ステンレス黒染め「スーパーブラック」の機能性

”黒色酸化皮膜”だから様々な機能性を付与

 

概要

めっきでも、塗装でもない、全く新たな技術でステンレスに黒色酸化皮膜を生成させる表面処理”スーパーブラック”。この黒色酸化皮膜は多様な分野で機能性を発揮します。

 

特徴

 

光反射防止効果

スーパーブラックはステンレスに元々ある不動態皮膜という酸化皮膜と同じ成分を電気と薬品の酸化力で成長させ、黒色皮膜を生成させます。

 

黒色はすべての波長の光を吸収するため、反射光を弱め、光反射率を低下させます。したがって、スーパーブラック処理されたステンレスは非常に優れた光反射防止効果を生み出します。

 

また均一に皮膜を生成させることにより、精度の優れた光反射防止効果が得られ、高品位な画像表示が可能となるデバイスに生まれ変わります。

 光反射の原理

 遮光の原理

   

■光反射防止製品に対するスーパーブラックステンレス製遮光板のメリット 

○端面まで黒色化

レンズユニット付近の遮光板は表面の反射を抑えるとともに、光の通り道となる端面の反射を抑えることが必要です。スーパーブラックは端面まで色づけが可能です。オプションでつや消し処理も可能です。

 

○樹脂との比較

ステンレス製遮光板は樹脂フィルムでは精度の面から厳しい15μmのような極薄い厚みにも対応可能です。また、カーボンブラックPETフィルムなど樹脂では耐えられない高温雰囲気にも耐えられます。(リフロータイプカメラモジュールに対応可)

 

○薄膜なので寸法精度に影響を与えない

スーパーブラックの膜厚は1μm以下で細部まで均一な成膜が可能なので、小型の光学部品など寸法精度が要求される部品に最適です。

 

○メッキや塗装と違い、剥がれがない

黒色酸化皮膜はステンレス不動態皮膜を成長させて生成したもので、密着性が極めて優れ、剥がれの心配がありません。皮膜-ステンレス母体の界面局部腐食の恐れが無く、クリーン度や耐久性が要求される製品に適します。

 
  種類  基本膜厚(μm)
 硬質クロムめっき  10~
 黒色Niめっき  約10
 無電解Niめっき   5~10
 硬質アルマイト(黒)  40~60
  黒アルマイト  15~30
 スーパーブラック  1以下

<他の表面処理との膜厚比較>

※参考資料による

 

 

スーパーブラックの光反射防止効果に対する事例を紹介します。

 光学・通信機器・家電業界

 

輻射率の向上

 スーパーブラックは黒色であるため機能的な観点からも優れているといえます。例えば輻射率(吸収した熱が、再度表面から出る程度)に関しては素材のステンレスに比べ効果的であることがわかります。

 

熱伝導に優れているため、真空乾燥装置や昇温・冷却装置などへの処理によって、熱吸収・熱放射を発揮する高機能材料としても役立ちます。

   熱板温度 未処理  スーパーブラック 
 輻射率  6070℃  0.850.88  0.910.94
 20℃60℃昇温時間  70℃近辺  5.5分以上  3.54分以内
   65℃近辺  8.5分以上  5分以内

 素材は厚さ3mmSUS304

スーパーブラックの輻射率向上効果に対する事例を紹介します。

半導体・真空業界 

 

耐食性・耐候性の向上

処理後は素材の数十倍の耐食性

スーパーブラックは従来法に比べて酸化皮膜の厚みが厚いため耐食性が格段に上がります。

例えば、塩化第二鉄による腐食試験(JIS G 0578 ステンレス鋼の塩化第二鉄腐食試験法)ではSUS304にスーパーブラック処理したものが、SUS316素材より格段に優れた結果が得られています。

 

またSUS430についても、スーパーブラック処理を施すことで、SUS316の素材よりは多少悪いものの、非常に耐食性は向上します。よって耐久性に優れた素材に生まれ変わることになります。

 

 オージェ電子分光(AES)結果 ゴールド

オージェ電子分光(AES)結果 スーパーブラック 

   

 塩化第二鉄腐食試験(JIS G 0578)-①

塩化第二鉄腐食試験(JIS G 0578)-②

   

 耐候性試験    
 デューパネルウェザーメーター  3000h  退色せず
 サンシャインウェザーメーター  4000h  退色せず

スーパーブラックの耐食性・耐候性に対する事例を紹介します。

 建築業界

 

人や環境に配慮ROHS規制に対応する処理です>

 試料

 Pb(<2ppm)

 Cd(<2ppm)

 Hg(<2ppm)

 Cr6+(<1ppm)

 スーパーブラック

材料

 ND

ND 

 ND

 ND

 

処理可能サイズ

■最大寸法 1250H×4000L×350W