JP2002356773A - Method for removing droplet of coating film, and method for evaluating adhesivity of coating film - Google Patents
Method for removing droplet of coating film, and method for evaluating adhesivity of coating filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、コーティング皮膜
のドロップレット除去方法及び密着性評価方法に関し、
更に詳しくは、アーク式物理的蒸着処理で形成されるコ
ーティング皮膜のドロップレットを容易かつ確実に除去
できるドロップレット除去方法、更にドロップレットの
除去と共に皮膜の密着性を評価することのできる密着性
評価方法に関する。本発明のコーティング皮膜のドロッ
プレット除去方法及び密着性評価方法は、機械部品、切
削工具、金型、装飾品、絶縁膜品、機能膜品等のコーテ
ィング皮膜におけるドロップレットの除去、被膜の密着
性の評価及びこれに関連する分野に広く利用される。The present invention relates to a method for removing droplets from a coating film and a method for evaluating adhesion.
More specifically, a droplet removal method that can easily and reliably remove droplets of a coating film formed by an arc-type physical vapor deposition process, and an adhesion evaluation that can evaluate the adhesion of the film while removing the droplets. About the method. The method for removing droplets and the method for evaluating the adhesion of the coating film of the present invention include removing droplets from the coating film of machine parts, cutting tools, molds, decorative articles, insulating film products, functional film products, etc., and the adhesion of the film. Is widely used in the evaluation of and related fields.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、コーティング皮膜の形成方法とし
て、アーク式物理的蒸着処理でコーティング皮膜を被膜
基材に形成する方法が普及している。このようなアーク
式物理的蒸着処理によれば、緻密で均一な膜厚のコーテ
ィング皮膜を効率よく製造できる等の利点がある。2. Description of the Related Art In recent years, as a method of forming a coating film, a method of forming a coating film on a film substrate by an arc-type physical vapor deposition process has become widespread. According to such an arc type physical vapor deposition process, there is an advantage that a coating film having a dense and uniform film thickness can be efficiently produced.
【0003】ところが、このアーク式物理的蒸着処理で
は、通常0.1〜2.0μm、処理条件によっては1
0.0〜40.0μm程度の粒径を有するドロップレッ
ト(溶融粒子)がコーティング皮膜の表面に付着固化し
て形成されることとなり、このドロップレットを除去し
なければ、コーティング皮膜の機能(例えば摺動性や耐
摩耗性等)が低下したり、外観光沢が低下したりといっ
た問題があった。そこで、従来では、図12に示すよう
に、ペーパーラップ100(例えば、ペーパーラップ#
1000)などを用いてコーティング皮膜12に付着し
たドロップレット2を除去することが一般に行われてい
た。また、アーク式物理的蒸着処理で形成されるコーテ
ィング皮膜の被膜基材に対する密着性は重要な品質管理
項目であり、上述のようにペーパーラップでドロップレ
ットを除去した後、コーティング皮膜にダイヤモンド圧
子で荷重をかけながら引っかくといったスクラッチ試験
を施して、そのコーティング皮膜の表面変化に基づいて
密着性を評価することが一般的に行われていた。[0003] However, in this arc type physical vapor deposition process, it is usually 0.1 to 2.0 µm, and depending on the processing conditions, it is 1 to 2.0 µm.
Droplets (molten particles) having a particle size of about 0.0 to 40.0 μm adhere and solidify on the surface of the coating film, and are formed. If the droplets are not removed, the function of the coating film (for example, There are problems such as a decrease in slidability and abrasion resistance) and a decrease in appearance gloss. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 12, a paper wrap 100 (for example, a paper wrap #
In general, the droplets 2 adhered to the coating film 12 are removed using a method such as 1000). In addition, the adhesion of the coating film formed by the arc type physical vapor deposition process to the coating substrate is an important quality control item, and after removing the droplets with a paper wrap as described above, a diamond indenter is applied to the coating film. It has been common practice to perform a scratch test, such as scratching while applying a load, and evaluate the adhesion based on a change in the surface of the coating film.
【0004】しかし、上記従来のペーパーラップによる
ドロップレットの除去方法では、除去されたドロップレ
ットや脱落した砥粒を巻き込んだ状態でラップ処理され
るので、コーティング皮膜にキズや摩耗が発生し(図1
3参照)、コーティング皮膜の機能性が低下してしまう
恐れがあった。また、被膜基材が金型等の極めて複雑な
形状の場合には、コーティング皮膜に対して均等に圧力
を加えられないため対応できなかった。また、ペーパー
ラップは長期使用により砥粒が脱落して劣化するため除
去ムラが生じることがあった。さらに、被膜基材が単純
形状の場合にはラップ処理を機械化することも可能であ
るが、複雑形状の場合にはラップ処理の機械化が困難で
あり作業効率が悪いものであった。However, in the above-described conventional method of removing droplets by using paper wrap, the wrapping process is performed in a state in which the removed droplets and dropped abrasive grains are involved, so that the coating film is scratched or worn (see FIG. 1). 1
3), and the functionality of the coating film may be reduced. Further, when the coating substrate has an extremely complicated shape such as a mold, it cannot be applied because the pressure cannot be applied uniformly to the coating film. Further, the paper wrap may have uneven removal due to the abrasive particles falling off and deteriorating due to long-term use. Furthermore, when the coating substrate has a simple shape, it is possible to mechanize the lapping process. However, when the coating substrate has a complicated shape, it is difficult to mechanize the lapping process, resulting in poor work efficiency.
【0005】また、上記従来のスクラッチ試験による密
着性の評価方法では、評価結果の信頼性が低いものとな
っていた。これは、コーティング皮膜の表面変化が剥脱
であるか亀裂であるかの判別が困難であったり、膜種に
よって破壊形態が異なり評価結果の比較が困難であった
り、局部的な評価であるため全面評価とならなかった
り、ダイヤモンド圧子の摩耗劣化が避けられなかったり
するためである。また、試験を施したワークは引っかき
キズが入るため製品として使用できないといった問題が
あった。[0005] Further, in the above-mentioned conventional method for evaluating the adhesion by the scratch test, the reliability of the evaluation result is low. This is because it is difficult to determine whether the surface change of the coating film is exfoliation or a crack, the fracture mode varies depending on the film type, and it is difficult to compare the evaluation results. This is because the evaluation is not performed and the wear deterioration of the diamond indenter cannot be avoided. In addition, there is a problem that the work subjected to the test cannot be used as a product due to scratches.
【0006】尚、熱間圧延時のスラブ表面のスケール除
去を、約4kgf/cm2の圧力の高圧水で行うものが
知られている(特開平9−308909号公報)。ま
た、完成車両等の塗装面の一時保護膜を、その端縁及び
塗装面に噴射される3〜60kgf/cm2の圧力の高
圧水により剥離するものが知られている(特開平9−2
4915号公報)。さらに、鋳造用金型の表面のコーテ
ィング剤の残渣を、約1033〜2066kgf/cm
2の圧力の高圧水の噴射により除去するものが知られて
いる(特開2000−262990号公報)。しかし、
これらの従来技術は、アーク式物理的蒸着処理で形成さ
れるコーティング皮膜の表面に生じるドロップレットを
除去することを全く目的としていない。また、導体パタ
ーンが形成された基板表面に、30〜60kgf/cm
2の圧力の高圧流体を噴射して、導体パターンの形状変
化に基づいて導体パターンの密着強度を評価するものが
知られている(特開平3−255335号公報)。しか
し、この従来技術は、ドロップレットの除去後のコーテ
ィング皮膜の密着性を評価することを全く目的としてい
ない。It is known that scale removal of the slab surface at the time of hot rolling is performed using high-pressure water having a pressure of about 4 kgf / cm 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-308909). Further, there is known a method in which a temporary protective film on a painted surface of a completed vehicle or the like is peeled off by high-pressure water having a pressure of 3 to 60 kgf / cm 2 sprayed on the edge and the painted surface (Japanese Patent Laid-Open No. 9-2).
No. 4915). Further, the residue of the coating agent on the surface of the casting mold is reduced to about 1033 to 2066 kgf / cm.
A method is known in which the high-pressure water having a pressure of 2 is removed by injection (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-262990). But,
These prior arts do not aim at removing droplets generated on the surface of the coating film formed by the arc physical vapor deposition process. In addition, 30 to 60 kgf / cm
A method is known in which a high-pressure fluid having a pressure of 2 is injected to evaluate the adhesion strength of the conductor pattern based on a change in the shape of the conductor pattern (JP-A-3-255335). However, this conventional technique does not aim at all to evaluate the adhesion of the coating film after removing the droplet.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上より、本発明は、
アーク式物理的蒸着処理で形成されるコーティング皮膜
のドロップレットを、皮膜を損傷することなく容易かつ
確実に除去できるドロップレット除去方法を提供するこ
とを目的とする。さらに、本発明は、上記目的に加え
て、コーティング皮膜の密着性を容易かつ確実に評価で
きる密着性評価方法を提供することを他の目的とする。As described above, the present invention provides:
An object of the present invention is to provide a method for removing droplets of a coating film formed by an arc-type physical vapor deposition process, which can easily and surely remove the droplet without damaging the film. Further, another object of the present invention is to provide an adhesion evaluation method capable of easily and reliably evaluating the adhesion of a coating film in addition to the above objects.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載のドロップ
レット除去方法は、アーク式物理的蒸着処理で形成され
たコーティング皮膜の表面に、高圧流体を噴射してドロ
ップレットを除去することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a droplet removing method, wherein high-pressure fluid is jetted onto a surface of a coating film formed by an arc type physical vapor deposition process to remove the droplet. And
【0009】請求項2記載の密着性評価方法は、アーク
式物理的蒸着処理で形成されたコーティング皮膜の表面
に、高圧流体を噴射してドロップレットを除去する除去
工程と、該除去工程の際の前記コーティング皮膜の剥脱
の有無に基づいて該コーティング皮膜の密着性を評価す
る評価工程とを備えることを特徴とする。The method for evaluating adhesion according to claim 2 is a method for removing droplets by injecting a high-pressure fluid onto a surface of a coating film formed by an arc-type physical vapor deposition process. Evaluating the adhesion of the coating film based on the presence or absence of peeling of the coating film.
【0010】本発明のドロップレット除去方法による
と、アーク式物理的蒸着処理で形成されるコーティング
皮膜のドロップレットを、皮膜を損傷することなく容易
かつ確実に除去できる等の利点がある。本発明の密着性
評価方法によると、アーク式物理的蒸着処理で形成され
るコーティング皮膜のドロップレットを、皮膜を損傷す
ることなく容易かつ確実に除去でき、さらに、その皮膜
の密着性を容易かつ確実に評価することができる等の利
点がある。According to the droplet removing method of the present invention, there is an advantage that droplets of a coating film formed by the arc type physical vapor deposition can be easily and reliably removed without damaging the film. According to the adhesion evaluation method of the present invention, the droplets of the coating film formed by the arc-type physical vapor deposition can be easily and reliably removed without damaging the film, and the adhesion of the film can be easily and easily reduced. There are advantages such as reliable evaluation.
【0011】上記「コーティング皮膜」としては、アー
ク式物理的蒸着処理で形成し得る皮膜であれば、その膜
種、膜厚、機能等は特に問わない。コーティング皮膜の
膜種としては、TiN、TiCN、CrN、ZrN、T
iAlN等を挙げることができる。また、コーティング
皮膜の機能としては、摺動性、耐摩耗性、耐食性、耐酸
化性等の向上などを挙げることができる。また、コーテ
ィング皮膜の形成される被膜基材の材質としては、超硬
合金、SKH系、SKD系、SUS系、SC、SCM、
SNCM、プレハードン鋼、Al合金、Ti合金、Cu
系、サーメット等を挙げることができる。また、コーテ
ィング皮膜と被膜基材との適宜組み合せにより得られる
製品用途としては、機械部品、切削工具、金型、装飾
品、絶縁膜品、機能膜品等を挙げることができる。特に
自動車のエンジンバルブに使用されるシム等の摺動部品
を挙げることができる。The "coating film" is not particularly limited as long as it is a film that can be formed by an arc-type physical vapor deposition process. The types of coating films include TiN, TiCN, CrN, ZrN, and TN.
iAlN and the like can be mentioned. The functions of the coating film include, for example, improvement in slidability, abrasion resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, and the like. Further, as the material of the coating substrate on which the coating film is formed, cemented carbide, SKH type, SKD type, SUS type, SC, SCM,
SNCM, pre-hardened steel, Al alloy, Ti alloy, Cu
System, cermet and the like. Examples of product applications obtained by appropriately combining a coating film and a coating substrate include a machine component, a cutting tool, a mold, a decorative product, an insulating film product, a functional film product, and the like. In particular, sliding parts such as shims used for automobile engine valves can be mentioned.
【0012】また、上記「高圧流体」としては、ドロッ
プレットを除去できるのであれば、その種類、圧力、噴
射条件等は特に問わない。高圧流体の種類としては、取
扱いやすく、環境汚染の問題もない水であることが好ま
しい。また、高圧流体の圧力としては、コーティング皮
膜の膜種等に応じて適宜設定されるものであるが、通
常、ドロップレットを除去でき、かつ、良好な密着性を
有するコーティング皮膜を被膜基材から剥脱させない圧
力範囲に設定される。詳しくは、ドロップレットの除去
効率を向上させる点で700kgf/cm2以上である
ことが好ましく、より好ましくは1000kgf/cm
2以上、さらに好ましくは1300kgf/cm2以上で
ある。この高圧流体の圧力は、通常、コーティング皮膜
の剥脱を防止する点で4000kgf/cm2以下であ
る。The type, pressure, injection conditions, etc. of the "high-pressure fluid" are not particularly limited as long as droplets can be removed. As the type of high-pressure fluid, it is preferable to use water that is easy to handle and has no problem of environmental pollution. Further, the pressure of the high-pressure fluid is appropriately set according to the type of the coating film and the like, but usually, the droplet can be removed, and the coating film having good adhesion is formed from the coating substrate. The pressure range is set so as not to exfoliate. Specifically, it is preferably 700 kgf / cm 2 or more, more preferably 1000 kgf / cm 2 , from the viewpoint of improving droplet removal efficiency.
2 or more, more preferably 1300 kgf / cm 2 or more. The pressure of the high-pressure fluid is usually 4000 kgf / cm 2 or less from the viewpoint of preventing the peeling of the coating film.
【0013】また、通常、高圧流体を噴射する噴射ノズ
ルと噴射対象であるコーティング皮膜側との相対的な移
動によってドロップレットの除去が実施されることとな
る。ここで、高圧流体の噴射角度Q(図2参照)として
は、ドロップレットの除去効率を向上させる点で45°
以上であることが好ましく、より好ましくは60°以上
であり、さらに好ましくは75°以上である。また、高
圧流体の噴射の繰返し数(パス数)としては、ドロップ
レットの除去効率を向上させる点で2回以上であること
が好ましく、より好ましくは5回以上、さらに好ましく
は10回以上である。この噴射の繰返し数は、通常、ほ
とんどのドロップレットを除去できるといった点で15
回以下である。また、高圧流体の噴射距離L(図2参
照)としては、ドロップレットの除去効率を向上させる
点で100mm以下であることが好ましく、より好まし
くは50mm以下、さらに好ましくは25mm以下であ
る。この噴射距離Lは、通常、高圧流体を円滑に噴射で
きるといった点で1mm以上である。また、高圧流体側
とコーティング皮膜側の相対的な移動速度としては、ド
ロップレットの除去効率を向上させる点で0.1〜1
0.0mm/secであることが好ましく、より好まし
くは0.3〜5.0mm/sec、さらに好ましくは
0.5〜3.0mm/secである。また、噴射ノズル
の1つの噴射口の面積は、コーティング皮膜に瞬間的に
作用する力である衝撃力を大きくしてドロップレットの
除去効率を向上させる点で、0.005mm2以上であ
ることが好ましく、より好ましくは0.020mm2以
上、さらに好ましくは0.040mm2以上である。こ
の噴射口の面積は、通常1.000mm2以下である。
また、高圧流体の衝撃力としては、0.15kgf以上
であることが好ましく、より好ましくは0.50kgf
以上、さらに好ましくは1.20kgf以上である。こ
の衝撃力は、通常2.00kgf以下である。尚、上記
高圧流体の各種噴射条件は適宜組み合せて設定すること
ができる。Usually, droplets are removed by a relative movement between an injection nozzle for injecting a high-pressure fluid and a coating film to be injected. Here, the injection angle Q of the high-pressure fluid (see FIG. 2) is 45 ° in terms of improving the efficiency of removing droplets.
The angle is preferably at least 60 °, more preferably at least 75 °. In addition, the number of repetitions (the number of passes) of the injection of the high-pressure fluid is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and still more preferably 10 or more from the viewpoint of improving droplet removal efficiency. . The number of repetitions of this injection is typically 15 in that most droplets can be removed.
Times or less. Further, the injection distance L (see FIG. 2) of the high-pressure fluid is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less, further preferably 25 mm or less from the viewpoint of improving droplet removal efficiency. The injection distance L is usually 1 mm or more in that the high-pressure fluid can be injected smoothly. The relative moving speed between the high-pressure fluid side and the coating film side is 0.1 to 1 in terms of improving the droplet removal efficiency.
It is preferably 0.0 mm / sec, more preferably 0.3 to 5.0 mm / sec, and still more preferably 0.5 to 3.0 mm / sec. In addition, the area of one injection port of the injection nozzle may be 0.005 mm 2 or more in that the impact force, which is a force instantaneously acting on the coating film, is increased to improve the efficiency of removing droplets. preferably, more preferably 0.020 mm 2 or more, further preferably 0.040 mm 2 or more. The area of this injection port is usually 1.000 mm 2 or less.
Further, the impact force of the high-pressure fluid is preferably 0.15 kgf or more, more preferably 0.50 kgf.
It is more preferably at least 1.20 kgf. This impact force is usually 2.00 kgf or less. Incidentally, the various injection conditions of the high-pressure fluid can be set in an appropriate combination.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を具体
的に説明する。本実施形態のドロップレット除去方法で
用いられるワーク1は、図1に示すように、直径d1
(30mm)の円盤状の被膜基材11と、この被膜基材
11の上面側にアーク式物理的蒸着処理によって形成さ
れる膜厚さs(約3μm)のコーティング皮膜12(以
下、皮膜とも記載する。)とから構成される。この被膜
基材11の材料としてはSCM15(浸炭)であり、皮
膜12の膜種としてはTiNである。また、アーク式物
理的蒸着処理による皮膜12の形成によって、ワーク1
にはその皮膜12の表面に多数のドロップレット2が付
着している。尚、上記ワーク1は、適宜搬送手段(図示
せず)により所定の移動速度でもって移動されるように
なっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. The work 1 used in the droplet removing method of the present embodiment has a diameter d1 as shown in FIG.
(30 mm) disk-shaped coating substrate 11 and coating film 12 (hereinafter also referred to as coating) having a thickness s (about 3 μm) formed on the upper surface side of the coating substrate 11 by an arc-type physical vapor deposition process. ). The material of the coating substrate 11 is SCM15 (carburized), and the film type of the coating 12 is TiN. The formation of the film 12 by the arc-type physical vapor deposition process allows the work 1
Has many droplets 2 adhered to the surface of the film 12. Note that the work 1 is appropriately moved at a predetermined moving speed by a transporting means (not shown).
【0015】本実施形態のドロップレット除去方法を実
施するための装置3としては、所定の圧力の高圧流体を
供給可能な高圧ポンプ31と、この高圧ポンプ31に配
管接続され高圧流体を噴射し得る噴射ノズル32とを備
えている。この噴射ノズル32は、図2に示すように、
適宜固定手段(図示せず)により所定の固定位置Bに位
置決め固定され、この固定状態で、ワーク1に対して所
定の噴射距離L、所定の噴射角度Qとされる。As the apparatus 3 for carrying out the droplet removing method of the present embodiment, a high-pressure pump 31 capable of supplying a high-pressure fluid of a predetermined pressure, and a pipe connected to the high-pressure pump 31 for injecting a high-pressure fluid can be provided. And an injection nozzle 32. This injection nozzle 32, as shown in FIG.
It is positioned and fixed at a predetermined fixing position B by a fixing means (not shown) as appropriate, and in this fixed state, a predetermined injection distance L and a predetermined injection angle Q with respect to the work 1 are set.
【0016】この噴射ノズル32は、図3に示すよう
に、所定のノズル口径を有する複数の噴射口321を備
えている。また噴射ノズル32は、所定の回転数でもっ
て偏心回転するようになっている。従って、各噴射口3
21から噴射される高圧流体は3本の楕円錐状となり、
ワーク1に対して所定の偏心径d2の楕円面でもって当
たり、互いに隣接する楕円面が全体としてワーク1の直
径d1分となるように設定されている。As shown in FIG. 3, the injection nozzle 32 has a plurality of injection ports 321 having a predetermined nozzle diameter. Further, the injection nozzle 32 rotates eccentrically at a predetermined rotation speed. Therefore, each injection port 3
The high-pressure fluid injected from 21 becomes three elliptical cones,
The workpiece 1 is hit by an elliptical surface having a predetermined eccentric diameter d2, and the elliptical surfaces adjacent to each other are set so as to have a diameter d1 of the workpiece 1 as a whole.
【0017】次に、本実施形態におけるドロップレット
除去方法について説明する。先ず、除去条件として、高
圧流体の種類:水、ワークの移動速度:1mm/se
c、高圧流体の圧力:1500kgf/cm2、噴射距
離L:25mm、噴射角度Q:90°、ノズル口径:
0.25mm、噴射口数:3つ、噴射ノズルの回転数:
2000rpm、高圧流体の偏心径d2:10mm、パ
ス数:1回を設定する。Next, a method of removing droplets according to the present embodiment will be described. First, as the removal conditions, the type of high-pressure fluid: water, the moving speed of the work: 1 mm / sec
c, pressure of high-pressure fluid: 1500 kgf / cm 2 , injection distance L: 25 mm, injection angle Q: 90 °, nozzle diameter:
0.25 mm, number of injection ports: 3, number of rotations of injection nozzles:
2000 rpm, the eccentric diameter d2 of the high-pressure fluid d2: 10 mm, and the number of passes: once.
【0018】尚、高圧流体の圧力:1500kgf/c
m2は、後述する実験例1の結果に基づいて設定されて
おり、被膜12の膜種TiNに対して、この皮膜12に
生じるドロップレット2を除去でき、かつ、良好な密着
性を有する皮膜12を被膜基材11から剥脱させない圧
力値である。また、高圧流体の衝撃力は、F=2×A×
P/100、F:衝撃力(kgf)、A:噴出口面積
(mm2)、P:高圧流体の圧力(kgf/cm2)、に
より求められ約1.47kgfである。The pressure of the high-pressure fluid: 1500 kgf / c
m 2 is set on the basis of the result of Experimental Example 1 described later, and a film which can remove droplets 2 generated in the film 12 and has good adhesion to the film type TiN of the film 12 12 is a pressure value at which the film 12 does not peel off from the coating substrate 11. The impact force of the high-pressure fluid is F = 2 × A ×
P / 100, F: impact force (kgf), A: ejection port area (mm 2 ), P: pressure of high-pressure fluid (kgf / cm 2 ), about 1.47 kgf.
【0019】そして、除去工程では、高圧ポンプ31の
作用で1500kgf/cm2の圧力の高圧水を噴射ノ
ズル32の3つの噴出口321から噴出させると共に、
噴射ノズル32を2000rpmの回転数で偏心回転さ
せる。次に、ワーク1を1mm/secの移動速度で移
動させると、このワーク1の被膜12の表面全体に均一
に高圧水が噴射されることとなり、この高圧水によりド
ロップレット2が皮膜12表面から除去される。In the removing step, high-pressure water having a pressure of 1500 kgf / cm 2 is jetted from the three jet ports 321 of the jet nozzle 32 by the action of the high-pressure pump 31.
The injection nozzle 32 is eccentrically rotated at a rotation speed of 2000 rpm. Next, when the work 1 is moved at a moving speed of 1 mm / sec, high-pressure water is sprayed uniformly on the entire surface of the coating 12 of the work 1, and the droplet 2 is moved from the surface of the coating 12 by the high-pressure water. Removed.
【0020】次に、評価工程では、ワーク1の皮膜12
に高圧水が噴射された後に、皮膜12の剥脱の有無に基
づいて被膜12の密着性の評価が行われる。つまり、図
4に示すように、ドロップレット2の除去処理前後のワ
ーク1において、皮膜12の剥脱のないワーク1A,1
Eは、良好な密着性を有する皮膜であると評価される。
これに対して、処理前後で皮膜12の剥脱があり、皮膜
の表面色(金色)及び被膜基材の表面色(黒色)が混在
して見られるワーク1B,1C,1Dは、密着性の低い
皮膜であると評価される。尚、図4において、各ワーク
1A〜1Eの括弧内の数値は、従来のスクラッチ試験に
よるスクラッチ強度を示す。尚、本実施形態では、目視
検査により皮膜12の密着性を評価するようにしたが、
これに限定されず、例えば適宜撮影手段、画像処理手段
等により密着性を評価するようにしてもよい。また、本
実施形態では、噴射ノズル32を固定位置Bに固定して
除去工程を実施するようにしたが、これに限定されず、
例えばワークが金型等の複雑な形状の場合、即ち被膜形
状が複雑な場合には、その被膜形状に応じて噴射ノズル
を移動させ、被膜全体に均一な圧力でもって高圧流体を
噴射することができる。Next, in the evaluation step, the film 12
After the high-pressure water is sprayed, the adhesion of the coating 12 is evaluated based on whether or not the coating 12 has peeled off. That is, as shown in FIG. 4, in the work 1 before and after the removal process of the droplet 2, the work 1A, 1
E is evaluated as a film having good adhesion.
On the other hand, the workpieces 1B, 1C, and 1D in which the coating 12 is exfoliated before and after the treatment, and the surface color (gold) of the coating and the surface color (black) of the coating base material are mixed, have low adhesion. It is evaluated as a film. In FIG. 4, the numerical values in parentheses of each of the works 1A to 1E indicate the scratch strength obtained by a conventional scratch test. In the present embodiment, the adhesion of the film 12 is evaluated by visual inspection.
The present invention is not limited to this. For example, the adhesion may be appropriately evaluated by a photographing unit, an image processing unit, or the like. Further, in the present embodiment, the removal step is performed by fixing the injection nozzle 32 at the fixed position B, but is not limited thereto.
For example, when the workpiece has a complicated shape such as a mold, that is, when the coating shape is complicated, the injection nozzle is moved according to the coating shape, and a high-pressure fluid is injected with a uniform pressure over the entire coating. it can.
【0021】このように評価工程で良品であると評価さ
れたワーク1では、図5に示すように、皮膜12の状態
として、キズや摩耗等の損傷のない良好な表面形状を示
し、さらに、図6,7に示すように、問題となる粒径
(0.1〜2μm)のドロップレット2は除去ムラがな
く一様に除去されており、外観光沢の低下は見られなか
った。As shown in FIG. 5, in the work 1 evaluated as good in the evaluation process, as shown in FIG. 5, the state of the film 12 shows a good surface shape without damage such as scratches and abrasion. As shown in FIGS. 6 and 7, droplets 2 having a problematic particle size (0.1 to 2 μm) were uniformly removed without unevenness in removal, and no reduction in appearance gloss was observed.
【0022】ここで、本実施形態の除去方法によりドロ
ップレット2を除去したワーク1に対して摩擦摩耗試験
を行った。この試験では、図8に示すように、SUJ2
製のボール4をワーク1の上面に対して、周速:2m/
sec、面圧:50kgf/cm2で転動させ、その際
のボール4の摩耗量を測定した。尚、比較例として従来
のラップ処理によりドロップレット2を除去したワーク
1に対して同様の条件で摩擦摩耗試験を行い、ボール4
の摩耗量を測定した。その結果、図9に示すように、本
実施形態では、発生するボール摩耗量が比較例に比べ約
1/4程度であり、TiN皮膜の機能の1つである相手
攻撃性が小さいと言える。Here, a friction and wear test was performed on the workpiece 1 from which the droplets 2 were removed by the removing method of the present embodiment. In this test, as shown in FIG.
Made of a ball 4 made of a steel material with respect to the upper surface of the work 1 at a peripheral speed of 2 m
The ball 4 was rolled at a surface pressure of 50 kgf / cm 2 for 2 seconds, and the wear amount of the ball 4 at that time was measured. As a comparative example, a friction and wear test was performed on the work 1 from which the droplet 2 was removed by the conventional lapping process under the same conditions, and the ball 4 was removed.
Was measured for the amount of wear. As a result, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, the amount of generated ball abrasion is about 4 of that in the comparative example, and it can be said that the opponent aggressiveness, which is one of the functions of the TiN film, is small.
【0023】さらに、上述の評価工程では、ワーク1表
面の色の違いに基づく目視検査により容易かつ確実に密
着性を評価することができる。また、ワークの被膜表面
の比較的広い面域で表面変化(剥脱による色変化)が表
れるのでより容易かつ確実に評価することができる。ま
た、密着性が低いと評価されたワークには、従来のスク
ラッチ試験のようにキズ等がつくことがないので、この
ワークを再度使用できる。Further, in the above-described evaluation step, the adhesion can be easily and reliably evaluated by a visual inspection based on a difference in color of the surface of the work 1. Further, since a surface change (color change due to exfoliation) appears in a relatively large surface area of the coating film surface of the work, the evaluation can be performed more easily and reliably. In addition, a work evaluated to have low adhesion does not have a flaw or the like unlike the conventional scratch test, so that the work can be used again.
【0024】次に、本発明法のドロップレットの除去方
法において、各種除去条件を変更した際、変更した除去
条件とドロップレットの除去量との相関を検討するため
に行った実験例1〜5について説明する。Next, in the droplet removal method of the present invention, when various removal conditions were changed, Experimental Examples 1 to 5 were conducted to examine the correlation between the changed removal conditions and the amount of droplet removal. Will be described.
【0025】実験例1では、高圧流体の圧力とドロップ
レットの残存量との相関を検討した。ワークとして、上
述の実施形態と同様にTiN皮膜を形成したものを使用
した。また、除去条件として、高圧流体の種類:水、ワ
ークの移動速度:1mm/sec、噴射距離L:25m
m、噴射角度Q:90°、ノズル口径:0.18mm、
噴射口数:3つ、噴射ノズルの回転数:2000rp
m、高圧流体の偏心径d2:10mm、パス数:1回を
設定した。本実験例1によると、図10(a)に示すよう
に、高圧流体の圧力が1000kgf/cm2以上でド
ロップレットの除去効率が向上しており、1500kg
f/cm2以上でほとんどのドロップレットを除去でる
ことが分かる。従って、TiN皮膜のドロップレットを
除去するには、高圧流体の圧力として1000kgf/
cm2以上が好ましい(より好ましくは1500kgf
/cm2以上)。ただし、高圧流体の圧力が4000k
gf/cm2を超えると、良好な密着性を有するTiN
皮膜自体を剥脱させてしまうため4000kgf/cm
2以下である必要がある。In Experimental Example 1, the correlation between the pressure of the high-pressure fluid and the remaining amount of droplets was examined. As the work, a work on which a TiN film was formed in the same manner as in the above embodiment was used. The removal conditions include the type of high-pressure fluid: water, the moving speed of the workpiece: 1 mm / sec, and the injection distance L: 25 m
m, injection angle Q: 90 °, nozzle diameter: 0.18 mm,
Number of injection ports: 3, number of rotation of injection nozzle: 2000 rpm
m, the eccentric diameter d2 of the high-pressure fluid: 10 mm, and the number of passes: 1. According to the first experimental example, as shown in FIG. 10 (a), when the pressure of the high-pressure fluid is 1000 kgf / cm 2 or more, the droplet removal efficiency is improved, and
It can be seen that most droplets can be removed at f / cm 2 or more. Therefore, in order to remove the droplets of the TiN film, the pressure of the high-pressure fluid is 1000 kgf /
cm 2 or more (more preferably, 1500 kgf
/ Cm 2 or more). However, the pressure of the high pressure fluid is 4000k
If it exceeds gf / cm 2 , TiN having good adhesion
4000 kgf / cm to remove the film itself
Must be 2 or less.
【0026】実験例2では、噴射ノズルの噴射角度とド
ロップレットの残存量との相関を検討した。ワークとし
て、上述の実験例1と同様なものを使用した。また、除
去条件として、噴射角度Qを任意の値に変更し、高圧流
体の圧力を1500kgf/cm2とした以外は実験例
1と同様の設定とした。本実験例2によると、図10
(b)に示すように、噴射角度Qが90°でほとんどのド
ロップレットを除去できることが分かる。従って、Ti
N皮膜のドロップレットを除去するには、噴射角度Qを
約90°として高圧流体が被膜表面に略垂直にあたるよ
うに構成することが好ましい。In Experimental Example 2, the correlation between the ejection angle of the ejection nozzle and the remaining amount of the droplet was examined. As the work, the same work as that of the above-described experimental example 1 was used. Further, as the removal conditions, the same settings as in Experimental Example 1 were made except that the injection angle Q was changed to an arbitrary value and the pressure of the high-pressure fluid was set to 1500 kgf / cm 2 . According to Experimental Example 2, FIG.
As shown in (b), it can be seen that most droplets can be removed when the injection angle Q is 90 °. Therefore, Ti
In order to remove the droplets of the N film, it is preferable that the spray angle Q is set to about 90 ° so that the high-pressure fluid is substantially perpendicular to the film surface.
【0027】実験例3では、パス数とドロップレットの
残存量との相関を検討した。ワークとして、上述の実験
例1と同様なものを使用した。また、除去条件として、
パス数を任意の値に変更し、高圧流体の圧力を1500
kgf/cm2とした以外は実験例1と同様の設定とし
た。本実験例3によると、図10(c)に示すように、パ
ス数を増やせばドロップレットの除去効率が向上するこ
とが分かる。In Experimental Example 3, the correlation between the number of passes and the remaining amount of droplets was examined. As the work, the same work as that of the above-described experimental example 1 was used. Also, as removal conditions,
Change the number of passes to an arbitrary value and increase the pressure of the high-pressure fluid to 1500.
The settings were the same as in Experimental Example 1 except that kgf / cm 2 was used. According to Experimental Example 3, as shown in FIG. 10C, it can be seen that the efficiency of droplet removal is improved by increasing the number of passes.
【0028】実験例4では、噴射ノズルの噴射距離Lと
ドロップレットの残存量との相関を検討した。ワークと
して、上述の実験例1と同様なものを使用した。また、
除去条件として、噴射距離Lを25mm及び50mmの
2者とし、高圧流体の圧力を1500kgf/cm2と
した以外は実験例1と同様の設定とした。本実験例4に
よると、図11(a)に示すように、噴射距離Lが短い方
がドロップレットの除去効率が向上することが分かる。In Experimental Example 4, the correlation between the ejection distance L of the ejection nozzle and the remaining amount of the droplet was examined. As the work, the same work as that of the above-described experimental example 1 was used. Also,
The removal conditions were the same as in Experimental Example 1, except that the injection distance L was 25 mm and 50 mm, and the pressure of the high-pressure fluid was 1500 kgf / cm 2 . According to Experimental Example 4, as shown in FIG. 11A, it can be seen that the shorter the injection distance L, the higher the droplet removal efficiency.
【0029】実験例5では、噴射噴射ノズルのノズル口
径とドロップレットの残存量との相関を検討した。ワー
クとして、上述の実験例1と同様なものを使用した。ま
た、除去条件として、ノズル口径及びパス数を夫々3つ
の値に変更し、高圧流体の圧力を1500kgf/cm
2とした以外は実験例1と同様の値に設定した。本実験
例5によると、図11(b)に示すように、ノズル口径が
大きな方がドロップレットの除去効率が高いことが分か
る。これは、ノズル径が大きいほど上述した衝撃力が大
きな値となるためである。In Experimental Example 5, the correlation between the nozzle diameter of the injection nozzle and the remaining amount of droplets was examined. As the work, the same work as that of the above-described experimental example 1 was used. As the removal conditions, the nozzle diameter and the number of passes were changed to three values, respectively, and the pressure of the high-pressure fluid was changed to 1500 kgf / cm.
Except for using 2 was set to a value similar to that of Experimental Example 1. According to Experimental Example 5, as shown in FIG. 11B, it can be seen that the larger the nozzle diameter, the higher the droplet removal efficiency. This is because the larger the nozzle diameter, the larger the above-mentioned impact force becomes.
【0030】[0030]
【発明の効果】請求項1記載のドロップレット除去方法
によると、アーク式物理的蒸着処理で形成されるコーテ
ィング皮膜のドロップレットを、皮膜を損傷することな
く容易かつ確実に除去できる。また、請求項2記載のド
ロップレット除去方法によると、請求項1記載の方法に
よる効果に加え、皮膜の密着性を容易かつ確実に評価す
ることができる。According to the droplet removing method of the present invention, the droplets of the coating film formed by the arc type physical vapor deposition can be easily and surely removed without damaging the film. Further, according to the droplet removing method of the second aspect, in addition to the effect of the method of the first aspect, the adhesion of the film can be easily and reliably evaluated.
【図1】本実施形態のドロップレット除去方法を説明す
るための説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram for describing a droplet removing method according to an embodiment.
【図2】図1の要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
【図3】噴射ノズルを説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an injection nozzle.
【図4】評価工程を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an evaluation step.
【図5】ドロップレット除去後の皮膜の表面形状を説明
するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a surface shape of a film after droplet removal.
【図6】同じく、光学顕微鏡写真による説明図である。FIG. 6 is also an explanatory view based on an optical microscope photograph.
【図7】同じく、3次元映像による説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram also using a three-dimensional image.
【図8】ドロップレット除去後の皮膜の摩擦摩耗試験を
説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a friction and wear test of a film after droplet removal.
【図9】本実施形態法と従来ラップ処理法によるドロッ
プレット除去後の皮膜の相手攻撃性を比較説明するため
の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for comparing and explaining the opposing aggressiveness of the film after droplet removal by the method of the present embodiment and the conventional lapping method.
【図10】各種除去条件とドロップレットの除去効率と
の相関を検討するための実験例を説明するための説明図
であり、(a)は実験例1による結果を示し、(b)は
実験例2による結果を示し、(c)は実験例3による結
果を示す。FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams for explaining an experimental example for examining the correlation between various removal conditions and droplet removal efficiency, wherein FIG. 10A shows the results of Experimental Example 1, and FIG. The results according to Example 2 are shown, and (c) shows the results according to Experimental Example 3.
【図11】同じく、実験例を説明するための説明図であ
り、(a)は実験例4による結果を示し、(b)は実験
例5による結果を示す。FIGS. 11A and 11B are explanatory diagrams for explaining an experimental example, wherein FIG. 11A shows the result of Experimental Example 4 and FIG. 11B shows the result of Experimental Example 5.
【図12】従来のラップ処理法によるドロップレット除
去方法を説明するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a droplet removing method by a conventional wrapping method.
【図13】従来のラップ処理法によるドロップレット除
去後の皮膜の表面形状を説明するための説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a surface shape of a film after removing a droplet by a conventional lapping method.
2;ドロップレット、11;被膜基材、12;コーティ
ング皮膜。2; Droplet, 11; Coating substrate, 12; Coating film.
Claims (2)
ーティング皮膜の表面に、高圧流体を噴射してドロップ
レットを除去することを特徴とするコーティング皮膜の
ドロップレット除去方法。1. A method for removing droplets of a coating film, comprising spraying a high-pressure fluid onto a surface of the coating film formed by an arc-type physical vapor deposition process to remove droplets.
ーティング皮膜の表面に、高圧流体を噴射してドロップ
レットを除去する除去工程と、該除去工程の際の前記コ
ーティング皮膜の剥脱の有無に基づいて該コーティング
皮膜の密着性を評価する評価工程とを備えることを特徴
とするコーティング皮膜の密着性評価方法。2. A removing step of injecting a high-pressure fluid onto a surface of a coating film formed by an arc-type physical vapor deposition process to remove droplets, and determining whether the coating film has peeled off during the removing step. Evaluating the adhesion of the coating film based on the evaluation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001163406A JP2002356773A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for removing droplet of coating film, and method for evaluating adhesivity of coating film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001163406A JP2002356773A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for removing droplet of coating film, and method for evaluating adhesivity of coating film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=19006385
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001163406A Pending JP2002356773A (en) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | Method for removing droplet of coating film, and method for evaluating adhesivity of coating film |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101245708B1 (en) | 2010-12-23 | 2013-03-25 | 주식회사 포스코 | Apparatus for removing metallic oxide of test specimen |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001163406A patent/JP2002356773A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101245708B1 (en) | 2010-12-23 | 2013-03-25 | 주식회사 포스코 | Apparatus for removing metallic oxide of test specimen |
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