JPH0238557A - 耐摩耗性、耐食性にすぐれたステンレス鋼板 - 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、表面に窒化けい素と酸化アルミニウムの混合
相の薄膜がコーティングされた耐摩耗性、耐食性にすぐ
れたステンレス鋼板に関するものである。

従来の技術 ステンレス鋼板は耐食性にすぐれ、外観が美麗な金属板
として広く用いられている。しかしながらステンレス鋼
は、セラミックス等と比較して硬度が小さいため耐摩耗
性にやや劣り、壁材、床材、車両外装等に使用されてい
るステンレス鋼板ではしばしば使用中に表面に傷がつい
て美しい外観が部分的に損なわれ、またその傷によって
本来ステンレス鋼表面に生成していた保護酸化皮膜が破
壊されて耐食性が低下するという問題点があった。

この解決策として、クロムなどの硬質金属皮膜をめっき
あるいはドライコーティング法によってステンレス上に
形成し、耐摩耗性を向上させる試みも行なわれている（
例えば特願昭６１２７９８２８）。しかしこの方法では
、クロムなどの他金属の色調はステンレス鋼のそれとは
微妙に異なることからステンレス鋼特有の外観は保つこ
とができなかった。機械的性質については、硬“質とい
っても金属の硬度では限界があるため、耐摩耗性も不十
分であった。

発明が解決しようとする課題 この発明の目的は、従来耐摩耗性がないために傷がつき
やすく、用途によってはその本来の特徴である耐食性や
美観が損なわれることがあったステンレス鋼板に、外観
の色調を制御しながら透明硬質皮膜をコーティングする
ことによって耐摩耗性を付加して酎きす性にすぐれたも
のとし、また本来ステンレス鋼表面に生成していた保護
酸化皮膜の破壊、剥離を防ぐことによって耐食性を大き
く向上させることであ、る。

課題を解決するための手段 本発明は、前項で述べた課題を解決するために、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法などのドライブレ
ーティング法によって、透明でかつ硬度が高く耐摩耗性
に優れたセラミックスである、けい素およびアルミニウ
ムの窒化物・酸化物混合相の薄膜またはサイアロン薄膜
を表面に０．０５Ｊｊ、ｍ以上数ｐＬｍ以下の厚さにコ
ーティングしたステンレス鋼板である。コーティングの
方法として、スパッタリング法では膜厚などの制御性に
すぐれた緻密な薄膜がコーティングされ、またイオンプ
レーティング法では短時間で密着性の高い薄膜のコーテ
ィングが行なえるという特徴がある。

本発明の一態様としてはＳｉ３Ｎ４の中にＡｌ２Ｏ３が
約５〜４０モル％の範囲で固溶したけい素およびアルミ
ニウムの窒化物・酸化物混合相の薄膜またはサイアロン
薄膜を、ドライブレーティング法によってステンレス鋼
表面に形成させた、特に硬度が大きく耐摩耗性及び耐食
性に優れたステンレス鋼板である。

ここで、ステンレス鋼上に形成させるけい素およびアル
ミニウムの窒化物・酸化物混合相の薄膜またはサイアロ
ン薄膜の膜厚を調節することによって、耐摩耗性の向上
に加えてステンレス鋼板の外観上の色調をも制御するこ
とができる。

すなわち、けい素およびアルミニウムの窒化物・酸化物
混合相の薄膜またはサイアロン薄膜は透明物質であるの
で、光の波長と同程度の膜厚であれば光の干渉効果によ
って見かけ上着色するが、約２．ｕ−ｍ以上の膜厚であ
ればこの効果は実質上無視することができ、透明な薄膜
としてステンレス鋼板上に存在するため、ステンレス鋼
板本来の色調、外観を変えることなく耐摩耗性の付加に
よって酎きす性、耐食性の向上したステンレス鋼板とな
る。

また、膜厚を０．０５ｇｍ以上０．８ｇｍ以下の範囲で
調節することによって、光の干渉効果を逆に利用してス
テンレス鋼板あるいは他の通常の金属材料では得られな
い赤、緑等の鮮やかな色調の外観をもったステンレス鋼
板となる。

作用 本発明のけい素およびアルミニウムの窒化物・酸化物混
合相の薄膜またはサイアロン薄膜で被覆したステンレス
鋼板は、裸のステンレス鋼板と比較した場合はもちろん
、クロム等の硬質金属をコティングしたステンレス鋼板
と比較しても表面硬度に非常に大きいことから耐摩耗性
が非常にすぐれたものとなる。

基板となるステンレス鋼板についてはすべての種類のも
のに効果があるが、特に１例えば５ＵＳ４３０Ｂ　Ａの
ように耐食性が他のステンレス種に比較してやや劣るも
のの表面の平滑度が高く鏡面に近い外観をしているステ
ンレス鋼板を基板とした場合には、耐摩耗性の付加によ
って耐食性および酎きす性の両方が改善される効果が大
きい。

また、けい素およびアルミニウムの窒化物・酸化物混合
相の薄膜またはサイアロンｌＩＭは透明物質であるから
、本発明による被覆ステンレス鋼板は、被覆の膜厚が２
ルｍ以上の場合にはステンレス鋼板本来の色Ｗ（外観）
を保持したままで、また膜厚が０．１３＃Ｌｍ以下の場
合にはその膜厚によって調節可能な種々の新たな色調と
なって、いずれの場合にも耐食性、酎きす性が大きく向
上されたステンレス鋼板となる。

実施例１ ３７０１１ｍ幅、０．５　ｍｍ厚で長さ３００ｍ（７）
　Ｓ　Ｕ　Ｓ　　４３０ＢＡステンレスコイルの光輝焼
鈍面に、スパッタリング法によって５１３Ｎ４　　Ｍｊ
＋０３混合相の薄膜をコーティングした。コーティング
条件は以下の通りであった。

手法　　　　　：マグネトロンスパッタリングターゲッ
ト　　：サイアロン（ＡＱ　２０３を２０％固溶した５
ｉ３Ｎ４） 雰囲気　　　　：Ａｒガス導入、２　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏ
ｒｒ印加電力　　　：　ＲＦ　（１３，５１１ｉＭＨｚ
）　、５ｋｗコイル送り速度：　９ｃｍ／ｎ＋ｉｎ。

膜厚　　　　　：　　０．５ｇｍ 基板温度　　　＝２５０℃ 形成された薄膜の成分分析をＧＤＳ法で行なったところ
、はぼターゲットと同じ組成であった。

またコーティングされたステンレス鋼板の外観は光の干
渉効果によって鮮やかな赤色であった。つぎにコーテイ
ング後のＳＵＳ　４３０ＢＡコイルを３００■角に切断
し、耐摩耗性試験を行なった。研磨材として粒径３７ｚ
ｍのＭ２Ｏ３粉末を用い、押え圧２００ｇ／ｃｍ２で１
０００回摩擦したところ、表面に摩擦のためのすり傷は
見られず、色彩計で測定した摩擦前後の色調にも差がな
かった。

実施例２ ３７０　ｍｍ幅、０．５＋ｓｍ厚で長さ３００ｍのＳＵ
Ｓ　　４３０ＢＡステンレスコイルの光輝焼鈍面に、イ
オンプレーティング法によってコーティングした。コー
ティング条件は以下の通りであった。

手法　　　　　：ＥＢ＋ＲＦ方式イオンプレーティング 雰囲気　　　　：Ａｒガス導入、Ｉ　Ｘ　１０＝Ｔｏｒ
ｒ原料物質　　　：　Ｓｉ３Ｎ４　＋　ｕ２０３　　（
２０％）混合粉末 印加重力　　　：　ＥＢ　５００ｍＡ、２０ｋＶＲＦ　
０．ＩＷ コイル送り速度：　９　ｃｍ／ｗｉｎ。

膜厚　　　　　：　　２．５ｐＬｍ 基板温度　　　：３００℃ 形成された薄膜の成分分析をＧＤＳ法で行なったところ
、Ａｌ２Ｏ３がほぼ２０モル％の組成であった。またコ
ーティングされたステンレス鋼板の外観は光の干渉効果
が無視できてステンレス鋼本来の金属色であった。コー
テイング後の５ＵＳ４３０ＢＡコイルを３００ｍｍ角に
切断し、耐摩耗性試験を行なった。研磨材として粒径３
ｇｍのＡｌ２Ｏ３粉末を用い、押え圧２００ｇ／　０ｍ
２で１０００回摩擦したところ、表面に摩擦のためのす
り傷は見られず、色彩計で測定した摩擦前後の色調にも
差がなかった。

発明の効果 本発明のスパッタリング法あるいはイオンプレーティン
グ法によって表面にけい素およびアルミニウムの窒化物
、酸化物混合相の薄膜をコーティングした耐摩耗性、耐
食性にすぐれたステンレス鋼板はステンレス板の外観の
色調をそのまま保持するか、あるいは赤、緑等の鮮やか
な色彩の製筒性が付加された耐摩耗性および耐食性にす
ぐれたステンレス鋼板でアル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法
   によって表面にけい素およびアルミニウムの窒化物・酸
   化物混合相の薄膜をコーティングしたステンレス鋼板。 ２、薄膜の組成がＳｉ＿３Ｎ＿４とＡｌ＿２Ｏ＿３の混
   合物で表わされ、Ａｌ＿２Ｏ＿３の割合が５〜４０モル
   ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ステンレス鋼板。 ３、薄膜の厚さが２μｍより大きく、ステンレス鋼板本
   来の色調を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のステンレス鋼板。 ４、薄膜の厚さが０．０５μｍ以上０．６μｍ以下であ
   り、干渉色によって着色していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のステンレス鋼板。