JPH02243757A - ステンレス合金被膜の形成方法 - Google Patents
ステンレス合金被膜の形成方法Info
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- JPH02243757A JPH02243757A JP6213589A JP6213589A JPH02243757A JP H02243757 A JPH02243757 A JP H02243757A JP 6213589 A JP6213589 A JP 6213589A JP 6213589 A JP6213589 A JP 6213589A JP H02243757 A JPH02243757 A JP H02243757A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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〕
本発明は、鋼材などの金属材料の表面にステンレス合金
の持つ優れた耐食性、耐熱性などを被膜として付与した
ステンレス合金被膜の形成方法に関するものである。
の持つ優れた耐食性、耐熱性などを被膜として付与した
ステンレス合金被膜の形成方法に関するものである。
鋼材などの金属の表面に、ステンレス被膜を被膜しよう
という研究は、めっきの分野で古くから行われており例
えば特開昭５５−１４８７９４に示されているようにＦ
ｅ、Ｃｒ、Ｎｉの共析被膜をめっき法で形成している。
という研究は、めっきの分野で古くから行われており例
えば特開昭５５−１４８７９４に示されているようにＦ
ｅ、Ｃｒ、Ｎｉの共析被膜をめっき法で形成している。
しかしながら上記の方法ではＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉのような
３元系の浴組成範囲が極めて狭いため、被膜組成の制御
が困難を極め限られた条件でステンレスに近い組成のめ
っき被膜は得られるが、ステンレスそのものの組成であ
る被膜は得られていない。またスパッタリング法でステ
ンレス膜を作製する方法としては、特公昭６１−３６５
８４や特開昭６１−６０８７に開示されているように多
層被膜の中間層としてステンレス被膜を形成しているが
、この方法によるステンレス被膜の密着力はかなり弱く
厳しい環境での使用部材として用いるには必ずしも十分
なものとは言えないという問題点があった。
３元系の浴組成範囲が極めて狭いため、被膜組成の制御
が困難を極め限られた条件でステンレスに近い組成のめ
っき被膜は得られるが、ステンレスそのものの組成であ
る被膜は得られていない。またスパッタリング法でステ
ンレス膜を作製する方法としては、特公昭６１−３６５
８４や特開昭６１−６０８７に開示されているように多
層被膜の中間層としてステンレス被膜を形成しているが
、この方法によるステンレス被膜の密着力はかなり弱く
厳しい環境での使用部材として用いるには必ずしも十分
なものとは言えないという問題点があった。
そこで本発明の目的は上記問題点を解消するために、ス
テンレス組成の被膜を十分な密着力を維持して形成する
ことのできるステンレス合金被膜の形成方法を提供する
ことにある。
テンレス組成の被膜を十分な密着力を維持して形成する
ことのできるステンレス合金被膜の形成方法を提供する
ことにある。
上記目的を達成するため本発明は、真空アーク放電型イ
オンプレーティング法により、ステンレス合金をそのま
ま蒸発源として用い、鋼材などの金属材料の表面にステ
ンレス組成の被膜を形成する点に特徴がある。
オンプレーティング法により、ステンレス合金をそのま
ま蒸発源として用い、鋼材などの金属材料の表面にステ
ンレス組成の被膜を形成する点に特徴がある。
該被膜の原料として用いられるステンレス合金は、被膜
に対し要求される特性により自由に選択が可能である。
に対し要求される特性により自由に選択が可能である。
例えば耐熱性を要求するならば、５ＵＳ３１０３などの
耐熱鋼を、耐食性耐酸化性ならば５ＵＳ４１０などの耐
食耐酸網を用いれば良い。
耐熱鋼を、耐食性耐酸化性ならば５ＵＳ４１０などの耐
食耐酸網を用いれば良い。
また、用いられる基材としては、導電性の金属材料であ
れば特に差し支えなく使用できるが例えば３１５Ｃなど
の肌焼鋼、３４５Ｃなどの構造用鋼、５ＵＰＩＯなどの
バネ綱、５ＵＪ２などの軸受鋼、ＳＡＣＭＩなどの窒化
鋼、５ＫＤ６などの熱間加工用工具鋼、５ＫＤ１１など
の冷間加工用工具鋼、５ＫＨ５１などの高速度鋼など鋼
材が挙げられる。また、該被膜の材質とは異なるステン
レス鋼材を用いても構わない。蒸発源として使用するス
テンレス合金の種類は、特に限定されずどのような組成
のものでも使用が可能であり蒸発源の交換を行うだけで
装置改造等の手間が不要である。
れば特に差し支えなく使用できるが例えば３１５Ｃなど
の肌焼鋼、３４５Ｃなどの構造用鋼、５ＵＰＩＯなどの
バネ綱、５ＵＪ２などの軸受鋼、ＳＡＣＭＩなどの窒化
鋼、５ＫＤ６などの熱間加工用工具鋼、５ＫＤ１１など
の冷間加工用工具鋼、５ＫＨ５１などの高速度鋼など鋼
材が挙げられる。また、該被膜の材質とは異なるステン
レス鋼材を用いても構わない。蒸発源として使用するス
テンレス合金の種類は、特に限定されずどのような組成
のものでも使用が可能であり蒸発源の交換を行うだけで
装置改造等の手間が不要である。
本発明で製造される被膜は、前記のように蒸着法、スパ
ンタリング法、イオンプレーティング法などの公知の方
法を用いても成膜できるが、強固な付着力を要求される
被膜に対しては、イオンプレーティング法が良く、特に
多成分系の合金膜を作製する際、工業的にも比較的容易
に成膜するためには、真空アーク放電型イオンプレーテ
ィング法が最も望ましい。
ンタリング法、イオンプレーティング法などの公知の方
法を用いても成膜できるが、強固な付着力を要求される
被膜に対しては、イオンプレーティング法が良く、特に
多成分系の合金膜を作製する際、工業的にも比較的容易
に成膜するためには、真空アーク放電型イオンプレーテ
ィング法が最も望ましい。
その理由としては、公知の抵抗加熱方式や電子銃加熱方
式などのイオンプレーティング法では、合金を蒸発させ
る際、溶融金属のプールができ、そのためステンレスの
ような多成分合金では、各成分元素ごとの融点に基いて
蒸発が起るため合金組成の制御が困難である。また、合
金を成分原料ごとにルツボに入れ、それぞれ独立して蒸
発を行うことも可能ではあるがこのような複数の蒸発源
を用いることは、装置のコストを上昇させ、かつ各蒸発
源の蒸発量の制御を繁雑にするため不都合である。
式などのイオンプレーティング法では、合金を蒸発させ
る際、溶融金属のプールができ、そのためステンレスの
ような多成分合金では、各成分元素ごとの融点に基いて
蒸発が起るため合金組成の制御が困難である。また、合
金を成分原料ごとにルツボに入れ、それぞれ独立して蒸
発を行うことも可能ではあるがこのような複数の蒸発源
を用いることは、装置のコストを上昇させ、かつ各蒸発
源の蒸発量の制御を繁雑にするため不都合である。
これに対し真空アーク放電型イオンプレーティング法に
よる成膜方法は、（１）金属を蒸発させる工程、（２）
蒸発した金属をイオン化する工程、（３）イオン化した
金属を加速する工程、（４）反応性ガスを導入する工程
よりなるが、工程（１）及び（２）は、蒸発源の表面に
アーク放電を起こさせ、その高エネルギーのアークによ
り固相から溶融状態を経ずに直接蒸発、イオン化をさせ
ることにより行う。このため、合金の各成分元素蒸発量
の差が比較的少なくて済み、かつ単一の蒸発源として合
金をそのまま用いることができるのは、生産管理上非常
に有効である。また、工程（２）では公知のグロー放電
や高周波放電などを併用しても構わない。
よる成膜方法は、（１）金属を蒸発させる工程、（２）
蒸発した金属をイオン化する工程、（３）イオン化した
金属を加速する工程、（４）反応性ガスを導入する工程
よりなるが、工程（１）及び（２）は、蒸発源の表面に
アーク放電を起こさせ、その高エネルギーのアークによ
り固相から溶融状態を経ずに直接蒸発、イオン化をさせ
ることにより行う。このため、合金の各成分元素蒸発量
の差が比較的少なくて済み、かつ単一の蒸発源として合
金をそのまま用いることができるのは、生産管理上非常
に有効である。また、工程（２）では公知のグロー放電
や高周波放電などを併用しても構わない。
工程（３）では、基板である金属材料に負のバイアス電
圧を印加し、金属イオンを基板に向は加速する。通常は
５００■以下の負のバイアス電圧を印加するが、場合に
よっては０■であっても差支えない。但し、この場合、
成膜速度が低下する傾向が見られる。
圧を印加し、金属イオンを基板に向は加速する。通常は
５００■以下の負のバイアス電圧を印加するが、場合に
よっては０■であっても差支えない。但し、この場合、
成膜速度が低下する傾向が見られる。
工程（４）は、窒化物、炭化物、酸化物などを成膜する
際に必要な反応性ガスを使用したり蒸発源のアーク放電
をより安定にするために、ＡｒやＨｅなどの不活性ガス
を１０ ｍＴｏｒｒ 〜５０ ｍＴｏｒｒの圧力で反応
容器内に導入するものであるが本発明にとっても何等限
定を与えるものではない。
際に必要な反応性ガスを使用したり蒸発源のアーク放電
をより安定にするために、ＡｒやＨｅなどの不活性ガス
を１０ ｍＴｏｒｒ 〜５０ ｍＴｏｒｒの圧力で反応
容器内に導入するものであるが本発明にとっても何等限
定を与えるものではない。
実施例として、被膜の組成を電子線マイクロ分析装置（
ＥＰＭＡ）により調べるのに基板の影響（Ｆｅ成分など
）を取除くため、基板として１５鰭角、厚み２ｍ■の純
アルミニウム板を用いた。該基板を有機溶剤で洗浄し、
真空アーク放電型イオンプレーティング装置に取付けた
。
ＥＰＭＡ）により調べるのに基板の影響（Ｆｅ成分など
）を取除くため、基板として１５鰭角、厚み２ｍ■の純
アルミニウム板を用いた。該基板を有機溶剤で洗浄し、
真空アーク放電型イオンプレーティング装置に取付けた
。
蒸発源としては１８Ｃｒ−８Ｎｉ組成の５ＵＳ３０４材
を該装置用に円板状に加工したターゲットを作製し、装
置に取付けた。
を該装置用に円板状に加工したターゲットを作製し、装
置に取付けた。
まず真空度をＩ Ｘ １０−５Ｔｏｒｒ以下とした後、
真空アーク放電によるターゲットからのイオン衝撃によ
り、基板の洗浄、加熱を行った。次に放電を安定にさせ
る不活性ガスとして、静ガスを導入して、装置内圧力を
３０ｍＴｏｒｒとした。
真空アーク放電によるターゲットからのイオン衝撃によ
り、基板の洗浄、加熱を行った。次に放電を安定にさせ
る不活性ガスとして、静ガスを導入して、装置内圧力を
３０ｍＴｏｒｒとした。
ステンレス合金ターゲットに９０Ａの電流を流し、真空
アーク放電でＦｅ、 Ｃｒ、 Ｎｉなどのイオンを放出
させて、−３００Ｖのバイアス電圧が印加された基板上
のＳＵＳ ３０４合金膜を４５分間成膜した。
アーク放電でＦｅ、 Ｃｒ、 Ｎｉなどのイオンを放出
させて、−３００Ｖのバイアス電圧が印加された基板上
のＳＵＳ ３０４合金膜を４５分間成膜した。
該被膜の内、３つの試料をＥＰＭＡにより組成分析した
結果、第１表に示したように、ターゲット組成と同じＣ
ｒとＮｉの重量％が１８％と８％であるステンレス被膜
（ＳＵＳ ３０４）であることがわかった。ま゛た、ｕ
ｓ ｎ−８６６３（アルミニウム溶射製品試験方法）に
準じて、直径４０ｉｕａの綱球約２８０ｇを、４５度に
傾斜して置いた被膜サンプルへ、１ｍの高さから落下さ
せ、この被膜の基板に対する密着度を測定した。その結
果、剥離はみられず、へこみのみ観察された。
結果、第１表に示したように、ターゲット組成と同じＣ
ｒとＮｉの重量％が１８％と８％であるステンレス被膜
（ＳＵＳ ３０４）であることがわかった。ま゛た、ｕ
ｓ ｎ−８６６３（アルミニウム溶射製品試験方法）に
準じて、直径４０ｉｕａの綱球約２８０ｇを、４５度に
傾斜して置いた被膜サンプルへ、１ｍの高さから落下さ
せ、この被膜の基板に対する密着度を測定した。その結
果、剥離はみられず、へこみのみ観察された。
本発明の方法を行うことにより、金属材料の表面にステ
ンレス組成の被膜を十分な密着度を維持して形成するこ
とができる。また、本発明の方法は操作が簡単であり、
大量生産にも適しており、これらの効果は極めて大であ
る。
ンレス組成の被膜を十分な密着度を維持して形成するこ
とができる。また、本発明の方法は操作が簡単であり、
大量生産にも適しており、これらの効果は極めて大であ
る。
特許出願人 住友金属鉱山株式会社
Claims (1)
- ステンレス合金を蒸発原とし、真空アーク放電型イオン
プレーティング法により、金属材料の表面にステンレス
組成の被膜を形成することを特徴とするステンレス合金
被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6213589A JPH02243757A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | ステンレス合金被膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6213589A JPH02243757A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | ステンレス合金被膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02243757A true JPH02243757A (ja) | 1990-09-27 |
Family
ID=13191336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6213589A Pending JPH02243757A (ja) | 1989-03-16 | 1989-03-16 | ステンレス合金被膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02243757A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002000958A1 (fr) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | Citizen Watch Co., Ltd. | Article decoratif comportant une pellicule blanche et procede de production associe |
| WO2002050331A3 (en) * | 2000-12-20 | 2002-10-31 | Seiko Epson Corp | Surface treatment method for ornamental parts and ornamental parts produced by the method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59190382A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-29 | Toshiba Corp | 金属薄膜形成方法 |
| JPS6326346A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Kobe Steel Ltd | ＴｉＮ被覆加工物とその製造方法及び装置 |
-
1989
- 1989-03-16 JP JP6213589A patent/JPH02243757A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59190382A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-29 | Toshiba Corp | 金属薄膜形成方法 |
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| EP1295961A1 (en) * | 2000-06-27 | 2003-03-26 | Citizen Watch Co. Ltd. | Decorative article having white film and production method therefor |
| EP1295961A4 (en) * | 2000-06-27 | 2007-10-31 | Citizen Holdings Co Ltd | DECORATIVE ARTICLE COMPRISING A WHITE FILM AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
| JP4642317B2 (ja) * | 2000-06-27 | 2011-03-02 | シチズンホールディングス株式会社 | 白色被膜を有する装飾品 |
| WO2002050331A3 (en) * | 2000-12-20 | 2002-10-31 | Seiko Epson Corp | Surface treatment method for ornamental parts and ornamental parts produced by the method |
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