JP2593441B2 - 高硬度膜被覆工具材料とその製造方法 - Google Patents
高硬度膜被覆工具材料とその製造方法Info
- Publication number
- JP2593441B2 JP2593441B2 JP61007557A JP755786A JP2593441B2 JP 2593441 B2 JP2593441 B2 JP 2593441B2 JP 61007557 A JP61007557 A JP 61007557A JP 755786 A JP755786 A JP 755786A JP 2593441 B2 JP2593441 B2 JP 2593441B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intermediate layer
- film
- boron
- boron nitride
- based film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高硬度膜被覆工具材料とその製造方法に
関する。
関する。
工具材料の母材の表面を硬質セラミックスで被覆して
工具寿命を延長させることが行われている。
工具寿命を延長させることが行われている。
ところが、超硬材料である立方晶窒化ホウ素（Ｃ−B
N）、立方晶SiBN（Ｃ−SiBN）あるいは立方晶BCN（Ｃ−
BCN）を含む窒化ホウ素系膜を、母材としてのタングス
テン・カーバイド（WC）を主成分とする超硬合金材料や
工具鋼等の工具材料上に形成する場合、ホウ素（金属ホ
ウ素）の母材中への拡散により脆化層が生成され、当該
母材が脆くなる欠点がある。特に工具として使用する場
合は、工作時の温度上昇により母材へのホウ素の拡散が
激しくなり、脆化層の生成が促進される。
N）、立方晶SiBN（Ｃ−SiBN）あるいは立方晶BCN（Ｃ−
BCN）を含む窒化ホウ素系膜を、母材としてのタングス
テン・カーバイド（WC）を主成分とする超硬合金材料や
工具鋼等の工具材料上に形成する場合、ホウ素（金属ホ
ウ素）の母材中への拡散により脆化層が生成され、当該
母材が脆くなる欠点がある。特に工具として使用する場
合は、工作時の温度上昇により母材へのホウ素の拡散が
激しくなり、脆化層の生成が促進される。
そこでこの発明は、ホウ素の母材中への拡散を抑制で
きるようにした高硬度膜被覆工具材料とその製造方法を
提供することを主たる目的とする。
きるようにした高硬度膜被覆工具材料とその製造方法を
提供することを主たる目的とする。
この発明の高硬度膜被覆工具材料は、工具用の母材の
表面に、元素周期表のIV a族元素、V a族元素、VI a族
元素またはそれらの炭化物もしくは窒化物から成りホウ
素の拡散を防止するための中間層を500Å〜5000Åの膜
厚で形成し、更に当該中間層の表面に窒化ホウ素系膜を
形成していることを特徴とする。
表面に、元素周期表のIV a族元素、V a族元素、VI a族
元素またはそれらの炭化物もしくは窒化物から成りホウ
素の拡散を防止するための中間層を500Å〜5000Åの膜
厚で形成し、更に当該中間層の表面に窒化ホウ素系膜を
形成していることを特徴とする。
この発明の製造方法は、真空容器内において、工具用
の母材の表面に物理的成膜方法によって元素周期表のIV
a族元素、V a族元素、VI a族元素またはそれらの炭化
物もしくは窒化物から成りホウ素の拡散を防止するため
の中間層を500Å〜5000Åの膜厚で形成し、ついで前記
と同じ真空容器内において、当該中間層の表面に少なく
ともホウ素の蒸着と0.5KeV以上5KeV未満のエネルギーの
窒素イオンの照射を同時に行うことによって、当該中間
層の表面に窒化ホウ素系膜を形成することを特徴とす
る。
の母材の表面に物理的成膜方法によって元素周期表のIV
a族元素、V a族元素、VI a族元素またはそれらの炭化
物もしくは窒化物から成りホウ素の拡散を防止するため
の中間層を500Å〜5000Åの膜厚で形成し、ついで前記
と同じ真空容器内において、当該中間層の表面に少なく
ともホウ素の蒸着と0.5KeV以上5KeV未満のエネルギーの
窒素イオンの照射を同時に行うことによって、当該中間
層の表面に窒化ホウ素系膜を形成することを特徴とす
る。
この発明の高硬度膜被覆工具材料においては、中間層
によって、窒化ホウ素系膜の成分であるホウ素が母材中
へ拡散することによる脆化層の生成が阻止される。これ
によって、窒化ホウ素系膜の高硬度特性を十分に生かし
た高硬度膜被覆工具材料が得られる。
によって、窒化ホウ素系膜の成分であるホウ素が母材中
へ拡散することによる脆化層の生成が阻止される。これ
によって、窒化ホウ素系膜の高硬度特性を十分に生かし
た高硬度膜被覆工具材料が得られる。
一方、この発明の製造方法によれば、母材上に密着性
が高く、しかも不純物混等のない良質の中間層が形成さ
れると共に、当該中間層上に立方晶系の結晶粒を含む高
硬度で良質の、しかも密着性の高い窒化ホウ素系膜が形
成される。
が高く、しかも不純物混等のない良質の中間層が形成さ
れると共に、当該中間層上に立方晶系の結晶粒を含む高
硬度で良質の、しかも密着性の高い窒化ホウ素系膜が形
成される。
第１図は、この発明に係る高硬度膜被覆工具材料の一
例を示す概略断面図である。この実施例に係る高硬度膜
被覆工具材料４は、例えばタングステン・カーバイドを
主成分とする超硬合金材料や工具鋼（高速度鋼）等から
成る工具材料１（母材）の表面に、Ti等のIV a族元素、
Nb等のV a族元素、Mo等のVI a族元素またはそれらの炭
化物（例えばMoC等）もしくは窒化物（例えばTiN等）か
ら成る、ホウ素の拡散を防止するための中間層２を形成
し、更に当該中間層２の表面に、立方晶窒化ホウ素、立
方晶SiBNあるいは立方晶BCNを含む窒化ホウ素系膜３を
形成している。
例を示す概略断面図である。この実施例に係る高硬度膜
被覆工具材料４は、例えばタングステン・カーバイドを
主成分とする超硬合金材料や工具鋼（高速度鋼）等から
成る工具材料１（母材）の表面に、Ti等のIV a族元素、
Nb等のV a族元素、Mo等のVI a族元素またはそれらの炭
化物（例えばMoC等）もしくは窒化物（例えばTiN等）か
ら成る、ホウ素の拡散を防止するための中間層２を形成
し、更に当該中間層２の表面に、立方晶窒化ホウ素、立
方晶SiBNあるいは立方晶BCNを含む窒化ホウ素系膜３を
形成している。
中間層２に用いる上記のような元素は、それ自体硬い
ものであり、しかもそれらの炭化物あるいは窒化物は一
層硬くなり、しかもこのようなものは硬いだけでなくあ
る程度の軟性を有しているので、中間層２として用いる
のに好ましい。この場合、中間層２は、上記のような成
分から成るものの単一層でも良く、あるいは複数層でも
良い。複数層にすると、例えば中間層２の、母材である
工具材料１と最終的に形成する窒化ホウ素系膜３との両
者に対するなじみを一層良くして、窒化ホウ素系膜３の
密着性をより向上させることができる場合もある。また
中間層２の総膜厚は、500Å〜5000Åにするのが好まし
い。これは、あまり薄いとホウ素の工具材料１中への拡
散を抑制する効果が少なくなるからであり、一方中間層
２は、工具として使用した場合の初期磨耗後の窒化ホウ
素系膜３の厚み（通常は例えば２μｍ程度）の数分の一
程度以下に抑えるのが高硬度膜被覆工具材料４の表面の
硬度維持等の観点から好ましいからである。
ものであり、しかもそれらの炭化物あるいは窒化物は一
層硬くなり、しかもこのようなものは硬いだけでなくあ
る程度の軟性を有しているので、中間層２として用いる
のに好ましい。この場合、中間層２は、上記のような成
分から成るものの単一層でも良く、あるいは複数層でも
良い。複数層にすると、例えば中間層２の、母材である
工具材料１と最終的に形成する窒化ホウ素系膜３との両
者に対するなじみを一層良くして、窒化ホウ素系膜３の
密着性をより向上させることができる場合もある。また
中間層２の総膜厚は、500Å〜5000Åにするのが好まし
い。これは、あまり薄いとホウ素の工具材料１中への拡
散を抑制する効果が少なくなるからであり、一方中間層
２は、工具として使用した場合の初期磨耗後の窒化ホウ
素系膜３の厚み（通常は例えば２μｍ程度）の数分の一
程度以下に抑えるのが高硬度膜被覆工具材料４の表面の
硬度維持等の観点から好ましいからである。
上記のような高硬度膜被覆工具材料４においては、中
間層２が、窒化ホウ素系膜３の成分であるホウ素の拡散
に対して言わば障壁として作用するため、温度上昇時に
おいても当該ホウ素の工具材料１中への拡散が抑制され
る。即ち中間層２によって工具材料１中における脆化層
の生成が阻止される。従って、上記のような高硬度膜被
覆工具材料４は、窒化ホウ素系膜３の高硬度特性を十分
に生かした、刃先のチッピング脱落の無い高寿命の特性
を持つ。
間層２が、窒化ホウ素系膜３の成分であるホウ素の拡散
に対して言わば障壁として作用するため、温度上昇時に
おいても当該ホウ素の工具材料１中への拡散が抑制され
る。即ち中間層２によって工具材料１中における脆化層
の生成が阻止される。従って、上記のような高硬度膜被
覆工具材料４は、窒化ホウ素系膜３の高硬度特性を十分
に生かした、刃先のチッピング脱落の無い高寿命の特性
を持つ。
また中間層２の存在により、窒化ホウ素系膜３を工具
材料１の表面に直接付着させる場合に比べて、当該窒化
ホウ素系膜３の密着性が向上してそれが剥離しにくくな
るという効果もある。これは、中間的な硬度材料である
中間層２が、工具材料１と窒化ホウ素系膜３との間の応
力を緩和する、あるいは工具としての使用時に加わる圧
力を吸収する、言わばバッファ材として働くためと考え
られる。
材料１の表面に直接付着させる場合に比べて、当該窒化
ホウ素系膜３の密着性が向上してそれが剥離しにくくな
るという効果もある。これは、中間的な硬度材料である
中間層２が、工具材料１と窒化ホウ素系膜３との間の応
力を緩和する、あるいは工具としての使用時に加わる圧
力を吸収する、言わばバッファ材として働くためと考え
られる。
次に、上記のような高硬度膜被覆工具材料４の製造方
法の一例を第２図および第３図を参照しながら説明す
る。
法の一例を第２図および第３図を参照しながら説明す
る。
まず第２図を参照して、真空容器（図示省略）内に母
材として前述したような工具材料１が収納されており、
当該工具材料１に向けて蒸発源５およびイオン源７が配
置されている。蒸発源５は例えば電子ビーム蒸発源であ
り、種々の蒸発物質６あるいは６′を蒸気化して工具材
料１上に蒸着させることができる。イオン源７は例えば
バケット型イオン源であり、種々のイオンビーム８ある
いは８′を工具材料１に向けて照射（注入）することが
できる。
材として前述したような工具材料１が収納されており、
当該工具材料１に向けて蒸発源５およびイオン源７が配
置されている。蒸発源５は例えば電子ビーム蒸発源であ
り、種々の蒸発物質６あるいは６′を蒸気化して工具材
料１上に蒸着させることができる。イオン源７は例えば
バケット型イオン源であり、種々のイオンビーム８ある
いは８′を工具材料１に向けて照射（注入）することが
できる。
次に第３図を参照して、まず工具材料１を真空容器内
に収納して当該真空容器内を所定の真空度にまで排気し
た後（同図（Ａ））、前述した蒸発源５からIV a族元
素、V a族元素またはVI a族元素から成る蒸発物質６を
工具材料１の表面に所定厚みだけ蒸着させ、これによっ
て前述した中間層２を500Å〜5000Åの膜厚で形成する
（同図（Ｂ））。もっとも、蒸着の代わりに、スパッタ
リング、イオンプレーティング等の他のPVD法（物理的
成膜方法）によってこのような中間層２を形成しても良
い。
に収納して当該真空容器内を所定の真空度にまで排気し
た後（同図（Ａ））、前述した蒸発源５からIV a族元
素、V a族元素またはVI a族元素から成る蒸発物質６を
工具材料１の表面に所定厚みだけ蒸着させ、これによっ
て前述した中間層２を500Å〜5000Åの膜厚で形成する
（同図（Ｂ））。もっとも、蒸着の代わりに、スパッタ
リング、イオンプレーティング等の他のPVD法（物理的
成膜方法）によってこのような中間層２を形成しても良
い。
そして、上記のような元素の炭化物または窒化物から
成る中間層２を形成する場合は、上記成膜後更にイオン
源７から炭素イオンまたは窒素イオンから成るイオンビ
ーム８を射出してイオン注入する（同図（Ｃ））。勿
論、この工程（Ｃ）は省略される場合もある。また、中
間層２を複数層から成るものとする場合は、蒸発物質６
および場合によってはイオンビーム８の種類を前回とは
変えて、第３図（Ｂ）（Ｃ）のような工程を所定回数繰
り返す。
成る中間層２を形成する場合は、上記成膜後更にイオン
源７から炭素イオンまたは窒素イオンから成るイオンビ
ーム８を射出してイオン注入する（同図（Ｃ））。勿
論、この工程（Ｃ）は省略される場合もある。また、中
間層２を複数層から成るものとする場合は、蒸発物質６
および場合によってはイオンビーム８の種類を前回とは
変えて、第３図（Ｂ）（Ｃ）のような工程を所定回数繰
り返す。
次いで、前記と同一の真空容器内において、蒸発源５
から蒸発物質６′としてホウ素を蒸発させてこれを中間
層２の表面に蒸着させると同時に、イオン源７から窒素
イオンビーム８′を引き出してこれを中間層２の表面に
照射する。これによって、中間層２の表面に、立方晶窒
化ホウ素を含む窒化ホウ素系膜３が形成される（同図
（Ｄ））。
から蒸発物質６′としてホウ素を蒸発させてこれを中間
層２の表面に蒸着させると同時に、イオン源７から窒素
イオンビーム８′を引き出してこれを中間層２の表面に
照射する。これによって、中間層２の表面に、立方晶窒
化ホウ素を含む窒化ホウ素系膜３が形成される（同図
（Ｄ））。
以上によって、第１図に示したような高硬度膜被覆工
具材料４が製造される。
具材料４が製造される。
尚、上記（Ｄ）の場合の窒素イオンビーム８′のエネ
ルギーは、0.5KeV以上5KeV未満の範囲内の低エネルギー
とするのが好ましい。これは、0.5KeV未満では窒化ホウ
素系膜３は作成されず、逆に5KeV以上になると、窒化ホ
ウ素系膜３が作成されても窒素イオンビーム８′のスパ
ッタ作用によって平滑な膜面が得られなくなると共に、
当該窒化ホウ素系膜３内部に欠陥部等の損傷部が多くな
って、立方晶窒化ホウ素を多く含む良質の窒化ホウ素系
膜３が得られなくなるからである。また、膜作成時に
は、中間層２上へ蒸着させるホウ素Ｂと中間層２へ照射
する窒素イオンＮとの粒子比（組成比）B/Nを適切な
値、例えば0.7〜2.0程度の範囲内に選ぶのが好ましい。
ルギーは、0.5KeV以上5KeV未満の範囲内の低エネルギー
とするのが好ましい。これは、0.5KeV未満では窒化ホウ
素系膜３は作成されず、逆に5KeV以上になると、窒化ホ
ウ素系膜３が作成されても窒素イオンビーム８′のスパ
ッタ作用によって平滑な膜面が得られなくなると共に、
当該窒化ホウ素系膜３内部に欠陥部等の損傷部が多くな
って、立方晶窒化ホウ素を多く含む良質の窒化ホウ素系
膜３が得られなくなるからである。また、膜作成時に
は、中間層２上へ蒸着させるホウ素Ｂと中間層２へ照射
する窒素イオンＮとの粒子比（組成比）B/Nを適切な
値、例えば0.7〜2.0程度の範囲内に選ぶのが好ましい。
また、立方晶SiBNあるいは立方晶BCNを含む窒化ホウ
素系膜３を形成する場合は、例えば上記（Ｄ）の工程に
おいてシリコンイオンあるいは炭素イオンの照射を併せ
て行う。
素系膜３を形成する場合は、例えば上記（Ｄ）の工程に
おいてシリコンイオンあるいは炭素イオンの照射を併せ
て行う。
上記のような方法によれば、工具材料１上に密着性が
高く、しかも不純物混入等のない良質の中間層２が形成
されると共に、当該中間層２上に立方晶系の結晶粒を含
む高硬度で良質の、しかも密着性の高い窒化ホウ素系膜
３が形成される。これを詳述すると次のとおりである。
高く、しかも不純物混入等のない良質の中間層２が形成
されると共に、当該中間層２上に立方晶系の結晶粒を含
む高硬度で良質の、しかも密着性の高い窒化ホウ素系膜
３が形成される。これを詳述すると次のとおりである。
即ち、中間層２を真空容器内において物理的成膜方法
によって形成することによって、メッキ法等による場合
と違って、中間層２の内部に不純物が混入することはな
く、従って窒化ホウ素系膜３内のホウ素の脱離、拡散を
効果的に抑制することができる良質の中間層２を得るこ
とができる。また、上記のような500Å〜5000Åの膜厚
でも、物理的成膜方法の場合は膜厚の均一性が良くピン
ホールのない良質の中間層２を形成することができ、こ
の意味からもホウ素の拡散を効果的に抑制することがで
きる中間層２を得ることができる。
によって形成することによって、メッキ法等による場合
と違って、中間層２の内部に不純物が混入することはな
く、従って窒化ホウ素系膜３内のホウ素の脱離、拡散を
効果的に抑制することができる良質の中間層２を得るこ
とができる。また、上記のような500Å〜5000Åの膜厚
でも、物理的成膜方法の場合は膜厚の均一性が良くピン
ホールのない良質の中間層２を形成することができ、こ
の意味からもホウ素の拡散を効果的に抑制することがで
きる中間層２を得ることができる。
また、この中間層２とその上の窒化ホウ素系膜３とを
同じ真空容器内において形成するので、中間層２を大気
に曝すことなくその上に窒化ホウ素系膜３を形成するこ
とができ、従って、中間層２の表面に不純物が付着した
り大気中の酸素が付着したりするのを防止することがで
きる。その結果、ホウ素の拡散防止効果の高い中間層２
が得られると共に、窒化ホウ素系膜３の密着性も良くな
る。しかも、同一の真空容器内で処理することから、作
業効率が極めて良く、高硬度膜被覆工具材料４の製造コ
ストを下げることができるという効果も得られる。
同じ真空容器内において形成するので、中間層２を大気
に曝すことなくその上に窒化ホウ素系膜３を形成するこ
とができ、従って、中間層２の表面に不純物が付着した
り大気中の酸素が付着したりするのを防止することがで
きる。その結果、ホウ素の拡散防止効果の高い中間層２
が得られると共に、窒化ホウ素系膜３の密着性も良くな
る。しかも、同一の真空容器内で処理することから、作
業効率が極めて良く、高硬度膜被覆工具材料４の製造コ
ストを下げることができるという効果も得られる。
また、窒化ホウ素系膜３の形成の際に、0.5KeV以上5K
eV未満という低エネルギーの窒化イオンを用いるので、
窒素イオンによるスパッタ作用を抑えて平滑な膜面が得
られると共に、窒化ホウ素系膜３の内部に欠陥等の損傷
部が発生するのを抑えて、立方晶窒化ホウ素を含む高硬
度で良質の窒化ホウ素系膜３を得ることができる。
eV未満という低エネルギーの窒化イオンを用いるので、
窒素イオンによるスパッタ作用を抑えて平滑な膜面が得
られると共に、窒化ホウ素系膜３の内部に欠陥等の損傷
部が発生するのを抑えて、立方晶窒化ホウ素を含む高硬
度で良質の窒化ホウ素系膜３を得ることができる。
次に実験例を２例示す。
実験例１ タングステン・カーバイドを主成分とする超硬合金材
料上にMoを約500Å堆積させた後、50KeVの炭素イオンを
１×1016〜５×1017ケ/cm2の範囲で注入した後、2KeV以
上5KeV未満の窒素イオン照射とホウ素の蒸着を同時に行
い、BN膜を形成した。つまり、超硬合金材料上に、MoC
層を中間層に有するBN膜を形成した。この結果、超硬合
金材料へのホウ素拡散による脆化層の生成が無く、工具
刃先のチッピングが皆無なBNコート超硬材料が得られ
た。
料上にMoを約500Å堆積させた後、50KeVの炭素イオンを
１×1016〜５×1017ケ/cm2の範囲で注入した後、2KeV以
上5KeV未満の窒素イオン照射とホウ素の蒸着を同時に行
い、BN膜を形成した。つまり、超硬合金材料上に、MoC
層を中間層に有するBN膜を形成した。この結果、超硬合
金材料へのホウ素拡散による脆化層の生成が無く、工具
刃先のチッピングが皆無なBNコート超硬材料が得られ
た。
実験例２ 工具鋼の表面にNbを約600Å堆積させた後、40KeVの窒
素イオンを1015〜５×1017ケ/cm2の範囲で注入した後、
2KeV以上5KeV未満の窒素イオン照射とホウ素の蒸着を同
時に行い、BN膜を形成した。つまり、工具鋼上にNbNを
中間層に有するBN膜を形成した。この結果、工具鋼へホ
ウ素が拡散して脆化層を作ることが阻止され、密着性の
高いBN膜となり、実用上も刃先のチッピングが無く、無
被覆品に比較して十数倍の切削性能の向上が見られた。
素イオンを1015〜５×1017ケ/cm2の範囲で注入した後、
2KeV以上5KeV未満の窒素イオン照射とホウ素の蒸着を同
時に行い、BN膜を形成した。つまり、工具鋼上にNbNを
中間層に有するBN膜を形成した。この結果、工具鋼へホ
ウ素が拡散して脆化層を作ることが阻止され、密着性の
高いBN膜となり、実用上も刃先のチッピングが無く、無
被覆品に比較して十数倍の切削性能の向上が見られた。
以上のようにこの発明に係る高硬度膜被覆工具材料に
よれば、上記のような中間層を形成しておくことによ
り、窒化ホウ素系膜中のホウ素の母材中への拡散が抑制
され、母材中の脆化層生成が防止されるので、窒化ホウ
素系膜の高硬度特性を十分に生かした、刃先のチッピン
グ脱落等の無い高寿命の高硬度膜被覆工具材料を実現す
ることができる。
よれば、上記のような中間層を形成しておくことによ
り、窒化ホウ素系膜中のホウ素の母材中への拡散が抑制
され、母材中の脆化層生成が防止されるので、窒化ホウ
素系膜の高硬度特性を十分に生かした、刃先のチッピン
グ脱落等の無い高寿命の高硬度膜被覆工具材料を実現す
ることができる。
しかも、中間層を構成するIV a族元素、V a族元素、V
I a族元素またはそれらの炭化物もしくは窒化物は、硬
いだけではなくある程度の軟性を有しているので、中間
層は母材と窒化ホウ素系膜との間の応力を緩和する、あ
るいは工具としての使用時に加わる圧力を吸収する、言
わばバッファ材として作用し、母材に対する窒化ホウ素
系膜の密着性を高める働きもする。従ってこの意味から
も高性能の高硬度膜被覆工具材料を実現することができ
る。
I a族元素またはそれらの炭化物もしくは窒化物は、硬
いだけではなくある程度の軟性を有しているので、中間
層は母材と窒化ホウ素系膜との間の応力を緩和する、あ
るいは工具としての使用時に加わる圧力を吸収する、言
わばバッファ材として作用し、母材に対する窒化ホウ素
系膜の密着性を高める働きもする。従ってこの意味から
も高性能の高硬度膜被覆工具材料を実現することができ
る。
更に、中間層の膜厚を500Å〜5000Åとすることによ
り、ホウ素の母材中への拡散を十分に抑制しつつ、当該
中間層の存在によって表面の窒化ホウ素系膜の硬度が低
下するのを防ぐことができる。
り、ホウ素の母材中への拡散を十分に抑制しつつ、当該
中間層の存在によって表面の窒化ホウ素系膜の硬度が低
下するのを防ぐことができる。
また、この発明に係る製造方法によれば、中間層を真
空容器内において物理的成膜方法によって形成すること
によって、中間層内部に不純物が混入することはなく、
従って窒化ホウ素系膜内のホウ素の脱離、拡散を効果的
に抑制することができる良質の中間層を得ることができ
る。また、上記のような500Å〜5000Åの膜厚でも、物
理的成膜方法の場合は、膜厚の均一性が良くピンホール
のない良質の中間層を形成することができ、この意味か
らもホウ素の拡散を効果的に抑制することができる中間
層を得ることができる。
空容器内において物理的成膜方法によって形成すること
によって、中間層内部に不純物が混入することはなく、
従って窒化ホウ素系膜内のホウ素の脱離、拡散を効果的
に抑制することができる良質の中間層を得ることができ
る。また、上記のような500Å〜5000Åの膜厚でも、物
理的成膜方法の場合は、膜厚の均一性が良くピンホール
のない良質の中間層を形成することができ、この意味か
らもホウ素の拡散を効果的に抑制することができる中間
層を得ることができる。
また、この中間層とその上の窒化ホウ素系膜とを同じ
真空容器内において形成するので、中間層を大気に曝す
ことなくその上に窒化ホウ素系膜を形成することがで
き、従って、中間層の表面に不純物が付着したり大気中
の酸素が付着したりするのを防止することができる。そ
の結果、ホウ素の拡散防止効果の高い中間層が得られる
と共に、窒化ホウ素系膜の密着性も良くなる。しかも、
同一の真空容器内で処理することから、作業効率が極め
て良く、高硬度膜被覆工具材料の製造コストを下げるこ
とができるという効果も得られる。
真空容器内において形成するので、中間層を大気に曝す
ことなくその上に窒化ホウ素系膜を形成することがで
き、従って、中間層の表面に不純物が付着したり大気中
の酸素が付着したりするのを防止することができる。そ
の結果、ホウ素の拡散防止効果の高い中間層が得られる
と共に、窒化ホウ素系膜の密着性も良くなる。しかも、
同一の真空容器内で処理することから、作業効率が極め
て良く、高硬度膜被覆工具材料の製造コストを下げるこ
とができるという効果も得られる。
また、窒化ホウ素系膜の形成の際に、0.5KeV以上5KeV
未満という低エネルギーの窒素イオンを用いるので、窒
素イオンによるスパッタ作用を抑えて平滑な膜面が得ら
れると共に、窒化ホウ素系膜内部に欠陥等の損傷部が発
生するのを抑えて、立方晶窒化ホウ素を含む高硬度で良
質の窒化ホウ素系膜を得ることができる。
未満という低エネルギーの窒素イオンを用いるので、窒
素イオンによるスパッタ作用を抑えて平滑な膜面が得ら
れると共に、窒化ホウ素系膜内部に欠陥等の損傷部が発
生するのを抑えて、立方晶窒化ホウ素を含む高硬度で良
質の窒化ホウ素系膜を得ることができる。
第１図は、この発明に係る高硬度膜被覆工具材料の一例
を示す概略断面図である。第２図は、この発明に係る製
造方法を実施する装置の一例を示す概略図である。第３
図は、この発明に係る製造方法の一例を示す工程図であ
る。 １……工具材料（母材）、２……中間層、３……窒化ホ
ウ素系膜、４……高硬度膜被覆工具材料、５……蒸発
源、6,6′……蒸発物質、７……イオン源、8,8′……イ
オンビーム。
を示す概略断面図である。第２図は、この発明に係る製
造方法を実施する装置の一例を示す概略図である。第３
図は、この発明に係る製造方法の一例を示す工程図であ
る。 １……工具材料（母材）、２……中間層、３……窒化ホ
ウ素系膜、４……高硬度膜被覆工具材料、５……蒸発
源、6,6′……蒸発物質、７……イオン源、8,8′……イ
オンビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上條 栄治 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−178122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−64471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−42535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−169559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−2022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−20228（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】工具用の母材の表面に、元素周期表のIV a
族元素、V a族元素、VI a族元素またはそれらの炭化物
もしくは窒化物から成りホウ素の拡散を防止するための
中間層を500Å〜5000Åの膜厚で形成し、更に当該中間
層の表面に窒化ホウ素系膜を形成していることを特徴と
する高硬度膜被覆工具材料。 - 【請求項２】真空容器内において、工具用の母材の表面
に物理的成膜方法によって元素周期表のIV a族元素、V
a族元素、VI a族元素またはそれらの炭化物もしくは窒
化物から成りホウ素の拡散を防止するための中間層を50
0Å〜5000Åの膜厚で形成し、ついで前記と同じ真空容
器内において、当該中間層の表面に少なくともホウ素の
蒸着と0.5KeV以上5KeV未満のエネルギーの窒素イオンの
照射を同時に行うことによって、当該中間層の表面に窒
化ホウ素系膜を形成することを特徴とする高硬度膜被覆
工具材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007557A JP2593441B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 高硬度膜被覆工具材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61007557A JP2593441B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 高硬度膜被覆工具材料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62164869A JPS62164869A (ja) | 1987-07-21 |
| JP2593441B2 true JP2593441B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=11669102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61007557A Expired - Lifetime JP2593441B2 (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | 高硬度膜被覆工具材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2593441B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2789651B2 (ja) * | 1989-03-07 | 1998-08-20 | 日新電機株式会社 | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
| JP2504255B2 (ja) * | 1990-02-02 | 1996-06-05 | 日新電機株式会社 | 窒化ホウ素薄膜の形成方法 |
| JP2513338B2 (ja) * | 1990-03-09 | 1996-07-03 | 日新電機株式会社 | 窒化ホウ素薄膜被覆基体の形成方法 |
| CN104846333B (zh) * | 2015-04-22 | 2017-10-24 | 武汉理工大学 | 一种组分可控的硼碳氮薄膜的制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2225378C3 (de) * | 1972-05-25 | 1978-07-06 | Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler, 6000 Frankfurt | Verfahren zum Borieren refraktärer Metalle und deren Legierungen |
| FR2371777A1 (fr) * | 1976-11-18 | 1978-06-16 | Loic Henry | Procede de fabrication d'une barriere de diffusion en nitrure de silicium sur un substrat de semiconducteur, en particulier du type iii-v |
| JPS582022A (ja) * | 1981-06-27 | 1983-01-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜形成方法 |
| JPS59178122A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 押出し加工用耐摩部品 |
| JPS6063372A (ja) * | 1983-09-19 | 1985-04-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素薄膜の製造方法 |
| JPS60169559A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素膜の製法 |
| JPS60181262A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-14 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素膜の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-16 JP JP61007557A patent/JP2593441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62164869A (ja) | 1987-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4480010A (en) | Method and coating materials by ion plating | |
| US7241492B2 (en) | Multilayered film having excellent wear resistance, heat resistance and adhesion to substrate and method for producing the same | |
| JPH0588310B2 (ja) | ||
| JP2593441B2 (ja) | 高硬度膜被覆工具材料とその製造方法 | |
| JPS5864377A (ja) | 表面被覆工具およびその製造方法 | |
| JP4427729B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆立方晶窒化硼素系焼結材料製切削工具 | |
| JPH0911004A (ja) | 硬質層被覆切削工具 | |
| JP2909248B2 (ja) | 窒化硼素被覆部材 | |
| JPH0784642B2 (ja) | 被処理物の表面に被膜を形成する方法 | |
| JP2789651B2 (ja) | 窒化ホウ素膜の形成方法 | |
| JPH0588309B2 (ja) | ||
| JP2535886B2 (ja) | 炭素系膜の被覆方法 | |
| JP3716451B2 (ja) | 膜被覆物およびその製造方法 | |
| JPH06248420A (ja) | 硬質膜被覆部材 | |
| JP2987989B2 (ja) | 硬質層被覆切削工具の製造方法 | |
| JP3397058B2 (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH05132754A (ja) | 炭化チタン薄膜の形成方法 | |
| JPH08269693A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH05330956A (ja) | Ｔｉ−希土類元素−Ｎ系超硬質化合物膜およびその形成方法 | |
| JPH06190606A (ja) | 被覆超硬合金工具 | |
| JP2769404B2 (ja) | 炭素−窒素化合物膜の形成方法 | |
| Ziemann et al. | How to exploit ion-induced stress relaxation to grow thick c-BN films | |
| JP2600092B2 (ja) | 金属系材料の表面改質方法 | |
| JP2000225620A (ja) | 樹脂成形用金型及びその製造方法 | |
| JP2850396B2 (ja) | 窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |