JPH0759746B2 - 金色ディスク状耐食性金属物品の製造法 - Google Patents
金色ディスク状耐食性金属物品の製造法Info
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- JPH0759746B2 JPH0759746B2 JP63160565A JP16056588A JPH0759746B2 JP H0759746 B2 JPH0759746 B2 JP H0759746B2 JP 63160565 A JP63160565 A JP 63160565A JP 16056588 A JP16056588 A JP 16056588A JP H0759746 B2 JPH0759746 B2 JP H0759746B2
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- Japan
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/627—Electroplating characterised by the visual appearance of the layers, e.g. colour, brightness or mat appearance
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、硬貨、代用硬貨（tckens）、メダル、大メダ
ル（medallions）などに関し、より詳細には、金色を有
する硬貨、メダル、代用硬貨などに関する。
ル（medallions）などに関し、より詳細には、金色を有
する硬貨、メダル、代用硬貨などに関する。
技術の背景および課題 多くの管轄区域（jurisdictions）における貨幣システ
ム（coinage systems）は、一般に、小額硬貨が比較的
小さくかつ銅または黄銅から作られ、かつ多額硬貨が多
分白色金属から作られかつ価値に応じて大きさが大体正
比例で変化するようなパターンに従う。多額の硬貨が比
較的嵩むという傾向がある。硬貨が或る大きさに達する
時には、一般社会（public）を好評を失う傾向がある。
例として、1985年に米国においては、米国造幣局によっ
て鋳造された各100クォーター（＄0.25）またはダイム
（＄0.10）当たり、約３つの半ドル銀貨（harf−dallar
s）（＄0.50）のみが鋳造された。このように、一般社
会需要によって随意に設定される硬貨の最大の大きさ限
定は、大体U.S.半ドル銀貨の大きさであるらしい。半ド
ル銀貨の重量の２倍のドル硬貨は、一般社会によって使
用されないらしい。このことは、1979年に始まってスー
ザン・ビー・アントニー（Susan B.Anthony）の肖像を
有するキュプロニッケルクラッドドル硬貨を造弊した米
国政府によって認められた。この硬貨は、クォーターよ
りもわずかにしか大きくなく、明らかにクォーターと余
り混乱しやすいので、一般社会によって受け入れられな
かった。1985年、統計が発明者に入手できる最後の年
に、非銀ドル硬貨は、米国造幣局によって鋳造されなか
った。
ム（coinage systems）は、一般に、小額硬貨が比較的
小さくかつ銅または黄銅から作られ、かつ多額硬貨が多
分白色金属から作られかつ価値に応じて大きさが大体正
比例で変化するようなパターンに従う。多額の硬貨が比
較的嵩むという傾向がある。硬貨が或る大きさに達する
時には、一般社会（public）を好評を失う傾向がある。
例として、1985年に米国においては、米国造幣局によっ
て鋳造された各100クォーター（＄0.25）またはダイム
（＄0.10）当たり、約３つの半ドル銀貨（harf−dallar
s）（＄0.50）のみが鋳造された。このように、一般社
会需要によって随意に設定される硬貨の最大の大きさ限
定は、大体U.S.半ドル銀貨の大きさであるらしい。半ド
ル銀貨の重量の２倍のドル硬貨は、一般社会によって使
用されないらしい。このことは、1979年に始まってスー
ザン・ビー・アントニー（Susan B.Anthony）の肖像を
有するキュプロニッケルクラッドドル硬貨を造弊した米
国政府によって認められた。この硬貨は、クォーターよ
りもわずかにしか大きくなく、明らかにクォーターと余
り混乱しやすいので、一般社会によって受け入れられな
かった。1985年、統計が発明者に入手できる最後の年
に、非銀ドル硬貨は、米国造幣局によって鋳造されなか
った。
今日オープンマーケットでの金および銀の価値を前提と
すれば、通常の流通貨幣用にこれらの金属のいずれかを
使用することを正当化することは不可能である。例え
ば、銀が卸しマーケットで＄5.00U.S./トロイオンスと
評価すると仮定すると、90％銀製ドル硬貨は、硬貨を製
造しかつ合理的造弊益で流通させるためには伝統的U.S.
ダイムよりも若干小さくなければならないであろう。金
U.S.ドル硬貨は、より小さい大きさの等級に近くなけれ
ばならないであろう。このように、今日普及している条
件下では、金および銀は、実際上、U.S.ドルなどの貨幣
価値には使用できない。
すれば、通常の流通貨幣用にこれらの金属のいずれかを
使用することを正当化することは不可能である。例え
ば、銀が卸しマーケットで＄5.00U.S./トロイオンスと
評価すると仮定すると、90％銀製ドル硬貨は、硬貨を製
造しかつ合理的造弊益で流通させるためには伝統的U.S.
ダイムよりも若干小さくなければならないであろう。金
U.S.ドル硬貨は、より小さい大きさの等級に近くなけれ
ばならないであろう。このように、今日普及している条
件下では、金および銀は、実際上、U.S.ドルなどの貨幣
価値には使用できない。
前記のことに鑑みて、ニッケル、キュプロニッケルなど
のホワイトメタルのベースおよび金色の表面を有する多
額の硬貨、例えばU.S.またはカナダドルを造弊すること
が、提案されてきた。米国特許第4,505,060号明細書に
は、好適な金色の硬貨が金の超薄層をニッケル表面上に
電着し、金および銀を冶金的に相互拡散して約98％金−
２％ニッケルの硬貨表面で合金を生成する（合金のニッ
ケル含量は金−ニッケル界面に向けて増大する）ことに
よって作ることができたことが開示されている。このよ
うな方法で作られた硬貨は、実用的であると信じられ
る。しかしながら、金が付着された（deposited）ニッ
ケルベースを使用してこの方法でカナダドルを作るコス
トは、余りに高いと判定された。
のホワイトメタルのベースおよび金色の表面を有する多
額の硬貨、例えばU.S.またはカナダドルを造弊すること
が、提案されてきた。米国特許第4,505,060号明細書に
は、好適な金色の硬貨が金の超薄層をニッケル表面上に
電着し、金および銀を冶金的に相互拡散して約98％金−
２％ニッケルの硬貨表面で合金を生成する（合金のニッ
ケル含量は金−ニッケル界面に向けて増大する）ことに
よって作ることができたことが開示されている。このよ
うな方法で作られた硬貨は、実用的であると信じられ
る。しかしながら、金が付着された（deposited）ニッ
ケルベースを使用してこの方法でカナダドルを作るコス
トは、余りに高いと判定された。
本発明は、色を窒化チタン（TiN）に負い、このように
して金金属の固有コストを回避する別の金色の硬貨の製
造に関する。硬貨、例えば、スザ・ビー・アントニーU.
S.ドルを１μｍ厚のTiN層で被覆するという単純なアイ
デアを実施しようとする最初に試みた際には、非常にみ
ばえの良い金色の硬貨は、TiNで被覆するアークプラズ
マプロセスの通常の技術を使用して作ることができるこ
とが見出された。しかしながら、TiNの固有に高い硬さ
にも拘らず、初期被覆硬貨の耐摩耗性は、非常に貧弱で
あった。本発明者等は、硬貨70〜80gを布製バッグに入
れ、約32rpm（即ち、線速度約15m/分）で回転するドラ
ム中でバッグを連続的にタンブリングすることによって
硬貨の耐摩耗性を測定している。この試験は、14日間続
ける。目減りは測定し、表面外観は２日毎などに書き留
める。通常の流通における純ニッケル硬貨は、約0.1〜
約0.2mg/重量1g/流通１年を失うことが確認された。J.
C.コーケリー、王立カナダ造幣局のマスターは、カナダ
ドル硬貨が通常の流通約25年の有用寿命を有すべきこと
を認めた。カナダクォーターなどの硬貨の場合に１年当
たりの重量の経時的損失を前提とすれば、本発明者等
は、数基準で摩耗試験が通常の流通18〜20年を表すと結
論した。しかしながら、ベースとは異なる色の表面を有
する硬貨の場合には、数は、全ストリーを告げない。摩
耗の大部分が硬貨デザイン上の高スポットにあるなら
ば、硬貨は、迅速に魅力のないものになるであろう。ベ
ースの白色を示すヘッドデザインのノーズ（nose）また
はフォーヘッド（forehead）（ヘッドの残部は金色を有
する）は、実際の摩耗が非常に小さいとしても硬貨を美
的に望ましくないものにさせる。スザン・ビー・アント
ニーU.S.ドル硬貨上に直接付着されたTiNの場合には、
ハイライト摩耗は、非常に迅速であり、数値、例えば、
約0.35mg/g/年によって表される全体の摩耗は、非被覆
スザン・ビー・アントニーU.S.ドルの摩耗と正に大体同
じであった。
して金金属の固有コストを回避する別の金色の硬貨の製
造に関する。硬貨、例えば、スザ・ビー・アントニーU.
S.ドルを１μｍ厚のTiN層で被覆するという単純なアイ
デアを実施しようとする最初に試みた際には、非常にみ
ばえの良い金色の硬貨は、TiNで被覆するアークプラズ
マプロセスの通常の技術を使用して作ることができるこ
とが見出された。しかしながら、TiNの固有に高い硬さ
にも拘らず、初期被覆硬貨の耐摩耗性は、非常に貧弱で
あった。本発明者等は、硬貨70〜80gを布製バッグに入
れ、約32rpm（即ち、線速度約15m/分）で回転するドラ
ム中でバッグを連続的にタンブリングすることによって
硬貨の耐摩耗性を測定している。この試験は、14日間続
ける。目減りは測定し、表面外観は２日毎などに書き留
める。通常の流通における純ニッケル硬貨は、約0.1〜
約0.2mg/重量1g/流通１年を失うことが確認された。J.
C.コーケリー、王立カナダ造幣局のマスターは、カナダ
ドル硬貨が通常の流通約25年の有用寿命を有すべきこと
を認めた。カナダクォーターなどの硬貨の場合に１年当
たりの重量の経時的損失を前提とすれば、本発明者等
は、数基準で摩耗試験が通常の流通18〜20年を表すと結
論した。しかしながら、ベースとは異なる色の表面を有
する硬貨の場合には、数は、全ストリーを告げない。摩
耗の大部分が硬貨デザイン上の高スポットにあるなら
ば、硬貨は、迅速に魅力のないものになるであろう。ベ
ースの白色を示すヘッドデザインのノーズ（nose）また
はフォーヘッド（forehead）（ヘッドの残部は金色を有
する）は、実際の摩耗が非常に小さいとしても硬貨を美
的に望ましくないものにさせる。スザン・ビー・アント
ニーU.S.ドル硬貨上に直接付着されたTiNの場合には、
ハイライト摩耗は、非常に迅速であり、数値、例えば、
約0.35mg/g/年によって表される全体の摩耗は、非被覆
スザン・ビー・アントニーU.S.ドルの摩耗と正に大体同
じであった。
本発明の目的は、白色の金属から作られる同様の物体か
ら容易に区別され、かつ標準摩耗および標準硬貨寿命に
わたって腐食の悪影響に事実上全く抵抗性である硬貨、
代用硬貨、メダルなどの製法を提供することにある。
ら容易に区別され、かつ標準摩耗および標準硬貨寿命に
わたって腐食の悪影響に事実上全く抵抗性である硬貨、
代用硬貨、メダルなどの製法を提供することにある。
発明の開示 本発明は、インプリントを含みかつ表面の少なくとも一
部分上に硬貨ニッケルおよび／またはコバルトおよび／
またはクロムの層を有するディスク状金属物体を用意
し、前記ディスク状物体の温度を約180℃よりも高い温
度に維持しながら、厚さ約0.5〜約２μｍの窒化チタン
の接着層を前記ニッケルおよび／またはコバルトおよび
／またはクロム表面上にアークプラズマメッキすること
を特徴とする代用硬貨、硬質などのディスク状物体の製
法を含む。有利であるように、中間層が電着「光輝（br
ight）」ニッケルである時には、ディスク状物体の温度
は、約430℃を超えるべきではない。有利には、ディス
ク状物体の全面は、ニッケルおよび／またはコバルトお
よび／またはクロムの硬質被覆物によって上塗りされて
おり、TiNでの被覆は同時に両側で実施する。また、本
発明は、前記方法によって製造される製品、即ち、イン
プリントを含み、表面上に順次ニッケルおよび／または
コバルトおよび／またはクロムの層を有し、かつ外面上
に厚さ約0.5〜約２μｍの窒化チタンの層を有するディ
スク状物体を意図する。
部分上に硬貨ニッケルおよび／またはコバルトおよび／
またはクロムの層を有するディスク状金属物体を用意
し、前記ディスク状物体の温度を約180℃よりも高い温
度に維持しながら、厚さ約0.5〜約２μｍの窒化チタン
の接着層を前記ニッケルおよび／またはコバルトおよび
／またはクロム表面上にアークプラズマメッキすること
を特徴とする代用硬貨、硬質などのディスク状物体の製
法を含む。有利であるように、中間層が電着「光輝（br
ight）」ニッケルである時には、ディスク状物体の温度
は、約430℃を超えるべきではない。有利には、ディス
ク状物体の全面は、ニッケルおよび／またはコバルトお
よび／またはクロムの硬質被覆物によって上塗りされて
おり、TiNでの被覆は同時に両側で実施する。また、本
発明は、前記方法によって製造される製品、即ち、イン
プリントを含み、表面上に順次ニッケルおよび／または
コバルトおよび／またはクロムの層を有し、かつ外面上
に厚さ約0.5〜約２μｍの窒化チタンの層を有するディ
スク状物体を意図する。
発明の一般的説明 本発明の方法を実施する際に、多数の相関因子を考慮し
なければならないらしい。これらの因子としては、下記
のものが挙げられる： 1.硬質金属付着物（deposit）と硬貨ベースとの間の良
好な結合を得ること、 2.必要とされる結果を達成するのに十分であるが代用硬
貨または硬貨上のデザインをおおい隠すか固有に不安定
になる程多くはない硬質金属を付着すること、 3.金属付着物とTiNとの間の良好な結合を得ること、お
よび 4.必要とされる着色および耐摩耗性を達成するのに十分
なTiNを付着すること。
なければならないらしい。これらの因子としては、下記
のものが挙げられる： 1.硬質金属付着物（deposit）と硬貨ベースとの間の良
好な結合を得ること、 2.必要とされる結果を達成するのに十分であるが代用硬
貨または硬貨上のデザインをおおい隠すか固有に不安定
になる程多くはない硬質金属を付着すること、 3.金属付着物とTiNとの間の良好な結合を得ること、お
よび 4.必要とされる着色および耐摩耗性を達成するのに十分
なTiNを付着すること。
この説明は、これらの因子を論ずるであろう。
硬貨金属被覆物を代用硬貨または硬貨上に電解または非
電解的に付着することは、本発明の意図内である。使用
する方法に無関係に、被覆すべき表面は、電気メッキ技
術で通常の方法で慎重に洗浄しなければならない。この
点で、エレクトロプレーティング・エンジニアーズ・ハ
ンドブック、グラハム、第３版、ラインホールド・パブ
リッシング・コーポレーション、1971の第3E章、第3F章
および第3G章に概説の洗浄法に従うことが推奨される。
当業者は、本法がメッキ物体を高真空中で加熱すること
を含むので、付着物下のグリース、ほこり、酸化物など
の痕跡が欠陥を生じ、特に汚染物が約200℃を超える温
度でガスを発生するならば欠陥を生ずるらしいことを認
識するであろう。従って、メッキすべき硬貨または代用
硬貨の厳密な洗浄は、必要である。
電解的に付着することは、本発明の意図内である。使用
する方法に無関係に、被覆すべき表面は、電気メッキ技
術で通常の方法で慎重に洗浄しなければならない。この
点で、エレクトロプレーティング・エンジニアーズ・ハ
ンドブック、グラハム、第３版、ラインホールド・パブ
リッシング・コーポレーション、1971の第3E章、第3F章
および第3G章に概説の洗浄法に従うことが推奨される。
当業者は、本法がメッキ物体を高真空中で加熱すること
を含むので、付着物下のグリース、ほこり、酸化物など
の痕跡が欠陥を生じ、特に汚染物が約200℃を超える温
度でガスを発生するならば欠陥を生ずるらしいことを認
識するであろう。従って、メッキすべき硬貨または代用
硬貨の厳密な洗浄は、必要である。
特定の電流密度および温度で約450よりも高いビッカー
ス硬さ（Hv）を有する電着物を製造しようとするいかな
るニッケルまたはコバルトまたはクロム電気メッキ浴お
よび電気メッキ法も、使用できる。若干のこのような浴
およびプロセス条件は、エレクトロプレーティング・エ
ンジニアーズ・ハンドブック（同じ箇所）、例えば、第
246頁に記載されている。多くの他のニッケルメッキ浴
は、特許製品として入手でき、通常、「光輝」浴と記載
されている。これらの「光輝」浴からの付着物は、内部
的に高度に応力をかけられていることがある。本発明者
等は、特定の特許浴を使用して、付着物厚さ10μｍが満
足であること、および付着物厚さ５μｍが使用できるこ
と（被覆物中の塗り残し部分のため、増大された不合格
品のわずかに増大された可能性）を見出した。非電解、
例えば、「カニゲン「Kanigen）TM」型の自動触媒的ニ
ッケル付着物も、使用できる。これらのニッケル付着物
は、リン約10％まで、例えば、約５％を含有できる。付
着されるニッケルまたはコバルトまたはクロムの種類に
無関係に、かつ欠陥を含まない厚い被覆物の特定の製法
の能力に無関係に、硬貨デザインは、おおい隠されては
ならないことに留意しなければならない。このため、一
般に、金属層は、厚さが50μｍ以下であることが推奨さ
れる。
ス硬さ（Hv）を有する電着物を製造しようとするいかな
るニッケルまたはコバルトまたはクロム電気メッキ浴お
よび電気メッキ法も、使用できる。若干のこのような浴
およびプロセス条件は、エレクトロプレーティング・エ
ンジニアーズ・ハンドブック（同じ箇所）、例えば、第
246頁に記載されている。多くの他のニッケルメッキ浴
は、特許製品として入手でき、通常、「光輝」浴と記載
されている。これらの「光輝」浴からの付着物は、内部
的に高度に応力をかけられていることがある。本発明者
等は、特定の特許浴を使用して、付着物厚さ10μｍが満
足であること、および付着物厚さ５μｍが使用できるこ
と（被覆物中の塗り残し部分のため、増大された不合格
品のわずかに増大された可能性）を見出した。非電解、
例えば、「カニゲン「Kanigen）TM」型の自動触媒的ニ
ッケル付着物も、使用できる。これらのニッケル付着物
は、リン約10％まで、例えば、約５％を含有できる。付
着されるニッケルまたはコバルトまたはクロムの種類に
無関係に、かつ欠陥を含まない厚い被覆物の特定の製法
の能力に無関係に、硬貨デザインは、おおい隠されては
ならないことに留意しなければならない。このため、一
般に、金属層は、厚さが50μｍ以下であることが推奨さ
れる。
TiNと付着金属層との間の良好な結合を得ることは、金
属付着物が最も少ない種類の汚染にさらされるならば、
代用硬貨または硬貨の元の表面を洗浄するのと同じ方法
で金属表面の洗浄を必要とする。このように、一続きの
溶剤脱脂、例えば、フレオン（FreonTM）脱脂、熱水性
洗剤溶液中での超音波スクラッビング、すすぎおよびフ
レオンTM蒸気中での乾燥が、使用できる。このような洗
浄後、硬貨または代用硬貨は、リント布を含まないグロ
ーブでさえ取り扱うべきではない。金属で被覆したての
硬貨または代用硬貨をTiN被覆のサイトに取り扱いなし
に輸送できるならば、洗浄操作は、単一の溶剤脱脂、す
すぎおよび乾燥に減少できる。次いで、十分に洗浄され
た硬貨または代用硬貨は、アークプラズマ被覆装置、例
えば、1989年５月29日出願の加国特許出願第538,430号
明細書「物体をプラズマ被覆によって着色する装置およ
び方法」に記載のものに導入する。アークプラズマ被覆
装置および方法に関する追加の背景は、米国特許第3,78
3,231号明細書、第3,625,848号明細書、第3,793,179号
明細書、第4,485,759号明細書、第4,448,799号明細書、
および第4,620,913号明細書に含まれている。真空を装
置中で引いた後、TiN被覆サイクルとしては、初期洗浄
および被覆すべき硬貨または代用硬貨とチタン陰極を含
めて安定なアークとの間で約1000Vの負バイアスでスパ
ッタリングすることによるヒートアップが挙げられる。
チタンイオンは、硬貨ニッケル付着物の表面と衝突し
て、化学吸着した酸素などの不純物の最終痕跡を除去
し、かつニッケル表面をチタンで付随的にドーピングす
る。このスパッタリングが被覆硬貨または代用硬貨の温
度を少なくとも約180℃、有利には少なくとも約200℃に
上げさせるや否や、バイアス電圧は、約300V以下に下
げ、低圧、例えば３×10-3から５×10-2torrの窒素は、
被覆室に導入する。次いで、TiNは、硬質ニッケル被覆
物上に付着し始め、アーク電流約70Aを使用して、窒化
チタンの１μｍ厚の被覆物が、約15分で製造できる。こ
の際に、硬貨または代用硬貨の温度は、上がる。一般
に、ニッケルを硬貨ベースまたは基材とTiNとの間の中
間層として使用する時には、温度は、被覆時に約400℃
よりも高い温度にさせるべきではなく、より有利には約
370℃よりも高い温度ではない。
属付着物が最も少ない種類の汚染にさらされるならば、
代用硬貨または硬貨の元の表面を洗浄するのと同じ方法
で金属表面の洗浄を必要とする。このように、一続きの
溶剤脱脂、例えば、フレオン（FreonTM）脱脂、熱水性
洗剤溶液中での超音波スクラッビング、すすぎおよびフ
レオンTM蒸気中での乾燥が、使用できる。このような洗
浄後、硬貨または代用硬貨は、リント布を含まないグロ
ーブでさえ取り扱うべきではない。金属で被覆したての
硬貨または代用硬貨をTiN被覆のサイトに取り扱いなし
に輸送できるならば、洗浄操作は、単一の溶剤脱脂、す
すぎおよび乾燥に減少できる。次いで、十分に洗浄され
た硬貨または代用硬貨は、アークプラズマ被覆装置、例
えば、1989年５月29日出願の加国特許出願第538,430号
明細書「物体をプラズマ被覆によって着色する装置およ
び方法」に記載のものに導入する。アークプラズマ被覆
装置および方法に関する追加の背景は、米国特許第3,78
3,231号明細書、第3,625,848号明細書、第3,793,179号
明細書、第4,485,759号明細書、第4,448,799号明細書、
および第4,620,913号明細書に含まれている。真空を装
置中で引いた後、TiN被覆サイクルとしては、初期洗浄
および被覆すべき硬貨または代用硬貨とチタン陰極を含
めて安定なアークとの間で約1000Vの負バイアスでスパ
ッタリングすることによるヒートアップが挙げられる。
チタンイオンは、硬貨ニッケル付着物の表面と衝突し
て、化学吸着した酸素などの不純物の最終痕跡を除去
し、かつニッケル表面をチタンで付随的にドーピングす
る。このスパッタリングが被覆硬貨または代用硬貨の温
度を少なくとも約180℃、有利には少なくとも約200℃に
上げさせるや否や、バイアス電圧は、約300V以下に下
げ、低圧、例えば３×10-3から５×10-2torrの窒素は、
被覆室に導入する。次いで、TiNは、硬質ニッケル被覆
物上に付着し始め、アーク電流約70Aを使用して、窒化
チタンの１μｍ厚の被覆物が、約15分で製造できる。こ
の際に、硬貨または代用硬貨の温度は、上がる。一般
に、ニッケルを硬貨ベースまたは基材とTiNとの間の中
間層として使用する時には、温度は、被覆時に約400℃
よりも高い温度にさせるべきではなく、より有利には約
370℃よりも高い温度ではない。
冶金の当業者は、硬質ニッケル付着物（ニッケルリン付
着物を除く）を約250℃を超える温度にさらすことがニ
ッケル付着物の軟化を生ずるであろうことを認識するで
あろう。付着物（および下に設けられる硬貨または代用
硬貨表面）のこの軟化または焼鈍は、時間と温度との両
方の関数である。より低い温度でのより長い時間は、軟
化効果がより高い温度でのより短い時間と等価であるこ
とができる。特定の温度での焼鈍時間の増大によって、
非常に短時間焼鈍された付着物の硬さと比較して「光
輝」ニッケルの電着物の硬さをわずかに増大させること
ができることが時々認められた。このように、ニッケル
メッキ基材上へのTiNの物理的蒸着法においては、ニッ
ケルメッキ層の硬さは、一般に、減少してTiN表面およ
び電着ニッケルの焼鈍中間層を有する製品を与える。
着物を除く）を約250℃を超える温度にさらすことがニ
ッケル付着物の軟化を生ずるであろうことを認識するで
あろう。付着物（および下に設けられる硬貨または代用
硬貨表面）のこの軟化または焼鈍は、時間と温度との両
方の関数である。より低い温度でのより長い時間は、軟
化効果がより高い温度でのより短い時間と等価であるこ
とができる。特定の温度での焼鈍時間の増大によって、
非常に短時間焼鈍された付着物の硬さと比較して「光
輝」ニッケルの電着物の硬さをわずかに増大させること
ができることが時々認められた。このように、ニッケル
メッキ基材上へのTiNの物理的蒸着法においては、ニッ
ケルメッキ層の硬さは、一般に、減少してTiN表面およ
び電着ニッケルの焼鈍中間層を有する製品を与える。
本発明の範囲内と範囲外の各種の例を論ずる。この議論
においては、硬さを記載する。当業者は、これらの硬さ
が基材表面に垂直の方向で荷重15gを使用して測定され
るピッカースダイヤモンドピラミッド微少硬さ（Hv）で
あることを認識するであろう。基材は、厚さ1mm程度で
ある。ニッケル付着物は10±２μｍであり、TiN被覆物
は特に断らない限り厚さ約１μｍである。このデータを
報告する際の便宜上、すべての基材は、前記のように十
分に洗浄し；すべてのニッケル付着物は、光沢剤として
サッカリンおよび1,4−ブチンジオールを含有する「光
輝」ニッケル電気メッキ浴を使用して調製され；そして
すべてのTiN被覆物は、メッキ基剤を十分に洗浄し、次
いで、真空中でチタンイオンでスパッタリングした後に
アーク−プラズマ装置を使用して低圧窒素雰囲気中で付
着されたことを理解すべきである。
においては、硬さを記載する。当業者は、これらの硬さ
が基材表面に垂直の方向で荷重15gを使用して測定され
るピッカースダイヤモンドピラミッド微少硬さ（Hv）で
あることを認識するであろう。基材は、厚さ1mm程度で
ある。ニッケル付着物は10±２μｍであり、TiN被覆物
は特に断らない限り厚さ約１μｍである。このデータを
報告する際の便宜上、すべての基材は、前記のように十
分に洗浄し；すべてのニッケル付着物は、光沢剤として
サッカリンおよび1,4−ブチンジオールを含有する「光
輝」ニッケル電気メッキ浴を使用して調製され；そして
すべてのTiN被覆物は、メッキ基剤を十分に洗浄し、次
いで、真空中でチタンイオンでスパッタリングした後に
アーク−プラズマ装置を使用して低圧窒素雰囲気中で付
着されたことを理解すべきである。
「光輝」ニッケルの10μｍの電着被覆物を有するスザン
・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨をメッキ直後および焼
鈍直後に硬さに関して試験した。これらの試験の結果を
下記表に示す。
・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨をメッキ直後および焼
鈍直後に硬さに関して試験した。これらの試験の結果を
下記表に示す。
前記表は、加熱においてスザン・ビー・アントニー硬貨
上への光輝ニッケルのTiN層の付随的物理的蒸着が600Hv
の付近から300Hvの付近まで硬さを減少させるであろう
と予想されることを示す。
上への光輝ニッケルのTiN層の付随的物理的蒸着が600Hv
の付近から300Hvの付近まで硬さを減少させるであろう
と予想されることを示す。
試験１のように推測された硬さ、即ち、約590Hv〜約620
Hvの範囲内の硬さの光輝ニッケルの10μｍの付着物をそ
の上に有する多数のスザン・ビー・アントニー硬貨を前
記加国特許出願第538,430号明細書に開示のように修正
された米国ミネソタ州セントポール55101のマルチ−ア
ーク・バキューム・システムズ・インコーポレーテッド
によって基本的に供給されている装置中でTiNで被覆し
た。この装置において、真空を引いた後、アークを、チ
タン陰極と陽極との間で約20Vの電圧および70A付近のア
ンペア数においてあてた。少なくとも２個のアーク源間
の振動ラックに装着された硬貨に最初に約1000Vの負電
位を印加する。このことは、陰極から放出されたチタン
イオンを硬貨に衝突させ、硬貨表面をスパッター洗浄さ
せ、ニッケル表面をチタンでドーピングさせる。スパッ
タリングの数分後（この際に硬貨は約200℃に昇温す
る）、バイアス電圧を−1000Vから約−400Vに下げ、約3
0m torrの圧力における窒素を被覆室に入れる。これら
の工程の結果は、TiNでのニッケルメッキ硬貨表面の被
覆の開始を生じさせる。TiN約0.1μｍを付着した後、バ
イアス電圧を再度約−250Vに下げ、TiN約１μｍが付着
されるまで、付着を続ける。この際に、バイアス電圧お
よびアークアンペア数は、硬貨温度約288℃〜約427℃を
維持するために調節する。この方法で製造された硬貨
は、少なくとも約1000Hvの硬さ（前記のように試験）を
有する。
Hvの範囲内の硬さの光輝ニッケルの10μｍの付着物をそ
の上に有する多数のスザン・ビー・アントニー硬貨を前
記加国特許出願第538,430号明細書に開示のように修正
された米国ミネソタ州セントポール55101のマルチ−ア
ーク・バキューム・システムズ・インコーポレーテッド
によって基本的に供給されている装置中でTiNで被覆し
た。この装置において、真空を引いた後、アークを、チ
タン陰極と陽極との間で約20Vの電圧および70A付近のア
ンペア数においてあてた。少なくとも２個のアーク源間
の振動ラックに装着された硬貨に最初に約1000Vの負電
位を印加する。このことは、陰極から放出されたチタン
イオンを硬貨に衝突させ、硬貨表面をスパッター洗浄さ
せ、ニッケル表面をチタンでドーピングさせる。スパッ
タリングの数分後（この際に硬貨は約200℃に昇温す
る）、バイアス電圧を−1000Vから約−400Vに下げ、約3
0m torrの圧力における窒素を被覆室に入れる。これら
の工程の結果は、TiNでのニッケルメッキ硬貨表面の被
覆の開始を生じさせる。TiN約0.1μｍを付着した後、バ
イアス電圧を再度約−250Vに下げ、TiN約１μｍが付着
されるまで、付着を続ける。この際に、バイアス電圧お
よびアークアンペア数は、硬貨温度約288℃〜約427℃を
維持するために調節する。この方法で製造された硬貨
は、少なくとも約1000Hvの硬さ（前記のように試験）を
有する。
累積質量損失（mg）／硬貨ｇを摩耗試験時間（日）の関
数として示すグラフである図面を参照する。曲線１は、
スザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の平均摩耗を示
す。曲線２は、TiNの１μｍの層で直接被覆されたスザ
ン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の平均摩耗を示す。
曲線３は、純ニッケルカナダクォーター硬貨の平均摩耗
を示す。曲線４は、光輝ニッケル10μｍおよびTiN1μｍ
で被覆されたスザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の
平均摩耗を示す。曲線５は、TiNで直接被覆されたカナ
ダクォーターの摩耗速度を示す。図面は、厳密には図の
摩耗速度点から、スザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬
貨上に直接被覆されたTiNが硬貨の耐摩耗性を改良しな
いことを示す。米国政府がその耐摩耗性では満足すると
仮定すると、数の摩耗速度は、直接メッキされた金色の
硬貨の満足な性能を示すであろう。しかしながら、曲線
２の硬貨の目視は、試験で３または４日程度の早期に厳
しいハイライト（highlight）および縁部摩耗を示し
た。逆に、光輝ニッケルをTiN被覆前に電着した硬貨の
場合には、本質上何の摩耗も、ハイライトなども試験期
間にわたって生じなかった（曲線４）。曲線３は、ニッ
ケル製硬貨の耐摩耗性がキュプロニッケルクラッド硬
貨、即ち、スザン・ビー・アントニーU.S.ドルと本発明
の実質上耐摩耗性のニッケルメッキTiN被覆硬貨との間
の中間であることを示すために包含される。驚異的なこ
とに、曲線３と曲線５との間の差の比較によって示され
るように、カナダクォーターなどのニッケル硬貨をTiN
で直接被覆することは、TiNをキュプラニッケル面硬貨
上の硬質ニッケル電着物にわたって適用することによっ
て与えられる改良と同じ位有意には耐摩耗性を改良しな
い。
数として示すグラフである図面を参照する。曲線１は、
スザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の平均摩耗を示
す。曲線２は、TiNの１μｍの層で直接被覆されたスザ
ン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の平均摩耗を示す。
曲線３は、純ニッケルカナダクォーター硬貨の平均摩耗
を示す。曲線４は、光輝ニッケル10μｍおよびTiN1μｍ
で被覆されたスザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬貨の
平均摩耗を示す。曲線５は、TiNで直接被覆されたカナ
ダクォーターの摩耗速度を示す。図面は、厳密には図の
摩耗速度点から、スザン・ビー・アントニーU.S.ドル硬
貨上に直接被覆されたTiNが硬貨の耐摩耗性を改良しな
いことを示す。米国政府がその耐摩耗性では満足すると
仮定すると、数の摩耗速度は、直接メッキされた金色の
硬貨の満足な性能を示すであろう。しかしながら、曲線
２の硬貨の目視は、試験で３または４日程度の早期に厳
しいハイライト（highlight）および縁部摩耗を示し
た。逆に、光輝ニッケルをTiN被覆前に電着した硬貨の
場合には、本質上何の摩耗も、ハイライトなども試験期
間にわたって生じなかった（曲線４）。曲線３は、ニッ
ケル製硬貨の耐摩耗性がキュプロニッケルクラッド硬
貨、即ち、スザン・ビー・アントニーU.S.ドルと本発明
の実質上耐摩耗性のニッケルメッキTiN被覆硬貨との間
の中間であることを示すために包含される。驚異的なこ
とに、曲線３と曲線５との間の差の比較によって示され
るように、カナダクォーターなどのニッケル硬貨をTiN
で直接被覆することは、TiNをキュプラニッケル面硬貨
上の硬質ニッケル電着物にわたって適用することによっ
て与えられる改良と同じ位有意には耐摩耗性を改良しな
い。
法令の条項に従って、本発明の特定の態様をここに例示
しかつ説明したが、当業者は、特許請求の範囲によって
カバーされる本発明の形態で変形を施すことができるこ
と、および本発明の或る特徴が他の特徴の対応の使用な
しに有利に時々使用できることを理解するであろう。
しかつ説明したが、当業者は、特許請求の範囲によって
カバーされる本発明の形態で変形を施すことができるこ
と、および本発明の或る特徴が他の特徴の対応の使用な
しに有利に時々使用できることを理解するであろう。
図は各種の硬貨および被覆物の場合の単位重量損失vs時
間の関係を示すグラフである。 ４……本発明の耐摩耗性ニッケルメッキTiN被覆硬貨を
示す曲線。
間の関係を示すグラフである。 ４……本発明の耐摩耗性ニッケルメッキTiN被覆硬貨を
示す曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド、オーガスタス、ブラッドフォ ード カナダ国オンタリオ州、ウッドブリッジ、 アンドルー、パーク、216 (72)発明者 ブルース、ランドルフ、コナード カナダ国オンタリオ州、オークビル、ボー ルサム、ドライブ、153 (72)発明者 ダグラス、アルバート、ホープ カナダ国オンタリオ州、ミッシソーガ、ウ ォディング、クレッセント、2356 (56)参考文献 特開 昭59−47374（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも１つの主要表面上にインプリン
トを有するディスク状金属基材上に硬質ニッケル、硬質
コバルト、クロムおよびそれらの合金のうちから選ばれ
た金属層を、前記インプリントをおおい隠すのに不十分
な厚さで付着させ、その後、前記被覆基材を180℃以
上、430℃未満の範囲内の温度に保持しながら、厚さ0.5
〜２μｍのTiNの接着層を前記付着金属層の表面上にア
ークプラズマメッキすることを特徴とする、金色ディス
ク状耐食性金属物品の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA540903 | 1987-06-30 | ||
| CA000540903A CA1296289C (en) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | Process for producing gold-colored coinage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6428360A JPS6428360A (en) | 1989-01-30 |
| JPH0759746B2 true JPH0759746B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=4136005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63160565A Expired - Fee Related JPH0759746B2 (ja) | 1987-06-30 | 1988-06-28 | 金色ディスク状耐食性金属物品の製造法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0297830B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0759746B2 (ja) |
| AT (1) | ATE83805T1 (ja) |
| CA (1) | CA1296289C (ja) |
| DE (1) | DE3876872T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06192853A (ja) * | 1991-08-01 | 1994-07-12 | Kagawa Pref Gov | 電気めっき法で形成した皮膜と物理的気相成長法で形成した皮膜からなる表面硬化方法 |
| US5879532A (en) * | 1997-07-09 | 1999-03-09 | Masco Corporation Of Indiana | Process for applying protective and decorative coating on an article |
| EP2288004B1 (de) | 2009-08-19 | 2017-05-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Käfigläufer mit Anlaufstab |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5947374A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-17 | Mansei Kogyo Kk | 装飾品の製造方法 |
| DE3425467A1 (de) * | 1984-07-11 | 1986-01-23 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Verfahren zur verbesserung des farbeindrucks von titannitrid-schichten |
| DD244150A1 (de) * | 1985-12-13 | 1987-03-25 | Werkzeugmasch Okt Veb | Verfahren zur herstellung einer hochverschleissfesten oberflaeche |
-
1987
- 1987-06-30 CA CA000540903A patent/CA1296289C/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-06-28 AT AT88305869T patent/ATE83805T1/de not_active IP Right Cessation
- 1988-06-28 DE DE8888305869T patent/DE3876872T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-06-28 EP EP88305869A patent/EP0297830B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-28 JP JP63160565A patent/JPH0759746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0297830B1 (en) | 1992-12-23 |
| ATE83805T1 (de) | 1993-01-15 |
| DE3876872T2 (de) | 1993-04-29 |
| EP0297830A1 (en) | 1989-01-04 |
| DE3876872D1 (de) | 1993-02-04 |
| JPS6428360A (en) | 1989-01-30 |
| CA1296289C (en) | 1992-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |