JP2667309B2 - Ｈｃｄイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法 - Google Patents
Ｈｃｄイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、イオンプレーティン
グ方法、特に耐摩耗性被膜を高速で形成するＨＣＤイオ
ンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法に関する。
グ方法、特に耐摩耗性被膜を高速で形成するＨＣＤイオ
ンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＶＤ法（Physical Vaper Depositon P
rosess）は仕上げ加工が不要な円滑な仕上り面で被膜を
均一に形成できる表面処理法として知られている。イオ
ンプレーティング法は加熱された被膜金属元素の蒸発源
から蒸発した原子をグロー放電又は高周波プラズマで部
分的にイオン化し、基板に原子を付着させる方法であ
り、減圧空間に窒素やアセチレンをリークさせると金属
の窒化物や炭化物が蒸着される。この方法は活性化反応
性蒸着法と呼ばれ、真空蒸着ほど高真空でないため、膜
の均一性、つき回りがよく、イオンで基板をたたく効果
によって密着性もよい。イオンプレーティング法は摺動
部材又は切削工具等の表面に耐摩耗性厚膜を形成する重
要な表面処理法として利用されている。更に、真空蒸着
法で形成された被膜に比べて、母材との密着性が格段に
優れ、スパッタリング法よりも被膜生成速度が非常に速
い利点がある。
rosess）は仕上げ加工が不要な円滑な仕上り面で被膜を
均一に形成できる表面処理法として知られている。イオ
ンプレーティング法は加熱された被膜金属元素の蒸発源
から蒸発した原子をグロー放電又は高周波プラズマで部
分的にイオン化し、基板に原子を付着させる方法であ
り、減圧空間に窒素やアセチレンをリークさせると金属
の窒化物や炭化物が蒸着される。この方法は活性化反応
性蒸着法と呼ばれ、真空蒸着ほど高真空でないため、膜
の均一性、つき回りがよく、イオンで基板をたたく効果
によって密着性もよい。イオンプレーティング法は摺動
部材又は切削工具等の表面に耐摩耗性厚膜を形成する重
要な表面処理法として利用されている。更に、真空蒸着
法で形成された被膜に比べて、母材との密着性が格段に
優れ、スパッタリング法よりも被膜生成速度が非常に速
い利点がある。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】通常のイオンプレーテ
ィングでは、高電圧（例えば１０ｋＶ）を印加して低電
流（例えば１Ａ）で電子ビームを形成し、長時間安定し
た電子ビームを維持するには真空槽内を高真空に維持す
る必要がある。しかしながら、工業的にイオンプレーテ
ィング法によりクロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜を低コ
ストで形成するには、大きな蒸発速度で大量にクロム
（Ｃｒ）を蒸発させなければならない。クロム（Ｃｒ）
を高速で大量に蒸発させれば、反応に必要な多量の反応
性窒素（Ｎ2）ガスを供給する必要がある。真空槽に反
応性窒素（Ｎ2）ガスを多量に供給すると、真空槽内の
圧力が必然的に低真空となり、このため、電子ビームを
長時間安定にさせることができない。また、小さいスポ
ット（断面積）の電子ビームを使用する通常のイオンプ
レーティング法で均一で厚い膜厚のクロム（Ｃｒ）又は
マンガン（Ｍｎ）の被覆を形成するには、クロム（Ｃ
ｒ）又はマンガン（Ｍｎ）が昇華性金属であるので、十
分な電子ビームのスイープを蒸発材に対し行わなければ
ならず、これもまた電子ビームの長時間安定な作動を阻
害する原因となる。つまり、通常の電子ビームを用いた
イオンプレーティング法では、クロム（Ｃｒ）又はマン
ガン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を高速かつ厚膜
で形成することは困難である。また、従来のイオンプレ
ーティング法では、溶解又はホットアイソスタティック
成形法（ＨＩＰ法）で形成した塊（インゴット）を蒸発
材として用いるため、本来、蒸発速度が速いクロム（Ｃ
ｒ）又はマンガン（Ｍｎ）等の昇華性金属でも、蒸発速
度が遅くなり生産性が低下する欠点がある。更に、高価
な蒸発材となるので、素材表面に金属の厚膜を形成する
とコスト高を招来するのが現状である。また、本願の図
２から理解されるように、蒸発速度が蒸発時間と共に遅
くなる傾向が強いので、被膜組成が不均一となる傾向が
強かった。そこで、焼結材や圧粉成形体を蒸発材として
用いることが考えられる。しかしながら、通常のイオン
プレーティングに用いられる電子銃は高加速電圧（例え
ば１０ｋＶ）、低電流（例えば１Ａ）の電子ビームを発
生する。従って、長時間安定した電子ビームを維持し、
蒸発材以外に電子ビーム照射される異常放電を防止する
ためには、真空槽内を高真空に維持する必要がある。し
かしながら、工業的にイオンプレーティング法によりク
ロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜を低コストで形成するに
は、大きな蒸発速度で大量にクロム（Ｃｒ）を蒸発させ
なければならない。クロム（Ｃｒ）を高速で蒸発させれ
ば、反応に必要な多量の窒素（Ｎ2）ガスを供給する必
要があり、真空槽に多量の窒素（Ｎ2）ガスを供給すれ
ば、必然的に真空槽内の圧力が低真空となる。このた
め、電子ビームを長時間安定に作動させることが困難だ
った。また、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）等の
昇華性金属を大量に蒸発させるためには、電子ビームを
高速にかつ広い面積でスイープさせる必要があり、前者
同様に、電子ビームの安定な長時間作動を困難にしてい
た。すなわち、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）と
窒素（Ｎ）からなる被膜を工業的に形成することは極め
て困難であった。そこで、本願発明者は、格段に速い蒸
着速度でかつ均一な組成のクロム（Ｃｒ）又はマンガン
（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を形成できるＨＣＤ
イオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法を開発
したのである。そこで、この発明の目的は、格段に速い
蒸着速度でかつ均一なクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍ
ｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を短時間で形成できるイ
オンプレーティング法を提供することにある。
ィングでは、高電圧（例えば１０ｋＶ）を印加して低電
流（例えば１Ａ）で電子ビームを形成し、長時間安定し
た電子ビームを維持するには真空槽内を高真空に維持す
る必要がある。しかしながら、工業的にイオンプレーテ
ィング法によりクロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜を低コ
ストで形成するには、大きな蒸発速度で大量にクロム
（Ｃｒ）を蒸発させなければならない。クロム（Ｃｒ）
を高速で大量に蒸発させれば、反応に必要な多量の反応
性窒素（Ｎ2）ガスを供給する必要がある。真空槽に反
応性窒素（Ｎ2）ガスを多量に供給すると、真空槽内の
圧力が必然的に低真空となり、このため、電子ビームを
長時間安定にさせることができない。また、小さいスポ
ット（断面積）の電子ビームを使用する通常のイオンプ
レーティング法で均一で厚い膜厚のクロム（Ｃｒ）又は
マンガン（Ｍｎ）の被覆を形成するには、クロム（Ｃ
ｒ）又はマンガン（Ｍｎ）が昇華性金属であるので、十
分な電子ビームのスイープを蒸発材に対し行わなければ
ならず、これもまた電子ビームの長時間安定な作動を阻
害する原因となる。つまり、通常の電子ビームを用いた
イオンプレーティング法では、クロム（Ｃｒ）又はマン
ガン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を高速かつ厚膜
で形成することは困難である。また、従来のイオンプレ
ーティング法では、溶解又はホットアイソスタティック
成形法（ＨＩＰ法）で形成した塊（インゴット）を蒸発
材として用いるため、本来、蒸発速度が速いクロム（Ｃ
ｒ）又はマンガン（Ｍｎ）等の昇華性金属でも、蒸発速
度が遅くなり生産性が低下する欠点がある。更に、高価
な蒸発材となるので、素材表面に金属の厚膜を形成する
とコスト高を招来するのが現状である。また、本願の図
２から理解されるように、蒸発速度が蒸発時間と共に遅
くなる傾向が強いので、被膜組成が不均一となる傾向が
強かった。そこで、焼結材や圧粉成形体を蒸発材として
用いることが考えられる。しかしながら、通常のイオン
プレーティングに用いられる電子銃は高加速電圧（例え
ば１０ｋＶ）、低電流（例えば１Ａ）の電子ビームを発
生する。従って、長時間安定した電子ビームを維持し、
蒸発材以外に電子ビーム照射される異常放電を防止する
ためには、真空槽内を高真空に維持する必要がある。し
かしながら、工業的にイオンプレーティング法によりク
ロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜を低コストで形成するに
は、大きな蒸発速度で大量にクロム（Ｃｒ）を蒸発させ
なければならない。クロム（Ｃｒ）を高速で蒸発させれ
ば、反応に必要な多量の窒素（Ｎ2）ガスを供給する必
要があり、真空槽に多量の窒素（Ｎ2）ガスを供給すれ
ば、必然的に真空槽内の圧力が低真空となる。このた
め、電子ビームを長時間安定に作動させることが困難だ
った。また、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）等の
昇華性金属を大量に蒸発させるためには、電子ビームを
高速にかつ広い面積でスイープさせる必要があり、前者
同様に、電子ビームの安定な長時間作動を困難にしてい
た。すなわち、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）と
窒素（Ｎ）からなる被膜を工業的に形成することは極め
て困難であった。そこで、本願発明者は、格段に速い蒸
着速度でかつ均一な組成のクロム（Ｃｒ）又はマンガン
（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を形成できるＨＣＤ
イオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法を開発
したのである。そこで、この発明の目的は、格段に速い
蒸着速度でかつ均一なクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍ
ｎ）と窒素（Ｎ）からなる被膜を短時間で形成できるイ
オンプレーティング法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明によるＨＣＤイ
オンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法では、Ｈ
ＣＤ電子銃（17）の電子ビーム管（17a）から蒸発材（1
6）に電子ビームを供給して蒸発材（16）を真空槽（1
1）内で加熱蒸発させ、真空槽（11）内に窒素（Ｎ2）を
供給し、負の電圧を印加した母材（12）に蒸発材（16）
を構成する金属の被膜を形成する。このＨＣＤイオンプ
レーティングによる耐摩耗性被膜形成法では、蒸発材
（16）はクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の焼結体
又は圧粉成形体を用い、かつ、前記真空槽内にクロム
（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の大量の蒸気を発生させ
ると同時に真空槽内に窒素（Ｎ2）を供給することによ
って、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の濃度が被
膜の深さ方向に均一でありかつ前記蒸気と窒素（Ｎ）と
の化合物からなる被膜を母材（12）に短時間で形成す
る。
オンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法では、Ｈ
ＣＤ電子銃（17）の電子ビーム管（17a）から蒸発材（1
6）に電子ビームを供給して蒸発材（16）を真空槽（1
1）内で加熱蒸発させ、真空槽（11）内に窒素（Ｎ2）を
供給し、負の電圧を印加した母材（12）に蒸発材（16）
を構成する金属の被膜を形成する。このＨＣＤイオンプ
レーティングによる耐摩耗性被膜形成法では、蒸発材
（16）はクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の焼結体
又は圧粉成形体を用い、かつ、前記真空槽内にクロム
（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の大量の蒸気を発生させ
ると同時に真空槽内に窒素（Ｎ2）を供給することによ
って、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の濃度が被
膜の深さ方向に均一でありかつ前記蒸気と窒素（Ｎ）と
の化合物からなる被膜を母材（12）に短時間で形成す
る。
【０００５】
【作用】クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の焼結体
又は圧粉成形体を蒸発材（16）として用いるので、蒸発
材（16）の蒸発面積が広くなること、蒸発材（16）自体
の熱伝導率が悪く、温度が上がりやすいことから、蒸発
材（16）にインゴットを用いた従来のイオンプレーティ
ング法よりも格段に速い速度でクロム（Ｃｒ）又はマン
ガン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる耐摩耗性被膜を形成
することが可能となる。ＨＣＤ電子銃（17）は低電圧
（例えば３８Ｖ）を印加して大電流（例えば５００Ａ）
の電子ビームを電子ビーム管（17a）から蒸発材（16）
に向かって大きいスポット（断面積）で照射することが
できるため、広い範囲の蒸発材を大量に蒸発させること
ができる。また、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）
の蒸発速度に対応した大量の反応性窒素（Ｎ2）ガスを
供給しても、安定に電子ビームの照射を継続でき、真空
槽（11）内で多量の蒸発材（16）を蒸発できるので、被
膜の深さ方向にクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の
濃度が均一でかつクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）
に窒素（Ｎ）を含む被膜を母材（12）に短時間で形成す
ることができる。
又は圧粉成形体を蒸発材（16）として用いるので、蒸発
材（16）の蒸発面積が広くなること、蒸発材（16）自体
の熱伝導率が悪く、温度が上がりやすいことから、蒸発
材（16）にインゴットを用いた従来のイオンプレーティ
ング法よりも格段に速い速度でクロム（Ｃｒ）又はマン
ガン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる耐摩耗性被膜を形成
することが可能となる。ＨＣＤ電子銃（17）は低電圧
（例えば３８Ｖ）を印加して大電流（例えば５００Ａ）
の電子ビームを電子ビーム管（17a）から蒸発材（16）
に向かって大きいスポット（断面積）で照射することが
できるため、広い範囲の蒸発材を大量に蒸発させること
ができる。また、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）
の蒸発速度に対応した大量の反応性窒素（Ｎ2）ガスを
供給しても、安定に電子ビームの照射を継続でき、真空
槽（11）内で多量の蒸発材（16）を蒸発できるので、被
膜の深さ方向にクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の
濃度が均一でかつクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）
に窒素（Ｎ）を含む被膜を母材（12）に短時間で形成す
ることができる。
【０００６】
【実施例】以下、この発明のＨＣＤイオンプレーティン
グによる耐摩耗性被膜形成法の実施例を図１〜図４につ
いて説明する。図１は、この発明のＨＣＤ法（Hollow C
athode Discharge）イオンプレーティングによる耐摩耗
性被膜形成法の実施に使用するイオンプレーティング装
置１０の概略を示す。イオンプレーティング装置１０
は、真空槽１１と、真空槽１１の内部に回転可能に配置
された保持具１３と、保持具１３に支持された母材１２
と、保持具１３の上方に取り付けられかつ母材１２を所
定の温度に加熱するヒータ１４と、保持具１３の下方に
配置された水冷銅式のルツボ１５と、真空槽１１の側壁
に取り付けられかつ反応性の窒素（Ｎ2）ガスを真空槽
１１内に供給する導入管１８と、真空槽１１の側壁に取
り付けられかつ電子ビーム管１７ａを有するＨＣＤ電子
銃１７と、ルツボ１５の周囲に配置された集束コイル１
９とを備えている。真空槽１１内は図示しない真空排気
装置（真空ポンプ）により１０-2torr〜１０-4torrの低
圧に減圧される。保持具１３により回転可能に保持され
た母材１２は、例えば外径８５ｍｍ、厚さ２ｍｍのステ
ンレス製（ＳＵＳ３０４）のパイプであり、パイプの表
面に耐摩耗性被膜が形成される。クロム（Ｃｒ）又はマ
ンガン（Ｍｎ）の焼結体又は圧粉成形体として、金属ク
ロム焼結体を構成する蒸発材１６が直径７０ｍｍ、深さ
１００ｍｍの水冷銅式のルツボ１５の内部に収容され、
蒸発材１６には正の電圧が印加される。
グによる耐摩耗性被膜形成法の実施例を図１〜図４につ
いて説明する。図１は、この発明のＨＣＤ法（Hollow C
athode Discharge）イオンプレーティングによる耐摩耗
性被膜形成法の実施に使用するイオンプレーティング装
置１０の概略を示す。イオンプレーティング装置１０
は、真空槽１１と、真空槽１１の内部に回転可能に配置
された保持具１３と、保持具１３に支持された母材１２
と、保持具１３の上方に取り付けられかつ母材１２を所
定の温度に加熱するヒータ１４と、保持具１３の下方に
配置された水冷銅式のルツボ１５と、真空槽１１の側壁
に取り付けられかつ反応性の窒素（Ｎ2）ガスを真空槽
１１内に供給する導入管１８と、真空槽１１の側壁に取
り付けられかつ電子ビーム管１７ａを有するＨＣＤ電子
銃１７と、ルツボ１５の周囲に配置された集束コイル１
９とを備えている。真空槽１１内は図示しない真空排気
装置（真空ポンプ）により１０-2torr〜１０-4torrの低
圧に減圧される。保持具１３により回転可能に保持され
た母材１２は、例えば外径８５ｍｍ、厚さ２ｍｍのステ
ンレス製（ＳＵＳ３０４）のパイプであり、パイプの表
面に耐摩耗性被膜が形成される。クロム（Ｃｒ）又はマ
ンガン（Ｍｎ）の焼結体又は圧粉成形体として、金属ク
ロム焼結体を構成する蒸発材１６が直径７０ｍｍ、深さ
１００ｍｍの水冷銅式のルツボ１５の内部に収容され、
蒸発材１６には正の電圧が印加される。
【０００７】イオンプレーティング装置１０の作動の際
に、母材１２を保持具１３と共に回転し、回転中の母材
１２はヒータ１４により４００℃に加熱され、負の電圧
が印加される。ＨＣＤ電子銃１７の電子ビーム管１７ａ
から電子ビームによりアルゴンイオンが蒸発材１６に向
かって照射される。３８Ｖの低電圧を印加して発生する
５００Ａの大電流でＨＣＤ電子銃１７の電子ビーム管１
７ａからアルゴンガスによって形成された電子ビームが
蒸発材１６に向かって放出され、蒸発材１６は電子ビー
ム及び集束コイル１９を流れる電流による磁界によって
高速でかつ大量に蒸発されかつイオン化される。また、
導入管１８から反応性ガス（Ｎ2ガス）が１×１０-3tor
rの窒素ガス分圧で真空槽１１内に供給される。イオン
プレーティング装置１０での被覆処理時間は３０分〜１
２０分である。イオンプレーティング終了後はスクレー
パ機構等により容易にルツボ１５内を洗浄することがで
きる。
に、母材１２を保持具１３と共に回転し、回転中の母材
１２はヒータ１４により４００℃に加熱され、負の電圧
が印加される。ＨＣＤ電子銃１７の電子ビーム管１７ａ
から電子ビームによりアルゴンイオンが蒸発材１６に向
かって照射される。３８Ｖの低電圧を印加して発生する
５００Ａの大電流でＨＣＤ電子銃１７の電子ビーム管１
７ａからアルゴンガスによって形成された電子ビームが
蒸発材１６に向かって放出され、蒸発材１６は電子ビー
ム及び集束コイル１９を流れる電流による磁界によって
高速でかつ大量に蒸発されかつイオン化される。また、
導入管１８から反応性ガス（Ｎ2ガス）が１×１０-3tor
rの窒素ガス分圧で真空槽１１内に供給される。イオン
プレーティング装置１０での被覆処理時間は３０分〜１
２０分である。イオンプレーティング終了後はスクレー
パ機構等により容易にルツボ１５内を洗浄することがで
きる。
【０００８】ＨＣＤ電子銃１７は３８Ｖの低電圧を印加
して５００Ａの大電流で発生する電子ビームによって大
きいスポット（断面積）の電子ビームを生ずるため、ク
ロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の大量の蒸気を高速
で発生することができる。また、クロム（Ｃｒ）又はマ
ンガン（Ｍｎ）の蒸発速度に対応して低真空度で窒素を
供給できるので、窒素雰囲気で大量のクロム（Ｃｒ）又
はマンガン（Ｍｎ）を蒸発させても、均一な組成で母材
１２の表面に耐摩耗性被膜を形成することができる。更
に、焼結体又は圧粉形成体の蒸発材１６が飛散するスプ
ラッシュが発生しても、電子ビームは正常に作動し、実
用上問題ない。
して５００Ａの大電流で発生する電子ビームによって大
きいスポット（断面積）の電子ビームを生ずるため、ク
ロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の大量の蒸気を高速
で発生することができる。また、クロム（Ｃｒ）又はマ
ンガン（Ｍｎ）の蒸発速度に対応して低真空度で窒素を
供給できるので、窒素雰囲気で大量のクロム（Ｃｒ）又
はマンガン（Ｍｎ）を蒸発させても、均一な組成で母材
１２の表面に耐摩耗性被膜を形成することができる。更
に、焼結体又は圧粉形成体の蒸発材１６が飛散するスプ
ラッシュが発生しても、電子ビームは正常に作動し、実
用上問題ない。
【０００９】また、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍ
ｎ）の焼結体又は圧粉成形体を蒸発１６として用いるの
で、蒸発材１６の蒸発面積が広くなること、蒸発材１６
自体の熱伝導率が悪く、温度が上がりやすいことから、
蒸発材にインゴットを用いた従来のイオンプレーティン
グ法よりも格段に速い速度でクロム（Ｃｒ）又はマンガ
ン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる耐摩耗性被膜を形成す
ることが可能となる。蒸発材が真密度に近い溶製材又は
ＨＩＰ製の蒸発材では、熱伝導性が高いため、熱が逃げ
易くかつ温度が上昇しにくい欠点があり、また焼結材に
比べて蒸発面積が小さいため、ＨＣＤ銃でも高速に蒸発
させることは困難である。
ｎ）の焼結体又は圧粉成形体を蒸発１６として用いるの
で、蒸発材１６の蒸発面積が広くなること、蒸発材１６
自体の熱伝導率が悪く、温度が上がりやすいことから、
蒸発材にインゴットを用いた従来のイオンプレーティン
グ法よりも格段に速い速度でクロム（Ｃｒ）又はマンガ
ン（Ｍｎ）と窒素（Ｎ）からなる耐摩耗性被膜を形成す
ることが可能となる。蒸発材が真密度に近い溶製材又は
ＨＩＰ製の蒸発材では、熱伝導性が高いため、熱が逃げ
易くかつ温度が上昇しにくい欠点があり、また焼結材に
比べて蒸発面積が小さいため、ＨＣＤ銃でも高速に蒸発
させることは困難である。
【００１０】次に、前記実施例により形成された膜厚
と、従来の金属クロム・インゴットを構成する蒸発材を
同一条件で蒸発させて得られた膜厚との比較を行った。
図２は被膜形成時間に対する母材１２の外周に被覆され
たクロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜の厚さ（ミクロン）
を示すグラフである。図２の実線はこの発明による蒸発
材１６として金属クロム焼結体を用いた結果の膜厚を示
し、破線はクロム・インゴットを用いた結果の膜厚を示
す。
と、従来の金属クロム・インゴットを構成する蒸発材を
同一条件で蒸発させて得られた膜厚との比較を行った。
図２は被膜形成時間に対する母材１２の外周に被覆され
たクロム（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜の厚さ（ミクロン）
を示すグラフである。図２の実線はこの発明による蒸発
材１６として金属クロム焼結体を用いた結果の膜厚を示
し、破線はクロム・インゴットを用いた結果の膜厚を示
す。
【００１１】図２から明らかなように、この発明による
ＨＣＤイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法
では、従来のイオンプレーティング法に比較して格段に
速い蒸着速度で耐摩耗性被膜を形成できることが理解で
きよう。また、この発明では、長時間ＨＣＤイオンプレ
ーティングを行っても、蒸着速度が低下する傾向を示さ
ずに高速で耐摩耗性被膜を形成でき、特に膜厚の大きい
領域ほど、この発明が著しく有利であることがわかる。
ＨＣＤイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法
では、従来のイオンプレーティング法に比較して格段に
速い蒸着速度で耐摩耗性被膜を形成できることが理解で
きよう。また、この発明では、長時間ＨＣＤイオンプレ
ーティングを行っても、蒸着速度が低下する傾向を示さ
ずに高速で耐摩耗性被膜を形成でき、特に膜厚の大きい
領域ほど、この発明が著しく有利であることがわかる。
【００１２】図３は、この発明のＨＣＤイオンプレーテ
ィングによる耐摩耗性被膜形成法により作成したクロム
（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜の厚さに沿うクロム（Ｃｒ）
の濃度変化を示すグラフである。図４は従来のイオンプ
レーティング法により作成したクロム（Ｃｒ）−窒素
（Ｎ）被膜の厚さに沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化を示
すグラフである。図３及び図４のクロム（Ｃｒ）濃度変
化は電子プローブ微小部分析法（ＥＰＭＡ）により測定
した。図３と図４に示すグラフの比較により、この発明
による被膜のクロム（Ｃｒ）の濃度変化は少なく、ほぼ
均質な被膜が得られるのに対し、従来のイオンプレーテ
ィングによる被膜では母材に近い部分と外層に近い部分
とではクロム（Ｃｒ）の濃度が大きく変化する。
ィングによる耐摩耗性被膜形成法により作成したクロム
（Ｃｒ）−窒素（Ｎ）被膜の厚さに沿うクロム（Ｃｒ）
の濃度変化を示すグラフである。図４は従来のイオンプ
レーティング法により作成したクロム（Ｃｒ）−窒素
（Ｎ）被膜の厚さに沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化を示
すグラフである。図３及び図４のクロム（Ｃｒ）濃度変
化は電子プローブ微小部分析法（ＥＰＭＡ）により測定
した。図３と図４に示すグラフの比較により、この発明
による被膜のクロム（Ｃｒ）の濃度変化は少なく、ほぼ
均質な被膜が得られるのに対し、従来のイオンプレーテ
ィングによる被膜では母材に近い部分と外層に近い部分
とではクロム（Ｃｒ）の濃度が大きく変化する。
【００１３】
【発明の効果】前記のように、この発明によるＨＣＤイ
オンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法は、クロ
ム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の焼結体又は圧粉成形
体を蒸発材として用い、母材の表面に格段に速い蒸着速
度でかつ均一な組成で長時間被覆を形成でき、生産コス
トを低減することができる。また、生産性に優れかつ安
価に厚膜の形成が可能であり、被膜組成の均一性に優れ
るため製品の信頼性が高く、その工業的利用価値は著し
く大きい。
オンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法は、クロ
ム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の焼結体又は圧粉成形
体を蒸発材として用い、母材の表面に格段に速い蒸着速
度でかつ均一な組成で長時間被覆を形成でき、生産コス
トを低減することができる。また、生産性に優れかつ安
価に厚膜の形成が可能であり、被膜組成の均一性に優れ
るため製品の信頼性が高く、その工業的利用価値は著し
く大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のＨＣＤイオンプレーティングによ
る耐摩耗性被膜形成法を実施するイオンプレーティング
装置の概略図
る耐摩耗性被膜形成法を実施するイオンプレーティング
装置の概略図
【図２】 この発明により形成した耐摩耗性被膜と従来
のイオンプレーティングにより形成した耐摩耗性被膜の
膜厚形成速度を示すグラフ
のイオンプレーティングにより形成した耐摩耗性被膜の
膜厚形成速度を示すグラフ
【図３】 この発明により形成し耐摩耗性被膜の厚さ方
向に沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化を示すグラフ
向に沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化を示すグラフ
【図４】 従来のイオンプレーティングにより形成し耐
摩耗性被膜の厚さ方向に沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化
を示すグラフ
摩耗性被膜の厚さ方向に沿うクロム（Ｃｒ）の濃度変化
を示すグラフ
１０・・イオンプレーティング装置、 １１・・真空
槽、 １２・・母材、１３・・保持具、 １４・・ヒー
タ、 １５・・ルツボ、 １６・・蒸発材、１７・・Ｈ
ＣＤ電子銃、 １７ａ・・電子ビーム管、 １８・・導
入管、 １９・・集束コイル、
槽、 １２・・母材、１３・・保持具、 １４・・ヒー
タ、 １５・・ルツボ、 １６・・蒸発材、１７・・Ｈ
ＣＤ電子銃、 １７ａ・・電子ビーム管、 １８・・導
入管、 １９・・集束コイル、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 賢一 山形県西置賜郡小国町大字小国町390 (56)参考文献 特開 昭53−114739（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−252764（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ＨＣＤ電子銃（17）の電子ビーム管（17
a）から蒸発材（16）に電子ビームを供給して蒸発材（1
6）を真空槽（11）内で加熱蒸発させ、真空槽（11）内
に窒素（Ｎ2）を供給し、負の電圧を印加した母材（1
2）に蒸発材（16）を構成する金属の被膜を形成するＨ
ＣＤイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法で
あって、 蒸発材（16）はクロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の
焼結体又は圧粉成形体を用い、かつ、前記真空槽内にク
ロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の大量の蒸気を発生
させると同時に真空槽内に窒素（Ｎ2）を供給すること
によって、クロム（Ｃｒ）又はマンガン（Ｍｎ）の濃度
が被膜の深さ方向に均一でありかつ前記蒸気と窒素
（Ｎ）との化合物からなる被膜を母材（12）に短時間で
形成することを特徴とするＨＣＤイオンプレーティング
による耐摩耗性被膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158292A JP2667309B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｈｃｄイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158292A JP2667309B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｈｃｄイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525617A JPH0525617A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2667309B2 true JP2667309B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=15668422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3158292A Expired - Fee Related JP2667309B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｈｃｄイオンプレーティングによる耐摩耗性被膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667309B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6946031B2 (en) | 2002-02-08 | 2005-09-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Rod for a coating device, and process for producing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS604241B2 (ja) * | 1977-03-18 | 1985-02-02 | 東ソー株式会社 | 表面被覆材用金属成型体 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3158292A patent/JP2667309B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525617A (ja) | 1993-02-02 |
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|---|---|---|---|
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