JPH0369987B2 - - Google Patents
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- JPH0369987B2 JPH0369987B2 JP58141131A JP14113183A JPH0369987B2 JP H0369987 B2 JPH0369987 B2 JP H0369987B2 JP 58141131 A JP58141131 A JP 58141131A JP 14113183 A JP14113183 A JP 14113183A JP H0369987 B2 JPH0369987 B2 JP H0369987B2
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- Japan
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- coating
- masking agent
- vapor deposition
- masking
- titanium carbide
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は金属製品（以下基材と略す）の表面に
蒸着により異種材質のコーテイングを施し、基材
の表面の改質を行なう際にコーテイングを施した
くない部分を保護するためのマスキング方法に関
するものである。金属製品の表面に金属の炭化
物、窒化物、ホウ化物、純金属などを蒸着により
コーテイングし、基材の表面を機能的に改質する
方法はよく知られるところであり、表面硬度の向
上、表面の耐摩耗性の向上、かじり防止、耐熱性
の改良、耐侯性、耐薬品性の改良、表面への導電
性の付与、表面に反射膜や反射防止膜をつくるな
ど種々の目的に応じた基材の表面改質が容易にで
きるところから、蒸着は切削工具、打抜きパンチ
およびダイ、研磨剤、プラスチツク成形用金型、
絞りダイ、機械部品、自動車部品、集積回路やト
ランジスターの製造、蓄電池、装飾用などに広く
実用されている。 蒸着はそのプロセスにより化学的蒸着
（Chemical Vapor Deposition.以下CVDと略す）
および物理的蒸着（Physical Vapor Deposition
以下PVDと略す）に大別される。CVDは化学反
応による蒸着により基材の表面を要求される特性
に応じた物質でコーテイングする方法であり、一
例として炭化チタンコーテイングの概略を示せ
ば、ガス状の四塩化チタン（TiCI4）とメタン、
エタンのどの炭化水素および水素の混合ガスを蒸
着すべき基材が収められ、900〜1200℃に加熱さ
れたレトルト中に供給して、数時間接触させるこ
とにより次式にもとづく反応が起こり炭化チタン
が基材の表面に数μｍないしは15μｍの厚さでコ
ーテイングされる。 CH4→Ｃ＋2H2 TiCl4＋Ｃ＋2H2→TiC＋4HCl あるいは TiCl4＋2Fe＋Ｃ→TiC＋2FeCl2 炭化チタンのコーテイングにおいては、炭素を
含有する基材、例えば鋼材等においては、鋼材の
中の炭素も炭化チタンの生成に寄与するため、炭
素量の多い鋼材のほうが良好な炭化チタンのコー
テイングが得られる。通常0.8％以上の炭素を含
有する鋼材例を示せば高速度工具鋼（SKH）、炭
素工具鋼（SK）、合金工具鋼（SKD）などは炭
化チタンのコーテイングを施すのに適した材質と
いえるが、機械・構造用炭素鋼、ステンレス鋼、
ステライトのような他の鋼材や他の金属、アルミ
ナなどのセラミツクスをはじめ多くの基材に対し
ても炭化チタンのコーテイングは適用できる。
CVDにより基材にコーテイングされる物質とし
ては上記炭化チタン以外にも、炭化クロム、炭化
ニオブ、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウ
ム、炭化タングステンなどのような炭化物、窒化
チタン、窒化ホウ素、窒化タンタルなどのような
窒化物、炭窒化チタンなどのような炭窒化物、ケ
イ化ジルコニウム、ケイ化モリブデン、ケイ化タ
ングステンなどのようなケイ化物、ホウ化ケイ
素、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化
クロムなどのようなホウ化物、アルミナ、ベリリ
ア、ジルコニア、酸化クロム、酸化ウラニウム、
酸化ケイ素、酸化鉄などのような酸化物、ケイ
素、タングステン、ニオブ、モリブデン、クロ
ム、ニツケル、タンタルなどの金属、耐熱合金ピ
ロリテイツクカーボンなど多くのものが知られて
おり、単層コーテイングまたは複層コーテイング
に使用されている。 一方、PVDはさらに真空蒸着法、スパツタリ
ング法、イオンプレーテイング法、プラズマ法な
どに分類されるが、そのプロセスは10-6〜
10-2Torrの真空中で電子ビーム、高周波、クラ
ンスター方式、プラズマなどの方法により金属な
ど蒸着させる物質を溶解、蒸発させ、例えば炭化
チタンPVDの場合は、蒸発したチタン原子とア
セチレンなどの炭化水素ガス導入により、次式の
反応により炭化チタンを生ぜしめコーテイングを
施す。 2Ti(g)＋C2H2(g)→2TiC（ｓ）＋H2(g) 蒸着温度はCVDより低い250〜500℃の温度で
行なわれ、CVDとほヾ同様の種類の物質を蒸着
によりコーテイングすることが可能である。 以上の様な蒸着により基材表面をコーテイング
することにより、前述したような諸特性を向上さ
せ得るという利点が蒸着にはあるが、機械や構造
部品、プラスチツク成型用金型、打抜きパンチ、
絞りダイなどに蒸着処理を行なう様な場合、これ
らの全面をコーテイングするときには、下記の様
な種々の問題点を有しているものである。 機械や構造部品の全表面を蒸着によりコーテイ
ングすることにより、生ずる欠点の２〜３例を示
せば次のごときである。 例えばねじ付きパンチのような取付けのための
ねじ部を有する工具や部品においては本来ねじ部
は、炭化チタンなどのコーテイングを必要としな
いにもかかわらず、適当なマスキング方法が開発
されていなかつたため、従来はねじ部を含む全面
にコーテイングをしなければならず、コーテイン
グによりねじ部の寸法精度を低下させていた。ま
た引き抜きダイスなどでその内面の耐摩耗性を向
上させるためにその内面をコーテイングする場合
も同じ理由で、コーテイング不要な外面にも同時
にコーテイングしていた。しかし、外面は嵌合の
ために研削によつて精密に仕上げる必要を生じる
場合が多いが、外面が炭化チタンなどによりコー
テイングされていると、高価なダイアモンド砥石
を用いて研削するとか、硬い炭化チタン層をカー
ボランダムなどを吹付けて研削するという様なこ
とをしなければならず、高価な砥石を必要とする
とか多大な労力を必要としていた。 蒸着により基材にコーテイングを施す場合に、
上記の様な施したくない部分のコーテイングをさ
ける方法としては、単純な形状の基材が多数ある
場合、例えば歯車にコーテイングする場合などで
は、複数の歯車を重ねて蒸着処理を行ない歯の部
分のみをコーテイングするなどの方法がとられて
いるが、一般的には基材の形状は複数であり、こ
の様な方法は適用することができなかつた。 本発明者らは、このような現状に鑑み簡便で作
業性のすぐれた蒸着によるコーテイングの際のマ
スキング方法について、鋭意検討を行なつた結果
硬化皮膜を形成することのできる特定の無機化合
物と特定の無機骨材からなる組成物が金属製品の
表面への蒸着によるコーテイングのマスキング剤
として極めて有効であることを見出し、本発明を
完成した。 すなわち本発明は、基材の蒸着を施したくない
部分に、硬化皮膜を形成する特定の無機化合物と
特定の無機骨材からなる組成物を塗布して皮膜を
形成させた後に該基材に蒸着を施すことを特徴と
する蒸着におけるマスキング方法に関するもので
あり、蒸着を必要とする部分だけに蒸着を施す方
法に関するものである。 本発明に関わる特定の無機化合物と特定の無機
骨材からなる組成物は、マスキング剤として用い
られるものであるが複雑な作業や繁雑な処理を必
要とせず簡便な塗布作業、すなわち塗料のように
必要部分に塗布して硬化させるだけでその優れた
マスキング能を発揮し所望部分以外に蒸着による
コーテイングが施されるのを完全に防止すること
ができ蒸着を必要とする部分だけに蒸着できると
いう特徴を有する。加うるにコーテイング完了後
のマスキング剤皮膜は、コーテイング後の焼入れ
操作や軽い打撃により、容易に除去することがで
きるというマスキング剤の除去も簡単でその作業
性にすぐれるという特徴をも有する。 本発明においてマスキング剤を構成する無機化
合物としては、硬化皮膜を形成する水溶性あるい
は水分散性の珪酸塩、リン酸塩、シリカゾルまた
はアルミナゾルが挙げられる。 これらの具体例としては、例えば珪酸リチウ
ム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムなどのような
水溶性アルカリ金属珪酸塩、コロイダルシリカ、
コロイダルアルミナなどのような水分散性シリカ
ゾル、アルミナゾル、あるいはりん酸アルミニウ
ム、りん酸マグネシウム、りん酸カルシウムなど
の水溶性りん酸塩などである。本願発明に係わる
上記無機化合物は硬化前は液状を呈しているが基
材へ塗布後、水の蒸発あるいは化学反応により基
材表面で硬化成膜し基材に密着する性質を有する
ものである。 本発明でマスキング剤の構成成分として用いら
れる無機化合物は、これら各化合物の単体でも２
種以上の化合物を混合したものでも良く、また化
合物の活性を適度に調節し、密着性の高いピンホ
ールの少ない塗布を得る目的で例えば酸化亜鉛な
どの金属酸化物、水酸化アルミニウムのような金
属水酸化物、弗化カルシウム、珪弗化ナトリウム
のような弗化物、硼酸塩、リン酸塩などの化合物
と前述の無機化合物の１種又は２種以上とを一部
反応させてプレポリマー化したいわゆる変性化合
物でも良い。 本発明においては、マスキング剤の構成成分と
して、上記硬化皮膜を形成する水溶性あるいは水
分散性の特定の無機化合物とともに、特定の無機
質の骨材が用いられ、それにより優れた効果が奏
せられる。無機骨材としては、アルミナまたはシ
リカが単独でまたは併用されて、本発明で用いら
れる。その形状については必ずしも限定されるも
のでなく球状、針状、繊維状、りん片状、塊状な
ど種々の形態のものが使用される。また無機骨材
は前記無機化合物との反応性がないか、あるいは
反応性が低いことが望ましい。なぜなら反応性の
大きな骨材を使用する場合は無機化合物との混合
と同時に両者が反応し、塗布作業に困難を生ぜし
めたり、マスキング剤として一液として保存する
際に硬化などの問題を発生することがあるからで
ある。しかしながら反応性の高い骨材を基材に塗
布する直前に無機化合物と混合して使用する方法
（いわゆる１液１粉混合型など）も場合によつて
は有効な事がある。無機骨材の粒子径、及び粒度
分布も特に制限されるものではないが0.001μｍか
ら１mmの範囲のものを使用することが好ましく、
更に好ましくは0.1μｍから100μｍの範囲に重量平
均粒度を有する骨材が良くそれによつて良好な結
果が得られる。但し繊維状、針状の骨材において
はその長さがこの範囲を超えても問題なく用いら
れる。粒度分布はアンドレアゼンの最密充てん粒
度曲線をとることが最も好ましいが、アンドレア
ゼンの最密充てん粒度式におけるｑが0.2〜１の
範囲のものが良好な結果が得られる。 無機化合物と骨材の配合割合は骨材100部に対
し、好ましくは無機化合物１〜10000重量部より
好ましくは10〜1000重量部である。無機化合物の
配合割合がこの範囲より小さい場合はマスキング
剤がスラリー状あるいはベースト状にならず、塗
布の際の基材へのぬれを阻害する。逆に大きな場
合は骨材の効果が期待できなくなり、マスキング
剤として塗布した場合、発泡、ピンホール、クラ
ツク等が生じ完全な蒸着防止が期待できない。 これらの他に本発明におけるマスキング剤には
沈降防止剤、界面活性剤、顔料、無機せんい、粘
度調整剤、溶剤、硬化剤などが必要に応じ適宜組
合せて配合することもできる。 本発明で用いられるマスキング剤は、種々の形
態をとり得るが、通常スラリー状、サスペンジヨ
ン状、ペースト状などの形態のものが塗布作業に
適するので好ましい。それらの粘度は、塗布方法
によつても異なるが、25℃において回転粘度計で
50〜500000cps程度が良いが、スプレーなどによ
る塗布の場合においては、低粘度側のものが、刷
毛塗り、デイツピングなどの場合はやや高い粘度
のものが塗布作業性においてすぐれている。 かかる本発明方法に用いられる特定の無機化合
物と無機骨材からマスキング剤として、無機系接
着剤として東亞合成化学工業(株)から市販されてい
る「アロンセラミツク」（登録商標）を適用する
ことが出来る。 マスキング剤の硬化後の熱膨張（線膨張率）は
基材の線膨張率と相対的な関係を有することが良
好なマスキング効果と蒸着によるコーテイング完
了後のマスキング剤の除去に最も効果的であり、
基材とマスキング剤の25〜1000℃における平均線
膨張率の差が（0.1〜10）×10-6cm／cm℃更に好ま
しくは（0.5〜５）×10-6cm／cm℃の範囲に入るこ
とが望ましい。マスキング剤の線膨張率は無機骨
材の種類および使用量を適宜選択することにより
変更ないし調節することができる。 次に本発明方法について詳説する。 蒸着によりコーテイングを施す基材のコーテイ
ングを施することにより、弊害を生ずる部分に上
記マスキング剤をハケ、ヘラ、スプレーあるいは
各種コーターを用いて均一に塗布する。基材に
油、錆、防錆剤、ほこりなどが付着している場合
はマスキング剤の密着性が低下するので事前に簡
単なサイデイングや脱脂を行なうことが望まし
い。続いてマスキング剤が良好な塗膜を形成する
様に硬化条件を設定し硬化させる。硬化条件は無
機化合物の種類、硬化剤の使用有無により異なる
が、通常室温または300℃以下での加熱が一般的
であり、好ましくは150℃ないしは300℃の温度で
１〜２時間加熱を行ない、マスキング剤中の水な
どの溶剤成分のほとんどを除去した後、基材を蒸
着用のレトルト中に設置する方法がレトルト中の
真空度を保持するために都合が良い。いずれの方
法にしても、マスキング剤の急激な加熱はマスキ
ング剤中の水などの溶剤成分の蒸発による塗膜の
発泡やホイドの発生を生ぜしめマスキング能を低
下させるので徐々に昇温して塗膜を硬化させるこ
とが望ましい。 本発明のマスキング剤により、簡便にかつ安価
なコストで蒸着における部分的な蒸着防止が可能
になる。 本発明により、蒸着の効果的な応用の拡大と機
械や構造物要素、各種工具、金型などの機能や性
能および信頼性が大巾に高められる。 以下実施例をもつて本発明を更に説明する。 実施例 １ 合金工具鋼 鋼材・D11種（SKD11）の丸棒
（10mm〓×100mmL）の試料をトリクロルエチレンで
蒸気洗浄後、アロンセラミツクHT（東亜合成化
学工業(株)製、主成分：シリカ系無機化合物／変性
水溶性珪酸塩、固形分73wt％、25℃における粘
度100000cps、25〜600℃の平均線膨張率13×10-6
cm／cm℃）中に試料の1/2をデイツピングして塗
布した。室温で約10分放置後80℃で60分、更に
150℃で60分加熱してマスキング剤の塗料を得た。
硬化後のマスキング剤の膜厚は、約100μｍであ
つた。その後、試料をCVDによる炭化チタンコ
ーテイングを実施した。使用ガスは四塩化チタ
ン、水素、メタンを用いて6μｍの炭化チタンの
コーテイング膜厚を得るべく1000℃で５時間
CVD処理を行なつた。 試料の一部をダイアモンド砥石により切り出し
マスキング剤の有無によるSKD11試料表面の走
査型電子顕微鏡観察を行なつた。 マスキング剤を塗布しなかつた部分では試料の
表層には約6μｍの炭化チタンのコーテイング層
が形成されており、マスキング剤塗布部は炭化チ
タンコーテイング層は全く認められなかつた。 試料表面のマイクロビツカース硬さは炭化チタ
ンコーテイング部のHv2600に対してマスキング
剤塗布部はHv298であり、マスキング効果は明白
である。 実施例 ２〜３ 超硬（K10）及び炭素工具鋼（SK3）の丸棒
（10mm〓×100mmL）を１，１，１，−トリクロルエ
タンで脱脂し、試料とした。マスキング剤として
アロンセラミツクＣ（東亜合成化学工業(株)製、主
成分：シリカ系無機化合物／変性水溶性珪酸塩、
固形分71wt％、25℃における粘度70000cps、25
〜600℃の平均線膨張率13×10-6cm／cm℃）を試
料の1/2に刷毛で塗布した。室温で30分放置後、
100℃／hrの昇温速度で150℃まで加熱昇温し、更
に150℃で１時間加熱して、塗膜を硬化させた。
硬化後のマスキング剤の膜厚は20〜300μｍであ
つた。実施例１と同一条件で、炭化チタンの蒸着
を行ない同様に電子顕微鏡観察を行なつた。K10
の場合、蒸着部は約10μｍの炭化チタンのコーテ
イング層が認められ、表面硬度はマイクロビツカ
ースでHv2900であるのに対し、マスキング剤塗
布部は炭化チタンのコーテイング層は認められず
表面硬度もHv1600であつた。 SK3の場合においても蒸着部は約24μｍの炭化
チタンコーテイング層が認められ、表面硬度は
Hv3800と極めて高いのに対し、マスキング剤塗
布部は炭化チタンコーテイング層が認められず、
表面硬度もHv210であり、マスキング効果は顕著
であつた。 実施例 ４〜７ 炭素工具鋼（SK3）の丸棒（10mm〓×100mmL）
を１，１，１−トリクロルエタンで脱脂したもの
を試料とし、表−１に示す各種マスキング剤を用
いて試料の一部にマスキング剤塗膜を形成させ
た。実施例１と同様に炭化チタンのCVDによる
蒸着を行なつた後、蒸着部、マスキング剤塗布部
各々のマイクロビツカース硬さを表−１に示す。
いずれのマスキング剤もマスキング効果が認めら
れる。
蒸着により異種材質のコーテイングを施し、基材
の表面の改質を行なう際にコーテイングを施した
くない部分を保護するためのマスキング方法に関
するものである。金属製品の表面に金属の炭化
物、窒化物、ホウ化物、純金属などを蒸着により
コーテイングし、基材の表面を機能的に改質する
方法はよく知られるところであり、表面硬度の向
上、表面の耐摩耗性の向上、かじり防止、耐熱性
の改良、耐侯性、耐薬品性の改良、表面への導電
性の付与、表面に反射膜や反射防止膜をつくるな
ど種々の目的に応じた基材の表面改質が容易にで
きるところから、蒸着は切削工具、打抜きパンチ
およびダイ、研磨剤、プラスチツク成形用金型、
絞りダイ、機械部品、自動車部品、集積回路やト
ランジスターの製造、蓄電池、装飾用などに広く
実用されている。 蒸着はそのプロセスにより化学的蒸着
（Chemical Vapor Deposition.以下CVDと略す）
および物理的蒸着（Physical Vapor Deposition
以下PVDと略す）に大別される。CVDは化学反
応による蒸着により基材の表面を要求される特性
に応じた物質でコーテイングする方法であり、一
例として炭化チタンコーテイングの概略を示せ
ば、ガス状の四塩化チタン（TiCI4）とメタン、
エタンのどの炭化水素および水素の混合ガスを蒸
着すべき基材が収められ、900〜1200℃に加熱さ
れたレトルト中に供給して、数時間接触させるこ
とにより次式にもとづく反応が起こり炭化チタン
が基材の表面に数μｍないしは15μｍの厚さでコ
ーテイングされる。 CH4→Ｃ＋2H2 TiCl4＋Ｃ＋2H2→TiC＋4HCl あるいは TiCl4＋2Fe＋Ｃ→TiC＋2FeCl2 炭化チタンのコーテイングにおいては、炭素を
含有する基材、例えば鋼材等においては、鋼材の
中の炭素も炭化チタンの生成に寄与するため、炭
素量の多い鋼材のほうが良好な炭化チタンのコー
テイングが得られる。通常0.8％以上の炭素を含
有する鋼材例を示せば高速度工具鋼（SKH）、炭
素工具鋼（SK）、合金工具鋼（SKD）などは炭
化チタンのコーテイングを施すのに適した材質と
いえるが、機械・構造用炭素鋼、ステンレス鋼、
ステライトのような他の鋼材や他の金属、アルミ
ナなどのセラミツクスをはじめ多くの基材に対し
ても炭化チタンのコーテイングは適用できる。
CVDにより基材にコーテイングされる物質とし
ては上記炭化チタン以外にも、炭化クロム、炭化
ニオブ、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化ジルコニウ
ム、炭化タングステンなどのような炭化物、窒化
チタン、窒化ホウ素、窒化タンタルなどのような
窒化物、炭窒化チタンなどのような炭窒化物、ケ
イ化ジルコニウム、ケイ化モリブデン、ケイ化タ
ングステンなどのようなケイ化物、ホウ化ケイ
素、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化
クロムなどのようなホウ化物、アルミナ、ベリリ
ア、ジルコニア、酸化クロム、酸化ウラニウム、
酸化ケイ素、酸化鉄などのような酸化物、ケイ
素、タングステン、ニオブ、モリブデン、クロ
ム、ニツケル、タンタルなどの金属、耐熱合金ピ
ロリテイツクカーボンなど多くのものが知られて
おり、単層コーテイングまたは複層コーテイング
に使用されている。 一方、PVDはさらに真空蒸着法、スパツタリ
ング法、イオンプレーテイング法、プラズマ法な
どに分類されるが、そのプロセスは10-6〜
10-2Torrの真空中で電子ビーム、高周波、クラ
ンスター方式、プラズマなどの方法により金属な
ど蒸着させる物質を溶解、蒸発させ、例えば炭化
チタンPVDの場合は、蒸発したチタン原子とア
セチレンなどの炭化水素ガス導入により、次式の
反応により炭化チタンを生ぜしめコーテイングを
施す。 2Ti(g)＋C2H2(g)→2TiC（ｓ）＋H2(g) 蒸着温度はCVDより低い250〜500℃の温度で
行なわれ、CVDとほヾ同様の種類の物質を蒸着
によりコーテイングすることが可能である。 以上の様な蒸着により基材表面をコーテイング
することにより、前述したような諸特性を向上さ
せ得るという利点が蒸着にはあるが、機械や構造
部品、プラスチツク成型用金型、打抜きパンチ、
絞りダイなどに蒸着処理を行なう様な場合、これ
らの全面をコーテイングするときには、下記の様
な種々の問題点を有しているものである。 機械や構造部品の全表面を蒸着によりコーテイ
ングすることにより、生ずる欠点の２〜３例を示
せば次のごときである。 例えばねじ付きパンチのような取付けのための
ねじ部を有する工具や部品においては本来ねじ部
は、炭化チタンなどのコーテイングを必要としな
いにもかかわらず、適当なマスキング方法が開発
されていなかつたため、従来はねじ部を含む全面
にコーテイングをしなければならず、コーテイン
グによりねじ部の寸法精度を低下させていた。ま
た引き抜きダイスなどでその内面の耐摩耗性を向
上させるためにその内面をコーテイングする場合
も同じ理由で、コーテイング不要な外面にも同時
にコーテイングしていた。しかし、外面は嵌合の
ために研削によつて精密に仕上げる必要を生じる
場合が多いが、外面が炭化チタンなどによりコー
テイングされていると、高価なダイアモンド砥石
を用いて研削するとか、硬い炭化チタン層をカー
ボランダムなどを吹付けて研削するという様なこ
とをしなければならず、高価な砥石を必要とする
とか多大な労力を必要としていた。 蒸着により基材にコーテイングを施す場合に、
上記の様な施したくない部分のコーテイングをさ
ける方法としては、単純な形状の基材が多数ある
場合、例えば歯車にコーテイングする場合などで
は、複数の歯車を重ねて蒸着処理を行ない歯の部
分のみをコーテイングするなどの方法がとられて
いるが、一般的には基材の形状は複数であり、こ
の様な方法は適用することができなかつた。 本発明者らは、このような現状に鑑み簡便で作
業性のすぐれた蒸着によるコーテイングの際のマ
スキング方法について、鋭意検討を行なつた結果
硬化皮膜を形成することのできる特定の無機化合
物と特定の無機骨材からなる組成物が金属製品の
表面への蒸着によるコーテイングのマスキング剤
として極めて有効であることを見出し、本発明を
完成した。 すなわち本発明は、基材の蒸着を施したくない
部分に、硬化皮膜を形成する特定の無機化合物と
特定の無機骨材からなる組成物を塗布して皮膜を
形成させた後に該基材に蒸着を施すことを特徴と
する蒸着におけるマスキング方法に関するもので
あり、蒸着を必要とする部分だけに蒸着を施す方
法に関するものである。 本発明に関わる特定の無機化合物と特定の無機
骨材からなる組成物は、マスキング剤として用い
られるものであるが複雑な作業や繁雑な処理を必
要とせず簡便な塗布作業、すなわち塗料のように
必要部分に塗布して硬化させるだけでその優れた
マスキング能を発揮し所望部分以外に蒸着による
コーテイングが施されるのを完全に防止すること
ができ蒸着を必要とする部分だけに蒸着できると
いう特徴を有する。加うるにコーテイング完了後
のマスキング剤皮膜は、コーテイング後の焼入れ
操作や軽い打撃により、容易に除去することがで
きるというマスキング剤の除去も簡単でその作業
性にすぐれるという特徴をも有する。 本発明においてマスキング剤を構成する無機化
合物としては、硬化皮膜を形成する水溶性あるい
は水分散性の珪酸塩、リン酸塩、シリカゾルまた
はアルミナゾルが挙げられる。 これらの具体例としては、例えば珪酸リチウ
ム、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムなどのような
水溶性アルカリ金属珪酸塩、コロイダルシリカ、
コロイダルアルミナなどのような水分散性シリカ
ゾル、アルミナゾル、あるいはりん酸アルミニウ
ム、りん酸マグネシウム、りん酸カルシウムなど
の水溶性りん酸塩などである。本願発明に係わる
上記無機化合物は硬化前は液状を呈しているが基
材へ塗布後、水の蒸発あるいは化学反応により基
材表面で硬化成膜し基材に密着する性質を有する
ものである。 本発明でマスキング剤の構成成分として用いら
れる無機化合物は、これら各化合物の単体でも２
種以上の化合物を混合したものでも良く、また化
合物の活性を適度に調節し、密着性の高いピンホ
ールの少ない塗布を得る目的で例えば酸化亜鉛な
どの金属酸化物、水酸化アルミニウムのような金
属水酸化物、弗化カルシウム、珪弗化ナトリウム
のような弗化物、硼酸塩、リン酸塩などの化合物
と前述の無機化合物の１種又は２種以上とを一部
反応させてプレポリマー化したいわゆる変性化合
物でも良い。 本発明においては、マスキング剤の構成成分と
して、上記硬化皮膜を形成する水溶性あるいは水
分散性の特定の無機化合物とともに、特定の無機
質の骨材が用いられ、それにより優れた効果が奏
せられる。無機骨材としては、アルミナまたはシ
リカが単独でまたは併用されて、本発明で用いら
れる。その形状については必ずしも限定されるも
のでなく球状、針状、繊維状、りん片状、塊状な
ど種々の形態のものが使用される。また無機骨材
は前記無機化合物との反応性がないか、あるいは
反応性が低いことが望ましい。なぜなら反応性の
大きな骨材を使用する場合は無機化合物との混合
と同時に両者が反応し、塗布作業に困難を生ぜし
めたり、マスキング剤として一液として保存する
際に硬化などの問題を発生することがあるからで
ある。しかしながら反応性の高い骨材を基材に塗
布する直前に無機化合物と混合して使用する方法
（いわゆる１液１粉混合型など）も場合によつて
は有効な事がある。無機骨材の粒子径、及び粒度
分布も特に制限されるものではないが0.001μｍか
ら１mmの範囲のものを使用することが好ましく、
更に好ましくは0.1μｍから100μｍの範囲に重量平
均粒度を有する骨材が良くそれによつて良好な結
果が得られる。但し繊維状、針状の骨材において
はその長さがこの範囲を超えても問題なく用いら
れる。粒度分布はアンドレアゼンの最密充てん粒
度曲線をとることが最も好ましいが、アンドレア
ゼンの最密充てん粒度式におけるｑが0.2〜１の
範囲のものが良好な結果が得られる。 無機化合物と骨材の配合割合は骨材100部に対
し、好ましくは無機化合物１〜10000重量部より
好ましくは10〜1000重量部である。無機化合物の
配合割合がこの範囲より小さい場合はマスキング
剤がスラリー状あるいはベースト状にならず、塗
布の際の基材へのぬれを阻害する。逆に大きな場
合は骨材の効果が期待できなくなり、マスキング
剤として塗布した場合、発泡、ピンホール、クラ
ツク等が生じ完全な蒸着防止が期待できない。 これらの他に本発明におけるマスキング剤には
沈降防止剤、界面活性剤、顔料、無機せんい、粘
度調整剤、溶剤、硬化剤などが必要に応じ適宜組
合せて配合することもできる。 本発明で用いられるマスキング剤は、種々の形
態をとり得るが、通常スラリー状、サスペンジヨ
ン状、ペースト状などの形態のものが塗布作業に
適するので好ましい。それらの粘度は、塗布方法
によつても異なるが、25℃において回転粘度計で
50〜500000cps程度が良いが、スプレーなどによ
る塗布の場合においては、低粘度側のものが、刷
毛塗り、デイツピングなどの場合はやや高い粘度
のものが塗布作業性においてすぐれている。 かかる本発明方法に用いられる特定の無機化合
物と無機骨材からマスキング剤として、無機系接
着剤として東亞合成化学工業(株)から市販されてい
る「アロンセラミツク」（登録商標）を適用する
ことが出来る。 マスキング剤の硬化後の熱膨張（線膨張率）は
基材の線膨張率と相対的な関係を有することが良
好なマスキング効果と蒸着によるコーテイング完
了後のマスキング剤の除去に最も効果的であり、
基材とマスキング剤の25〜1000℃における平均線
膨張率の差が（0.1〜10）×10-6cm／cm℃更に好ま
しくは（0.5〜５）×10-6cm／cm℃の範囲に入るこ
とが望ましい。マスキング剤の線膨張率は無機骨
材の種類および使用量を適宜選択することにより
変更ないし調節することができる。 次に本発明方法について詳説する。 蒸着によりコーテイングを施す基材のコーテイ
ングを施することにより、弊害を生ずる部分に上
記マスキング剤をハケ、ヘラ、スプレーあるいは
各種コーターを用いて均一に塗布する。基材に
油、錆、防錆剤、ほこりなどが付着している場合
はマスキング剤の密着性が低下するので事前に簡
単なサイデイングや脱脂を行なうことが望まし
い。続いてマスキング剤が良好な塗膜を形成する
様に硬化条件を設定し硬化させる。硬化条件は無
機化合物の種類、硬化剤の使用有無により異なる
が、通常室温または300℃以下での加熱が一般的
であり、好ましくは150℃ないしは300℃の温度で
１〜２時間加熱を行ない、マスキング剤中の水な
どの溶剤成分のほとんどを除去した後、基材を蒸
着用のレトルト中に設置する方法がレトルト中の
真空度を保持するために都合が良い。いずれの方
法にしても、マスキング剤の急激な加熱はマスキ
ング剤中の水などの溶剤成分の蒸発による塗膜の
発泡やホイドの発生を生ぜしめマスキング能を低
下させるので徐々に昇温して塗膜を硬化させるこ
とが望ましい。 本発明のマスキング剤により、簡便にかつ安価
なコストで蒸着における部分的な蒸着防止が可能
になる。 本発明により、蒸着の効果的な応用の拡大と機
械や構造物要素、各種工具、金型などの機能や性
能および信頼性が大巾に高められる。 以下実施例をもつて本発明を更に説明する。 実施例 １ 合金工具鋼 鋼材・D11種（SKD11）の丸棒
（10mm〓×100mmL）の試料をトリクロルエチレンで
蒸気洗浄後、アロンセラミツクHT（東亜合成化
学工業(株)製、主成分：シリカ系無機化合物／変性
水溶性珪酸塩、固形分73wt％、25℃における粘
度100000cps、25〜600℃の平均線膨張率13×10-6
cm／cm℃）中に試料の1/2をデイツピングして塗
布した。室温で約10分放置後80℃で60分、更に
150℃で60分加熱してマスキング剤の塗料を得た。
硬化後のマスキング剤の膜厚は、約100μｍであ
つた。その後、試料をCVDによる炭化チタンコ
ーテイングを実施した。使用ガスは四塩化チタ
ン、水素、メタンを用いて6μｍの炭化チタンの
コーテイング膜厚を得るべく1000℃で５時間
CVD処理を行なつた。 試料の一部をダイアモンド砥石により切り出し
マスキング剤の有無によるSKD11試料表面の走
査型電子顕微鏡観察を行なつた。 マスキング剤を塗布しなかつた部分では試料の
表層には約6μｍの炭化チタンのコーテイング層
が形成されており、マスキング剤塗布部は炭化チ
タンコーテイング層は全く認められなかつた。 試料表面のマイクロビツカース硬さは炭化チタ
ンコーテイング部のHv2600に対してマスキング
剤塗布部はHv298であり、マスキング効果は明白
である。 実施例 ２〜３ 超硬（K10）及び炭素工具鋼（SK3）の丸棒
（10mm〓×100mmL）を１，１，１，−トリクロルエ
タンで脱脂し、試料とした。マスキング剤として
アロンセラミツクＣ（東亜合成化学工業(株)製、主
成分：シリカ系無機化合物／変性水溶性珪酸塩、
固形分71wt％、25℃における粘度70000cps、25
〜600℃の平均線膨張率13×10-6cm／cm℃）を試
料の1/2に刷毛で塗布した。室温で30分放置後、
100℃／hrの昇温速度で150℃まで加熱昇温し、更
に150℃で１時間加熱して、塗膜を硬化させた。
硬化後のマスキング剤の膜厚は20〜300μｍであ
つた。実施例１と同一条件で、炭化チタンの蒸着
を行ない同様に電子顕微鏡観察を行なつた。K10
の場合、蒸着部は約10μｍの炭化チタンのコーテ
イング層が認められ、表面硬度はマイクロビツカ
ースでHv2900であるのに対し、マスキング剤塗
布部は炭化チタンのコーテイング層は認められず
表面硬度もHv1600であつた。 SK3の場合においても蒸着部は約24μｍの炭化
チタンコーテイング層が認められ、表面硬度は
Hv3800と極めて高いのに対し、マスキング剤塗
布部は炭化チタンコーテイング層が認められず、
表面硬度もHv210であり、マスキング効果は顕著
であつた。 実施例 ４〜７ 炭素工具鋼（SK3）の丸棒（10mm〓×100mmL）
を１，１，１−トリクロルエタンで脱脂したもの
を試料とし、表−１に示す各種マスキング剤を用
いて試料の一部にマスキング剤塗膜を形成させ
た。実施例１と同様に炭化チタンのCVDによる
蒸着を行なつた後、蒸着部、マスキング剤塗布部
各々のマイクロビツカース硬さを表−１に示す。
いずれのマスキング剤もマスキング効果が認めら
れる。
【表】
＊１ ナトリウムとカリウムの複合塩
実施例 ８〜９ 合金工具鋼（SKD11）およびクロムモリブデ
ン鋼（SCM45）の丸棒（10mm〓×100〜150mmL）
をトリクロルエチレンで脱脂した後実施例１と同
様にアロンセラミツクHTを試料の一部に塗布
し、加熱硬化させた。 PVD法のひとつであるイオンプレーテイング
で、窒化チタンのコーテイングを形成させた。
（処理条件は300℃１時間） SKD11のマスキング剤を塗布しなかつた部分
は、表面に約1.4μｍの窒化チタンのコーテイング
層が見られ、表面の硬さはHv331であつた。
SKD11のマスキング剤を塗布した部分は、表面
にはコーテイング層が認められず、硬さはHv307
であつた。 SCM415のマスキング剤を塗布しなかつた部分
では、表面に約1.2μｍの窒化チタンのコーテイン
グ層が見られ、表面の硬さはHv216であるのに対
し、マスキング剤塗布部は表面にコーテイング層
は認められず、硬さはHv207であつた。PVDの
場合は窒化チタンコーテイング層が極めて薄いた
め、マイクロビツカース硬さでは有意差が認めら
れないが耐摩耗性、耐蝕性、装飾性において明ら
かな差があり、PVDの場合にもマスキング効果
は顕著である。
実施例 ８〜９ 合金工具鋼（SKD11）およびクロムモリブデ
ン鋼（SCM45）の丸棒（10mm〓×100〜150mmL）
をトリクロルエチレンで脱脂した後実施例１と同
様にアロンセラミツクHTを試料の一部に塗布
し、加熱硬化させた。 PVD法のひとつであるイオンプレーテイング
で、窒化チタンのコーテイングを形成させた。
（処理条件は300℃１時間） SKD11のマスキング剤を塗布しなかつた部分
は、表面に約1.4μｍの窒化チタンのコーテイング
層が見られ、表面の硬さはHv331であつた。
SKD11のマスキング剤を塗布した部分は、表面
にはコーテイング層が認められず、硬さはHv307
であつた。 SCM415のマスキング剤を塗布しなかつた部分
では、表面に約1.2μｍの窒化チタンのコーテイン
グ層が見られ、表面の硬さはHv216であるのに対
し、マスキング剤塗布部は表面にコーテイング層
は認められず、硬さはHv207であつた。PVDの
場合は窒化チタンコーテイング層が極めて薄いた
め、マイクロビツカース硬さでは有意差が認めら
れないが耐摩耗性、耐蝕性、装飾性において明ら
かな差があり、PVDの場合にもマスキング効果
は顕著である。
Claims (1)
- １ 金属製品の表面に蒸着により異種材質のコー
テイングを施す際に、蒸着によるコーテイングを
施したくない部分に硬化被膜を形成する水溶性あ
るいは水分散性の珪酸塩、リン酸塩、シリカゾル
またはアルミナゾルから選ばれた１種以上の無機
化合物とアルミナまたはシリカの無機骨剤からな
る組成物を塗布して皮膜を形成させた後に該表面
に蒸着を施すことを特徴とする蒸着におけるマス
キング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14113183A JPS6033347A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 蒸着におけるマスキング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14113183A JPS6033347A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 蒸着におけるマスキング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033347A JPS6033347A (ja) | 1985-02-20 |
| JPH0369987B2 true JPH0369987B2 (ja) | 1991-11-06 |
Family
ID=15284883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14113183A Granted JPS6033347A (ja) | 1983-08-03 | 1983-08-03 | 蒸着におけるマスキング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033347A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649932B2 (ja) * | 1985-10-21 | 1994-06-29 | 株式会社ノリタケカンパニ−リミテド | マスキング材料 |
| JPH0545597U (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-18 | 株式会社精工舎 | 時計の複合回路ユニツト |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53137881A (en) * | 1977-05-07 | 1978-12-01 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Pattern coating forming method |
| JPS5912622B2 (ja) * | 1980-08-11 | 1984-03-24 | 株式会社イナックス | 装飾陶磁器の製造方法 |
| JPS57166390A (en) * | 1981-04-06 | 1982-10-13 | Nihon Touki Kk | Golden color dressing method for ceramics, enamels and glasses |
-
1983
- 1983-08-03 JP JP14113183A patent/JPS6033347A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6033347A (ja) | 1985-02-20 |
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