(57)【要約】【課題】  湿式法のような６価クロムによる環境汚染のない乾式法で、かつ単純なプロセスによる低コストで大量生産のための表面処理が可能な耐食性Ｍｇ合金の表面処理方法及び表面処理装置を提供する。【解決手段】  圧力調整された真空容器２内で、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に設けた蒸発材としてのＭｇ（又はＭｇ合金）５を加熱すると共に、真空容器３内にガス導入管１１を通してＡｒ（又はＨｅ）を導入して、Ｍｇ蒸発用蒸発源３の上方に設けたＭｇ合金基板９に、蒸発したＭｇ（又はＭｇ合金）５をガス中蒸着により被膜した後に、フタロシアニン蒸発用蒸発源４に設けたフタロシアニン６を加熱して蒸発させ、超高純度のＭｇ膜が形成されたＭｇ合金基板９上にフタロシアニン化合物被膜をガス中蒸着する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ合金部材の表面処理方法であって、圧力調整された真空容器内で、蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を蒸発する温度に加熱すると共に、前記真空容器内に不活性ガスを導入して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜する、
ことを特徴とするＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項２】
Ｍｇ合金部材の表面処理方法であって、圧力調整された真空容器内で、蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を蒸発する温度に加熱して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜する、
ことを特徴とするＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項３】
前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材は、純度が９９％〜９９．９９％である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項４】
前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材は、ＡＺ系、又はＺＫ系、又はＥＺ系、又はＱＥ系、又はＷＥ系である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項５】
前記不活性ガスは、Ａｒ又はＨｅである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項６】
前記Ｍｇ合金部材に前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜した後に、更にその上にフタロシアニン化合物をガス中蒸着により被膜する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項７】
前記Ｍｇ合金部材に前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜した後に、更にその上にフタロシアニン化合物を真空蒸着により被膜する、
ことを特徴とする請求項２に記載のＭｇ合金部材の表面処理方法。
【請求項８】
Ｍｇ合金部材に表面処理を行う表面処理装置であって、真空容器内に、Ｍｇ合金部材の下方に位置するようにして蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を設けた蒸発源と、前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を加熱する加熱手段と、前記真空容器内に不活性ガスを導入するガス導入管とを備え、圧力調整された真空容器内で、前記蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を前記加熱手段によって蒸発する温度に加熱すると共に、前記ガス導入管から前記真空容器内に不活性ガスを導入して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜する、
ことを特徴とするＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項９】
Ｍｇ合金部材に表面処理を行う表面処理装置であって、真空容器内に、Ｍｇ合金部材の下方に位置するようにして蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を設けた蒸発源と、前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を加熱する加熱手段とを備え、圧力調整された真空容器内で、前記蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を前記加熱手段によって蒸発する温度に加熱して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜する、
ことを特徴とするＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項１０】
前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材は、純度が９９％〜９９．９９％である、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項１１】
前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材は、ＡＺ系、又はＺＫ系、又はＥＺ系、又はＱＥ系、又はＷＥ系である、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項１２】
前記不活性ガスは、Ａｒ又はＨｅである、
ことを特徴とする請求項８に記載のＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項１３】
前記Ｍｇ合金部材に前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜した後に、更にその上にフタロシアニン化合物をガス中蒸着により被膜する、
ことを特徴とする請求項８に記載のＭｇ合金部材の表面処理装置。
【請求項１４】
前記Ｍｇ合金部材に前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜した後に、更にその上にフタロシアニン化合物を真空蒸着により被膜する、
ことを特徴とする請求項９に記載のＭｇ合金部材の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍｇ合金部材の耐食性を改善するための表面処理方法及び表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｇ（マグネシウム）の密度は１．７４ｇ／ｃｍ3で実用金属の中でも最も小さく、Ａｌの２／３、Ｚｎの１／４、銅の１／４であり、軽量面で優位なＭｇはＡｌや鋼に比べて比強度が大きい。そのため、電子通信機器部品（例えば、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルスチルカメラ、ＤＶＤプレーヤーなど）、自動車部品（例えば、シートフレーム、ドアフレーム、ホイールなど）、その他（スポーツ・レジャー品、航空機、ハンド工具、紡績機械部品等の工業部品、日曜雑貨、福祉・医療機器など）等、多くの分野で利用されている。
【０００３】
なお、Ｍｇは結晶構造が最密六方相であるため、Ａｌと異なり室温での塑性加工が難しく、また、耐食性に乏しく、硬さも小さいという欠点がある。そのため、実用上はＭｇ合金として使用され、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎを合金とするＡＺ系、ＡＭ系等、Ｚｒ、ＲＥ（希士類元素）を合金成分とするＺＫ系、ＥＺ系、ＱＥ系、ＷＥ系等が主に用いられている。
【０００４】
ところで、Ｍｇを合金化しても完全に解決されていないのが耐食性である。Ｍｇは実用金属の中で最も化学的活性が高く、水生環境で水素を発生しながら腐食する。即ち、Ｍｇは強アルカリ性領域では優れた耐食性を示すが、中性、酸性領域では腐食しやすい。
【０００５】
一方、最近では溶解技術の著しい進歩により、フラックスによる塩化物の混入が要因となる腐食問題も解決されつつある。また、電解法による高純度な地金の生産も可能となり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等の不純物によるガルバニ腐食の少ない素材の供給も容易となってきた。
【０００６】
また、表面処理による腐食防止も従来より行われている。表面処理による腐食対策技術は、湿式法（陽極酸化法、化成処理法）が古くから実用化されている。因みに陽極酸化法は、１９２６年にＬ．Ｊ．Ｋｅｅｌｅｒが重クロム酸溶液で、１９２８年にＧ．Ｐｉｓｏｒが苛性ソーダ溶液を用いて確立している。また、有機物被膜（油あるいはワックスの塗布、塗装）も実用化されている。
【０００７】
ところで、近年では上記湿式法に勝る耐食性、硬さ、色彩を有するＭｇ合金部材を製造できる表面処理法が望まれている。また、環境汚染の面からも６価クロムを使用しないようにすることが求められている。
【０００８】
このような観点から、真空技術の利用、即ち、乾式法によるＭｇ合金の耐食性を改善する表面処理技術の確立が急務となっており、近年、乾式法によるＭｇ合金の表面処理についての実験報告がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】高谷松文，第一回マグネ表面処理分科会「最近のマグネシウム表面処理技術と耐食性」テキスト、日本マグネシウム協会、１９９８年、ｐ．３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記非特許文献１のような乾式法によるＭｇ合金の表面処理方法は実験室的には可能であるが、大量生産のための表面処理に適用しようとした場合、表面処理のプロセスが複雑になり、処理コストが高くなる等の問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、湿式法のような６価クロムによる環境汚染のない乾式法で、かつ単純なプロセスによる低コストで大量生産のための表面処理が可能なＭｇ合金部材の表面処理方法及び表面処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、Ｍｇ合金部材の表面処理方法であって、圧力調整された真空容器内で、蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を蒸発する温度に加熱すると共に、前記真空容器内に不活性ガスを導入して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、Ｍｇ合金部材の表面処理方法であって、圧力調整された真空容器内で、蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を蒸発する温度に加熱して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明は、Ｍｇ合金部材に表面処理を行う表面処理装置であって、真空容器内に、Ｍｇ合金部材の下方に位置するようにして蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を設けた蒸発源と、前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を加熱する加熱手段と、前記真空容器内に不活性ガスを導入するガス導入管とを備え、圧力調整された真空容器内で、前記蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を前記加熱手段によって蒸発する温度に加熱すると共に、前記ガス導入管から前記真空容器内に不活性ガスを導入して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着により被膜することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明は、Ｍｇ合金部材に表面処理を行う表面処理装置であって、真空容器内に、Ｍｇ合金部材の下方に位置するようにして蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を設けた蒸発源と、前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を加熱する加熱手段とを備え、圧力調整された真空容器内で、前記蒸発源に設けた蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を前記加熱手段によって蒸発する温度に加熱して、前記蒸発源の上方に設けたＭｇ合金部材に、蒸発した前記蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着により被膜することを特徴としている。
（作用）
請求項１、８に記載の発明に係るＭｇ合金部材の表面処理方法及び表面処理装置は、Ｍｇ合金部材に高純度のＭｇを蒸発材にし、超高純度のＭｇ膜をＡｒ又はＨｅの不活性ガス雰囲気中でのガス中蒸着により形成するものである。また、請求項２、９に記載の発明に係るＭｇ合金部材の表面処理方法及び表面処理装置は、Ｍｇ合金部材の表面に高純度のＭｇを蒸発材にし、超高純度のＭｇ膜を真空蒸着により形成するものである。
【００１５】
Ｍｇ合金部材の表面にＭｇ膜を形成する場合、Ａｒ又はＨｅの不活性ガスを用いない単純な真空蒸着によっても、超高純度のＭｇ膜の形成は勿論可能である。
【００１６】
比較のために、先ず、ジークフリート・シラー、他著「真空蒸着」（アグネ、１９７７）を参考に、真空蒸着について考察してみる。蒸発源とＭｇ合金部材との距離をｒとし、また単純に蒸発粒子の平均自由行程が残留ガスのそれと等しく、また、散乱方向が存在しないものと仮定する。なお、系の圧力が低ければ低いほど上記λは大きくなる。そして、λ＝ｒのときには、既に６０％の蒸発粒子が衝突を起こすものの、このような状況は、例えばλ＝ｒ＝７００ｍｍは１０-2Ｐａの圧力状態で実現される。また、通常の真空蒸着は１０-3Ｐａ以下の非常に低い圧力環境下でなされ、このときの蒸発粒子の衝突確立は１０％以下となり、圧力が低ければ益々衝突確立は小さくなる。
【００１７】
即ち、このような状況においては、ほとんどの蒸発粒子は一回も衝突することなしにＭｇ合金部材に向かって直進し、そのままＭｇ合金部材に衝突することになる。そのため、成膜はＭｇ合金部材の蒸発源側の面のみに限られ、蒸発源に面していない面へは成膜されない。なお、Ｍｇ合金部材の一面のみの成膜でよければ、このような真空蒸着でも適用可能である。また、Ｍｇ合金部材を回転させればＭｇ合金部材の全面への成膜も可能である。
【００１８】
また、Ｍｇ合金部材を固定したままの状態でＭｇ合金部材の全面に成膜が期待できるのが、Ａｒ又はＨｅの不活性ガス雰囲気中でのガス中蒸着である。Ａｒ又はＨｅの不活性ガスを導入した高い圧力状態では、蒸発粒子は途中でＡｒ又はＨｅの不活性ガスと幾度か衝突を繰り返した後、Ｍｇ合金部材に到達する。そのため、Ａｒ又はＨｅの不活性ガスによるガス散乱を受けて、Ｍｇ合金部材の蒸発源に面していない側の面にも衝突し、成膜される。
【００１９】
しかしながら、あまり圧力が高い場合には、蒸発粒子は途中でのＡｒ又はＨｅの不活性ガスとの衝突の繰り返しが多いため、冷却されて凝縮して超微粒子となり、それが成長して粒子としてＭｇ合金部材の全面に形成される。超微粒子の形成される圧力領域は１０〜１０4Ｐａであり、通常１０2Ｐａ程度以上の圧力下で行われる。従って、それを避けてガス中蒸着による被膜形成のためには、１０Ｐａより低い圧力にしなければならない。
【００２０】
つまり、１０Ｐａより低い圧力で、かつ真空蒸着よりはできるだけ高い圧力で蒸着を行えば、Ｍｇ合金部材の全面に、微粒子のない被膜が形成されることになる。圧力領域としては、１０-1〜１０Ｐａ程度が適切といえる。
【００２１】
また、Ｍｇは電気化学的に電位が卑で、耐食性が悪く、著しく活性な金属であり、空気、水、化学薬品と接触すると腐食される。耐食性は純度に依存し、特にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの混入の影響が著しく大きい。その他の元素としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｃｅ、Ｐｒ及びＹは、Ｍｇ合金中の二元素において５重量％まで含有しても腐食に大きい影響を及ぼさない。また、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃａ及びＡｇはやや腐食させる程度である。
【００２２】
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕの含有量が異なるＭｇ合金について、擬似体液（ＮａＣｌ溶液；約０．９％）を用いて生体を模擬した環境下での腐食試験が行われている。それによれば、純度９９．９５％（Ｆｅ−、Ｎｉ＜０．００１、Ｃｕ＜０．００２）、及び、純度９９．９８％（Ｆｅ＜０．００２、Ｎｉ＜０．００５、Ｃｕ＜０．００５）のＭｇは直ちに腐食が起こるが、純度９９．９９９９％（Ｆｅ＜０．００００１１、Ｎｉ＜０．０００００２、Ｃｕ＜０．００００１）程度のＭｇでは腐食はほとんど起こらない。
【００２３】
このように、Ｍｇの腐食は、その純度が大きく影響を及ぼす。従って、純度９９．９９９９％程度の超高純度のＭｇ膜でＭｇ合金を被覆すれば耐食性が著しく改善されることが期待される。しかしながら、純度９９．９９９９％程度の超高純度のＭｇ材は非常に高価であるため原材料としては使用できない。
【００２４】
そこで、本発明においては、Ａｒ又はＨｅガス雰囲気中でのガス中蒸着を行い、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕを不純物として含まない超高純度のＭｇ膜をＭｇ合金部材に形成するようにした。また、本発明においては、純度９９％程度のＭｇ又はＭｇ合金を蒸発材として真空蒸着を行い、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕを不純物として含まない超高純度のＭｇ膜をＭｇ合金部材に形成するようにした。
【００２５】
Ｍｇの融点は６５０℃であるが、融点以下においても昇華により蒸発が起こり、その蒸気圧は極めて高い。それに比べて、同一温度でのＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの蒸気圧は極めて低く、例えばO.Kubaschewski and E.L.Evans;Mettallurgical Thermochemistry(Pergamon Press,1958)によれば、３００℃でのＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕの蒸気圧はＭｇの１／１０16であり、６００℃では１／１０10である。また、同一蒸気圧になる温度で比較してみると、蒸気圧が１Ｐａになる温度は、Ｍｇでは４３７℃であるに対して、Ｆｅでは１４２５℃である。
【００２６】
従って、純度９９．９％程度でＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕを含むＭｇを蒸発材に用いたＡｒ又はＨｅガス雰囲気中でのガス中蒸着（又は、純度９９％程度でＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕを含むＭｇを蒸発材に用いた、Ａｒ又はＨｅガスを導入しない真空蒸着）を行っても、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕを含まない超高純度のＭｇ膜が早い速度で形成できる。
【００２７】
また、純度９９％程度のＭｇには他の元素として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ等が含まれている可能性があるが、これらの元素の腐食への影響は小さいため、考慮に入れる必要はない。このように、Ａｒ又はＨｅガス雰囲気中でのガス中蒸着（又は、Ａｒ又はＨｅガスを導入しない真空蒸着）された超高純度のＭｇ膜は耐食性に極めて優れているため、Ｍｇ合金部材は耐食性に優れたものとなる。
【００２８】
更に、Ｍｇ合金部材に超高純度のＭｇ膜を形成した後、フタロシアニン化合物をＡｒ又はＨｅガス雰囲気中でのガス中蒸着（又は、Ａｒ又はＨｅガスを導入しない真空蒸着）すれば、いわゆるカラー蒸着が可能となり、耐食性に優れて、着色したＭｇ合金部材が得られる。例えば、Ｃｕフタロシアニンを蒸着すれば、青色が得られる。また、Ｍｇ合金部材の温度を変えれば色調が変わり、百数十℃以下ではα型で赤味の青、基板温度が高いとβ型に転移して緑色の青となる。これにより、Ｍｇ金属光沢以外の用途にも多様性が広がる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１、８に記載の発明によれば、蒸発した蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着によりＭｇ合金部材に被膜する単純なプロセスによって、耐食性に優れた大量生産のための表面処理を低コストで行うことができる。また、蒸発した蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材をガス中蒸着によりＭｇ合金部材に被膜することにより、Ｍｇ合金部材の面が複雑な形状をしている場合でも、Ｍｇ合金部材の全面に耐食性に優れた表面処理を行うことができる。
【００３０】
また、請求項２、９に記載の発明によれば、蒸発した蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材を真空蒸着によりＭｇ合金部材に被膜する単純なプロセスによって、耐食性に優れた大量生産のための表面処理を低コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る表面処理装置を示す概略断面図である。本実施の形態に係る表面処理装置１は、真空容器２内の下部にＭｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４が近接して設置されている。Ｍｇ蒸発用蒸発源３内には、蒸発材としての純度９９〜９９．９９％のＭｇ（又はＭｇ合金）５が収容されており、フタロシアニン蒸発用蒸発源４には、蒸発材としてのフタロシアニン６が収容されている。Ｍｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４の外面には、加熱手段としての加熱用コイル１２、１３がそれぞれ設けられている。
【００３２】
Ｍｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４の上方には、開閉自在なシャッター７を介して基板ホルダー８に裏面側が保持されたＭｇ合金基板（例えばＡＺ３１）９が設置されている。基板ホルダー８の上方には、Ｍｇ合金基板９を加熱するための基板加熱用ヒータ１０が設置されている。
【００３３】
基板加熱用ヒータ１０でＭｇ合金基板９を所定温度に加熱することにより、Ｍｇ合金基板９に付着している油脂成分の除去、Ｍｇ合金基板９と蒸着されるＭｇ膜との密着性の向上、及び蒸発してＭｇ合金基板９に入射するＭｇ原子のＭｇ合金基板９上でのマイグレーション（表面移動）を良くしてピンホールを少なくするのに有効である。また、基板ホルダー８は、Ｍｇ合金基板９の裏面の中央部だけを保持するようにして、Ｍｇ合金基板９の裏面側（基板ホルダー８で保持されている側）にも蒸発Ｍｇが回りこんで被膜するようにしている。
【００３４】
また、真空容器２の、Ｍｇ蒸発用蒸発源３、フタロシアニン蒸発用蒸発源４とシャッター７の間に位置する側面には、Ａｒ又はＨｅを導入するためのガス導入管１１が設けられている。
【００３５】
次に、上記した本実施の形態に係る表面処理装置１によるＭｇ合金基板９の表面処理方法について説明する。
【００３６】
先ず、シャッター７を閉じた状態で、基板ホルダー８に保持固定されたＭｇ合金基板９を基板加熱用ヒータ１０によって所定温度に加熱し、真空容器２内を排気系（不図示）によって排気口（不図示）から排気して所定の圧力に調整した後、ガス導入管１１を通して真空容器２内にＡｒ又はＨｅを導入して所定の圧力に調整する。そして、加熱用コイル１２への通電によってＭｇ蒸発用蒸発源３を所定温度に加熱してＭｇ（又はＭｇ合金）５を蒸発させ、シャッター７を開いてＭｇ合金基板９上に超高純度のＭｇ被膜をガス中蒸着させた後に、シャッター７を一旦閉じ、Ａｒ又はＨｅの真空容器２内への導入を停止する。
【００３７】
次に、着色のためのカラー蒸着を行うために、上記したＭｇ被膜時におけるＡｒ又はＨｅのガス圧力を保つように導入すると共に、Ｍｇ合金基板９の温度もそのまま保った状態に保持し、シャッター７を閉じた状態で、加熱用コイル１３への通電によってフタロシアニン蒸発用蒸発源４を所定温度に加熱してフタロシアニン６を蒸発させる。そして、シャッター７を開いて超高純度のＭｇ膜が形成されたＭｇ合金基板９上にフタロシアニン化合物被膜をガス中蒸着させた後に、シャッター７を閉じ、Ａｒ又はＨｅの真空容器２内への導入を停止する。
【００３８】
このように、ガス中蒸着による超高純度のＭｇの被膜によって耐食性に優れ、かつフタロシアニン化合物のガス中蒸着による被膜によって耐食性に優れたカラー蒸着膜が形成されたＭｇ合金基板９を得ることができた。
【００３９】
そして、上記した表面処理方法によって超高純度のＭｇ膜のみを被膜したＭｇ合金基板、及び上記したように超高純度のＭｇ膜の上にフタロシアニン化合物膜を被膜したＭｇ合金基板の腐食試験を、以下の実施例１〜６の条件で行い、腐食の様子を目視観察した。このときの腐食試験条件は、室温下で濃度１％の食塩水に２４時間浸漬して行った。なお、比較のために、Ｍｇ合金基板上に上記した本発明に係る表面処理方法を行っていない場合についても同様の腐食試験を行った。
（実施例１）
Ｍｇ合金基板９に用いたＭｇ合金材はＡＺ３１であり、Ｍｇ膜形成用蒸発材料には純度９９．９％のリボン状（肉厚０．２４ｍｍ、幅３．２ｍｍ）Ｍｇを用い、Ｍｇ蒸発用蒸発源３には蒸発用ボートを用いた。そして、図１に示した表面処理装置１において、Ｍｇ合金基板（ＡＺ３１）９の温度を約２２０℃、真空容器２内の圧力を１０-3Ｐａにした後、Ａｒを導入して１Ｐａに調整した。そして、Ｍｇ蒸発用蒸発源３を約７００℃に加熱した後に、シャッター７を開いてＭｇ膜をＭｇ合金基板（ＡＺ３１）９に蒸着させ、Ｍｇ蒸発用蒸発源３内のＭｇ材がなくなるまで蒸発させた。
【００４０】
このときのガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約４０μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面では約７．２μｍであった。
【００４１】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなかった。
（実施例２）
本実施例では、Ａｒを導入後の真空容器２内の圧力を３Ｐａに調整した以外は全て実施例１と同じ条件である。本実施例におけるガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約３３μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面では約１２μｍであった。
【００４２】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなかった。
（実施例３）
本実施例では、Ａｒを導入後の真空容器２内の圧力を４Ｐａに調整した以外は全て実施例１と同じ条件である。本実施例におけるガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約２３μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面では約１７μｍであった。
【００４３】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなかった。
（実施例４）
本実施例では、Ｍｇ膜形成用蒸発材料に、Ｍｇ合金基板９に用いたＭｇ合金材（ＡＺ３１）を棒状加工（厚さ約１ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍ）したものを使用した以外は全て実施例３と同じ条件である。本実施例におけるガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約２６μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面では約１９μｍであった。
【００４４】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなかった。
（実施例５）
本実施例では、導入ガスをＡｒに替えてＨｅを導入するようにし、導入後の真空容器２内の圧力を４Ｐａに調整した以外は全て実施例１と同じ条件である。本実施例におけるガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約２５μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面では約１６μｍであった。
【００４５】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなかった。
（実施例６）
本実施例では、実施例３と同様の条件でＭｇガス中蒸着を行った後、Ａｒのガス圧力はそのまま４Ｐａに保つと共に、Ｍｇ合金基板９の温度もそのまま約２００℃に保った状態で、ガス中カラー蒸着を行った。本実施例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、シャッター７を開いてフタロシアニン化合物をＭｇ合金基板（ＡＺ３１）９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色はＭｇ合金基板９の表裏面共に若干緑味がかった青であり、Ｍｇ合金基板９の表裏面の色調の差はなかった。
【００４６】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９の両面ともに全くなく、かつ色調にも変化はなかった。
（比較例１）
この比較例では、Ａｒを導入しない以外は実施例１と全く同様の条件である。即ち、Ｍｇ合金基板（ＡＺ３１）９の温度を約２２０℃、真空容器２内の圧力を１０-3Ｐａにし、Ｍｇ蒸発用蒸発源３を約７００℃に加熱した後に、シャッター７を開いてＭｇ膜をＭｇ合金基板（ＡＺ３１）９に蒸着させ、Ｍｇ蒸発用蒸発源３内のＭｇ材がなくなるまで蒸発させた。
【００４７】
このときのガス中蒸着Ｍｇ膜の厚さは、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面したＭｇ合金基板９の表面では約５１μｍで、Ｍｇ蒸発用蒸発源３に面していないＭｇ合金基板９の裏面には被膜の形成は認められなかった（測定不可能であった）。
【００４８】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食はＭｇ合金基板９のＭｇ蒸発用蒸発源３に面した表面では全く認められなかった。一方、Ｍｇ合金基板９のＭｇ蒸発用蒸発源３と反対側の裏面には著しい腐食が認められた。
（比較例２）
この比較例では、Ｍｇ合金基板（ＡＺ３１）９の両面にＭｇ膜を形成していない状態で、上記した条件で腐食試験を行った。この場合には、Ｍｇ合金基板９の両面に著しい腐食が認められた。
【００４９】
上記実施例１〜６と比較例１、２の腐食試験から明らかなように、本発明の実施の形態１に係る表面処理方法でＭｇ膜を被膜した場合には、Ｍｇ合金基板９の両面には全く腐食が認められず、耐食性に優れたＭｇ合金基板９を得ることができた。一方、比較例１、２のように本発明の実施の形態１に係る表面処理を行わなかった場合には、著しい腐食が発生した。
〈実施の形態２〉
図２は、本発明の実施の形態２に係る表面処理装置を示す概略断面図である。なお、図１に示した実施の形態１の表面処理装置と同一機能を有する部材には同一符合を付して説明する。
【００５０】
本実施の形態に係る表面処理装置１ａは、真空容器２内の下部にＭｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４が近接して設置されている。Ｍｇ蒸発用蒸発源３内には、蒸発材としての純度９９〜９９．９９％のＭｇ（又はＭｇ合金）５が収容されており、フタロシアニン蒸発用蒸発源４には、蒸発材としてのフタロシアニン６が収容されている。Ｍｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４の外面には、加熱手段としての加熱用コイル１２、１３がそれぞれ設けられている。
【００５１】
Ｍｇ蒸発用蒸発源３とフタロシアニン蒸発用蒸発源４の上方には、開閉自在なシャッター７を介して基板ホルダー８に裏面側が保持固定されたＭｇ合金基板（例えばＡＺ３１）９が設置されている。基板ホルダー８の上方には、Ｍｇ合金基板９を加熱するための基板加熱用ヒータ１０が設置されている。基板加熱用ヒータ１０でＭｇ合金基板９を所定温度に加熱することにより、Ｍｇ合金基板９に付着している油脂成分の除去、Ｍｇ合金基板９と蒸着されるＭｇ膜との密着性の向上、及び蒸発してＭｇ合金基板９に入射するＭｇ原子のＭｇ合金基板９上でのマイグレーション（表面移動）を良くしてピンホールを少なくするのに有効である。
【００５２】
次に、上記した本実施の形態に係る表面処理装置１ａによるＭｇ合金基板９の表面処理方法について説明する。
【００５３】
先ず、シャッター７を閉じた状態で、基板ホルダー８に保持固定されたＭｇ合金基板９を基板加熱用ヒータ１０によって所定温度に加熱し、真空容器２内を排気系（不図示）によって排気口（不図示）から排気して所定の圧力に調整する。そして、加熱用コイル１２への通電によってＭｇ蒸発用蒸発源３を所定温度に加熱してＭｇ（又はＭｇ合金）５を蒸発させ、シャッター７を開いてＭｇ合金基板９の表面に超高純度のＭｇ被膜を蒸着させた後に、シャッター７を一旦閉じる。
【００５４】
次に、着色のためのカラー蒸着を行うために、上記したＭｇ被膜時におけるＭｇ合金基板９の温度をそのまま保った状態に保持し、シャッター７を閉じた状態で、加熱用コイル１３への通電によってフタロシアニン蒸発用蒸発源４を所定温度に加熱してフタロシアニン６を蒸発させる。そして、シャッター７を開いて超高純度のＭｇ膜が形成されたＭｇ合金基板９の表面にフタロシアニン化合物被膜を蒸着させた後に、シャッター７を閉じる。
【００５５】
このように、真空蒸着による超高純度のＭｇの被膜によって耐食性に優れ、かつフタロシアニン化合物の真空蒸着による被膜によって耐食性に優れたカラー蒸着膜が形成されたＭｇ合金基板９を得ることができた。
【００５６】
そして、上記した表面処理方法によって超高純度のＭｇ膜のみを被膜したＭｇ合金基板、及び上記したように超高純度のＭｇ膜の上にフタロシアニン化合物膜を被膜したＭｇ合金基板の腐食試験を、以下の実施例１〜８の条件で行い、腐食の様子を目視観察した。このときの腐食試験条件は、室温下で濃度１％の食塩水に２４時間浸漬して行った。なお、比較のために、Ｍｇ合金基板上に上記した本発明に係る表面処理方法を行っていない場合についても同様の腐食試験を行った。
（実施例１）
Ｍｇ合金基板９に用いたＭｇ合金材はＡＺ３１であり、Ｍｇ膜形成用蒸発材料には純度９９．９％のリボン状（肉厚０．２４ｍｍ、幅３．２ｍｍ）Ｍｇを用い、Ｍｇ蒸発用蒸発源３には蒸発用ボートを用いた。そして、図２に示した表面処理装置１ａにおいて、Ｍｇ合金基板（ＡＺ３１）９の温度を約２００℃、真空容器２内の圧力を１０-3Ｐａに調整した。そして、Ｍｇ蒸発用蒸発源３を約７００℃に加熱した後に、シャッター７を開いてＭｇ膜をＭｇ合金基板（ＡＺ３１）９に蒸着させ、Ｍｇ蒸発用蒸発源３内のＭｇ材がなくなるまで蒸発させた。
【００５７】
本実施例におけるＭｇ合金基板９表面の蒸着Ｍｇ膜の厚さは約２６μｍであった。そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食は全くなかった。
（実施例２）
本実施例では、Ｍｇ蒸発用蒸発源３内のＭｇ材の量（仕込み量）を実施例１の場合に対して約１／５にした以外は全て実施例１と同じ条件である。本実施例におけるＭｇ合金基板９表面の蒸着Ｍｇ膜の厚さは約４μｍであった。
【００５８】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、若干の腐食（実用上問題なし）が目視で観察された。これは、被膜された蒸着Ｍｇ膜の厚さが薄いために、ピンホールが残っていたためと思われる。
（実施例３）
本実施例では、Ｍｇ膜形成用蒸発材料に、基板に用いたＭｇ合金材（ＡＺ３１）を棒状加工（厚さ約２ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍ）したものを使用し、真空容器２内の圧力を１０-5Ｐａに調整した以外は全て実施例１と同じ条件である。本実施例におけるＭｇ合金基板９表面の蒸着Ｍｇ膜の厚さは約３２μｍであった。
【００５９】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食は全くなかった。
（実施例４）
本実施例では、Ｍｇ蒸発用蒸発源３内のＭｇ材の量（仕込み量）を実施例３の場合に対して約１／５にした以外は全て実施例３と同じ条件である。本実施例におけるＭｇ合金基板９表面の蒸着Ｍｇ膜の厚さは約５μｍであった。
【００６０】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、若干の腐食（実用上問題なし）が目視で観察された。
（実施例５）
本実施例では、実施例１と同様の条件でＭｇ蒸着を行った後、Ｍｇ合金基板９の温度をそのまま約２００℃に保った状態で、カラー蒸着を行った。本実施例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、シャッター７を開いてフタロシアニン化合物をＭｇ合金基板９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色は若干緑味がかった青であった。
【００６１】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食は全くなく、かつ色調にも変化はなかった。
（実施例６）
本実施例では、実施例１と同様の条件でＭｇ蒸着を行った後、Ｍｇ合金基板９の温度を下げて約９０℃に保った状態で、カラー蒸着を行った。本実施例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、シャッター７を開いてフタロシアニン化合物をＭｇ合金基板９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色は若干緑味がかった青であった。
【００６２】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食は全くなく、かつ色調にも変化はなかった。
（実施例７）
本実施例では、実施例３と同様の条件でＭｇ蒸着を行った後、Ｍｇ合金基板９の温度をそのまま約２００℃に保った状態で、カラー蒸着を行った。本実施例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、シャッター７を開いてフタロシアニン化合物をＭｇ合金基板９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色は若干緑味がかった青であった。
【００６３】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、目視で観察される腐食は全くなく、かつ色調にも変化はなかった。
（実施例８）
本実施例では、実施例２と同様の条件でＭｇ蒸着を行った後、Ｍｇ合金基板９の温度をそのまま約２００℃に保った状態で、カラー蒸着を行った。本実施例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、シャッター７を開いてフタロシアニン化合物をＭｇ合金基板９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色は若干緑味がかった青であった。
【００６４】
そして、上記した条件で腐食試験を行ったところ、若干の腐食（実用上問題なし）が目視で観察され、色調にも若干の変化がみられた（実用上問題なし）。
（比較例１）
この比較例では、Ｍｇ合金基板（ＡＺ３１）９に上記Ｍｇ膜を形成していない状態で、上記した条件で腐食試験を行った。この場合には、Ｍｇ合金基板９に著しい腐食が認められた。
（比較例２）
この比較例では、上記Ｍｇ膜を形成していないＭｇ合金基板（ＡＺ３１）９を約９０℃に加熱した後、カラー蒸着を行った。本比較例におけるカラー蒸着は、蒸着材料としてＣｕフタロシアニンを使用して、フタロシアニン蒸発用蒸発源４を約３８０℃に加熱した後に、フタロシアニン化合物をＭｇ合金基板９に蒸着して、その膜厚が約０．１μｍになるように被膜した。成膜後の色は若干赤味がかった青であった。
【００６５】
そして、上記した条件で腐食試験を行った。この場合には、Ｍｇ合金基板９に著しい腐食が認められ、また、この腐食試験前の色調は全くなくなった。
【００６６】
上記実施例１〜８と比較例１、２の腐食試験から明らかなように、本発明の実施の形態２に係る表面処理方法でＭｇ膜を被膜した場合には、Ｍｇ合金基板９の表面には全く腐食が認められず、耐食性に優れたＭｇ合金基板９を得ることができた。一方、比較例１、２のように本発明の実施の形態２に係る表面処理を行わなかった場合には、著しい腐食が発生した。
【００６７】
なお、上記した各実施の形態では、Ｍｇ合金基板９としてＡＺ系のＭｇ合金材を用いたが、これ以外にも、例えばＡＭ系、   ＺＫ系、ＥＺ系、ＱＥ系、ＷＥ系のＭｇ合金材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態１に係る表面処理方法によってＭｇ合金基板に表面処理を行う表面処理装置を示す概略断面図。
【図２】本発明の実施形態２に係る表面処理方法によってＭｇ合金基板に表面処理を行う表面処理装置を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１、１ａ        表面処理装置
２        真空容器
３        Ｍｇ蒸発用蒸発源（蒸発源）
４        フタロシアニン蒸発用蒸発源
５        Ｍｇ（蒸発用Ｍｇ又はＭｇ合金材）
６        フタロシアニン
７        シャッター
８        基板ホルダー
９        Ｍｇ合金基板（Ｍｇ合金部材）
１０      基板加熱用ヒータ
１２、１３      加熱用コイル
【図１】
2005240066.tif 000003
【図２】
2005240066.tif 000004