JPH068504B2 - 二層ドライプレーティング鋼板の製造方法 - Google Patents
二層ドライプレーティング鋼板の製造方法Info
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- JPH068504B2 JPH068504B2 JP15504988A JP15504988A JPH068504B2 JP H068504 B2 JPH068504 B2 JP H068504B2 JP 15504988 A JP15504988 A JP 15504988A JP 15504988 A JP15504988 A JP 15504988A JP H068504 B2 JPH068504 B2 JP H068504B2
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- Japan
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- steel sheet
- film
- metal
- hcd
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、密着性および耐食性に富む金属または半金
属からなる異種２層の被膜を被成した鋼板の製造方法に
関する。
属からなる異種２層の被膜を被成した鋼板の製造方法に
関する。
近年、プラズマを利用したコーティング技術が著しく進
歩し、各方面でその利用が広まりつつある。かかるコー
ティング技術を利用したものとしては、たとえば磁気記
録薄膜の形成や各種耐摩耗性、耐食性コーティング、さ
らには装飾用コーティングなどが挙げられる。
歩し、各方面でその利用が広まりつつある。かかるコー
ティング技術を利用したものとしては、たとえば磁気記
録薄膜の形成や各種耐摩耗性、耐食性コーティング、さ
らには装飾用コーティングなどが挙げられる。
通常、プラズマを利用すると、金属および半金属等の蒸
発物質をイオン化又は活性化し、かつ高い運動エネルギ
ーを付与することができるため、蒸着被膜と基板との密
着性や膜質の良好なものが得られる。
発物質をイオン化又は活性化し、かつ高い運動エネルギ
ーを付与することができるため、蒸着被膜と基板との密
着性や膜質の良好なものが得られる。
プラズマ・コーティング法としてはマグネトロンスパッ
タ法、イオンプレーティング法およびプラズマCVD法な
どがあり、最近では真空アークを利用したマルティ・ア
ーク法やホロー陰極放電法(Hollow Cathode Discharg
e，以下HCD法と示す）などが開発されている。
タ法、イオンプレーティング法およびプラズマCVD法な
どがあり、最近では真空アークを利用したマルティ・ア
ーク法やホロー陰極放電法(Hollow Cathode Discharg
e，以下HCD法と示す）などが開発されている。
この発明は、とくにHCD法を利用したドライプレーティ
ング法によって、低炭素鋼板やステンレス鋼板表面上に
異種２層の金属または半金属からなる皮膜を被成し、密
着性と耐食性を大幅に向上させる製造方法について以下
に述べる。
ング法によって、低炭素鋼板やステンレス鋼板表面上に
異種２層の金属または半金属からなる皮膜を被成し、密
着性と耐食性を大幅に向上させる製造方法について以下
に述べる。
（従来の技術） 従来、優れた装飾性や耐食性が要求されるたとえば建材
用の大面積鋼板の表面へ、その要求に応えるために金属
や半金属などを被覆する場合、被覆法としては大容量の
エレクトロンビーム法によるドライプレーティング処理
が多用されてきた。このエレクトロンビーム走査によっ
て物質の蒸着を行う最大の利点は、物質の大量蒸発が可
能なことである。
用の大面積鋼板の表面へ、その要求に応えるために金属
や半金属などを被覆する場合、被覆法としては大容量の
エレクトロンビーム法によるドライプレーティング処理
が多用されてきた。このエレクトロンビーム走査によっ
て物質の蒸着を行う最大の利点は、物質の大量蒸発が可
能なことである。
しかしながらこのようなエレクトロンビームの使用によ
ってドライプレーティング処理を施して得たコーティン
グ被膜は膜質および密着性が不充分であること、被膜の
耐食性、平滑性に問題があることが指摘されている。
ってドライプレーティング処理を施して得たコーティン
グ被膜は膜質および密着性が不充分であること、被膜の
耐食性、平滑性に問題があることが指摘されている。
特に建材用、自動車用および家電用等に使用する場合、
これらのコーティング被膜の装飾性・耐食性が重要であ
る。
これらのコーティング被膜の装飾性・耐食性が重要であ
る。
最近アーク放電法を用いたイオンプレーティング法によ
る表面処理鋼板についてその物性に関する検討が行われ
鋼板との界面に異種金属をドライプレーティングして二
層被膜とすると単層被膜に比較して著しい耐食性の改善
が認められたことが報告されている｛影近博，木部洋，
安谷屋武志，苗村博，原富啓：鉄と鋼，72(1986)，S130
9参照｝。一方特開昭62-99458号公報には、1.0×10-5to
rr以下の高真空雰囲気中でイオンプレーティングを施し
て第１層のめっき層を形成させる工程とその被膜上に第
１層とは異なる材質のめっき層を形成させる方法が開示
されている。このイオンプレーティング法は真空中の雰
囲気圧力を1.0×10-5torr以下とする高真空を必要とす
るため、実際の工程に採用するには問題があった。
る表面処理鋼板についてその物性に関する検討が行われ
鋼板との界面に異種金属をドライプレーティングして二
層被膜とすると単層被膜に比較して著しい耐食性の改善
が認められたことが報告されている｛影近博，木部洋，
安谷屋武志，苗村博，原富啓：鉄と鋼，72(1986)，S130
9参照｝。一方特開昭62-99458号公報には、1.0×10-5to
rr以下の高真空雰囲気中でイオンプレーティングを施し
て第１層のめっき層を形成させる工程とその被膜上に第
１層とは異なる材質のめっき層を形成させる方法が開示
されている。このイオンプレーティング法は真空中の雰
囲気圧力を1.0×10-5torr以下とする高真空を必要とす
るため、実際の工程に採用するには問題があった。
（発明が解決しようとする問題点） そこでこの発明は、密着性、耐食性および装飾性の良好
な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を低真空度雰囲気の下
で製造し得る方法について提案することを目的とする。
な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を低真空度雰囲気の下
で製造し得る方法について提案することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 発明者らは上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、10-4〜５×10-3torr程度の低真空度の雰囲気で、イ
オン化率がきわめて高く、かつ高い成膜速度が得られる
HCD法を適用することによって、密着性や耐食性に優れ
た二層の皮膜をそなえる鋼板が得られることを見出し
た。
果、10-4〜５×10-3torr程度の低真空度の雰囲気で、イ
オン化率がきわめて高く、かつ高い成膜速度が得られる
HCD法を適用することによって、密着性や耐食性に優れ
た二層の皮膜をそなえる鋼板が得られることを見出し
た。
すなわちこの発明は、ホロー陰極放電法を用いたドライ
プレーティング処理によって鋼板表面に金属または半金
属からなる第１層の皮膜を被成する工程と、この第１層
上に第１層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属か
らなる第２層の皮膜を被成する工程との結合になること
を特徴とする二層ドライプレーティング鋼板の製造方法
（第１発明）および、湿式めっきにて金属または半金属
からなる皮膜を予め被成した鋼板の表面に、第１発明と
同様の処理を施す二層ドライプレーティング鋼板の製造
方法（第２発明）である。
プレーティング処理によって鋼板表面に金属または半金
属からなる第１層の皮膜を被成する工程と、この第１層
上に第１層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属か
らなる第２層の皮膜を被成する工程との結合になること
を特徴とする二層ドライプレーティング鋼板の製造方法
（第１発明）および、湿式めっきにて金属または半金属
からなる皮膜を予め被成した鋼板の表面に、第１発明と
同様の処理を施す二層ドライプレーティング鋼板の製造
方法（第２発明）である。
この発明において、第１層をなす金属、半金属は例えば
Ti，Zr，Hf，Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn，Ni，Cu，Ｂ
およびSiのうちから選ばれる少なくとも１種が、また第
２層をなす金属、半金属は第１層とは異なるTi，Zr，H
f，Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn，Ni，Cu，Ｂ，Si，A
l，ZnおよびSnのうちから選ばれる少なくとも１種がそ
れぞれ有利に適合する。
Ti，Zr，Hf，Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn，Ni，Cu，Ｂ
およびSiのうちから選ばれる少なくとも１種が、また第
２層をなす金属、半金属は第１層とは異なるTi，Zr，H
f，Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn，Ni，Cu，Ｂ，Si，A
l，ZnおよびSnのうちから選ばれる少なくとも１種がそ
れぞれ有利に適合する。
まず第１発明の基礎となった実験結果について説明す
る。
る。
Ｃ：0.046wt％(以下単に％で示す)、Mn：0.38％、Ｐ：
0.009％およびＳ：0.010％を含有する低炭素鋼の熱延板
（厚み2.2mm、幅500mm）を、0.7mm厚に冷間圧延し、つ
いで再結晶焼鈍を施したのち、鋼板表面を中心線平均粗
さで0.1μｍに電解研磨し、しかるのち下記(1)〜(6)に
示すドライプレーティング法により、(A)Tiを0.5μｍ厚
（第１層）、Alを1.5μｍ厚（第２層）、(B)Crを0.5μ
ｍ厚（第１層）、Alを1.5μｍ厚（第２層）および(C)Ti
を0.5μｍ厚（第１層）、Niを1.5μｍ厚（第２層）の被
膜をそれぞれ形成した。
0.009％およびＳ：0.010％を含有する低炭素鋼の熱延板
（厚み2.2mm、幅500mm）を、0.7mm厚に冷間圧延し、つ
いで再結晶焼鈍を施したのち、鋼板表面を中心線平均粗
さで0.1μｍに電解研磨し、しかるのち下記(1)〜(6)に
示すドライプレーティング法により、(A)Tiを0.5μｍ厚
（第１層）、Alを1.5μｍ厚（第２層）、(B)Crを0.5μ
ｍ厚（第１層）、Alを1.5μｍ厚（第２層）および(C)Ti
を0.5μｍ厚（第１層）、Niを1.5μｍ厚（第２層）の被
膜をそれぞれ形成した。
記 (1) エレクトロンビーム走査による蒸着で、第１層は
１×10-4torr、第２層は５×10-4torrの雰囲気で行っ
た。
１×10-4torr、第２層は５×10-4torrの雰囲気で行っ
た。
(2) アーク放電ドライプレーティング法（バイアス電
圧：100Ｖ）で、第１層は１×10-4torr、第２層は５×1
0-4torrの雰囲気で行った。
圧：100Ｖ）で、第１層は１×10-4torr、第２層は５×1
0-4torrの雰囲気で行った。
(3) アーク放電ドライプレーティング法（バイアス電
圧100Ｖ）で、第１層は５×10-6torr、第２層は１×10
-6torrの雰囲気で行った。
圧100Ｖ）で、第１層は５×10-6torr、第２層は１×10
-6torrの雰囲気で行った。
(4) エレクトロンビーム(EB)による蒸着（第１層で１
×10-5torr）とHCD法によるドライプレーティング（第
２層で１×10-4torr）を行った。
×10-5torr）とHCD法によるドライプレーティング（第
２層で１×10-4torr）を行った。
(5) 第１層はHCD法によるドライプレーティング法（１
×10-4torr）で、第２層はエレクトロンビーム走査によ
る蒸着（１×10-4torr）にて被成した。
×10-4torr）で、第２層はエレクトロンビーム走査によ
る蒸着（１×10-4torr）にて被成した。
(6) HCD法によるドライプレーティング法で、第１層は
１×10-4torr、第２層は５×10-3torrの雰囲気で行っ
た。
１×10-4torr、第２層は５×10-3torrの雰囲気で行っ
た。
かくして得られた製品の密着性と耐食性について調べた
結果を、表１に示す。
結果を、表１に示す。
表１から明らかなように、EBによる方法(1)、アーク放
電ドライプレーティングによる方法(2)，(3)およびEB
（第１層）とHCD（第２層）による方法(4)は、皮膜の材
質によって若干の相異が認められるものの、密着性およ
び耐食性は不十分である。
電ドライプレーティングによる方法(2)，(3)およびEB
（第１層）とHCD（第２層）による方法(4)は、皮膜の材
質によって若干の相異が認められるものの、密着性およ
び耐食性は不十分である。
対してこの発明に従うHCDとBEによる方法(5)およびHCD
による方法(6)では、(A)，(B)および(C)のどの皮膜にお
いても良好な密着性と耐食性が得られた。
による方法(6)では、(A)，(B)および(C)のどの皮膜にお
いても良好な密着性と耐食性が得られた。
次に第２発明の基礎となった実験結果について説明す
る。
る。
Ｃ：0.015％、Cr：18.6％、Mn：0.3％、Si：0.15％を含
有するステンレス鋼の熱延板(2.3mm厚）を冷延−熱処理
により0.25mm厚の鋼板とした後、湿式めっき（電流密度
50Ａ／dm2）により鋼板表面上に2.0μｍ厚のCr又は
1.0μｍ厚のCrをそれぞれ被成させた。その後このCr皮
膜上に(b)，(c)に示すドライプレーティング処理を行っ
た。すなわち、 (b) エレクトロンビーム走査による蒸着で、Tiを0.5μ
ｍ厚(1.0×10-4torr中）で成膜後、同様にNiを0.5μｍ
厚(5.0×10-4torr中）で成膜した。
有するステンレス鋼の熱延板(2.3mm厚）を冷延−熱処理
により0.25mm厚の鋼板とした後、湿式めっき（電流密度
50Ａ／dm2）により鋼板表面上に2.0μｍ厚のCr又は
1.0μｍ厚のCrをそれぞれ被成させた。その後このCr皮
膜上に(b)，(c)に示すドライプレーティング処理を行っ
た。すなわち、 (b) エレクトロンビーム走査による蒸着で、Tiを0.5μ
ｍ厚(1.0×10-4torr中）で成膜後、同様にNiを0.5μｍ
厚(5.0×10-4torr中）で成膜した。
(c) HCD法によりTiを0.5μｍ厚(1.0×10-4torr中）で
成膜後、HCD法によりNiを0.5μｍ厚(5.0×10-4torr中）
で成膜した。
成膜後、HCD法によりNiを0.5μｍ厚(5.0×10-4torr中）
で成膜した。
かくして得られた製品の皮膜の密着性、耐食性について
調べた結果を表２にまとめて示す。
調べた結果を表２にまとめて示す。
表２から明らかなように、Crを湿式めっきあるいはCrを
湿式めっきした後エレクトロンビームによりTiをコーテ
ィングした皮膜では密着性および耐食性は共に不充分で
あるのに対し、条件(c)、すなわちHCD法によりTi膜の上
にNi膜をコーティングした皮膜は密着性および耐食性共
に良好であった。
湿式めっきした後エレクトロンビームによりTiをコーテ
ィングした皮膜では密着性および耐食性は共に不充分で
あるのに対し、条件(c)、すなわちHCD法によりTi膜の上
にNi膜をコーティングした皮膜は密着性および耐食性共
に良好であった。
（作用） 上記した実験結果から、少なくとも第１層をHCD法によ
り鋼板表面上にドライプレーティングすると他のドライ
プレーティング処理とは全く異なった良好な密着性、耐
食性を示す皮膜が得られることが明らかとなった。
り鋼板表面上にドライプレーティングすると他のドライ
プレーティング処理とは全く異なった良好な密着性、耐
食性を示す皮膜が得られることが明らかとなった。
さらに上記した効果は、湿式めっきによって皮膜を被成
した鋼板の表面においても同様であることもわかった。
した鋼板の表面においても同様であることもわかった。
かかるHCD法は鋼板表面上に、TiN，TiC，Ti(C,N)等のセ
ラミックコーティングを行ったときにイオン化率が高い
という理由で良好なセラミック被膜が形成されることは
知られているが、この発明では上記したようなTi，Cr等
のような金属においても第１層目にHCD法でドライプレ
ーティングすることによって皮膜と鋼板とを強固に密着
させると共に、イオン化率を高めることによって緻密な
蒸着被膜層を形成できることを見出したものである。
ラミックコーティングを行ったときにイオン化率が高い
という理由で良好なセラミック被膜が形成されることは
知られているが、この発明では上記したようなTi，Cr等
のような金属においても第１層目にHCD法でドライプレ
ーティングすることによって皮膜と鋼板とを強固に密着
させると共に、イオン化率を高めることによって緻密な
蒸着被膜層を形成できることを見出したものである。
なお２層目の蒸着は、EB、アーク放電ドライプレーティ
ングおよびHCDドライプレーティング等のいずれの方法
を用いても良い。
ングおよびHCDドライプレーティング等のいずれの方法
を用いても良い。
またこの発明の第１層目の金属を蒸着させるためのHCD
法の適用に当っては、鋼板の板幅方向にわたってHCDガ
ンを並列にならべて蒸着量および均一性を確保すること
によって幅500mm以上で長さ500mm以上の大面積を有する
ものにも適用することができ、かくして鋼板と金属・半
金属の蒸着物との密着性を顕著に改善し得るが、それで
もなおより一層の密着性を確保したい場合には基板にバ
イアス電圧を印加したイオンプレーティング法を用いる
こともできる。このときの基板のバイアス電圧は10〜20
0Ｖ程度が適当である。
法の適用に当っては、鋼板の板幅方向にわたってHCDガ
ンを並列にならべて蒸着量および均一性を確保すること
によって幅500mm以上で長さ500mm以上の大面積を有する
ものにも適用することができ、かくして鋼板と金属・半
金属の蒸着物との密着性を顕著に改善し得るが、それで
もなおより一層の密着性を確保したい場合には基板にバ
イアス電圧を印加したイオンプレーティング法を用いる
こともできる。このときの基板のバイアス電圧は10〜20
0Ｖ程度が適当である。
この発明では、基板としては、広い面積が容易に得ら
れ、また比較的安価でもある低炭素冷延鋼板あるいはス
テンレス鋼板がとりわけ有利に適合する。
れ、また比較的安価でもある低炭素冷延鋼板あるいはス
テンレス鋼板がとりわけ有利に適合する。
そしてドライプレーティング処理を施すに先立ち、鋼板
表面を完全に脱脂後、あるいは場合によっては鋼板表面
を機械研磨あるいは化学的・電気的研磨処理によって鏡
面状態に仕上げておくことが好ましく、かかる鏡面仕上
げ表面上に上記の金属あるいは半金属の物質のうち少な
くとも１種以上をHCD法により第１層目として蒸着させ
て、密着性が良好で緻密な被膜を形成し、さらにその上
に異種の物質のコーティングを行うことによって耐食性
の向上をはかる。その場合の真空度は特に限定する必要
はないが、１×10-2〜５×10-5torrの範囲が好適であ
る。
表面を完全に脱脂後、あるいは場合によっては鋼板表面
を機械研磨あるいは化学的・電気的研磨処理によって鏡
面状態に仕上げておくことが好ましく、かかる鏡面仕上
げ表面上に上記の金属あるいは半金属の物質のうち少な
くとも１種以上をHCD法により第１層目として蒸着させ
て、密着性が良好で緻密な被膜を形成し、さらにその上
に異種の物質のコーティングを行うことによって耐食性
の向上をはかる。その場合の真空度は特に限定する必要
はないが、１×10-2〜５×10-5torrの範囲が好適であ
る。
またこのときの第１層目の蒸着膜厚は0.1〜５μｍ程度
が適切である。
が適切である。
なおこのようなHCD法による金属・半金属の蒸着には通
常連続真空ラインの装置を用いて行われるが、大容量の
バッチタイプの蒸着装置を用いてもよい。
常連続真空ラインの装置を用いて行われるが、大容量の
バッチタイプの蒸着装置を用いてもよい。
（実施例） 実施例１ Ｃ：0.035％、Si：0.08％、Mn：1.4％、Cr：19.5％およ
びMo:1.6％を含有するステンレス鋼の熱延板（2.2mm
厚）を、0.6mm厚に冷間圧延したのち、焼鈍処理を施し
てから、0.6mm×600mm×600mmの大きさに切出して基板
とした。
びMo:1.6％を含有するステンレス鋼の熱延板（2.2mm
厚）を、0.6mm厚に冷間圧延したのち、焼鈍処理を施し
てから、0.6mm×600mm×600mmの大きさに切出して基板
とした。
その後、この基板を表面脱脂後、その表面に表３に示す
第１層をそれぞれHCD法によっていずれも0.5μｍ厚に蒸
着し、ついで同様に表３に併記する第２層をHCD法によ
り1.5μｍ厚で蒸着した。
第１層をそれぞれHCD法によっていずれも0.5μｍ厚に蒸
着し、ついで同様に表３に併記する第２層をHCD法によ
り1.5μｍ厚で蒸着した。
なお上記の蒸着は600mm×600mmの大面積のコーティング
HCDガン（1000Ａ、70Ｖ，イオン化率55％）で行った。
HCDガン（1000Ａ、70Ｖ，イオン化率55％）で行った。
かくして得られた製品について上記した密着性および耐
食性試験を行ったところ、いずれの製品においてもはく
離および腐食はみとめられなかった。
食性試験を行ったところ、いずれの製品においてもはく
離および腐食はみとめられなかった。
実施例２ Ｃ：0.044％、Mn：0.35％、Ｐ：0.008％、Ｓ：0.011％
を含有する熱延板(2.3mm厚）に冷延−焼鈍処理を施した
後湿式めっき処理により1.0μ厚のNiを被成した。この
鋼板表面にHCD法によるドライプレーティング処理によ
りCrを0.5μｍ厚で、さらにその上にTiを0.5μｍ厚で被
成した。
を含有する熱延板(2.3mm厚）に冷延−焼鈍処理を施した
後湿式めっき処理により1.0μ厚のNiを被成した。この
鋼板表面にHCD法によるドライプレーティング処理によ
りCrを0.5μｍ厚で、さらにその上にTiを0.5μｍ厚で被
成した。
なおHCDの条件は500Ａ，50Ｖ，真空度３×10-4torrであ
った。
った。
かくして得られた製品の密着性、耐食性および均一性は
いずれにおいても良好であった。
いずれにおいても良好であった。
（発明の効果） この発明によれば、低真空度の雰囲気下において耐食性
および密着性の良好な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を
製造できる。
および密着性の良好な異種二層の皮膜をそなえる鋼板を
製造できる。
Claims (2)
- 【請求項１】ホロー陰極放電法を用いたドライプレーテ
ィング処理によって鋼板表面に金属または半金属からな
る第１層の皮膜を被成する工程と、この第１層上に第１
層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属からなる第
２層の皮膜を被成する工程との結合になることを特徴と
する二層ドライプレーティング鋼板の製造方法。 - 【請求項２】湿式めっきにて金属または半金属からなる
皮膜を予め被成した鋼板の表面に、ホロー陰極放電法を
用いたドライプレーティング処理によって金属または半
金属からなる第１層の皮膜を被成する工程と、この第１
層上に第１層の皮膜とは異なる材質の金属または半金属
からなる第２層の皮膜を被成する工程との結合になるこ
とを特徴とする二層ドライプレーティング鋼板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15504988A JPH068504B2 (ja) | 1987-10-13 | 1988-06-24 | 二層ドライプレーティング鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-256284 | 1987-10-13 | ||
| JP25628487 | 1987-10-13 | ||
| JP15504988A JPH068504B2 (ja) | 1987-10-13 | 1988-06-24 | 二層ドライプレーティング鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201464A JPH01201464A (ja) | 1989-08-14 |
| JPH068504B2 true JPH068504B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=26483157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15504988A Expired - Lifetime JPH068504B2 (ja) | 1987-10-13 | 1988-06-24 | 二層ドライプレーティング鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068504B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-24 JP JP15504988A patent/JPH068504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01201464A (ja) | 1989-08-14 |
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