(57)【要約】【課題】加熱に伴う金属の酸化の抑制には、ガスバリア膜のコーティングが必要である。さらに、金属光沢を保持し、利用者の嗜好を満足させるためには、可視領域における透明性を併せ持つことが求められている。しかし、従来使用されているガスバリア膜は、アルミ蒸着膜やセラミックス膜といった有色のものか、あるいは、高分子膜のような熱に弱いものである。【解決手段】ＳｉＯを主成分とするガスバリア膜において、窒素を添加することで可視光透過性を保持したまま、酸素バリア性を向上させた透明酸化抑制膜を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ１０〜５０ｎｍのＳｉＯｘＮｙ薄膜からなり、組成比がｘ＝０．６〜１．１、ｙ＝０．０〜０．５であることを特徴とする、透明酸化抑制膜。
【請求項２】
前記透明酸化抑制膜において、ＰＥＴ基板上に成膜した状態での酸素透過度が１〜５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍであり、金属基板上に成膜した状態で大気中・５００℃・５〜２４時間の加熱を経ても可視光に対する反射率の低下が８〜２０％であることを特徴とする、請求項１に記載の透明酸化抑制膜。
【請求項３】
ＳｉＯｘＮｙ薄膜からなる透明酸化抑制膜を作製する方法であって、スパッタリング法を用い、放電時のチャンバー内圧力が０．５０〜０．６５Ｐａであり、アルゴンガスと窒素ガスとの流量比がＮ２／（Ｎ２＋Ａｒ）＝０．００〜０．１０であることを特徴とする、透明酸化抑制膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化抑制膜に関するものであり、より詳しくは、可視光透過性に優れ、かつ、温度上昇に伴う金属表面の酸化を抑制することが可能な、透明酸化抑制膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属は、強度・延性に優れ、また、独特の光沢を示す材料である。ところが、３００〜５００℃程度になると、大気中の酸素によって表面が酸化し、強度の低下や金属光沢の消失が生じる。特に金属光沢の消失は美観を損ねることになり、製品の付加価値が著しく低下する。そのため、材料表面の酸化による材料特性の劣化を抑制することは大きな課題である。
【０００３】
材料表面の酸化を抑制する手法の一つに、酸素ガスが透過し難い材料によって被覆する方法、すなわち、ガスバリア層のコーティング技術が挙げられる。この際、コーティングによって金属本来の色調が失われないように、ガスバリア層には可視光の透過性も求められる。したがって、数百度程度の高温にさらされる製品にとって、性能の維持と外観による付加価値を両立させるためには、可視光透過性に優れ、かつ、ガスバリア性能にも優れたコーティング技術が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来使用されている酸化抑制材料は、セラミックス材料が主である。例えば、熱ヒーターやラジエター外面などには、Ｓｉ−Ｏ系材料やＺｒ−Ｏ系材料を主成分とした酸化抑制膜が使用されている。しかし、これらの膜は厚く、有色であるため、基板となる金属表面の光沢は見えなくなる。そのため、これら従来の酸化抑制膜は、外観が問題にならない製品に、あるいは、外観を犠牲にして、用いられている。
【０００５】
本発明者らは、上記問題点を解消するために、酸化抑制機能を有する透明膜について鋭意研究を重ね、その結果、ＳｉＯｘＮｙ薄膜をガスバリア層として用いることで、大気中・５００℃・２４時間の加熱を経ても金属表面の酸化を抑制することが可能であり、かつ、基板金属の光沢を保持できることを見いだし、本発明に到達した。すなわち、本発明の目的は、可視光透過性に優れ、かつ、温度上昇に伴う金属表面の酸化を抑制することが可能な、透明酸化抑制膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の要旨は、ＳｉＯｘＮｙ薄膜からなるガスバリア膜によって、ガスバリア性と可視光透過性との相反する性質をバランス良く併せ持つ、透明酸化抑制膜を提供することである。
【０００７】
本発明で提示する透明酸化抑制膜は、厚さ１０〜５０ｎｍのＳｉＯｘＮｙ薄膜であり、組成がｘ＝０．６〜１．１、ｙ＝０．０〜０．５であることを特徴とする。
【０００８】
前記透明酸化抑制膜を、研磨した金属基板上に成膜した状態での反射率は、金属表面からの反射率と比較して５〜３０％下回る程度であり、大気中・５００℃・２４時間の加熱を経ても反射率の低下は８〜２０％である。また、ＰＥＴ基板上に成膜した状態での酸素透過度は１〜５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍである。
【０００９】
前記透明酸化抑制膜を作製する方法は、スパッタリング法を用い、放電時のチャンバー内圧力が０．５０〜０．６５Ｐａであり、アルゴンガスと窒素ガスとの流量比をＮ２／（Ｎ２＋Ａｒ）＝０．００〜０．１０として作製する。
【００１０】
ただし、反射率の評価は、鏡面研磨したＳＵＳ３０４基板上にコーティングした試験片を用い、分光光度計により波長４００〜８００ｎｍの範囲で計測した。また、可視光透過率と酸素透過度（ＯＴＲ）との評価は、厚さ３８μｍのＰＥＴ基板（酸素透過度；３５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）上に成膜した状態で計測した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により提供される透明酸化抑制膜は、コーティングによる反射率の低下が５〜３０％程度であり、また、大気中・５００℃・２４時間の加熱を経ても反射率は８〜２０％しか低下しないため、基板となる材料の色調を損なわず、数百度程度の高温にさらされる製品にとって、性能の維持と外観による付加価値を両立させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ＳｉＯｘＮｙ薄膜は、膜中の酸素量（ｘ）を調整することにより、酸素バリア性が変化し、ｘ＞１．１となると酸素透過度が不安定になる（図１参照）。膜中の窒素量（ｙ）と酸素バリア性の間には比例のような関係性は見られないが、アルゴンガスと窒素ガスとの流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ａｒ））が０．０４〜０．１０であれば、ほぼ一定の酸素バリア性を示し、窒素を導入しない場合よりも向上している（図２参照）。また、流量比Ｎ２／（Ｎ２＋Ａｒ）が０．０５を下回ると、可視光透過率が急激に低下する（図３参照）。従って、成膜時の流量比Ｎ２／（Ｎ２＋Ａｒ）は０．０６〜０．０９として成膜することが好ましい。
【００１３】
ＳｉＯｘＮｙ薄膜の作製には、傾斜対向型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いることが望ましい。
【実施例１】
【００１４】
透明酸化抑制膜を作製する条件の一例と、該条件により得られる透明酸化抑制膜の性能を示す。傾斜対向型ＤＣマグネトロンスパッタリング装置（不二越製，高密度プラズマコート装置）を用い、基板として厚さ３８μｍのＰＥＴ（酸素透過度；３５ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）を使用した。
【００１５】
ＳｉＯｘＮｙ薄膜からなる透明酸化抑制膜の成膜；アルゴンガス導入量５７．６ｓｃｃｍ、窒素ガス導入量６．４ｓｃｃｍ、ターゲット電流０．５Ａ、バイアス電圧−６０Ｖ、コイル電流２０Ａ、アノード電圧４Ｖ、スパッタガス圧０．５１Ｐａ、ヒーター加熱を行わず、厚さ３０ｎｍに達するまで成膜を行った。
【００１６】
透明酸化抑制膜の性能は、厚さ３８μｍのＰＥＴ上に成膜した場合の可視光透過率が，波長５５０ｎｍにおいて約８０％であり、酸素透過度が１．６ｃｃ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍであった。
【実施例２】
【００１７】
該透明酸化抑制膜の高温酸化に対する性能を評価するため、実施例１と同じ成膜条件でＳＵＳ３０４基板上に、透明酸化抑制膜を作製した。空気中５００℃で加熱し、５時間・２４時間経過後、波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率の変化を測定した。
【００１８】
ＳＵＳ３０４表面と、ＳＵＳ３０４上に透明酸化抑制膜を設けたものとの反射率の変化を図４に示す。加熱前後を比較すると、ＳＵＳ３０４表面では反射率が大きく低下しているが、耐熱透明ガスバリア膜を設けたものでは、波長４００〜８００ｎｍの可視光領域において１０％も低下していない（図４参照）。短波長域での反射率の低さは今後の課題である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】組成比（ｘ）と酸素透過度との関係を示すグラフである。
【図２】窒素ガス流量比と酸素透過度との関係を示すグラフである。
【図３】窒素ガス流量比と可視光透過スペクトルとの関係を示すグラフである。
【図４】ＳＵＳ３０４の加熱による反射率の変化を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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