JPS609100B2 - 金属表面の前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、後続の真空蒸着工程の為に、真空下に平坦な
物質またはプロフィール物質の金属表面を前処理する方
法に関する。

この方法は、殊に、真空蒸着装暦中で鋼製帯状物上に機
械的に緊密に固着する無孔の蒸着層を得るのに使用する
のが好ましい。金属基材、特に鋼製帯状物は真空蒸着装
置に導入する前に大気中で掃除する。

基村表面は洗浄苛性アルカリ溶液によっておよび／また
は電気的方法で脂肪、油、乳化物等を除去する。しかし
ながらこれらの清浄化は機械的に緊密に固着する蒸着層
を得るにはまだ不満足なものである。それ故に蒸着前に
金属基材は更に前処理に委ねられる。この場合、水や吸
着したガスの如き揮発性の異物質の層状物の脱着並びに
基材格子の表面近辺の原子層の出釆る限り高い活性化を
達成しなけ机まならない。表面を大気中で機械的に前処
理することは公知である。

この前処理は回転するブラシによって行なわれる（米国
特許第３１２３４９３号明細書）。この場合には確かに
表面の汚れは充分に除かれるが、緊密に固着した蒸着層
を得る為に必要とされる脱着および表面の活性化は達成
されない。何故ならば、大気の影響によって表面が処理
直後に再び物理的に吸着したガス被覆物および化学的に
吸着したガス被覆物によって後続の真空蒸着に使用でき
なくなり、そして緊密に固着した層が得られないからで
ある。更に、特に鋼製帯状物に亜鉛を蒸着させる際に予
めのブラシ掛けを真空下に実施することも公知である。

（ドイツ特許第１９３２８１２号明細書）。この場合、
鉄製基材を亜鉛の蒸着後に２３２ｏ０と合金（鉄／亜鉛
）化温度並びに亜鉛が鉄製基材から蒸発してしまう温度
との間の温度に保持するという教示が示されている。ブ
ラシ掛けは１０‐２パスカルより小さいガス圧のもとで
行なう。機械的前処理と蒸着処理との間の時間は最高３
凪砂である必要がある。機械的前処理としての減圧下で
のブラシ掛けは、充分に高い加工密度の場合に、きれい
な吸着し易い表面をもたらし、この場合このことに結び
ついた表面近辺域における基材の変形が高濃度の格子欠
損を生ずる。これらの効果の全体が表面の機械的活性状
態をもたらす。後で緊密に固着した蒸着層を得る為の、
このブラシ掛け工程の場合に必要とされる鋼帯状物温度
が高過ぎ、容器中の圧力が低過ぎそしてブラシ掛けと蒸
着との間の時間が短か過ぎ、その結果経済性の問題およ
び逆蒸発による根本的な技術的困難が生ずる。真空状態
で行なうブラシ掛け工程を蒸着工程から真空下に分離す
ることも公知である（東ドイツ特許第１３８７８５号明
細書）。

この方法は、装置的経費が比較的に多いことおよびブラ
シ掛け工程と被覆工程との間の時間が１栃砂より少なく
成らねばならないという欠点を伴なう。本発明の目的は
、従来技術の欠点を回避する他に、僅かなエネルギー消
費のもとで大規模工業に適しており且つ大きな断面積の
ものおよび広い帯状物をも有利に前処理し得る方法を創
造することである。

本発明は、大気中でまたは真空下に行なう後続の工程の
為に、真空下に金属表面を前処理する方法を見出すこと
を課題としている。

後続の真空蒸着工程に於て、機械的に緊密に固着する無
孔の蒸着層が低い前処理温度（室温近辺の温度）、高圧
および前処理と蒸着との間の長い時間（複数分の範囲内
）にて経済的に得られるべきである。大気中での例えば
塗装の如き後処理が、長い時間の経過後でも−前処理さ
れた物質がその時間の間に腐触することもないこ−可能
である。この方法は棒状物質および帯状物質の各務断面
および各太さにとって適しているべきである。

更にこの方法は多くの材料の組み合せにも適しているべ
きである。か）る議題は殊に０．５〜２一ｍの材料剥削
を伴なう１段階または複数段階のブラシ掛け工程と蒸着
工程とを組み合せることによって解決される。

蒸着工程は、黍着材料がブラシ掛け工程の際に表面に到
達しそして一部が機械的に合体されるように唯一のまた
は最後のブラシ掛け段階と組み合さっている。これによ
って表面が脱着され、活性化されそして芽形成される。
実験によると、ブラシ掛けによる剥削量の下限値は蒸着
層の充分な付着強度に必要とされる充分な機械的活性化
が得られる最小値の０．５ｗｍである。

また剥削量が２山ｍより多く成ると、剥削くずの除去の
問題が生じるし且つ基材を不必要に剥削することになる
。ブラシ掛け工程の際に蒸着される材料は、後続の真空
蒸着工程の場合と同じものでもまた他のものでもよい。

ブラシ掛け工程は１０‐２〜１ぴパスカルの圧力範囲内
で実施するのが有利である。

この圧力範囲は、本方法全体が真空蒸発用器中で行なわ
れるので、被覆工程の真空状態によって制約され決めら
れた値である。本発明の他の有利な実施形態は、処理す
べき表面の温度が蒸着工程の間２０〜８０００であるよ
う構成されている。

この温度範囲は、更に高温の際の逆蒸発を回避する為に
、特に薄い層の場合の補償熱との関係で決められる。表
面と回転するブラシの剛毛とが反対方向の相対運動をす
るのが有利であることが判った。ブラシ掛け工程での蒸
着はその最後のブラシ掛け段階に特別な蒸発器によって
行なうかまたは本来の蒸着室での最後のブラシ掛け段階
の区分において頃霧蒸発することによって行なう。

この組み合せられたブラシ掛け／黍着−工程は、ブラシ
掛けすることによって表面のこの様な機械的加工を行な
い、表面のこの緊密な加工が充分な脱着および活性化を
実現するように行なう。

ブラシ掛けの際の蒸着によって蒸発微粒子がブラシ中に
あるいはブラシ掛け前の表面に到達しそして表面に一層
〜数層の原子層の厚さで機械的に合体される。回転する
ブラシによる表面の機械的加工によって、表面近辺城に
エネルギー的に有利な高い格子欠損濃度の状態が形成さ
れ、その結果合体される金属蒸気原子が、表面への吸着
あるいは合体の為の有利な前提条件である。

層の固着は、蟹ろくべきことに、例えば鉄の場合にはそ
の温度に無関係でありまた層金属の溶融温度に無関係で
ある。何故ならば、亜鉛層、アルミニウム層および銅層
の場合の接合強度は均一で非常に良好であるからである
。金属を互に結合させる際に度々必要とされる如き熱的
に制限される惨出法は、ブラシ掛けによって機械的に加
工した表面の場合には明らかにあまりまたは全く役立た
ない。短時間−耐腐食性は、本発明の方法によって亜鉛
を複数の原子層の状態で合体する場合には、未処理の鋼
製帯状物に比較して２桁までのオーダーで長い。この確
認された短時間腐食効果に基づいてこの方法は、高い腐
食的攻撃に曝されていない特に鉄および鉄合金の腐食に
侵され易い工作材料の為に、後続する蒸着処理ないこも
または他の腐食防止方法、例えば塗料塗布またはプラス
チック被覆、によって後に保護することができる。ブラ
シ掛けと蒸着処理とを単一の工程に組み合せることの効
果には驚ろくべさものがある。

ブラシ掛けだけでも金属光択のある表面が生ずるが、こ
のものは、公知のように、大気中で非常に短い時間使用
しても物理的−および化学的吸着によって腐触される。
真空状態の低い圧のもとでも高い気体微粒子の付着確率
の場合には１パスカルの範園に於て１秒後に表面は１ぴ
原子層の気体微粒子で再び被覆されている。しかし確か
に、この様にブラシ掛けされ且つ蒸着された試料がブラ
シ掛けされただけの試料よりもはるかに高い耐腐食性を
有していることが認められる。この組み合せによって明
らかに一方に於ては腐食が抑制されそしてもう一方では
、しっかり固着した蒸着層をもたらす良好な条件が得ら
れる。実施例 本発明の重要な用途分野は、後続する亜鉛での真空蒸着
工程の為に鋼帯状物を前処理することである。

このことを以下に詳述する。真空下での前処理の為に準
備した容器中に、多数のブラシより成るブラシ・システ
ムを配設する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 処理するべき材料を１段階またはそれ以上の段階数
   の工程において機械的にブラシ掛けして０．５〜２μｍ
   を剥削しそしてブラシ掛け工程の最後の段階または唯一
   の段階において蒸着させる材料を処理するべき材料に１
   層から複数層までの原子層の厚さでブラシ掛けと同時的
   に蒸発付着させることを特徴とする、後続の真空蒸着工
   程の為の、真空下での金属表面の前処理方法。 ２ 蒸着により後処理する場合のブラシ掛け工程の間に
   蒸着させる材料が同じ材料または他の材料である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ ブラシ掛け工程を、１０＾−＾２〜１０＾２パスカ
   ルの圧力のもとで実施する特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の方法。 ４ 蒸着の時点まで処理すべき物質の表面の温度を２０
   〜８０℃から選択する特許請求の範囲第１〜３項のうち
   のいずれか１つに記載の方法。