JP2012001801A - クロム系硬質被膜、クロム系硬質被膜が表面に形成された金型、及びクロム系硬質被膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空チャンバ10a内の被成膜物21,22にバイアス電圧を印加しつつクロム蒸発源13a,14aと陽極13b,14bとの間にアーク放電を発生させることにより被成膜物21,22の表面にクロム層を形成する。真空チャンバ10a内に窒素を供給しつつクロム蒸発源13a,14aと陽極13b,14bとの間にアーク放電を発生させることによりクロム層の上に窒化クロム層を形成する。真空チャンバ10a内に窒素及び炭素を供給しつつクロム蒸発源13a,14aと陽極13b,14bとの間にアーク放電を発生させることにより窒化クロム層の上に炭窒化クロム層を形成する。真空チャンバ10a内に炭素を供給しつつクロム蒸発源13a,14aと陽極13b,14bとの間にアーク放電を発生させることにより炭窒化クロム層の上に非晶質の炭化クロム層を形成する。
【選択図】図2
Description
はじめに、表面がブラスト研磨されて表面粗さ(Ra)が約0.05μmに鏡面仕上げされた一組のSKD 11製の樹脂成形用オス側金型母材及びメス側金型母材を準備した。そして、この一組の金型母材の表面に、図2に示したようなアーク式真空成膜装置10を用いて、アークイオンプレーティング(AIP)法により、以下の手順でクロム系硬質被膜2を形成した。
得られたクロム系硬質被膜2について、膜硬度(マイクロビッカース硬度:Hv)、離型性、密着性(ロックウェル圧痕テスト)、耐食性、耐熱性を評価した。結果を表1に示す。
得られたクロム系硬質被膜2の上にポリカーボネート樹脂のペレットを載置し、320℃に加熱して溶融させた後、室温に冷却して固化させた。固化したポリカーボネート樹脂の離型性評価を、接合強度を評価するダイシェアテストに準じて行なった。すなわち、固化したポリカーボネート樹脂を荷重センサに接続したシェアツールで横から水平方向に押圧し、ポリカーボネート樹脂が被膜2から外れた時点の押圧荷重を測定した。なお、ポリカーボネート樹脂を用いて離型性を評価した理由は、ポリカーボネート樹脂が最も汎用性のある樹脂の一つであるからである。
得られたクロム系硬質被膜2に対してロックウェル圧痕試験(圧子:ロックウェルCスケール、押し付け荷重:1470N)を行い、圧痕周辺部の被膜2の状態を目視で確認し、以下の基準で評価した。
○:圧痕周辺部に剥離等の欠陥が1箇所認められた
△:圧痕周辺部に剥離等の欠陥が2箇所以上認められた
[耐食性]
得られたクロム系硬質被膜2を20%塩化水素水溶液に室温で24時間浸漬した後の被膜2の状態を目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:被膜の荒れは認められたが母材の露出は認められなかった
△:被膜の荒れ及び母材の露出が認められた
[耐熱性]
得られたクロム系硬質被膜2の耐熱性を以下の基準で評価した。
○:耐熱温度が600℃以上、700℃未満
△:耐熱温度が600℃未満
表1から明らかなように、実施例のクロム系硬質被膜2は、膜硬度が2,700Hvあり、十分な耐摩耗性が確保されていた。また、密着性、耐食性、耐熱性にも優れる結果を示した。そして、離型性は62Nと4種類の膜のうち最も低い数値であった。このことは、冷却固化した樹脂が軽い力でクロム系硬質被膜2から外れることを意味し、離型性に優れることを示している。参考例1と比較すると、実施例のクロム系硬質被膜2は、CVD法で形成された炭化クロムの単層膜よりも離型性が向上していた。
2 クロム系硬質被膜
2a クロム層
2b 窒化クロム層
2c 炭窒化クロム層
2d 炭化クロム層
10 アーク式真空成膜装置
10a 真空チャンバ
11 回転テーブル
12a ガス供給口
12b ガス排出口
13,14 アーク電源
13a,14a クロム蒸発源
13b,14b 陽極
15 バイアス電源
21,22 金型母材
Claims (5)
- 被成膜物の表面にPVD法で形成されたクロム系硬質被膜であって、
最外層に非晶質の炭化クロム(CrC)層を有することを特徴とするクロム系硬質被膜。 - 被成膜物の表面と炭化クロム層との間に、
窒化クロム(CrN)層と、
炭窒化クロム(CrCxNy)層(ただし、x+y=1、x<1、窒化クロム層から遠ざかるにつれてxは1に近づくように徐々に増大する。)とをさらに有することを特徴とする請求項1に記載のクロム系硬質被膜。 - 被成膜物の表面と窒化クロム層との間に、
クロム(Cr)層をさらに有することを特徴とする請求項2に記載のクロム系硬質被膜。 - クロム系硬質被膜がPVD法で表面に形成された金型であって、
クロム系硬質被膜が、金型母材の表面に形成されたクロム(Cr)層と、
このクロム層の上に形成された窒化クロム(CrN)層と、
この窒化クロム層の上に形成された炭窒化クロム(CrCxNy)層(ただし、x+y=1、x<1、窒化クロム層から遠ざかるにつれてxは1に近づくように徐々に増大する。)と、
この炭窒化クロム層の上に形成された非晶質の炭化クロム(CrC)層とを有することを特徴とする金型。 - クロム系硬質被膜をPVD法で被成膜物の表面に製造する方法であって、
真空チャンバ内の被成膜物にバイアス電圧を印加しつつ、真空チャンバ内のクロム蒸発源と陽極との間にアーク電流を印加してアーク放電を発生させることにより、被成膜物の表面にクロム(Cr)層を形成するクロム層形成工程と、
真空チャンバ内の被成膜物にバイアス電圧を印加しつつ、真空チャンバ内に窒素を供給し、真空チャンバ内のクロム蒸発源と陽極との間にアーク電流を印加してアーク放電を発生させることにより、クロム層の上に窒化クロム(CrN)層を形成する窒化クロム層形成工程と、
真空チャンバ内の被成膜物にバイアス電圧を印加しつつ、真空チャンバ内に窒素及び炭素を供給し、窒素の供給量を徐々に減少させると共に炭素の供給量を徐々に増大させ、真空チャンバ内のクロム蒸発源と陽極との間にアーク電流を印加してアーク放電を発生させることにより、窒化クロム層の上に炭窒化クロム(CrCxNy)層(ただし、x+y=1、x<1、窒化クロム層から遠ざかるにつれてxは1に近づくように徐々に増大する。)を形成する炭窒化クロム層形成工程と、
真空チャンバ内の被成膜物にバイアス電圧を印加しつつ、真空チャンバ内に炭素を供給し、真空チャンバ内のクロム蒸発源と陽極との間にアーク電流を印加してアーク放電を発生させることにより、炭窒化クロム層の上に非晶質の炭化クロム(CrC)層を形成する炭化クロム層形成工程とを有することを特徴とするクロム系硬質被膜の製造方法。
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