JPH0285354A - 黒色被膜コーティング方法 - Google Patents
黒色被膜コーティング方法Info
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- JPH0285354A JPH0285354A JP23434788A JP23434788A JPH0285354A JP H0285354 A JPH0285354 A JP H0285354A JP 23434788 A JP23434788 A JP 23434788A JP 23434788 A JP23434788 A JP 23434788A JP H0285354 A JPH0285354 A JP H0285354A
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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〕
この発明は陰極スパッタリングの手段によって、処理品
の表面に黒色の被膜をコーティングする方法に関する。
の表面に黒色の被膜をコーティングする方法に関する。
陰極に添設したターゲットを、作動ガス中において生せ
しめたプラズマ放電によりスパッタリングして、処理品
の表面に、上記スパッタリングによって上記ターゲット
から遊離した物質をコーティングする技術が公知である
。
しめたプラズマ放電によりスパッタリングして、処理品
の表面に、上記スパッタリングによって上記ターゲット
から遊離した物質をコーティングする技術が公知である
。
上記従来の技術では、ターゲットにチタンその他を用い
て、処理品の表面に金色や濃紫色等の被膜をコーティン
グすることが行なわれている。しかし最今は黒色の品物
が好まれることが多く、それに対応して、上記のような
陰極スパッタリングの手法を用いて処理品に黒色の被膜
をコーティングする技術の提供が求められている。
て、処理品の表面に金色や濃紫色等の被膜をコーティン
グすることが行なわれている。しかし最今は黒色の品物
が好まれることが多く、それに対応して、上記のような
陰極スパッタリングの手法を用いて処理品に黒色の被膜
をコーティングする技術の提供が求められている。
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、処理品の表面に真黒色でかつ硬度
の高い被膜をコーティングすることができる方法を提供
することである。
目的とするところは、処理品の表面に真黒色でかつ硬度
の高い被膜をコーティングすることができる方法を提供
することである。
上記目的を達成する為に、本願発明は前記請求の範囲記
載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次の
通りである。
載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次の
通りである。
処理品に0〜−150Vのバイアス電圧がかけられ、し
かも炭化水素系ガスを混入した(i動ガス中で発生され
たプラズマ放電により黒鉛のターゲットがスパッタリン
グされることにより、上記処理品の表面には、上記ター
ゲットから遊離した炭素が、硬度の高い真黒色の被膜と
してコーティングされる。
かも炭化水素系ガスを混入した(i動ガス中で発生され
たプラズマ放電により黒鉛のターゲットがスパッタリン
グされることにより、上記処理品の表面には、上記ター
ゲットから遊離した炭素が、硬度の高い真黒色の被膜と
してコーティングされる。
以下本願の実施例を示す図面について説明する。
第1図は公知のものと同様の、陰極スパッタリングによ
り処理品の表面に被膜をコーティングする為の装置の概
様を示す0図において、1は真空チャンバで、その大き
さは例えば直径700fi、高さ700fi程度である
。2はチャンバlに取り付けた陰極で、二つが相対向し
て設けられているが、つのみを設ける構成でもよい、こ
の陰極2としては、ペニング式陰極即ちマグネトロン陰
極を用いても、2極式陰極を用いても良いが、成膜速度
を速くできる点で前者が好ましい、3は陰極2に添設し
たターゲットで、陰極2に対しては電気的に良好な接続
状態にしである。そのような状態の達成は、ハンダ付、
導電性接着剤による接着、ねじ止のような機械的な固着
等から選択した適宜の手段によって行なう、このターゲ
ット3としては、処理品に対する黒色の被膜の形成の為
に、黒鉛を用いる。形態は例えば板状で、その周囲の複
数箇所がねじ正によって陰極2に固定される。4は処理
品のホルダ、5はホルダ4に装着した処理品(基材とも
呼ばれる)である、この処理品5としては、装飾性の高
い黒色の被膜が要求される種々の物品(例えばメガネフ
レーム、ナイフ等)がある、向上記陰極2を一つのみ設
けた場合は、上記ホルダ4としては処理品5を回転させ
ることのできるものを用いて、処理品5の表面各部への
被膜の生成が均一になるようにすると良い、6はプラズ
マ放電用の電源で、例えば400V以上の出力がある直
流電源が用いられ、図の如く結線される。7は処理品5
にバイアスをかける為の手段の一例として示す分圧器で
、電源6の出力(負電圧)を分圧した電圧を処理品5に
かけるようにしである。
り処理品の表面に被膜をコーティングする為の装置の概
様を示す0図において、1は真空チャンバで、その大き
さは例えば直径700fi、高さ700fi程度である
。2はチャンバlに取り付けた陰極で、二つが相対向し
て設けられているが、つのみを設ける構成でもよい、こ
の陰極2としては、ペニング式陰極即ちマグネトロン陰
極を用いても、2極式陰極を用いても良いが、成膜速度
を速くできる点で前者が好ましい、3は陰極2に添設し
たターゲットで、陰極2に対しては電気的に良好な接続
状態にしである。そのような状態の達成は、ハンダ付、
導電性接着剤による接着、ねじ止のような機械的な固着
等から選択した適宜の手段によって行なう、このターゲ
ット3としては、処理品に対する黒色の被膜の形成の為
に、黒鉛を用いる。形態は例えば板状で、その周囲の複
数箇所がねじ正によって陰極2に固定される。4は処理
品のホルダ、5はホルダ4に装着した処理品(基材とも
呼ばれる)である、この処理品5としては、装飾性の高
い黒色の被膜が要求される種々の物品(例えばメガネフ
レーム、ナイフ等)がある、向上記陰極2を一つのみ設
けた場合は、上記ホルダ4としては処理品5を回転させ
ることのできるものを用いて、処理品5の表面各部への
被膜の生成が均一になるようにすると良い、6はプラズ
マ放電用の電源で、例えば400V以上の出力がある直
流電源が用いられ、図の如く結線される。7は処理品5
にバイアスをかける為の手段の一例として示す分圧器で
、電源6の出力(負電圧)を分圧した電圧を処理品5に
かけるようにしである。
尚図ではバイアス電圧の印加はホルダ4を通して多数の
処理品5に行なう例を示すが、ホルダ4を通さず直接に
処理品5に行なってもよい。
処理品5に行なう例を示すが、ホルダ4を通さず直接に
処理品5に行なってもよい。
次に上記装置による処理品5への被膜のコーティングに
ついて説明する。処理品5が真空チャンバ1内に入れら
れた後、先ず真空チャンバ1内が真空ポンプで真空引き
されると共に、そこにはプラズマ放電用の作動ガス即ち
イオン化ガスとして不活性ガス(例えばアルゴン)が図
示外のガス供給源から導入される。またその作動ガス中
には炭化水素系ガス例えばアセチレンが混入される。上
記炭化水素系ガスは、メタンその他の炭化水素系ガスで
も良い、チャンバ1内の圧力はプラズマ放電が良好に行
なわれるよう10−”mbar〜5X10−”■bar
にされる。この状態において陰極2にプラズマ放電用の
電圧がかけられ、処理品5にバイアス電圧(0〜−1s
ovのうちから選定)がかけられる。
ついて説明する。処理品5が真空チャンバ1内に入れら
れた後、先ず真空チャンバ1内が真空ポンプで真空引き
されると共に、そこにはプラズマ放電用の作動ガス即ち
イオン化ガスとして不活性ガス(例えばアルゴン)が図
示外のガス供給源から導入される。またその作動ガス中
には炭化水素系ガス例えばアセチレンが混入される。上
記炭化水素系ガスは、メタンその他の炭化水素系ガスで
も良い、チャンバ1内の圧力はプラズマ放電が良好に行
なわれるよう10−”mbar〜5X10−”■bar
にされる。この状態において陰極2にプラズマ放電用の
電圧がかけられ、処理品5にバイアス電圧(0〜−1s
ovのうちから選定)がかけられる。
陰極2に電圧がかけられることにより、チャンバ1内で
はプラズマ放電が生ずる。その放電による高速−の粒子
(プラズマ中のイオン)がターゲット3に衝突し、ター
ゲット3の炭素が遊離される。
はプラズマ放電が生ずる。その放電による高速−の粒子
(プラズマ中のイオン)がターゲット3に衝突し、ター
ゲット3の炭素が遊離される。
遊離した炭素はバイアスのかかっている処理品5に向け
て飛来し、その表面に硬度の高い真黒色の被膜となって
生成する。上記状態で所定時間が経過して、処理品5の
表面に上記被膜が所定の厚み例えばO8数μm乃至数μ
mまでコーティングされたならば、電源6が切られ、チ
ャンバ1内が復圧され、コーティングを終えた処理品5
が取り出される。
て飛来し、その表面に硬度の高い真黒色の被膜となって
生成する。上記状態で所定時間が経過して、処理品5の
表面に上記被膜が所定の厚み例えばO8数μm乃至数μ
mまでコーティングされたならば、電源6が切られ、チ
ャンバ1内が復圧され、コーティングを終えた処理品5
が取り出される。
上記のようにして陰極スパッタリングによる処理品5の
コーティングを行なう場合、処理品5の表面に低い運動
エネルギーで堆積しているスバ。
コーティングを行なう場合、処理品5の表面に低い運動
エネルギーで堆積しているスバ。
夕物質の原子や、軽い気体原子は、処理品5にかけられ
たバイアス電位によって生じるプラズマ中の正イオンの
ボンバー:・メントによるエツチングのために再び取り
去られてしまう、これらの原子は、膜に十分強固にくっ
ついていないからである。
たバイアス電位によって生じるプラズマ中の正イオンの
ボンバー:・メントによるエツチングのために再び取り
去られてしまう、これらの原子は、膜に十分強固にくっ
ついていないからである。
こうして、高い運動エネルギーで堆積しただけの、ガス
の吸着がない、きちんとした被膜の成長が得られる。
次に、上記のようにして処理品5のコ−ティングを行な
う場合における、バイアス電圧や混入されるアセチレン
の量と、碑膜の色や成膜速度、密着力、硬度などとの関
係を実験により得た結果について説明する。
の吸着がない、きちんとした被膜の成長が得られる。
次に、上記のようにして処理品5のコ−ティングを行な
う場合における、バイアス電圧や混入されるアセチレン
の量と、碑膜の色や成膜速度、密着力、硬度などとの関
係を実験により得た結果について説明する。
先ず第2図(A)はアセチレンを混入しない場合におい
て、バイアス電圧と、被膜の色について色差計によって
得られた数値との関係を示すもので、θ〜−150vの
バイアス電圧の範囲において、通常の「黒」として認め
られる被膜が得られている。(このときの陰極電流は4
.5A (カソード出力密度711/ej)に設定した
。)尚−150Vを越えると、被膜の@離が発生した。
て、バイアス電圧と、被膜の色について色差計によって
得られた数値との関係を示すもので、θ〜−150vの
バイアス電圧の範囲において、通常の「黒」として認め
られる被膜が得られている。(このときの陰極電流は4
.5A (カソード出力密度711/ej)に設定した
。)尚−150Vを越えると、被膜の@離が発生した。
第3図(A)は上記のバイアス電圧、陰極電流の場合に
おける成膜速度、密着力、硬度を示すものである。バイ
アス電圧を増加していくと硬度は同様に上昇するが、密
着力は一80vをピークとして減少カーブとなる。また
、成膜速度は10.0から9゜O(人/S)まで減少し
ていく、ただし、バイアス電圧が一150v以上から粉
状IA離が発生する。従って、バイアス電圧は一150
V以下に設定するのが好ましい。
おける成膜速度、密着力、硬度を示すものである。バイ
アス電圧を増加していくと硬度は同様に上昇するが、密
着力は一80vをピークとして減少カーブとなる。また
、成膜速度は10.0から9゜O(人/S)まで減少し
ていく、ただし、バイアス電圧が一150v以上から粉
状IA離が発生する。従って、バイアス電圧は一150
V以下に設定するのが好ましい。
次に第2図(B)はバイアス電圧を一80Vにしアセチ
レンを15sccm混入した場合と、バイアス電圧を一
150vにしアセチレンを45secm混入した場合に
おいて、夫々得られた被膜の色を色差計で測定した測定
値を示すものである。この測定値から判断すると、アセ
チレンを15scc薄加えるだけで黄味(b*)が50
%減少し、45sec++ではさらに50%減少した。
レンを15sccm混入した場合と、バイアス電圧を一
150vにしアセチレンを45secm混入した場合に
おいて、夫々得られた被膜の色を色差計で測定した測定
値を示すものである。この測定値から判断すると、アセ
チレンを15scc薄加えるだけで黄味(b*)が50
%減少し、45sec++ではさらに50%減少した。
また第3図(B)は第2図(B)と同様の条件の場合で
の成膜速度、密着力、硬度を示すものである。アセチレ
ンを15sccsfi人するとQ 5ec−の状態と比
較して、硬度は約1400(HV)から1700(HV
) ! ’?’上昇した。しかし密着力は約50 (N
)から20 (N)まで低下し、また成膜速度も低下し
た0次にアセチレンを45secsまで増加した場合、
硬度、成膜速度は共に上昇し、特に硬度は2000(H
V)以上までになった。密着力は変化しなかった。
の成膜速度、密着力、硬度を示すものである。アセチレ
ンを15sccsfi人するとQ 5ec−の状態と比
較して、硬度は約1400(HV)から1700(HV
) ! ’?’上昇した。しかし密着力は約50 (N
)から20 (N)まで低下し、また成膜速度も低下し
た0次にアセチレンを45secsまで増加した場合、
硬度、成膜速度は共に上昇し、特に硬度は2000(H
V)以上までになった。密着力は変化しなかった。
尚、以上は被膜の生成過程での条件が一定の場合の例で
あるが、その生成過程において条件を順次変えることも
できる0例えば最初基材に対する被膜の密着力が高くな
るバイアス電圧で下地コートを行い、それから徐々にバ
イアス電圧を変化させて被膜の硬度を上げるようにする
こともできる。
あるが、その生成過程において条件を順次変えることも
できる0例えば最初基材に対する被膜の密着力が高くな
るバイアス電圧で下地コートを行い、それから徐々にバ
イアス電圧を変化させて被膜の硬度を上げるようにする
こともできる。
以上の実施例は、処理品5をターゲット3に対向して静
止した状態でコーティングを行なう例(スタティックコ
ーティングとも呼ぶ)である。
止した状態でコーティングを行なう例(スタティックコ
ーティングとも呼ぶ)である。
このスタティックコーティングの方法は、厚さ数μmの
膜を得たり、処理品の温度を400〜500℃に上げて
コーティングすることにより、密着力を高めたい場合に
用いるとよい、その用途例としては、工具や金型等があ
る。
膜を得たり、処理品の温度を400〜500℃に上げて
コーティングすることにより、密着力を高めたい場合に
用いるとよい、その用途例としては、工具や金型等があ
る。
一方、上記のようなスタティックコーティングに代えて
、処理品を、チャンバ1内で向かいあう2つのターゲッ
トの間から出たりそこに入ったりするように回転させる
(例えば特開昭61−177365号公報参照)ことよ
り、間欠的にコーティングを行なうようにしても良い(
ダイナミックコーティングとも呼ぶ)、この方法は、厚
膜を得るには時間を要するが、過度の温度上昇を抑えた
い処理品や色ムラを避けたい処理品の場合に用いると良
い。
、処理品を、チャンバ1内で向かいあう2つのターゲッ
トの間から出たりそこに入ったりするように回転させる
(例えば特開昭61−177365号公報参照)ことよ
り、間欠的にコーティングを行なうようにしても良い(
ダイナミックコーティングとも呼ぶ)、この方法は、厚
膜を得るには時間を要するが、過度の温度上昇を抑えた
い処理品や色ムラを避けたい処理品の場合に用いると良
い。
その用途例としては、メガネ、時計枠等の装飾品がある
。
。
次に試験結果を下記に示す。
(テスト条件)
基板:サバイバルナイフ 3枚
コーティング時の加熱;300℃
陰極電流: 7.5A
バイアス電圧: −80V テ22回転(0,8回転/
分)次に一40Vで9回転(0,8回転/分)次に O
vで8回転(068回転/分)上記条件でコーティング
中にアセチレンを混入して、色の変化をテストした。
分)次に一40Vで9回転(0,8回転/分)次に O
vで8回転(068回転/分)上記条件でコーティング
中にアセチレンを混入して、色の変化をテストした。
上記テストの結果は次の第1表及び第4図に示す通りで
ある。 5N284.5N314等の番号はテスト品の
ナンバーを示すものである。
ある。 5N284.5N314等の番号はテスト品の
ナンバーを示すものである。
第1表
以上のように、微量のアセチレンガスの混入により、黒
を基調とした微妙に色あいの違う黒色コーティングが得
られた。
を基調とした微妙に色あいの違う黒色コーティングが得
られた。
以上のように本発明にあうでは、陰極に添設した黒鉛の
ターゲットを、炭化水素系ガスを混入した作動ガス中に
おいて生ぜしめ・たプラズマ放電によりスパッタリング
して、上記作動ガス中にO〜−150Vのバイアス電圧
が加えられた状態で置かれている処理品の表面に、上記
スパッタリングによって上記ターゲットから遊離した炭
素をコーティングするものであるから、上記処理品5の
表面には、装飾性に優れた真黒色でかつ硬度の高い被膜
をコーティングすることができ、上記処理品を商品とし
て優れたものにできる効果がある。
ターゲットを、炭化水素系ガスを混入した作動ガス中に
おいて生ぜしめ・たプラズマ放電によりスパッタリング
して、上記作動ガス中にO〜−150Vのバイアス電圧
が加えられた状態で置かれている処理品の表面に、上記
スパッタリングによって上記ターゲットから遊離した炭
素をコーティングするものであるから、上記処理品5の
表面には、装飾性に優れた真黒色でかつ硬度の高い被膜
をコーティングすることができ、上記処理品を商品とし
て優れたものにできる効果がある。
図面は本願の実施例を示すもので、第1図は陰極スパッ
タリングによるコーティング装置の略示図、第2図乃至
第4図は実験結果を示すグラフ。 2・・・陰極、3・・・ターゲット、5・処理品。 第 図 第2 図 (△) 第3 図 (A) 7℃+レン O 1入l(匁閏)
タリングによるコーティング装置の略示図、第2図乃至
第4図は実験結果を示すグラフ。 2・・・陰極、3・・・ターゲット、5・処理品。 第 図 第2 図 (△) 第3 図 (A) 7℃+レン O 1入l(匁閏)
Claims (1)
- 陰極に添設した黒鉛のターゲットを、炭化水素系ガスを
混入した作動ガス中において生ぜしめたプラズマ放電に
よりスパッタリングして、上記作動ガス中に0〜−15
0Vのバイアス電圧が加えられた状態で置かれている処
理品の表面に、上記スパッタリングによって上記ターゲ
ットから遊離した炭素をコーティングする黒色被膜コー
ティング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23434788A JPH0285354A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 黒色被膜コーティング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23434788A JPH0285354A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 黒色被膜コーティング方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0285354A true JPH0285354A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=16969575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23434788A Pending JPH0285354A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 黒色被膜コーティング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0285354A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06235063A (ja) * | 1991-10-31 | 1994-08-23 | Leybold Ag | スパッタリング陰極 |
KR100851483B1 (ko) * | 2006-12-21 | 2008-08-08 | 주식회사 포스코 | 전지 전극재용 흑연분말의 표면처리 방법 및 그 장치 |
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1988
- 1988-09-19 JP JP23434788A patent/JPH0285354A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH06235063A (ja) * | 1991-10-31 | 1994-08-23 | Leybold Ag | スパッタリング陰極 |
KR100851483B1 (ko) * | 2006-12-21 | 2008-08-08 | 주식회사 포스코 | 전지 전극재용 흑연분말의 표면처리 방법 및 그 장치 |
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