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TiNメッキの密着が甘く困っています
- TiN(金色)蒸着メッキを#430系ステンレスにしたいのですが、密着が甘く砂消しゴムでこすってもすぐにはがれてしまうので困っています。
- 価格の安さから#430系ステンレスを選択しましたが、選択を誤ったのでしょうか。
- 鉄+クロムメッキを母材とした場合と比べて、どちらのほうが強いのでしょうか。蒸着条件を変えることで改善する可能性はありますか。検討の方向性についてアドバイスをいただきたいです。
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CVDの場合、オステナイト系ステンレスは、非常に密着が弱いです。 ほかのステンレスを、選ぶことですね。
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こんにちは。 SUS430はハイスなどに比べると硬さがないので 440Cなどに変更するなどして材料の硬さを あげることはとても大切なことだと思います。 ステンレスを選択されていることから耐食性が重要に なるのだろうと推察しますがどうでしょうか？ PHステンレス鋼を選択するなどの方法はありませんか？ もし430限定で、多少なら耐食性を損なっても良いというのであれば、 耐食性をあまり落とさない窒化方法があるにはありますが・・・ 表面付近の硬化がTiNコーティングにどの程度有効に 働いてくれるか不安はあります。 コーティングの密着性には他にも残留応力が重要です。 柱状に成長するTiNは結晶面がランダムに向きますので 一度に厚く成膜すると隣の柱同士が干渉してどうしても残留応力が 大きくなるのではないでしょうか。 先日、その話を聞いたので、資料を探しておきます。 あと、参考になるかどうかはわかりませんが、 TiN-Ti-TiN-・・・・というように 何層にもコーティングしたほうが面方向の関係で 第一層のコーディングに亀裂が入っても次のTiN層には 伝播しにくいことが判っています。 あと、かなりテキトーな意見で申し訳ないですが、 304はOKで430はNGなのは結晶構造が問題になっている、 なんて話はないでしょうか？ ゾル-ゲル法の話で、基盤に使うシリコンの単結晶を 違う方向に変えたら膜の特性にも影響したというのを 学生時代に友人が研究していました。 TiNでも同じようなことはいえると思いますよ。 論文でも報告はあるでしょうし、 実際にフェライト系とオーステナイト系でいくつか ピックアップして母材、結晶構造で評価してみてはいかがでしょうか。
お礼
うわぁー すごく貴重なご意見をいただいたと思います。 私は数字をしょっている人間なので、コスト抜きに物事を考えることが出来ません。 たとえばTiN-Ti-TiN-・・・・というのは一度のコーティング処理中に出来るのでしょうか。だとすればそのようなアクセントを処理中にすることで母材の組成による影響を極小化することが出来そうですね。 それからSUS430の必然性についてですが、実は外観しか問題にすることは無いのです。元々真鍮の代替で同じ色であることが必須条件、後は踏まれるところなので磨耗性が重要なだけで、その２点さえ満足すればどのようなものでも良いのです。 でもその「見た目」を高次元で達成しなければならないだけなのです。 その最適解を求めているというのが実情です。 ありがとうございました。
蒸着は「上に載るだけ」。密着はしないと思いますが、何か？ 個人的に、蒸着の場合、下記２点は必須項目と考えます。 ● 下地素材は硬いほうが良い。 ● 下地表面は極めて平滑が良い。 コーティング技術の進歩は目覚しいものがありますが、 安い素材、質の悪い素材の性能を向上させるものではありません。 コーティングにしろ、メッキにしろ、下地素材の品質や性能が重要です。 まず、「安いから選ぶ」というスタンスを改めてみてはいかがですか？ なかなか手強い案件ですね。 蒸着膜は基本的に乗っているだけで、素材成分は関係ないと思うのですが… vicksさんの意見と少しかぶるかもしれませんが、素材や金型に関わる仕事をしている立場から、もう少し考えてみると… 一般に出回っているSUS304は固溶化熱処理しており、硬さHv＝180程度ですが残留応力はかなり除去されていると思います。 SUS430をどのような熱処理で、どこまで硬度を上げているのでしょうか？ もしかしたら、貴職の案件は硬さが無くてもＯＫかもしれませんね。 だとすると、残留応力を徹底して逃がすとどうでしょう？ 残留応力は意外と最表面の物性に影響を及ぼします。 残留応力の影響で素材が「動く」→蒸着膜にひびが入る→剥れる、 というプロセスかもしれません。 もうひとつ、 納入時の色が金色であれば、その後は剥げてもあまり問題にしないのであれば、熱処理で色をつけるのはどうでしょう？ ステンレスをある条件で大気中で熱処理すると変色します。これは酸化被膜の成長で、温度と時間によって金色→青→紫などに変化します。 バイク好きなら、チタンマフラーで虹色になっているものがありますが、あれと似たような現象です。陽極酸化とかいう方法もあります。 色が剥がれると言っても、ステンレス上の酸化被膜は緻密で、意外としっかりしており、思わぬ効果があるかもしれませんよ。 蒸着屋さんには申し訳ないですが…
お礼
ＫＹＭさま ご意見をいただきありがとうございます。 先ずターゲットプライスが決まっているものですから、それ以上の素材は使えない事情があります。大変苦しいです。 ＳＵＳ４３０自体の性能としては表面硬度も充分で、ＳＵＳ３０４との比較でも遜色ないと思っています。表面は鏡面状態に仕上げていますので肉眼では変わりがない・・ と思うのです。 でもコーティングすると、以前行ったＳＵＳ３０４は密着が良く、今トライしている４３０は悪い・・・ 「はがれる」というよりも皮膜がすぐ削れて母材が露出してしまうという状態です。 膜自体の硬さが違うのではないかとも考えています。 一般的に行ってＰＶＤ法にも何種類かあるようですが、それぞれどのような特徴があって、私の目的に合致しているのはどの方法なのでしょうか。
お礼
アドバイスありがとうございます。 そうですね、私もこの安いステンレスが捨てきれず、ずいぶんと 試行錯誤しましたが、結果的には満足できるレベルにまで達することができませんでした。 限界ですね、この組合せは当面諦めたいと思います。