JPH02101178A - 表面被覆方法 - 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〕 本発明は、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ法）、めっき法等の方法により被コーティング材（下
地材或いは基板）に皮膜による表面被覆を施す際に、皮
膜中に発生する被コーティング材から皮膜表面まで貫通
している孔を皆無とする表面被覆方法に関するものであ
る。

〔従来の技術とその課題〕

金属等の被コーティング材の表面にＰＶＤ法、ＣＶＤ法
、めっき法等の手段により（金属、セラミックス等の皮
膜を被覆して、耐蝕性、導電性、耐摩耗性、その他の性
質を高める方法が一般的に行なわれている。例えば銅に
銀、金等を被覆して導電性、電気接続性を高め、アルミ
ニウムに窒化チタンを被覆して耐摩耗性を改善し、又炭
素鋼の表面に高Ｎｉ基合金を被覆して耐蝕性を向上させ
、或いは絶縁性のセラミックスの片面に金属を被覆して
導電性を付与する等の方法がある。

これらの表面被覆方法においては、被コーティング材に
内在するピンホールや被コーティング材の汚染、皮膜形
成の全工程を通じての異物の介入等ダストによる影響等
により皮膜にピンホールが発生して、上記の皮膜特性が
完全に発揮出来ないという問題があった。

従来ピンホール発生の抑制、或いは皆無化の為の基本的
な処置としては、被コーティング材の洗浄工程の精密化
や成膜設備（装置）の清浄度、高真空到達度等の理想状
態の維持、清浄度の高い環境を得る為にクリーンルーム
を導入して、ダストの発生寺防ぐ無塵化等の方法が行な
われている。

又この様な環境的対策に加えて、製品の要求特性範囲内
で、皮膜を厚膜化したり、レーザー、イオンビーム照射
等により皮膜の表面改質を行なって、ピンホールを減少
或いは皆無化させる方法も行なわれている。

然しなから上記従来技術において、例えばクリーンルー
ムの導入等による環境の清浄化には莫大な設備費を要し
、コスト的に一般工業材料の表面改質には採用が困難で
あった。又被膜を厚膜化させた場合は、被コーティング
材と皮膜との熱膨張係数の差異等により歪みが生じて皮
膜が剥離するという問題があった。更にレーザー、イオ
ンビーム照射等の表面改質方法では、やはりコスト面、
大面積化という点で問題があった。

又この様な問題点を解決する為に本発明者等が先に提案
した、陽極酸化処理の手段により、ピンホール内部で電
解液と被コーティング材や皮膜との反応生成物（酸化物
）を生成させて、該ピンホル部の封孔を行なおうとする
方法（特願昭６３１２２７９８号参照）では、ピンホー
ル内部に前記反応生成物（酸化物）がある程度生成する
と、その反応によって生成したＨ２ガスがピンホール内
部に蓄積されて、電解液がピンホール内部に浸透しにく
くなり、その為酸化反応が充分に進行しなく、ピンホー
ル内部が反応生成物で完全には充填されなくなってしま
い、一部のピンホールは貫通孔に近い形で残る場合があ
った。

本発明者等は更に前記ピンホール内部におけるＨ２ガス
の蓄積を防止する為、電解液に超音波振動を加え、Ｈ２
ガスをピンホール外部に排出しながら陽極酸化処理を行
なう方法を試み、先に特許出願した（特願昭６３−１８
５９８５号参照）。

然しなから前記電解液に超音波振動を加える方法におい
ては、ピンホール内部でのＨ２ガスの蓄積が防止され、
該ピンホール部が完全に封孔されるものの、設備の大型
化が困難である、電解液温度の精密制御が困難である等
の問題を有していた。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたもので
あり、その目的とするところは、被コーティング材に表
面皮膜を被覆する際に発生するピンホールを陽極酸化処
理により封じ込める表面被覆方法において、ピンホール
部が完全に封孔され、従って耐蝕性に優れた表面皮膜が
得られるような陽極酸化処理方法であって、しかも大型
設備への適用が可能であり、電解液温度の精密制御も容
易である様な陽極酸化処理方法を提供する事である。

即ち本発明における請求項１の発明は、物理蒸着法、化
学蒸着法、めっき法等の表面被覆手段により、被コーテ
ィング材に皮膜を被覆するに際して、被コーティング材
に被覆する初期の層において発生するピンホールを一層
又は各層毎に陽極酸化処理により封し込める表面被覆方
法において、前記被コーティング材に被覆する初期の層
の厚さを０．１〜１μｍの範囲内にする事を特徴とする
表面被覆方法である。

又本発明における請求項２の発明は、被コーティング材
が金属又はセラミックス等の無機物質である事を特徴と
する請求項１記載の表面被覆方法であり、更に又請求項
３の発明は、皮膜が金属又はセラミックス等の無機物質
である事を特徴とする請求項１又は２記載の表面被覆方
法である。

本発明は、被コーティング材に表面皮膜を被覆する隙に
発生するピンホールを陽極酸化処理により封じ込めるに
際して、前記被コーティング材に被覆する初期の層を薄
膜化して、その厚さを被膜内に発生するピンホールの内
径と大体同程度の厚さにする事により、前記ピンホール
を言わば浅い井戸の様な形状として、ピンホール内部で
のＨ２ガスの蓄積を防止し、該ピンホール部を完全に封
孔しようとするものである。即ち本発明において、被コ
ーティング材に被覆する初期の層の厚さを０、１〜１μ
ｍの範囲内に限定したのは、例えばＡＰ等金金属表面Ｎ
ｂ等金属を被覆したり、Ａ！２０３等セラミックス表面
にＣｕ等金属を被覆したりする場合等において、被膜中
に発生ずるピンホールの内径は、通常０，１〜１μｍの
範囲内であって、前記被膜厚さが１μｍを超えると、ピ
ンホール形状が浅井戸状にならなくて、超音波振動を加
える等の手段を用いないと、ピンホール内部で生成した
Ｈ、ガスの除去が困難であり、又被膜厚さが０゜１μｍ
未満であると、陽極酸化処理時に被膜に割れ等を生じや
すく、健全な被膜が得られない為である。

本発明はＰＶＤ法、ＣＶＤ法、めっき法等の表面被覆手
段により、被コーティング材に皮膜を被覆するに際して
、被コーティング材に被覆する初期の層、即ち被覆層の
第１層又は各層毎に陽極酸化処理の手段によりピンホー
ルの目潰しをしてピンホールを埋込んでしまうものであ
り、この様にして皮膜の第１層又は各層において封じ込
まれたピンホールは、その上に更に何層の皮膜を被覆し
ても、ピンホールがその上面の被覆層に貫通する事なく
、皮膜の特性が損なわれずに維持出来るのである。

而して本発明における前記陽極酸化処理の手段としては
、例えば被コーティング材としてＡ２板を用い、この表
面にＮｂの皮膜を被覆する場合に、先ず高周波マグネト
ロンスパッタによりＮｂ皮膜を形成し、次に非コーティ
ング面をフッ素系塗料によりマスキングしてから陽極酸
化処理を行ない、Ｎｂ皮膜表面及びこれに内在するピン
ホールに酸化物皮膜を形成してピンホールを封孔し、こ
の移譲酸化物皮膜を研磨して除去し、Ｎｂ皮膜を露出さ
せるものである。

上記陽極酸化処理の手段による封じ込みは、第１Ｎの皮
膜に施す事により充分に封じ込みが可能であるが、第１
層の封じ込みが不完全と思われる場合は、第２層、第３
層の各層に施す事により封じ込みをより完全に行なう事
も出来る。この様にしてピンホールが封じ込まれた皮膜
は所期の特性が得られると共に、必要によりその表面に
何層の皮膜を被覆しても、既にピンホールが遮断されて
いるので、連続貫通したピンホールは発生せず、良好な
皮膜が得られる。

又この様な積層化により厚膜化した場合は、各層での内
部歪み（主に成膜時の加熱、冷却による熱歪み）が各層
間において緩和される為、単層厚膜化させた場合の様な
密着性が劣化して剥離するという問題も回避出来る。

〔作用〕 本発明方法においては、被コーティング材に皮膜を被覆
する際に、該被コーティング材に被覆する初期の層にお
いて発生するピンホールを陽極酸化処理により封じ込め
るに際して、前記被コーティング材に被覆する初期の層
を薄膜化して、該初期被覆層内に発生するピンホールの
形状を浅井戸状にしているので、ピンホール内部で電解
液と被コーティング材や皮膜との反応（酸化反応）によ
り発生したＨ２ガスが、該ピンホールから排出されやす
くなる。従って前記電解液が常にピンホール内部に浸透
し、酸化反応が充分に進行して、ピンホール内部が反応
生成物で完全に充填される。

又本発明方法においては、電解液に超音波振動等を加え
なくても、ピンホール内部への電解液の浸透が促進され
る為、大型設備への適用が可能となり、電解液温度の精
密制御も容易となる。

更に被コーティング材に被覆する初期の層が薄膜である
為、ピンホール内部を埋める反応生成物も少量ですみ、
陽極酸化処理時間が大幅に短縮される。又この上に更に
皮膜を積層させようとする場合は、ＰＶＤ法等により基
板面上に飛来する蒸着粒子はピンホール部を満たす反応
生成物上に付着可能となり皮膜として成長する為、前記
反応生成物が充填されたピンホール部は外界から完全に
遮断され皮膜本来の耐蝕性が確保される。

〔実施例１〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。被コ
ーティング材として厚さ１．２４ｍｍ、３０ｍｍ角板（
正方形）の５０８６／１合金を用い、背圧５Ｘ１０−７
Ｔｏｒｒ以下にした真空槽内で２００°Ｃに加熱し、高
周波マグネトロンスパッタによりＮｂ皮膜を約０．１μ
ｍの厚さ（走査電顕により被膜の破断面厚さを測定）に
形成した。次にこのサンプルのコーティング面以外を弗
素系塗料にてマスキングし、下記条件で片面陽極酸化処
理を施して、Ａ４２表面をアルマイトし、Ｎｂ皮膜表面
に酸化物（Ｎｂ２０．）皮膜を形成した。

電解液　＝１５％Ｈ２ＳＯ４（液槽攪拌）液温：２０±
０．５°Ｃ 電流密度：０．８３Ａ／ｄｍ２　（定電流）時間：５ｍ
１ｎ 前記陽極酸化処理後、このＮｂ皮膜表面に形成された酸
化物皮膜を＃４０００工メリー紙により研磨して除去し
、再度厚さ約１μｍのＮｂ皮膜を前記同様のスパッタに
より積層させた。しかる後試料のコーティング面以外を
エポキシ系樹脂接着剤でマスキングし、室温の塩酸に浸
漬したところ、２４時間浸漬してもＮｂ皮膜面に浸食等
の異常は発生しなかった。

〔実施例２〕 実施例１と同様なＡ１合金上に実施例１と同様な方法で
Ｎｂ皮膜を約０．６μｍの厚さに形成した後、実施例１
と同様な条件で陽極酸化処理を行なった。前記陽極酸化
処理後、実施例１と同様な方法で、再度厚さ約１μｍの
Ｎｂ皮膜を積層させた。

しかる後実施例１と同様な塩酸浸漬試験を行なったとこ
ろ、２４時間浸漬してもＮｂ皮膜面に浸食等の異常は発
生しなかった。

〔比較例１〕 実施例１と同様なＡ２合金上に実施例１と同様な方法で
Ｎｂ皮膜を約７．５μｍの厚さに形成した後、処理時間
を６０分間とした以外は実施例１と同様な条件で陽極酸
化処理を行なった。前記陽極酸化処理後、このＮｂ皮膜
表面に形成された酸化物皮膜を＃４０００工メリー紙に
より研磨して除去し、再度厚さ約７．５μｍのＮｂ皮膜
を前記同様のスパッタにより積層させた。しかる後実施
例１と同様な塩酸浸漬試験を行なったところ、約３〜６
時間でＮｂ皮膜面に浸食箇所が発生した。

〔比較例２〕 実施例１と同様なＡ℃合金上に実施例１と同様な方法で
Ｎｂ皮膜を約０．０５μｍの厚さに形成した後、実施例
１と同様な条件で陽極酸化処理を行なったところ、Ｎｂ
皮膜に割れが発生し、健全なＮｂ皮膜が得られなかった
。

〔比較例３〕 実施例１と同様なＡ２合金上に実施例１と同様な方法で
Ｎｂ皮膜を約７．５μｍの厚さに形成した後、陽極酸化
処理を行なわないで、実施例１と同様な塩酸浸漬試験を
行なったところ、数分でＮｂ皮膜面に浸食箇所が発生し
た。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、物理蒸着法、化学蒸着法、めっき
法等の方法により表面皮膜を形成する場合に、被コーテ
ィング材から皮膜表面まで貫通している孔を皆無とする
事が出来、所期の特性を有する耐蝕性に優れた皮膜が得
られる。しかも大型設備への適用が可能となり、電解液
温度の精密制御も容易となる等工業上顕著な効果を奏す
るものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）物理蒸着法、化学蒸着法、めっき法等の表面被覆
   手段により、被コーティング材に皮膜を被覆するに際し
   て、被コーティング材に被覆する初期の層において発生
   するピンホールを一層又は各層毎に陽極酸化処理により
   封じ込める表面被覆方法において、前記被コーティング
   材に被覆する初期の層の厚さを０．１〜１μｍの範囲内
   にする事を特徴とする表面被覆方法。
2. （２）被コーティング材が金属又はセラミックス等の無
   機物質である事を特徴とする請求項１記載の表面被覆方
   法。
3. （３）皮膜が金属又はセラミックス等の無機物質である
   事を特徴とする請求項１又は２記載の表面被覆方法。