JPH01287288A - 金属表面の清浄処理方法と清浄処理金属 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属表面の清浄化処理を好適に行うことかでき
る方法並びにその方法により処理された清浄処理金属に
関する。

（従来の技術） 周知の如く、金属表面に薄膜形成や塗装処理を行う場合
にはその前処理として金属表面を清浄化させる必要があ
る。

係る場合に従来一般では、例えば処理対象金属を化学溶
剤或いはその蒸気等を用いて洗浄させる等所謂化学的洗
浄手段か頻繁に採用されている。

（発明か解決しようとする問題点） しかしなから、前記化学的洗浄手段では、金属表面に化
合物を生成するために、その清浄度は低く、精密な薄膜
形成や塗装処理を行う場合にその仕上精度等の面で難点
を生していた。

そこで、本件発明者は上記難点を解消する策として、従
来この種金属の表面特性の改良を目的として実施されて
いるイオン注入法を利用することを着想した。即ち、従
来のイオン注入法は金属の表面特性の改良を目的として
、アルゴンイオンや窒素イオン等を金属表面に注入する
手段であるか、当該手段では金属表面へのイオンの衝突
によりスパッタリング現象が生しるために、この現象に
よって金属表面を清浄化できるのである。

しかるに、本件発明者の実験によれば、アルゴンイオン
や窒素イオンの注入手段では、かなりの表面清浄化は図
れるものの、金属表面に予め存在する酸化被膜を除去で
きない難点を生しるのである（この実験についての実験
データは後述する）。

また、特開昭６１−２７０３７０号公報では金属表面の
潤滑性等の特性を向上させる目的下で、炭化水素やフッ
化炭素等のイオンを金属表面に注入させる手段が開示さ
れているか、当該手段の場合もやはりその金属表面に酸
化被膜や炭化被膜か存在し、充分な清浄化が達成できな
いのである。

よって、従来では、この金属表面に残存する酸化被膜等
に原因して、やはりその後の塗装処理や薄膜形成作業の
仕上状態か粗雑化したり或いはその密着力か弱くなり、
特に金属表面にμオーダーの薄膜形成を行う等非常に精
密な後処理を行う場合には未だその清浄度が不充分とな
る問題点を有していた。

それ故、本発明は簡易な作業工程手段により金属表面の
酸化被膜の除去をより一層完全ならしめることを、その
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は金属表面に酸化被膜等の不純物質を生じさせな
い新たなイオン注入法を開発し、もって上記従来の問題
点を解決せんとするものである。

すなわち、本発明は、金属表面に水素イオンを加速注入
する、金属表面の清浄処理方法である。

（作用） 上記構成の清浄処理方法に於いては、水素イオンが金属
表面に加速注入される際に該金属表面がスパッタリング
されてその表面部の不純物が除去されるが、注入される
水素イオンは金属表面に予め存在する酸素等を金属化合
物として残存させない。係る水素イオンの反応について
は未だ充分に解明されていないが、実験測定結果によれ
ば処理された金属表面層には酸化被膜等の不純物質か殆
と存在しない極めて清浄な状態が得られた。これは後述
する実験データから明確であろう。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図中、１は従来公知のイオンカンを示すが、先ず加
熱器２や陽極のりペラ３を備えたイオン化装置４の内部
を高真空状態に設定した後に、イオン化装置４内に導入
ロアから低圧の水素を導入させて、水素のイオン化並び
にその加速を行う。即ち、水素のイオン化は熱フィラメ
ント５から放射される電子流を衝突させることにより行
われ、又その後水素イオンをリペラ３によりイオン化装
置４の出口６側に移動させて高圧電圧を印加した加速装
置８により加速させ、その後出射スリット９を通過させ
るのである。

上記の如くして得られた水素イオンビームを真空雰囲気
中に於いて処理対象台Ｒ１０に照射させて当該金属１０
の表面に水素イオンの注入を行わせるのである。

上記工程と同様な作業工程を、下記の条件下で実験した
処、第２図の如き結果が得られた。

金属材質：鉄 水素イオンの注入１１　：　１．７　Ｘ　１０”　１ｏ
ｎｓ／ｃ＄加速エネルギー：１００ＫＶ 第２図は水素イオンが注入された鉄をＥＳＣＡにて分析
したものであるが、当該データは鉄の表層部Ａ及びその
内部のＢ−Ｅの何れの深さ位置に於いても純粋な鉄元素
の存在を明確に示している。

これに対して、第３図、第４図は上記と同様な設定条件
下に於いてアルゴンイオン、窒素イオンを夫々鉄表面に
注入させたもので、この場合はその表層部Ａと内部Ｂ−
Ｅとの夫々の鉄元素の存在状態を比較すれば明らかな様
に、表層部Ａには純粋な鉄元素の存在の確認か困難であ
る。これは表層部Ａでは酸化被膜等の不純物が形成され
ていることに基づく。

この様に、本発明に係る第２図の水素イオン注入を行っ
た場合の表層部分Ａに於ける純粋な鉄の存在をアルゴン
イオンや窒素イオン注入の場合のそれと比較すれば、本
発明に係る方法では表面部の清浄度がかなり高いことが
理解できよう。本件発明者は同様な実験を繰返し行った
が、何れの場合も上記と同様な実験結果が得られた。ま
た、前記以外に炭素やその他の様々なイオン注入を試み
たが、何れの場合にも酸化被膜等の不純物の存在が確認
され、水素イオン注入手段と同等程度に金属表面を清浄
化させることは列置困難であった。

上記の如き水素イオン注入手段によりその表面が清浄処
理された処理金属１０に、例えばμオーダ−のセラミッ
クスコーティングや薄膜形成、或いは塗装処理を行う場
合には、これら薄膜等を金属表面に直接密着させること
ができて、その密着力が大きく剥離強度の擾れたものに
でき、又薄膜表面等の粗雑化も解消され、非常に滑らか
な状態に仕上げることができるのである。

尚、本発明は水素イオン注入を行う際の具体的な作業手
段は決して上記実施例の如く限定されず、使用するイオ
ンガンの構成や水素イオンの注入量等は任意に変更自在
である。要は水素イオンを金属表面に加速注入させる手
段であればよい。

また、本発明はその清浄処理対象となる金属の具体的な
材質１種類も一切問わず、合金等も含めて様々な金属に
適用でき、又該金属は製品、半製品、製品材料の何れの
段階にあるかも問わない。

本発明に係る表面処理方法は工具、軸、軸受、その他各
種産業機械機器の金属部品等、様々な金属物質に適用で
きるもので、その具体的な用途１種類は一切問わない。

（発明の効果） 斜上の様に、本発明は金属表面に水素イオンを加速注入
させることにより、従来の化学的洗浄処理手段では装置
不可能であった不純物質の除去か行えるばかりか、従来
金属表面の特性改良を目的として行われていたアルゴン
イオンその他のイオンの注入によっても除去できなかっ
た酸化被膜等の不純化合物を略完全な状態に除去できて
、極めて清浄な金属表面を形成できるという格別な効果
を有するに至った。

従って、本発明の手段により清浄処理された金属は、そ
の後の薄膜形成や塗装処理等を行う上でこれら各作業の
仕上ｉ度や密着力を従来のものよりも格段向上させるこ
とができて、金属の使用用途の幅を広げ、様々な分野に
於いて非常に有意義な使用か行える利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る清浄化処理方法の一実施例を示す
説明図。 第２図は本発明により処理された金属表面の分析データ
説明図。 第３図はアルゴンイオンを注入した場合の金属□　　表
面分析データ説明図。 第４図は窒素イオンを注入した場合の金属表面分析デー
タ説明図。 出願人　株式会社東洋金属熱処理研究所代理人　　　　
　　弁理士　　謄本　昇第　１　図 第２　図 ｅ 第３図 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属表面に水素イオンを加速注入して金属表面の清
   浄化を行うことを特徴とする金属表面の清浄処理方法。 ２　表面部に水素イオンが注入処理されてなることを特
   徴とする清浄処理金属。