JPH0213024B2 - - Google Patents

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JPH0213024B2
JPH0213024B2 JP56037252A JP3725281A JPH0213024B2 JP H0213024 B2 JPH0213024 B2 JP H0213024B2 JP 56037252 A JP56037252 A JP 56037252A JP 3725281 A JP3725281 A JP 3725281A JP H0213024 B2 JPH0213024 B2 JP H0213024B2
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JP
Japan
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evaporation
deposited
temperature
vacuum
pressure
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP56037252A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57152465A (en
Inventor
Yoshio Shimozato
Kenichi Yanagi
Shigeo Itano
Tetsuyoshi Wada
Heizaburo Furukawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP3725281A priority Critical patent/JPS57152465A/ja
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Publication of JPH0213024B2 publication Critical patent/JPH0213024B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
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    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄鋼材料、特に鋼帯に亜鉛Znを連
続的に真空蒸着する方法に関するものである。 従来、鋼帯にZnを真空蒸着する場合には、Zn
の鋼帯に対する密着性が低いため、蒸着圧力をで
きるだけ低くし、鋼帯の温度はできるだけ高くし
て蒸着する必要があると言われており、蒸着圧力
については10-4〜10-6Torrが適正であるとされ
ていた。 しかしながら、適正といわれる10-4
10-6Torrの真空度では勿論、これより圧力の大
きい10-2Torrの真空中で蒸着するのさえ真空を
維持するために大容量の真空ポンプを多数必要と
し、かつ真空容器も、リーク量、放出ガス量共に
小さなものとする必要があるため、設備費、操業
費共に高価となる欠点があつた。又、このような
10-4〜10-6Torrのような圧力の小さい真空下で
鋼帯の温度を200℃以上にした場合に、蒸発した
Zn蒸気が鋼帯に蒸着する際に発生する凝縮およ
び凝固潜熱により鋼帯温度が上昇し、蒸着した
Znが再び鋼帯上から蒸発する、いわゆる再蒸発
を生じ、再蒸発したZn蒸気が真空室内の駆動部
あるいはシール装置に付着堆積し、運転に支障を
来たすという欠点があつた。従来、この再蒸発を
防止するためには、蒸着時に鋼帯を冷却して蒸着
Znの潜熱による昇温を防止する方法、あるいは
保護カバーを設けて駆動部やシール装置へのZn
付着を防止する方法等が考えられているが、鋼帯
の冷却は真空中での冷却であり、冷却効率が低
く、急速冷却はできないし、又、カバーによる付
着防止は、Znが裏回りの大きい金属であるため
カバー裏側にも入り込んで駆動部等へ付着し、付
着防止効果が小さい等の欠点があつた。 以上のような事情に鑑み、本発明者らは蒸着亜
鉛の再蒸発防止の観点から、蒸着圧力と被蒸着物
温度について検討した結果、比較的圧力の大きい
真空度の下においても蒸着被膜の密着性を確保
し、再蒸発が小さく、さらに工業的にも安価かつ
容易に蒸着可能な最適範囲を見出した。すなわ
ち、本発明は、鉄鋼材料に亜鉛を真空蒸着する方
法において、被蒸着物である鉄鋼材料の表面を還
元処理し、該被蒸着物の温度(T゜K)および蒸着
圧力(PTorr)を以下の関係を満たす範囲内に調
整して蒸着することを特徴とする亜鉛の真空蒸着
方法である。 本発明の実験結果をとりまとめた第1図によつ
て詳細に説明する。第1図における曲線:1は、
Znの温度(T゜K)とその温度におけるZnの飽和
蒸気圧(PsTorr)をプロツトしたものであり、
〔logPs=−(6850/T)−0.755logT+11.24〕と表
される。通常、真空中における金属の蒸発速度
は、(1)式によつて求められる。 G=C・√・(Ps−P)…(1) G:蒸発速度 C:定数 M:蒸発金属の原子量 T:蒸発金属の温度 Ps: 〃 温度Tにおける飽和蒸気圧 P:蒸着圧力 (1)式でPがPsに近くなると蒸発速度は小さくな
りP=Psであれば蒸発は全く生じないことにな
る。実際には、P≒Psになると(1)式は適用され
ず、拡散によつてある程度は蒸発することになる
が、その量は非常に小さくP>Psであれば、実際
上はほとんど再蒸発は問題とならない。すなわち
曲線1より左側の領域では再蒸発は問題になら
ず、曲線1は再蒸発が問題となる限界線である。 従つて、再蒸発を避けるためには、被蒸着物温
度を低く、又、蒸着圧力を高くすれば良いが、次
いでその限界値について実験を実施した。その結
果、被蒸着物温度は80℃以上であれば蒸着Zn被
膜の密着性は良好であり、第1図、直線2に示す
ようにこれは蒸着圧力には無関係であることが明
らかとなつた。すなわち直線2は皮膜の密着性が
確保できる低温側の限界線である。ただし、皮膜
の靭性等、より高性能の皮膜を得るためには基板
温度は200℃以上が好ましいことを明らかとなつ
た。 一方、第1図、直線3に示すように、被蒸着物
温度が400℃を越えるとFe−Zn合金が形成され皮
膜性能が阻害されるため、被蒸着物温度は400℃
を越えてはならないことも明らかとなつた。すな
わち直線3は合金化が生じる限界線である。 また蒸着圧力については、皮膜生能上許容しう
る限り、高い圧力の方が設備費上および操業上有
利となるので、種々試験した結果、30Torrまで
は皮膜性能を阻害することなく蒸着可能であるこ
とが明らかとなつた。但し第1図直線4で示すよ
うに、蒸着圧力が30Torrを越えると蒸発源には
激しい沸とうを生じ、この結果、溶融Znがスプ
ラツシユとなつて飛び散り、被蒸着物に粒状の
Znとなつて付着し蒸着不良となることが明らか
となつた。直線4は蒸発源の沸とうが生じる限界
線である。一方、低圧力側では、皮膜性能上の限
界はないが、第1図直線5で示すように
10-2Torrよりも低圧力になると、前述のように
真空系の装置が高価になると共に再蒸発防止のた
めの被蒸着物温度範囲が狭くなり、Znの目付量
に制限を受けることになる。例えば、被蒸着物が
0.3mmtの鋼帯の場合には、最大80g/m2までし
か蒸着することができず、これ以上の目付量にな
ると蒸着終了時の温度が、再蒸発が問題となる領
域となる。直線5は真空系コストおよびZnの目
付量範囲が問題となる限界線である。 以上、説明したように、本発明は第1図中、直
線および曲線1〜5で囲まれた斜線で示す領域内
の蒸着圧力および被蒸着物温度で蒸着を行うこと
により皮膜性能、装置および操業上いずれも問題
のない蒸着方法を提供するものである。 すなわち、本発明は特に排気系を安価なものに
することができる10-2〜30Torrのような圧力の
大きい真空度でZnの真空蒸着を可能にしたとこ
ろに大きな工業的価値を見出すことができる方法
である。 なお、鋼板は何らかの方法で還元処理である前
処理を行うが、この前処理法は特に限定されるも
のではなく、ガス還元処理、イオンボンバードメ
ント、電子線照射等いずれの方法を用いてもよい
が、工業的にはガス還元処理が適している。 実施例 1 内径450φのベルジヤーを有するバツチ式蒸着
装置により、軟鋼板へのZn蒸着を行つた。黒鉛
製のルツボから蒸発されたZnを0.3mmt×70mm×
120mmの基板に、蒸着圧力、基板温度を変えて蒸
着した。蒸着前処理としては、大気中で溶剤脱脂
した後、蒸着装置内に入れH2ガス中で700℃×
5minの還元処理を実施した。 種々の条件で蒸着した後、皮膜密着性の評価
は、180゜密着曲げを行つた後、曲げ部にスコツチ
テープを貼つて引剥がし、剥離の有無を観察し
た。又、Fe−Zn合金層生成の有無は、断面を光
学顕微鏡で観察して判定した。膜厚は、電解式膜
厚計で測定した。膜厚は各圧力レベルで、再蒸発
がない場合に10μとなるような条件で蒸着し、目
標膜厚と実測値との差から再蒸発の有無を判定し
た。 実施結果を第1表に示す。第1表中、各欄は
【表】 を示しており、密着性については、〇:密着性良
好、〓:密着性良好だが、曲げ部に微小クラツク
あり、×:密着性不良、−:膜厚=0のため評価せ
ず、を示す。膜厚の項のは再蒸発を示し、A
は合金化を示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鉄鋼材料に亜鉛を真空蒸着する方法におい
    て、被蒸着物である鉄鋼材料の表面を還元処理
    し、該被蒸着物の温度(T゜K)および蒸着圧力
    (PTorr)を以下の関係を満たす範囲内に調整し
    て蒸着することを特徴とする亜鉛の真空蒸着方
    法。 353≦T≦673 10-2<P≦30 logP≧−(6850/T)−0.755logT+11.24
JP3725281A 1981-03-17 1981-03-17 Vacuum depositing method for zinc Granted JPS57152465A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3725281A JPS57152465A (en) 1981-03-17 1981-03-17 Vacuum depositing method for zinc

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JP3725281A JPS57152465A (en) 1981-03-17 1981-03-17 Vacuum depositing method for zinc

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JPS57152465A JPS57152465A (en) 1982-09-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE155643T1 (de) * 1984-03-19 1986-01-30 Mitsubishi Jukogyo K.K. Vorrichtung zur bedampfung.
JP2525165B2 (ja) * 1987-01-09 1996-08-14 日新製鋼株式会社 高強度蒸着亜鉛めっき鋼板の製造方法

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