JPH10330961A - 装飾・保護用被覆を有する物品 - Google Patents

装飾・保護用被覆を有する物品

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JPH10330961A
JPH10330961A JP10156567A JP15656798A JPH10330961A JP H10330961 A JPH10330961 A JP H10330961A JP 10156567 A JP10156567 A JP 10156567A JP 15656798 A JP15656798 A JP 15656798A JP H10330961 A JPH10330961 A JP H10330961A
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JP
Japan
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zirconium
layer
titanium
compound
article
Prior art date
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Pending
Application number
JP10156567A
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English (en)
Inventor
Richard P Welty
ピー．ウエルティ リチャード
John H Petersen
エイチ．ピーターセン ジョン
Patrick Jonte
ヨンテ パトリック
Carl W Trendelman
ダブリュ．トレンデルマン カール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Masco Corp
Original Assignee
Masco Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に光沢のある真鍮外観を与える被覆を備
え、耐摩耗性、防食性及び耐酸性を備えた物品を提供す
ること。 【解決手段】 ニッケル層；クロム層；ジルコニウム、
チタン、ハフニウム、タンタル、ジルコニウム−チタン
合金等の、耐熱性の非貴金属又は金属合金からなる層；
耐熱性の非貴金属化合物又は耐熱性の非貴金属合金化合
物、及び耐熱性の非貴金属又は耐熱性の非貴金属合金か
らなる、複数の交互になる層からなるサンドイッチ層；
耐熱性の非貴金属化合物又は金属合金化合物からなる
層；並びに耐熱性の非貴金属酸化物、耐熱性の非貴金属
合金酸化物、又は、耐熱性の非貴金属若しくは金属合金
と、酸素と、窒素との反応生成物からなる層で、被覆さ
れている物品。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物品、特に真鍮物
品の上に多層の装飾・保護用被覆を有する、上記物品に
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】蛇口、
蛇口の縁飾り板、ドアの把手、ドアのハンドル、ドアの
縁飾り板等の様々な真鍮物品で、まず初めに物品の表面
を光沢が高まるまでバフでみがいて、つやを出し、次い
でこの磨かれた表面の上に、アクリル、ウレタン、エポ
キシ等から構成されるもの等の、保護用有機コーティン
グ剤を施すことが、現在の慣行である。この系は、バフ
でみがいて、つやを出す操作が、特に物品が複雑な形状
のものである場合に、非常に労力のいるものであるとい
う欠点を有する。また、既知の有機コーティング剤は、
必ずしも望まれる程に耐久性があるとは限らず、酸によ
って化学作用を及ぼされやすい。それ故に、真鍮物品、
更にはプラスチック、セラミック又は金属のいずれかの
他の物品が、物品に、非常に光沢のある真鍮外観を与え
る被覆を備えており、耐磨耗性及び防食性を備え、ま
た、高い耐酸性を備え得る場合は、極めて有利であろ
う。本発明は、その様な被覆を与える。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、物品の表面の
少なくとも一部に蒸着させられた、多層の被覆を有す
る、プラスチック、セラミック、金属等の物品、好まし
くは金属製の物品に関する。より詳細には、或る特別な
タイプの金属又は金属化合物からなる多層に重ね合わさ
れた金属層を、物品の表面に蒸着している、物品又は基
体、特には、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、亜鉛
等の金属製の物品に関する。被覆は、装飾用であり、ま
た防腐性、耐磨耗性及び高い耐酸性を与える。被覆は、
非常に光沢のある真鍮の外観を与える、即ち、真鍮の色
調を有している。この様に、物品の上に被覆を有する物
品の表面は、非常に光沢のある真鍮の表面を真似る。
【０００４】１つの実施態様においては、物品はまず初
めに、その表面上に、１以上の電気メッキされた層を置
かれる。次いで、電気メッキされた層の一番上に、蒸気
蒸着によって、１以上の蒸着された層が置かれる。他の
実施態様においては、蒸着された層は、介在する電気メ
ッキされた層を用いずに、物品の表面の上に直接被覆さ
れる。
【０００５】物品の表面が、その上に、まず初めに連続
する１以上の電気メッキされた層を有する実施態様にお
いて、基体の表面に直接蒸着された第１の層は、ニッケ
ルで構成される。第１の層は、モノリシックであっても
よいし、例えば、基体の表面に直接蒸着された半光輝ニ
ッケル（semi-bright nickel）、及び、半光輝ニッケル
の上に重ね合わされた光輝ニッケル（bright nickel ）
等の、２つの異なるニッケル層から構成されていてもよ
い。クロムからなる層が、ニッケル層の上に置かれる。
クロム層の上に、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、
タンタル、ジルコニウム−チタン合金等の、耐熱性の非
貴金属又は金属合金、好ましくはジルコニウム、チタン
又はジルコニウム−チタン合金からなる層が置かれる。
耐熱性の金属又は耐熱性の金属合金からなる層の上に、
耐熱性の非貴金属化合物又は耐熱性の非貴金属合金化合
物、並びに、耐熱性の非貴金属又は耐熱性の非貴金属合
金からなる、交互になる層からなる、サンドイッチ層が
置かれる。サンドイッチ層の上に、耐熱性の非貴金属化
合物又は金属合金化合物からなる層が置かれる。耐熱性
の非貴金属化合物又は耐熱性の非貴金属合金化合物層の
上に、耐熱性の非貴金属酸化物、耐熱性の非貴金属合金
酸化物、若しくは、耐熱性の非貴金属又は金属合金と、
酸素と、窒素との反応生成物からなる層が置かれる。
【０００６】ニッケル及びクロム層は、電気メッキによ
って被覆される。耐熱性の非貴金属又は耐熱性の非貴金
属合金層、サンドイッチ層、耐熱性の非貴金属化合物又
は耐熱性の非貴金属合金化合物層、並びに、耐熱性の非
貴金属酸化物、耐熱性の非貴金属合金酸化物又は耐熱性
の非貴金属又は金属合金と、酸素と、窒素との反応生成
物からなる層は、カソードアーク蒸着又はスパッタリン
グ等の蒸着によって、被覆される。
【０００７】
【発明の実施の形態】物品又は基体１２は、プラスチッ
ク、セラミック、金属、金属合金等のいかなるメッキ可
能な物質から構成されていてもよい。好ましくは、銅、
鋼、真鍮、亜鉛、アルミニウム、ニッケル合金等のメッ
キ可能な金属又は金属合金である。好ましい実施態様に
おいては、基体は真鍮又は亜鉛である。
【０００８】本発明の１つの実施態様において、図１に
図示されている通り、第１の連続する層が、電気メッキ
によって、物品の表面の上に被覆される。第２の連続す
る層が、電気メッキされた層又は蒸着による層の表面上
に被覆される。この実施態様において、ニッケル層１３
は、基体１２の表面上に、従来のよく知られている電気
メッキ法によって、蒸着させられ得る。これらの方法
は、メッキ用溶液として、例えばワッツ浴（Watts bat
h）等の、従来の電気メッキ浴を使用することを含む。
典型的に、この様な浴は、硫酸ニッケル、塩化ニッケ
ル、及び、水に溶解したホウ酸を含有する。全ての塩化
物、スルファミン酸塩及びフルオロホウ酸塩メッキ溶液
もまた、使用され得る。これらの浴は、任意に、レベリ
ング剤、光沢剤等の、多くの周知で従来使用されている
化合物を含有していてもよい。鏡のように光輝くニッケ
ル層を製造するために、少なくとも１種のＩ級の光沢剤
及び少なくとも１種のＩＩ級の光沢剤を、メッキ用溶液
に添加する。Ｉ級の光沢剤は、硫黄を含有する有機化合
物である。ＩＩ級の光沢剤は、硫黄を含有しない有機化
合物である。ＩＩ級の光沢剤はまた、レベリングをもた
らし、硫黄を含有するＩ級の光沢剤を用いずに、メッキ
浴に添加された際に、半光輝ニッケルを被覆することと
なる。
【０００９】これらのＩ級の光沢剤としては、アルキル
ナフタレン及びベンゼンスルホン酸；ベンゼン及びナフ
タレンジ−及びトリスルホン酸；ベンゼン及びナフタレ
ンスルホンアミド：並びにサッカリン、ビニルスルホン
アミド、アリルスルホンアミド等のスルホンアミド及び
スルホン酸が挙げられる。ＩＩ級の光沢剤は一般に、例
えばアセチレン系アルコール又はエチレン系アルコー
ル、エトキシ化された及びプロポキシ化されたアセチレ
ン系アルコール、クマリン、アルデヒド等の不飽和有機
物質である。これらのＩ級及びＩＩ級の光沢剤は、当業
者によく知られており、容易に商業的に入手可能であ
る。それらは、特に、米国特許第４４２１６１１号明細
書に記載されており、言及することによって本明細書に
組み入れる。
【００１０】ニッケル層は、半光輝ニッケル又は光輝ニ
ッケル等の、モノリシック層から構成されてもよいし、
例えば半光輝ニッケルからなる層と光輝ニッケルからな
る層の、２つの異なるニッケル層を含有する二重の層で
あってもよい。ニッケル層の厚みは一般に、約１００万
分の１００（０．０００１００）インチ、好ましくは約
１００万分の１５０（０．０００１５０）インチから、
約１００万分の３５００（０．００３５）インチの範囲
である。
【００１１】当該技術分野では周知の通り、ニッケル層
を基体の上に蒸着する前に、基体を、従来の周知の酸浴
に置くことによって、酸活性化させる。
【００１２】図１に図示されている通りの１つの実施態
様において、ニッケル層１３は、２つの異なるニッケル
層１４及び１６から実際には成る。層１４は、半光輝ニ
ッケルで構成される一方、層１６は、光輝ニッケルで構
成される。この二重のニッケル被覆は、下にある基体に
対して高い防腐性を与える。半光輝、硫黄を含まないメ
ッキ１４は、従来の電気メッキ法によって、基体１２の
表面上に直接蒸着される。次いで、半光輝ニッケル層１
４を含む基板１２を、光輝ニッケルメッキ浴に置き、光
輝ニッケル層１６を、半光輝ニッケル層１４の上に蒸着
させる。
【００１３】半光輝ニッケル層及び光輝ニッケル層の厚
みは、高い防腐性を与えるのに効果的な厚みである。一
般に、半光輝ニッケル層の厚みは、少なくとも約１００
万分の５０（０．００００５）インチであり、好ましく
は少なくとも約１００万分の１００（０．０００１）イ
ンチ、より好ましくは少なくとも約１００万分の１５０
（０．０００１５）インチである。厚みの上限は一般
に、重要ではなく、費用等の二次的考慮によって決ま
る。しかし、一般には、約１００万分の１５００（０．
００１５）インチ、好ましくは約１００万分の１０００
（０．００１）インチ、より好ましくは約１００万分の
７５０（０．０００７５）インチの厚みを、越すべきで
はない。
【００１４】一般に、光輝ニッケル層１６の厚みは、少
なくとも約１００万分の５０（０．００００５）インチ
であり、好ましくは少なくとも約１００万分の１２５
（０．０００１２５）インチ、より好ましくは少なくと
も約１００万分の２５０（０．０００２５）インチであ
る。光輝ニッケル層の厚みの上限範囲は、重要ではな
く、費用等の考慮によって一般的には制御される。しか
し、一般には、約１００万分の２５００（０．００２
５）インチ、好ましくは約１００万分の２０００（０．
００２）インチ、より好ましくは約１００万分の１５０
０（０．００１５）インチの厚みを、越すべきではな
い。光輝ニッケル層１６はまた、基体の不備を覆う又は
埋める傾向のある、レベリング層としても機能する。
【００１５】ニッケル層１３、好ましくは光輝ニッケル
層１６の上に、クロムからなる層２１が置かれる。クロ
ム層２１は、従来の周知のクロム電気メッキ技術によっ
て、層１６の上に蒸着され得る。様々なクロムメッキ浴
に加えて、これらの技術は、Brassard「装飾用電気メッ
キ−トランジションにおける方法（Decorative Electro
plating -A Process in Transition）」、Metal Finish
ing 、１０５〜１０８頁、１９８８年６月；Zaki「クロ
ムメッキ」PF Directory、１４６〜１６０頁；米国特許
第４４６０４３８号明細書；同第４２３４３９６号明細
書；及び同第４０９３５２２号明細書に開示されてお
り、これら全ては、言及することによって本明細書に組
み入れる。
【００１６】クロムメッキ浴は、よく知られており、商
業的に入手可能である。典型的なクロムメッキ用は、ク
ロム酸又はそれらの塩、及び、硫酸塩又はフッ化物等の
触媒イオンを含有している。触媒イオンは、硫酸又はそ
の塩、並びに、フルオロケイ酸によって与えられ得る。
浴は、約１１２〜１１６°Ｆの温度下で操作され得る。
典型的には、クロムメッキでは、約５〜９ボルトで、約
１５０アンペア／平方フィートの電流密度が使用され
る。
【００１７】クロム層の厚みは一般に、少なくとも約１
００万分の２（０．０００００２）インチであり、好ま
しくは少なくとも約１００万分の５（０．０００００
５）インチ、より好ましくは少なくとも約１００万分の
８（０．０００００８）インチである。一般に厚みの上
限範囲は、重要ではなく、費用等の副次的考慮によって
決定される。しかし、一般には、クロム層の厚みは、約
１００万分の６０（０．００００６）インチ、好ましく
は約１００万分の５０（０．００００５）インチ、より
好ましくは約１００万分の４０（０．００００４）イン
チを越すべきではない。
【００１８】クロム層２１の上に、ハフニウム、タンタ
ル、ジルコニウム、チタン、ジルコニウム−チタン合金
等の耐熱性の非貴金属又は金属合金、好ましくはジルコ
ニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金、より好
ましくはジルコニウムからなる層２２が置かれる。
【００１９】層２２は、カソードアーク蒸着（ＣＡＥ）
又はスパッタリング等の蒸着を含む、従来のよく知られ
ている技術によって、層２１の上に蒸着される。スパッ
タリング技術及び装置は、特に、J.Vossen及びW.Kern
「薄膜法ＩＩ」、Academic Press、１９９１年；R.Boxm
an等「真空アーク科学及び技術に係るハンドブック」、
Noyes Pub.、１９９５年；米国特許第４１６２９５４号
明細書；及び同第４５９１４１８号明細書に開示されて
おり、これらの全ては、言及することによって本明細書
中に組み入れる。
【００２０】簡単に言うと、スパッタリング蒸着法にお
いて、カソードである、耐熱性金属（チタン又はジルコ
ニウム等）ターゲット、及び、基体は、真空チャンバー
に置かれる。チャンバー内の空気は、排気させられて、
チャンバー内に真空状態が生じている。アルゴン等の不
活性ガスを、チャンバーに導入する。ガス粒子をイオン
化させ、ターゲットまで加速させて、チタン又はジルコ
ニウム原子を取り除く。次いで、取り除かれたターゲッ
ト物質を、基体の上に被覆フィルムとして蒸着させるの
が典型的である。
【００２１】カソードアーク蒸着では、典型的に数百ア
ンペアのアークを、ジルコニウム、チタン等の金属カソ
ードの表面に打ち当てる。アークは、カソード物質を蒸
発させ、次いでそれは基体の上で凝縮され、被覆を形成
する。
【００２２】層２２の厚みは一般に、少なくとも約１０
０万分の０．２５（０．００００００２５）インチであ
り、好ましくは少なくとも約１００万分の０．５（０．
００００００５）インチ、より好ましくは少なくとも約
１００万分の１（０．０００００１）インチである。厚
みの上限範囲は、重要ではなく、費用等の考慮に一般に
は依存する。しかし、一般には、層２２は、約１００万
分の５０（０．００００５）インチ、好ましくは約１０
０万分の１５（０．００００１５）インチ、より好まし
くは約１００万分の１０インチ（０．００００１０）よ
り厚くなるべきではない。
【００２３】本発明の好ましい実施態様において、層２
２は、チタン、ジルコニウム又はジルコニウム−チタン
合金、好ましくはジルコニウムで構成され、スパッタリ
ング又はカソードアーク蒸着によって蒸着される。
【００２４】耐熱性の非貴金属化合物又は耐熱性の非貴
金属合金化合物２８、並びに、耐熱性の非貴金属又は耐
熱性の非貴金属合金３０からなる、交互になる層からな
るサンドイッチ層２６が、ジルコニウム、ジルコニウム
−チタン合金等の耐熱性金属又は耐熱性金属合金層２２
の上に置かれる。この様な構造は、図１及び図２に図示
されている（図中、２２は耐熱性金属又は耐熱性金属合
金層、好ましくはジルコニウム又はジルコニウム−チタ
ン合金を表し、２６はサンドイッチ層を表し、２８は耐
熱性の非貴金属化合物層又は耐熱性の非貴金属合金化合
物層を表し、３０は耐熱性の非貴金属層又は耐熱性の非
貴金属合金層を表す。）。
【００２５】層３０からなる耐熱性の非貴金属及び耐熱
性の非貴金属合金としては、ハフニウム、タンタル、チ
タン、ジルコニウム、ジルコニウム−チタン合金、ジル
コニウム−ハフニウム合金等が挙げられ、好ましくはジ
ルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金であ
り、より好ましくはジルコニウム、又は、ジルコニウム
−チタン合金である。
【００２６】層２８からなる耐熱性の非貴金属化合物及
び耐熱性の非貴金属合金化合物としては、ハフニウム化
合物、タンタル化合物、チタン化合物、ジルコニウム化
合物、ジルコニウム−チタン合金化合物等が挙げられ、
好ましくはチタン化合物、ジルコニウム化合物又はジル
コニウム−チタン合金化合物であり、より好ましくはジ
ルコニウム化合物である。これらの化合物は、窒化物、
炭化物及び炭窒化物から選択されるが、窒化物が好まし
い。この様に、チタン化合物は、窒化チタン、炭化チタ
ン及び炭窒化チタンから選択されるが、窒化チタンが好
ましい。ジルコニウム化合物は、窒化ジルコニウム、炭
化ジルコニウム及び炭窒化ジルコニウムから選択される
が、窒化ジルコニウムが好ましい。
【００２７】サンドイッチ層２６は一般に、約１００万
分の２（０．０００００２）インチ〜約１００万分の４
０（０．００００４）インチの平均厚みを有しており、
好ましくは約１００万分の４（０．０００００４）イン
チ〜約１００万分の３５（０．００００３５）インチで
あり、より好ましくは約１００万分の６（０．００００
０６）インチ〜約１００万分の３０（０．００００３）
インチである。
【００２８】層２８及び３０のそれぞれの厚みは一般
に、少なくとも約１００万分の０．０１（０．００００
０００１）インチであり、好ましくは少なくとも約１０
０万分の０．２５（０．００００００２５）インチ、よ
り好ましくは少なくとも約１００万分の０．５（０．０
０００００５）インチである。一般には、層２８及び３
０は、約１００万分の１５（０．００００１５）イン
チ、好ましくは約１００万分の１０（０．００００１）
インチ、より好ましくは約１００万分の５（０．０００
００５）インチより厚くするべきではない。
【００２９】サンドイッチ層２６の形成方法は、スパッ
タリング又はカソードアーク蒸着を使用して、ジルコニ
ウム、チタン等の耐熱性の非貴金属からなる層３０を蒸
着させ、次いで反応性スパッタリング又は反応性カソー
ドアーク蒸着によって、窒化ジルコニウム又は窒化チタ
ン等の耐熱性の非貴金属窒化物からなる層２８を蒸着さ
せることによる。
【００３０】好ましくは、窒素ガスの流量は、反応性ス
パッタリング等の蒸着の間、０（窒素ガスがないか、又
は、低減値が導入させられている）から、所望の値での
窒素の導入まで、変えられて（パルス化させられ）、サ
ンドイッチ層２６に、金属３０及び金属窒化物２８から
なる複数の交互になる層を形成する。
【００３１】サンドイッチ層２６中の、耐熱性の金属３
０と、耐熱性の金属化合物層２８との交互になる層の数
は一般に、少なくとも約２であり、好ましくは少なくと
も約４であり、より好ましくは少なくとも約６である。
一般に、サンドイッチ層２６中の、耐熱性の金属３０
と、耐熱性の金属化合物２８との交互になる層の数は、
約５０を超えるべきではなく、好ましくは約４０、より
好ましくは約３０を超えるべきではない。
【００３２】図１及び図２に図示されている通り、本発
明の１つの実施態様において、サンドイッチ層２６の上
に、耐熱性の非貴金属化合物又は耐熱性の非貴金属合金
化合物、好ましくは、窒化物、炭化物又は炭窒化物、よ
り好ましくは窒化物からなる層３２が蒸着されている。
【００３３】層３２は、ハフニウム化合物、タンタル化
合物、チタン化合物、ジルコニウム−チタン合金化合物
又はジルコニウム化合物、好ましくはチタン化合物、ジ
ルコニウム−チタン合金化合物又はジルコニウム化合物
であり、より好ましくはジルコニウム化合物で構成され
る。チタン化合物は、窒化チタン、炭化チタン及び炭窒
化チタンから選択されるが、窒化チタンが好ましい。ジ
ルコニウム化合物は、窒化ジルコニウム、炭窒化ジルコ
ニウム及び炭化ジルコニウムから選択されるが、窒化ジ
ルコニウムが好ましい。
【００３４】層３２は、耐摩耗性、及び例えば光沢のあ
る真鍮等の、所望の色彩又は外観を与える。層３２は、
周知の従来の、例えば反応性スパッタリングやカソード
アーク蒸着等の、蒸着技術のいづれかによって、層２６
の上に蒸着される。
【００３５】反応性カソードアーク蒸着及び反応性スパ
ッタリングは一般に、反応性ガスが、取り除かれたター
ゲット物質と反応する、チャンバーに導入されること以
外は、通常のスパッタリング及びカソードアーク蒸着と
同様である。従って、窒化ジルコニウムが層３２である
場合、カソードはジルコニウムで構成され、窒素がチャ
ンバーに導入される反応性ガスである。ジルコニウムと
反応するのに利用できる窒素の量を制御することによっ
て、窒化ジルコニウムの色を、様々な色合いの真鍮の色
と同じになるように、調節し得る。
【００３６】層３２は、耐摩耗性を与えるのに少なくと
も効果的な厚みを有する。一般にこの厚みは、少なくと
も１００万分の０．１（０．００００００１）インチで
あり、好ましくは少なくとも１００万分の１（０．００
０００１）インチ、より好ましくは少なくとも１００万
分の２（０．０００００２）インチである。厚みの上限
範囲は、一般に重要ではなく、費用等の副次的考慮に依
存する。一般には、約１００万分の３０（０．００００
３）インチ、好ましくは約１００万分の２５（０．００
００２５）インチ、より好ましくは約１００万分の２０
（０．００００２０）インチの厚みを越すべきでない。
【００３７】窒化ジルコニウムは、光沢のある真鍮の外
観を最も厳密に与える時に、好ましい被覆物質である。
【００３８】本発明の１つの実施態様において、耐熱性
の非貴金属又は金属合金と、酸素等の酸素を含有するガ
スと、窒素との反応生成物からなる層３４が、層３２の
上に蒸着される。本発明を実施する際に使用され得る金
属は、適する条件下、例えば、酸素及び窒素からなる反
応性ガス使用下で、金属酸化物及び金属窒化物の両方を
形成し得る金属である。金属は、例えば、タンタル、ハ
フニウム、ジルコニウム、ジルコニウム−チタン合金及
びチタンであり、好ましくはチタン、ジルコニウム−チ
タン合金及びジルコニウムであり、より好ましくはジル
コニウムである。
【００３９】金属又は金属合金と、酸素と、窒素との反
応生成物は一般に、金属又は金属合金の酸化物、金属又
は金属合金の窒化物、及び、金属又は金属合金のオキシ
窒化物で構成される。従って、例えば、ジルコニウム
と、酸素と、窒素との反応生成物は、酸化ジルコニウ
ム、窒化ジルコニウム及びオキシ窒化ジルコニウムから
なる。酸化ジルコニウム及び窒化ジルコニウム合金を含
む、かかる金属酸化物及び金属窒化物；それらの調製方
法；並びに蒸着は、従来のものであり、周知であり、特
に、米国特許第５３６７２８５号明細書に開示されてお
り、この開示は、言及することによって本明細書中に組
み入れる。
【００４０】層３４は、反応性スパッタリング及びカソ
ードアーク蒸着を含む、周知の、従来の蒸着技術によっ
て、蒸着され得る。
【００４１】他の実施態様では、層３４が耐熱性の金属
又は耐熱性の金属合金と、酸素と、窒素との反応生成物
で構成されるのに代わって、それは、耐熱性の非貴金属
酸化物又は耐熱性の非貴金属合金酸化物で構成される。
層３４が構成される、耐熱性の金属酸化物及び耐熱性の
金属合金酸化物としては、限定されるものではないが、
酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸
化チタン、及びジルコニウム−チタン合金の酸化物等が
挙げられ、好ましくは酸化チタン、酸化ジルコニウム、
及びジルコニウム−チタン合金の酸化物であり、より好
ましくは酸化ジルコニウムである。これらの酸化物及び
それらの調製方法は、従来のものであり、周知である。
【００４２】（ｉ）耐熱性の非貴金属又は耐熱性の非貴
金属合金、酸素及び窒素の反応生成物、又は、（ｉｉ）
耐熱性の非貴金属酸化物又は耐熱性の非貴金属合金酸化
物を含有する、層３４は一般に、高い耐酸性を与えるの
に少なくとも効果的な厚みを有する。一般にこの厚み
は、少なくとも約１００万分の０．０５（０．００００
０００５）インチであり、好ましくは少なくとも約１０
０万分の０．１（０．００００００１）インチ、より好
ましくは少なくとも約１００万分の０．１５（０．００
００００１５）インチである。一般に層３４は、約１０
０万分の５（０．０００００５）インチ、好ましくは約
１００万分の２（０．０００００２）インチ、より好ま
しくは約１００万分の１（０．０００００１）インチよ
り、厚くなるべきでない。
【００４３】図２に図示されている実施態様において、
蒸気蒸着された被覆層２２、２６、３２及び３４は、い
かなる介在する電気メッキされた層の存在なくして、基
体１２の表面上に、直接被覆されている。参照番号２
２、２６、２８、３２及び３４は、図１に対して、以前
に記載されたのと同じ層を表している。
【００４４】本発明をより容易に理解し得るために、以
下の実施例を与える。実施例は、例示であり、本発明は
それに限定されるものではない。
【００４５】
【実施例】
実施例１ ｐＨ８．９〜９．２、温度１８０〜２００°Ｆに、約１
０分間保持されている、標準で周知の石鹸、洗剤、解こ
う剤等を含有する従来の浸漬洗浄剤浴に、真鍮の蛇口を
置く。次いで、真鍮の蛇口を、従来の超音波アルカリ性
洗浄剤浴に置く。超音波洗浄剤浴のｐＨは８．９〜９．
２であり、温度約１６０〜１８０°Ｆで保持されてお
り、従来の周知の石鹸、洗剤、解こう剤等を含有する。
超音波洗浄した後、蛇口を濯いで、従来のアルカリ性の
電気洗浄浴（electro cleaner bath）に置く。電気洗浄
浴は、温度約１４０〜１８０°Ｆ、ｐＨ約１０．５〜１
１．５に保持されており、標準の従来の洗剤を含有す
る。次いで、蛇口を２度濯いで、従来の酸活性化剤浴に
置く。酸活性化剤浴のｐＨは、約２．０〜３．０で、周
囲温度であり、フッ化ナトリウムをベースとした酸の塩
を含有している。次いで、蛇口を２回濯いで、約１２分
間、光輝ニッケルメッキ浴に置く。
【００４６】光輝ニッケル浴は一般に、温度約１３０〜
１５０°Ｆ、ｐＨ約４．０に保持されており、ＮｉＳＯ
4 、ＮｉＣｌ2 、ホウ酸、及び、光沢剤を含有する、従
来の浴である。平均厚みが約１００万分の４００（０．
０００４）インチの光輝ニッケル層が、蛇口の表面上に
蒸着される。光輝ニッケルがメッキされた蛇口を３回濯
いで、次いで、従来のクロムメッキ装置を使用する、従
来の商業的に入手可能な６価のクロムメッキ浴に、約７
分間置く。６価のクロム浴は、クロム酸を約３２オンス
／ガロン含有する、従来のものであり、周知の浴であ
る。浴はまた、従来の周知のクロムメッキ添加剤も含有
している。浴は、温度約１１２〜１１６°Ｆに保持され
ており、混合された硫酸塩／フッ化物触媒を使用する。
硫酸塩に対するクロム酸の比は、約２００：１である。
約１００万分の１０（０．００００１）インチのクロム
層が、光輝ニッケル層の表面上に蒸着される。蛇口を、
脱イオン水中で完全に濯いで、次いで乾燥する。
【００４７】クロムメッキされた蛇口を、カソードアー
ク蒸着メッキ容器に置く。容器は一般に、ポンプを使用
して、排気させられるように適合させられている、真空
のチャンバーを含有する、円筒形の封入容器である。ア
ルゴンガス源は、チャンバーへのアルゴンの流量を変え
るための調節可能なバルブによって、チャンバーに接続
されている。加えて、窒素ガス源は、チャンバーへの窒
素の流量を変えるための調節可能なバルブによって、チ
ャンバーに接続されている。
【００４８】円筒形のカソードが、チャンバーの中央に
据え付けられ、可変性の直流電源の負極の出力に接続さ
れている。電源の正極側は、チャンバー壁に接続されて
いる。カソード物質は、ジルコニウムからなる。
【００４９】メッキされた蛇口を、スピンドルの上に据
え付け、その１６を、カソードの外側の回りの環の上に
据え付ける。環全体がカソードの回りを回転する一方、
それぞれのスピンドルもまたそれ自身の軸の回りを回転
し、その結果、それぞれのスピンドルの回りに据え付け
られている多数の蛇口のためのカソードを、均一に晒
す、所謂遊星運動（planetary motion）が生じる。環は
典型的には、数ｒｐｍで回転するが、それぞれのスピン
ドルは、環１回転当たり、数回転する。スピンドルは、
チャンバーから電気的に絶縁されており、バイアス電圧
が被覆の間基体にかけられ得るように、回転可能な接触
子が備えられている。
【００５０】真空チャンバーは、約５×１０-3ミリバー
ルの圧力まで排気され、約１５０℃まで加熱される。次
いで、電気メッキされた蛇口が、約５００ボルトの（負
の）バイアス電圧が電気メッキされた蛇口にかけられ
る、高バイアスアークプラズマ洗浄（high-bias arc pl
asma cleaning ）にかけられる一方、約５００アンペア
のアークが、カソードにストライクさせられ、維持させ
られる。洗浄時間は、約５分である。
【００５１】アルゴンガスが、約３×１０-2ミリバール
の圧力を維持するのに充分な速度で、導入される。平均
厚みが約１００万分の４（０．０００００４）インチの
ジルコニウム層が、３分間で、クロムメッキされた蛇口
の上に蒸着される。カソードアーク蒸着法は、カソード
に直流電力をかけて、約５００アンペアの電流の流れを
達成させ、アルゴンガスを容器に導入して、約１×１０
-2ミリバールに容器内の圧力を維持させ、そして、上記
遊星方法で、蛇口を回転させることからなる。
【００５２】ジルコニウム層を蒸着した後、サンドイッ
チ層をジルコニウム層の上に被覆する。窒素流を、定期
的に真空チャンバー内に導入する一方、アーク放電が、
約５００アンペアで続く。窒素流速はパルス化されてい
る、即ち基体に到達するジルコニウム原子が完全に反応
して窒化ジルコニウムを形成するのに充分な、最大流速
から、０に等しい最低流速又は全てのジルコニウムと完
全に反応するには不充分な幾分低めの値まで、定期的に
変えられる。窒素流パルス化の時間は、１〜２分（３０
秒〜１分ついていて、次いで切られる）である。パルス
化された蒸着のための合計時間は、約１５分であり、そ
の結果、サンドイッチは、それぞれの厚みが約１００万
分の１〜１．５インチの１０〜１５の層が積み重なるこ
ととなる。サンドイッチ層に蒸着された物質は、完全に
反応させられた窒化ジルコニウムからジルコニウム金属
（又は窒素含量が非常に少量の、不足当量の（substoic
hiometric)ＺｒＮ）まで代わる。
【００５３】サンドイッチ層を蒸着した後、窒素流速
を、５分〜１０分間、（完全に反応させられた窒化ジル
コニウムを形成するのに充分な）その最高値で放置し
て、サンドイッチ層の一番上に、厚めの「着色層」を形
成させる。この窒化ジルコニウム層を蒸着した後、窒素
及びアルゴンの流速を、それらの前の値で維持しなが
ら、約０．１標準リットル／分の更なる酸素流を、３０
秒〜１分間導入する。厚みが約１００万分の０．２〜
０．５インチの、混合された反応生成物からなる薄い層
が形成される（オキシ窒化ジルコニウム）。アークは、
この最後の蒸着期間の終盤に消され、真空チャンバーは
通気させられ、被覆された基体は除去される。
【００５４】本発明のある実施態様が、説明の目的のた
めに記載されている一方、本発明の一般的な概念の範囲
内で、様々な実施態様及び修正が可能であることを、理
解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】物品の表面上に、電気メッキ及び蒸気蒸着によ
って、置かれた多層被覆を有する、基体の一部の断面図
である（一定の縮尺に従わずに描かれている。）。
【図２】蒸着された被覆が、介在する電気メッキされた
層を用いずに、物品の表面の上に直接に被覆されている
以外は、図１と同様の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトリック ヨンテ アメリカ合衆国 インディアナ州イー ダ ンビル，エス クラウン 450，1739 (72)発明者 カール ダブリュ．トレンデルマン アメリカ合衆国 インディアナ州カーネ ル，ビビアン ドライブ 1213

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物品の表面の少なくとも一部に、 ニッケルからなる少なくとも１つの層；クロムからなる
    層；ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合
    金からなる層；ジルコニウム化合物、チタン化合物又は
    ジルコニウム−チタン合金化合物、及び、ジルコニウ
    ム、チタン又はジルコニウム−チタン合金からなる、複
    数の交互になる層からなる、サンドイッチ層；ジルコニ
    ウム化合物、チタン化合物又はジルコニウム−チタン合
    金化合物からなる層；並びに、 酸化ジルコニウム、酸化チタン又はジルコニウム−チタ
    ン合金の酸化物からなる層を含む被覆を有する、上記物
    品。
  2. 【請求項２】 ジルコニウム化合物、チタン化合物又は
    ジルコニウム−チタン合金化合物からなる層がジルコニ
    ウム化合物からなる、請求項１記載の物品。
  3. 【請求項３】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウム
    −チタン合金からなる層がジルコニウムからなる、請求
    項１記載の物品。
  4. 【請求項４】 ジルコニウム化合物、チタン化合物又は
    ジルコニウム−チタン合金化合物からなる層がジルコニ
    ウム化合物からなる、請求項３記載の物品。
  5. 【請求項５】 ジルコニウム化合物からなる層が窒化ジ
    ルコニウムからなる、請求項４記載の物品。
  6. 【請求項６】 酸化ジルコニウム、酸化チタン又はジル
    コニウム−チタン合金の酸化物からなる層が酸化ジルコ
    ニウムからなる、請求項５記載の物品。
  7. 【請求項７】 酸化ジルコニウム、酸化チタン又はジル
    コニウム−チタン合金の酸化物からなる層が酸化ジルコ
    ニウムからなる、請求項２記載の物品。
  8. 【請求項８】 ニッケルからなる少なくとも１つの層が
    ニッケルからなる１つの層からなる、請求項６記載の物
    品。
  9. 【請求項９】 ニッケルからなる少なくとも１つの層が
    ニッケルからなる１つの層からなる、請求項１記載の物
    品。
  10. 【請求項１０】 ニッケルからなる少なくとも１つの層
    がニッケルからなる、２つの異なる層からなる、請求項
    ６記載の物品。
  11. 【請求項１１】 ニッケルからなる層の１つが半光輝ニ
    ッケルからなる、請求項１０記載の物品。
  12. 【請求項１２】 ニッケルからなる第２の層が光輝ニッ
    ケルからなる、請求項１１記載の物品。
  13. 【請求項１３】 ニッケルからなる少なくとも１つの層
    がニッケルからなる、２つの異なる層からなる、請求項
    １記載の物品。
  14. 【請求項１４】 ニッケルからなる層の１つが半光輝ニ
    ッケルからなる、請求項１３記載の物品。
  15. 【請求項１５】 ニッケルからなる第２の層が光輝ニッ
    ケルからなる、請求項１４記載の物品。
  16. 【請求項１６】 物品の表面の少なくとも一部に、 ニッケルからなる少なくとも１つの層；クロムからなる
    層；ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合
    金からなる層；ジルコニウム化合物、チタン化合物又は
    ジルコニウム−チタン合金化合物、及び、ジルコニウ
    ム、チタン又はジルコニウム−チタン合金からなる、複
    数の交互になる層からなる、サンドイッチ層；ジルコニ
    ウム化合物、チタン化合物からなる層；並びに、 ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金
    と、酸素と、窒素との反応生成物からなる層を含む被覆
    を有する、上記物品。
  17. 【請求項１７】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金からなる層がジルコニウムからなる、請
    求項１６記載の物品。
  18. 【請求項１８】 ジルコニウム化合物、チタン化合物又
    はジルコニウム−チタン合金化合物からなる層がジルコ
    ニウム化合物からなる、請求項１７記載の物品。
  19. 【請求項１９】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金と、酸素と、窒素との反応生成物からな
    る層がジルコニウムと、酸素と、窒素との反応生成物か
    らなる、請求項１８記載の物品。
  20. 【請求項２０】 物品の表面の少なくとも一部に、 半光輝ニッケルからなる層；光輝ニッケルからなる層；
    クロムからなる層；ジルコニウム、チタン又はジルコニ
    ウム−チタン合金からなる層；窒化ジルコニウム、窒化
    チタン又はジルコニウム−チタン合金の窒化物、及び、
    ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金か
    らなる、複数の交互になる層からなる、サンドイッチ
    層；窒化ジルコニウム、窒化チタン又はジルコニウム−
    チタン合金の窒化物からなる層；並びに、 酸化ジルコニウム、酸化チタン又はジルコニウム−チタ
    ン合金の酸化物からなる層を含む被覆を有する、上記物
    品。
  21. 【請求項２１】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金からなる層が、ジルコニウムからなる、
    請求項２０記載の物品。
  22. 【請求項２２】 窒化ジルコニウム、窒化チタン又はジ
    ルコニウム−チタン合金の窒化物からなる層が窒化ジル
    コニウムからなる、請求項２１記載の物品。
  23. 【請求項２３】 酸化ジルコニウム、酸化チタン又はジ
    ルコニウム−チタン合金の酸化物からなる層が酸化ジル
    コニウムからなる、請求項２２記載の物品。
  24. 【請求項２４】 物品の表面の少なくとも一部に、 半光輝ニッケルからなる層；光輝ニッケルからなる層；
    クロムからなる層；ジルコニウム、チタン又はジルコニ
    ウム−チタン合金からなる層；窒化ジルコニウム、窒化
    チタン又はジルコニウム−チタン合金の窒化物、及び、
    ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金か
    らなる、複数の交互になる層からなる、サンドイッチ
    層；窒化ジルコニウム、窒化チタン又はジルコニウム−
    チタン合金の窒化物からなる層；並びにジルコニウム、
    チタン又はジルコニウム−チタン合金と、酸素と、窒素
    との反応生成物からなる層を含む被覆を有する、上記物
    品。
  25. 【請求項２５】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金からなる層がジルコニウムからなる、請
    求項２４記載の物品。
  26. 【請求項２６】 窒化ジルコニウム、窒化チタン又はジ
    ルコニウム−チタン合金の窒化物からなる層が窒化ジル
    コニウムからなる、請求項２５記載の物品。
  27. 【請求項２７】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金と、酸素と、窒素との反応生成物からな
    る層が、ジルコニウムと、酸素と、窒素との反応生成物
    からなる、請求項２５記載の物品。
  28. 【請求項２８】 物品の表面の少なくとも一部に、 ジルコニウム、チタン又はジルコニウム−チタン合金か
    らなる層；ジルコニウム化合物、チタン化合物又はジル
    コニウム−チタン合金化合物、及び、ジルコニウム、チ
    タン又はジルコニウム−チタン合金からなる、複数の交
    互になる層からなる、サンドイッチ層；ジルコニウム化
    合物、チタン化合物又はジルコニウム−チタン合金化合
    物からなる層；並びにジルコニウム、チタン又はジルコ
    ニウム−チタン合金と、酸素と、窒素との反応生成物か
    らなる層を含む被覆を有する、上記物品。
  29. 【請求項２９】 ジルコニウム化合物、チタン化合物又
    はジルコニウム−チタン合金化合物からなる層がジルコ
    ニウム化合物を含む、請求項２８記載の物品。
  30. 【請求項３０】 ジルコニウム、チタン又はジルコニウ
    ム−チタン合金からなる層がジルコニウムからなる、請
    求項２８記載の物品。
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