(57)【要約】ステンレススチールの外観を有する多層の装飾用且つ保護用被覆で物品が被覆される（図４）。被覆は上記物品の表面上のポリマー層、及びポリマー層の上に蒸着される、高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物を含む層と交互に積み重ねられる高融点金属又は金属合金の層を含むスタック層を含む。ここで、これらの反応生成物の窒素及び酸素の全含有量は、原子パーセントで約４から約３２％であり、同時に窒素含有量は原子パーセントで少なくとも約３％である。
2004537436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレススチールの外観を有する保護用且つ装飾用被覆をその表面上の少なくとも一部に有する物品であって：
ポリマーを含む層；
高融点金属又は高融点合金を含む層が、高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物を含む層と交互に積み重ねられたスタック層；
高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物を含む着色層；
ここで、上記高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物の窒素及び酸素の全含有量は原子パーセントで約４から約３２％であり、同時に窒素含有量は原子パーセントで少なくとも約３％である；
を含む物品。
【請求項２】
上記窒素及び酸素の全含有量が原子パーセントで約５から約２８％であり、同時に窒素含有量が原子パーセントで少なくとも約４％である、請求項１記載の物品。
【請求項３】
高融点金属の酸化物又は高融点合金の酸化物を含む層が上記着色層の上にある、請求項１記載の物品。
【請求項４】
高融点金属又は高融点合金のストライク層が上記ポリマー層の上にある、請求項１記載の物品。
【請求項５】
クロム層が上記ポリマー層の上にある、請求項１記載の物品。
【請求項６】
高融点金属又は高融点合金のストライク層が上記クロム層の上にある、請求項５記載の物品。
【請求項７】
上記高融点金属がハフニウム、ジルコニウム及びチタンから成る群から選ばれる、請求項１記載の物品。
【請求項８】
上記高融点合金がジルコニウム−チタン合金である、請求項１記載の物品。
【請求項９】
上記高融点金属がハフニウム、ジルコニウム及びチタンから成る群から選ばれる、請求項３記載の物品。
【請求項１０】
上記高融点金属がハフニウム、ジルコニウム及びチタンから成る群から選ばれる、請求項６記載の物品。
【請求項１１】
上記高融点合金がジルコニウム−チタン合金である、請求項６記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ステンレススチールの外観又は色調を有する多層の装飾用且つ保護用被覆で被覆された物品、特に真鍮製物品に関する。
【０００２】
（発明の背景）
蛇口、蛇口の縁飾り板、ドアーノブ、ドアーハンドル、ドアー把手の縁飾り板等のような種々の真鍮製物品について、その物品の表面を先ずバフがけして研磨して光沢を出し、次いでこの研磨した表面上にアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を含む被覆のような有機物の保護被覆を施すことが現在行われている。この方法の欠点は、特に物品が複雑な形状の場合にバフがけ及び研磨の作業に人手が掛かることである。又、公知の有機物被覆が必ずしも希望通りの耐性を有しておらず、酸による侵食を受け易い。従って、真鍮製物品、又は実に他の物品、それがプラスチック、磁器或は金属であれ、装飾的外観、並びに、耐久性、耐摩耗性及び耐食性を物品に付与するような被覆を施すことができるならば、非常に好都合であると考えられる。装飾的外観、並びに、耐久性、耐摩耗性及び耐食性を付与する多層被覆を物品に適用することができることは、当業界で公知である。この多層被覆には、窒化ジルコニウム又は窒化チタンのような高融点金属の窒化物の装飾用及び保護用着色層が含まれる。この着色層は、窒化ジルコニウムの場合は真鍮色を呈し、窒化チタンの場合は金色を呈する。
【０００３】
とりわけ、米国特許第５，９２２，４７８号；第６，０３３，７９０号及び第５，６５４，１０８号は、研磨された真鍮のような装飾的色調に加えて、耐久性、耐摩耗性及び耐食性をも物品に付与する被覆を記載している。仮に窒化ジルコニウム又は窒化チタンを含有しながら、真鍮色又は金色でなくステンレススチールの色調である被覆と実質的に同じ性質を呈する被覆が提供されれば、非常に好都合であると考えられる。本発明はこのような被覆を提供する。
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、表面の少なくとも一部に施された装飾用且つ保護用の多層被覆を有するプラスチック、磁器又は金属製品のような物品を目的とする。更に具体的には、本発明は表面をある特定の種類の物質を複合的に重ねた層で被覆された物品又は基板、特にアルミニウム、真鍮又は亜鉛のような金属製品を目的とする。本被覆は装飾用で且つ耐食性、耐久性及び耐摩耗性をも付与する。本被覆はステンレススチールの外観を付与する、即ちステンレススチールの色調を有する。かくて、表面に被覆を有する物品の表面はあたかもステンレススチールの表面のようになる。
【０００５】
物品は先ずその表面上をポリマーの基礎被覆層で被覆される。次いで、ポリマーの基礎被覆層の上に物理的蒸着のような蒸着により、一組のサンドイッチ又はスタック層を析出させる。更に詳しくは、直接基板表面上に析出する最初の層はポリマーを含む。ポリマー層の上方には、高融点金属又は高融点合金を含む層が、高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は高融点合金の窒素及び酸素含有化合物を含む層と交互に積み重ねられた、蒸着された保護用サンドイッチ又はスタック層が配置される。サンドイッチ又はスタック層の上方には、高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は高融点合金の窒素及び酸素含有化合物を含む着色層がある。高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は高融点合金の窒素及び酸素含有化合物は、窒素及び酸素含有量が低い、即ち化学量論値以下である、高融点金属又は高融点合金、酸素及び窒素の反応生成物である。これらの高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は高融点合金の窒素及び酸素含有化合物の窒素及び酸素の全含有量は、原子パーセントで約４から約３２％、好ましくは原子パーセントで約５から約２８％であり、同時に窒素含有量は原子パーセントで少なくとも約３％、好ましくは原子パーセントで少なくとも約４％である。
【０００６】
（好適な態様の説明）
物品又は基板１２は、例えばＡＢＳ、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル及びフェノールホルムアルデヒドのようなプラスチック、磁器、金属又は合金のような、その上にめっき層を施すことができるいずれの材料も含むことができる。一つの実施態様では、銅、鋼、真鍮、亜鉛、アルミニウム、ニッケル合金等のような金属又は合金を含む。
【０００７】
本発明では、図１〜４に図示するように、ポリマー又は樹脂の層が物品の表面上に施される。第二の層又は一組の層群がポリマーの表面上に蒸着によって施される。ポリマー層は、とりわけ物品の表面を平滑化する基礎被覆の役目をする。
【０００８】
ポリマーの基礎被覆層１３は熱可塑性及び熱硬化性の両者のポリマー又は樹脂材を含んでよい。これらのポリマー又は樹脂材には、公知であり通常の、市場で入手可能なポリカーボネート、エポキシウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエポキシ、アルキッド、及び、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、スチレン−ブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）並びにこれらのブレンド及びコポリマーのようなスチレン含有ポリマーが含まれる。
【０００９】
ポリカーボネートは、米国特許第４，５７９，９１０号及び第４，５１３，０３７号に記載されており、この両特許は、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１０】
ナイロンは、ジアミンとジカルボン酸との反応によって調製することができるポリアミドである。ナイロンの調製に一般に使用されるジアミン及びジカルボン酸は、一般に２から約１２の炭素原子を含む。ナイロンは他の重合によっても調製することができる。これらはＤ．Ｅ．Ｆｌｏｙｄの「ポリアミド樹脂（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ  Ｒｅｓｉｎｓ）」、Ｒｅｉｎｈｏｌｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９５８に記載され、これは、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１１】
ポリエポキシは、Ｈ．Ｌｅｅ及びＫ．Ｎｅｖｉｌｌｅの「エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ  Ｒｅｓｉｎｓ）」、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９５７及び米国特許第２，６３３，４５８号；第４，９８８，５７２号；第４，６８０，０７６号；第４，９３３，４２９号及び第４，９９９，３８８号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１２】
ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸及び二価アルコールの重縮合製品である。芳香族ジカルボン酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、４，４’−ジフェニル−ジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等を含む。二価アルコールは、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等のような、２から約１０の炭素原子を有する低級アルカンのジオールを含む。ポリエステルの非限定的な例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート及びポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）が含まれる。これらは米国特許第２，６４５，３１９号；第２，９０１，４６６号及び第３，０４７，５３９号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１３】
ポリアクリレート及びポリメタクリレートは、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のような一種以上のアクリル酸エステル、及び例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル等のような一種以上のメタクリル酸エステルの重合から得られるポリマー又は樹脂である。上記のアクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーの共重合体も、当然「ポリアクリレート又はポリメタクリレート」という用語の範囲内に含まれる。本発明の実施に有用なポリアクリレート樹脂を得るための、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルモノマーの重合は、いずれの公知の重合技術によって行なってもよい。
【００１４】
スチレン−アクリロニトリル及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂及びこれらの調製については、とりわけ米国特許第２，７６９，８０４号；第２，９８９，５１７号；第２，７３９，１４２号；第３，９９１，１３６号及び第４，３８７，１７９号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１５】
アルキッド樹脂は、Ｐａｔｔｏｎの「アルキッド樹脂技術（Ａｌｋｙｄ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、ＮＹ、ＮＹ、１９６２、及び米国特許第３，１０２，８６６号；第３，２２８，７８７号及び第４，５１１，６９２号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００１６】
エポキシウレタン及びその調製については、とりわけ米国特許第３，９６３，６６３号；第４，７０５，８４１号；第４，０３５，２７４号；第４，０５２，２８０号；第４，０６６，５２３号；第４，１５９，２３３号；第４，１６３，８０９号；第４，２２９，３３５号及び第３，９７０，５３５号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。特に有用なエポキシウレタンは、物品上に電着されるものである。このような電着可能なエポキシウレタンは、前記の米国特許第３，９６３，６６３号；第４，０６６，５２３号；第４，１５９，２３３号；第４，０３５，２７４号、及び第４，０７０，２５８号に記載されている。
【００１７】
このようなポリマー材料は、所望により、マイカ、タルク及びガラス繊維のような通常の公知の充填材を含んでよい。
【００１８】
ポリマーの基礎被覆層１３は、浸漬、吹付け、はけ塗り及び電着のようないずれの公知で通常の方法によっても基板の表面上に施すことができる。
【００１９】
ポリマー層１３は、とりわけ基板の表面を平滑化し、物品の表面のいずれの引っ掻き傷又は欠陥をも覆い、そして蒸着層のような後に続く層の析出のために滑らかで均一な表面を準備する働きをする。
【００２０】
ポリマーの基礎被覆層１３は、物品又は基板の表面を完全に平滑化するのに少なくとも有効な厚さを有する。一般に、この厚さは少なくとも約０．１２ミクロン、好ましくは少なくとも約２．５ミクロン、更に好ましくは少なくとも約５ミクロンである。厚さの上限は約２５０ミクロンを超えてはならない。
【００２１】
基板の材料及びポリマーの基礎被覆の種類によっては、ポリマーの基礎被覆が基板に十分に密着しない例がいくつかある。このような状況では、ポリマーの基礎被覆の基板への密着を良くするために、下塗り層が析出される。下塗り層は、とりわけハロゲン化ポリオレフィンを含む。ハロゲン化ポリオレフィンは、一般に市場で入手可能な通常で公知のポリマーである。好ましいハロゲン化ポリオレフィンは塩化及び臭化ポリオレフィンであり、塩化ポリオレフィンが更に好ましい。ハロゲン化、特に塩化ポリオレフィンは、その調製方法と共に、とりわけ米国特許第５，３１９，０３２号；第５，８４０，７８３号；第５，３８５，９７９号；第５，１９８，４８５号；第５，８６３，６４６号；第５，４８９，６５０号及び第４，２７３，８９４号に記載され、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００２２】
下塗り層の厚さは、ポリマー基礎被覆の基板への密着を良くするのに有効な厚さである。一般に、この厚さは少なくとも約０．２５ミクロンである。上限の厚さは重要でなく、一般にコスト及び外観のような二次的なことを考慮して制御される。一般に、約１２５ミクロンの上限厚さを超えてはならない。
【００２３】
一つの実施態様では、図３に図示するように、ポリマー層１３と蒸着層の間に一層以上の電気めっきされた層２１が配置される。これらの電気めっき層はクロム、錫−ニッケル合金等を含むがこれらに限定されない。層２１がクロムを含む場合は、ニッケル層１３の上に通常で公知のクロム電気めっき技術によって析出させてよい。これらの技術は種々のクロムめっき浴と共に、Ｂｒａｓｓａｒｄの「装飾用電気めっき−変遷するプロセス（Ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ−Ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｉｎ  Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）」、Ｍｅｔａｌ  Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ、１０５〜１０８頁、１９８８年６月；Ｚａｋｉの「クロムめっき（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ  Ｐｌａｔｉｎｇ）」、ＰＦ  Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ、１４６〜１６０頁；及び米国特許第４，４６０，４３８号；第４，２３４，３９６号；及び第４，０９３，５２２号に開示されており、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００２４】
クロムめっき浴は公知であり市場で入手可能である。一般のクロムめっき浴はクロム酸又はその塩、及び硫酸塩又はフッ化物のような触媒イオンを含む。触媒イオンは硫酸又はその塩、及びフルオロケイ酸によって供給することができる。浴は華氏約１１２〜１１６度の温度で操作することができる。クロムめっきでは、一般に、約５から９ボルトの電圧で平方フィート当り約１５０アンペアの電流密度が使用される。
【００２５】
クロム層は、一般に、少なくとも約０．０５ミクロン、好ましくは少なくとも約０．１２ミクロン、更に好ましくは少なくとも約０．２ミクロンの厚さを有する。厚さの上限は一般に重要でなく、コストのような二次的なことを考慮して決められる。しかしながら、一般にクロム層の厚さは約１．５ミクロン、好ましくは約１．２ミクロン、更に好ましくは約１ミクロンを超えるべきではない。
【００２６】
層２１はクロムを含む代わりに、ニッケルと錫の合金である錫−ニッケル合金を含んでよい。錫−ニッケル合金層は基板の表面上に、通常で公知の錫−ニッケル電気めっきプロセスによって析出してよい。これらのプロセス及びめっき浴は通常のもので公知であり、とりわけ米国特許第４，０３３，８３５号；第４，０４９，５０８号；第３，８８７，４４４号；第３，７７２，１６８号及び第３，９４０，３１９号に開示されており、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００２７】
錫−ニッケル合金層は、好ましくは約６０〜７０重量％の錫及び約３０〜４０重量％のニッケル、更に好ましくはＳｎＮｉの原子組成に相当する約６５％の錫及び約３５％のニッケルを含む。めっき浴は上記の組成の錫−ニッケル合金を得るのに十分な量のニッケル及び錫を含有する。
【００２８】
市場で入手可能な錫−ニッケルめっきプロセスはＡＴＯＴＥＣＨ社から入手可能なＮｉＣｏｌｌｏｙ（Ｒ）プロセスであり、同社の技術情報書Ｎｏ：ＮｉＣｏｌｌｏｙ、１９９４年１０月３０日に記載されている。この技術情報書は、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００２９】
錫−ニッケル合金層２１の厚さは、一般に少なくとも約０．２５ミクロン、好ましくは少なくとも約０．５ミクロン、更に好ましくは少なくとも約１．２ミクロンである。厚さの上限は重要でなく、一般に経済的なことを考慮して決められる。一般に厚さは、約５０ミクロン、好ましくは約２５ミクロン、更に好ましくは約１５ミクロンを超えるべきではない。
【００３０】
ポリマー層、又はもし存在する場合は電気めっき層の上方には、高融点金属又は高融点合金を含む層３４が、高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は高融点合金の窒素及び酸素含有化合物を含む層３６と交互に積み重ねられた、少なくとも一組のサンドイッチ又はスタック層３２を物理蒸着及び化学蒸着のような蒸着、好ましくは物理蒸着によって析出させる。
【００３１】
層３４を構成する高融点金属又は高融点合金は、ハフニウム、タンタル、チタン、ジルコニウム、ジルコニウム−チタン合金、ジルコニウム−ハフニウム合金等、好ましくは、ハフニウム、チタン、ジルコニウム又はジルコニウム−チタン合金を含む。
【００３２】
層３６を構成する高融点金属の窒素及び酸素含有化合物及び高融点合金の窒素及び酸素含有化合物は、高融点金属又は高融点合金、酸素及び窒素の反応生成物である。これらの高融点金属の窒素及び酸素含有化合物及び高融点合金の窒素及び酸素含有化合物では、窒素及び酸素の全含有量は原子パーセントで約４から約３２％、好ましくは原子パーセントで約５から約２８％であり、同時に最小窒素含有量は原子パーセントで少なくとも約３％、好ましくは原子パーセントで少なくとも約４％である。かくて、例えば、窒素含有量が原子パーセントで６％で酸素含有量が原子パーセントで２０％であり、窒素含有量が原子パーセントで８％で酸素含有量が原子パーセントで８％であり、窒素含有量が原子パーセントで１５％で酸素含有量が原子パーセントで２％である。酸素は原子パーセントで少なくとも約１％の量で存在するのが一般的である。
【００３３】
これらの反応生成物中の窒素含有量は、とりわけ、そのステンレススチール色を有する被覆に寄与するのが一般的である。窒素含有量は原子パーセントで少なくとも約３％から約２２％であり、好ましくは原子パーセントで少なくとも約４％から約１６％である。窒素含有量は原子パーセントで約２２％、好ましくは原子パーセントで約１６％を超えてはならない。さもなければ、被覆はそのステンレススチールの外観を失い、ニッケル色を有するようになる。かくて、窒素含有量はステンレススチール色を有する被覆にとって重要である。
【００３４】
高融点金属又は高融点合金、酸素及び窒素の反応生成物には、一般に、高融点金属の酸化物又は高融点合金の酸化物、高融点金属の窒化物又は高融点合金の窒化物、及び高融点金属の酸化窒化物又は高融点合金の酸化窒化物が含まれる。かくて、例えばジルコニウム、酸素及び窒素の反応生成物には、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム及び酸窒化ジルコニウムが含まれる。酸化ジルコニウム及び窒化ジルコニウム合金を含むこれらの金属酸化物及び金属窒化物、並びにこれらの調製及び析出方法は、通常のもので且つ公知であり、とりわけ米国特許第５，３６７，２８５号に開示されており、その開示内容は、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００３５】
サンドイッチ又はスタック層３２は、一般に、約５００オングストロームから約１ミクロン、好ましくは約０．１ミクロンから約０．９ミクロン、更に好ましくは約０．１５ミクロンから約０．７５ミクロンの平均厚さを有する。サンドイッチ又はスタック層は、一般に、約４から約１００の交互に積み重ねられた層３４及び層３６、好ましくは約８から約５０の交互に積み重ねられた層３４及び層３６を含む。
【００３６】
個々の層３４及び層３６は、一般に、少なくとも約１５オングストローム、好ましくは少なくとも約３０オングストローム、更に好ましくは少なくとも約７５オングストロームの厚さを有する。一般に、層３４及び層３６の厚さは約０．３８ミクロン、好ましくは約０．２５ミクロン、更に好ましくは約０．１ミクロンを超えるべきではない。
【００３７】
スタック層３２を形成する方法は、スパッタリング又は陰極アーク蒸着を利用して、ジルコニウム又はチタンのような高融点金属の層３４を析出させ、次いで反応スパッタリング又は反応陰極アーク蒸着を利用して、高融点金属の窒素及び酸素含有化合物又は金属合金の窒素及び酸素含有化合物の層３６を析出させることである。
【００３８】
サンドイッチ層３２の中に高融点金属又は高融点合金の層３６、及び高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物の層３４が交互に入る多重層を形成するために、好ましくは窒素ガス及び酸素ガスの流量を、反応スパッタリングのような蒸着操作中を通じて、ゼロ（ガスを導入しない）と所望の流量との間で変化（脈動）させる。
【００３９】
サンドイッチ又はスタック層３２の上には、着色層３８がある。着色層３８は高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物を含む。着色層３８は層３６と同一の窒素及び酸素含有化合物を含む、即ち着色層３８は層３６に含まれる化合物と同一の窒素及び酸素含有量を有する。着色層３８は色彩、更に具体的にはステンレススチール色を呈するのに少なくとも有効な厚さを有する。一般に、この厚さは少なくとも約２５オングストローム、更に好ましくは少なくとも約５００オングストロームである。厚さの上限は一般に重要でなく、コストのような二次的なことの考慮に依存する。一般に、約０．７５ミクロン、好ましくは約０．６５ミクロン、更に好ましくは約０．５ミクロンの厚さを超えてはならない。
【００４０】
着色層３８の酸素含有量を変化させると、ステンレススチール色がより青みがかった色又はより黄色がかった色になる。酸素含有量を増加させると、着色層は青みがかった色調となる。酸素含有量を減少させると、着色層は黄色がかった色調となる。
【００４１】
サンドイッチ又はスタック層３２及び着色層３８に加えて、所望により蒸着層を更に追加してよい。これら追加の蒸着層は、スタック層３２とポリマー層又は電気めっき層の間に析出する、高融点金属又は高融点合金を含む層を含んでよい。高融点金属はハフニウム、タンタル、ジルコニウム及びチタンを含む。高融点合金はジルコニウム−チタン合金、ジルコニウム−ハフニウム合金及びチタン−ハフニウム合金を含む。一般に高融点金属層又は高融点合金層３１は、とりわけ、サンドイッチ層３２のポリマー層又は電気めっき層への接着を改善するストライク層として機能する。図２〜４に図示するように、高融点金属又は高融点合金のストライク層３１は、一般に、スタック層３２とポリマー層又は電気めっき層の間に入る。層３１は、一般に、層３１がストライク層として役立つ、即ちスタック層３２の、下の層への接着を改善するのに少なくとも有効である厚さを有する。一般に、この厚さは少なくとも約６０オングストローム、好ましくは少なくとも約１２０オングストローム、更に好ましくは少なくとも約２５０オングストロームである。厚さの上限は重要でなく、一般にコストのようなことの考慮に依存する。しかしながら、一般に層３１の厚さは約１．２ミクロン、好ましくは約０．５ミクロン、更に好ましくは約０．２５ミクロンを超えるべきではない。
【００４２】
高融点金属又は高融点合金の層３１は、陰極アーク蒸着（ＣＡＥ）又はスパッタリングのような物理蒸着技術を含む通常で公知の蒸着技術によって析出される。スパッタリングの技術及び設備は、とりわけ、Ｊ．Ｖｏｓｓｅｎ及びＷ．Ｋｅｒｎの「薄膜プロセスＩＩ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ＩＩ）」、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、１９９１；Ｒ．Ｂｏｘｍａｎらの「真空アーク科学及び技術ハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、Ｎｏｙｅｓ  Ｐｕｂ．、１９９５；及び米国特許第４，１６２，９５４号及び第４，５９１，４１８号に開示されており、これらは全て、参照することにより本明細書の一部に取り入れられている。
【００４３】
簡単にいえば、スパッタリングによる析出プロセスでは、陰極である（チタン又はジルコニウムのような）高融点金属の標的及び基板が真空チャンバー内に置かれる。チャンバー内の空気を追い出してチャンバー内を真空状態にする。アルゴンのような不活性ガスをチャンバー内に導入する。ガス粒子はイオン化され標的に向けて加速されて、チタン又はジルコニウムの原子を放出させる。放出された標的物質は、次いで基板上に被覆膜として析出するのが一般的である。
【００４４】
陰極アーク蒸着では、一般的に数百アンペアの電気アークをジルコニウム又はチタンのような金属陰極の表面に打ち当てる。アークが陰極物質を蒸発させ、次いでこれが基板上で凝縮して被覆を形成する。
【００４５】
本発明の好ましい実施態様では、高融点金属はチタン、ハフニウム又はジルコニウムを含み、高融点合金はジルコニウム−チタン合金を含む。
【００４６】
追加された蒸着層は、上記の高融点金属又は高融点合金、酸素及び窒素の反応生成物以外の高融点金属の化合物及び高融点合金の化合物も含んでよい。これらの高融点金属の化合物及び高融点合金の化合物には、高融点金属の酸化物及び高融点合金の酸化物、高融点金属の炭化物及び高融点合金の炭化物、高融点金属の窒化物及び高融点合金の窒化物、並びに高融点金属の炭化窒化物及び高融点合金の炭化窒化物が含まれる。
【００４７】
本発明の一つの実施態様では、図４に図示されるように、高融点金属の酸化物又は高融点合金の酸化物を含む層３９は着色層３８の上に配置される。層３９が含んでいる高融点金属の酸化物及び高融点合金の酸化物には、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン及びジルコニウム−チタン合金の酸化物、好ましくは酸化チタン、酸化ジルコニウム及びジルコニウム−チタン合金の酸化物が含まれるが、これらに限定されない。これらの酸化物及びその調製方法は通常のものであり公知である。
【００４８】
層３９は酸又は塩基のような化学品に対する被覆の抵抗力を向上させるのに有効である。高融点金属の酸化物又は高融点合金の酸化物を含む層３９は、一般に化学抵抗を向上させるのに少なくとも有効な厚さを有する。一般に、この厚さは少なくとも約１０オングストローム、好ましくは少なくとも約２５オングストローム、更に好ましくは少なくとも約４０オングストロームである。層３９は下層の着色層３８の色調を鈍らせないように、十分薄くなければならない。即ち、層３９は不透明でない、又は実質的に透明であるように十分薄くなければならない。一般に層３９の厚さは、約０．１０ミクロン、好ましくは約２５０オングストローム、更に好ましくは約１００オングストロームを超えるべきではない。
【００４９】
被覆のステンレススチールの色調は、ステンレススチールの指定された色基準によって制御され又は予め決定することができる。着色層３８が高融点金属又は高融点合金、窒素及び酸素の反応生成物を含む場合は、ステンレススチールの色調は全ガス流中の窒素の対酸素比を増減することで、僅かながらより黄色がかった、又はより青みがかったように調節することができる。着色層はステンレススチールの研磨された又はブラシがけされた表面仕上げに、まさに匹敵する。
【００５０】
本発明を更に容易に理解するために、以下の実施例を提供する。実施例は例示であって、本発明をそれらに限定するものではない。
【００５１】
実施例１
標準的で公知の石鹸、洗剤、解こう剤等を含み、ｐＨ８．９〜９．２、温度華氏１８０〜２００度に保たれた通常の浸透洗浄浴中に真鍮製蛇口を約１０分間浸す。次いで、真鍮製蛇口を通常の超音波アルカリ洗浄浴に浸す。超音波洗浄浴はｐＨ８．９〜９．２であり、華氏約１６０〜１８０度の温度に保持され、通常で公知の石鹸、洗剤、解こう剤等を含む。超音波洗浄の後、蛇口を水洗及び乾燥する。
【００５２】
基礎被覆のポリマー組成物が、洗浄、乾燥された蛇口の上に標準で通常の高容積低圧銃によって吹き付けられる。ポリマーは３５重量％のスチレン含有アクリル樹脂、３０重量％のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂及び３５重量％のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含む。ポリマーを十分な量の溶剤に溶解して約４３重量％の固形分を含むポリマー組成物を得る。蛇口に基礎被覆が施された後、蛇口を２０分間放置して周りの溶剤を蒸発させる。次いで蛇口を二時間華氏３７５度で焼く。得られた硬化したポリマーの基礎被覆は約２０ミクロンの厚さを有する。
【００５３】
ポリマーで被覆した蛇口を陰極アーク蒸着めっき槽に入れる。槽は一般に円筒の容器であり、ポンプによって脱気するように適合している真空チャンバーを備えている。チャンバーへのアルゴン流量を変えるための調節弁によって、アルゴンガス供給源はチャンバーに連結している。更に、チャンバーへの窒素及び酸素の流量を変えるための調節弁によって、窒素及び酸素ガス供給源はチャンバーと連結している。
【００５４】
円筒形の陰極をチャンバーの中央に取り付け、可変直流電源の負側端子に接続する。電源の正側はチャンバーの壁に接続する。陰極材料はジルコニウムを含む。
【００５５】
被覆した蛇口をスピンドルに取付け、１６個のスピンドルを陰極の外周のリング上に取付ける。リング全体が陰極の周囲で回転すると同時に、個々のスピンドルも自軸の周りを回転し、いわゆる遊星運動が形成され、これにより個々のスピンドルの周囲に取付けられた複数の蛇口を陰極に対し均一に曝露することができる。一般にリングは１分間に数回転し、個々のスピンドルはリングが一回転する毎に数回転する。スピンドルはチャンバーとは電気的に絶縁しており、被覆中にバイアス電圧が基板にかかるように回転接触子を備えている。
【００５６】
真空チャンバーは約１０−５から１０−７トールまで脱気され、約１００℃まで加熱される。
【００５７】
ポリマーで被覆した蛇口は、次いで高バイアスアークプラズマ洗浄を受け、この洗浄では、約５００ボルトの（負の）バイアス電圧が電気めっきした蛇口にかかり、同時に約５００アンペアのアークが陰極上で発生し持続する。洗浄の持続時間は約５分である。
【００５８】
アルゴンガスは圧力を約２ｘ１０−１ミリバールに維持するのに十分な流量で導入される。スタック層がポリマー層の上に施される。窒素及び酸素流が十分な流量で周期的に真空チャンバー内に導入され、原子パーセントでそれぞれ約６から１６％の窒素及び酸素含有量を得る。この窒素の流量は、アルゴン、窒素及び酸素の全流量の約４から２０％であり、酸素の流量はアルゴン、窒素及び酸素の全流量の約４から２０％である。ガス導入中は、アーク放出を約５００アンペアで続ける。窒素及び酸素の流量は脈動する、即ち全流量の約１０％から２０％と殆どゼロ流量の間で周期的に変化する。窒素及び酸素の脈動の周期は２分に対し１分（１分に対し３０秒流し、次いで止める）である。脈動析出のための全時間は約１５分間であり、これで個々の層の厚さが約１乃至約２．５オングストロームから約７５オングストロームである約１０から１５層のスタック層となる。
【００５９】
スタック層が析出した後、窒素及び酸素流を十分な流量で持続し、原子パーセントで約５から約２８％の窒素及び酸素の全含有量を得る。この窒素及び酸素の流量はアルゴン、窒素及び酸素の全流量の約４から約３０％に相当し、約５から１０分間続けてスタック層の上に着色層を形成する。この着色層が析出した後、窒素流を停止し、１分当り約０．１標準リットルの割合で酸素流を３０秒から１分間続ける。厚さが約５０オングストロームから１２５オングストロームの酸化ジルコニウムの薄い層が形成される。この最後の析出時間の終わりにアークを停止し、真空チャンバーを大気開放し、被覆された基板を取り出す。
【００６０】
例示のために本発明の実施態様をいくつか記載したが、本発明の全般的な範囲内で種々の実施態様及び改良があり得ることが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、ポリマーの基礎被覆、ポリマーの基礎被覆層の上の保護用サンドイッチ又はスタック層、及びスタック層の上の着色層を含む多層被覆を有する基板の一部の、寸法が比例しない断面図であり；
【図２】
図２は、高融点金属又は高融点合金のストライク層が、ポリマー層とサンドイッチ又はスタック層との中間に存在すること以外は、図１と類似する図であり；
【図３】
図３は、クロム層がポリマー層とスタック層との中間に存在する以外は、図２と類似する図であり；そして
【図４】
図４は、高融点金属の酸化物又は高融点合金の酸化物の層が、着色層の上に存在すること以外は、図１と類似する図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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