JPS6041702B2 - 金属皮膜 - Google Patents
金属皮膜Info
- Publication number
- JPS6041702B2 JPS6041702B2 JP5498879A JP5498879A JPS6041702B2 JP S6041702 B2 JPS6041702 B2 JP S6041702B2 JP 5498879 A JP5498879 A JP 5498879A JP 5498879 A JP5498879 A JP 5498879A JP S6041702 B2 JPS6041702 B2 JP S6041702B2
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- JP
- Japan
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- metal film
- sputtering
- plated
- metal
- target
- Prior art date
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- Expired
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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
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
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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
【発明の詳細な説明】
本発明はマグネトロン型スパッタリングにより、良好な
表面状態と、金属光沢を持たせた金属皮膜に関するもの
である。
表面状態と、金属光沢を持たせた金属皮膜に関するもの
である。
近年、無公害なメッキ法として、蒸着法、イオンブレー
ティング法、スパッタリング法などの真空メッキ法が盛
んに用いられるようになつてきた。
ティング法、スパッタリング法などの真空メッキ法が盛
んに用いられるようになつてきた。
これらの方法は、いずれの場合でもメッキ基板の表面温
度が上昇し、特にプラスチックなど熱損傷を受け易い材
料をメッキ基板とする場合には、基板を劣化させる問題
があつた。このうち、スパッタリング法は不活性ガスの
低真空中でグロー放電を行なつたとき、その放電で陰極
（ターゲット）の金属が陽イオンの衝撃によりたたき出
されてメッキ基板の表面に付着するもので、合金の組成
を変えることなくメッキ皮膜が寿られ、しかも高融点材
料のメッキも可能であるという特色を有している。
度が上昇し、特にプラスチックなど熱損傷を受け易い材
料をメッキ基板とする場合には、基板を劣化させる問題
があつた。このうち、スパッタリング法は不活性ガスの
低真空中でグロー放電を行なつたとき、その放電で陰極
（ターゲット）の金属が陽イオンの衝撃によりたたき出
されてメッキ基板の表面に付着するもので、合金の組成
を変えることなくメッキ皮膜が寿られ、しかも高融点材
料のメッキも可能であるという特色を有している。
しかし、この方法はス・ゞツタ速度が遅く、作業圧力が
高い上、前述の如くメッキ基板の表面温度が上昇すると
いつた欠点があるため、限られた分野でしか応用されて
いな６ゝつた。この点を改善するために、ターゲットの
裏面に磁石を配置して放電空間に於ける電界に直交した
磁界をかけるようにしたマグネトロン型のスパッタ装置
が開発された。この装置は放電に伴つて生成された電子
が磁界によつて曲げられてドリフト運動を行なうように
して、陰極（ターゲット）に吋向して配置されたメッキ
基板に電子が流入する ーーのを防止して、メッキ基板
の温度上昇を抑えるようにしたものである。しかもこの
装置は磁力線がターゲット表面近傍で長い連続軌道を持
ぢ、、高い１ ゛密度の電子雲が形成されるため、低い
圧力においても効率良く気体を電離てき、大電力を投入
してもメッキ基板の温度上昇が抑えられるので、蒸着に
近い高速スパッタが可能で、プラスチックなど熱損傷を
受け易いメッキ基板に良好な金属皮膜を形成させること
ができる。
高い上、前述の如くメッキ基板の表面温度が上昇すると
いつた欠点があるため、限られた分野でしか応用されて
いな６ゝつた。この点を改善するために、ターゲットの
裏面に磁石を配置して放電空間に於ける電界に直交した
磁界をかけるようにしたマグネトロン型のスパッタ装置
が開発された。この装置は放電に伴つて生成された電子
が磁界によつて曲げられてドリフト運動を行なうように
して、陰極（ターゲット）に吋向して配置されたメッキ
基板に電子が流入する ーーのを防止して、メッキ基板
の温度上昇を抑えるようにしたものである。しかもこの
装置は磁力線がターゲット表面近傍で長い連続軌道を持
ぢ、、高い１ ゛密度の電子雲が形成されるため、低い
圧力においても効率良く気体を電離てき、大電力を投入
してもメッキ基板の温度上昇が抑えられるので、蒸着に
近い高速スパッタが可能で、プラスチックなど熱損傷を
受け易いメッキ基板に良好な金属皮膜を形成させること
ができる。
一方、このマグネトロン型スパッタリングによる方法は
、真空度が高く、良質なメッキ金属皮膜が得られるが、
金属粒子が堆積する過程での粒子相互の衝突などによつ
てメッキされた金属皮膜自体に大きな歪を内蔵する傾向
があり、しかもメッキ基板との相互作用も大きく、密着
性に優れている。
、真空度が高く、良質なメッキ金属皮膜が得られるが、
金属粒子が堆積する過程での粒子相互の衝突などによつ
てメッキされた金属皮膜自体に大きな歪を内蔵する傾向
があり、しかもメッキ基板との相互作用も大きく、密着
性に優れている。
この傾向は、メッキ基板がスパッタ材料とほぼ同程度の
熱膨張率を有する場合には問題はないが、熱膨張率に大
きな差がある場合に特に問題となる。例えばプラスチッ
クがガラスをメッキ基板とし、これに金属メッキする場
合、錫やアルミニウムなど柔らかな金属は基板材料の熱
的変形に追従つて動くためメッキされた金属皮膜の外観
は良好であるが、クロムやステンレスなどのように比較
的固くて脆い金属の場合には、第１図に示すように金属
皮膜にクラックやしわを生じて外観を著しく劣化される
。これはメッキ基板の熱的変形にメッキされた金属皮膜
が迫従できず、内蔵された歪が、微細な網状のヒビ割れ
を生じて開放されるためである。特に近年、アルミニウ
ムのメッキに代り、クロムやステンレスなど重厚な外観
を与える金属メッキをプラスチックの表面に行なうこと
が種種の分野で望まれるようになつて来たことから、こ
のヒビ割れ現象は大きな問題となつていた。
熱膨張率を有する場合には問題はないが、熱膨張率に大
きな差がある場合に特に問題となる。例えばプラスチッ
クがガラスをメッキ基板とし、これに金属メッキする場
合、錫やアルミニウムなど柔らかな金属は基板材料の熱
的変形に追従つて動くためメッキされた金属皮膜の外観
は良好であるが、クロムやステンレスなどのように比較
的固くて脆い金属の場合には、第１図に示すように金属
皮膜にクラックやしわを生じて外観を著しく劣化される
。これはメッキ基板の熱的変形にメッキされた金属皮膜
が迫従できず、内蔵された歪が、微細な網状のヒビ割れ
を生じて開放されるためである。特に近年、アルミニウ
ムのメッキに代り、クロムやステンレスなど重厚な外観
を与える金属メッキをプラスチックの表面に行なうこと
が種種の分野で望まれるようになつて来たことから、こ
のヒビ割れ現象は大きな問題となつていた。
本発明は、かかる点に鑑み、プラスチックなどのメッキ
基板と、熱膨張率が大きく異なる金属をマグネトロン型
スパッタリングによりメッキして、外観に優れ、しかも
金属光沢に優れた金属皮膜を得ることを目的とするもの
である。
基板と、熱膨張率が大きく異なる金属をマグネトロン型
スパッタリングによりメッキして、外観に優れ、しかも
金属光沢に優れた金属皮膜を得ることを目的とするもの
である。
即ち、本発明はマグネトロン型スパッタリングによりメ
ッキ基板に形成した金属皮膜において、その金属皮膜中
に１５０〜５００ｐｐｍの炭素を含有したことを特徴と
するものである。
ッキ基板に形成した金属皮膜において、その金属皮膜中
に１５０〜５００ｐｐｍの炭素を含有したことを特徴と
するものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明における金属皮膜の製造方法は陰極となるターゲ
ットの。裏面に磁石を配置して、ターゲットの表面近傍
に磁場を形成させながらスパッタリングするマグネトロ
ン型スパッタリングにより行なう。この場合、装置内は
炭化水素ガスを含むアルゴンガス雰囲気の低真空に保持
して、陰極となるターゲットと陽極の間に電圧を印加し
てグロー放電を生じさせ、このときの陽イオンの衝撃に
より、スパッタ材料で形成したターゲットの金属をたた
き出して、前記ターゲットと対向して配置したプラスチ
ックやガラスなどのメッキ基板に付着させ、金属皮膜を
形成させるものである。前記不活性ガスとしては、例え
ばアルゴンガスなどを用い、またこの不活性ガス中に混
合した炭化水素ガスとしては、例えはアセチレン、メタ
ン、エタン、ブタンなど何れのものでも良い。
ットの。裏面に磁石を配置して、ターゲットの表面近傍
に磁場を形成させながらスパッタリングするマグネトロ
ン型スパッタリングにより行なう。この場合、装置内は
炭化水素ガスを含むアルゴンガス雰囲気の低真空に保持
して、陰極となるターゲットと陽極の間に電圧を印加し
てグロー放電を生じさせ、このときの陽イオンの衝撃に
より、スパッタ材料で形成したターゲットの金属をたた
き出して、前記ターゲットと対向して配置したプラスチ
ックやガラスなどのメッキ基板に付着させ、金属皮膜を
形成させるものである。前記不活性ガスとしては、例え
ばアルゴンガスなどを用い、またこの不活性ガス中に混
合した炭化水素ガスとしては、例えはアセチレン、メタ
ン、エタン、ブタンなど何れのものでも良い。
この場合、炭化水素ガスの分圧に対する金属皮膜のワレ
性、即ちクラックの発生状況と金属光沢（鏡面反射率）
との関係を調べた結果を第２図のノグラフに示す。なお
この場合、メッキ基板としてはＡＢＳ樹脂を用い、また
メッキする金属としてはクロムを用いた。この結果から
、アセチレン分圧が４Ｘ １０−４Ｔ０ｒｒ以上では金属皮膜が黄色から灰色に着
・色し、鏡面反射率が低下する。
性、即ちクラックの発生状況と金属光沢（鏡面反射率）
との関係を調べた結果を第２図のノグラフに示す。なお
この場合、メッキ基板としてはＡＢＳ樹脂を用い、また
メッキする金属としてはクロムを用いた。この結果から
、アセチレン分圧が４Ｘ １０−４Ｔ０ｒｒ以上では金属皮膜が黄色から灰色に着
・色し、鏡面反射率が低下する。
またアセチレン分圧が３×１０−４Ｔ０ｒｒ以下では鏡
面反射率が向上し、金属光沢が増してくる。一方、アセ
チレン分圧が８×１０−５Ｔ０ｒｒ未満になると金属皮
膜にクラックを生じ、これに伴なう拡散反射成分が増加
゛し、鏡面反射率が低下してくる。従つてアセチレン分
圧を８×１０−５〜３Ｘ１０−４Ｔ０ｒｒの範囲に限定
することにより、クラックがなく外観に優れしかも金属
光沢を有する金属皮膜が得られる。
面反射率が向上し、金属光沢が増してくる。一方、アセ
チレン分圧が８×１０−５Ｔ０ｒｒ未満になると金属皮
膜にクラックを生じ、これに伴なう拡散反射成分が増加
゛し、鏡面反射率が低下してくる。従つてアセチレン分
圧を８×１０−５〜３Ｘ１０−４Ｔ０ｒｒの範囲に限定
することにより、クラックがなく外観に優れしかも金属
光沢を有する金属皮膜が得られる。
このように形成された金属皮膜中に含まれる炭素の含有
量を分析したところ、アセチレン分圧の変化に伴つて炭
素の含有量が変化しており、前記アセチレン分圧の範囲
に対応する金属皮膜中の炭素含有量は１５０〜５００ｐ
ｐｍの範囲となる。従つて本発明による、炭素を１５０
〜５００ｐｐｍ含む金属皮膜は、炭素との反応生成物を
含んて膜質が変化し、金属単独の皮膜に比べてメッキ基
板との密着性が弱まり、熱膨張率差による歪みが十分に
伝わらず、歪応力が増大しないのでクロムやステンレス
など固くて脆い金属の場合にもクラックやしわなどのヒ
ビ割れの発生を防止することができる。
量を分析したところ、アセチレン分圧の変化に伴つて炭
素の含有量が変化しており、前記アセチレン分圧の範囲
に対応する金属皮膜中の炭素含有量は１５０〜５００ｐ
ｐｍの範囲となる。従つて本発明による、炭素を１５０
〜５００ｐｐｍ含む金属皮膜は、炭素との反応生成物を
含んて膜質が変化し、金属単独の皮膜に比べてメッキ基
板との密着性が弱まり、熱膨張率差による歪みが十分に
伝わらず、歪応力が増大しないのでクロムやステンレス
など固くて脆い金属の場合にもクラックやしわなどのヒ
ビ割れの発生を防止することができる。
また本発明の金属皮膜中に含まれる炭素の量を上記範囲
に限定することにより、優れた金属光沢をも併せ持ち、
重量感のある金属皮膜を得ることができる。更に本発明
はマグネトロン型スパッタリングにより形成されるため
、低温高速のスパッタが可能であり、特に熱損傷を受け
やすいプラスチックをメッキ基板とする場合に効果的で
ある。以下本発明の実施例について説明する。
に限定することにより、優れた金属光沢をも併せ持ち、
重量感のある金属皮膜を得ることができる。更に本発明
はマグネトロン型スパッタリングにより形成されるため
、低温高速のスパッタが可能であり、特に熱損傷を受け
やすいプラスチックをメッキ基板とする場合に効果的で
ある。以下本発明の実施例について説明する。
実施例１
ターゲットをスパッタ材料となるクロムで構成し、この
ターゲットの裏面に磁石を設けて、前記ターゲットの表
面にこれと平行な磁界を形成した。
ターゲットの裏面に磁石を設けて、前記ターゲットの表
面にこれと平行な磁界を形成した。
また装置内のアセチレン分圧を１×１０−４Ｔ０ｒｒと
し、これにアルゴンガスを導入してスパッタ圧力を５×
１０−４Ｔ０ｒｒ′とした。
し、これにアルゴンガスを導入してスパッタ圧力を５×
１０−４Ｔ０ｒｒ′とした。
この状態で直流電圧４５０Ｖ１電流１００Ａでマグネト
ロンスパッタリングを行なつたところ、メッキ基板とし
たＡＢＳ樹脂の表面に割れのない金属光沢に優れたクロ
ムメッキ皮膜が形成された。このクロムメッキ皮膜中の
炭素含有量を分析したところ１８０ｐｐｍであつた。実
施例２ 上記実施例において、アセチレン分圧を２×１０−４Ｔ
０ｒｒとし、これにアルゴンガスを導入して、上記と同
様にマグネトロンスパッタリングを行ない、ＡＢＳ樹脂
の表面にクロムメッキ皮膜を形成した。
ロンスパッタリングを行なつたところ、メッキ基板とし
たＡＢＳ樹脂の表面に割れのない金属光沢に優れたクロ
ムメッキ皮膜が形成された。このクロムメッキ皮膜中の
炭素含有量を分析したところ１８０ｐｐｍであつた。実
施例２ 上記実施例において、アセチレン分圧を２×１０−４Ｔ
０ｒｒとし、これにアルゴンガスを導入して、上記と同
様にマグネトロンスパッタリングを行ない、ＡＢＳ樹脂
の表面にクロムメッキ皮膜を形成した。
このメッキ皮膜は割れのない金属光沢に優れたもので、
またこのメッキ皮膜中の炭素含有量は２３０ｐｐｍであ
つた。
またこのメッキ皮膜中の炭素含有量は２３０ｐｐｍであ
つた。
比較例１
上記実施例１において、装置内をアセチレン単独の雰囲
気とし、その圧力を５×１０−４Ｔ０ｒｒとした。
気とし、その圧力を５×１０−４Ｔ０ｒｒとした。
また直流電圧４４０Ｖ、電流１００Ａとしてマグネトロ
ン型のスパッタリングを行なつた。この結果、ＡＢＳ樹
脂の表面に形成されたクロムメッキ皮膜は黄灰色に着色
し鏡面反射率が低下していた。比較例２ 上記比較例１において、装置内のアセチレン分圧を２×
１０−５Ｔ０ｒｒとし、これにアルゴンガスを導入して
スパッタ圧力を５Ｘ１０−４とした。
ン型のスパッタリングを行なつた。この結果、ＡＢＳ樹
脂の表面に形成されたクロムメッキ皮膜は黄灰色に着色
し鏡面反射率が低下していた。比較例２ 上記比較例１において、装置内のアセチレン分圧を２×
１０−５Ｔ０ｒｒとし、これにアルゴンガスを導入して
スパッタ圧力を５Ｘ１０−４とした。
また直流電圧４５０Ｖ１電流１００Ａとして、ＡＢＳ樹
脂の表面にスパッタリングを行なつた。この結果、形成
されたクロムメッキ皮膜には第１図に示すように微細な
網状のクラックが発生しており、またこのメッキ皮膜中
の炭素含有量は１１０ｐｐｍであつた。
脂の表面にスパッタリングを行なつた。この結果、形成
されたクロムメッキ皮膜には第１図に示すように微細な
網状のクラックが発生しており、またこのメッキ皮膜中
の炭素含有量は１１０ｐｐｍであつた。
比較例３上記比較例２において、アセチレン分圧を４×
１０−４Ｔ０ｒｒ１スパッタ圧力を５×１０−４Ｔ０ｒ
ｒとし、また直流電圧４５０Ｖ１電流１００ＡでＡＢＳ
樹脂の表面にスパッタリングを行なつた。
１０−４Ｔ０ｒｒ１スパッタ圧力を５×１０−４Ｔ０ｒ
ｒとし、また直流電圧４５０Ｖ１電流１００ＡでＡＢＳ
樹脂の表面にスパッタリングを行なつた。
このように形成されたクロムメッキ皮膜は黄色を呈し、
その鏡面反射率は低く、また炭素含有量は５６０ｐｐｍ
であつた。
その鏡面反射率は低く、また炭素含有量は５６０ｐｐｍ
であつた。
以上説明した如く、本発明に係る金属皮膜によれば、メ
ッキ皮膜中に炭素との反応生成物を含み、且つその炭素
含有量を所定の範囲に規定することにより、プラスチッ
クなどメッキ基板と熱膨張率が大きく異なる場合でも、
割れがなく外観に優れ、しかも優れた金属光沢を有する
など、顕著な効果を有するものである。
ッキ皮膜中に炭素との反応生成物を含み、且つその炭素
含有量を所定の範囲に規定することにより、プラスチッ
クなどメッキ基板と熱膨張率が大きく異なる場合でも、
割れがなく外観に優れ、しかも優れた金属光沢を有する
など、顕著な効果を有するものである。
第１図はクロムメッキ金属皮膜に発生した網状のヒビ割
れを拡大して（拡大倍率５０＠）示す模式図、第２図は
アセチレン分圧の変化に対する、金属皮膜のワレ性イと
鏡面反射率口との変化を示すグラフである。
れを拡大して（拡大倍率５０＠）示す模式図、第２図は
アセチレン分圧の変化に対する、金属皮膜のワレ性イと
鏡面反射率口との変化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マグネトロン型スパッタリングによりメッキ基板に
形成した金属皮膜において、その金属皮膜中に１５０〜
５００ｐｐｍの炭素を含有したことを特徴とする金属皮
膜。 ２ 金属皮膜をクロムで形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の金属皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5498879A JPS6041702B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 金属皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5498879A JPS6041702B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 金属皮膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55148767A JPS55148767A (en) | 1980-11-19 |
| JPS6041702B2 true JPS6041702B2 (ja) | 1985-09-18 |
Family
ID=12986020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5498879A Expired JPS6041702B2 (ja) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | 金属皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041702B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2512070A1 (fr) * | 1981-09-03 | 1983-03-04 | Commissariat Energie Atomique | Couche de chrome de haute durete, capable de resister a la fois a l'usure, a la deformation, a la fatigue des surfaces et a la corrosion |
-
1979
- 1979-05-04 JP JP5498879A patent/JPS6041702B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55148767A (en) | 1980-11-19 |
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