JP2002508448A - プラズマ硼化処理 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
この発明は、反応槽（１０）に硼素供給媒体を含むガス媒体を導入し、反応槽（１０）内でグロー放電を発生させて、プラズマ硼化処理により表面に硼化物の膜を形成する方法および、特に前記方法を実施するのに適した装置に関する。例えば金属表面をプラズマ硼化処理する周知の方法には、穴のない硼化物の膜を与えなく、産業上のロット生産に適していないという難点がある。この発明による方法は、プラズマ中の励起されている硼素粒子の成分を高めるように、反応槽（１０）の処理スペース（１１）内で発生するプラズマの発生のパラメータを選択しなければならないという知識に基づく。そのようにして穴のない硼化物の膜となる。この発明による方法は、例えば耐磨耗性の高い表面を有する必要のある部品を被覆するのに適する。何故なら、それ等は高い応力を受けるからであり、例えば歯車、カムシャフト等である。硼化物の膜の形成に影響を与える処理パラメータは、例えばプラズマを発生する時の電圧、デューティー比、圧力であり、応槽（１０）に導入されるガス媒体中の硼素供給媒体の含有量と残りの成分である。
Description
【０００１】 この発明は、硼素供給媒体を含むガス媒体を反応槽に導入し、反応槽内でグロ
ー放電を発生させてプラズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法
およびそのような方法を使用する適当な装置に関する。
ー放電を発生させてプラズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法
およびそのような方法を使用する適当な装置に関する。
【０００２】 熱化学処理法に対して枚挙される硼化処理により、主として金属部品に磨耗性
と付着性の大きい摩擦応力に対して顕著に保護を与える耐磨耗性の表面層を発生
させることができる。産業上使用される硼化処理は今まで例えば粉末またはペー
ストの形態の固体硼素供給媒体で処理されている。しかし、これ等の方法には硼
化物の発生を特定の応用ケースに制限し、同程度の磨耗保護を伴う代わりの処理
が存在しないという一連の難点がある。これ等の難点には、例えば処置による手
作業の経費が高いこともある。部品を粉末の中に封入する必要があったり、硼化
剤ペーストを塗布する必要があり、それに続き硼化剤を除去する必要がある。硼
化剤の残りは環境生態的な理由により適当な廃棄物処理場に廃棄する必要がある
。周知の方法はしばしば調整できないか、あるいは十分調整できない。この方法
の自動化は可能ではない。
と付着性の大きい摩擦応力に対して顕著に保護を与える耐磨耗性の表面層を発生
させることができる。産業上使用される硼化処理は今まで例えば粉末またはペー
ストの形態の固体硼素供給媒体で処理されている。しかし、これ等の方法には硼
化物の発生を特定の応用ケースに制限し、同程度の磨耗保護を伴う代わりの処理
が存在しないという一連の難点がある。これ等の難点には、例えば処置による手
作業の経費が高いこともある。部品を粉末の中に封入する必要があったり、硼化
剤ペーストを塗布する必要があり、それに続き硼化剤を除去する必要がある。硼
化剤の残りは環境生態的な理由により適当な廃棄物処理場に廃棄する必要がある
。周知の方法はしばしば調整できないか、あるいは十分調整できない。この方法
の自動化は可能ではない。
【０００３】 それ故、反応槽に硼素供給媒体を含むガス媒体を導入し、反応槽内でグロー放
電を発生させ、プラズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法が開
発されている。このような方法は、例えばドイツ特許第 196 02 639 号明細書に
開示されている。この明細書では、例えば金属表面をプラズマ硼化処理でこの問
題が既に語られていた。この問題はその中に硼素成分の少なくない膜が生じるこ
とにある。これは硼化された表面の耐磨耗性に対してマイナスに作用する。前記
明細書に記載されているように、プラズマ硼化処理方法も工業的な大量生産への
応用に発展していない。
電を発生させ、プラズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法が開
発されている。このような方法は、例えばドイツ特許第 196 02 639 号明細書に
開示されている。この明細書では、例えば金属表面をプラズマ硼化処理でこの問
題が既に語られていた。この問題はその中に硼素成分の少なくない膜が生じるこ
とにある。これは硼化された表面の耐磨耗性に対してマイナスに作用する。前記
明細書に記載されているように、プラズマ硼化処理方法も工業的な大量生産への
応用に発展していない。
【０００４】 この発明の課題は、穴のない硼化処理された表面を確実に与え、それ故に工業
的な大量生産の利用に適した冒頭に述べた種類の方法を提供することにある。
的な大量生産の利用に適した冒頭に述べた種類の方法を提供することにある。
【０００５】 上記の課題の解決策は請求項１あるいは独立請求項２，３または４の特徴構成
を備えた冒頭に述べた種類のこの発明による方法を提供する。
を備えた冒頭に述べた種類のこの発明による方法を提供する。
【０００６】 更に、この発明は、硼素供給媒体を含むガス媒体を導入し、内部に請求項２０
の構成によりグロー放電を発生させる処理スペースを備えた反応槽を有し、プラ
ズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法に関する。この装置は前
記実施態様の一つによるこの発明の方法を実施するのに適し、更に以下により詳
しく説明される。
の構成によりグロー放電を発生させる処理スペースを備えた反応槽を有し、プラ
ズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を形成する方法に関する。この装置は前
記実施態様の一つによるこの発明の方法を実施するのに適し、更に以下により詳
しく説明される。
【０００７】 先ず、種々の実施態様のこの発明による方法をより詳しく説明する。広範な研
究によりプラズマ硼化処理では反応槽の処理スペース内で発生するプラズマを発
生させるパラメータの選択が大変重要であることが確認できる。驚くことに、こ
れ等のパラメータはプラズマ中に励起されている硼素粒子の成分が増大するよう
に選択すると有利であることが確認された。プラズマに励起されている硼素の成
分が増大すると、硼素の少ない膜となる。これはこの発明による方法に対する開
発作業の範囲内で、例えば発光分析もしくはプラズマ分析により立証される。こ
れに反して、プラズマ中に励起されているＢＣl 粒子の成分が増加すると、硼素
の多い膜となり、これは上で既に説明した理由により避けるべきである。本発明
者は研究の範囲内でプラズマの発生に関して、また反応槽に導入すべきガス媒体
内に含まれる個々の成分に関する種々のパラメータが励起されている硼素粒子の
努力すべき含有量に影響を与えることを確認した。大切なことは、望ましい穴の
少ない膜を得るのにプラズマ中で励起されている硼素に対して一定のしきい値が
生じることにある。
究によりプラズマ硼化処理では反応槽の処理スペース内で発生するプラズマを発
生させるパラメータの選択が大変重要であることが確認できる。驚くことに、こ
れ等のパラメータはプラズマ中に励起されている硼素粒子の成分が増大するよう
に選択すると有利であることが確認された。プラズマに励起されている硼素の成
分が増大すると、硼素の少ない膜となる。これはこの発明による方法に対する開
発作業の範囲内で、例えば発光分析もしくはプラズマ分析により立証される。こ
れに反して、プラズマ中に励起されているＢＣl 粒子の成分が増加すると、硼素
の多い膜となり、これは上で既に説明した理由により避けるべきである。本発明
者は研究の範囲内でプラズマの発生に関して、また反応槽に導入すべきガス媒体
内に含まれる個々の成分に関する種々のパラメータが励起されている硼素粒子の
努力すべき含有量に影響を与えることを確認した。大切なことは、望ましい穴の
少ない膜を得るのにプラズマ中で励起されている硼素に対して一定のしきい値が
生じることにある。
【０００８】 この発明による硼化処理方法の実施態様の範囲内ではグロー放電を好ましくは
パルス化された直流電圧で発生させる。その場合、驚くべきことには、電圧パル
スの時間的長さの間と次のパルス休止の比として決まるデューティー比が励起さ
れている硼素粒子の成分を多くするという望ましくすること、およびそれによる
プラズマ発生の制御を努力して可能にすることが見出された。この発明の方法に
よれば、前記のデューティー比は 1.1以上であるべきで、好ましくは大体 1.25
：１〜５：１の間にあるべきで、更に好ましくは 1.5：１と 3.5：１の間の範囲
にあるべきである。更に、周期の期間、つまり電圧パルスとパルス休止の時間期
間の和は約 230μs 以下、特に ≧ 50 μs であると有利である。
パルス化された直流電圧で発生させる。その場合、驚くべきことには、電圧パル
スの時間的長さの間と次のパルス休止の比として決まるデューティー比が励起さ
れている硼素粒子の成分を多くするという望ましくすること、およびそれによる
プラズマ発生の制御を努力して可能にすることが見出された。この発明の方法に
よれば、前記のデューティー比は 1.1以上であるべきで、好ましくは大体 1.25
：１〜５：１の間にあるべきで、更に好ましくは 1.5：１と 3.5：１の間の範囲
にあるべきである。更に、周期の期間、つまり電圧パルスとパルス休止の時間期
間の和は約 230μs 以下、特に ≧ 50 μs であると有利である。
【０００９】 更に、一実施態様のこの発明による方法では周期の期間が約 230μs 以下であ
って 50 μs 以上、例えば約 210μs であると有利である。グロー放電を発生す
るパルス化された直流電流のために印加する電圧は、この発明による方法の一実
施例によれば、約 500ボルトと約 1000 ボルトの間の範囲、好ましくは約 600ボ
ルトと約 900ボルトの間の範囲、更に好ましくは約 650ボルトと約 800ボルトの
間の範囲 にあると有利である。更に、より高い電圧で作業する場合、より長い
パルス期間を使用すると有利であることが分かった。しかし、主に上に述べた電
圧範囲内のより低い電圧を印加する場合でも良好な結果を得ることができる。そ
の場合、ここでは反応槽に導入されるガス媒体の個々の成分の組成も影響を及ぼ
す。
って 50 μs 以上、例えば約 210μs であると有利である。グロー放電を発生す
るパルス化された直流電流のために印加する電圧は、この発明による方法の一実
施例によれば、約 500ボルトと約 1000 ボルトの間の範囲、好ましくは約 600ボ
ルトと約 900ボルトの間の範囲、更に好ましくは約 650ボルトと約 800ボルトの
間の範囲 にあると有利である。更に、より高い電圧で作業する場合、より長い
パルス期間を使用すると有利であることが分かった。しかし、主に上に述べた電
圧範囲内のより低い電圧を印加する場合でも良好な結果を得ることができる。そ
の場合、ここでは反応槽に導入されるガス媒体の個々の成分の組成も影響を及ぼ
す。
【００１０】 好ましくは、この発明による方法の範囲内で反応槽に導入されるガス媒体の第
一成分として三ハロゲン化硼素、例えば三塩化硼素あるいは三弗化硼素の形の硼
素供給媒体を使用すると好ましい。ガス媒体の第二成分としてガス状の水素を使
用すると好ましく、場合によって、ガス媒体の第三成分として不活性ガス、例え
ばアルゴンを使用する。第三成分としてアルゴンを使用する場合、この発明によ
る方法の範囲内でより低い電圧を使用しても良好な硼化物の膜を発生させること
ができる。
一成分として三ハロゲン化硼素、例えば三塩化硼素あるいは三弗化硼素の形の硼
素供給媒体を使用すると好ましい。ガス媒体の第二成分としてガス状の水素を使
用すると好ましく、場合によって、ガス媒体の第三成分として不活性ガス、例え
ばアルゴンを使用する。第三成分としてアルゴンを使用する場合、この発明によ
る方法の範囲内でより低い電圧を使用しても良好な硼化物の膜を発生させること
ができる。
【００１１】 導入するガス媒体内の硼素供給媒体としての三ハロゲン化硼素の含有量は通常
この発明による方法の結果に影響を与える。三ハロゲン化硼素の含有量は少なす
ぎるべきでなく、通常１容積％以下であるべきでない。何故なら、その時には通
常適当な硼化物膜が得られないからである。好ましくは、この発明による方法の
実施態様の範囲内では三ハロゲン化硼素の分量は約２容積％〜 50 容積％の範囲
内にあると有利である。その場合、もっとも、分量が多過ぎると三ハロゲン化硼
素の損失が比較的多くなることに注意すべきである。この三ハロゲン化硼素の損
失は反応槽の排ガスで見出され、これにより排ガスを排出したり洗浄する場合の
経費を高める。この発明による方法の範囲内では、主に約２容積％と 10 容積％
の間の範囲の三ハロゲン化硼素の分量、例えば約 7.5容積％の三ハロゲン化硼素
で作業すれば、特に良好な結果が得られる。この発明による方法の範囲内でガス
媒体の第三成分として不活性を使用する場合には、不活性ガス、例えばアルゴン
の分量は好ましくは約０容積％と約 20 容積％の間の範囲内にある。第二成分と
しては、両方の他の成分、三ハロゲン化硼素と不活性ガスに対して上に指定した
好ましい範囲から与えられるガス媒体の残量に相当する量のガス状の水素を使用
すると有利である。
この発明による方法の結果に影響を与える。三ハロゲン化硼素の含有量は少なす
ぎるべきでなく、通常１容積％以下であるべきでない。何故なら、その時には通
常適当な硼化物膜が得られないからである。好ましくは、この発明による方法の
実施態様の範囲内では三ハロゲン化硼素の分量は約２容積％〜 50 容積％の範囲
内にあると有利である。その場合、もっとも、分量が多過ぎると三ハロゲン化硼
素の損失が比較的多くなることに注意すべきである。この三ハロゲン化硼素の損
失は反応槽の排ガスで見出され、これにより排ガスを排出したり洗浄する場合の
経費を高める。この発明による方法の範囲内では、主に約２容積％と 10 容積％
の間の範囲の三ハロゲン化硼素の分量、例えば約 7.5容積％の三ハロゲン化硼素
で作業すれば、特に良好な結果が得られる。この発明による方法の範囲内でガス
媒体の第三成分として不活性を使用する場合には、不活性ガス、例えばアルゴン
の分量は好ましくは約０容積％と約 20 容積％の間の範囲内にある。第二成分と
しては、両方の他の成分、三ハロゲン化硼素と不活性ガスに対して上に指定した
好ましい範囲から与えられるガス媒体の残量に相当する量のガス状の水素を使用
すると有利である。
【００１２】 この発明による方法では、主に低圧力範囲、例えば約 0.5と約 15 hＰa ，主 に約１〜10 hＰa の範囲で作用を行う。
【００１３】 目指す効果を得るために望ましいパラメータの調整は、例えばプラズマ中で励
起されている硼素粒子の分量を分析で測定し、電圧、デューティー比、周波数、
温度、圧力等のような、グロー放電を発生させる処理パラメータの一つまたはそ
れ以上を適当に可変するように行われる。
起されている硼素粒子の分量を分析で測定し、電圧、デューティー比、周波数、
温度、圧力等のような、グロー放電を発生させる処理パラメータの一つまたはそ
れ以上を適当に可変するように行われる。
【００１４】 この発明による方法の一実施態様によれば、硼化物の膜の発生は複数の工程で
も行われる。その場合、例えば第一工程で低い処理温度で処理され、これにより
穴の形成にも責任を負うプラズマ中のハロゲン化物の形成を抑制する。この第一
工程では、先ず腐食に対して強く、薄いが閉じている硼化物の膜を形成する。こ
れに続き、第二の処理工程では処理温度を上げ、これにより硼素粒子の拡散とそ
れに結びつく膜厚の厚い膜を形成するに有利に働く。そのような二段または、場
合によっては、多段の処理で、例えばここでは処理温度のようなパラメータを可
変する場合でも、残りの処理パラメータの選択は、プラズマ中に励起されている
硼素粒子の分量ができる限り高まり、硼化物の形成反応に都合よくなり、腐食を
防止するようにも行われる。
も行われる。その場合、例えば第一工程で低い処理温度で処理され、これにより
穴の形成にも責任を負うプラズマ中のハロゲン化物の形成を抑制する。この第一
工程では、先ず腐食に対して強く、薄いが閉じている硼化物の膜を形成する。こ
れに続き、第二の処理工程では処理温度を上げ、これにより硼素粒子の拡散とそ
れに結びつく膜厚の厚い膜を形成するに有利に働く。そのような二段または、場
合によっては、多段の処理で、例えばここでは処理温度のようなパラメータを可
変する場合でも、残りの処理パラメータの選択は、プラズマ中に励起されている
硼素粒子の分量ができる限り高まり、硼化物の形成反応に都合よくなり、腐食を
防止するようにも行われる。
【００１５】 この発明による方法の範囲内ではプラズマにより調節可能な電流は通常著しい
影響を与えることが示されている。互いに競合する二つの反応として、処理雰囲
気内にある塩素類による膜特性の影響あるいは穴形成の抑制、および硼化物形成
の助成は、これ等の反応と残りのプラズマパラメータにより定まる。前記デュー
ーティー比およびガス組成に応じて、一定に調節すべき電圧により高い粒子密度
の硼素を出力する種に特徴のあるプラズマ状態が得られるので、硼化物の形成が
有利に行われる。このプラズマ状態の分析は、例えば吸光分析により行える。そ
の場合、特に励起されている硼素、励起されているＢＣl の信号およびＣl* 信 号が膜特性を最適化するために使用されることが示されている。分析方法が高Ｂ
信号を示す処理方法が望ましいと立証されている。これは、例えば好ましくは約
650ボルト〜 800ボルトの平均範囲の電圧を用いて可能である。その場合、更に
ガス媒体中の三ハロゲン化硼素の分量とパルス化された直流電流のデューティー
比が大切である。この発明による方法は工業応用に適し、ロット生産のために開
発される。一定の硼素供給媒体を用いて動作する冒頭に述べた種類の他の周知の
硼化処理に比べて、ガス状の硼素供給媒体を用いるプラズマ硼化処理は著しい改
良の可能性を示す。処理すべき部品の取扱を最小に低減できる。この発明による
方法は自動化に適する。処理時間を変更することにより、この発明の方法の範囲
内で組成の可変が可能であるので、これにより膜形成に影響を与えることができ
、その場合、特にＦeＢの形成の防止に払う必要がある。更に、この発明による 方法は環境問題にも配慮している。何故なら、排出すべき硼化剤の残量を最小に
できるからである。
影響を与えることが示されている。互いに競合する二つの反応として、処理雰囲
気内にある塩素類による膜特性の影響あるいは穴形成の抑制、および硼化物形成
の助成は、これ等の反応と残りのプラズマパラメータにより定まる。前記デュー
ーティー比およびガス組成に応じて、一定に調節すべき電圧により高い粒子密度
の硼素を出力する種に特徴のあるプラズマ状態が得られるので、硼化物の形成が
有利に行われる。このプラズマ状態の分析は、例えば吸光分析により行える。そ
の場合、特に励起されている硼素、励起されているＢＣl の信号およびＣl* 信 号が膜特性を最適化するために使用されることが示されている。分析方法が高Ｂ
信号を示す処理方法が望ましいと立証されている。これは、例えば好ましくは約
650ボルト〜 800ボルトの平均範囲の電圧を用いて可能である。その場合、更に
ガス媒体中の三ハロゲン化硼素の分量とパルス化された直流電流のデューティー
比が大切である。この発明による方法は工業応用に適し、ロット生産のために開
発される。一定の硼素供給媒体を用いて動作する冒頭に述べた種類の他の周知の
硼化処理に比べて、ガス状の硼素供給媒体を用いるプラズマ硼化処理は著しい改
良の可能性を示す。処理すべき部品の取扱を最小に低減できる。この発明による
方法は自動化に適する。処理時間を変更することにより、この発明の方法の範囲
内で組成の可変が可能であるので、これにより膜形成に影響を与えることができ
、その場合、特にＦeＢの形成の防止に払う必要がある。更に、この発明による 方法は環境問題にも配慮している。何故なら、排出すべき硼化剤の残量を最小に
できるからである。
【００１６】 この発明による方法に対する産業上の応用範囲は、例えば磨耗あるいは腐食を
特に大きく受ける部品の表面の耐磨耗性を高めるため、金属部品を硼化処理する
ことにある。この発明による方法は、例えば自動車産業の部品に対する応用、特
に歯車、油圧タペット、カムシャフト、例えばクロス軸を有する油ポンプ駆動、
スパイラル歯車、更にバレル押出機、および高負荷を受ける他の構造部品に適す
る。
特に大きく受ける部品の表面の耐磨耗性を高めるため、金属部品を硼化処理する
ことにある。この発明による方法は、例えば自動車産業の部品に対する応用、特
に歯車、油圧タペット、カムシャフト、例えばクロス軸を有する油ポンプ駆動、
スパイラル歯車、更にバレル押出機、および高負荷を受ける他の構造部品に適す
る。
【００１７】 更に、この発明は硼素供給媒体を含むガス媒体を導入でき、グロー放電を発生
する反応槽を含む、プラズマ硼化処理により表面に硼化物の膜を形成する装置に
も関する。この発明による装置は、パルス幅および／またはパルス期間を可変で
きるパルス化された直流電圧を出力するプラズマ発生器を備えていることに特徴
がある。
する反応槽を含む、プラズマ硼化処理により表面に硼化物の膜を形成する装置に
も関する。この発明による装置は、パルス幅および／またはパルス期間を可変で
きるパルス化された直流電圧を出力するプラズマ発生器を備えていることに特徴
がある。
【００１８】 この発明による装置は、ガス媒体内のガスの一つまたはそれ以上の組成と流量
を測定および／または調整するため少なくとも一つの質量流量計を備えていると
有利である。何時も反応槽に導入されたガス媒体がどんな瞬時ガス組成を持って
いるのかを測定でき、それに基づきガス媒体の組成および／またはガス媒体中に
含まれるガスの一つまたはそれ以上のその時の流量を可変できる。これにより、
処理を影響を与えることができる。例えば、処理中に組成を可変して膜形成に影
響を与えることができ、これは再び、場合によって、検出されたプラズマ中の粒
子組成の分析結果に応じて影響を与えることができる。二つまたは三つの成分、
例えば三ハロゲン化硼素、水素および不活性ガスを含むガス媒体を用いて処理す
ると効果的である。それ故、三つの成分の各々の流量を測定および／または調整
するためにそれぞれ三つの質量流量計が存在すると有利である。
を測定および／または調整するため少なくとも一つの質量流量計を備えていると
有利である。何時も反応槽に導入されたガス媒体がどんな瞬時ガス組成を持って
いるのかを測定でき、それに基づきガス媒体の組成および／またはガス媒体中に
含まれるガスの一つまたはそれ以上のその時の流量を可変できる。これにより、
処理を影響を与えることができる。例えば、処理中に組成を可変して膜形成に影
響を与えることができ、これは再び、場合によって、検出されたプラズマ中の粒
子組成の分析結果に応じて影響を与えることができる。二つまたは三つの成分、
例えば三ハロゲン化硼素、水素および不活性ガスを含むガス媒体を用いて処理す
ると効果的である。それ故、三つの成分の各々の流量を測定および／または調整
するためにそれぞれ三つの質量流量計が存在すると有利である。
【００１９】 この発明による装置に対して、処理圧力を測定するため、ガスの種類に無関係
な圧力計を使用すると効果的である。このガスの種類に無関係な圧力計は好まし
くはコンピュータ制御により制御される。
な圧力計を使用すると効果的である。このガスの種類に無関係な圧力計は好まし
くはコンピュータ制御により制御される。
【００２０】 反応槽の処理スペース内のガスの分布は、例えばガスシャワーで行える。
【００２１】 更に、熱分解可能な硼素供給体の場合には、冷却されたガス導入部を使用する
と有利であることが立証されている。何故なら、そうすると導入された硼素供給
媒体の利用がより良くなるからである。
と有利であることが立証されている。何故なら、そうすると導入された硼素供給
媒体の利用がより良くなるからである。
【００２２】 更に、環境技術的な理由から、この発明の他の構成によれば、排ガス中の硼素
成分を最小にし、これによりこの方法の環境への負担を低減するため、排ガス処
理に対してガス浄化装置を使用すると有利である。これには、例えばガス浄化装
置が処理スペースに続く真空ポンプに後続するような装置を使用する。
成分を最小にし、これによりこの方法の環境への負担を低減するため、排ガス処
理に対してガス浄化装置を使用すると有利である。これには、例えばガス浄化装
置が処理スペースに続く真空ポンプに後続するような装置を使用する。
【００２３】 望む処理温度にするため、この発明の他の構成によれば、反応槽に補助加熱部
がある。
がある。
【００２４】 装置の請求項１６〜２５の何れか一つの構成を有する装置により実施される冒
頭に述べた種類の方法もこの発明に対象である。
頭に述べた種類の方法もこの発明に対象である。
【００２５】 以下、添付図面を参照して実施例に基づきこの発明をより詳しく説明する。
【００２６】 先ず、図１を参照しよう。この図面はプラズマ硼化処理により表面上に硼化物
の膜を形成するこの発明による方法で使用できるような設備の装置構造の様式を
示す。この設備にはプラズマを発生する処理スペース１１を有する反応槽１０が
ある。この反応槽１０の処理スペース１１には硼素供給媒体が供給され、この硼
素供給媒体はガス導入口１３と導入導管１３を介して処理スペース１１に達する
。この導入導管１３には処理ガスの個々の成分を導入する全部で三つの供給導管
が接続している。これ等の成分は、先ず第一に三ハロゲン化硼素、例えば三塩化
硼素あるいは三弗化硼素である。この酸化ハロゲン化硼素は、導入導管１３に合
流する分岐導管１４を介して導入される。第二成分は水素ガスであり、このガス
は導入導管１３に同じように合流する分岐導管１５を介して導入される。第三成
分は不活性ガス、例えばアルゴンであり、このガスは導入導管１３に同じように
合流する分岐導管１６を介して導入される。三つの成分に対して全て質量流量計
１７，１８，１９がそれぞれ設けてある。これ等の流量計により処理ガスの各成
分の流量を調整でき測定できる。
の膜を形成するこの発明による方法で使用できるような設備の装置構造の様式を
示す。この設備にはプラズマを発生する処理スペース１１を有する反応槽１０が
ある。この反応槽１０の処理スペース１１には硼素供給媒体が供給され、この硼
素供給媒体はガス導入口１３と導入導管１３を介して処理スペース１１に達する
。この導入導管１３には処理ガスの個々の成分を導入する全部で三つの供給導管
が接続している。これ等の成分は、先ず第一に三ハロゲン化硼素、例えば三塩化
硼素あるいは三弗化硼素である。この酸化ハロゲン化硼素は、導入導管１３に合
流する分岐導管１４を介して導入される。第二成分は水素ガスであり、このガス
は導入導管１３に同じように合流する分岐導管１５を介して導入される。第三成
分は不活性ガス、例えばアルゴンであり、このガスは導入導管１３に同じように
合流する分岐導管１６を介して導入される。三つの成分に対して全て質量流量計
１７，１８，１９がそれぞれ設けてある。これ等の流量計により処理ガスの各成
分の流量を調整でき測定できる。
【００２７】 反応槽１０には反応スペース１１内にあり二つの支持絶縁体と電流を流す支持
体（図示せず）の上に載っている帯電板２０がある。グロー放電を発生する電圧
の供給は模式的に示す電源導線２１を介して行われる。プラズマ発生器は、更に
以下にもっと説明するように、パルス幅あるいはパルス休止期間を可変できるパ
ルス化された直流電圧を出力する。
体（図示せず）の上に載っている帯電板２０がある。グロー放電を発生する電圧
の供給は模式的に示す電源導線２１を介して行われる。プラズマ発生器は、更に
以下にもっと説明するように、パルス幅あるいはパルス休止期間を可変できるパ
ルス化された直流電圧を出力する。
【００２８】 処理ガスの組成と流量は質量流量計１７，１８，１９により調節される。処理
圧力の測定は圧力の種類に無関係な圧力計で行われ、更にコンピュータ制御して
調整される。圧力測定と圧力調整は図に参照符号２２で示す装置により行われる
。この装置は導管２３を介して処理スペース１１に接続している。この導管２３
には圧力調整器２２に後続して真空ポンプ２４が続いている。この真空ポンプ２
４に後続してこの排ガス導管には充分な排ガス処理を与える排ガス浄化装置２５
がある。
圧力の測定は圧力の種類に無関係な圧力計で行われ、更にコンピュータ制御して
調整される。圧力測定と圧力調整は図に参照符号２２で示す装置により行われる
。この装置は導管２３を介して処理スペース１１に接続している。この導管２３
には圧力調整器２２に後続して真空ポンプ２４が続いている。この真空ポンプ２
４に後続してこの排ガス導管には充分な排ガス処理を与える排ガス浄化装置２５
がある。
【００２９】 プラズマ発生器の温度の調整は温度調整装置２６と導線２７を介して行われる
。
。
【００３０】 更に、この発明による設備は予備加熱部２８を利用できる。この予備加熱部は
処理スペース１１内で望まれる処理温度を得るために設けてある。
処理スペース１１内で望まれる処理温度を得るために設けてある。
【００３１】 硼化物の膜を形成するこの発明による方法は、主として低圧の範囲、例えば１
〜 10 hＰa の範囲で動作し、ガス雰囲気を電気的に活性化して支援される。処 理すべき（硼化処理すべき）部品は処理スペースの容器の壁に対して陰極にして
接続されている。好ましくは三ハロゲン化硼素、例えば三塩化硼素あるいは三弗
化硼素、水素および不活性ガスから成るガス媒体は処理スペース１１に供給され
、熱的な活性化の外に、グロー放電による電気的な活性を受ける。処理温度はそ
の時の部品の硼化すべき材料に依存し、例えば 700℃以上、好ましくは 800℃あ
るいはそれ以上である。
〜 10 hＰa の範囲で動作し、ガス雰囲気を電気的に活性化して支援される。処 理すべき（硼化処理すべき）部品は処理スペースの容器の壁に対して陰極にして
接続されている。好ましくは三ハロゲン化硼素、例えば三塩化硼素あるいは三弗
化硼素、水素および不活性ガスから成るガス媒体は処理スペース１１に供給され
、熱的な活性化の外に、グロー放電による電気的な活性を受ける。処理温度はそ
の時の部品の硼化すべき材料に依存し、例えば 700℃以上、好ましくは 800℃あ
るいはそれ以上である。
【００３２】 処理期間の前に不活性ガスのイオン照射により表面を活性化するためパルス化
された直流電圧を印加すると有利である。更に、処理中に活性励起されている硼
素粒子を発生させ、これ等の粒子が部品の表面に達し、そこで最初に拡散により
硼化物を形成する。三ハロゲン化硼素から生じる雰囲気中にあるハロゲンを低減
することは導入されたＨ2 ガスから生じるプラズマ中に発生した原子状の水素に
より支援される。
された直流電圧を印加すると有利である。更に、処理中に活性励起されている硼
素粒子を発生させ、これ等の粒子が部品の表面に達し、そこで最初に拡散により
硼化物を形成する。三ハロゲン化硼素から生じる雰囲気中にあるハロゲンを低減
することは導入されたＨ2 ガスから生じるプラズマ中に発生した原子状の水素に
より支援される。
【００３３】 図２のグラフはこの発明による方法にとって特に有利なようなパルス化された
直流電流に対する時間依存性の可能な電圧変化を例示的に示す。この電圧は例え
ば中央領域で 650ボルトであり、電圧パルスは例えば 160μs 維持され、パルス
休止期間は例えば 50 μs である。パルス休止期間は直流電圧パルスの期間より
約３倍短い。パルス期間は、この実施例の場合、210 μs であり、周波数は 4.7
62 kＨz となる。パルス休止期間に対するパルス期間の長さからの比として定義
されるデューティー比は、この実施例の場合、3.2 である。比較的高い電圧を使
用するとより長いパルス休止期間が必要であることが確認された。処理ガス内に
アルゴンガスを使用すると、例えば 500ボルト以上の範囲の比較的低い電圧でも
良好な結果を得ることができる。
直流電流に対する時間依存性の可能な電圧変化を例示的に示す。この電圧は例え
ば中央領域で 650ボルトであり、電圧パルスは例えば 160μs 維持され、パルス
休止期間は例えば 50 μs である。パルス休止期間は直流電圧パルスの期間より
約３倍短い。パルス期間は、この実施例の場合、210 μs であり、周波数は 4.7
62 kＨz となる。パルス休止期間に対するパルス期間の長さからの比として定義
されるデューティー比は、この実施例の場合、3.2 である。比較的高い電圧を使
用するとより長いパルス休止期間が必要であることが確認された。処理ガス内に
アルゴンガスを使用すると、例えば 500ボルト以上の範囲の比較的低い電圧でも
良好な結果を得ることができる。
【００３４】
【図１】 プラズマ硼化処理により表面上に硼化物の膜を発生するこの発明
による設備の単純化した模式図面を示す。
による設備の単純化した模式図面を示す。
【図２】 この発明による方法に使用されるパルス化された直流電流で電圧
の時間変化に関するグラフを示す。
の時間変化に関するグラフを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 更に、熱分解可能な硼素供給体の場合には、冷却されたガス導入部を使用する
と有利であることが立証されている。何故なら、そうすると導入された硼素供給
媒体の利用がより良くなるからである。
と有利であることが立証されている。何故なら、そうすると導入された硼素供給
媒体の利用がより良くなるからである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 更に、環境技術的な理由から、この発明の他の構成によれば、排ガス中の硼素
成分を最小にし、これによりこの方法の環境への負担を低減するため、排ガス処
理に対してガス浄化装置を使用すると有利である。これには、例えばガス浄化装
置が処理スペースに続く真空ポンプに後続するような装置を使用する。
成分を最小にし、これによりこの方法の環境への負担を低減するため、排ガス処
理に対してガス浄化装置を使用すると有利である。これには、例えばガス浄化装
置が処理スペースに続く真空ポンプに後続するような装置を使用する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 望む処理温度にするため、この発明の他の構成によれば、反応槽に補助加熱部
がある。
がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】 装置の請求項２１〜３０の何れか一つの構成を有する装置により実施される冒
頭に述べた種類の方法もこの発明に対象である。
頭に述べた種類の方法もこの発明に対象である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 以下、添付図面を参照して実施例に基づきこの発明をより詳しく説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 先ず、図１を参照しよう。この図面はプラズマ硼化処理により表面上に硼化物
の膜を形成するこの発明による方法で使用できるような設備の装置構造の様式を
示す。この設備にはプラズマを発生する処理スペース１１を有する反応槽１０が
ある。この反応槽１０の処理スペース１１には硼素供給媒体が供給され、この硼
素供給媒体はガス導入口１３と導入導管１３を介して処理スペース１１に達する
。この導入導管１３には処理ガスの個々の成分が導入される全部で三つの供給導
管が接続している。これ等の成分は、先ず第一に三ハロゲン化硼素、例えば三塩
化硼素あるいは三弗化硼素である。この酸化ハロゲン化硼素は、導入導管１３に
合流する分岐導管１４を介して導入される。第二成分は水素ガスであり、このガ
スは導入導管１３に同じように合流する分岐導管１５を介して導入される。第三
成分は不活性ガス、例えばアルゴンであり、このガスは導入導管１３に同じよう
に合流する分岐導管１６を介して導入される。三つの成分に対して全て質量流量
計１７，１８，１９がそれぞれ設けてある。これ等の流量計により処理ガスの各
成分の流量を調整でき測定できる。
の膜を形成するこの発明による方法で使用できるような設備の装置構造の様式を
示す。この設備にはプラズマを発生する処理スペース１１を有する反応槽１０が
ある。この反応槽１０の処理スペース１１には硼素供給媒体が供給され、この硼
素供給媒体はガス導入口１３と導入導管１３を介して処理スペース１１に達する
。この導入導管１３には処理ガスの個々の成分が導入される全部で三つの供給導
管が接続している。これ等の成分は、先ず第一に三ハロゲン化硼素、例えば三塩
化硼素あるいは三弗化硼素である。この酸化ハロゲン化硼素は、導入導管１３に
合流する分岐導管１４を介して導入される。第二成分は水素ガスであり、このガ
スは導入導管１３に同じように合流する分岐導管１５を介して導入される。第三
成分は不活性ガス、例えばアルゴンであり、このガスは導入導管１３に同じよう
に合流する分岐導管１６を介して導入される。三つの成分に対して全て質量流量
計１７，１８，１９がそれぞれ設けてある。これ等の流量計により処理ガスの各
成分の流量を調整でき測定できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー・キョン−チョン ドイツ連邦共和国、Ｄ−38124 ブラウン シュヴァイク、ロストッカーストラーセ、 14 (72)発明者 ビーマー・スヴェン ドイツ連邦共和国、Ｄ−38100 ブラウン シュヴァイク、エヒテルンストラーセ、17 Ｆターム(参考） 4K028 BA04 BA21 BA22
Claims (30)
- 【請求項１】 反応槽の処理スペースに硼素供給媒体を含むガス媒体を導入
し、この反応槽内でグロー放電を発生させて、プラズマ硼化処理により表面に硼
化物の膜を形成する方法において、グロー放電内に少なくとも一つの励起されて
いる硼素供給媒体の生成物の量を測定し、測定された励起されている硼素供給媒
体の生成物の最小および／または最大量および／または或る関係の最大および／
または最小値を測定された励起されている硼素供給媒体の生成物の一つまたは複
数により保持するように反応槽（１０）の処理スペース（１１）内で生じたプラ
ズマの発生パラメータを選択することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 反応槽の処理スペースに硼素供給媒体を含むガス媒体を導入
し、この反応槽内でグロー放電を発生させて、プラズマ硼化処理により表面に硼
化物の膜を形成する方法において、グロー放電を発生させるため、デューティー
比が 1.1以上のパルス化された直流電圧を使用することを特徴とする方法。 - 【請求項３】 反応槽の処理スペースに硼素供給媒体を含むガス媒体を導入
し、この反応槽内でグロー放電を発生させて、プラズマ硼化処理により表面に硼
化物の膜を形成する方法において、グロー放電を発生させるため、周期期間が 2
30μs 以下で特に≧ 50 μs の直流電圧を使用することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 反応槽の処理スペースに硼素供給媒体を含むガス媒体を導入
し、この反応槽内でグロー放電を発生させて、プラズマ硼化処理により表面に硼
化物の膜を形成する方法において、先ず第一工程で最初に薄い、特に閉じた硼化
物の膜を発生させるため、低い処理温度で処理し、次いで第二処理工程でより高
い温度で処理することを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項２，３および／または４の何れか１項の構成を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 請求項３および／または４の何れか１項の構成を備えること
を特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項７】 先ず第一工程で最初に薄い、特に閉じている硼化物の膜を発
生させるため低い処理温度で処理し、次いで第二処理工程でより高い温度で処理
することを特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項８】 励起されている硼素媒体の量は少なくとも相対的に測定され
ることを特徴とする請求項２または５に記載の方法。 - 【請求項９】 励起されている硼素媒体の量は分光で測定されることを特徴
とする請求項２，５または８に記載の方法。 - 【請求項１０】 励起されている硼素供給媒体としては、少なくとも励起さ
れている硼素を測定することを特徴とする請求項２，５，８または９に記載の方
法。 - 【請求項１１】 最小値および／または最低値を形成するため、励起されて
いる硼素供給媒体の一定量を少なくとも一つの硼素供給媒体の生成物の一定量と
比例関係にすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 硼素供給媒体として約１容積％以上の分量の三ハロゲン化
硼素と、それ以外に水素および、場合によって、不活性ガスを含むガス媒体を導
入することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１３】 プラズマを発生させるため、デューティー比が約 1.1：１
〜５：１の範囲内、好ましくは約 1.5：１〜 3.5：１の範囲内にあるパルス化さ
れた直流電圧を使用することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の
方法。 - 【請求項１４】 プラズマを発生させるため、周期期間が約 210μs 以下、
特に 50 μs のパルス化された直流電圧を使用することを特徴とする請求項１〜
１３の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１５】 プラズマを発生させるため、約 500ボルト〜約 1000 ボル
トの間の範囲、好ましくは約 600ボルト〜約 900ボルトの間の範囲、更に好まし
くは約 650ボルト〜約 800ボルトの間の範囲内のパルス化された直流電圧を使用
することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１６】 約 0.5と約 15 hＰa の間の低圧の範囲、好ましくは約１ と約 10 hＰa の間で動作させることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項 に記載の方法。
- 【請求項１７】 ２容積％〜約 50 容積％の間の分量、好ましくは約２容積
％〜約 10 容積％の間の分量の三ハロゲン化硼素を含むガス媒体を導入すること
を特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１８】 不活性ガス、好ましくはアルゴンの 20 容積％まで、三ハ
ロゲン化硼素の２容積％〜 50 容積％，好ましくは三ハロゲン化硼素の２容積％
〜 10 容積％および残りが水素を含むガス媒体を導入することを特徴とする請求
項１〜１７の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項１９】 硼素供給媒体としてＢＣl3またはＢＦ3 を使用することを
特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の方法。 - 【請求項２０】 グロー放電を発生させる処理スペースを備えた反応槽と、
この反応槽へ硼素供給媒体を含むガス媒体を導入する導入装置とを有し、プラズ
マ硼化処理により表面に硼化物の膜を形成する装置において、この装置にはパル
ス幅および／またはパルス休止期間を可変できるパルス化された直流電圧を出力
するプラズマ発生器があることを特徴とする装置。 - 【請求項２１】 ガス媒体中の少なくとも一つのガスの組成および／または
流量を測定および／または調整するため少なくとも一つの質量流量計（１７，１
８，１９）を設けていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。 - 【請求項２２】 硼素供給媒体および／または水素および／または不活性ガ
スの流量を測定および／または調整するためそれぞれ少なくとも二つ、好ましく
は三つの質量流量計（１７，１８，１９）があることを特徴とする請求項２０ま
たは２１に記載の装置。 - 【請求項２３】 処理圧力を測定するガスの種類に依存しない圧力計（２２
）が設けてあることを特徴とする請求項２０〜２２の何れか１項に記載の装置。 - 【請求項２４】 処理圧力を測定するガスの種類に依存しない圧力計（２２
）がコンピュータ制御されて調整されることを特徴とする請求項２０〜２３の何
れか１項に記載の装置。 - 【請求項２５】 処理スペース内のガスの分布はガスシャワーにより行われ
ることを特徴とする請求項２０〜２４の何れか１項に記載の装置。 - 【請求項２６】 この装置には、特に導入された硼素供給媒体用に冷却され
たガス導入部があることを特徴とする請求項２０〜２５の何れか１項に記載の装
置。 - 【請求項２７】 この装置には、排ガス処理用のガス浄化装置（２５）があ
ることを特徴とする請求項２０〜２６の何れか１項に記載の装置。 - 【請求項２８】 処理スペースに続く真空ポンプ（２４）にガス浄化装置（
２５）が後続していることを特徴とする請求項２０〜２７の何れか１項に記載の
装置。 - 【請求項２９】 反応槽（１１）に対して望む処理温度を発生させる予備加
熱部（２８）が備えてあることを特徴とする請求項２０〜２８の何れか１項に記
載の装置。 - 【請求項３０】 請求項２０〜２９の構成を有する装置を用いて前記方法が
実施されることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512778A (ja) * | 2005-09-22 | 2009-03-26 | スカフコ エンジニアリング アンド マニュファクチャリング， インコーポレイテッド | プラズマホウ化方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE524493C2 (sv) * | 2002-02-25 | 2004-08-17 | Telia Ab | Uppskattningsenhet och metod för att bestämma positionen för en mobil station i ett mobilt kommunikationssystem |
| MX2008013386A (es) * | 2006-04-20 | 2009-01-26 | Skaff Corp Of America Inc | Partes mecanicas que tienen resistencia incrementada contra el desgaste. |
| WO2008116159A2 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Skaff Corporation Of America, Inc. | Mechanical parts having increased wear-resistance |
| US8338317B2 (en) * | 2011-04-06 | 2012-12-25 | Infineon Technologies Ag | Method for processing a semiconductor wafer or die, and particle deposition device |
| CN104233425B (zh) * | 2014-09-29 | 2017-01-25 | 河海大学常州校区 | 微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法 |
| US10388524B2 (en) * | 2016-12-15 | 2019-08-20 | Tokyo Electron Limited | Film forming method, boron film, and film forming apparatus |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5118944A (ja) * | 1974-08-07 | 1976-02-14 | Suwa Seikosha Kk | Kisohokaho |
| JPH0310062A (ja) * | 1989-03-14 | 1991-01-17 | Degussa Ag | 鉄材料からなる部材をホウ化する方法 |
| JPH07286254A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-10-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐二次加工脆性に優れた鋼板およびその製造方法 |
| JPH0835053A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-06 | Limes:Kk | 金属部材のイオン窒化方法 |
| JPH08170162A (ja) * | 1994-08-06 | 1996-07-02 | Ald Vacuum Technol Gmbh | パルス状に運転されるプラズマ放電装置を用いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法 |
| WO1997027345A1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Verfahren zur herstellung von verschleissfesten boridschichten auf metallischen werkstoffoberflächen |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3677799A (en) * | 1970-11-10 | 1972-07-18 | Celanese Corp | Vapor phase boron deposition by pulse discharge |
| JPS56105627A (en) * | 1980-01-28 | 1981-08-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of amorphous semiconductor |
| DE3322341A1 (de) * | 1983-06-22 | 1985-01-03 | Siegfried Dr.-Ing. 5135 Selfkant Strämke | Verfahren und vorrichtung zur oberflaechenbehandlung von werkstuecken durch glimmentladung |
| DE4003623A1 (de) | 1990-02-07 | 1991-08-08 | Kloeckner Ionon | Verfahren zur steuerung einer anlage zur plasmabehandlung von werkstuecken |
| US5286534A (en) * | 1991-12-23 | 1994-02-15 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Process for plasma deposition of a carbon rich coating |
| US5374456A (en) * | 1992-12-23 | 1994-12-20 | Hughes Aircraft Company | Surface potential control in plasma processing of materials |
| US5354381A (en) * | 1993-05-07 | 1994-10-11 | Varian Associates, Inc. | Plasma immersion ion implantation (PI3) apparatus |
| FR2708624A1 (fr) * | 1993-07-30 | 1995-02-10 | Neuville Stephane | Procédé de dépôt d'un revêtement protecteur à base de pseudo carbone diamant amorphe ou de carbure de silicium modifié. |
| US5578725A (en) | 1995-01-30 | 1996-11-26 | Regents Of The University Of Minnesota | Delta opioid receptor antagonists |
| JPH0982495A (ja) * | 1995-09-18 | 1997-03-28 | Toshiba Corp | プラズマ生成装置およびプラズマ生成方法 |
| US6306225B1 (en) * | 1996-01-25 | 2001-10-23 | Bor Tec Gmbh | Process for producing wear-resistant boride layers on metallic material surfaces |
| DE19629877C1 (de) * | 1996-07-24 | 1997-03-27 | Schott Glaswerke | CVD-Verfahren und Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern |
| US5654043A (en) * | 1996-10-10 | 1997-08-05 | Eaton Corporation | Pulsed plate plasma implantation system and method |
| US6101971A (en) * | 1998-05-13 | 2000-08-15 | Axcelis Technologies, Inc. | Ion implantation control using charge collection, optical emission spectroscopy and mass analysis |
| US20040016402A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-29 | Walther Steven R. | Methods and apparatus for monitoring plasma parameters in plasma doping systems |
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-
2000
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5118944A (ja) * | 1974-08-07 | 1976-02-14 | Suwa Seikosha Kk | Kisohokaho |
| JPH0310062A (ja) * | 1989-03-14 | 1991-01-17 | Degussa Ag | 鉄材料からなる部材をホウ化する方法 |
| JPH07286254A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-10-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐二次加工脆性に優れた鋼板およびその製造方法 |
| JPH0835053A (ja) * | 1994-07-19 | 1996-02-06 | Limes:Kk | 金属部材のイオン窒化方法 |
| JPH08170162A (ja) * | 1994-08-06 | 1996-07-02 | Ald Vacuum Technol Gmbh | パルス状に運転されるプラズマ放電装置を用いて浸炭可能な材料から成る構造部材を浸炭する方法 |
| WO1997027345A1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Verfahren zur herstellung von verschleissfesten boridschichten auf metallischen werkstoffoberflächen |
| JPH11507993A (ja) * | 1996-01-25 | 1999-07-13 | エレクトロシユメルツベルク ケンプテン ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 金属材料表面上に耐摩耗性の硼化物層を製造する方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512778A (ja) * | 2005-09-22 | 2009-03-26 | スカフコ エンジニアリング アンド マニュファクチャリング， インコーポレイテッド | プラズマホウ化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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