JP2002115045A - 被膜形成方法及びベーン型圧縮機用のベーン - Google Patents
被膜形成方法及びベーン型圧縮機用のベーンInfo
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材の材質が特定のものに限定されない保護
膜形成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、マグネトロンスパッタ装置に
おいて基材上にクロム層を形成する前行程と、アーク式
イオンプレーティング装置において基材の温度を１００
〜２００℃に保持して前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形成
する後行程とを含むことを特徴とする。
膜形成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、マグネトロンスパッタ装置に
おいて基材上にクロム層を形成する前行程と、アーク式
イオンプレーティング装置において基材の温度を１００
〜２００℃に保持して前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形成
する後行程とを含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械要素等からな
る基材の表面に窒化クロム（以下、ＣｒＮという）層を
含む被膜をコーティングする際の表面処理技術に関し、
例えば、冷媒ガス等の気体を圧縮するベーン型圧縮機用
のベーンに適したものである。
る基材の表面に窒化クロム（以下、ＣｒＮという）層を
含む被膜をコーティングする際の表面処理技術に関し、
例えば、冷媒ガス等の気体を圧縮するベーン型圧縮機用
のベーンに適したものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣｒＮは、表面硬度が１８００Ｈｖと非
常に硬く、摺動性も比較的良いことから、過酷な摺動環
境で使用される機械要素の被膜として採用されている。
このような被膜の形成方法（コーティング方法）として
は、ＨＣＤ（Hollow Cathode Discharge）式やアーク式
のイオンプレーティング法が一般的である。
常に硬く、摺動性も比較的良いことから、過酷な摺動環
境で使用される機械要素の被膜として採用されている。
このような被膜の形成方法（コーティング方法）として
は、ＨＣＤ（Hollow Cathode Discharge）式やアーク式
のイオンプレーティング法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法においては、基材温度が低温下で処理された場合、
被膜の耐久性（即ち基材に対する被膜の密着性）が悪
く、実用に耐え得るものではなくなるため、基材を４５
０℃以上の高温にして処理する必要がある。この結果、
焼戻し処理（約１５０〜２００℃の処理温度の場合）を
施した基材（例えば、合金鋼、機械構造用炭素鋼）は、
その機械的性質が変化する（熱的ダメージを受ける）お
それがある。従って、上記従来の表面処理方法では、そ
の対象となる基材の材質は必然的に限られてしまう（例
えば、高速度工具鋼（焼戻し温度約５２０〜５７０
℃））。
方法においては、基材温度が低温下で処理された場合、
被膜の耐久性（即ち基材に対する被膜の密着性）が悪
く、実用に耐え得るものではなくなるため、基材を４５
０℃以上の高温にして処理する必要がある。この結果、
焼戻し処理（約１５０〜２００℃の処理温度の場合）を
施した基材（例えば、合金鋼、機械構造用炭素鋼）は、
その機械的性質が変化する（熱的ダメージを受ける）お
それがある。従って、上記従来の表面処理方法では、そ
の対象となる基材の材質は必然的に限られてしまう（例
えば、高速度工具鋼（焼戻し温度約５２０〜５７０
℃））。
【０００４】そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされ
たもので、基材の材質が特定のものに限定されない、よ
り詳細に述べれば、熱処理された基材の機械的性質を劣
化させることのない被膜形成方法を提供することを課題
とする。
たもので、基材の材質が特定のものに限定されない、よ
り詳細に述べれば、熱処理された基材の機械的性質を劣
化させることのない被膜形成方法を提供することを課題
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第一発明は、上記課題を
解決すべく、マグネトロンスパッタ装置において基材上
にクロム（以下、Ｃｒという）層を形成する前行程と、
アーク式イオンプレーティング装置において基材の温度
を１００〜２００℃に保持して前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ
層を形成する後行程とを含むことを特徴とする被膜形成
方法を提供する。
解決すべく、マグネトロンスパッタ装置において基材上
にクロム（以下、Ｃｒという）層を形成する前行程と、
アーク式イオンプレーティング装置において基材の温度
を１００〜２００℃に保持して前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ
層を形成する後行程とを含むことを特徴とする被膜形成
方法を提供する。
【０００６】第二発明は、マグネトロンスパッタ装置に
おいて基材上にＣｒ層を形成する前行程と、マグネトロ
ンスパッタ装置において前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形
成する後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法を
提供する。
おいて基材上にＣｒ層を形成する前行程と、マグネトロ
ンスパッタ装置において前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形
成する後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法を
提供する。
【０００７】第三発明は、マグネトロンスパッタ装置に
おいて基材上にＣｒ層を形成する前行程と、アンバラン
スドマグネトロンスパッタ（以下、ＵＢＭスパッタとい
う）装置において前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形成する
後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法を提供す
る。
おいて基材上にＣｒ層を形成する前行程と、アンバラン
スドマグネトロンスパッタ（以下、ＵＢＭスパッタとい
う）装置において前記Ｃｒ層の上にＣｒＮ層を形成する
後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法を提供す
る。
【０００８】上記何れの被膜形成方法においても、まず
最初の行程として、マグネトロンスパッタ装置を用い、
該装置の中にセットされた基材の上にＣｒ層を形成す
る。マグネトロンスパッタ装置は、セットされた基材と
対向するターゲットの裏側に磁石を配置し、磁界をかけ
てターゲット近傍にγ電子を閉じ込めようとしたもの
で、プラズマがターゲット近傍に集中するため、γ電子
やプラズマによる基材のダメージを低減すると共に、基
材の温度上昇を防ぐことができる。従って、この行程に
よって基材が熱的ダメージを受けることはない。
最初の行程として、マグネトロンスパッタ装置を用い、
該装置の中にセットされた基材の上にＣｒ層を形成す
る。マグネトロンスパッタ装置は、セットされた基材と
対向するターゲットの裏側に磁石を配置し、磁界をかけ
てターゲット近傍にγ電子を閉じ込めようとしたもの
で、プラズマがターゲット近傍に集中するため、γ電子
やプラズマによる基材のダメージを低減すると共に、基
材の温度上昇を防ぐことができる。従って、この行程に
よって基材が熱的ダメージを受けることはない。
【０００９】この行程に先立ち、プラズマエッチングの
行程を設けるのがより好ましい。プラズマエッチング処
理は、導入されたアルゴン（以下、Ａｒという）ガスを
プラズマ化して、Ａｒイオンによって基材表面の酸化
膜、水分あるいは油分を除去するものである。この行程
により、Ｃｒ層の基材表面に対する密着性はより増大す
る。
行程を設けるのがより好ましい。プラズマエッチング処
理は、導入されたアルゴン（以下、Ａｒという）ガスを
プラズマ化して、Ａｒイオンによって基材表面の酸化
膜、水分あるいは油分を除去するものである。この行程
により、Ｃｒ層の基材表面に対する密着性はより増大す
る。
【００１０】Ｃｒ層は、ＣｒＮ層の中間層として機能す
る。従って、Ｃｒ層には、基材表面への密着性はもちろ
ん、ある程度の柔軟性が要求される。通常のマグネトロ
ンスパッタ装置では、バイアス電圧を−２０〜−３０Ｖ
に設定するのが一般的であるが、本発明者は、バイアス
電圧を０Ｖに設定することがより好ましいことを知見し
た。この結果、Ｃｒ層の硬度が上がり過ぎるのを押さ
え、硬度の上昇に伴って生じるＣｒ層内の残留内部応力
によりＣｒ層の密着性が低下するのを防止することがで
きる。Ｃｒ層の膜厚は、０．１〜１．０μｍ、より好ま
しくは０．１〜０．５μｍにするのが好ましい。
る。従って、Ｃｒ層には、基材表面への密着性はもちろ
ん、ある程度の柔軟性が要求される。通常のマグネトロ
ンスパッタ装置では、バイアス電圧を−２０〜−３０Ｖ
に設定するのが一般的であるが、本発明者は、バイアス
電圧を０Ｖに設定することがより好ましいことを知見し
た。この結果、Ｃｒ層の硬度が上がり過ぎるのを押さ
え、硬度の上昇に伴って生じるＣｒ層内の残留内部応力
によりＣｒ層の密着性が低下するのを防止することがで
きる。Ｃｒ層の膜厚は、０．１〜１．０μｍ、より好ま
しくは０．１〜０．５μｍにするのが好ましい。
【００１１】この行程の後、次の行程として、第一発明
では、アーク式イオンプレーティング装置を用い、基材
表面のＣｒ層の上にＣｒＮ層を形成し、第二発明では、
マグネトロンスパッタ装置を用い、基材表面のＣｒ層の
上にＣｒＮ層を形成し、第三発明では、ＵＢＭスパッタ
装置を用い、基材表面のＣｒ層の上にＣｒＮ層を形成す
る。
では、アーク式イオンプレーティング装置を用い、基材
表面のＣｒ層の上にＣｒＮ層を形成し、第二発明では、
マグネトロンスパッタ装置を用い、基材表面のＣｒ層の
上にＣｒＮ層を形成し、第三発明では、ＵＢＭスパッタ
装置を用い、基材表面のＣｒ層の上にＣｒＮ層を形成す
る。
【００１２】アーク式イオンプレーティング装置は、ア
ーク放電下でメッキ材料（ここではＣｒ）を蒸発させて
イオン化させ、これに電界を加えて加速し、基材表面
（Ｃｒ層表面）にメッキ材料（窒素ガスと反応したＣ
ｒ）を蒸着させるものである。第一発明では、装置の中
にセットされた基材の温度を１００〜２００℃、より好
ましくは１３０〜１８０℃に管理することが重要であ
る。この温度は、基材の熱処理温度（焼戻し温度）に近
似した温度であり、この温度管理により、基材がその熱
処理温度を大きく越えて加熱されることは無いため、熱
的ダメージを受けることも無い。そして、下地が基材で
なくＣｒ層であるため、かかる温度範囲であってもＣｒ
層に対するＣｒＮ層の密着性（Ｌｃ＝６０〜８０Ｎ）は
十分に確保できる。その結果、ＣｒＮ層の剥離は生じに
くい。
ーク放電下でメッキ材料（ここではＣｒ）を蒸発させて
イオン化させ、これに電界を加えて加速し、基材表面
（Ｃｒ層表面）にメッキ材料（窒素ガスと反応したＣ
ｒ）を蒸着させるものである。第一発明では、装置の中
にセットされた基材の温度を１００〜２００℃、より好
ましくは１３０〜１８０℃に管理することが重要であ
る。この温度は、基材の熱処理温度（焼戻し温度）に近
似した温度であり、この温度管理により、基材がその熱
処理温度を大きく越えて加熱されることは無いため、熱
的ダメージを受けることも無い。そして、下地が基材で
なくＣｒ層であるため、かかる温度範囲であってもＣｒ
層に対するＣｒＮ層の密着性（Ｌｃ＝６０〜８０Ｎ）は
十分に確保できる。その結果、ＣｒＮ層の剥離は生じに
くい。
【００１３】第二発明では、マグネトロンスパッタ装置
を用いているため、前行程と同様、基材の熱的ダメージ
の心配はない。第三発明では、ＵＢＭスパッタ装置を用
いているため、基材の熱的ダメージがないのに加え、マ
グネトロンスパッタ装置に比して成膜速度が速いため、
生産性向上、コスト低減を図ることができる。ＵＢＭス
パッタ装置は、丸形ターゲット中心部と周辺部で異なる
磁気特性を有する磁石を配置し、より強力な磁石により
発生する磁力線の一部を基材近傍まで到達させてプラズ
マを基材付近まで拡散させるものである。何れの発明に
おいても、第一発明と同様、良好な密着性（Ｌｃ＝６０
〜８０）が得られる。
を用いているため、前行程と同様、基材の熱的ダメージ
の心配はない。第三発明では、ＵＢＭスパッタ装置を用
いているため、基材の熱的ダメージがないのに加え、マ
グネトロンスパッタ装置に比して成膜速度が速いため、
生産性向上、コスト低減を図ることができる。ＵＢＭス
パッタ装置は、丸形ターゲット中心部と周辺部で異なる
磁気特性を有する磁石を配置し、より強力な磁石により
発生する磁力線の一部を基材近傍まで到達させてプラズ
マを基材付近まで拡散させるものである。何れの発明に
おいても、第一発明と同様、良好な密着性（Ｌｃ＝６０
〜８０）が得られる。
【００１４】ＣｒＮ層の膜厚は、０．５〜５μｍ、より
好ましくは１〜２μｍにするのが耐摩耗性の点から好ま
しい。
好ましくは１〜２μｍにするのが耐摩耗性の点から好ま
しい。
【００１５】
【実施例】（実施例１）まず、ＳＣＭ４１５を用いてベ
ーン型圧縮機用のベーンをプレス成形し、しかる後、浸
炭処理を施して表面の改質を行う。尚、ベーン型圧縮機
は、例えば通常円筒型又は楕円型の内筒形状を有するシ
リンダブロックの両側にサイドプレートが固定されて圧
縮機本体が構成されており、この圧縮機本体内にロータ
ーを配置し、このローター又はシリンダブロックには放
射方面に向けて複数個のベーン溝を設け、ベーンを出没
自在に挿入し、このベーンをシリンダブロックの内周面
又はローターの外周面に押しつけながらローターを回転
させることによりベーンで仕切られた圧縮室内の気体を
圧縮するような構成である。
ーン型圧縮機用のベーンをプレス成形し、しかる後、浸
炭処理を施して表面の改質を行う。尚、ベーン型圧縮機
は、例えば通常円筒型又は楕円型の内筒形状を有するシ
リンダブロックの両側にサイドプレートが固定されて圧
縮機本体が構成されており、この圧縮機本体内にロータ
ーを配置し、このローター又はシリンダブロックには放
射方面に向けて複数個のベーン溝を設け、ベーンを出没
自在に挿入し、このベーンをシリンダブロックの内周面
又はローターの外周面に押しつけながらローターを回転
させることによりベーンで仕切られた圧縮室内の気体を
圧縮するような構成である。
【００１６】次に、基材に対してプラズマエッチングを
行う。該プラズマエッチングの処理条件は以下の通りで
ある。 プラズマソース電流：３５Ａ エッチング電圧：２００Ｖ Ａｒ流量：６５ｓｃｃｍ 容器内圧力：１×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ
行う。該プラズマエッチングの処理条件は以下の通りで
ある。 プラズマソース電流：３５Ａ エッチング電圧：２００Ｖ Ａｒ流量：６５ｓｃｃｍ 容器内圧力：１×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ
【００１７】次に、基材に対してＣｒコーティングを行
う。該コーティングの処理条件は以下の通りである。 方式：マグネトロンスパッタリング スパッタリング電力：８ｋＷ Ａｒ流量：２２５ｓｃｃｍ バイアス電圧：０Ｖ 容器内圧力：３×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：１０ｍｉｎ
う。該コーティングの処理条件は以下の通りである。 方式：マグネトロンスパッタリング スパッタリング電力：８ｋＷ Ａｒ流量：２２５ｓｃｃｍ バイアス電圧：０Ｖ 容器内圧力：３×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：１０ｍｉｎ
【００１８】次に、基材に対してＣｒＮコーティングを
行う。該コーティングの処理条件は以下の通りである。 方式：アーク式イオンプレーティング アーク電流：１６０Ａ×２ターゲット 窒素ガス流量：１０００ｓｃｃｍ バイアス電圧：２０Ｖ 容器内圧力：２×１０-2ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ×４回（インターバル１５ｍｉ
ｎ）、この断続運転によって基材温度の上限を１８０℃
に押さえることができる。
行う。該コーティングの処理条件は以下の通りである。 方式：アーク式イオンプレーティング アーク電流：１６０Ａ×２ターゲット 窒素ガス流量：１０００ｓｃｃｍ バイアス電圧：２０Ｖ 容器内圧力：２×１０-2ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ×４回（インターバル１５ｍｉ
ｎ）、この断続運転によって基材温度の上限を１８０℃
に押さえることができる。
【００１９】尚、プラズマエッチング行程、Ｃｒコーテ
ィング行程、ＣｒＮコーティング行程は、それぞれ別個
の装置で実施してもよく、また、一台の複合装置にて集
約的に実施しても構わない。
ィング行程、ＣｒＮコーティング行程は、それぞれ別個
の装置で実施してもよく、また、一台の複合装置にて集
約的に実施しても構わない。
【００２０】（実施例２）Ｃｒコーティングまでは、実
施例１と同様である。ここでは、ＣｒＮコーティングの
条件が実施例１と異なる。該コーティングの処理条件は
以下の通りである。 方式：アンバランスドマグネトロンスパッタリング スパッタリング電力：５ｋＷ Ａｒ流量：１６５ｓｃｃｍ 窒素ガス流量：６０ｓｃｃｍ バイアス電圧：３００Ｖ 容器内圧力：３×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：１２０ｍｉｎ
施例１と同様である。ここでは、ＣｒＮコーティングの
条件が実施例１と異なる。該コーティングの処理条件は
以下の通りである。 方式：アンバランスドマグネトロンスパッタリング スパッタリング電力：５ｋＷ Ａｒ流量：１６５ｓｃｃｍ 窒素ガス流量：６０ｓｃｃｍ バイアス電圧：３００Ｖ 容器内圧力：３×１０-3ｍｂａｒ 処理時間：１２０ｍｉｎ
【００２１】（比較例）実施例１及び２と同じ材質の基
材を用い、アーク式イオンプレーティング装置にてＣｒ
Ｎコーティングを行った。処理条件は、基材温度が１８
０℃、２５０℃、３５０℃、４５０℃の４パターンと
し、それぞれ比較例１〜４とする。
材を用い、アーク式イオンプレーティング装置にてＣｒ
Ｎコーティングを行った。処理条件は、基材温度が１８
０℃、２５０℃、３５０℃、４５０℃の４パターンと
し、それぞれ比較例１〜４とする。
【００２２】上記実施例１及び２並びに比較例１〜４に
おいて形成された被膜の膜厚を電子顕微鏡写真を用いて
測定し、マイクロビッカース硬度計にて被膜の硬度を測
定し、スクラッチテスタにて被膜の密着性（スクラッチ
臨界荷重）を測定し、ハンマー曲率２２．５、３０Ｈ
ｚ、０．２ＭＰａの自作ハンマー試験機を用いて耐衝撃
試験を行ったところ、表１の結果を得た。
おいて形成された被膜の膜厚を電子顕微鏡写真を用いて
測定し、マイクロビッカース硬度計にて被膜の硬度を測
定し、スクラッチテスタにて被膜の密着性（スクラッチ
臨界荷重）を測定し、ハンマー曲率２２．５、３０Ｈ
ｚ、０．２ＭＰａの自作ハンマー試験機を用いて耐衝撃
試験を行ったところ、表１の結果を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】上記結果より、比較例２〜４は、基材が熱
的ダメージを受けており（母材硬度から理解できる）、
製品として利用できないことが理解できる。また、比較
例１は、基材が熱的ダメージを受けることはないが、密
着性及び耐衝撃性が実施例１及び２よりも劣る結果とな
って、これも製品として利用できないことが理解でき
る。
的ダメージを受けており（母材硬度から理解できる）、
製品として利用できないことが理解できる。また、比較
例１は、基材が熱的ダメージを受けることはないが、密
着性及び耐衝撃性が実施例１及び２よりも劣る結果とな
って、これも製品として利用できないことが理解でき
る。
【００２５】また、実施例１を圧縮機に組み込み、使用
冷媒Ｒ２２、高圧３３．０ｋｇ／ｃｍ2、吐出温度１１
７℃で４８時間連続運転を行った結果は以下の通りであ
る。 ベーン先端摩耗量：０μｍ ベーン吸入側摩耗量：０μｍ ベーン吐出側摩耗量：０μｍ シリンダ吸入側摩耗量：３．５μｍ シリンダ吐出側摩耗量：０．２μｍ ピストン外周摩耗量：０．５μｍ
冷媒Ｒ２２、高圧３３．０ｋｇ／ｃｍ2、吐出温度１１
７℃で４８時間連続運転を行った結果は以下の通りであ
る。 ベーン先端摩耗量：０μｍ ベーン吸入側摩耗量：０μｍ ベーン吐出側摩耗量：０μｍ シリンダ吸入側摩耗量：３．５μｍ シリンダ吐出側摩耗量：０．２μｍ ピストン外周摩耗量：０．５μｍ
【００２６】上記結果より、実施例１は、耐摩耗性、即
ち耐摺動性に優れ、実際の製品として実用に十分に耐え
得ることがわかった。実施例２についても同等の効果が
十分に予測できる。
ち耐摺動性に優れ、実際の製品として実用に十分に耐え
得ることがわかった。実施例２についても同等の効果が
十分に予測できる。
【００２７】以上の如く、上記表面処理によれば、基材
の機械的性質を損なうことなく、良好な被膜を得ること
ができる。従って、基材の材質としては、ＳＣＭ４１５
に例示されるはだ焼用合金鋼のみに限定されず、Ｓ４５
Ｃに例示される機械構造用炭素鋼、ＳＫ５に例示される
炭素工具鋼、ＳＫＨ５１に例示される高速度工具鋼、Ｓ
ＣＭ４３５に例示される全体焼入用合金鋼、ＳＫＤ１１
に例示される合金工具鋼、ＳＰＣＣに例示される冷間圧
延鋼板、ＳＰＨＣに例示される熱間圧延軟鋼板、アルミ
ニウム合金、真鍮、青銅等が適用可能である。尚、ＳＫ
５、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１は熱処理として焼入れ処理
が行われ、ＳＣＭ４３５は窒化処理、ＳＰＣＣ、ＳＰＨ
Ｃは浸炭窒化処理が行われる。
の機械的性質を損なうことなく、良好な被膜を得ること
ができる。従って、基材の材質としては、ＳＣＭ４１５
に例示されるはだ焼用合金鋼のみに限定されず、Ｓ４５
Ｃに例示される機械構造用炭素鋼、ＳＫ５に例示される
炭素工具鋼、ＳＫＨ５１に例示される高速度工具鋼、Ｓ
ＣＭ４３５に例示される全体焼入用合金鋼、ＳＫＤ１１
に例示される合金工具鋼、ＳＰＣＣに例示される冷間圧
延鋼板、ＳＰＨＣに例示される熱間圧延軟鋼板、アルミ
ニウム合金、真鍮、青銅等が適用可能である。尚、ＳＫ
５、ＳＫＨ５１、ＳＫＤ１１は熱処理として焼入れ処理
が行われ、ＳＣＭ４３５は窒化処理、ＳＰＣＣ、ＳＰＨ
Ｃは浸炭窒化処理が行われる。
【００２８】また、本発明は、アーク式イオンプレーテ
ィング装置において基材の温度を１００〜２００℃に保
持することを特徴としているが、かかる温度は、基材を
その熱処理温度を大きく越えて加熱することにより、基
材が熱的ダメージを受けるのを防止するという観点から
設定されたものである。従って、Ｓ４５Ｃに例示される
機械構造用炭素鋼、ＳＫ５に例示される炭素工具鋼、Ｓ
ＰＨＣに例示される熱間圧延軟鋼板のように熱処理温度
が比較的高い基材に関しては、上記温度が１００〜３８
０℃であっても問題は無い。
ィング装置において基材の温度を１００〜２００℃に保
持することを特徴としているが、かかる温度は、基材を
その熱処理温度を大きく越えて加熱することにより、基
材が熱的ダメージを受けるのを防止するという観点から
設定されたものである。従って、Ｓ４５Ｃに例示される
機械構造用炭素鋼、ＳＫ５に例示される炭素工具鋼、Ｓ
ＰＨＣに例示される熱間圧延軟鋼板のように熱処理温度
が比較的高い基材に関しては、上記温度が１００〜３８
０℃であっても問題は無い。
【００２９】また、用途としては、圧縮機のベーンに限
らず、ローター、ピストン、クランクシャフト、シリン
ダ等の圧縮機の機械要素、カム、シャフト、針、シンカ
ー等の縫製機械の機械要素、カム、カムシャフト、クラ
ンクシャフト、バルブリフタ、シム等の自動車エンジン
の機械要素、その他これらに例示されない機械要素全て
に用途がある。
らず、ローター、ピストン、クランクシャフト、シリン
ダ等の圧縮機の機械要素、カム、シャフト、針、シンカ
ー等の縫製機械の機械要素、カム、カムシャフト、クラ
ンクシャフト、バルブリフタ、シム等の自動車エンジン
の機械要素、その他これらに例示されない機械要素全て
に用途がある。
【００３０】そして、上記実施形態の如く、ＣｒＮコー
ティングの代わりに、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮを
コーティングしても、同様の効果が得られることがわか
った。例えば、Ｃｒ層の上にＴｉＮ層を形成した場合の
条件及び結果は以下の通りである。尚、アーク式イオン
プレーティング装置、マグネトロンスパッタ装置、アン
バランスドマグネトロンスパッタ装置のそれぞれにおけ
るＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮのコーティング処理方
法（ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＡｌＮ層の形成方法）
は、言及するまでもなく周知である。 ＜条件＞ 方式：アーク式イオンプレーティング アーク電流：１６０Ａ×２ターゲット 窒素ガス流量：１０００ｓｃｃｍ バイアス電圧：２０Ｖ 容器内圧力：２×１０-2ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ×４回（インターバル１５ｍｉ
ｎ） ＜結果＞ 処理温度：１８０℃ 膜厚：２．６μｍ 被膜硬度：Ｈｖ２２３０ 密着度：６５Ｎ 衝撃試験：被膜破壊未確認 母材硬度：ＨＲＣ６１
ティングの代わりに、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮを
コーティングしても、同様の効果が得られることがわか
った。例えば、Ｃｒ層の上にＴｉＮ層を形成した場合の
条件及び結果は以下の通りである。尚、アーク式イオン
プレーティング装置、マグネトロンスパッタ装置、アン
バランスドマグネトロンスパッタ装置のそれぞれにおけ
るＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮのコーティング処理方
法（ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＡｌＮ層の形成方法）
は、言及するまでもなく周知である。 ＜条件＞ 方式：アーク式イオンプレーティング アーク電流：１６０Ａ×２ターゲット 窒素ガス流量：１０００ｓｃｃｍ バイアス電圧：２０Ｖ 容器内圧力：２×１０-2ｍｂａｒ 処理時間：３０ｍｉｎ×４回（インターバル１５ｍｉ
ｎ） ＜結果＞ 処理温度：１８０℃ 膜厚：２．６μｍ 被膜硬度：Ｈｖ２２３０ 密着度：６５Ｎ 衝撃試験：被膜破壊未確認 母材硬度：ＨＲＣ６１
【００３１】また、上記実施形態の如く、Ｃｒコーティ
ングの代わりに、Ｔｉをコーティングしても、同様の効
果が得られることがわかった。即ち、マグネトロンスパ
ッタ装置において基材上にチタン層を形成する前行程
と、アーク式イオンプレーティング装置、マグネトロン
スパッタ装置、あるいはアンバランスドマグネトロンス
パッタ装置において前記チタン層の上に窒化クロム層、
窒化チタン層、炭窒化チタン層、あるいは窒化チタンア
ルミニウム層を形成する後行程とを含む被膜の形成方法
も有用である。
ングの代わりに、Ｔｉをコーティングしても、同様の効
果が得られることがわかった。即ち、マグネトロンスパ
ッタ装置において基材上にチタン層を形成する前行程
と、アーク式イオンプレーティング装置、マグネトロン
スパッタ装置、あるいはアンバランスドマグネトロンス
パッタ装置において前記チタン層の上に窒化クロム層、
窒化チタン層、炭窒化チタン層、あるいは窒化チタンア
ルミニウム層を形成する後行程とを含む被膜の形成方法
も有用である。
【００３２】
【発明の効果】以上の如く、本発明は、ＨＣＤ式やアー
ク式のイオンプレーティング法と異なり、処理温度（基
材温度）が高温となることはないため、基材の熱的ダメ
ージの問題が生じる余地はなく、その結果、基材（鉄鋼
材料、非鉄材料）の材質が特定のものに限定されること
はない。従って、例えば安価且つプレス加工が容易なＳ
ＰＨＣを基材として選定すれば、トータル的に安価な機
械要素（例えば圧縮機のベーン等）を提供することがで
きる。
ク式のイオンプレーティング法と異なり、処理温度（基
材温度）が高温となることはないため、基材の熱的ダメ
ージの問題が生じる余地はなく、その結果、基材（鉄鋼
材料、非鉄材料）の材質が特定のものに限定されること
はない。従って、例えば安価且つプレス加工が容易なＳ
ＰＨＣを基材として選定すれば、トータル的に安価な機
械要素（例えば圧縮機のベーン等）を提供することがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H040 AA09 BB11 CC14 CC16 DD11 DD36 4K029 AA02 BA07 BA58 BB02 BD03 CA03 CA05 CA13 DC39 DD06
Claims (5)
- 【請求項１】 マグネトロンスパッタ装置において基材
上にクロム層を形成する前行程と、アーク式イオンプレ
ーティング装置において基材の温度を１００〜２００℃
に保持して前記クロム層の上に窒化クロム層を形成する
後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法。 - 【請求項２】 マグネトロンスパッタ装置において基材
上にクロム層を形成する前行程と、マグネトロンスパッ
タ装置において前記クロム層の上に窒化クロム層を形成
する後行程とを含むことを特徴とする被膜形成方法。 - 【請求項３】 マグネトロンスパッタ装置において基材
上にクロム層を形成する前行程と、アンバランスドマグ
ネトロンスパッタ装置において前記クロム層の上に窒化
クロム層を形成する後行程とを含むことを特徴とする被
膜形成方法。 - 【請求項４】 前記前行程においてバイアス電圧を零ボ
ルトに設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れ
かに記載の被膜形成方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかの被膜形成方法
を用いて表面処理を施したことを特徴とするベーン型圧
縮機用のベーン。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000310086A JP2002115045A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 被膜形成方法及びベーン型圧縮機用のベーン |
| MYPI20011887A MY136684A (en) | 2000-10-11 | 2001-04-23 | Method of coating a substrate |
| CN01115822A CN1348019A (zh) | 2000-10-11 | 2001-05-08 | 被膜形成方法以及叶片式压缩机用叶片 |
| US09/858,296 US20020064605A1 (en) | 2000-10-11 | 2001-05-15 | Method of coating a substrate and vane for vane-type compressor |
| TW090116532A TW555873B (en) | 2000-10-11 | 2001-07-05 | Method of coating a substrate and vane for vane-type compressor |
| KR1020010048344A KR20020028767A (ko) | 2000-10-11 | 2001-08-10 | 피막형성방법 및 이를 적용한 베인형 압축기용 베인 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000310086A JP2002115045A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 被膜形成方法及びベーン型圧縮機用のベーン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115045A true JP2002115045A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18790104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000310086A Pending JP2002115045A (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 被膜形成方法及びベーン型圧縮機用のベーン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020064605A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002115045A (ja) |
| KR (1) | KR20020028767A (ja) |
| CN (1) | CN1348019A (ja) |
| MY (1) | MY136684A (ja) |
| TW (1) | TW555873B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016524042A (ja) * | 2013-05-28 | 2016-08-12 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーＳｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ | コーティングされた構成部材 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304630C (zh) * | 2004-09-23 | 2007-03-14 | 上海交通大学 | 合金靶材磁控溅射法制备CoSi2薄膜的方法 |
| JP4536090B2 (ja) * | 2007-07-26 | 2010-09-01 | トヨタ自動車株式会社 | 炭素薄膜の製造方法 |
| CN101608299B (zh) * | 2009-07-13 | 2010-12-29 | 四川大学 | 异形钢筘表面高硬、低摩擦Cr/CrCN梯度涂层工艺 |
| JP2013050038A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Valeo Japan Co Ltd | ベーン型圧縮機 |
| CN102352845B (zh) * | 2011-10-19 | 2013-09-04 | 上海西工压缩机配件有限公司 | 经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片及其制备工艺 |
| CN104694896B (zh) * | 2015-02-11 | 2017-03-01 | 宁波金鼎紧固件有限公司 | 一种重防腐螺栓的表面处理方法 |
-
2000
- 2000-10-11 JP JP2000310086A patent/JP2002115045A/ja active Pending
-
2001
- 2001-04-23 MY MYPI20011887A patent/MY136684A/en unknown
- 2001-05-08 CN CN01115822A patent/CN1348019A/zh active Pending
- 2001-05-15 US US09/858,296 patent/US20020064605A1/en not_active Abandoned
- 2001-07-05 TW TW090116532A patent/TW555873B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-08-10 KR KR1020010048344A patent/KR20020028767A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016524042A (ja) * | 2013-05-28 | 2016-08-12 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーＳｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ | コーティングされた構成部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020028767A (ko) | 2002-04-17 |
| US20020064605A1 (en) | 2002-05-30 |
| CN1348019A (zh) | 2002-05-08 |
| MY136684A (en) | 2008-11-28 |
| TW555873B (en) | 2003-10-01 |
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