JP2000178715A - 表面が改質された真空材料とその表面改質方法 - Google Patents
表面が改質された真空材料とその表面改質方法Info
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- JP2000178715A JP2000178715A JP35033398A JP35033398A JP2000178715A JP 2000178715 A JP2000178715 A JP 2000178715A JP 35033398 A JP35033398 A JP 35033398A JP 35033398 A JP35033398 A JP 35033398A JP 2000178715 A JP2000178715 A JP 2000178715A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 真空材料の真空中における摩擦特性を改善
し、トライボロジー特性の向上を図る。 【解決手段】 真空材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及
び銅をスパッタ蒸着してこれらの混合膜を形成し、真空
中における摩擦係数を低減させる。
し、トライボロジー特性の向上を図る。 【解決手段】 真空材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及
び銅をスパッタ蒸着してこれらの混合膜を形成し、真空
中における摩擦係数を低減させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、表面が改
質された真空材料とその表面改質方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この出願の発明は、低いガス吸着
性能をそのままに保持できる一方、真空中における摩擦
特性が改善され、トライボロジー特性の向上を図ること
のできる、ステンレス鋼や銅などの真空材料とそのため
の表面改質方法に関するものである。
質された真空材料とその表面改質方法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この出願の発明は、低いガス吸着
性能をそのままに保持できる一方、真空中における摩擦
特性が改善され、トライボロジー特性の向上を図ること
のできる、ステンレス鋼や銅などの真空材料とそのため
の表面改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、SUS304等のステン
レス鋼や銅などは、真空下で使用される真空機器の構造
部材、摺動部材等の真空材料として採用されている。こ
れらの真空材料については、使用環境の真空度を保つた
めに、表面からのガス放出を抑制することが課題の一つ
としてあり、表面を被覆材料によって被覆するという試
みが幾つかなされている。
レス鋼や銅などは、真空下で使用される真空機器の構造
部材、摺動部材等の真空材料として採用されている。こ
れらの真空材料については、使用環境の真空度を保つた
めに、表面からのガス放出を抑制することが課題の一つ
としてあり、表面を被覆材料によって被覆するという試
みが幾つかなされている。
【０００３】たとえば、六方晶窒化ホウ素は、真空環境
下においてガス吸着性能が低く、被覆材料の一候補とし
て有望視されている。しかしながら、六方晶窒化ホウ素
は、大気中では摩擦係数が低いものの、真空中において
高い摩擦係数を示すことが明らかとなった。このような
摩擦特性の低下は、真空材料、特に真空機器の摺動部材
に採用される材料としては好ましくない。
下においてガス吸着性能が低く、被覆材料の一候補とし
て有望視されている。しかしながら、六方晶窒化ホウ素
は、大気中では摩擦係数が低いものの、真空中において
高い摩擦係数を示すことが明らかとなった。このような
摩擦特性の低下は、真空材料、特に真空機器の摺動部材
に採用される材料としては好ましくない。
【０００４】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、低いガス吸着性能をそのまま
に保持しつつ、トライボロジー特性の向上を図り、真空
中における摩擦特性が改善された真空材料とそのための
表面改質方法を提供することを目的としている。
みてなされたものであり、低いガス吸着性能をそのまま
に保持しつつ、トライボロジー特性の向上を図り、真空
中における摩擦特性が改善された真空材料とそのための
表面改質方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、表面が六方晶窒化ホウ素
と銅のスパッタ蒸着による混合膜で被覆され、真空中に
おける摩擦係数が低減されていることを特徴とする表面
が改質された真空材料（請求項１）を提供する。
の課題を解決するものとして、表面が六方晶窒化ホウ素
と銅のスパッタ蒸着による混合膜で被覆され、真空中に
おける摩擦係数が低減されていることを特徴とする表面
が改質された真空材料（請求項１）を提供する。
【０００６】この出願の発明における表面が改質された
真空材料は、１×１０-3Paよりも高度の真空度におい
て、摩擦係数が0.2 以下であること（請求項２）を好ま
しい態様として包含する。またこの出願の発明は、真空
材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及び銅をスパッタ蒸着
してこれらの混合膜を形成し、真空中における摩擦係数
を低減させることを特徴とする真空材料の表面改質方法
（請求項３）を提供するものでもある。
真空材料は、１×１０-3Paよりも高度の真空度におい
て、摩擦係数が0.2 以下であること（請求項２）を好ま
しい態様として包含する。またこの出願の発明は、真空
材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及び銅をスパッタ蒸着
してこれらの混合膜を形成し、真空中における摩擦係数
を低減させることを特徴とする真空材料の表面改質方法
（請求項３）を提供するものでもある。
【０００７】以下、実施例を示しつつ、この出願の発明
の表面が改質された真空材料とその表面改質方法につい
てさらに詳しく説明する。
の表面が改質された真空材料とその表面改質方法につい
てさらに詳しく説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】この出願の発明においては、真空
材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及び銅をスパッタ蒸着
してこれらの混合膜を形成し、真空中における摩擦係数
を低減させる。六方晶窒化ホウ素は、低いガス吸着性能
を有しているが、前述の通り、大気中では低い摩擦係数
を示すものの、真空中の摩擦係数は大きく、真空材料の
被覆材料としては採用し難しいものであった。
材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及び銅をスパッタ蒸着
してこれらの混合膜を形成し、真空中における摩擦係数
を低減させる。六方晶窒化ホウ素は、低いガス吸着性能
を有しているが、前述の通り、大気中では低い摩擦係数
を示すものの、真空中の摩擦係数は大きく、真空材料の
被覆材料としては採用し難しいものであった。
【０００９】しかしながら、六方晶窒化ホウ素を銅とと
もに、スパッタ蒸着した混合膜は、真空中での摩擦係数
の上昇が抑制され、しかも六方晶窒化ホウ素が固有的に
有する低いガス吸着性能を損なうことなく発揮する。摩
擦係数は、たとえば１×１０ -3Paよりも高度の真空度に
おいて0.2 以下、さらには0.15以下ともなる。また、こ
の混合膜は、スパッタ蒸着されることにより、SUS304等
のステンレス鋼や銅などの真空材料の表面に良好に密着
する。高周波スパッタ蒸着により混合膜を形成させる時
には、密着性に特に優れる。
もに、スパッタ蒸着した混合膜は、真空中での摩擦係数
の上昇が抑制され、しかも六方晶窒化ホウ素が固有的に
有する低いガス吸着性能を損なうことなく発揮する。摩
擦係数は、たとえば１×１０ -3Paよりも高度の真空度に
おいて0.2 以下、さらには0.15以下ともなる。また、こ
の混合膜は、スパッタ蒸着されることにより、SUS304等
のステンレス鋼や銅などの真空材料の表面に良好に密着
する。高周波スパッタ蒸着により混合膜を形成させる時
には、密着性に特に優れる。
【００１０】したがって、六方晶窒化ホウ素及び銅をス
パッタ蒸着し、混合膜として表面に形成した真空材料
は、真空下においてガス吸着性能に優れるばかりでな
く、トライポロジー特性に優れ、真空機器の構造部材、
摺動部材等に採用され得る。このような六方晶窒化ホウ
素及び銅の混合膜については、スパッタ蒸着する際のタ
ーゲットの形態に特に制限はない。たとえば、六方晶窒
化ホウ素と銅の混合ターゲットを採用したり、個別とし
たターゲットを用いることもできる。
パッタ蒸着し、混合膜として表面に形成した真空材料
は、真空下においてガス吸着性能に優れるばかりでな
く、トライポロジー特性に優れ、真空機器の構造部材、
摺動部材等に採用され得る。このような六方晶窒化ホウ
素及び銅の混合膜については、スパッタ蒸着する際のタ
ーゲットの形態に特に制限はない。たとえば、六方晶窒
化ホウ素と銅の混合ターゲットを採用したり、個別とし
たターゲットを用いることもできる。
【００１１】また、混合膜を表面にスパッタ蒸着した後
に熱処理を行い、混合膜の安定化を図ることもできる。
熱処理によって真空中における摩擦特性に変化は生じる
ことはない。次に実施例を示す。
に熱処理を行い、混合膜の安定化を図ることもできる。
熱処理によって真空中における摩擦特性に変化は生じる
ことはない。次に実施例を示す。
【００１２】
【実施例】（実施例１及び２）高周波スパッタ蒸着装置
において、銅ターゲット上に面積比２０％の六方晶窒化
ホウ素を配置し、鏡面に研磨したSUS304ステンレス鋼表
面に六方晶窒化ホウ素及び銅の混合膜を高周波スパッタ
蒸着した（実施例１）。この時の蒸着条件は、以下の通
りとした。
において、銅ターゲット上に面積比２０％の六方晶窒化
ホウ素を配置し、鏡面に研磨したSUS304ステンレス鋼表
面に六方晶窒化ホウ素及び銅の混合膜を高周波スパッタ
蒸着した（実施例１）。この時の蒸着条件は、以下の通
りとした。
【００１３】・スパッタ用アルゴンガス圧：0.4Pa ・投入高周波電力： 100W ・蒸着速度： 1.57nm/sec ・基板温度（雰囲気温度）： 300K（室温） また、混合膜形成後に 500℃で１５分間熱処理した（実
施例２）。これら２つの試料について、真空度を変化さ
せながら、５０gfの印加荷重において 1/8インチ径のSU
S304ステンレス鋼圧子を用いて摩擦抵抗力の測定を行っ
た。その結果を、真空度及び摩擦係数の関係として示し
たのが図１の相関図である。図１において、白抜きの丸
印は未熱処理の試料（実施例１）を、また、白抜きの三
角印は熱処理後の試料（実施例２）を示している。
施例２）。これら２つの試料について、真空度を変化さ
せながら、５０gfの印加荷重において 1/8インチ径のSU
S304ステンレス鋼圧子を用いて摩擦抵抗力の測定を行っ
た。その結果を、真空度及び摩擦係数の関係として示し
たのが図１の相関図である。図１において、白抜きの丸
印は未熱処理の試料（実施例１）を、また、白抜きの三
角印は熱処理後の試料（実施例２）を示している。
【００１４】この図１から明らかなように、実施例１及
び実施例２いずれの試料についても、真空下において良
好な摩擦特性を発揮する。六方晶窒化ホウ素のみの場合
に現れる真空中での高い摩擦係数は認められない。ま
た、実施例１及び実施例２の比較では、大気圧（１０5P
a ）付近の摩擦係数は、熱処理を行わない実施例１の試
料の方が熱処理を行った実施例２の試料よりも優れる。
一方、高真空度になると、両者の間に顕著な差は現れ
ず、ともに低い摩擦係数を示す。熱処理による真空中で
の摩擦特性の低下は認められない。
び実施例２いずれの試料についても、真空下において良
好な摩擦特性を発揮する。六方晶窒化ホウ素のみの場合
に現れる真空中での高い摩擦係数は認められない。ま
た、実施例１及び実施例２の比較では、大気圧（１０5P
a ）付近の摩擦係数は、熱処理を行わない実施例１の試
料の方が熱処理を行った実施例２の試料よりも優れる。
一方、高真空度になると、両者の間に顕著な差は現れ
ず、ともに低い摩擦係数を示す。熱処理による真空中で
の摩擦特性の低下は認められない。
【００１５】また、走査型オージェ電子分光分析器（Ａ
ＥＳ）により表面組成の分析を行った。後述する比較例
２の銅のみの表面に比べ、炭素系及び酸素系の吸着量は
およそ１／４であり、優れた低いガス吸着性能を有する
ことも確認された。 （比較例１及び２）比較として、六方晶窒化ホウ素（比
較例１）及び銅（比較例２）について実施例１及び実施
例２と同様の摩擦抵抗力測定を行った。その結果が図２
に示した相関図である。図２図中の白抜きの四角印は六
方晶窒化ホウ素（比較例１）を、また、黒塗りの四角印
は銅（比較例２）を示している。
ＥＳ）により表面組成の分析を行った。後述する比較例
２の銅のみの表面に比べ、炭素系及び酸素系の吸着量は
およそ１／４であり、優れた低いガス吸着性能を有する
ことも確認された。 （比較例１及び２）比較として、六方晶窒化ホウ素（比
較例１）及び銅（比較例２）について実施例１及び実施
例２と同様の摩擦抵抗力測定を行った。その結果が図２
に示した相関図である。図２図中の白抜きの四角印は六
方晶窒化ホウ素（比較例１）を、また、黒塗りの四角印
は銅（比較例２）を示している。
【００１６】この図２から明らかなように、比較例１の
六方晶窒化ホウ素の場合には、大気圧下では小さな摩擦
係数を示すが、真空度が高くなるにつれ摩擦係数は大き
くなり、摩擦特性の低下が見られる。一方、比較例２の
銅の場合は、真空度の上昇にともなって摩擦係数が低く
なる傾向が認められるが、真空中での摩擦係数は、実施
例１及び実施例２に例示した六方晶窒化ホウ素及び銅の
混合膜に比較して劣っている。
六方晶窒化ホウ素の場合には、大気圧下では小さな摩擦
係数を示すが、真空度が高くなるにつれ摩擦係数は大き
くなり、摩擦特性の低下が見られる。一方、比較例２の
銅の場合は、真空度の上昇にともなって摩擦係数が低く
なる傾向が認められるが、真空中での摩擦係数は、実施
例１及び実施例２に例示した六方晶窒化ホウ素及び銅の
混合膜に比較して劣っている。
【００１７】もちろんこの出願の発明は、以上の実施例
によって限定されるものではない。真空材料の種類をは
じめ、混合膜のスパッタ蒸着条件、熱処理条件等の細部
については様々な態様が可能であることは言うまでもな
い。
によって限定されるものではない。真空材料の種類をは
じめ、混合膜のスパッタ蒸着条件、熱処理条件等の細部
については様々な態様が可能であることは言うまでもな
い。
【００１８】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、真空中における真空材料の摩擦特性が改善
され、トライボロジー特性の向上が図られる。真空下で
使用される真空機器の構造部材、摺動部材等の特性改善
が見込まれる。
明によって、真空中における真空材料の摩擦特性が改善
され、トライボロジー特性の向上が図られる。真空下で
使用される真空機器の構造部材、摺動部材等の特性改善
が見込まれる。
【図１】実施例１及び実施例２について雰囲気圧力と摩
擦係数の関係を示した相関図である。
擦係数の関係を示した相関図である。
【図２】比較例１及び比較例２について雰囲気圧力と摩
擦係数の関係を示した相関図である。
擦係数の関係を示した相関図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｃ 9/00 Ｃ２２Ｃ 9/00 Ｆターム(参考） 3H031 DA00 EA00 FA34 3H076 AA21 BB21 BB43 BB50 CC55 3J011 QA03 QA04 SB03 SE10 4K029 AA02 BA08 BA59 BB01 BD03 BD04 CA05 DC15 DC35
Claims (3)
- 【請求項１】 表面が六方晶窒化ホウ素と銅のスパッタ
蒸着による混合膜で被覆され、真空中における摩擦係数
が低減されていることを特徴とする表面が改質された真
空材料。 - 【請求項２】 １×１０-3Paよりも高度の真空度におい
て、摩擦係数が0.2以下である請求項１記載の表面が改
質された真空材料。 - 【請求項３】 真空材料の表面に、六方晶窒化ホウ素及
び銅をスパッタ蒸着してこれらの混合膜を形成し、真空
中における摩擦係数を低減させることを特徴とする真空
材料の表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35033398A JP3010214B1 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 表面が改質された真空材料とその表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35033398A JP3010214B1 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 表面が改質された真空材料とその表面改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3010214B1 JP3010214B1 (ja) | 2000-02-21 |
| JP2000178715A true JP2000178715A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18409780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35033398A Expired - Lifetime JP3010214B1 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 表面が改質された真空材料とその表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010214B1 (ja) |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP35033398A patent/JP3010214B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3010214B1 (ja) | 2000-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |