっき後の鋼板は板幅方向、走行方向のＣ
ｒめっき付着量を分析してめっきの均一性を評価した。
Ｃｒめっき付着量の分析位置は、幅方向に３点（板幅方
向中央、両端）、走行方向に２０ｍ（４分）毎である。

【００１９】比較例として、原料の移動を行なわずに作
成しためっき鋼板のめっき付着量分布を評価した。

【００２０】図４（ａ）にめっき開始後４０ｍ位置の板
幅方向付着量分布、図４（ｂ）にめっき開始後２００ｍ
位置の板幅方向付着量分布を、図５に板幅方向中央部の
走行方向付着量分布を示す。また、めっき開始点中央部
のＣｒ付着量を基準値として板幅方向、走行方向の付着
量ばらつきを評価した。その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１および図４，５から明らかなように、
比較例に比べて、本発明によるめっき原料の供給方法を
用いた実施例１では、板幅方向、走行方向のめっき付着
量均一性の向上がみられ、実施例２では、長時間の連続
めっきにおいて、さらにめっき付着量の均一性向上が明
らかに認められた。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、昇華性めっき原料を連続してめっきする際に、付着
量の均一なめっき層を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来方法によるめっき原料の消費状態を示す説
明図である。

【図２】本発明方法を示す説明図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す説明図である。

【図４】板幅方向におけるめっき付着量・分布を示す図
である。

【図５】走行方向におけるめっき付着量・分布を示す図
である。

【符号の説明】

１ 被めっき材 ２ 棒状めっき原料 ３ ベルトコンベア ４ ギア ５ サポートロール ６ ポット ７ 塊状めっき原料 ８ 凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続走行する帯状被めっき材に昇華性材
   料を蒸着めっきする方法において、複数の棒状めっき原
   料を前記走行方法と平行になるようにベルトコンベア上
   に並設し、該めっき原料を被めっき板材の走行方向と交
   差する方向に移動させながら該めっき原料の昇華を行な
   うことを特徴とする昇華性材料の蒸着めっき方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蒸着めっき方法におい
   て、ベルトコンベアを複数台並列配置し、隣接するベル
   トコンベア上のめっき原料を互いに逆方向に移動させる
   昇華性材料の蒸着めっき方法。