JPH0533137A - 真空蒸着めつき設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電子線を利用した真空蒸着めっき設
備に係り、優れた密着性及び表面性状を有する蒸着めっ
き層を効率的且つ低生産コストで連続的に製造すること
を目的とする。 【構成】 帯鋼の入側には洗浄装置７，加熱炉８及び制
御冷却装置９を設け、これらの下手側にはシール機構10
を介設して電子線加熱式の真空蒸着めっき室11Ａ，11B
が設けられ、さらに非酸化性雰囲気下で冷却を行なう出
側冷却装置14を該めっき室の下流側に配設してなる真空
蒸着めっき設備である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯状部材にアルミニウ
ム、銅、チタン、亜鉛、各種合金及びセラミックス等を
連続的に真空蒸着めっきするための真空蒸着めっき設備
に関し、詳細には優れた表面性状及び密着性を有する単
層又は多層めっきを、帯状部材の片面又は両面に効率的
に形成することのできる真空蒸着めっき設備に関するも
のである。以下の説明では帯状部材として鋼板（帯鋼）
を用いる例を示すが、本発明はこれに限定して解釈され
るものではない。

【０００２】

【従来の技術】図６はアルミニウム蒸着めっき設備の一
例を示す全体説明図であり、ペイオフリール１から巻き
ほどかれた帯鋼２を入側ルーパー５及びシール機構10を
経て加熱装置８Ａへ導入する様に構成される。該シール
機構10Ａは複数に分画された気密室10ａを有し、各気密
室10ａは図示しない真空ポンプに接続され、真空めっき
室11Ａ₁ の内部と大気側を隔絶する様に構成される。ま
た加熱装置８Ａには電子銃８Ｂ，８Ｂが備えられ、電子
ビームの直接照射によって帯鋼２をめっきに適する温度
に加熱する。

【０００３】真空めっき室11Ａ₁ の内部には２つの蒸着
金属用るつぼ13、13が設けられると共に、該蒸着金属に
電子ビームを照射する電子銃12、12が夫々配設され、帯
鋼２の表裏両面に蒸着めっき層を形成する様に構成され
ている。そして該真空めっき室11Ａ₁ の下流側には複数
の気密室10ｂからなるシール機構10Ｂが設けられ、めっ
き層の形成された帯鋼２は出側ルーパー15を経てテンシ
ョンリール18に巻取られる。なお必要に応じてシール機
構10Ｂの下流側には冷却装置29を設け、帯鋼２を適正な
温度まで空冷（衝風冷却）することが行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記めっき設
備においては、加熱装置８Ａによって帯鋼２を加熱した
後すぐにめっき処理を行なうため、加熱手段によっては
帯鋼２の表面性状がめっきに適していないことが多く、
めっき層の密着性が悪くなって、絞り加工したときにめ
っき層が剥離してしまうという大きな問題があった。す
なわち冷間圧延或は焼鈍処理された帯鋼の表面には圧延
油や防錆油が被覆されたままとなっていると共に、微鉄
粉やその他の異物が付着しており、これらを完全に除去
する必要があった。

【０００５】また帯鋼２の表面には酸化物層が残存して
おり、この酸化物層が蒸着めっき層の密着性を低下させ
ていることも分かっている。この様な酸化物の不具合を
解決する手段として、Ａｒイオンボンバードメント法が
考えられており、Ａｒイオンによって帯鋼表面の酸化物
を除去することも試みられている。しかしながら装置が
大がかりとなると共に、帯鋼表面全体を均一にイオンボ
ンバードメントすることは困難であり、処理むらが残る
ことが知られている。

【０００６】また金属蒸気をイオン化し、帯鋼表面への
密着性を高めることも行なわれているが、イオン化装置
は大型で汎用鋼板への適用技術としては費用も高く実用
化には適しておらず、またタングステン、モリブデン、
ホウ素、シリコン等の元素はイオン化傾向が低くイオン
化が困難であるため、適用範囲が狭いという欠点もあっ
た。さらに金属蒸気をイオン化することによってめっき
速度が遅くなり、生産性が悪くなるといった問題もあっ
た。

【０００７】一方真空めっき室11から排出される帯鋼２
は蒸着めっきによる潜熱によって一般に350 ℃以上とな
っており、これを冷却するため冷却装置29を設けてい
る。しかしこの冷却装置29においては大気中で帯鋼２を
衝風冷却するものであるため、めっき層表面は高温下に
大気にさらされるため、酸化皮膜を形成し易く、クロメ
ート処理やりん酸塩処理等の化成処理性能が劣化すると
いう不具合があった。

【０００８】そこで本発明は、めっき層の材質或は単層
・多層の別などにかかわらず、常にめっき層を優れた密
着性で形成でき、且つ生産コスト及び設備コストが低
く、しかもめっき層の表面に酸化物皮膜を形成すること
がなく後処理を簡単に行うことのできる真空蒸着めっき
設備を提供する目的で研究を重ね、本発明を完成した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明は、帯状部材の走行入側には洗浄装置、間接式加熱
炉及び制御冷却装置が走行軌跡に沿って順に設けられ、
該加熱炉は帯状部材を還元雰囲気に保つ構成とし、前記
冷却装置と真空蒸着めっき室はシール機構を介して連結
されると共に、該めっき室の走行出側には非酸化性雰囲
気下で帯状部材の冷却を行なう出側冷却装置がシール機
構を介して配設されてなることを要旨とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明においては、真空蒸着めっき室に帯鋼を
導入する前に、洗浄装置によって帯鋼表面の油類や異物
を完全に除去する。次いで帯鋼は還元雰囲気の条件下で
間接式の加熱炉において加熱され、必要によって帯鋼表
面を還元処理して酸化物層を除去し蒸着めっきに適した
表面性状とする。従って油類等が帯鋼表面に付着したま
ま真空蒸着めっき室内に進入してめっき層の密着をさま
たげたり、或はめっき層に表面傷を生じたりする様なこ
とはなく、また帯鋼表面の酸化物層も除去することがで
きるので、めっき材質や単層又は複数等の構成にかかわ
りなくすぐれためっき密着性を確保することができる。
さらに油分等が真空蒸着めっき室内で蒸発して該室内の
真空状態を損ねるといったこともなくなる。

【００１１】一方上記加熱炉の下流側には制御冷却装置
が設けられ、加熱炉での加熱温度とめっき品種に応じた
最適めっき温度の差を考慮して冷却能力を調整しつつ最
適の帯鋼温度まで冷却する。従って帯鋼温度が低過ぎて
めっきの密着性が劣化したり、めっき層の色調が悪くな
ったりすることはなく、また帯鋼温度が高過ぎて帯鋼と
めっき層が合金化して変色したり、めっき層の剥離を生
じる様なことはない。さらに本発明においては、電子線
加熱によってめっき原料を加熱蒸発することとしている
ので、金属原料やセラミックス原料等の材質を問わずに
使用することができ、合金めっきや多層めっきを任意に
選定することができる。

【００１２】まためっき処理後の帯鋼はめっき原料の蒸
発潜熱により高温となっており、そのまま大気に触れる
と、めっき層表面が酸化して、めっき層が変色したり、
化成処理性が悪くなってしまう。そこで本発明において
は非酸化性雰囲気で冷却を行なうための出側冷却装置を
設け、めっき済み帯鋼表面が酸化されない温度まで帯鋼
温度を下げてから、大気中へ排出することとし、めっき
層表面に酸化皮膜が形成されるのを防止する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の代表的な実施例を示す全体説
明図である。ペイオフリール１より巻きほどかれる帯鋼
２は入側シャー３，ウェルダー４，入側ルーパー５及び
ブライドルロール６を経て洗浄装置７へ導入される。該
洗浄装置７としてはアルカリ水溶液のスプレー機構及び
ブラシを備えたアルカリ脱脂部、アルカリ水溶液中に電
極を浸漬して該電極間に帯鋼を走行させる電解脱脂部、
水洗部及び乾燥部等が任意に組み合わされたものが代表
的に使用されるが、洗浄装置の機構や内部構造は本発明
を制限するものではない。

【００１４】洗浄された帯鋼２は次いで加熱炉８へ導入
され、帯鋼２の鋼種或は熱履歴等に応じて予熱，還元処
理，焼鈍のいずれか又は全てを行なう。該加熱炉８は還
元性雰囲気下で連続的に間接加熱を行い得るものであれ
ばどの様な構造のものでも使用可能であり、個々の構成
は一切制限されないが、特に好適な加熱炉８は図５に横
断面形状を示す様に電気加熱式のマッフル炉で形成さ
れ、炉内83は水素と窒素の混合ガス雰囲気に保たれてそ
の中を帯鋼２が走行する様に構成される。ヒータ81の内
側には隔壁板82が設けられ、輻射熱や対流等によって帯
鋼２を加熱する。例えばアルミニウムめっきにおいて単
に予熱のみを行なうときには加熱温度は250 ℃程度、チ
タンめっきにおける加熱温度は400 ℃程度とする。また
アルミニウムめっきにおいて、帯鋼２の還元を主目的と
して行なうときの加熱温度は600 ℃（10秒間保持する）
程度、同じく焼鈍を主目的とするときの加熱温度は750
℃程度とする。

【００１５】上記加熱炉８の下流側には制御冷却装置９
が設けられ、冷却ファンの回転数を制御することによ
り、帯鋼２を真空蒸着めっきに適する温度まで冷却す
る。例えばアルミニウムめっき処理においては帯鋼温度
が180 ℃前後に保たれる様に制御することが望まれるの
で、前記加熱炉８における加熱到達温度が前述の如く種
々異なることを考慮して、冷却能力をコントロールする
ことが望まれる。なおこの冷却装置９内も還元ガス雰囲
気に保ち、帯鋼表面を活性化した状態で真空めっき室11
へ導入する様に構成する。尚制御冷却装置における冷却
機構、制御機構或は温度検知機構等については一切制限
されないものとする。こうして所定の温度に調整された
帯鋼２はシール機構10を介して真空めっき室11Ａ，11Ｂ
内へ導入される。

【００１６】各めっき室11Ａ，11Ｂ内には蒸発原料用の
るつぼ13，13及び電子銃12，12が備えられ、帯鋼２の表
裏両面へ夫々蒸着めっき層を形成する様に構成される。
なお該真空めっき室11Ａ，11Ｂは上下に設置され、片面
ずつのめっき処理を行なう様に構成され、これらめっき
室11Ａ，11Ｂは水平方向にずらして（図では少なくとも
左右にずらして）配置することが好ましく、これによっ
て建屋内に設けられるクレーンによるめっき室11Ａ，11
Ｂへの諸作業、例えばるつぼの搬入・搬出作業を行ない
易くしている。また該真空めっき室11Ａ，11Ｂを統合し
て１基設置するだけで帯鋼の両面または片面に蒸着めっ
きを施すものであってもよい。また２基以上を隣設して
多層めっきを行なうものであっても良いが、この場合は
建屋を非常に長いものとすることが要求されるので、図
の様にＵターン方式を利用して高架形式にすることがス
ペース的に有利となる。

【００１７】真空めっき室11Ｂの下流側にはシール機構
10Ｂを介して出側冷却装置14が設けられる。該出側冷却
装置14内は窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気に保た
れ、冷却ファンによって帯鋼２を好ましくは50〜150 ℃
まで冷却してから、大気中へ排出する。そして該帯鋼２
はブライドルロール６，出側ルーパー15，出側シャー1
6，出側ピンチロール17を経てテンションリール18に巻
取られる。

【００１８】図２は本発明の他の実施例を示し、上記出
側冷却装置14の下流側には、水冷装置19，スキンパスミ
ル20及び化成処理装置21が帯鋼走行方向に沿って順に設
けられる。即ち水冷装置19によって帯鋼２が常温まで冷
却され、スキンパスミル20により調質及び表面美麗化を
行ない、さらに化成処理装置21によってめっき品種に適
した化成処理を行なってドライヤ22で乾燥を行ない最終
製品とする。

【００１９】一方図３は本発明の他の実施例に用いられ
るストッパ機構を示し、帯鋼２の連続走行を中止して、
真空めっき室11Ａ，11Ｂやシール機構10Ａ、10 Ｂ等を修
理又は調整する必要が生じた場合であっても、一部の真
空めっき室11Ａ，11Ｂやシール機構等の真空状態を保持
したまま作業を行うためのストッパ機構Ｓ₁ 〜Ｓ₃ を示
す。なお図４は図３の右方向からの側面見取図である。
すなわち帯鋼２の上下にはその幅方向に沿い、ゴム製又
は合成樹脂製の軟弾性素材によって形成された押えロー
ル31，31が設けられると共に、該ロール31，31の斜め後
方には矢印Ｆ方向に移動可能で該ロール31，31に平行な
移動ロール32，32が設けられる。従って帯鋼２の走行停
止と同時に移動ロール32，32を矢印Ｆ方向へ移動し、押
えロール31，31によって帯鋼２の上下を挟持すると共
に、該押えロール31，31を側壁33に押当てて変形させて
該ロール31，31によって帯鋼通過用の開口部33ａを閉塞
する（図４参照）。なおこの押えロール31,31 に替えて
断面楔状又は三角形状の移動シーリング部材を移動でき
る様に上下に配設するものであっても良い。

【００２０】該ストッパ機構Ｓ₁ 〜Ｓ₃ は図１に示す様
にシール機構10Ａ，10Ｂの真空めっき室側及び各めっき
室11Ａ，11Ｂの間等に設けられ、上記ストッパ機構Ｓ₁
〜Ｓ₃ を任意に作動させることにより、真空めっき室11
Ａ，11Ｂ又はシール機構10Ａ，10Ｂのいずれか又は複数
のものを大気開放してメンテナンス作業等を行なうこと
が可能となる。

【００２１】（実施例１）図１に示す蒸着めっき設備を
用い、厚さ0.7mmで幅600mm の焼鈍済み冷延コイル（防
錆油塗油材）に純アルミニウムめっきを表裏両面にめっ
き処理する例を示す。洗浄装置７においてはアルカリ脱
脂部で５％苛性ソーダを用いてブラシ洗浄し、さらに電
解脱脂部において洗浄を行なって油分及び異物を完全に
除去した。次いで窒素95％，水素５％，露点−50℃の混
合ガスを充填した加熱炉８において帯鋼を600 ℃に加熱
し、該温度で10秒間保持して還元処理を行なった。そし
て制御冷却装置９によって帯鋼温度が200 ℃となる様に
制御しながら真空めっき室11Ａ，11B において、次の条
件で表裏両面の蒸着めっきを行なった。すなわち蒸着真
空度0.0002Torrの雰囲気下でアルミニウム付着量が片面
当たり20g/m²となる様に蒸発量を制御した。めっき後の
帯鋼温度は450 ℃に昇温していたが窒素ガス雰囲気に保
持した出側冷却装置14によって70℃まで冷却して大気中
へ排出した。この結果得られためっき帯鋼の表面は白色
で美麗な外観を有し、ボールインパクト及び180 度密着
曲げによる密着性テストにおいても、メッキ層剥離を生
じず良好な性状を示した。

【００２２】（実施例２）厚さ0.8mm で幅600mm の焼鈍
済み冷延コイル（防錆油塗油材）に、図１に示す設備に
よって純銅めっき処理する実験を行なった。洗浄装置７
及び加熱炉８の条件は実施例１と同様とし、制御冷却装
置９によって帯鋼温度は250 ℃となる様に制御した。次
いで蒸着室の真空度が0.0004Torrの雰囲気下で、片面の
めっき付着量が15g/m²となる様に蒸発量の制御を行な
い、両面蒸着めっきを行なった。めっき後425 ℃まで昇
温していた帯鋼を出側冷却装置14により100 ℃まで冷却
した。この結果得られためっき鋼板の表面は純銅色のむ
らのない美麗な外観を有し、ボールインパクト及び180
密着曲げによる密着性テストにおいても、めっきの剥離
は全く生じなかった。

【００２３】以上の実施例に示される様に真空蒸着めっ
き設備に洗浄装置を設けることにより、洗浄装置を設置
しないものに比較してめっき層の密着性を高めることが
できる様になると共に、めっき済み帯鋼の表面外観を美
麗なものとすることができる様になった。また制御冷却
装置を加熱炉に並設することにより、めっき処理前の帯
鋼温度を表１に示す様に低く設定することができる様に
なり、めっき原料の蒸気凝縮により帯鋼が昇温されると
きの許容温度幅が広くなり、従来例に比較してめっき層
を厚く付着させることができる様になった。

【００２４】

【表１】

【００２５】さらに出側冷却装置14を設けた場合と設け
ない場合における後工程の化成処理性の評価例は表２に
示す通りである。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、表面性状が美麗で優れた密着性を有するめっき層を
形成することができ、しかもめっき品種（めっき材質や
被めっき帯材の種類等）や単層めっき又は多層めっき等
を任意に選定することができると共に、設備コスト及び
生産コストを低くおさえることができる様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施例を示す全体構成図であ
る。

【図２】本発明の他の例を示す構成図である。

【図３】ストップ機構を示す断面説明図である。

【図４】図３の側面見取図である。

【図５】加熱炉の例を示す断面説明図である。

【図６】従来のめっき設備の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

２ 帯鋼 ７ 洗浄装置 ８ 加熱炉 ９ 冷却装置 10 シール機構 11A,11B 真空めっき室 14 出側冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 広司 加古川市平岡町二俣1012 (72)発明者 綾部 東太 加古川市平岡町二俣1001

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 真空室内を連続して走行する帯状部材
   に、電子線によって蒸発させためっき成分を蒸着めっき
   する真空蒸着めっき設備であって、帯状部材の走行入側
   には洗浄装置、間接式加熱炉及び制御冷却装置が走行軌
   跡に沿って順に設けられ、該加熱炉は帯状部材を還元雰
   囲気に保つ構成とし、前記冷却装置と真空蒸着めっき室
   はシール機構を介して連結されると共に、該めっき室の
   走行出側には非酸化性雰囲気で帯状部材の冷却を行なう
   出側冷却装置がシール機構を介して配設されてなること
   を特徴とする真空蒸着めっき設備。