JPH11100681A - 被覆された物品 - Google Patents

被覆された物品

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JPH11100681A
JPH11100681A JP10155120A JP15512098A JPH11100681A JP H11100681 A JPH11100681 A JP H11100681A JP 10155120 A JP10155120 A JP 10155120A JP 15512098 A JP15512098 A JP 15512098A JP H11100681 A JPH11100681 A JP H11100681A
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zirconium
titanium
compound
nickel
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Rolin W Sugg
ダブリュ.サッグ ローリン
Richard P Welty
ピー.ウエルティ リチャード
Stephen R Moysan Iii
アール.モイサン ザ サード スチーブン
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Masco Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属基体の表面に金属又は金属化合物からな
る多層被覆を付着させた該金属基体、特に高度に研磨さ
れた真鍮の外観を有し、耐腐食性及び耐摩耗性を有する
物品を与える。 【解決手段】 基体の表面の少なくとも一部分に、半光
沢ニッケルからなる層、光沢ニッケルからなる層、パラ
ジウム・ニッケル合金からなる層、ジルコニウム又はチ
タンからなる層、ジルコニウム又はチタン、及びジルコ
ニウム化合物又はチタン化合物からなる複数の交互にな
った層からなる積層状層、並びにジルコニウム化合物又
はチタン化合物からなる層を含む多層被覆を配置した上
記基体からなる物品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体、特に真鍮基
体のための多層装飾保護被覆に関する。
【0002】
【従来の技術】ランプ、三脚台、燭台、ドアノブ及び把
手等のような種々の真鍮物品については、最初その物品
の表面を高度の光沢になるまでバフ掛け及び研磨し、次
にアクリル、ウレタン、エポキシ等からなるもののよう
な保護有機被覆をその研磨した表面に適用することが現
在行われている。この系は一般には全く満足できるもの
であるが、特にもし物品が複雑な形をしていると、バフ
掛け及び研磨操作は労働集約的になる欠点がある。ま
た、既知の有機被覆は、特に物品が自然の力及び紫外線
に曝される屋外で使用される場合、必ずしも希望する程
の耐久性は持たない。従って、物品に高度に研磨した真
鍮の外観を与え、然も、摩耗抵抗及び腐食保護を与える
ことができる被覆を真鍮物品、又は実際に他の金属物品
に与えることができるならば、非常に有利であろう。本
発明は、そのような被覆を与えるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基体の表面
に多層被覆を有する該基体に関する。特に、本発明は、
金属基体、特に真鍮の表面に或る特定の種類の金属又は
金属化合物からなる複数の積層した層を付着させた該金
属基体に関する。被覆は装飾的で、腐食及び摩耗に対す
る抵抗も与える。被覆は高度に研磨された真鍮の外観を
与える。従って、その被覆を有する物品の表面は、高度
に研磨した真鍮物品に類似している。
【0004】
【課題を解決するための手段】基体の表面上に直接付着
させた第一層は、ニッケルからなる。第一層は一体的な
ものでもよく、或は好ましくは、それは二つの異なった
層、例えば、基体の表面に直接付着させた半光沢(semi-
bright)ニッケル層及びその半光沢ニッケル層の上に重
ねられた光沢ニッケル層からなっていてもよい。そのニ
ッケル層の上に、パラジウム合金、好ましくはパラジウ
ム/ニッケル合金からなる層を配置する。パラジウム合
金層の上に、耐火性非貴金属からなる層が存在する。そ
の耐火性金属層の上に、ジルコニウム化合物、チタン化
合物、ハフニウム化合物、又はタンタル化合物、好まし
くはチタン化合物又はジルコニウム化合物、例えば、窒
化ジルコニウム又は窒化チタンのような耐火性非貴金属
化合物、及びジルコニウム、チタン、ハフニウム、又は
タンタル、好ましくはジルコニウム又はチタンのような
耐火性非貴金属からなる複数の交互になった層からなる
積層状(sandwich)層が存在する。その積層状層の上に、
耐火性非貴金属化合物、好ましくはチタン化合物、又は
ジルコニウム化合物、例えば、窒化ジルコニウム又は窒
化チタンからなる層が存在する。耐火性非貴金属化合物
層上には、耐火性非貴金属、好ましくはジルコニウム又
はチタンと、酸素と、窒素との反応生成物からなる一番
上の層が配置されている。
【0005】ニッケル及びパラジウム合金層は、電気メ
ッキによって適用する。ジルコニウムのような耐火性金
属、ジルコニウム化合物のような耐火性金属化合物、及
び耐火性非貴金属と、酸素と、窒素との反応生成物の層
は、イオンスパッタリング蒸着のような蒸着法により適
用されるのが好ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】基体12は、銅、鋼、真鍮、タン
グステン、ニッケル合金等のようなどのようなメッキ可
能な金属、又は合金基体でもよい。好ましい態様として
は、基体は真鍮である。
【0007】ニッケル層13を、周知の慣用的電気メッ
キ法により基体12の表面上に付着させる。これらの方
法には、例えば、メッキ溶液としてワッツ(Watts)浴の
ような周知の慣用的電気メッキ浴を用いることが含まれ
る。そのような周知の浴は、硫酸ニッケル、塩化ニッケ
ル、及び硼酸を水に溶解したものを含んでいるのが典型
的である。周知の市販されている塩化物、スルファミン
酸塩、及びフルオロ硼酸塩メッキ溶液も全て用いること
ができる。これらの浴は、場合により、レベリング剤、
艶出し剤等のような機能を果たす多数の周知の慣用的化
合物、多くは有機化合物を含んでいてもよい。鏡のよう
に輝いたニッケル層を生じさせるために、分類(class)
Iからの少なくとも一種の艶出し剤、及び分類IIからの
少なくとも一種の艶出し剤をメッキ溶液に添加する。分
類I艶出し剤は、硫黄を含む有機化合物である。分類II
艶出し剤は、硫黄を含まない有機化合物である。分類II
艶出し剤は、レベリングも起こすことがあり、硫黄含有
分類I艶出し剤を用いずにメッキ浴に添加した場合、半
光沢ニッケル付着物を与える結果になる。分類I艶出し
剤には、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含まれる。分類II艶出
し剤は、一般に不飽和有機物質であり、例えば、アセチ
レン系又はエチレン系アルコール、エトキシル化及びプ
ロポキシル化アセチレン系アルコール、クマリン、及び
アルデヒドのようなものがある。これらの分類I及び分
類IIの艶出し剤は当業者に周知であり、容易に商業的に
入手することができる。それらは、就中、言及すること
によりここに組み入れる米国特許第4,421,611
号明細書に記載されている。
【0008】ニッケル層13は、例えば、半光沢ニッケ
ル又は光沢ニッケルからなる一体的層でもよく、或はそ
れは、例えば、半光沢ニッケルからなる一つの層及び光
沢ニッケルからなる一つの層を含む二重層でもよい。ニ
ッケル層の厚さは一般に約100×10-6(0.000
1)インチ〜約3,500×10-6(0.0035)イ
ンチの範囲にある。
【0009】当業者に周知のように、ニッケル層を基体
上に付着する前に、基体を周知の慣用的酸活性化浴中に
浸漬することにより酸活性化にかける。
【0010】図面に例示した一つの好ましい態様では、
ニッケル層13は二つの異なったニッケル層14及び1
6から実際に構成されている。層14は半光沢ニッケル
からなるのに対し、層16は光沢ニッケルからなる。こ
の二重ニッケル層は、下の基体に対し改良された腐食保
護を与える。基体12の表面上に直接、硫黄を含まない
半光沢メッキ14を付着する。次に半光沢ニッケル層1
4を有する基体12を光沢ニッケルメッキ浴中に入れ、
半光沢ニッケル層14の上に光沢ニッケル層16を付着
させる。
【0011】半光沢ニッケル層及び光沢ニッケル層の厚
さは、少なくとも腐食保護を与えるのに効果的な厚さと
する。一般に、半光沢ニッケル層の厚さは、少なくとも
約50×10-6(0.00005)インチ、好ましくは
少なくとも約100×10-6(0.0001)インチ、
一層好ましくは少なくとも約150×10-6(0.00
015)インチである。厚さの上限は一般に特に限定す
る必要はなく、コストのような二次的考察によって左右
される。しかし、一般には約1,500×10 -6(0.
0015)インチ、好ましくは約1,000×10
-6(0.001)インチ、一層好ましくは約750×1
-6(0.00075)インチの厚さを越えるべきでは
ない。光沢ニッケル層16は、一般に少なくとも約50
×10-6(0.00005)インチ、好ましくは少なく
とも約125×10-6(0.000125)インチ、一
層好ましくは少なくとも約250×10-6(0.000
25)インチの厚さを有する。光沢ニッケル層の厚さの
上限は特に限定する必要はなく、一般にコストのような
考察によって支配される。しかし、一般には約2,50
0×10-6(0.0025)インチ、好ましくは約2,
000×10-6(0.0002)インチ、一層好ましく
は約1,500×10-6(0.0015)インチの厚さ
を越えるべきではない。光沢ニッケル層16は、基体上
の欠陥を覆うか又は充填する傾向のあるレベリング層の
ような機能も果たす。
【0012】光沢ニッケル層16の上に、パラジウム合
金からなる層20を配置する。パラジウム合金、好まし
くはパラジウム/ニッケル合金層20は、就中、22の
ような耐火性金属、例えばジルコニウム含有層とニッケ
ル層との間の電池的結合を減少させる働きをする。
【0013】パラジウム/ニッケル合金層20は、約5
0:50〜約95:5、好ましくは約60:40〜約9
0:10、一層好ましくは約70:30〜約85:15
のパラジウム対ニッケルの重量比を有する。
【0014】パラジウム/ニッケル合金層は、電気メッ
キを含めた周知の慣用的被覆付着法のいずれかによりニ
ッケル層上に付着させることができる。パラジウム電気
メッキ法は当業者に周知である。一般に、それらは、塩
化第一パラジウムアミン塩(palladious amine chloride
salt)のようなパラジウム塩又は錯体、硫酸ニッケルア
ミンのようなニッケル塩、有機艶出し剤等を使用するこ
とを含んでいる。パラジウム/ニッケル及びパラジウム
電気メッキ法及び浴の幾つかの例は、米国特許第4,8
49,303号、第4,463,660号、第4,41
6,748号、第4,428,820号、第4,62
2,110号、第4,552,628号、第4,62
8,165号、第4,487,665号、第4,49
1,507号、第4,545,869号、及び第4,6
99,697号明細書(これら全ては言及によりここに
組み入れる)に記載されている。
【0015】パラジウム合金、好ましくはパラジウム/
ニッケル合金層20の厚さは、22のような耐火性金
属、例えばジルコニウム含有層とニッケル層16との間
の電池的結合を減少させるのに少なくとも有効な厚さで
ある。一般に、この厚さは、少なくとも約2×10
-6(0.000002)インチ、好ましくは少なくとも
約5×10-6(0.000005)インチ、一層好まし
くは少なくとも約10×10 -6(0.00001)イン
チである。厚さ範囲の上限は特に限定する必要はなく、
一般に経済的考察に依存する。一般には約100×10
-6(0.0001)インチ、好ましくは約70×10-6
(0.00007)インチ、一層好ましくは約60×1
-6(0.00006)インチの厚さを越えるべきでは
ない。
【0016】パラジウム・ニッケル合金中のパラジウム
対ニッケルの重量比は、就中、メッキ浴中のパラジウム
(その塩の形)及びニッケル(その塩の形)の濃度に依
存する。浴中のパラジウム塩濃度、又はニッケル塩濃度
に対する比率が大きい程、パラジウム/ニッケル合金中
のパラジウム比率は大きくなる。
【0017】パラジウム合金、好ましくパラジウム/ニ
ッケル合金層20の上に、ハフニウム、タンタル、ジル
コニウム又はチタン、好ましくはジルコニウム又はチタ
ン、一層好ましくはジルコニウムのような耐火性非貴金
属からなる層22を配置する。
【0018】層22は、真空被覆、イオンスパッタリン
グのような物理蒸着等のような周知慣用的方法により層
20の上に付着する。イオンスパッタリング法及び装置
は、就中、T.ファン・ボラス(Van Borous)「平面マグ
ネトロン・スパッタリング;新工業的被覆法」(Planar
Magnetron Sputtering; A New Industrial Coating Tec
hnique), Solid State Technology, Dec. 1976, pp. 62
-66 ;U.カパツ(Kapacz)及びS.シュルツ(Schulz)
「装飾被覆の工業的適用−スパッター・イオン・メッキ
法の原理及び長所」(Industrial Application of Decor
ative Coatings -Principle and Advantages of the Sp
utter Ion Plating Process), Soc. Vac.Coat., Proc.
34th Arn. Techn. Conf., Philadelphia, U.S.A., 199
1, 48-61;米国特許第4,162,954号及び第4,
591,418号明細書(これらの全ては言及によりこ
こに組み入れる)に記載されている。
【0019】簡単に言えば、イオンスパッター蒸着法で
は、カソードになるジルコニウムターゲットのような耐
火性金属及び基体を真空室中に入れる。室中の空気を除
去して室中に真空状態を生じさせる。その室中へアルゴ
ンのような不活性ガスを導入する。ガス粒子をイオン化
しターゲットへ向けて加速し、ジルコニウム原子をたた
き出す。典型的には、その時たたき出されたターゲット
材料は、基体上の被覆フイルムとして付着する。
【0020】層22は、一般に少なくとも約0.25×
10-6(0.00000025)インチ、好ましくは少
なくとも約0.5×10-6(0.0000005)イン
チ、一層好ましくは少なくとも約1×10-6(0.00
0001)インチである厚さを有する。厚さ範囲の上限
は特に限定する必要はなく、コストのような副次的考察
に依存する。しかし、一般には層20は、約50×10
-6(0.00005)インチ、好ましくは約15×10
-6(0.000015)インチ、一層好ましくは約10
×10-6(0.000010)インチより厚くないのが
良い。
【0021】本発明の好ましい態様として、層22はジ
ルコニウムからなり、イオンスパッターメッキにより付
着する。
【0022】層22の上には、耐火性非貴金属化合物と
耐火性非貴金属との複数の交互になった層28及び30
からなる積層状層26を配置する。
【0023】層26は、一般に約50×10-6(0.0
0005)インチ〜約1×10-6(0.000001)
インチ、好ましくは約40×10-6(0.00004)
インチ〜約2×10-6(0.000002)インチ、一
層好ましくは約30×10-6(0.00003)インチ
〜3×10-6(0.000003)インチの厚さを有す
る。
【0024】層28を構成する耐火性非貴金属化合物に
は、ハフニウム化合物、タンタル化合物、チタン化合
物、又はジルコニウム化合物、好ましくはチタン化合物
又はジルコニウム化合物、一層好ましくはジルコニウム
化合物が含まれる。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、窒化物が好ましい。従っ
て、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、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、窒化ジルコ
ニウムが好ましい。
【0025】窒化化合物は、反応性イオンスパッタリン
グを含めた周知の慣用的反応性真空蒸着法のいずれかに
よって付着させる。反応性イオンスパッタリングは、一
般にイオンスパッタリングと同様であるが、たたき出さ
れたターゲット材料と反応するガス状物質を室中へ導入
する点が異なる。例えば、層28が窒化ジルコニウムか
らなる場合、ターゲットはジルコニウムからなり、窒素
ガスが、室中へ導入されるガス状物質である。
【0026】層28は、一般に少なくとも約2/100 ×1
-6(0.00000002)インチ、好ましくは少な
くとも約1/10×10-6(0.0000001)インチ、
一層好ましくは少なくとも約5/10×10-6(0.000
0005)インチの厚さを有する。一般に、層28は、
約25×10-6(0.000025)インチ、好ましく
は約10×10-6(0.000010)インチ、一層好
ましくは約5×10-6(0.000005)インチより
厚くないのが良い。
【0027】積層状層26中の、耐火性非貴金属化合物
層28と交互になった層30は、層22について記述し
たような耐火性非貴金属からなる。層30を構成する好
ましい金属は、チタン及びジルコニウムである。
【0028】層30は、イオンスパッター蒸着のような
周知の慣用的蒸着法又はメッキ法のいずれかにより付着
させる。
【0029】層30は、少なくとも約2/100 ×10
-6(0.00000002)インチ、好ましくは少なく
とも約1/10×10-6(0.0000001)インチ、一
層好ましくは少なくとも約5/10×10-6(0.0000
005)インチの厚さを有する。一般に、層30は、約
25×10-6(0.000025)インチ、好ましくは
約10×10-6(0.000010)インチ、一層好ま
しくは約5×10-6(0.000005)インチより厚
くないのが良い。
【0030】複数の交互になった層28及び30からな
る積層状層26は、一般に、就中、フイルムの応力を減
少させ、全フイルム硬度を増大し、化学的耐久性を改良
し、格子を再配列し、気孔及び粒子界面が全フイルムを
通って伸びないように減少させる働きをする。
【0031】積層状層26中の金属30及び金属窒化物
28の交互になった層の数は、一般に応力を減少し、化
学的抵抗を向上させるのに有効な数である。一般にこの
数は、約50〜約2の交互になった層28、30、好ま
しくは約40〜約4の層28、30、一層好ましくは約
30〜約6の層28、30である。
【0032】積層状層26を形成するのに好ましい方法
は、ジルコニウム又はチタンのような耐火性非貴金属の
層30を付着させるのにイオンスパッター・メッキを用
い、次に窒化ジルコニウム又は窒化チタンのような耐火
性非貴金属窒化物の層28を付着させるのに反応性イオ
ンスパッター・メッキを用いることによる。
【0033】イオンスパッター・メッキ中、窒素ガスの
流量は、0(窒素ガスを導入しない)と、積層状層26
中の金属及び金属窒化物28の複数の交互になった層2
8、30を形成するのに望ましい値の窒素導入量との間
で変化させる(パルス状にする)のが好ましい。
【0034】層30対28の厚さの比率は、少なくとも
約20/80、好ましくは30/70、一層好ましくは
40/60である。一般にそれは、約80/20、好ま
しくは70/30、一層好ましくは60/40より大き
くなるべきではない。
【0035】積層状層26の上に、耐火性非貴金属化合
物、好ましくは耐火性非貴金属窒化物、炭窒化物、又は
炭化物からなる層32を配置する。
【0036】層32は、ハフニウム化合物、タンタル化
合物、チタン化合物、又はジルコニウム化合物、好まし
くはチタン化合物又はジルコニウム化合物、一層好まし
くはジルコニウム化合物からなる。ハフニウム化合物、
タンタル化合物、チタン化合物、及びジルコニウム化合
物は、窒化物、炭化物、及び炭窒化物から選択される。
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、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、窒化ジルコニ
ウムが好ましい。
【0037】層32は、真空被覆、反応性イオンスパッ
タリング等のような周知の慣用的メッキ又は付着法のい
ずれかにより、層26上に付着させる。
【0038】反応性イオンスパッター蒸着は、一般にイ
オンスパッター蒸着と同様であるが、たたき出されたタ
ーゲット材料と反応するガス状物質を室中へ導入する点
が異なる。例えば、層32が窒化ジルコニウムからなる
場合、ターゲットはジルコニウムからなり、窒素ガス
が、室中へ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
り、窒化ジルコニウムの色を種々の色調の真鍮の色に類
似させることができる。
【0039】層32は、一般に少なくとも2×10
-6(0.000002)インチ、好ましくは少なくとも
4×10-6(0.000004)インチ、一層好ましく
は少なくとも6×10-6(0.000006)インチの
厚さを有する。厚さ範囲の上限は、一般に特に限定する
必要はなく、コストのような考察に依存する。一般に約
30×10-6(0.00003)インチ、好ましくは約
25×10-6(0.000025)インチ、一層好まし
くは約20×10-6(0.000020)インチの厚さ
を越えるべきではない。
【0040】窒化ジルコニウムは、それが研磨された真
鍮に最も近い外観を与えるので、好ましい被覆材料であ
る。
【0041】本発明の一つの態様として、図面に例示し
たように、耐火性非貴金属と、酸素等の酸素含有ガス
と、窒素との反応生成物からなる層34を層32の上に
配置する。本発明の実施で用いることができる金属は、
適当な条件下で、例えば、酸素及び(又は)窒素からな
る反応性ガスを用いて、金属酸化物、金属窒化物、及び
金属酸窒化物を形成することができる金属である。例え
ば、金属は、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム及び
チタンであり、好ましくはチタン及びジルコニウム、一
層好ましくはジルコニウムである。
【0042】金属と、酸素と、窒素との反応生成物は、
一般に金属酸化物、金属窒化物、及び金属酸窒化物から
なる。例えば、ジルコニウムと、酸素と、窒素との反応
生成物は、一般に酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウ
ム、及び酸窒化ジルコニウムからなる。
【0043】層34は、純粋金属ターゲット、又は酸化
物、窒化物及び(又は)金属の複合体ターゲットの反応
性スパッタリング、反応性蒸着、イオン及びイオン補助
スパッタリング、イオンメッキ、分子ビームエピタキ
シ、化学蒸着、及び液体の形の有機前駆物質からの蒸着
を含めた周知の慣用的付着法により付着することができ
る。しかし、本発明の金属反応生成物は、反応性イオン
スパッタリングにより付着させるのが好ましい。好まし
い態様として、反応性イオンスパッタリングを、酸素及
び窒素を同時に導入しながら用いる。
【0044】酸化ジルコニウム及び窒化ジルコニウム合
金を含めたこれらの金属酸化物及び金属窒化物、及びそ
れらの製造及び付着は、慣用的なもので周知であり、就
中、米国特許第5,367,285号明細書(その記載
は言及によりここに組み入れる)に記載されている。
【0045】別の態様として、耐火性金属と、酸素と、
窒素との反応生成物からなる層34の代わりに、それは
耐火性非貴金属酸化物からなる。層34を構成する耐火
性金属酸化物には、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸
化ジルコニウム、及び酸化チタン、好ましくは酸化チタ
ン及び酸化ジルコニウム、一層好ましくは酸化ジルコニ
ウムが含まれるが、それらに限定されるものではない。
これらの酸化物及びそれらの製造は慣用的なもので周知
である。
【0046】金属と、酸素と、窒素との反応生成物又は
金属酸化物を含む層34は、一般に改良された酸抵抗性
を与えるのに少なくとも有効な厚さを有する。一般にこ
の厚さは、少なくとも約5/100 ×10-6(0.0000
0005)インチ、好ましくは少なくとも約1/10×10
-6(0.0000001)インチ、一層好ましくは少な
くとも約0.15×10-6(0.00000015)イ
ンチである。一般に金属酸窒化物層は、約5×10
-6(0.000005)インチ、好ましくは約2×10
-6(0.000002)インチ、一層好ましくは約1×
10-6(0.000001)インチより厚くないのが良
い。
【0047】本発明を一層容易に理解できるようにする
ため、次の実施例を与える。この実施例は例示のためで
あって、本発明をそれに限定するものではない。
【0048】
【実施例】
例1 真鍮ドア盾形金具を、8.9〜9.2のpH及び180
〜200°Fの温度に維持した周知の標準石鹸、洗浄
剤、凝集防止剤等を含む慣用的浸漬クリーナー浴中に3
0分間入れた。次にその真鍮盾形金具を、慣用的超音波
アルカリ性クリーナー浴に6分間入れた。超音波クリー
ナー浴は8.9〜9.2のpHをもち、約160〜18
0°Fの温度に維持し、周知の慣用的石鹸、洗浄剤、凝
集防止剤等を含んでいた。超音波クリーニングした後、
盾形金具を濯ぎ、慣用的アルカリ性電気クリーナー浴に
約2分間入れた。電気クリーナー浴には、不溶性の鋼ア
ノードが沈めてあり、約140〜180°Fの温度、約
10.5〜11.5のpHに維持し、慣用的標準洗浄剤
を含んでいた。次に盾形金具を2度濯ぎ、慣用的酸活性
化浴中に約1分間入れた。酸活性化剤浴は、約2.0〜
3.0のpHをもち、周囲の温度で、フッ化ナトリウム
系酸塩を含んでいた。次に盾形金具を2度濯ぎ、半光沢
ニッケルメッキ浴に約10分間入れた。半光沢ニッケル
浴は周知の慣用的浴で、約4.2〜4.6のpHをも
ち、約130〜約150°Fの温度に維持し、NiSO
4 、NiCl2 、硼酸、艶出し剤を含んでいた。盾形金
具の表面には、約250×10-6(0.00025)イ
ンチの平均厚さを持つ半光沢ニッケル層が付着した。
【0049】半光沢ニッケル層を有する盾形金具を、次
に2度濯ぎ、光沢ニッケルメッキ浴に約24分間入れ
た。光沢ニッケル浴は、一般に慣用的浴であって、約1
30〜150°Fの温度、約4.0〜4.8のpHに維
持し、NiSO4 、NiCl2、硼酸、艶出し剤を含ん
でいた。半光沢ニッケル層の上には、約750×10-6
(0.00075)インチの平均厚さを持つ光沢ニッケ
ル層が付着した。半光沢及び光沢ニッケルメッキした盾
形金具を3回濯ぎ、慣用的パラジウム/ニッケルメッキ
浴の中に約4分間入れた。パラジウム・ニッケルメッキ
浴は、約85〜100°Fの温度、約7.8〜8.5の
pHを持ち、不溶性白金化ニオブアノードを用いてい
た。この浴は、約6〜8g/lのパラジウム(金属とし
て)、2〜4g/lのニッケル(金属として)、NH4
Cl、湿潤剤、及び艶出し剤を含んでいた。パラジウム
層の上に、約37×10-6(0.000037)インチ
の平均厚さを有するパラジウム/ニッケル合金(約80
重量%のパラジウム及び20重量%のニッケル)が付着
した。パラジウム/ニッケル層を付着した後、その盾形
金具を、超音波濯ぎを含め5回濯ぎ、高温空気で乾燥し
た。
【0050】パラジウム/ニッケルメッキした盾形金具
を、イオンスパッター・メッキ用容器中へ入れた。この
容器は、ドイツのレイボルド(Leybold)A.G.から市
販されているステンレス鋼真空容器である。この容器は
全体的に円筒状の囲みを有し、その中にポンプによって
減圧するのに適合した真空室を有する。室中へのアルゴ
ンの流量を変えるための調節可能なバルブにより、室を
アルゴンガス源に接続した。更に、窒素ガスの二つの源
を室に、その室への窒素の流量を変化させるための調節
可能なバルブにより接続した。
【0051】二つの対のマグネトロン型ターゲット組立
体を、室中に互いに間隔をあけて取付け、可変D.C.
電源の負出力端子に接続した。ターゲットはカソードを
構成し、室壁はターゲットカソードに対する共通のアノ
ードになっていた。ターゲット材料はジルコニウムから
なっていた。
【0052】基体、即ち、盾形金具を運ぶ基体キャリヤ
ーを配備し、例えば、それは室の頂部から吊り下げても
よく、マグネトロンターゲット組立体の各対の間にその
基体を運ぶように速度可変モーターにより回転させた。
キャリヤーは伝導性で、可変D.C.電源の負の出力端
子へ電気的に接続した。
【0053】メッキした盾形金具を、イオンスパッター
・メッキ容器中の基体キャリヤーに取付けた。真空室を
約5×10-3ミリバールの圧力まで減圧し、輻射性電気
抵抗加熱器により約400℃へ加熱した。ターゲット材
料をスパッターしてその表面から汚染物を除去すること
により清浄にした。スパッター・クリーニングは、約1
8アンペアの電流を与えるのに充分な電力をカソードへ
印加し、約200標準cm3 /分の速度でアルゴンガス
を導入することにより約1/2 分間行なった。スパッター
・クリーニング中、約3×10-3ミリバールの圧力を維
持した。
【0054】次に低圧食刻法により盾形金具を清浄にし
た。低圧食刻法は約5分間行い、負D.C.電位を盾形
金具へ印加し、それを1分間に亙って約1200ボルト
から約1400ボルトへ上昇させ、約3.6アンペアの
電流を生ずるようにカソードへD.C.電力を印加する
ことを含んでいた。アルゴンガスを、1分間に亙り約8
00から約1000標準cm3 /分へ増大する速度で導
入し、圧力を約1.1×10-2ミリバールに維持した。
盾形金具をマグネトロンターゲット組立体の間で1分間
当たり1回転の速度で回転させた。次に盾形金具を高圧
食刻クリーニング法に約15分間かけた。高圧食刻法で
は、アルゴンガスを真空室へ、10分間に亙り約500
から650標準cm3 /分へ増大させる速度で(即ち、
最初は500sccmの流量で、10分後は650sc
cmの流量にし、高圧食刻工程の残りの時間中、650
sccmを維持する速度で)真空室中へ導入し、圧力を
約2×10-1ミリバールに維持し、負電位を盾形金具に
適用し、それを10分間で約1400ボルトから200
0ボルトへ上昇した。盾形金具を、マグネトロンターゲ
ット組立体の間で約1分当たり1回転で回転させた。容
器中の圧力は約2×10-1ミリバールに維持した。
【0055】次に盾形金具を別の低圧食刻クリーニング
工程に約5分間かけた。この低圧食刻クリーニング工程
中、約1400ボルトの負電位を盾形金具に印加し、
D.C.電力をカソードに印加して約2.6アンペアの
電流を生じさせ、アルゴンガスを、5分間に亙り約80
0sccm(標準cm3 /分)から約1000sccm
へ増大する速度で真空室中へ導入した。圧力を約1.1
×10-2ミリバールに維持し、盾形金具を約1rpmで
回転させた。
【0056】ターゲット材料を、約18アンペアの電流
を生じさせるのに充分な電力をカソードに印加し、約1
50sccmの速度でアルゴンガスを導入し、約3×1
-3ミリバールの圧力を維持することにより、約1分間
再びスパッター・クリーニングした。
【0057】クリーニング工程中、盾形金具とマグネト
ロンターゲット組立体との間にシールドを挿入し、ター
ゲット材料が盾形金具に付着するのを防いだ。
【0058】シールドを除去し、盾形金具の錫・ニッケ
ル合金層の上に、約3×10-6(0.000003)イ
ンチの平均厚さを有するジルコニウム層を4分間に亙り
付着させた。このスパッター付着法は、約18アンペア
の電流を生じさせるD.C.電力をカソードへ印加し、
約450sccmで容器中へアルゴンを導入し、約6×
10-3ミリバールの圧力を容器中に維持し、盾形金具を
約0.7回転/分で回転させることからなっていた。
【0059】ジルコニウム層を付着させた後、窒化ジル
コニウム層とジルコニウム層とが交互になった積層状層
をそのジルコニウム層の上に付着した。アルゴンガスを
約250sccmの速度で真空室中へ導入した。D.
C.電力をカソードへ印加し、約18アンペアの電流を
与えた。約200ボルトのバイアス電圧を基体に印加し
た。窒素ガスを約80sccmの初期流量で導入した。
次に窒素の流量を0か又は0に近い値へ減少した。この
パルス状窒素導入は、約50%の使用率で行われるよう
に設定した。約10分間パルス状導入を継続し、夫々約
1×10-6(0.000001)インチの平均厚さを有
する約六つの層を有する積層状層を与えた。その積層状
層は、約6×10-6(0.000006)インチの平均
厚さを持っていた。
【0060】窒化ジルコニウムとジルコニウムとの交互
になった層からなる積層状層を付着させた後、平均約1
0×10-6(0.00001)インチの厚さを有する窒
化ジルコニウム層を、約20分間に亙り積層状層の上に
付着した。この工程では、約6.3×10〜11アンペ
アの部分的イオン電流を維持するように窒素を調節し
た。アルゴン、D.C.電力、バイアス電圧は上述のよ
うに維持した。
【0061】窒化ジルコニウムの層の付着が完了した
時、約30秒の時間に亙って平均約0.25×10
-6(0.00000025)インチの厚さを有するジル
コニウムと、酸素と、窒素との反応生成物からなる薄い
層を付着した。この工程では、アルゴンの導入を約25
0sccmに維持し、カソード電流を約18アンペアに
維持し、バイアス電圧を約200ボルトに維持し、窒素
流を約80sccmに設定した。酸素は約20sccm
の流量で導入した。
【0062】本発明の或る態様について例示の目的で記
述してきたが、本発明の一般的範囲内には種々の態様及
び修正が可能であることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面に多層被覆を付着させた基体の一部分の断
面図である。
【符号の説明】
12 基体 13 ニッケル層 14 半光沢ニッケル層 16 光沢ニッケル 20 パラジウム・ニッケル合金層 22 耐火性非貴金属層 26 積層状層 28 耐火性非貴金属化合物層 30 耐火性非貴金属層 32 耐火性非貴金属化合物層 34 耐火性非貴金属・酸素・窒素反応生成物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブン アール.モイサン ザ サー ド アメリカ合衆国 ペンシルバニア州ダグラ スビル,ホールマン ロード 464

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体の表面の少なくとも一部分に、 半光沢ニッケルからなる層、 光沢ニッケルからなる層、 パラジウム・ニッケル合金からなる層、 ジルコニウム又はチタンからなる層、 ジルコニウム又はチタン、及びジルコニウム化合物又は
    チタン化合物からなる複数の交互になった層、並びにジ
    ルコニウム化合物又はチタン化合物からなる層を含む多
    層被覆を配置した上記基体からなる物品。
  2. 【請求項2】 ジルコニウム又はチタンからなる層が、
    ジルコニウムからなる、請求項1に記載の物品。
  3. 【請求項3】 ジルコニウム化合物又はチタン化合物か
    らなる層が、ジルコニウム化合物からなる、請求項2に
    記載の物品。
  4. 【請求項4】 ジルコニウム化合物が窒化ジルコニウム
    からなる、請求項3に記載の物品。
  5. 【請求項5】 基体が真鍮からなる、請求項1に記載の
    物品。
  6. 【請求項6】 基体の表面の少なくとも一部分に、 半光沢ニッケルからなる層、 光沢ニッケルからなる層、 パラジウム・ニッケル合金からなる層、 ジルコニウム又はチタンからなる層、 ジルコニウム又はチタン、及びジルコニウム化合物又は
    チタン化合物からなる複数の交互になった層からなる積
    層状層、 ジルコニウム化合物又はチタン化合物からなる層、並び
    に酸化ジルコニウム又は酸化チタンからなる層を含む多
    層被覆を有する上記基体からなる物品。
  7. 【請求項7】 ジルコニウム又はチタンからなる層が、
    ジルコニウムからなる、請求項6に記載の物品。
  8. 【請求項8】 ジルコニウム化合物又はチタン化合物か
    らなる層が、ジルコニウム化合物からなる、請求項7に
    記載の物品。
  9. 【請求項9】 ジルコニウム化合物が窒化ジルコニウム
    からなる、請求項8に記載の物品。
  10. 【請求項10】 基体が真鍮である、請求項9に記載の
    物品。
  11. 【請求項11】 基体が真鍮である、請求項6に記載の
    物品。
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