JP2009161813A - 硬質皮膜被覆部材及びその製造方法 - Google Patents
硬質皮膜被覆部材及びその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金などの非鉄材料からなる母材の表面に窒素含有クロム皮膜及び炭素含有クロム皮膜を順次に形成し、この炭素含有クロム皮膜上に硬質皮膜としてDLC皮膜を形成する。
【選択図】図2
Description
まず、処理装置10のターゲット22としてクロムターゲットを使用し、真空ポンプ14を作動させて真空処理室12内の真空排気を行った後、ガス導入パイプ28を介して真空処理室12内にアルゴンガスを導入して真空処理室12内をスパッタリング雰囲気にする。なお、必要に応じて、スパッタリングを行う前にアルゴンガス雰囲気中でイオンボンバード処理を行って、母材20の表面をアルゴンイオンで活性化しておくのが好ましい。なお、母材は予め研磨等により最大表面粗さRmaxを3μm以下、好ましくは1μm以下に調整するのが良い。
上述したように母材20を窒素含有クロム皮膜で被覆した後、この窒素含有クロム皮膜上に炭素含有クロム皮膜をスパッタリング法により形成する。炭素含有クロム皮膜の形成の前に、窒素含有クロム皮膜をイオンエッチングすることが好ましい。炭素含有クロム皮膜は、厚さが0.1〜2.0μm、さらには0.3〜1.5μmであることが好ましい。炭素含有クロム皮膜はDLCと窒素含有クロム皮膜との密着性を向上するとともに、本発明の複合皮膜のクラックの発生を抑制し、さらには耐摺動性も向上させる。厚さが0.1未満または2.0μmを超えるときは上記効果が得られない。さらに炭素含有クロム皮膜は、窒素含有クロム皮膜側に金属クロム皮膜および/または炭素濃度の低いクロムの傾斜組成を有することが好ましい。すなわち、窒素含有クロム皮膜に接する側の炭素含有クロム皮膜中の炭素濃度が、後記のDLC皮膜に接する側の炭素含有クロム皮膜中の炭素濃度よりも低い、ということである。各皮膜(窒素含有クロム皮膜、DLC皮膜)と炭素含有クロム皮膜の接する側とは、各皮膜と炭素含有クロム皮膜の界面から炭素含有クロム皮膜側へ厚さが約0.05〜0.1μmの部分の範囲を意味する。それぞれ前記部分の範囲を例えばオージェ電子分光分析(AES)によって炭素の原子の濃度を測定し比較する。この金属クロム皮膜および/または炭素濃度の低いクロムの傾斜組成は、前記窒素含有クロム皮膜と炭素含有皮膜、DLC皮膜との密着強度を増大させ且つ複合皮膜のクラックの発生を抑制し、さらには耐摺動性も向上させる。炭素含有クロム皮膜は処理装置10の真空処理室12内にアルゴンガスと炭化水素系ガスをガス導入パイプ28から導入して、ターゲット22にスパッタ電源24の高電圧を印加して、スパッタリング法により形成する。あるいは、アルゴンガスまたはアルゴンガスと炭化水素系ガス中で、カーボンターゲット23にも電圧を印加して炭素含有クロム皮膜を作成しても良い。また、前記炭素含有クロム皮膜中の炭素濃度を変化させるためには、前記炭化水素系ガスの導入量を変化させることや、カーボンターゲットを使用したスパッタリング法の場合は印加する電圧を変化させることで実現できる。なお、上記炭素含有クロム皮膜中に金属クロム皮膜を形成する代わりに、チタン皮膜、タングステン皮膜、シリコン皮膜を形成しても良い。
この炭素含有クロム皮膜上に硬質皮膜としてDLC皮膜を形成する場合には、処理装置10のカーボンターゲット23を使用し、アルゴンガスまたはアルゴンガスと炭化水素系ガスを導入して真空処理室12内をスパッタリング雰囲気にする。
R,スクラッチ長さ5mm,スクラッチスピード10mm/min,スクラッチ荷重0〜100Nで実施した。
12 真空処理室
14 真空ポンプ
16 回転テーブル
18 治具
20 母材
22 ターゲット
23 ターゲット
24 スパッタ電源
26 イオンボンバードおよびバイアス電源
28 ガス導入パイプ
Claims (11)
- 非鉄材料からなる母材と、この母材上に順次形成された窒素含有クロム皮膜、炭素含有クロム皮膜、ダイヤモンドライクカーボン皮膜とより成ることを特徴とする硬質皮膜被覆部材。
- 上記非鉄材料が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の硬質皮膜被覆部材。
- 上記母材と窒素含有クロム皮膜の間に、金属クロム皮膜が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の硬質皮膜被覆部材。
- 上記窒素含有クロム皮膜に接する側の上記炭素含有クロム皮膜中の炭素濃度が、上記ダイヤモンドライクカーボン皮膜に接する側の上記炭素含有クロム皮膜中の炭素濃度よりも低いことを特徴とする請求項1、2または3記載の硬質皮膜被覆部材。
- 上記窒素含有クロム皮膜のビッカース硬さHvが400〜1700、厚さが3〜30μmであることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の硬質皮膜被覆部材。
- 非鉄材料からなる母材上に窒素含有クロム皮膜をスパッタリング法により形成する工程と、この窒素含有クロム皮膜の表面に炭素含有クロム皮膜をスパッタリング法により形成する工程と、この炭素含有クロム皮膜の表面にダイヤモンドライクカーボン皮膜をスパッタリング法により形成する工程とより成ることを特徴とする硬質皮膜被覆部材の製造方法。
- 上記窒素含有クロム皮膜をスパッタリング法により形成する工程の前に金属クロム皮膜をスパッタリング法により形成する工程を有することを特徴とする請求項6記載の硬質皮膜被覆部材の製造方法。
- 上記非鉄材料が、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項6または7記載の硬質皮膜被覆部材の製造方法。
- 上記スパッタリング法により各皮膜を形成する際に、上記母材の温度を250℃以下とすることを特徴とする請求項6、7または8記載の硬質皮膜被覆部材の製造方法。
- 上記金属クロム皮膜および上記窒素含有クロム皮膜がマグネトロンスパッタリング法により形成されることを特徴とする請求項9記載の硬質皮膜被覆部材の製造方法。
- 上記窒素含有クロム皮膜のビッカース硬さHvを400〜1700、厚さが3〜30μmになるように、スパッタリング雰囲気中の窒素濃度及びスパッタリングの時間を制御することを特徴とする請求項6、7、8、9または10記載の硬質皮膜被覆部材の製造方法。
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