JPH01234559A - 被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法 - Google Patents
被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法Info
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- JPH01234559A JPH01234559A JP5898188A JP5898188A JPH01234559A JP H01234559 A JPH01234559 A JP H01234559A JP 5898188 A JP5898188 A JP 5898188A JP 5898188 A JP5898188 A JP 5898188A JP H01234559 A JPH01234559 A JP H01234559A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法に関
するものである。
するものである。
ＣｒＮはマイクロビッカース硬度が約２０００ｍｔｌν
で耐摩耗性があるため、鉄鋼部材の被覆膜として有望で
ある。また成膜方法として、スパッタ法やイオンブレー
ティング法がある。
で耐摩耗性があるため、鉄鋼部材の被覆膜として有望で
ある。また成膜方法として、スパッタ法やイオンブレー
ティング法がある。
しかし、ＣｒＮは、線膨張係数が２．３ ｘｌＯ−６／
℃であり、鉄鋼部材の線膨張係数がｌ０ＸＩＯ−６〜１
）×１０−６／’Ｃであるのと比較して著しく小さい。
℃であり、鉄鋼部材の線膨張係数がｌ０ＸＩＯ−６〜１
）×１０−６／’Ｃであるのと比較して著しく小さい。
このため、鉄鋼部材の表面にＣｒＮ層を成膜する場合、
成膜温度からの冷却中に大きな膜応力を発生し、密着性
が悪いという欠点があった。
成膜温度からの冷却中に大きな膜応力を発生し、密着性
が悪いという欠点があった。
したがって、この発明の目的は、被覆膜の密着性がよい
被覆膜付鉄鋼部材を提供することである。
被覆膜付鉄鋼部材を提供することである。
また、この発明の他の目的は、生産性の良好な被覆膜付
鉄鋼部材の製造方法を提供することである。
鉄鋼部材の製造方法を提供することである。
この発明の被覆膜付鉄綱部材は、第１図のように、鉄鋼
部材１の表面にＣｒ層２を形成し、前記Ｃｒ層２の表面
にＣｒＮ層３を形成したものである。
部材１の表面にＣｒ層２を形成し、前記Ｃｒ層２の表面
にＣｒＮ層３を形成したものである。
この発明の被覆膜付鉄鋼部材の製造方法は、鉄鋼部材を
造る工程と、真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソー
ドをＣｒとし高いバイアス電圧でアーク放電により前記
鉄鋼部材をスパッタクリーニングするＣｒボンバード工
程と、前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソード
をＣｒとし低いバイアス電圧でアーク放電により前記鉄
鋼部材の表面にＣｒ層を形成するＣｒ層形成工程と、前
記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソードをＣｒと
し前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽内にＮ
２ガスを封入してアーク放電により前記鉄鋼部材の表面
にＣｒＮ層を形成するＣｒＮ層形成工程とを含むもので
ある。
造る工程と、真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソー
ドをＣｒとし高いバイアス電圧でアーク放電により前記
鉄鋼部材をスパッタクリーニングするＣｒボンバード工
程と、前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソード
をＣｒとし低いバイアス電圧でアーク放電により前記鉄
鋼部材の表面にＣｒ層を形成するＣｒ層形成工程と、前
記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカソードをＣｒと
し前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽内にＮ
２ガスを封入してアーク放電により前記鉄鋼部材の表面
にＣｒＮ層を形成するＣｒＮ層形成工程とを含むもので
ある。
第２図に、成膜する工程における真空アーク放電型ＰＶ
Ｄ成膜装置を示す。すなわち、４は真空槽、５はＣｒを
蒸発源とするカソード、６はカソード５のアーク電源、
７は成膜対象となる鉄鋼部材を保持させる基板ホルダ、
８は鉄鋼部材を保持した基板、９はバイアス電源、１０
は真空ポンプ、１）はガス導入口、１２はトリガ電極、
１３は抵抗である。
Ｄ成膜装置を示す。すなわち、４は真空槽、５はＣｒを
蒸発源とするカソード、６はカソード５のアーク電源、
７は成膜対象となる鉄鋼部材を保持させる基板ホルダ、
８は鉄鋼部材を保持した基板、９はバイアス電源、１０
は真空ポンプ、１）はガス導入口、１２はトリガ電極、
１３は抵抗である。
この発明の他の被覆膜付鉄鋼部材の製造方法は、前記製
造方法において、Ｃｒポンハート工程およびＣｒ層形成
工程に代えてＣｒボンバード兼Ｃｒ層形成工程とし、前
記Ｃｒボンハード工程のバイアス電圧を鉄鋼部材を−５
００〜−１０００Ｖに限定して、Ｃｒ層を同時に形成す
るものである。
造方法において、Ｃｒポンハート工程およびＣｒ層形成
工程に代えてＣｒボンバード兼Ｃｒ層形成工程とし、前
記Ｃｒボンハード工程のバイアス電圧を鉄鋼部材を−５
００〜−１０００Ｖに限定して、Ｃｒ層を同時に形成す
るものである。
この発明の被覆膜付鉄鋼部材は、Ｃｒ層の線膨張係数が
６．６ ｘｌｏ−６／’ｃであるため、前記した鉄鋼部
材とＣｒＮ層の画線膨張係数の中間の値である。
６．６ ｘｌｏ−６／’ｃであるため、前記した鉄鋼部
材とＣｒＮ層の画線膨張係数の中間の値である。
すなわち、鉄鋼部材とＣｒ層との線膨張係数の差および
Ｃｒ層およびＣｒＮ層との線膨張係数の差が鉄鋼部材と
ＣｒＮ層との線膨張係数の差よりも小さくなる。このた
め、Ｃｒ層が中間層としてＣｒＮ層の膜内応力を緩和さ
せることができ、ＣｒＮ層の密着性が向」ニする。
Ｃｒ層およびＣｒＮ層との線膨張係数の差が鉄鋼部材と
ＣｒＮ層との線膨張係数の差よりも小さくなる。このた
め、Ｃｒ層が中間層としてＣｒＮ層の膜内応力を緩和さ
せることができ、ＣｒＮ層の密着性が向」ニする。
この発明の被覆膜付鉄鋼部材の製造方法は、真空アーク
放電型ＰＶＤ成膜装置によりＣｒ層形成後に真空アーク
放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽にＮ２ガスを封入するこ
とによりＣｒＮ層を形成することができ、前後の工程が
連続的になる。このため、従来に比して著しく生産性が
良好になる。
放電型ＰＶＤ成膜装置によりＣｒ層形成後に真空アーク
放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽にＮ２ガスを封入するこ
とによりＣｒＮ層を形成することができ、前後の工程が
連続的になる。このため、従来に比して著しく生産性が
良好になる。
この発明の他の被覆膜付鉄綱部材の製造方法によれば、
前記製造方法による効果に加えて、Ｃｒ層形成工程とＣ
ｒボンバード工程とを同時にすることができ、Ｃｒ層形
成工程を省略することができるので製造工程を簡略化で
き、より一層生産性を向上することができる。
前記製造方法による効果に加えて、Ｃｒ層形成工程とＣ
ｒボンバード工程とを同時にすることができ、Ｃｒ層形
成工程を省略することができるので製造工程を簡略化で
き、より一層生産性を向上することができる。
また、Ｃｒボンバード兼Ｃｒ層形成工程でのバイアス電
圧は、−１０００Ｖ以上では中間層として好ましい厚さ
である層厚さ約５００Å以上が得られず、また−５００
ｖ以下ではスパッタクリーニング効果が不十分となるた
め、−５００Ｖ〜−１０００Ｖが好ましい。
圧は、−１０００Ｖ以上では中間層として好ましい厚さ
である層厚さ約５００Å以上が得られず、また−５００
ｖ以下ではスパッタクリーニング効果が不十分となるた
め、−５００Ｖ〜−１０００Ｖが好ましい。
この発明の一実施例を第２図により説明する。
すなわち、有機溶剤などで洗浄された鉄鋼部材を真空槽
４に搬入し、基板８に取付ける。真空槽４内を約１Ｏ−
５Ｔｏｒｒに真空引きし、鉄鋼部材の脱ガスや表面のク
リーニングのため約２００℃程度のヒータ加熱を行う。
４に搬入し、基板８に取付ける。真空槽４内を約１Ｏ−
５Ｔｏｒｒに真空引きし、鉄鋼部材の脱ガスや表面のク
リーニングのため約２００℃程度のヒータ加熱を行う。
つぎに基板８および基板ホルダ７に一２０００Ｖのバイ
アス電圧を印加し、Ｃｒのカソード５にアーク電源６の
アーク電圧を印加してトリガ電極１２によりアーク点弧
してアーク放電し、これによりＣｒイオンを蒸発させて
基板８の鉄鋼部材に衝突させ、鉄鋼部材の表面をスパソ
タクリーニングする（Ｃｒボンハード工程）。つぎにバ
イアス電圧を一５０ＶとしてＣｒを鉄鋼部材の表面に成
膜するＣＣｒ層形成工程）。形成されたＣｒ層の厚さは
、中間層として膜応力緩和の役割を考慮して５００人以
４二あればよいが５００人〜１００００人の範囲が好ま
しい。
アス電圧を印加し、Ｃｒのカソード５にアーク電源６の
アーク電圧を印加してトリガ電極１２によりアーク点弧
してアーク放電し、これによりＣｒイオンを蒸発させて
基板８の鉄鋼部材に衝突させ、鉄鋼部材の表面をスパソ
タクリーニングする（Ｃｒボンハード工程）。つぎにバ
イアス電圧を一５０ＶとしてＣｒを鉄鋼部材の表面に成
膜するＣＣｒ層形成工程）。形成されたＣｒ層の厚さは
、中間層として膜応力緩和の役割を考慮して５００人以
４二あればよいが５００人〜１００００人の範囲が好ま
しい。
Ｎ２ガスの圧力５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、アーク電流
４０Ａ。
４０Ａ。
バイアス電圧−５０Ｖで成膜する（ＣｒＮ層形成工程）
。
。
つぎに真空槽４を冷却し、ＣｒＮ層が形成された鉄鋼部
材を真空槽４から搬出する。
材を真空槽４から搬出する。
なお、ヒータ加熱時の真空槽４内の真空引きは約１０−
５Ｘ １０−６Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。またヒータ
の加熱温度は約２００°Ｃ〜６００℃の範囲が好ましい
が、鉄鋼部材の材質によって異なる。
５Ｘ １０−６Ｔｏｒｒの範囲が好ましい。またヒータ
の加熱温度は約２００°Ｃ〜６００℃の範囲が好ましい
が、鉄鋼部材の材質によって異なる。
またＣｒボンハード工程のバイアス電圧は比較的高く、
約−５００ｖ〜−２０００Ｖの範囲が好ましい。Ｃｒ層
形成工程のバイアス電圧は比較的低く、約−５０Ｖ〜−
４００νの範囲が好ましい。またＣｒＮ層形成工程のＮ
２ガスの圧力は約５ Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ−１００ｍＴ
ｏｒｒの範囲、アーク電流約４０〜１５０Ａの範囲、バ
イアス電圧約−５０〜−５００ｖの範囲がそれぞれ好ま
しい。
約−５００ｖ〜−２０００Ｖの範囲が好ましい。Ｃｒ層
形成工程のバイアス電圧は比較的低く、約−５０Ｖ〜−
４００νの範囲が好ましい。またＣｒＮ層形成工程のＮ
２ガスの圧力は約５ Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ−１００ｍＴ
ｏｒｒの範囲、アーク電流約４０〜１５０Ａの範囲、バ
イアス電圧約−５０〜−５００ｖの範囲がそれぞれ好ま
しい。
また前記ヒータ加熱に代えて、グロー放電加熱を行って
もよく、グロー放電はバイアス電圧−５００Ｖ ＝１０
００ＶでＨｚ、Ｉｌｅ、Ａｒ等の不活性ガス中で行う。
もよく、グロー放電はバイアス電圧−５００Ｖ ＝１０
００ＶでＨｚ、Ｉｌｅ、Ａｒ等の不活性ガス中で行う。
また、鉄鋼部材を造る工程は、公知であるので省略する
。
。
被覆膜付鉄鋼部材のＣｒＮ層の密着性を引っ掻き試験に
よって行った。評価は膜剥離に対する限界荷重ＬＣ（！
！による。比較例として、ＣｒＮ層形成工程の前処理が
、Ａ＝ｒなし」の場合、Ｂ＝ｒヒータ加熱」のみの場合
、Ｃ−「ヒータ加熱およびＣｒボンバード兼Ｃｒ層形成
」（この発明の製造方法）の場合、Ｄ−ｒグロー放電お
よびＣｒボンバードＣｒ層形成」（この発明の製造方法
）の場合、およびＥ−「グロー放電、 Ｃｒボンバード
およびＣｒ層形成」（この発明の製造方法）の場合につ
いて求めた。
よって行った。評価は膜剥離に対する限界荷重ＬＣ（！
！による。比較例として、ＣｒＮ層形成工程の前処理が
、Ａ＝ｒなし」の場合、Ｂ＝ｒヒータ加熱」のみの場合
、Ｃ−「ヒータ加熱およびＣｒボンバード兼Ｃｒ層形成
」（この発明の製造方法）の場合、Ｄ−ｒグロー放電お
よびＣｒボンバードＣｒ層形成」（この発明の製造方法
）の場合、およびＥ−「グロー放電、 Ｃｒボンバード
およびＣｒ層形成」（この発明の製造方法）の場合につ
いて求めた。
結果は下表の通りである。
（以下余白）
なお、Ｃｒ層の厚さはＢおよびＣの場合０．１μｍ、Ｄ
の場合１．２μｍであり、またＣｒＮ層の厚さはいずれ
も３μｍであった。
の場合１．２μｍであり、またＣｒＮ層の厚さはいずれ
も３μｍであった。
この表より、この発明の製造方法による前記Ｃ１Ｄ、Ｅ
が、Ｃｒ層を形成しない前記Ａ、 Ｂよりも、剥離限
界値荷重Ｌｃ値が大きく、密着性がよいことがわかる。
が、Ｃｒ層を形成しない前記Ａ、 Ｂよりも、剥離限
界値荷重Ｌｃ値が大きく、密着性がよいことがわかる。
この発明の被覆膜付鉄鋼部材によれば、鉄鋼部材とＣｒ
Ｎ層との間に線膨張係数が両者の中間であるＣｒ層が形
成されたため、ＣｒＮ層の膜内応力を緩和することがで
き、ＣｒＮ層の密着性を向上することができるという効
果がある。
Ｎ層との間に線膨張係数が両者の中間であるＣｒ層が形
成されたため、ＣｒＮ層の膜内応力を緩和することがで
き、ＣｒＮ層の密着性を向上することができるという効
果がある。
この発明の被覆膜付鉄鋼部材の製造方法によれば、真空
アーク放電型ＰＶＤ成膜装置によりＣｒ層形成後に真空
アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽にＮ２ガスを封入
することによりＣｒＮ層を形成することができ、前後の
工程が連続的になる。このため、従来に肚して著しく生
産性が良好になるという効果がある。
アーク放電型ＰＶＤ成膜装置によりＣｒ層形成後に真空
アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の真空槽にＮ２ガスを封入
することによりＣｒＮ層を形成することができ、前後の
工程が連続的になる。このため、従来に肚して著しく生
産性が良好になるという効果がある。
この発明の他の被覆膜付鉄鋼部材の製造方法によれば、
前記製造方法による効果に加えて、Ｃｒ層形成工程とＣ
ｒボンバード工程とを同時にすることができ、Ｃｒ層形
成工程を省略することができるので製造工程を簡略化で
き、より一層生産性を向上することができるという効果
がある。
前記製造方法による効果に加えて、Ｃｒ層形成工程とＣ
ｒボンバード工程とを同時にすることができ、Ｃｒ層形
成工程を省略することができるので製造工程を簡略化で
き、より一層生産性を向上することができるという効果
がある。
第１図はこの発明の一実施例の膜の断面を示す説明図、
第２図は真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の概略図であ
る。 １・・・鉄鋼部材、２・・・Ｃｒ層、３・・・ＣｒＮ層
第２図
第２図は真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の概略図であ
る。 １・・・鉄鋼部材、２・・・Ｃｒ層、３・・・ＣｒＮ層
第２図
Claims (3)
- （１）鉄鋼部材の表面にＣｒ層を形成し、前記Ｃｒ層の
表面にＣｒＮ層を形成した被覆膜付鉄鋼部材。 - （２）鉄鋼部材を造る工程と、真空アーク放電型ＰＶＤ
成膜装置のカソードをＣｒとし高いバイアス電圧でアー
ク放電により前記鉄鋼部材をスパッタクリーニングする
Ｃｒボンバード工程と、前記真空アーク放電型ＰＶＤ成
膜装置のカソードをＣｒとし低いバイアス電圧でアーク
放電により前記鉄鋼部材の表面にＣｒ層を形成するＣｒ
層形成工程と、前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置の
カソードをＣｒとし前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装
置の真空槽内にＮ＿２ガスを封入してアーク放電により
前記鉄鋼部材の表面にＣｒＮ層を形成するＣｒＮ層形成
工程とを含む被覆膜付鉄鋼部材の製造方法。 - （３）鉄鋼部材を造る工程と、真空アーク放電型ＰＶＤ
成膜装置のカソードをＣｒとしバイアス電圧を約−５０
０〜約−１０００Ｖとしてアーク放電により前記鉄鋼部
材の表面をスパッタクリーニングするとともに前記鉄鋼
部材の表面にＣｒ層を形成するＣｒボンバード兼Ｃｒ層
形成工程と、前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置のカ
ソードをＣｒとし前記真空アーク放電型ＰＶＤ成膜装置
の真空槽内にＮ＿２ガスを封入してアーク放電により前
記鉄鋼部材の表面にＣｒＮ層を形成するＣｒＮ層形成工
程とを含む被覆膜付鉄鋼部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5898188A JPH01234559A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5898188A JPH01234559A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01234559A true JPH01234559A (ja) | 1989-09-19 |
Family
ID=13100033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5898188A Pending JPH01234559A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 被覆膜付鉄鋼部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01234559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995029271A1 (fr) * | 1994-04-21 | 1995-11-02 | Kabushiki Kaisha Riken | Coulisse et son procede de fabrication |
| JP2010242135A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Dowa Thermotech Kk | 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法 |
| JP2013001912A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Beyonz Co Ltd | 金属材料の表面処理方法、及びそれを用いた金属材料 |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5898188A patent/JPH01234559A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995029271A1 (fr) * | 1994-04-21 | 1995-11-02 | Kabushiki Kaisha Riken | Coulisse et son procede de fabrication |
| JP2010242135A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Dowa Thermotech Kk | 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法 |
| JP2013001912A (ja) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Beyonz Co Ltd | 金属材料の表面処理方法、及びそれを用いた金属材料 |
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