JPS63307253A - 装飾性模様ステンレス鋼板 - 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、装飾用途に使用する金属酸化物、金属化合物
皮膜を有する表面に凹凸の模様のついたステンレス鋼板
に関するものである。

従来の技術 気相メッキ法は従来の湿式メッキ法に比べ、密着性に優
れ、応用範囲が極めて広いことから、機能性薄膜形成に
広く用いられるようになってきた。

ところがステンレス鋼板を対象にして気相メッキする場
合に特有の問題として、ステンレス鋼表面には一般に、
数十穴から数百Ｘのクロム酸化物が存在しているために
、ステンレス鋼の表面に直接金属窒化物や金属炭化物な
どの金属化合物を密着性良くコーティングするためには
、イオンによるボンバード処理を行なって表面の酸化皮
膜を除去するなどの工夫が必要であった。

特に、表面に凹凸模様のついたステンレス鋼板に金属化
合物をコーティングする場合には、密着性不良が重要な
問題となる。例えばプラズマを使った低温処理を可能と
する低圧気相メッキ法を用いた場合、凹凸模様の角部付
近において付きまわり性の不足や密着性不良が原因でパ
ウダリング現象が発生したり、また熱化学蒸着法（熱Ｃ
ＶＤ）を使って常圧気相メッキによる付きまわり性、密
着性の改善を行なおうとすると、熱により基材そのもの
が変性を受け、再度熱処理を行なうことが必要であった
。

予め表面に凹凸による模様の形成されたステンレス鋼板
を対象にして気相メッキを用いて金属化合物（ただし金
属酸化物を除く）の装飾コーティングを行なうと、得ら
れた装飾性模様ステンレス鋼板は、表面の凹凸の角部を
拠点として、その部分への付きまわり性、密着性などの
不足から剥離、割れなどが発生しやすい為に実用化が困
難であった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、従来気相メッキで装飾性ステンレス鋼板を得
る際の上記問題点を解決したもので、イオンプレーティ
ングを利用して密着性の良好な装飾性模様ステンレス鋼
板を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明は、表面に凹凸による模様が形成され
たステンレス鋼板上に、イオンプレーティング法により
、第一層として膜厚０．１〜０．５ＪＬｍｃ７）Ａｌ、
、　Ｓｉ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍｏの酸化物の
少なくとも１種以上からなる金属酸化物の皮膜が形成さ
れ、第二層としてＡｌ、　Ｓｉ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎ
ｂ、　Ｎｏ（７）金属化合物（ただし金属酸化物を除く
）の皮膜を、第一層と第二層とを合わせ全膜厚１μｍ以
下被覆してなる装飾性模様ステンレス鋼板を提供するも
のである。

ここで金属化合物とは、金属窒化物、金属炭化物、金属
はう化物、金属珪化物をさすが、この中で特に、そのも
のが装飾的に優れた色をもち、硬度的、熱的にも優れた
物質特性を持つ　金属窒化物、金属炭化物が本発明には
有効である。

本発明に用いられる、表面に凹凸による模様が形成され
たステンレス鋼板の凹凸の形成手段は特に規定しないが
、一般には凹凸の模様についた圧延ロールでステンレス
表面に模様を転写する方法がとられる。この時、凹凸の
境界壁の傾斜φは垂直（８０度）を超えなければどの角
度でも上記問題点を解決するのにさまたげになるもので
はない。

本発明によれば、第一層に前述した金属酸化物の皮膜を
被覆することにより、密着性の向上が図られる。すなわ
ち、該皮膜の役割は、ステンレス鋼基板表面に形成され
たクロム酸化物と第二層の薄膜との間のバインダーとし
ての役割である。これは、クロム酸化物と第一層の金属
酸化物が酸素を仲介として結合するため、基板のステン
レス鋼板と第一層間の密着性を向上させ、さらに第一層
の金属酸化物と第二層の金属化合物層を連続的に積層す
るため界面において相互拡散を形成するために、第一層
と第二層間の密着性の向上がはかられるためである。

従って、第一層と第二層に用いられる金属としては同一
金属である方が相互拡散を容易ならしめるため望ましい
が、本発明によれば必ずしも同一の金属である必要はな
く、Ａｌ、　Ｓｉ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、Ｍｏの中
で任意の組み合わせが可能である。

また、母材となるステンレス鋼は、オーステナイト系、
フェライト系、マルテンサイト系のいずれでも用いるこ
とができる。

イオンプレーティング法は、気相メッキ法の特長となっ
ている金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物などのセラ
ミックコーティングを可能とするばかりでなく、大面積
にわたって膜厚や膜質の均−な皮膜を高い成膜速度で、
しかも密着性良く得る有能な手段である。

本発明では、付きまわり性や密着性を上げるためにも、
第一層および第二層の皮膜形成にはイオンプレーティン
グ法が必要であるが、その装鐙としては特別なものを必
要とせず、例えば第２図に示したようなごく一般的なも
ので十分である。すなはち、Ａ９、Ｓｉ、　Ｔｉ、　Ｚ
ｒ、　Ｎｂ、　ＭＯ（７）内の１種の金属を蒸発ン芹７
として置き、これを電子ビーム６により加熱して蒸発さ
せ、高周波電極コイル４により生成されたプラズマ中で
活性化させる。同時に酸素、窒素、アセチレンガスなど
のいずれかの反応ガスを反応ガス導入バイブ９より真空
チャンバー１内に導入することにより、金属蒸気と反応
ガスとを反応させ、目的とする金属酸化物、金属窒化物
、金属炭化物などを基板上に形成せしめることができる
。

また、イオンプレーティングにより成膜された第一層の
金属酸化物薄膜は、金属酸化物の付きまわりの良さを利
用しており、これを被覆することにより未コーティング
部分を極力なくすことができる。この第一層がないと、
膜は凸凹の隅々までまわり込まず、そこからパウダリン
グを起こしやすくなるため、加工性に劣った膜となる。

本発明によって得られる皮膜は、第一層と第二層とを合
わせて全膜厚として１μｍ以下とすることが必要である
。全膜厚がｌＪＬｍを越えると、曲げ加工などにより応
力集中が角部で発生し剥離等、加工性に問題を生ずるよ
うになる。ｌｐｍ以下であれば、皮膜のバルク的な性質
が解消されるためか、ある程度、基板の変形にも追随で
きるようになる。この制約があるため、第一層の金属酸
化物の膜厚も０．１〜０．５　ｇ、ｍの範囲でなければ
ならない。０．１μｍ未満では前述した特性を得るのに
十分ではなく、０．５ｐｍを超えると第二層の膜厚が薄
くなりすぎるため、装飾性上問題を与えることになる。

また、該薄膜は１４ｍ以下という極薄膜であるため、下
地の光沢度をそのまま反映したものとなる。そこで例え
ば、凸部をだる仕上げ調、四部を鏡面仕上げ調とした凸
凹模様のステンレス鋼板にコーティングを施すと、この
仕上げ面を反映した着色ステンレス、すなわち凸部は鈍
い感じの色、四部は鮮やかな色をもった模様のついた装
飾性ステンレス鋼板が得られ、一層装飾性に優れたもの
となる。

この模様は、透明皮膜によるいわゆる干渉色ではなく、
第二層の金属化合物に基づく物質色であり、光の散乱光
に基づいたものであるため、見る角度によって模様が見
づらくなったり、色が変って見えたりするものではない
。

ここで得られた装飾性模様ステンレス鋼板は、化合物層
が金属窒化物、或いは炭化物などであるため硬度として
は優れたものであるが、第１図のように第一層の金属酸
化物層２０、第二層の金属化合物層３０の上に、更に第
三層として５ｉ０２皮膜４０を積層させることにより耐
候性の向上がはかられる。この５ｉ０２皮膜は透明であ
るため、着色層の色合いを変化させるものではない。

５ｉ０２皮膜の生成方法としては、例えば第３図に示し
たようなプラズマＣＶＤ装置を利用する方法など、Ｓ　
ｉ　０２皮膜生成に一般に用いられているもので十分で
ある。この場合、反応ガス導入パイプ９から反応ガスと
してＳｉ＆とＮ２Ｑｆｉどを真空チャンバー１内に導入
し、高周波電源５により電極４間にプラズマを生成させ
ると、反応ガスはプラズマ中で活性化され基板上に！１
ｌｉｉ０２皮膜が形成される。

５ｉ０２皮膜の膜厚は、０．１−０．５　μｍの範囲で
なければならない。０．１μｍ未満では、耐候性の向上
の効果が十分ではなく、また０、５　ｐ、ｍを超えると
加工性の問題がでてくる。

基板上に形成される第一層、第二層および第三層の膜厚
測定は、水晶板を測定子として共鳴発振周波数を電気的
に測定するタイプの膜厚モニターにより行なうことがで
きる。

次に、本発明の実施例をもとに本発明の詳細な説明を行
なう。

実施例１ 基板としテ０．２ｍｍ厚（７）ＳＵＳ３０４　（１ＢＯ
ｒ−８Ｎｉ）鋼を用いた。本基板は、圧延ロールからの
転写で１５μｍの表面凹凸模様を持ち、凸部はダル仕上
げ調で光沢度で４２、凹部は鏡面仕上げ調で光沢度で７
８の模様入ステンレス鋼板である。

これにイオンブレーティツム１テよりＡｆＬ２０３を２
７人／ｗｉｎ、の成膜速度で２０００人の膜厚までコー
ティングを行ない、更にＴｉＮを膜厚で５０００人積層
した。ここで得られたＴｉＮｘ膜はオージェ電子分光法
を利用して化学量論組成比を求めたところ、Ｘ＝　０．
９２であった。

ここで得られた模様入ステンレス鋼板は、表面粗さ旭イ
を用いた凹凸の境界部の評価、及びＳＥＭを用いて平面
の観察、試料を曲げた時の曲げ面の観察を行なった。ま
た、色差計を用いて色の評価を行なった。

表面粗度測定の結果、角部におけるパウダリング現象が
見られないばかりか、平均粗度もＴｉＮのみのコーティ
ングサンプルに比べ、平滑度が１０％あまり向上してい
ることが分った。膜の付きまわりについてはＳＥＭ観察
によっても確かめられた。

また、曲げ面をＳＥＭ観察することで密着性の評価を試
みたが、３６０度２七曲げによっても剥離による脱離は
全く認められなかった。色差測定では、凸部でＬ本、８
本、ｂ”＝７２．８．０．３　、３１３．４、四部でＬ
草、６京、ｂ章＝　８９．４．０．５　、３Ｂ、９、で
ほとんど同一色と認められる装飾性の高い徘伴≠もので
あった。

実施例２ 実施例１と同一の基板を用いて、第一層にＴｉＯ２、第
二層にＴｉＣをコーティングした。ＴｉＯ２とＴｉＣの
膜厚はそれぞれ２０００人、５０００人とした。評価方
法は実施例１に従った。

ステンレス鋼板上への金属炭化物コーティングはＴｉＮ
コーティングに比べて、更に密着性の上ｆらない組み合
わせであるが、ＴｉＯ２を中間層とすることで、表面粗
度測定やＳＥＭ観察によってもパウダリングや剥離・脱
離は見られなかった。

色差測定では、凸部でＬ本、ａ富、ｂ冨＝　５５．３．
２．０、０．８、凹部でＬ草、６京、ｂ本＝５３．１．
１．８、０．７でほとんど同一色と認められるものであ
った。

実施例３ 実施例１と同一の基板、及び同一の第一層、第二層の組
み合わせの上に５ｉ０２をコーティングした。

５ｉ０７コーテイングは膜厚約３０００人とした。

ここで得られたサンプルは、実施例１で得られたサンプ
ルとブランク試料として基板を同時に暴露試験に供した
。３．５％ＮａＣ１水溶液（３回７日）をサンプル上に
散布し一ヶ月後回収して、発錆度を５段階評価した。そ
の結果、基板単体、実施例１のサンプル、本実施例サン
プルの評点はそれぞれ、１．５　、４．２　、４．８と
なりＳ　ｉ　０２コーテイングにより、耐候性の更なる
向上が認められた。

発明の効果 本発明により、装飾用途に用いられる模様人ステンレス
鋼板が、容易に作製できるようになり、生産性の向上が
実現できる。また、耐候性に関しても、従来得られてい
る高耐候性のセミックスコーティング材と比べても同程
度以上の機能を持ったものができるため、エフステリア
材など広い用途における利用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装飾性模様ステンレス鋼板の１例の模
式的断面図である。第２図は本発明に用いられるイオン
プレーティング装置の一例の概略図である。第３図は本
発明の最上Ｍ部に被覆されるＳ　ｉ　０２皮膜の形成に
用いられるプラズマＣＶＤ装置の概略図である。 ｌ・・Φ真空チャンバー、２＠争・基板ホルダー、３・
・拳基板、４・・・高周波電極、５・・・高周波電源、
６争・・電子ビーム銃、７・・・蒸発源、８−・・基板
バイアス、９・・・反応ガス導入パイプ、１０・・・排
気、２０・・・第一層の金属酸化物、３０・−・第二層
の金属化合物、４０・Φ・５ｉ０２゜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に凹凸による模様が形成されたステンレス鋼
   板上に、イオンプレーティング法により第一層として膜
   厚０．１〜０．５μｍのＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ
   、もしくはＭｏの酸化物の１種以上からなる金属酸化物
   の皮膜を形成し、イオンプレーティング法により第二層
   としてＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、もしくはＭｏの
   金属窒化物又は金属炭化物の皮膜を形成し、第一層と第
   二層とを合わせた全膜厚が１μｍ以下である装飾性模様
   ステンレス鋼板。
2. （２）表面に凹凸による模様が形成されたステンレス鋼
   板上に、イオンプレーティング法により第一層として膜
   厚０．１〜０．５μｍのＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ
   、もしくはＭｏの酸化物の１種以上からなる金属酸化物
   の皮膜を形成し、イオンプレーティング法により第二層
   としてＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、もしくはＭｏの
   金属窒化物又は金属炭化物の皮膜を形成し、第一層と第
   二層とを合わせた全膜厚を１μｍ以下とし、更に膜厚０
   ．１〜０．５μｍのＳｉＯ＿２皮膜を被覆してなる装飾
   性模様ステンレス鋼板。
3. （３）第一層と第二層が、それぞれ同一の金属の金属酸
   化物と金属化合物である特許請求の範囲第１項記載の装
   飾性模様ステンレス鋼板。
4. （４）第一層と第二層が、それぞれ同一の金属の金属酸
   化物と金属化合物である特許請求の範囲第２項記載の装
   飾性模様ステンレス鋼板。