JPS6372868A - 耐食性、耐候性に優れた外装用建材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は加工後においても優れた耐食性、耐候性を有
するシリカ（Ｓｉ０２）被覆を施した外装用ステンレス
建材に関するものである。

従来の技術 従来より、ステンレス鋼は表面処理を施さず素地のまま
でも使える耐食性構造材料として広く使用されてきた。

しかし、最近になってさらにその表面の美麗さからイン
テリア以外にも建材の外板や屋根材などいわゆるエフス
テリアに用いられる事が多くなってきた。このような時
、常に表面を洗浄することができるならともかく、普通
はいったん建造したらそのままにされる場所が少なくな
い、このような箇所では長期使用の間に表面にいわゆる
赤い点さびを生じ、これにより本来子まれるステンレス
鋼表面特有の美麗さが失われてしまう。

建材、特に外装に用いられる建材については美観状表面
の美麗さをいつまでも保ち、長期間にわたって表面品質
が保護されることが望まれる。このような観点から、建
材用材料の耐食性をもっと向上させることが必要となっ
ている。

我々は、種々の研究を重ねた結果、非晶質シリカを主成
分とするステンレス鋼皮膜が耐食性を持つことをつきと
めた。そして上記非晶質シリカの製造法として水素ガス
中あるいは水素とアルゴンもしくは窒素などの不活性ガ
スとの混合ガス中で高温処理することにより、ステンレ
ス鋼中に存在するシリコン成分を酸化し、ステンレス鋼
表面にシリカを生成させる方法を示した（特開昭５８−
１９７２８２号）。

また、エチルシリケートを含むアルコール溶液に酸を添
加した溶液を金属表面に塗布し、４００〜１２００℃の
還元雰囲気中で加熱することにより各種金属表面にシリ
カ分を含む耐食性皮膜を形成する方法を示した（特公昭
６０−２０４６２号）。

また、無機の珪酸塩化合物の水溶液もしくはシリカゾル
の水けんだく液中で処理し、引続き光輝焼鈍を行なうこ
とによりシリカを含む耐食性皮膜を形成する方法も示し
た（特開昭５９−１８８５号）。

しかしながら、従来のステンレス鋼中シリカ成分の酸化
による方法、あるいはエチルシリケート、無機珪酸塩化
合物などの処理後に高温処理を行う方法では、シリカの
含有率が低く、またミクロ的に見て均質かつ平滑なシリ
カ被覆を施すことが難しかった。建材の場合施行時にお
いて、例えば屋根、窓枠、などの接合部分あるいは端部
などが強く加工される事があり、実際に建材が用いられ
る過程を考慮すれば、加工された状態においても優れた
耐食性、耐候性を有する事が必須条件である。しかるに
、前記のシリカ皮膜形成方法では、加工時にミクロクラ
ックの発生あるいは皮膜の剥離等を起こしやすく、強く
加工された部位での耐食性、耐候性は必ずしも充分では
なかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、加工後においても優れた耐食性、耐候性を有
するシリカ被覆を施した外装用ステンレス建材の開発を
意図したものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、ステンレス鋼の表面にＰｖＤあるいはＣＶＤ
法によりシリカ皮膜を厚み０．０１〜１ｕＬＩＩ被覆し
たことを特徴とする耐食性、耐候性に優れた外装用建材
に関するものである。

すなわち、ＰｖＤあるいはＣＶＤ法を用い、ステンレス
鋼を積極的にシリカコーティングすることにより、より
耐食性に優れ、かつ皮膜自身も加工性のある、外装用建
材を開発したものである。

本発明は適切な表面清浄化を行なった後、金属材料の表
面にＰＶＤあるいはＣＶＤ法によりシリカ皮膜を厚み０
．０ｌ−１ｈ■被覆したことを特徴とする耐食性、耐候
性に優れた外装用建材に関するものである。なお、ここ
で言うところの外装用建材としては、例えば屋根材、雨
樋、ドアー、窓枠、手すり、壁材などであり、これらの
建築材料は施工時にその最終形状に加工されることが多
い。

ここでのＰＶＤ法としては例えばイオンブレーティング
、スパッタリング法などがある。スパッタリング法では
、アルゴンなどの不活性ガス中のプラズマ反応により生
じたイオンによりシリカターゲットをスパッタし、基板
にシリカを被覆することができる。あるいは、いわゆる
反応性スパッタリング、例えばシリコンをターゲットと
し、アルゴンなどの不活性ガスと共に酸素など酸素源と
なるガスを用い、スパッタされたシリコンを酸化して基
板上にシリカを被覆することもできる。

また、イオンブレーティング法においても、上記スパッ
タリング法と同様にシリコンを蒸発させ、それを酸化す
ることによりシリカを生成でさる。

ＣＶ　Ｄ　法の一例であるプラズマＣＶＤ法においては
、シランガス（Ｓｉｌと共に酸素ガス、笑気ガス（Ｎ２
０）などの酸素源となるガスを含む混合ガス中でプラズ
マＣＶＤ反応を行なわせることによってシリカ被覆がで
きる。

以上述べたＰＶＤあるいはＣＶＤ法によれば、良くコン
トロールされた結晶あるいは算結晶シリカを均一かつピ
ンホールなどの欠陥の少ない、従って耐食性に債れたコ
ーティングが可使である。この様な均一かつち密な皮膜
は、充分な耐食性を示す膜厚がＱ＜、かつ皮膜中のクラ
ックなどの欠陥が少なく、また下地金属との密着性がよ
いために、下地金属の変形、加工時にも、シリカ薄膜が
よく追従し、従って耐食性をあまり損なうことなく加工
できる特徴がある。

シリカ皮膜の厚みとして０．０１　ｕ−以上あれば耐食
性の観点からみて効果があるが、Ｉｇｍを超えると加工
時に′Ａ離しやすくなり、より好ましくは０．１−＝ｌ
ＪＬ−である。シリカ皮膜はスパッタリング、イオンブ
レーティングなどのＰＶＤ法によっても生成できるが、
生産性、大面植処理した場合の膜の均一性からは、プラ
ズマ−ＣＶＤ法が望ましい。

生成されるシリカの耐食性はＰｖＤあるいはＣＶＤの操
作条件ならびにコーティング前の表面前処理条件等と密
接に関わっている。加工時においても優れた耐食性、耐
候性を保証するためには、加工時にシリカ皮膜の瀾離は
もちろんミクロクラックなどの皮膜弱点の発生を極力抑
えることが重要である。加工時においても上記皮膜弱点
の発生を防止するためには、金属とシリカの間の密着性
を向上させることが重要である。この目的のためには、
イオンブレーティング法が最も好ましい、イオンブレー
ティング法では、皮膜形成原子のエネルギーが高く、金
属基板に８該原子が激しく衝突し、基板金属のスパッタ
リングあるいは界面近傍の原子が界面相互に移動し、明
確な金属／シリカ界面が消滅し密着性が著しく向上する
。

また、コーティング前に金属表面を清浄するための前処
理が極めて重要である。この目的のためには、従来より
用いられている、脱脂などが有用であるが、特に真空槽
内でのイオンボンバードあるいは逆スパツタリングによ
るクリーニングが有効である０以上の表面前処理により
密着性が向上し、加工時においてもシリカ皮膜のクラッ
ク発生が抑えられ、建材としての優れた特性を発揮でき
る。

また、シリカ、アルミナなどのセラミックスは一般には
熱伝導性が金属材料に比較して低く、断熱効果が高いた
めに、建築物の保温効果に優れている。この断熱性は以
上の効果の他にも、屋内外の温度差による結露防止に有
効に働く、これは、結露防止の観点のみでなく、腐食現
象には通常水分が不可欠である事から、結露による水分
の凝縮を防止し、腐食反応の低減へと導き、さらに耐食
性を高める働きをする。

また、一般に建材は様々な金属材料が複合して用いられ
ることが多い、この様な場合においても、シリカは絶縁
性にも優れており、建材のうち特に雨樋、屋根材などの
部材において、異種金属との接触部分にシリカ被覆を施
すことにより、異種金属間を電気的に絶縁することがで
き、いわゆる異種金属接触腐食（ガルバニック−コロ−
ジョン）をも防止できる。

さらに、シリカ被覆したステンレス鋼は耐食性が高いこ
とから、耐薬品性、耐汚染性にも優れ。

建材のうち特に壁材などの部分に、木製部分の保護ある
いは家屋外での駆除を目的として白蟻防除剤、嫌虫剤な
どの薬品類を塗布することができる。

以上の様に、シリカ被覆建材は、本質的に耐食性、耐候
性があるのみでなく、皮膜製造プロセス、前処理を適切
に選択することにより加工時においても耐食性、耐候性
の劣化がなく、また断熱性による結露防止、電気絶縁性
による異種金属接触腐食の防止、薬品類の塗布可能なと
、外装用建材としての優れた特性を示す。

なお、建材としては、製筒性などを目的としてＰｖＤあ
るいはＣＶＤ法によりすでに単層あるいは多層にわたり
金属あるいはセラミックスをコーティングした上に、最
終コーティングとしてシリカコートしたものでもよい。

実施例 実施例１ プラズマ−ＣＶＤによりシリカ被覆した場合の実施例を
示す、基板の４３０ステンレス鋼（１００Ｘ１００ｍ５
）の温度を３００℃にしたのち、反応ガス種ｌ（シラン
３％、残りアルゴンのガス）ならびに反応ガス種２（笑
気ガス１００％）を用い、操作時の圧力を０．１　Ｔｏ
ｒｒに保った。高周波型１ｔＡ（３００Ｗ）を電極間に
印加させ、プラズマを発生し処理を行った。

基板の前処理としては脱脂のみと５分間のイオンボンバ
ードとを用いた。生成した皮膜はエリプソメトリ−によ
り膜厚を測定した。また、加工後の耐食性を試験する目
的で、一部の試料は、２．５Ｔ曲げをしたのち腐食試験
を行った。

以上の様にして作成されたシリカ被覆された４３０ステ
ンレス鋼は、我々により開発された耐食性試験（注１）
により評価した。結果を表１に示す、いずれの試験片も
Ａ　：　４３０ステンレス素地ままの場合に比較して優
れた耐食性を示した。特に、イオンボンバードした試験
片は加工しても耐食性の劣化が殆どみられず、基板の前
処理が重要であることが明らかとなった。

（以下余白） これらのシリカ被覆試験片は、１ケ月の海岸地区での暴
露試験でも良好な耐食性を示し、５ＵＳ３０４１ままよ
りも良い耐食性を示した。また、イオンボンバード処理
した後、シリカを被覆した４３０ステンレス鋼を２．５
Ｔ曲げし、さらに市販の殺虫剤を塗布し、前記と同様に
海岸地区で１ケ月暴露したがｗＪ著な錆は発生しなかっ
た。

実施例２ マグネトロン−スパッタリングによりシリカ被覆した場
合の実施例を示す、基板４３０ステンレス鋼のサイズは
８０Ｘ８０ｍｍであり、ターゲットは６インチのＳｉｏ
２を用いた。膜厚は０．５Ｂｍである。耐食性試験の結
果、表２は、プラズマ−〇ＶＤの場合と同様に、５ＵＳ
４３０；ｉ’地ままと比較して優れた耐食性を示した。

また実施例１と同様に、イオンボンバード処理した後、
シリカを被覆した４３０ステンレス鋼を２．５丁曲げし
、さらに市販の殺虫剤を塗布し、海岸地帯で１ケ月暴露
したが極僅かなさびしか発生しなかった。

表　　２ 実施例３ イオンブレーティングによりシリカ被覆した場合の実施
例を示す、基板５ＯＳ４３０ステンレス鋼（８０Ｘ　８
０ｍｍ）を２００℃に設定した後、シリコンの蒸発は、
電子ビーム加熱装置を用い、電圧をｌ０ＫＶに、エミッ
ション電流を５００膳Ａに設定し、実施した。

シリコンの酸化には、アルボガスと酸素ガスの混合ガス
を用いた。蒸発したシリコンのイオン化にはＲＦ電源（
２００ｗ）をとおして行なった。処理時間は約２分であ
った。膜厚は０．５．ｇｍである。実施例１．２と同様
に優れた耐食性を示した。特に、加工時の耐食性に優れ
ていることが明らかとなった。

また、実施例１および２と同様に、イオンボンバード処
理した後、シリカ被覆した４３０ステンレス鋼を２．５
丁曲げし、さらに市販の殺虫剤を塗布し、海岸地区で１
ケ月暴露したが、顕著なさびは発生しなかった。

（以下余白） 表　　３ 発明の効果 本発明によるシリカ被覆ステンレス建材は以上に示した
通り、加工時においても優れた耐食性を示し、断熱性に
よる結露防止、電気的絶縁性による異種金属接触腐食の
防止、駆除を目的とした薬品類の塗布再抽など、建材と
して様々な要件を満たし、建材の寿命を延ばし、美麗な
表面を長期間にわたり、保つことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステンレス鋼表面にＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法によりシ
   リカ皮膜を厚み０．０１〜１μｍ被覆したことを特徴と
   する耐食性、耐候性に優れた外装用建材。