DE3515807A1 - Verfahren zur herstellung eines duennen films - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines duennen films

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Masashi Higashimatsuyama Saitama Kasaya
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Description

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Anwaltsakte 34 404
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Filmsv um auf einem gewünschten Teil einen Überzug aufzubringen und einen dünnen Film auf der Fläche dieses Teiles zu formen und zwar mit Hilfe eines physikalischen oder chemischen VerdampfungsVerfahrens, wie beispielsweise einem Ionen-Galvanisierungsverfahren, einem Kathodenzerstäubungsverfahren oder einem chemischen Aufdampfverfahren (CVD).
Es ist beispielsweise manchmal erforderlich einen dünnen Film, wie beispielsweise eine dünne Isolierschicht auf der Fläche eines Metalls auszubilden. Als herkömmliches Verfahren zur Erzeugung eines solchen dünnen Films oder Schicht kann die britische Patentanmeldung Nr. 2123441 genannt werden, in welcher ein Verfahren offenbart ist, um einen Film aus einer Metall-Glasmischung auf der Fläche eines Metalls mit Hilfe einer reaktiven Beschichtungseinrichtung auszubilden. Es ist jedoch schwierig einen fest gebundenen Zustand zwischen dem Grundmetall und der dünnen Schicht oder dem dünnen Film auf diesem Metall mit Hilfe des genannten Verfahrens zu realisieren. Es besteht dabei nämlich ein Nachteil dahingehend, daß der dünne Film oder Schicht dazu neigt, sich aufgrund einer Spannung abzuschälen, die zwischen dem Grundmetall und dem das Grundmetall bedeckenden dünnen Film erzeugt wird, und zwar aufgrund des Unterschiedes in deren thermischen Ausdehnungsko-
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effizienten oder aufgrund einer mechanischen Kraft, die von außen her zugeführt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films zu schaffen, mit dessen Hilfe ein dünner Film sehr fest und dauerhaft an der Fläche eines Grundmaterials gebunden werden kann.
Im Rahmen dieser Aufgabe soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Filmes geschaffen werden, mit dessen Hilfe ein dünner Film aus einem elektrisch leitenden oder einem elektrisch nicht leitenden Material auf der Fläche eines Teiles gebunden werden kann, welches aus Metall oder einem anderen Material besteht.
Nach der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films, um also einen dünnen Film auf der Oberfläche eines gewünschten Materials mit Hilfe eines Verdampfungsverfahrens vorzusehen, Dampf des gewünschten Metalls und ein Reaktionsgas, welches mit dem Metall reagiert, um eine gewünschte Mischung oder Zusammensetzung zu bilden, in eine Reaktionskanuner eingeleitet, in welcher das besagte Teil, welches beschichtet werden soll, angeordnet ist, und es wird wenigstens ein Teil des verdampften Metalls ionisiert. Es wird dann ein vorbestimmtes elektrisches Potential an das genannte zu beschichtende Teil angelegt, so daß die Oberfläche des Teiles mit dem ionisierten Metall beschichtet wird oder mit der ionisierten Mischung aus dem Metall und dem Reaktionsgas. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck des Reaktionsgases derart gesteuert, daß allmählich oder schrittweise das Verhältnis zwischen dem Partialdruck des Metalldampfes und dem Partialdruck des Reaktionsgases verändert wird,
so daß die Zusammensetzung des dünnen Films allmählich oder schrittweise in Richtung der Dicke des dünnen Filmes verändert wird.
Für den Fall, daß das mit dem dünnen Film zu beschichtende Teil aus Metall besteht, wird zuerst der Partialdruck des Reaktionsgases auf Null gebracht und es wird dann die Metallschicht auf der Oberfläche des Teiles ausgebildet. Danach wird der Partialdruck des Reaktionsgases allmählich oder schrittweise erhöht, um dadurch eine nicht stöchiometrische Zusammensetzung bzw. Zusammensetzungsbereich aus einem Metalldampf und dem Reaktionsgas auf der Metallschicht auszubilden. Schließlich wird der Druck des Reaktionsgases auf einen ausreichend hohen Wert erhöht, um dadurch eine gewünschte Zusammensetzung zu bilden, die aus Metall und dem Reaktionsgas besteht. Als Ergebnis kann ein dünner Film erhalten werden, der in der Nähe oder Nachbarschaft der inneren Fläche desselben aus Metall besteht und der in der Nähe oder Nachbarschaft der Außenfläche des Filmes aus einer vorbestimmten Metallmischung oder Zusammensetzung besteht und der in dem Zwischenbereich aus einer nicht-stöchiometrischen Zusammensetzung oder Mischung besteht, wobei die Mischung bzw. Zusammensetzung von dem Partialdruck des Reaktionsgases während der Ausbildung des Filmes abhängig ist.
Wenn beispielsweise die Metallmischung aus einem Isolationsmaterial besteht, ist es möglich eine Isolierschicht auf dem Metallteil auszubilden.
Andererseits kann die vorliegende Erfindung auch zur Ausbildung eines dünnen Metallfilms auf einem Teil ange-
wandt werden, welches aus dem gleichen Material besteht wie das Material der Metallmischung. In diesem Fall wird zu Beginn der Ausbildung des dünnen Films der Partialdruck des Reaktionsgases auf einen hohen Wert eingestellt, bei welchem die gewünschte Metallmischung ausgebildet werden kann. Danach wird der Partialdruck des Reaktionsgases allmählich oder schrittweise vermindert, so daß es dadurch möglich wird, ein Metall in der Nähe der Außenfläche des gebildeten dünnen Films auszubilden.
Der dünne Film kann unmittelbar mit Hilfe eines physikalischen Verdampfungsverfahrens, wie beispielsweise Ionen-Galvanisierungsverfahren, ausgebildet werden, bei welchem ein ionisiertes Metall, wie beispielsweise Zr, Cr, oder Al von einer Verdampfungsquelle aus verdampft wird und mit einem Reaktionsgas zur Reaktion gebracht wird, wie beispielsweise mit O3, N_ oder C3H3 und die resultierende Mischung bzw. Verbindung wird auf der Fläche des zu beschichtenden Teiles niedergeschlagen, während die Konzentration des Reaktionsgases gleichzeitig so gesteuert wird, daß allmählich oder schrittweise die Konzentration des Reaktionsgases erhöht oder vermindert wird.
Wenn beispielsweise Zirkon (Zr) als Metall gewählt wird und O2 als Reaktionsgas gewählt wird, läßt sich der dünne Film in der folgenden Weise herstellen. Das betreffende Teil wird in eine Verdampfungskammer gelegt, die dann vor der Ausbildung des dünnen Films evakuiert wird. Dann wird als nächstes entsprechend dem Ionen-Galvanisierungsverfahren Zr verdampft und die resultierenden Zr-Ionen werden auf dem Teil niedergeschlagen/ um eine Metallschicht (Zr) zu bilden. Daran anschließend wird
in die Kammer O„ eingeleitet und die (^-Konzentration in der Kammer wird allmählich oder schrittweise in einer vorbestimmten Rate erhöht. Als Ergebnis wird zusätzlich eine Schicht ausgebildet, die aus einer nicht-stöchiometrischen Verbindung besteht, die sich als ZrO0 an der Außenfläche der Metallschicht (Zr) bezeichnen läßt und schließlich wird die Mischung oder Verbindung in der Nähe der Außenfläche des gewünschten dünnen Films zu einer stöchiometrischen Verbindung ZrCL· · Die Menge des Sauerstoffs in der Schicht nimmt somit von der Innenfläche des dünnen Films her zur Außenfläche desselben hin zu.
Da die Innenseite des resuliertenden dünnen Films aus einer Metallschicht (Zr) besteht und sehr wenig oder gar keinen Sauerstoff enthält, der sehr fest an der Fläche des Metallteils anhaftet, ergibt sich eine ausgezeichnete Verbindung bzw. Haftwirkung zwischen dem dünnen Film und dem zu beschichtenden Teil.
Da andererseits die Außenfläche des dünnen Films erforderlichenfalls so ausgeführt werden kann, daß sie aus einem harten Isoliermaterial besteht, lassen sich auch gewünschte elektrische Isoliereigenschaften erhalten. Es ist somit möglich einen dünnen Film herzustellen, der sowohl ausgezeichnete Isoliereigenschaften besitzt als auch einen hohen Widerstand gegenüber Abreibung und Abschälen aufweist.
Der dünne Film kann mit Hilfe eines herkömmlichen Verdampfungsverfahrens ausgebildet werden, welches lediglich dahingehend abgewandelt wird, daß die Konzentration
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des Reaktionsgases gesteuert wird, so daß es einfach ist, einen dünnen Film mit ausgezeichneter Härte und Haltbarkeit herzustellen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert- Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Brennstoffeinspritzventils, dessen Nadelventil mit einem dünnen Film gemäß einer Ausfuhrungsform nach der Erfindung beschichtet wurde;
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Zusammensetzung des dünnen Films, der auf dem Ventil nach Fig. 1 ausgebildet ist; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ionen-Galvanisierungseinheit, die dazu verwendet wird den dünnen Film nach Fig. 1 auszubilden.
Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1, welches so konstruiert ist, daß es nicht nur als ein Brennstoffeinspritzventil arbeitet, sondern auch als ein elektrischer Schalter arbeitet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 umfaßt einen Düsenhalter 2, ein Plattenteil 3 und eine Düse 4, die in eine Hülsenmutter 5 eingeschraubt sind. Die Düse 4 besteht aus einem Düsenteil 6 und einer Ventilnadel 8, die in einer Führungsbohrung 7 aufgenommen ist, so daß sie glatt in dieser gleiten kann. Ein konisch ausgebildetes Teil 9 , welches als Ventilteil dient, ist an dem Endabschnitt der Ventilnadel 8 ausgebildet und ferner ist ein Ventilsitz 10 , dessen Gestalt dem konisch geformten Teil 9 angepaßt ist, in dem Düsenteil 6 vorgesehen. Eine Kammer 11 ist in dem Düsenteil 6 in der Nähe
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des Ventilsitzes 10 ausgebildet und die Kammer 11 steht strömungsmäßig mit einer Brennstoffleitung 12 in Verbindung .
Die Ventilnadel 8 ist aus Stahl hergestellt und ist elektrisch mit einem leitenden Federsitz 14 über einen leitenden Stift 13 verbunden, wenn das Brennstoffeinspritzventil 1 sich in dem geschlossenen Zustand befindet.
Eine Schraubenfeder 16 ist in einer Federkairtmer 15 aufgenommen, die in dem Düsenhalter 2 ausgebildet ist, und ein Endabschnitt der Schraubenfeder 16 ist an einem Schulterabschnitt 20 abgestützt, der in der Federkammer 15 ausgebildet ist und zwar über einen Scheibenabschnitt 19, der an dem unteren Ende einer Elektrode 18 ausgebildet ist, welche in eine Isolierhülse 17 ragt und zwar in Form eines Preßsitzes, während das andere Ende der Schraubenfeder 16 durch einen Federsitz 14 abgestützt ist. Die Isolierhülse 17 ist dafür vorgesehen, um den leitenden Düsenhalter 2 gegenüber der Elektrode 18 zu isolieren und kann in eine Öffnung oder Bohrung 21 des Düsenhalters 2 eng eingepaßt oder mit Spielraum eingesetzt sein. Mit 22 und 23 sind O-Ringe bezeichnet, um eine öldichte Verbindung bzw. Zustand vorzusehen.
Die Schraubenfeder 16 ist ebenfalls aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Stahl hergestellt, so daß also die Elektrode 18 und die Ventilnadel 8 über den Stift 13, den Federsitz 14 und die Schraubenfeder 16 elektrisch in Verbindung stehen. Um zu verhindern, daß die Schraubenfeder 16 elektrische Verbindung mit dem Düsenhalter 2 bekommt, ist eine Isolierhülse 24 vorgesehen, die speziell bei einem kleinen Brennstoffeinspritzventil erforderlich ist, und zwar aufgrund des geringen Abstandes zwischen der
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Schraubenfeder 16 und der Wandfläche der Federkammer Der Düsenkörper 6, das Plattenteil 3, die hülsenförmige Mutter 5 und der Düsenhalter 2 sind ebenso aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt.
Um eine elektrische Isolation zwischen der Außenfläche 8a des Abschnitts mit dem größeren Durchmesser der Ventilnadel 8 und der Innenfläche der Führungsbohrung 7 des Düsenteiles 6 aufrechtzuerhalten, ist die Ventilnadel 8 mit einem dünnen Film 26 beschichtet, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform besteht der dünne Film 26 aus einer Zusammensetzung, die mit ZrO0 bezeichnet werden kann, wobei χ sich von Null in der Nähe der Außenfläche des Films bis auf 2 in der Nähe der Ventilnadel 8 ändert. Mit anderen Worten besteht der dünne Film 26 aus einem Zirkonoxid (ZrO0) in der Nähe der Außenfläche des Filmes, besteht ferner aus einer Zr-Mischung oder Verbindung, deren Sauerstoffgehalt θ allmählich oder schrittweise nach innen zu in dem Zwischenbereich bzw. Zwischenzone abnimmt, und besteht schließlich nur noch aus Zr in der Nähe der Ventilnadel 8. Dies ist graphisch in Fig. 2 veranschaulicht, die zeigt, daß in dem Bereich I der dünne Film 26 nur aus Metall (Zr) ausgehend von t = O an der Fläche der Ventilnadel 8 bis t = t- besteht, und in der Zone oder Bereich II aus ZrO0 besteht und zwar von t = t0 bis t = t_ an der Außenfläche.
Zwischen den Bereichen I und II ist ein Übergangsbereich III vorgesehen, der definiert ist durch t., < t < t0 In dem Bereich oder Zone III ist der dünne Film 26 aus einer nicht-stöchiometrischen Verbindung oder Zusammen-
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Setzung gebildet, die durch ZrO0 wiedergegeben wird, wobei χ sich von 2 bis O ändert. Als Ergebnis wird der elektrische Widerstand des dünnen Films 26 progressiv größer und zwar mit zunehmendem Abstand von der Ventilnadel 8 und mit zunehmender Annäherung an die Wandfläche der Führungsbohrung 7.
Wenn der dünne Film 26 so ausgebildet ist, daß er die in Fig. 2 wiedergegebene Struktur aufweist, haftet die Zone I , d.h. die Metallschicht fest an dem Metall der Ventilnadel 8, wobei aber eine hohe Isolation zwischen der Ventilnadel 8 und dem Düsenkörper 6 und ein ausgezeichneter Widerstand gegen Abreibung durch die Zone II garantiert werden, d.h. also die ZrO--Zone. Darüber hinaus sind die Zonen oder Bereiche I und II, die von unterschiedlicher Natur sind, sehr fest miteinander durch die Übergangszone III verbunden. Demzufolge besitzt der dünne Film 26 als ganzes gesehen einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber einem Abschälen und einem Abrieb, so daß also ein Brennstoffeinspritzventil realisiert werden kann, welches einen elektrischen Schalter aufweist, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit besitzt,
Ferner liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient der Übergangszone III zwischen denjenigen der Zonen I und II und ändert sich allmählich in Richtung der Dicke der Schicht. Demzufolge wird auch die Widerstandsfähigkeit des dünnen Filmes gegenüber einem Abschälen aufgrund eines Wärmeschocks merklich verbessert.
Es soll nun im folgenden das Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films 26 der Querschnittsstruktur, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist, auf der Fläche einer Ventilnadel 8 unter Hinweis auf Fig. 3 erläutert werden.
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Es wird die Ventilnadel 8 in eine Vakuumkammer 31 gelegt und wird über einen Schalter SW mit dem negativen Anschluß einer Gleichspannungsquelle 32 mit hoher Spannung angeschlossen. Eine Verdampfungsquelle oder Verdampfungsgefäß 34 ist auf einer Zwischenwand 33 angeordnet und ist mit der positiven Elektrode bzw. Anschluß der Gleichspannungsquelle 32 mit der hohen Spannung verbunden. Innerhalb des Verdampfungsgefäßes 34 ist eine Menge von Zr vorhanden, die geschmolzen und durch Beschüß mit Elektronen von einer Elektronenkanone 35 her verdampft wird. Die Kammer 31 wird evakuiert und wird auf einem vorgeschriebenen Vakuumdruck mit Hilfe einer Vakuumpumpe 36 gehalten.
Nachdem in der Vakuumkammer 31 ein vorgeschriebenes Vakuumausmaß erreicht ist, wird Ar-Gas von einem Zylinder 40 über ein Ventil 39 eingeleitet. Der Schalter SW wird geschlossen, um die Gleichspannung zwischen der Ventilnadel 8 und dem Verdampfungsgefäß 34 anzulegen, um dadurch eine Glimmentladung zur Reini-V gung des Inneren der Kammer 31 zu bewirken. Nachdem die Reinigung beendet ist, wird das Zr verdampft und die resuliertenden Zr-Ionen werden auf der Fläche der Ventilnadel 8 aufgrund der hohen negativen Spannung niedergeschlagen, die zu diesem Zeitpunkt an der Ventilnadel 8 angelegt ist.
Als Ergebnis wird die Zone oder der Bereich I ausgebildet. Obwohl dies nicht gezeigt ist kann eine Ionisation des Zr durch ein Hochfrequenzverfahren oder ein thermionisches Verfahren realisiert werden. Wenn der Bereich I bis zu der vorgeschriebenen Dicke ausgebildet ist, wird ein Ventil 37 geöffnet und es wird Sauerstoff (das
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Reaktionsgas) allmählich in die Vakuumkammer 31 von einem Zylinder 38 her eingeleitet. Durch diesen Vorgang wird die Übergangszone oder Bereich III , der mit ZrO0 bezeichnet ist, an der Zone I ausgebildet. Der Partialdruck des Reaktionsgases innerhalb der Vakuumkammer wird gesteuert , um allmählich oder schrittweise über die Zeit hinweg eine Zunahme des Gases zu erreichen, um dadurch eine Übergangszone oder Bereich III auszubilden, der einen Gradienten des Sauerstoffgehalts aufweist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis schließlich die Zusammensetzung des niedergeschlagenen Materials gleich wird mit ZrO», woraufhin der Bereich oder Zone II bis zu einer vorgeschriebenen Dicke auf der Übergangszone III ausgebildet wird.
Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, wird lediglich durch Steuern des Partialdruckes des Reaktionsgases die Ausbildung eines dünnen Films 26 ermöglicht, der die in Fig. 2 veranschaulichte Struktur besitzt und zwar durch Anwenden des herkömmlichen Ionen-GalvanisierungsVerfahrens.
Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel wurde Zr als Verdampfungsmaterial verwendet, während 0_ als Reaktionsgas verwendet wurde. Es ist jedoch offensichtlich, das die für die Ausbildung der Schicht verwendbaren Materialien nicht auf diese genannten Materialien beschränkt sind und daß auch andere nicht organische Isoliermaterialien anstelle der genannten verwendet werden können. Es kann demzufolge Al, Zr, Si oder ähnliches als Verdampfungsmaterial verwendet werden, während N2 , C3H3 oder ähnliches als Reaktionsgas verwendet werden kann.
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Es ist jedoch erforderlich, die Verwendung eines Verdampfungsmaterials zu vermeiden, welches zusammen mit dem Metall des zu beschichtenden Teiles eine Zwischenmetallverbindung eingeht, welches schnell seine Eigenschaften ändert und es sind auch Kombinationen von Verdampfungsmaterial und Reaktionsgas zu vermeiden, die zu einer Verbindung führen, welche mit dem verdampften Material reagieren und die physikalischen Eigenschaften von entweder dem Verdampfungsmaterial oder der Mischung bzw. Verbindung verschlechtern.
Wenn der dünne Film 26 durch Ionen-Galvanisierungsverfahren in der beschriebenen Weise ausgebildet ist, kann die Verarbeitungstemperatur während des Niederschiagens abgesenkt werden, z.B. auf weniger als 55O°C, so daß die Ventilnadel, die vor der Ausbildung des dünnen Films 26 wärmebehandelt wurde, keine Spannung entwickelt und nicht getempert wird. Darüber hinaus führt die vorliegende Erfindung zu dem weiteren Vorteil, daß keine Gefahr einer Umweltverschmutzung entsteht, da der Beschichtungsprozeß in einem Trockenstrom innerhalb einer Vakuumkammer durchgeführt wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem geschilderten Ausführungsbeispiel für den Fall erläutert wurde, bei dem ein dünner Film auf der Außenfläche von Metall ausgebildet wird, und die Außenfläche des dünnen Films als Isolierabschnitt geformt wird, ist das Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films nach der vorliegenden Erfindung nicht auf das zuvor erläuterte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann somit in ähnlicher Weise bei einem Fall realisiert werden, bei dem die Forderung besteht, das verdampfte
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Metall auf der Fläche einer Verbindung niederzuschlagen, die durch das verdampfte Material und das Reaktionsgas erzeugt wurde. Auch in diesem Fall werden die zuvor erläuterten Wirkungen in ähnlicher Weise erhalten.
Ferner ist bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel eine Anordnung gezeigt, bei der das verdampfte Metall von einer Verdampfungsquelle 34 zugeführt wird, die in einer Vakuumkammer 31 angeordnet ist. Es kann jedoch das verdampfte Metall auch in die Vakuumkammer 31 von außerhalb her eingeleitet werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein Ionen— Galvanisierungsverfahren beschränkt, sondern kann auch unter Verwendung eines KathodenzerstäubungsVerfahrens, des CVD-Verfahrens oder irgendeines anderen physikalischen oder chemischen Verdampfungsverfahrens realisiert werden.

Claims (15)

  1. Patentansprüche
    Iy Verfahren zur Herstellung eines dünnen Films auf der Oberfläche eines zu beschichtenden Teiles, dadurch gekennzeichnet , daß in einer Reaktionskammer (31), in welcher ein zu beschichtendes Teil (8) angeordnet ist der ionisierte Dampf eines spezifischen Metalls mit einem spezifischen Reaktionsgas zur Reaktion gebracht wird, welches mit dem spezifischen Metall zur Bildung einer vorbestimmten Mischung oder Verbindung reagiert, daß das Verhältnis zwischen dem Partialdruck des Metalldampfes zu dem Partialdruck des Reaktionsgases während der Reaktion allmählich oder schrittweise geändert wird, und daß ein vorbestimmtes elektrisches Potential an das zu beschichtende Teil (8) angelegt wird, um das ionisierte Material in der Reaktionskammer (31) auf das zu beschichtende Teil (8) mit Hilfe eines Verdampfungsverfahrens niederzuschlagen.
    VII
    »(089)988272-74
    Telex: 524560 Swan d
    Telekopierer: (089)983049 KaIIe Infotec 6350 Gr. Il + III
    Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) ι,
    Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM Postgiro München 653 43-808 (Bl ? 7nn wo 80) *
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsverfahren aus einem Ionen-Galvanisierungsverfahren besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des spezifischen Reaktionsgases derart gesteuert wird, daß dieser Partialdruck von Null aus allmählich oder schrittweise zunimmt, so daß die innerste Fläche (I) des dünnen Films (26) aus dem spezifischen Metall gebildet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des spezifischen Reaktionsgases derart gesteuert wird, daß die äußerste Fläche (II) des dünnen Films (26) aus der vollständigen Mischung bzw. Verbindung gebildet wird, die durch Reaktion des spezifischen Metalls mit dem spezifischen Reaktionsgas erhalten wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenabschnitt (III) des dünnen Films (26) zwischen dessen Außen- und Innenfläche auf einer nicht stöchiometrischen Verbindung oder Zusammensetzung aus dem spezifischen Metall und dem spezifischen Reaktionsgas gebildet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus der Gruppe mit Zr, Cr und Al ausgewählt ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Reaktionsgas ausgewählt ist aus der Gruppe mit O_, N- und C 2 H2*
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  8. 8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übergangszone (III), deren elektrischer Widerstand sich progressiv in Richtung der Dicke der dünnen Schicht ändert und eine Metallzone (I) mit vorgeschriebener Dicke aus dem spezifischen Metall/ als Teil des dünnen Films ausgebildet werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsverfahren aus einem Ionen-Galvanisierungsverfahren besteht.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des spezifischen Reaktionsgases während der Ausbildung des dünnen Films (26) auf der Grundlage des Partialdruckes des Reaktionsgases gesteuert wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierzone (II) mit einer vorgeschriebenen Dicke auf der Außenfläche der Übergangszone (III) ausgebildet wird, daß die Isolierzone (II) aus einer vollständigen Verbindung oder Mischung gebildet wird, die dann erhalten wird, wenn das spezifische Metall mit dem spezifischen Reaktionsgas reagiert.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsverfahren aus einem Ionen-Beschichtungsverfahren besteht.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des spezifischen Reaktionsgases so gesteuert wird/ daß dieser von einem vorgeschriebenen hohen Wert aus allmählich oder schrittweise vermindert wird, so daß die Innenfläche des dünnen Films (26) aus
    der vollständigen Verbindung oder Mischung gebildet wird, die dann erhalten wird, wenn das spezifische Metall mit dem spezifischen Reaktionsgas reagiert.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des dünnen Films aus dem spezifischen Metall gebildet wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (3) des dünnen Films (26) zwischen seiner Außen- und Innenfläche aus einer nicht stochiometrischen Verbindung oder Mischung aus dem spezifischen Metall und dem spezifischen Reaktionsgas gebildet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3624772A1 (de) * 1985-07-22 1987-01-22 Diesel Kiki Co Verfahren zum herstellen eines duennfilms

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8508338D0 (en) * 1985-03-29 1985-05-09 British Aerospace Application of stop-off coating
SE453369C (sv) * 1986-05-28 1989-10-16 Vni Instrument Inst Slitbestaendig belaeggning foer skaerverktyg och foerfarande foer paafoerande av belaeggningen
US5021365A (en) * 1986-06-16 1991-06-04 International Business Machines Corporation Compound semiconductor interface control using cationic ingredient oxide to prevent fermi level pinning
KR920002168B1 (ko) * 1986-09-25 1992-03-19 유니온 카바이드 코포레이션 질화지르코늄 피복제품과 그 제조방법
JP2524179B2 (ja) * 1987-12-22 1996-08-14 セイコーエプソン株式会社 スパッタ成膜法
US4859253A (en) * 1988-07-20 1989-08-22 International Business Machines Corporation Method for passivating a compound semiconductor surface and device having improved semiconductor-insulator interface
US4904542A (en) * 1988-10-11 1990-02-27 Midwest Research Technologies, Inc. Multi-layer wear resistant coatings
USRE34173E (en) * 1988-10-11 1993-02-02 Midwest Research Technologies, Inc. Multi-layer wear resistant coatings
GB9005321D0 (en) * 1990-03-09 1990-05-02 Matthews Allan Modulated structure composites produced by vapour disposition
JPH04368A (ja) * 1990-04-17 1992-01-06 Riken Corp 耐摩耗性被膜及びその製造法
DE59309018D1 (de) * 1992-07-02 1998-11-05 Balzers Hochvakuum Verfahren zur Herstellung einer Metalloxidschicht, Vakuumbehandlungsanlage hierfür sowie mit mindestens einer Metalloxidschicht beschichteter Teil
US5672386A (en) * 1994-10-27 1997-09-30 Kabushiki Kaisha Riken Process for forming a coating of chromium and nitrogen having good wear resistance properties
US5587227A (en) * 1994-10-27 1996-12-24 Kabushiki Kaisha Riken Coating of chromium and nitrogen having good wear resistance properties
JP5090251B2 (ja) * 2008-05-21 2012-12-05 オーエスジー株式会社 硬質被膜および硬質被膜被覆工具
JP5441822B2 (ja) * 2010-06-08 2014-03-12 シチズンホールディングス株式会社 硬質装飾部材

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3900592A (en) * 1973-07-25 1975-08-19 Airco Inc Method for coating a substrate to provide a titanium or zirconium nitride or carbide deposit having a hardness gradient which increases outwardly from the substrate
DE2330545B2 (de) * 1972-06-16 1977-06-08 PVD Corp., Hollywood, Calif. (V.StA.) Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von karbiden durch bedampfen
GB2086943A (en) * 1980-11-06 1982-05-19 Sumitomo Electric Industries A process of physical vapor deposition
US4337300A (en) * 1979-08-09 1982-06-29 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Surface-coated blade member for cutting tools and process for producing same
EP0193706A1 (de) * 1985-03-06 1986-09-10 Dr.Ing.h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Handgerät zum halbmechanischen Verzinken von Blechoberflächen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1335065A (en) * 1970-06-22 1973-10-24 Optical Coating Laboratory Inc Coated plastics articles and methods of manufacture thereof
US3823995A (en) * 1972-03-30 1974-07-16 Corning Glass Works Method of forming light focusing fiber waveguide
JPS5621068B2 (de) * 1974-12-25 1981-05-16
DE2605174B2 (de) * 1976-02-10 1978-07-27 Resista Fabrik Elektrischer Widerstaende Gmbh, 8300 Landshut Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstandselementen
DE2705225C2 (de) * 1976-06-07 1983-03-24 Nobuo Tokyo Nishida Ornamentteil für Uhren usw.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2330545B2 (de) * 1972-06-16 1977-06-08 PVD Corp., Hollywood, Calif. (V.StA.) Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von karbiden durch bedampfen
US3900592A (en) * 1973-07-25 1975-08-19 Airco Inc Method for coating a substrate to provide a titanium or zirconium nitride or carbide deposit having a hardness gradient which increases outwardly from the substrate
US4337300A (en) * 1979-08-09 1982-06-29 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Surface-coated blade member for cutting tools and process for producing same
GB2086943A (en) * 1980-11-06 1982-05-19 Sumitomo Electric Industries A process of physical vapor deposition
EP0193706A1 (de) * 1985-03-06 1986-09-10 Dr.Ing.h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Handgerät zum halbmechanischen Verzinken von Blechoberflächen

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z.: Vakuum-Technik 28, 1979, H. 6, S.168-172 *
GB-Z.: Vakuum Vol. 32, 1982, S.359-362 und Vol. 34, 1984, S.291-294 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3624772A1 (de) * 1985-07-22 1987-01-22 Diesel Kiki Co Verfahren zum herstellen eines duennfilms

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60234965A (ja) 1985-11-21
KR850007987A (ko) 1985-12-11
KR900009101B1 (ko) 1990-12-22
JPH0237426B2 (de) 1990-08-24
GB2158104A (en) 1985-11-06
GB8510576D0 (en) 1985-05-30

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