JP3092714B2 - 有機材料を加工する工具及びその工具形成方法 - Google Patents
有機材料を加工する工具及びその工具形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は請求項１の前文に記載の少なくとも１つの耐
摩耗性の硬質層を有する工具あるいは器具、並びに請求
項10の前文に記載のコーティングを形成する方法に関す
るものである。
摩耗性の硬質層を有する工具あるいは器具、並びに請求
項10の前文に記載のコーティングを形成する方法に関す
るものである。
有機材料を加工する公知の工具及び器具はその使用領
域によってきわめて大きい粘性を有する基台を必要とす
る。スチールはこの特性を有する。しかし耐腐食性はな
い。腐食に対して保護するために公知の工具と器具には
クロムメッキが施される。このクロム層は腐食性の環境
に対して基台を一時的にしか保護することができない。
クロム層は少し時間が経つと剥がれ落ちてしまう。
域によってきわめて大きい粘性を有する基台を必要とす
る。スチールはこの特性を有する。しかし耐腐食性はな
い。腐食に対して保護するために公知の工具と器具には
クロムメッキが施される。このクロム層は腐食性の環境
に対して基台を一時的にしか保護することができない。
クロム層は少し時間が経つと剥がれ落ちてしまう。
ドイツ特許公開公報DE−OS3639469には大きな耐摩耗
性を有し腐食の少ない他の切断工具及び形成工具が記載
されており、それには多数の中間層と中間層の炭化物の
結晶を添加された硬い炭素の層（iC）からなる黒いカバ
ー層が設けられている。中間層の第１の層は周期律のIV
bあるいはV bグループの元素（チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブあるいはタンタ
ル）からなり、第２の層はこれらの元素の窒化物からな
り、第３の層は第一の元素の炭化物層からなる。
性を有し腐食の少ない他の切断工具及び形成工具が記載
されており、それには多数の中間層と中間層の炭化物の
結晶を添加された硬い炭素の層（iC）からなる黒いカバ
ー層が設けられている。中間層の第１の層は周期律のIV
bあるいはV bグループの元素（チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニオブあるいはタンタ
ル）からなり、第２の層はこれらの元素の窒化物からな
り、第３の層は第一の元素の炭化物層からなる。
他の公知の切断工具及び形成工具の耐腐食性は、特に
有機材料を加工する場合、特に加硫及びプラスチック射
出成型用型として使用する場合に満足のゆくものではな
い。塩霧吹付テストでは48時間後には層の剥離が生じて
おり、従ってこの種のコーティングを有する工具および
器具は何回も洗浄機にかけることはできず、かつ何回も
殺菌することはできない。同様に切断工具及び形成工具
の基台上に３つの中間層を設けなければならない製造方
法も煩雑である。無煙炭のように黒い表面は、例えば家
事あるいは外科器具用の切断工具にとっては好ましい外
見ではない。
有機材料を加工する場合、特に加硫及びプラスチック射
出成型用型として使用する場合に満足のゆくものではな
い。塩霧吹付テストでは48時間後には層の剥離が生じて
おり、従ってこの種のコーティングを有する工具および
器具は何回も洗浄機にかけることはできず、かつ何回も
殺菌することはできない。同様に切断工具及び形成工具
の基台上に３つの中間層を設けなければならない製造方
法も煩雑である。無煙炭のように黒い表面は、例えば家
事あるいは外科器具用の切断工具にとっては好ましい外
見ではない。
本発明の目的は、何回も洗浄機にかけることができ、
ないしは何回も殺菌することができ、かつ工具あるいは
器具上に簡単に形成することのできる長持ちのするコー
ティングを提供することであって、このコーティングは
工具あるいは器具の基台を腐食する環境においても、特
に外科器具として、マニキュア、ペディキュア等の器具
としてかつ有機材料を切断する工具として用いる場合、
加硫あるいはプラスチック射出成型用の型として使用す
る場合に寿命が長く同時に侵食を減少させるものであ
る。また、工具あるいは器具において、上述の好ましい
特性を減少させることなく表面を好ましく彩色すること
ができなければならない。
ないしは何回も殺菌することができ、かつ工具あるいは
器具上に簡単に形成することのできる長持ちのするコー
ティングを提供することであって、このコーティングは
工具あるいは器具の基台を腐食する環境においても、特
に外科器具として、マニキュア、ペディキュア等の器具
としてかつ有機材料を切断する工具として用いる場合、
加硫あるいはプラスチック射出成型用の型として使用す
る場合に寿命が長く同時に侵食を減少させるものであ
る。また、工具あるいは器具において、上述の好ましい
特性を減少させることなく表面を好ましく彩色すること
ができなければならない。
上記目的に鑑みて本発明は少なくとも１つの耐摩耗性
の硬質層を有し、有機材料を加工する工具あるいは器具
において、コーティングの外側の硬質層が、セラミック
からなる非導電性の材料からなる分離層によって工具あ
るいは器具の基台から分離されていることを特徴とする
有機材料を加工する工具あるいは器具を提供する。
の硬質層を有し、有機材料を加工する工具あるいは器具
において、コーティングの外側の硬質層が、セラミック
からなる非導電性の材料からなる分離層によって工具あ
るいは器具の基台から分離されていることを特徴とする
有機材料を加工する工具あるいは器具を提供する。
また、上記工具、器具を形成する方法であって、真空
室に対して基台が絶縁して保持されており、第１の処理
段階において、酸化物及び／あるいは窒化物形成体がガ
ス状の状態に移行され、少なくともその一部がイオン化
し、第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素
及び／あるいは酸素が真空室内に導入され、少なくとも
その一部がイオン化し、その後基台の表面に酸化物及び
／あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるいは酸素との
化合物からなるセラミックの分離層が形成され、その上
に第３の処理段階において、耐摩耗性の硬質層が形成さ
れることを特徴とするコーティングを形成する方法を提
供する。
室に対して基台が絶縁して保持されており、第１の処理
段階において、酸化物及び／あるいは窒化物形成体がガ
ス状の状態に移行され、少なくともその一部がイオン化
し、第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素
及び／あるいは酸素が真空室内に導入され、少なくとも
その一部がイオン化し、その後基台の表面に酸化物及び
／あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるいは酸素との
化合物からなるセラミックの分離層が形成され、その上
に第３の処理段階において、耐摩耗性の硬質層が形成さ
れることを特徴とするコーティングを形成する方法を提
供する。
非導電性セラミックの分離層の存在により耐腐食性が
向上する。
向上する。
以下、本発明の工具あるいは器具の実施例と、工具あ
るいは器具をコーティングする本発明方法の実施例を図
面を用いて説明する。
るいは器具をコーティングする本発明方法の実施例を図
面を用いて説明する。
有機材料というのは有機化学によって説明される材料
である。特にここでは動物的および植物的製品並びにプ
ラスチックで、それを加工するために特に加硫型、プラ
スチック射出成型型、例えば肉を切るナイフなどを必要
とするものである。さらに人体に使用する移植組織など
も含まれている。
である。特にここでは動物的および植物的製品並びにプ
ラスチックで、それを加工するために特に加硫型、プラ
スチック射出成型型、例えば肉を切るナイフなどを必要
とするものである。さらに人体に使用する移植組織など
も含まれている。
第１図に示す本発明の工具あるいは器具１の表面に対
して垂直の断面には、外側としての硬質層７とその間の
分離層９とを有する基台３が示されている。後述の方法
によって設けられた分離層９はＸ線無定形であって、従
って分離層９のＸ線源と反対の側にＸ線を照射すると、
光線の中央に最大放射を有するほぼガウス強度分布だけ
を示す。遠隔場配置（デバイ・シェーラー・ダイヤグラ
ム）は認められない。
して垂直の断面には、外側としての硬質層７とその間の
分離層９とを有する基台３が示されている。後述の方法
によって設けられた分離層９はＸ線無定形であって、従
って分離層９のＸ線源と反対の側にＸ線を照射すると、
光線の中央に最大放射を有するほぼガウス強度分布だけ
を示す。遠隔場配置（デバイ・シェーラー・ダイヤグラ
ム）は認められない。
硬質層７は主として３μｍの層厚を有する窒化チタン
からなる。
からなる。
分離層９は非導電性のセラミック材料からなり、その
層厚はそれぞれ使用する材料と使用分野によって0.5〜
５μｍである。セラミック材料というのは固体の形状で
セラミックとして知られている化学的な化合物であっ
て、分離層９の構造も無定形にすることができる。セラ
ミック材料として、後述するように好ましくは酸化アル
ミニウムAl2O3が使用される。
層厚はそれぞれ使用する材料と使用分野によって0.5〜
５μｍである。セラミック材料というのは固体の形状で
セラミックとして知られている化学的な化合物であっ
て、分離層９の構造も無定形にすることができる。セラ
ミック材料として、後述するように好ましくは酸化アル
ミニウムAl2O3が使用される。
分離層９の材料は移行層８において徐々に硬質層７の
材料へ移行している。同様に分離層９は基台３に向かっ
て他の移行層11において、分離層９の材料の酸化アルミ
ニウムの結合相手であるアルミニウムに徐々に移行して
いる。
材料へ移行している。同様に分離層９は基台３に向かっ
て他の移行層11において、分離層９の材料の酸化アルミ
ニウムの結合相手であるアルミニウムに徐々に移行して
いる。
第２図は、本発明のコーティングを行うための例えば
蒸着装置の概略を示すものである。蒸着装置には、排気
スリーブ20を有する真空室19と熱陰極22を有する熱陰極
室21が設けられており、熱陰極室は開口部25を介して真
空室19と連通している。熱陰極室21の開口部25を有する
底26は真空室19の壁に対して電気的に絶縁されている。
熱陰極22は電源供給装置27から給電される。開口部25の
下方において真空室19の底29の上方にはチタンからなる
坩堝が設けられており、その中に酸化物形成体としてア
ルミニウム31aと窒化物形成体としてチタン31bが設けら
れている。チタンライナーと称されるチタンの坩堝は冷
却可能な銅の坩堝内に配置されている。この配置を以下
においては坩堝30と称する。チタンライナーによって銅
の坩堝に対する断熱性が得られ、チタンによるアルミニ
ウムの合金化が容易になり、それによって後の処理にお
ける酸素に対する反応性と粘性を良好に変化させること
ができる。アルミニウム31aとチタン31bは摺動可能なマ
スク33によってカバーすることができる。真空室19内に
は長手軸を中心に回転可能な導電性の６つの支持体35が
設けられており、そのうちの３つが第３図に示されてお
り、支持体のホルダ36にはそれぞれスチールからなるコ
ーティングすべき基台３が保持されている。支持体35は
その軸線を中心に回転可能に回転皿37上に配置されてお
り、かつ回転皿によって互いに電気的に接続されてい
る。回転皿37は真空室19の底29及び壁に対して電気的に
絶縁されている。ホルダ36は支持体35と導電接続されて
いる。ホルダ36に保持されている基台３は第２図と第３
図に概略図示するマスク34によって坩堝内のアルミニウ
ム31aとチタン31bに対してカバーすることができる。
蒸着装置の概略を示すものである。蒸着装置には、排気
スリーブ20を有する真空室19と熱陰極22を有する熱陰極
室21が設けられており、熱陰極室は開口部25を介して真
空室19と連通している。熱陰極室21の開口部25を有する
底26は真空室19の壁に対して電気的に絶縁されている。
熱陰極22は電源供給装置27から給電される。開口部25の
下方において真空室19の底29の上方にはチタンからなる
坩堝が設けられており、その中に酸化物形成体としてア
ルミニウム31aと窒化物形成体としてチタン31bが設けら
れている。チタンライナーと称されるチタンの坩堝は冷
却可能な銅の坩堝内に配置されている。この配置を以下
においては坩堝30と称する。チタンライナーによって銅
の坩堝に対する断熱性が得られ、チタンによるアルミニ
ウムの合金化が容易になり、それによって後の処理にお
ける酸素に対する反応性と粘性を良好に変化させること
ができる。アルミニウム31aとチタン31bは摺動可能なマ
スク33によってカバーすることができる。真空室19内に
は長手軸を中心に回転可能な導電性の６つの支持体35が
設けられており、そのうちの３つが第３図に示されてお
り、支持体のホルダ36にはそれぞれスチールからなるコ
ーティングすべき基台３が保持されている。支持体35は
その軸線を中心に回転可能に回転皿37上に配置されてお
り、かつ回転皿によって互いに電気的に接続されてい
る。回転皿37は真空室19の底29及び壁に対して電気的に
絶縁されている。ホルダ36は支持体35と導電接続されて
いる。ホルダ36に保持されている基台３は第２図と第３
図に概略図示するマスク34によって坩堝内のアルミニウ
ム31aとチタン31bに対してカバーすることができる。
熱陰極室21にはガス導管39が連通しており、熱陰極室
は開口部25を介して真空室19と接続されている。それぞ
れ概略図示するマグネットコイル43が真空室19の底29の
真上にとカバー部分45に接して設けられており、ほぼ平
行な垂直磁場を形成する。
は開口部25を介して真空室19と接続されている。それぞ
れ概略図示するマグネットコイル43が真空室19の底29の
真上にとカバー部分45に接して設けられており、ほぼ平
行な垂直磁場を形成する。
回転皿37は電線47と形成されたスイッチ46を介して調
節可能な電圧発生器48と接続されており、電圧発生器の
他の極は接地されている。
節可能な電圧発生器48と接続されており、電圧発生器の
他の極は接地されている。
真空室19の垂直の壁にはカソードスパッタリングを行
う６つの装置49が設けられており、そのうちの３つが第
３図に示されている。装置49には冷却用の不図示の熱交
換器が設けられている。リング50内には、リングから絶
縁されたターゲット51が設けられており、ターゲットは
電圧源53のマイナス極と接続されている。電圧源53のプ
ラス極は真空室19の壁及びリング50と接続されている。
熱陰極22と坩堝30は電線を介して電源装置32と接続され
ている。
う６つの装置49が設けられており、そのうちの３つが第
３図に示されている。装置49には冷却用の不図示の熱交
換器が設けられている。リング50内には、リングから絶
縁されたターゲット51が設けられており、ターゲットは
電圧源53のマイナス極と接続されている。電圧源53のプ
ラス極は真空室19の壁及びリング50と接続されている。
熱陰極22と坩堝30は電線を介して電源装置32と接続され
ている。
上述のコーティングを形成するために、基台３が支持
体35のホルダ36に固定され、アルミニウムとチタン31a,
31bが坩堝30に装入される。次に真空室が閉鎖され、排
気されて2mPa圧力にされ、基台３のコーティングすべき
表面がドイツ特許公開公報DE−OS3406953ないしスイス
特許CH−PS658545に記載の方法に従って低ボルトアーク
により450℃まで加熱され、スイス特許CH−PS631743に
記載の方法に従ってクリーニングされる。その間マスク
33が坩堝30内のアルミニウムとチタン31a,31bをカバー
している。
体35のホルダ36に固定され、アルミニウムとチタン31a,
31bが坩堝30に装入される。次に真空室が閉鎖され、排
気されて2mPa圧力にされ、基台３のコーティングすべき
表面がドイツ特許公開公報DE−OS3406953ないしスイス
特許CH−PS658545に記載の方法に従って低ボルトアーク
により450℃まで加熱され、スイス特許CH−PS631743に
記載の方法に従ってクリーニングされる。その間マスク
33が坩堝30内のアルミニウムとチタン31a,31bをカバー
している。
真空室19内にアルゴンが装入されて、圧力が0.15Paに
調節される。マスク33が除去され、低ボルトアーク52が
坩堝30に対して点火される。低ボルトアーク52の電流が
80Aである場合には、アルミニウム31aとチタン31bの合
金化はほぼアルミニウムの蒸発なしに行われる。この工
程は約４分後に終了し、マスク34が支持体35の前から取
り除かれ、低ボルトアーク52の電流が120Aに上昇され、
アルミニウムが蒸発する。アルミニウムとチタンの蒸発
圧が５等級も異なるため、チタンは蒸発しない。次に４
分の間に反応ガスの添加なしにアルミニウムが蒸発し、
基台３の表面に移行領域11の最下領域として直接降下す
る。
調節される。マスク33が除去され、低ボルトアーク52が
坩堝30に対して点火される。低ボルトアーク52の電流が
80Aである場合には、アルミニウム31aとチタン31bの合
金化はほぼアルミニウムの蒸発なしに行われる。この工
程は約４分後に終了し、マスク34が支持体35の前から取
り除かれ、低ボルトアーク52の電流が120Aに上昇され、
アルミニウムが蒸発する。アルミニウムとチタンの蒸発
圧が５等級も異なるため、チタンは蒸発しない。次に４
分の間に反応ガスの添加なしにアルミニウムが蒸発し、
基台３の表面に移行領域11の最下領域として直接降下す
る。
次の２分の間にガス供給管39を通して酸素がだんだん
とその量を増すように装入され、真空室19内の全圧力が
0.4Paに調節される。酸素の一部は低ボルトアーク52に
よってイオン化される。一部イオン化した酸素と一部イ
オン化したアルミニウムは基台の表面で合体してAl2O3
となりその上に付着する。それぞれ存在する酸素の量に
よってアルミニウムに対する酸化アルミニウムの降下す
る量の比が変化する。酸素の供給量は上述の最終圧力で
は、分当り200標準立方センチメートルである。アルミ
ニウムの使用によってその蒸発率が低下しないようにす
るために、不図示の電流制御装置によって低ボルトアー
ク52の電流を制御して高くする。次の15分の間に低ボル
トアーク52の電流を200Aまで制御して高くし、アルミニ
ウムのほとんどの部分を蒸発させる。
とその量を増すように装入され、真空室19内の全圧力が
0.4Paに調節される。酸素の一部は低ボルトアーク52に
よってイオン化される。一部イオン化した酸素と一部イ
オン化したアルミニウムは基台の表面で合体してAl2O3
となりその上に付着する。それぞれ存在する酸素の量に
よってアルミニウムに対する酸化アルミニウムの降下す
る量の比が変化する。酸素の供給量は上述の最終圧力で
は、分当り200標準立方センチメートルである。アルミ
ニウムの使用によってその蒸発率が低下しないようにす
るために、不図示の電流制御装置によって低ボルトアー
ク52の電流を制御して高くする。次の15分の間に低ボル
トアーク52の電流を200Aまで制御して高くし、アルミニ
ウムのほとんどの部分を蒸発させる。
１μｍの厚さの分離層９が形成されたら、酸素の供給
をだんだんと減少させて、窒素の供給をだんだんと増加
させ、真空室19内で上記の0.4Paの圧力を維持する。こ
の処理が５分間維持され、AlxTiyOuNvからなる移行層８
が分離層９とさらに設けられる硬質層７の間に形成さ
れ、その場合にｘとｕの値は移行層８が増加するに従っ
て減少し、ｙとｖの値は増加する。ｖの値はほぼｙの値
に等しく、ｕの値は（3/2）・ｘになるように選択され
る。
をだんだんと減少させて、窒素の供給をだんだんと増加
させ、真空室19内で上記の0.4Paの圧力を維持する。こ
の処理が５分間維持され、AlxTiyOuNvからなる移行層８
が分離層９とさらに設けられる硬質層７の間に形成さ
れ、その場合にｘとｕの値は移行層８が増加するに従っ
て減少し、ｙとｖの値は増加する。ｖの値はほぼｙの値
に等しく、ｕの値は（3/2）・ｘになるように選択され
る。
次の３分の間に低ボルトアーク52によって坩堝30から
チタンが窒素雰囲気中で蒸発され、移行層８上に窒化チ
タン硬質層７が降下する。その後低ボルトアーク52と窒
素の供給が遮断される。
チタンが窒素雰囲気中で蒸発され、移行層８上に窒化チ
タン硬質層７が降下する。その後低ボルトアーク52と窒
素の供給が遮断される。
分離層９としての酸化アルミニウム層Al2O3の代わり
に窒化珪素層Si2N4を設けることもできる。その場合に
は珪素が坩堝30へ装入される。低ボルトアーク52が点火
され、熱陰極22から坩堝30内の珪素までアーク電圧90V
と電流60Aで燃焼される。その場合に融点に達したら、
電圧を70Vに低下させ、温度と共に珪素の導電性が上昇
するので電流を200Aに上昇させる。
に窒化珪素層Si2N4を設けることもできる。その場合に
は珪素が坩堝30へ装入される。低ボルトアーク52が点火
され、熱陰極22から坩堝30内の珪素までアーク電圧90V
と電流60Aで燃焼される。その場合に融点に達したら、
電圧を70Vに低下させ、温度と共に珪素の導電性が上昇
するので電流を200Aに上昇させる。
次の第１の処理段階において低ボルトアーク52の電流
の強さを200Aにし、アーク電圧を70Vに保つ。それによ
って珪素が坩堝30からガス状の状態に移行し、一部がイ
オン化する。
の強さを200Aにし、アーク電圧を70Vに保つ。それによ
って珪素が坩堝30からガス状の状態に移行し、一部がイ
オン化する。
第２の処理段階において、クリーニング工程で使用し
たアルゴン雰囲気内にガス供給管39を通して窒素を装入
し、窒素の一部は低ボルトアーク52によってイオン化す
る。同時にマスク34が基台３の前から除去される。一部
イオン化した窒素と一部イオン化した珪素は基台３上で
合体してSi3N4となりそこに付着する。この処理工程の
間も基台３は回転する。
たアルゴン雰囲気内にガス供給管39を通して窒素を装入
し、窒素の一部は低ボルトアーク52によってイオン化す
る。同時にマスク34が基台３の前から除去される。一部
イオン化した窒素と一部イオン化した珪素は基台３上で
合体してSi3N4となりそこに付着する。この処理工程の
間も基台３は回転する。
この第２の処理工程の間アルゴンの部分圧力は0.4Pa
で、窒素の部分圧力は0.3Paである。支持体35には10μ
ｓの周期で脈動する直流電圧が印加される。この処理段
階の初めに電圧発生器からは８μｓのパルス幅で−200V
の振幅を有する負のパルスが供給される。次の２μｓで
支持体35は電圧発生器48を介して接地される。この処理
段階の間に振幅は、アースに対して−10Vになるように
比較的小さい負の値に変化される。
で、窒素の部分圧力は0.3Paである。支持体35には10μ
ｓの周期で脈動する直流電圧が印加される。この処理段
階の初めに電圧発生器からは８μｓのパルス幅で−200V
の振幅を有する負のパルスが供給される。次の２μｓで
支持体35は電圧発生器48を介して接地される。この処理
段階の間に振幅は、アースに対して−10Vになるように
比較的小さい負の値に変化される。
セラミック分離層９の材料を電子線により、カソード
スパッタリング、プラズマ支援の蒸発、あるいはカソー
ドアーク蒸発によってガス状の状態に移行させることも
できる。低ボルトアークの他にアーク放電は加熱フィラ
メント、火花蒸発あるいはホールカソードによって処理
することができる。
スパッタリング、プラズマ支援の蒸発、あるいはカソー
ドアーク蒸発によってガス状の状態に移行させることも
できる。低ボルトアークの他にアーク放電は加熱フィラ
メント、火花蒸発あるいはホールカソードによって処理
することができる。
分離層９もグループIV bの元素（チタン、ジルコン、
ハフニウム）、グループV bの元素（バナジウム、ニオ
ブ、タンタル）あるいはクロムの酸化物及び／あるいは
窒化物から、あるいはこれらの物質の混合物から、ある
いはまたこれらの物質とアルミニウムの酸化物、窒化物
あるいは窒素酸化物との混合物から形成することもでき
る。
ハフニウム）、グループV bの元素（バナジウム、ニオ
ブ、タンタル）あるいはクロムの酸化物及び／あるいは
窒化物から、あるいはこれらの物質の混合物から、ある
いはまたこれらの物質とアルミニウムの酸化物、窒化物
あるいは窒素酸化物との混合物から形成することもでき
る。
電圧発生器48の導線47と接続されていない極を接地す
る代わりに、坩堝30あるいは低ボルトアーク52のアノー
ド電位と接続することもできる。パルスの高さを−200V
から−10Vへ変化させる代わりに、パルス幅を小さくす
ることもできる。パルス高さとパルス幅を変化させるこ
とも可能である。
る代わりに、坩堝30あるいは低ボルトアーク52のアノー
ド電位と接続することもできる。パルスの高さを−200V
から−10Vへ変化させる代わりに、パルス幅を小さくす
ることもできる。パルス高さとパルス幅を変化させるこ
とも可能である。
硬質層（７）をイオンメッキによって設ける代わり
に、スパッタリングすることもできる。そのためにはタ
ーゲット51がチタンから形成され、この場合には坩堝30
内には珪素しか存在しない。分離層９の１μｍの層圧が
形成されると、坩堝30内にある珪素がカバーされ、低ボ
ルトアーク52と電圧発生器48が遮断され、スイッチ46が
解放され、窒素の供給が分当り250標準立方メートルの
供給に調節される。圧力が0.8Paになるまでアルゴンが
真空室19に装入され、ターゲット51（大きさ５×18イン
チ）に電圧源53によって650Vの電圧が印加され、それに
よってターゲット51当り10kWのスパッタリング出力が生
じる。基台３は−80Vの直流電圧に接続される。窒素の
供給はターゲットの被毒が生じないように管理される。
30分で分離層９上に２μｍ厚の窒化チタン層が形成され
た場合には、電圧源53を遮断する。真空室19が満たさ
れ、開放されてコーティングされた工具あるいは器具が
取り出される。
に、スパッタリングすることもできる。そのためにはタ
ーゲット51がチタンから形成され、この場合には坩堝30
内には珪素しか存在しない。分離層９の１μｍの層圧が
形成されると、坩堝30内にある珪素がカバーされ、低ボ
ルトアーク52と電圧発生器48が遮断され、スイッチ46が
解放され、窒素の供給が分当り250標準立方メートルの
供給に調節される。圧力が0.8Paになるまでアルゴンが
真空室19に装入され、ターゲット51（大きさ５×18イン
チ）に電圧源53によって650Vの電圧が印加され、それに
よってターゲット51当り10kWのスパッタリング出力が生
じる。基台３は−80Vの直流電圧に接続される。窒素の
供給はターゲットの被毒が生じないように管理される。
30分で分離層９上に２μｍ厚の窒化チタン層が形成され
た場合には、電圧源53を遮断する。真空室19が満たさ
れ、開放されてコーティングされた工具あるいは器具が
取り出される。
硬質層７の層厚は、一般に知られているように使用す
る場合には、分離層９の層厚の２〜10倍に相当する厚さ
とされる。
る場合には、分離層９の層厚の２〜10倍に相当する厚さ
とされる。
窒化チタンの代わりに硬質層７として、主として窒
素、炭素あるいはホウ素とグループIV bの金属（チタ
ン、ジルコン、ハフニウム）、V bの金属（バナジウ
ム、ニオブ、タンタル）あるいはVI bの金属（クロム、
モリブデン、タングステン）との化合物、あるいは炭化
珪素あるいはその混合物、あるいは窒化チタン及び／あ
るいはカルボ窒化チタンを含む材料を使用することもで
きる。
素、炭素あるいはホウ素とグループIV bの金属（チタ
ン、ジルコン、ハフニウム）、V bの金属（バナジウ
ム、ニオブ、タンタル）あるいはVI bの金属（クロム、
モリブデン、タングステン）との化合物、あるいは炭化
珪素あるいはその混合物、あるいは窒化チタン及び／あ
るいはカルボ窒化チタンを含む材料を使用することもで
きる。
それぞれ使用する材料に従ってスパッタリングの他に
他のPVD法、例えば硬質層を形成する反応性のPVD法が使
用される。
他のPVD法、例えば硬質層を形成する反応性のPVD法が使
用される。
全コーティング工程の間に基台３が受ける温度は比較
的低いので、基台３のコーティング工程の前に安心して
熱処理を行うことができる。
的低いので、基台３のコーティング工程の前に安心して
熱処理を行うことができる。
本発明によりコーティングされた基台３においては、
セラミックの分離層によって特に耐腐食性が著しく向上
する。この成果は特に、従来PVD法で形成された層にお
いては耐腐食性に抗するピンホールが見られたことを考
えると、驚くべきことである。
セラミックの分離層によって特に耐腐食性が著しく向上
する。この成果は特に、従来PVD法で形成された層にお
いては耐腐食性に抗するピンホールが見られたことを考
えると、驚くべきことである。
本発明の工具あるいは器具は、耐腐食性が非常に優れ
ており、かつ剥離抵抗が大きいので、特に有機製品およ
びプラスチックの切断工具として、外科器具として、人
体の移植組織として、マニキュア、ペディキュア等の道
具として、加硫あるいはプラスチック射出成型用型の形
成工具として使用するのに適している。
ており、かつ剥離抵抗が大きいので、特に有機製品およ
びプラスチックの切断工具として、外科器具として、人
体の移植組織として、マニキュア、ペディキュア等の道
具として、加硫あるいはプラスチック射出成型用型の形
成工具として使用するのに適している。
第１図は本発明による工具あるいは器具のコーティング
を概略的に示す断面図、 第２図は概略的な蒸着装置の断面図、 第３図は第２図に示す蒸着装置のIII−III線に沿った断
面図で、回転対称であるために蒸着装置の半分だけが示
されており、 第４図は第１図に示すコーティングの他の実施例の断面
図である。 ３……基台、７……硬質層、 ９……分離層、19……真空室。
を概略的に示す断面図、 第２図は概略的な蒸着装置の断面図、 第３図は第２図に示す蒸着装置のIII−III線に沿った断
面図で、回転対称であるために蒸着装置の半分だけが示
されており、 第４図は第１図に示すコーティングの他の実施例の断面
図である。 ３……基台、７……硬質層、 ９……分離層、19……真空室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エーリッヒ ベルクマン スイス国，8887 メルス，ザーガンザー シュトラーセ 58 (72)発明者 ユルゲン ラム スイス国，7306 フレーシュ，ウンター ドルフ 72ベー (56)参考文献 特開 昭60−258462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−159983（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 28/00 C23C 14/06 C23C 14/24 B29D 31/00
Claims (14)
- 【請求項１】スチール製の基台（３）と、外側に少なく
とも１つの耐摩耗性の硬質層（７）を備えたコーティン
グとを有し、有機材料を加工する工具あるいは器具
（１）において、 上記硬質層（７）が、反応性PVD法により形成された、
セラミックからなる非導電性の材料からなる分離層
（９）によって上記基台（３）から分離されており、上
記分離層（９）がＸ線無定形であって、特にほぼアルミ
ニウムの酸化物、窒化物あるいは窒素酸化物からなり、
上記分離層（９）の酸化物、窒化物あるいは窒素酸化物
の結合相手の材料、主としてアルミニウムが直接基台
（３）上に設けられており、材料組成が基台（３）の表
面から分離層（９）の表面へ徐々に移行することを特徴
とする有機材料を加工する工具あるいは器具。 - 【請求項２】硬質層（７）が1500より大きいビッカース
硬度を有することを特徴とする請求項１に記載の工具あ
るいは器具。 - 【請求項３】分離層（９）の材料の結合相手がアルミニ
ウムであることを特徴とする請求項１または２に記載の
工具あるいは器具。 - 【請求項４】分離層（９）が約0.5〜５μｍの層厚を有
することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
記載の工具あるいは器具。 - 【請求項５】硬質層（７）が分離層（９）の２〜10倍の
厚さを有することを特徴とする請求項１から４のいずれ
か１項に記載の工具あるいは器具。 - 【請求項６】硬質層（７）、好ましくは主として窒化チ
タンと分離層（９）の間に、分離層の材料が徐々に硬質
層へ移行する移行層（８）が設けられていることを特徴
とする請求項１から５のいずれか１項に記載の工具ある
いは器具。 - 【請求項７】分離層（９）が工具あるいは器具（１）の
基台（３）の表面に直接形成され、硬質層（７）が分離
層（９）上に直接設けられていることを特徴とする請求
項１から４のいずれか１項に記載の工具あるいは器具。 - 【請求項８】工具あるいは器具（１）の基台（３）の表
面が熱処理されていることを特徴とする請求項１から７
のいずれか１項に記載の工具あるいは器具。 - 【請求項９】真空室（19）に対して絶縁して保持された
基台（３）の表面にセラミックの非導電性の材料でコー
ティングを形成する請求項１から８のいずれか１項に記
載の工具あるいは器具を形成する方法であって、 第１の処理段階において、酸化物及び／あるいは窒化物
形成体（31）がガス状の状態に移行され、少なくともそ
の一部がイオン化し、 第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素及び
／あるいは酸素が真空室（19）内に導入され、少なくと
もその一部がイオン化し、その後基台（３）の表面に酸
化物及び／あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるいは
酸素との化合物からなるセラミックの分離層（９）が形
成され、 その上に第３の処理段階において、耐摩耗性の硬質層
（７）が形成されることを特徴とするコーティングを形
成する方法。 - 【請求項１０】少なくとも第２の処理段階の間、基台
（３）及び／あるいはそのホルダ（36）に脈動する直流
電圧が印加されることを特徴とする請求項９に記載の方
法。 - 【請求項１１】脈動する直流電圧のパルスの高さが高い
負の電圧値から始まって小さい負の値に変化し、パルス
の間基台（３）及び／あるいはそのホルダ（36）が接地
され、あるいはまだガス状の状態へ移行していない酸化
物ないし窒化物形成体（31）の電位に、あるいは酸化物
ないし窒化物形成体（31）をガス状の状態に移行させる
アーク放電（42）のアノード電位に接続されることを特
徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項１２】酸化物及び／あるいは窒化物形成体をガ
ス状の状態に移行させ、少なくともその一部をイオン化
させ、かつ窒素及び／あるいは酸素の少なくとも一部を
イオン化させるために、アーク放電（52）が用いられる
ことを特徴とする請求項10から11のいずれか１項に記載
の方法。 - 【請求項１３】分離層（９）の酸化物及び／あるいは窒
化物形成体としてアルミニウムが用いられることを特徴
とする請求項10から12のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】第１の処理段階においてアルミニウムと
チタンが一緒にチタンの坩堝内でアーク放電によって溶
融され、溶融後にアーク放電電流が上昇されてアルミニ
ウムが蒸発し、次に第２の処理段階において主として酸
素ガスが反応ガスとして供給され、アーク放電電流が連
続的に上昇されてアルミニウムの大部分が蒸発し、チタ
ンが蒸発を開始し、チタンが蒸発を開始したときに窒素
が他の反応ガスとして供給され、その供給を増大させ、
酸素ガスの供給を減少させて、それによって第３の処理
段階において分離層（９）と硬質層（７）の材料間で徐
々に移行することによって分離層（９）上に窒化チタン
からなる硬質層（７）が形成されることを特徴とする請
求項13に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH418989 | 1989-11-22 | ||
| CH04189/89-2 | 1989-11-22 |
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|---|---|
| JPH03229882A JPH03229882A (ja) | 1991-10-11 |
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Family
ID=4271453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02315665A Expired - Fee Related JP3092714B2 (ja) | 1989-11-22 | 1990-11-22 | 有機材料を加工する工具及びその工具形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3092714B2 (ja) |
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| ATE141189T1 (de) * | 1992-10-26 | 1996-08-15 | Bidurit Hartmetall Ag | Schneidleiste hoher abnutzungsfestigkeit und verfahren zu ihrer herstellung |
| JPH0774429B2 (ja) * | 1992-12-09 | 1995-08-09 | 株式会社リケン | 摺動材料およびその製造方法 |
| DE9416851U1 (de) * | 1994-10-11 | 1994-12-15 | Biso Schrattenecker Betriebs U | Schlegelmesser und Gegenmesser für Häcksler |
| JPH10130865A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 硬質炭素被膜基板及びその形成方法 |
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| DE19741800A1 (de) * | 1996-09-23 | 1998-03-26 | Fraunhofer Ges Forschung | Schichtsystem, Verfahren zur Herstellung desselben und Metallsubstrat mit einem derartigen Schichtsystem |
| DE19725930C2 (de) * | 1997-06-16 | 2002-07-18 | Eberhard Moll Gmbh Dr | Verfahren und Anlage zum Behandeln von Substraten mittels Ionen aus einer Niedervoltbogenentladung |
| DE29710489U1 (de) * | 1997-06-17 | 1998-10-15 | Rasspe Soehne P | Rundmesser |
| DE102004010285A1 (de) * | 2004-03-03 | 2005-09-29 | Walter Ag | Beschichtung für ein Schneidwerkzeug sowie Herstellungsverfahren |
| DE102011107787A1 (de) * | 2011-07-15 | 2013-01-17 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit von eingefärbten chirurgischen Instrumenten |
| JP6242751B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2017-12-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 機械加工用工具の製造方法、および機械加工用工具 |
| DE102016108734B4 (de) * | 2016-05-11 | 2023-09-07 | Kennametal Inc. | Beschichteter Körper und Verfahren zur Herstellung des Körpers |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH631743A5 (de) * | 1977-06-01 | 1982-08-31 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zum aufdampfen von material in einer vakuumaufdampfanlage. |
| FR2483848A1 (fr) * | 1980-06-06 | 1981-12-11 | Stephanois Rech Mec | Procede pour la fabrication d'une couche composite resistant a la fois au grippage, a l'abrasion, a la corrosion et a la fatigue par contraintes alternees, et couche composite ainsi obtenue |
| SE453474B (sv) * | 1984-06-27 | 1988-02-08 | Santrade Ltd | Kompoundkropp belagd med skikt av polykristallin diamant |
| JPS6221778A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-30 | 東芝タンガロイ株式会社 | 立方晶窒化ホウ素被覆体及びその製造方法 |
| US4730541A (en) * | 1986-06-03 | 1988-03-15 | Technical Manufacturing Corporation | Non contacting electro-pneumatic servo for vibration isolation |
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| DE59003732D1 (de) * | 1989-03-03 | 1994-01-20 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur Beschichtung von Hartmetallgrundkörpern und Hartmetallwerkzeug hergestellt nach dem Verfahren. |
| DE58909591D1 (de) * | 1989-08-21 | 1996-03-14 | Balzers Hochvakuum | Beschichtetes Werkstück mit einer Mischkristallbeschichtung, Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
-
1990
- 1990-11-09 AT AT90810861T patent/ATE120807T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-11-09 EP EP90810861A patent/EP0430872B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-09 DE DE59008847T patent/DE59008847D1/de not_active Expired - Fee Related
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