JP2011156546A - 鋳造金型表面用保護膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属基材表面に形成される保護膜本体を備え、その保護膜本体はCrAlN相とBN相とが三次元的に混じり合う複合膜であることを特徴とする鋳造金型表面用保護膜。又、その表面に向かうほどBN含有量率(vol%)が連続的に多くなる傾斜膜もしくは段階的に多くなる多層膜、又はこれらを組み合わせた膜である。
【選択図】 図1
Description
膜作製に使用した装置は対向ターゲット式マグネトロンスパッタ装置(大阪真空機器製作所製FTS-R2)である。本実験では、スパッタ電源に高周波(R.F)電源を用いた。R.F電源には共振周波数13.56 MHz、最大出力1kWのものを使用した。蒸着源には焼結CrAl合金ターゲット(100mm×160mm×10mmt、Al:34.5%,
Fe:0.05%, O:0.11%,C:0.03%, N:0.007%, Cr:Bal(質量%)以下同じ)、及び純度99.0%のh-BN焼結体ターゲット(100mm×160mm×10mmt)を用いる。スパッタガスにはAr(99.9999%)、反応ガスにはN2(99.9999%)、基板には高速度鋼又はダイス鋼を用いた。ターゲット―基板間距離は115mm一定とし、成膜時の基板温度は室温である。基板側に印加するバイアス電圧は0〜−100V(実効値)の範囲で制御した。スパッタ電力は980W一定とし、膜厚が3.5μmとなるように成膜時間を制御した。まず、CrAlを下地膜としてスパッタリングする。続いて、N2ガスを導入してCrAlN膜を形成し、さらに二元同時スパッタにより、CrAlN/BNの保護膜本体を成膜した。成膜過程においては、徐々にBN相の含有量率(体積%)を増加させ、保護膜本体を傾斜膜と多層膜とを組み合わせた膜となるようにした。図1には、成膜過程におけるBNの濃度の傾斜具合がイメージとして示されている。なお、保護膜本体の最表面はBNを15vol%以上含む膜になっている。
膜厚は表面形状測定器(ミツトヨ製)によって測定した。波長分散型EPMA(日本電子製-JAX-8600)を使用し、組成分析を行った。測定の際には加速電圧10kV、試料電流50nA、照射ビーム径5μmとした。膜の微小硬度測定には超マイクロインデンター(フィッシャー製HC-100XYp)を用い、膜中への圧子の侵入深さが膜厚の概ね10分の1以下となるように最高荷重を選んだ。除荷曲線の接線から圧子の侵入深さを求め、接触面積に換算することによって塑性変形硬さ(Hpl)を計算する公知のOliverの方法を用いた。試料の構造解析には、X線回折装置(Philips製X'part system)を使用し、薄膜法(入射角1°)を用いた。X線源にはCuKα線(40kV、40mA)を用い、結晶粒サイズの測定には、Scherrerの式を用いた。また、膜の微細組織観察にはFE-SEM(JEOL,JSM-6700F)及びTEM(Topcon、EM002B)を用いた。
一方、BNを含む本発明の保護膜では、図4に示すようにBNを高々7vol%含有するだけで、大気中加熱による硬度の低下は見られず、800℃の加熱でも僅かな低下が見られる程度であった。図5および図6に示すように、28vol%、35vol%含有する保護膜でも800℃まで硬度の上昇もしくは、維持が見られた。これらのことから、本発明の保護膜はCrAlN単相膜に比べて優れた耐熱性(耐酸化性)を有することが分かり、600℃以上の高温に晒される鋳造金型表面用保護膜として優れた特性を有することがわかる。
Claims (3)
- 金属基材表面に形成される保護膜本体を備え、その保護膜本体はCrAlN相とBN相とが三次元的に混じり合う複合膜であることを特徴とする鋳造金型表面用保護膜
- 保護膜本体は、その表面に向かうほどBN含有量率(vol%)が連続的に多くなる傾斜膜もしくは段階的に多くなる多層膜、又はこれらを組み合わせた膜であることを特徴とする請求項1記載の鋳造金型表面用保護膜
- 保護膜本体はその最下面のBN含有量率(vol%)を0としてあることを特徴とする請求項2記載の鋳造金型表面用保護膜。
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JPN6013054733; 綿貫友裕、川端常眞、松田健二、池野進、野瀬正輝: 'DC-RF2元同時反応スパッタ法で作製したCrAlN/BN複合膜の耐酸化性' 日本金属学会講演概要 日本金属学会秋期大会(2009) , 20090915, p.310, 社団法人日本金属学会 * |
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