JPH03150360A - 高機能性被膜の形成方法 - Google Patents
高機能性被膜の形成方法Info
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- JPH03150360A JPH03150360A JP28921689A JP28921689A JPH03150360A JP H03150360 A JPH03150360 A JP H03150360A JP 28921689 A JP28921689 A JP 28921689A JP 28921689 A JP28921689 A JP 28921689A JP H03150360 A JPH03150360 A JP H03150360A
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Landscapes
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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】
(イ)産業上の利用分野
本発明は金属やその他の母材に、高強度、及び高熱伝導
性を有する被膜を密着して形成することを特徴とする高
機能性被膜の形成方法に関するものである。
性を有する被膜を密着して形成することを特徴とする高
機能性被膜の形成方法に関するものである。
(ロ)従来の技術
例えば1)開昭64−6 =1 フ 03号公報には焼
結炭化物の支持体にI) V I)法又はCV I)法
によって生成されたTiNの耐熱材料の中間結合層を介
して多結晶ダイヤモンド層を形成した[具が開示されて
いる。この技術の場合多結晶ダイヤモンド層と焼結炭化
物とによって耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた工具ができ
るもののダイヤモンド層と炭化物支持体との間に介在す
る中間結合層はダイヤモンド層、支持体何れの成分も含
まないため剥離の点で信頼性に欠けるという問題点が島
っな。
結炭化物の支持体にI) V I)法又はCV I)法
によって生成されたTiNの耐熱材料の中間結合層を介
して多結晶ダイヤモンド層を形成した[具が開示されて
いる。この技術の場合多結晶ダイヤモンド層と焼結炭化
物とによって耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた工具ができ
るもののダイヤモンド層と炭化物支持体との間に介在す
る中間結合層はダイヤモンド層、支持体何れの成分も含
まないため剥離の点で信頼性に欠けるという問題点が島
っな。
(ハ)511明が解決しようとする課題本発明は上記従
来技術の問題点に鑑み、母材と表面被膜との密着性を向
上せしめ、同時に高硬度、■つ高熱伝導性を有する被膜
を形成することである。
来技術の問題点に鑑み、母材と表面被膜との密着性を向
上せしめ、同時に高硬度、■つ高熱伝導性を有する被膜
を形成することである。
(ニ)!題を解決するためのf段
本発明は母材の表面に高機能性被膜を形成し、これら母
材と被膜との間に該母材の成分原子と被膜の成分療子と
の混合層を不活性ガスイオン、及びHaか一方の成分原
子イオンの照射とト4時に両原f−をそれぞれ?N5M
させることによって形成し、この混合層の組成比をnl
材に近い部分ほど註母材の成分療tの比率が高く 11
つ被膜に近い部分ほど該VL模の成分原子の比率が高く
なるように変化させたものである。
材と被膜との間に該母材の成分原子と被膜の成分療子と
の混合層を不活性ガスイオン、及びHaか一方の成分原
子イオンの照射とト4時に両原f−をそれぞれ?N5M
させることによって形成し、この混合層の組成比をnl
材に近い部分ほど註母材の成分療tの比率が高く 11
つ被膜に近い部分ほど該VL模の成分原子の比率が高く
なるように変化させたものである。
又、本発明は母材の表面にイオン注入法により反応性ガ
スイオンを注入し、前記母材の人面から内部に向かって
該母材と反応性ガスイオンとの混合層を形成し、続いて
前記母材の成分療子と前記反応性がスとの化合物被膜を
該混合層表両に形成するものである。
スイオンを注入し、前記母材の人面から内部に向かって
該母材と反応性ガスイオンとの混合層を形成し、続いて
前記母材の成分療子と前記反応性がスとの化合物被膜を
該混合層表両に形成するものである。
更に、本発明は母材の表面にイオンガンより不活性ガス
イオンを照射して該母材表面を雪くするとJlに、該イ
オンガンより反応性ガスイオンを照射しながら墓5M澱
より!51した原子を前記母材に向けて照射し、該母材
表面に蒸5!L/一原子と反応性ガスとの化合物被膜を
形成するものである。
イオンを照射して該母材表面を雪くするとJlに、該イ
オンガンより反応性ガスイオンを照射しながら墓5M澱
より!51した原子を前記母材に向けて照射し、該母材
表面に蒸5!L/一原子と反応性ガスとの化合物被膜を
形成するものである。
(ホ)作用
#母材と被咬との間に形1瓦された混合層は啼Hの成分
と被膜の成分との両方の成分を含有したものであり、こ
の混合層の存在により母材と彼絞との′#:r?性が向
l−する。
と被膜の成分との両方の成分を含有したものであり、こ
の混合層の存在により母材と彼絞との′#:r?性が向
l−する。
X、前記混合層を反応性ガスの母材へのイオンiF、人
によって形成することは混合層を!g成する反応性ガス
イオンの形成と、波絞を形成する反応性ガスイオンのM
g2とを一つのイオンガンで濠111できる利点がある
。
によって形成することは混合層を!g成する反応性ガス
イオンの形成と、波絞を形成する反応性ガスイオンのM
g2とを一つのイオンガンで濠111できる利点がある
。
更に、母材表面を不活性ガスイオンによってfめ和くし
ておけば母材と被膜間の密着性がより強固になる。
ておけば母材と被膜間の密着性がより強固になる。
(へ)実施例
以F本発明高機能性被膜の形成方法を図面に沿って詳細
に説明する。
に説明する。
第1v4は上記被膜を形成するための真空蒸着及びイオ
ン注入装置を示し、(1)は1o−m〜10−Torr
にU#気される真空チャンバ、(2)は該真空チャンバ
(菖)内に配置され、図の矢印方向に10〜20 rp
mの遠皮で回転可能にされた基板ホルダ、(3)はSi
(シリコン)#母材、(4)は電子ビームによってSi
m−Fを蒸発させ前記母材(3)に向けて放射する第1
の蒸発源、(5)は同じく電f・ビームによってC(炭
J:)82fを蒸発させ前記母材(3)に向けて放射す
る第2の蒸発源、(G)は前記母材(コ))へAr(ア
ルゴン)イオンを照射する第1のイオンガン、(7)は
ド1じく前記母材(3)へCイオンと■(水素)イオン
とを照射する第2のイオンガンであるゆ 次に上記装置を用いて第2図に示すようなSi母材(3
)の表面にSiC(シリコンカーバイド)とCとの混合
層(34)を介してダイヤモンド被膜(35)を形成す
る方法について説明する。
ン注入装置を示し、(1)は1o−m〜10−Torr
にU#気される真空チャンバ、(2)は該真空チャンバ
(菖)内に配置され、図の矢印方向に10〜20 rp
mの遠皮で回転可能にされた基板ホルダ、(3)はSi
(シリコン)#母材、(4)は電子ビームによってSi
m−Fを蒸発させ前記母材(3)に向けて放射する第1
の蒸発源、(5)は同じく電f・ビームによってC(炭
J:)82fを蒸発させ前記母材(3)に向けて放射す
る第2の蒸発源、(G)は前記母材(コ))へAr(ア
ルゴン)イオンを照射する第1のイオンガン、(7)は
ド1じく前記母材(3)へCイオンと■(水素)イオン
とを照射する第2のイオンガンであるゆ 次に上記装置を用いて第2図に示すようなSi母材(3
)の表面にSiC(シリコンカーバイド)とCとの混合
層(34)を介してダイヤモンド被膜(35)を形成す
る方法について説明する。
先ず、真空チャンバ(1)内をIQ−〜IO−Torr
に排気し、第2イオンガン(7)にC11,(メタン)
ガスを供給し、炭素イオンを取9FBして、これをアシ
ストイオンガンとしてm−いて駆動し。
に排気し、第2イオンガン(7)にC11,(メタン)
ガスを供給し、炭素イオンを取9FBして、これをアシ
ストイオンガンとしてm−いて駆動し。
そして母材(3)の表面に照射する。この時の炭素イオ
ンの加速電圧は、!k keV −!k −e−keV
程度が望ましい。
ンの加速電圧は、!k keV −!k −e−keV
程度が望ましい。
方、炭素イオンの照射とシー時に第1イオンガン(6)
をWJA動してArイオンを照射しながら、第1、及び
第2五発瀬(−1)(S)を駆動し、Si涼f−,及び
C原子を蒸発させて1真記雌材(3)表面に放射する。
をWJA動してArイオンを照射しながら、第1、及び
第2五発瀬(−1)(S)を駆動し、Si涼f−,及び
C原子を蒸発させて1真記雌材(3)表面に放射する。
この時のSi、及びCの3発速度は500 A /lI
Iin以−F程度、又A「イオンの111遠;g圧は1
〜数keVt度が望ましい。
Iin以−F程度、又A「イオンの111遠;g圧は1
〜数keVt度が望ましい。
以薯−のl二程により、母材(3)にflitしたSi
ll;ぎ(−,CtQf、及びCイオンはA「イオンの
助けを17りて、SiCとCの混合層(34)となる。
ll;ぎ(−,CtQf、及びCイオンはA「イオンの
助けを17りて、SiCとCの混合層(34)となる。
この時混合層(34)は母材(3)の表面に近いところ
ほどSi原f−の比率が高くなるように、逆に母材(3
)表面から遠く離れるほどC原子の比率が高くなるよう
に第2イオンガン(7)の電流密度をO−0、ローA/
cm”のiiNで可変することによりC原子の混人晴を
制御する。
ほどSi原f−の比率が高くなるように、逆に母材(3
)表面から遠く離れるほどC原子の比率が高くなるよう
に第2イオンガン(7)の電流密度をO−0、ローA/
cm”のiiNで可変することによりC原子の混人晴を
制御する。
このようにして母材表面(3)に、膜厚が1.sF厘で
、■つSiとCとの組成比が第3図に示すような傾斜特
性を有する混合層(34)が約3分で形成される。尚、
1−記混合層(34)を均一に杉處するためli記基板
ホルダ(2)を第1図の矢印の方向に10〜20 rp
mで回転させると共に、Si涼t、及びC原子の3発速
度を窮御することが望ましい。
、■つSiとCとの組成比が第3図に示すような傾斜特
性を有する混合層(34)が約3分で形成される。尚、
1−記混合層(34)を均一に杉處するためli記基板
ホルダ(2)を第1図の矢印の方向に10〜20 rp
mで回転させると共に、Si涼t、及びC原子の3発速
度を窮御することが望ましい。
次いで目真記混合層(34)表面のダイヤモンド被膜(
:(5)の杉成方法について説明する。
:(5)の杉成方法について説明する。
11−1じチャンバ(1)内で11−1記第2イオンガ
ン(7)より−IIイオンを!!!射しながら、613
時に11−1記第2蒸発源(5)のみを駆動し、ここか
らC原子を蒸発させvk出させる。この時のIIイオン
の電流密l艶。
ン(7)より−IIイオンを!!!射しながら、613
時に11−1記第2蒸発源(5)のみを駆動し、ここか
らC原子を蒸発させvk出させる。この時のIIイオン
の電流密l艶。
及び加速電圧は2 mA/cm″、200−700eV
程度が望ましい。又、この工程によって形成されるダイ
ヤモンドI[(35)の成膜速度は250λ/Isin
。
程度が望ましい。又、この工程によって形成されるダイ
ヤモンドI[(35)の成膜速度は250λ/Isin
。
とし、膜厚は3j11程度が望ましい。
以りのように母材(3)m成原子と被膜(35)構成原
f−とを含む混合層(34)を介して該母材(3)に被
膜(35)を形成することにより、母材(3)の耐久性
を向上させることができ、■つ容特に剥離しない構造と
なる。
f−とを含む混合層(34)を介して該母材(3)に被
膜(35)を形成することにより、母材(3)の耐久性
を向上させることができ、■つ容特に剥離しない構造と
なる。
第4図及び第5図は第1tA〜第3図とは異なる実施例
を示し、S U S e N i等の金属母材(11)
のに面浅くに、イオン注入により金属原子とN(窒J:
)イオンとの混合に4(12)を形成し、次いでTiN
(窒化チタン)の被膜(13)を形成する方法を示した
ものである。
を示し、S U S e N i等の金属母材(11)
のに面浅くに、イオン注入により金属原子とN(窒J:
)イオンとの混合に4(12)を形成し、次いでTiN
(窒化チタン)の被膜(13)を形成する方法を示した
ものである。
1・1図において、先ず糎真記第1図の真空チャンバ(
14)内を菖0″′%−10−Torrに俳1(シ、高
エネルギイオンガン(15)を駆動して、10〜20k
eVの加速電圧を有するNイオンをけ材(11)の表面
浅く(0−51m以F程I瓢)に注入して、Irj材(
11)のムリを金に原子とNイオンとの混合層(12)
とする。
14)内を菖0″′%−10−Torrに俳1(シ、高
エネルギイオンガン(15)を駆動して、10〜20k
eVの加速電圧を有するNイオンをけ材(11)の表面
浅く(0−51m以F程I瓢)に注入して、Irj材(
11)のムリを金に原子とNイオンとの混合層(12)
とする。
次いで低エネルギイオンガン(16)を駆動して、10
0〜200eVの加速電圧を有するNイオンを前記混0
一層(12)に照射しながら、蒸発源(17)を駆動し
てTi(チタン)原子を同じく混合層(12)表面に放
射し、混合M (12)の表面にTiNl&膜(13)
を形成する。この時のTi原子の蒸発速度は。
0〜200eVの加速電圧を有するNイオンを前記混0
一層(12)に照射しながら、蒸発源(17)を駆動し
てTi(チタン)原子を同じく混合層(12)表面に放
射し、混合M (12)の表面にTiNl&膜(13)
を形成する。この時のTi原子の蒸発速度は。
100〜SOOλ/sin、が望ましい。又、形成され
るTiNの彼11i(t:oを均一なものとするため、
母材(11)を取付けた基板ホルダ(18)を10〜2
0「p■で図の矢印方向に回転させるとよい。
るTiNの彼11i(t:oを均一なものとするため、
母材(11)を取付けた基板ホルダ(18)を10〜2
0「p■で図の矢印方向に回転させるとよい。
以下のように金属母材(11)表面に該母材(11)と
被膜(目)との両方の成分原f−を有する混合層(12
)を介して#L膜(13)を形成することにより金属母
材(11)を耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れたものと
することができる。
被膜(目)との両方の成分原f−を有する混合層(12
)を介して#L膜(13)を形成することにより金属母
材(11)を耐摩耗性、耐食性、耐熱性に優れたものと
することができる。
更に第6図は池の実施例を示し、Siやガラス等の鏡−
の母材(21)に11 してc−11N (C型窒化ホ
ウぶ)膜を彰處するときの装置を示す。−1図において
、真空チャンバ(22)を10−−10−Tt+rri
:1B:2Lし、先ず第1イオンガン(23)を駆動し
てA「イオンを母材(21)表面に照射する。この時の
Δrイオンの加速電圧は100〜300eV程度が望ま
しい。この−を程により、母材(21)の表面のクリー
ニングが行われる。そしてこの後、前記A「イオンの加
速電圧を敗keV稈度に上をtさせて前記母材(21)
に再び照射し、母材(21)の表面を粗くして。
の母材(21)に11 してc−11N (C型窒化ホ
ウぶ)膜を彰處するときの装置を示す。−1図において
、真空チャンバ(22)を10−−10−Tt+rri
:1B:2Lし、先ず第1イオンガン(23)を駆動し
てA「イオンを母材(21)表面に照射する。この時の
Δrイオンの加速電圧は100〜300eV程度が望ま
しい。この−を程により、母材(21)の表面のクリー
ニングが行われる。そしてこの後、前記A「イオンの加
速電圧を敗keV稈度に上をtさせて前記母材(21)
に再び照射し、母材(21)の表面を粗くして。
被膜を′#:a L Hい様に加工する。
次いで電子銃等の蒸発源(24)を駆動し、第2イオン
ガン(25)を駆動して100〜200eV程度の加速
電圧を有するNイオンを前記母材(21)に照射しなか
らH(ホウ素)原子を該母材(21)に放射する。この
工程により、sot:前後の低温で(−BNの1膜を母
材(21)に密着させて形成することができ、しかもこ
の被膜の結晶性は高いものが得られる。
ガン(25)を駆動して100〜200eV程度の加速
電圧を有するNイオンを前記母材(21)に照射しなか
らH(ホウ素)原子を該母材(21)に放射する。この
工程により、sot:前後の低温で(−BNの1膜を母
材(21)に密着させて形成することができ、しかもこ
の被膜の結晶性は高いものが得られる。
(ト)発明の効果
本発明は以1−の説明の如く、母材に被膜を彫成するに
際し、該母材と#L膜との両方の成分原T−を混りした
混合層をJ+j村〜被膜間に介挿することによって、母
材と被膜との密着性を向上すると共に杉成する被膜の種
類を間すずに形成できるので耐摩耗性、耐食性、耐熱性
等の種々の性質に優れた機能を有する母材を形成するこ
とが可能となる。
際し、該母材と#L膜との両方の成分原T−を混りした
混合層をJ+j村〜被膜間に介挿することによって、母
材と被膜との密着性を向上すると共に杉成する被膜の種
類を間すずに形成できるので耐摩耗性、耐食性、耐熱性
等の種々の性質に優れた機能を有する母材を形成するこ
とが可能となる。
又、混合層の構成原子の組成比に傾斜を付けたものにあ
っては、各母材、被膜との密着性が同村の原子の結合が
増加することによって強くなる効果がある。
っては、各母材、被膜との密着性が同村の原子の結合が
増加することによって強くなる効果がある。
史に、被膜形成iに表面を相(したものにあっては被膜
の母材に対する密着性がさらに向上する。
の母材に対する密着性がさらに向上する。
1、図面の@litな説明
第1t4は本発明の被膜形成方法を行うための装置の1
実施例を示す−I′−而略図、第2図は第tt4の装置
を用いて彩成された被膜付き母材の断面略図、第3図は
第2図の混合層を構成する成分原fの母材表面からのi
lj#iに対する組成比の変化を示す図、第・1図は第
1図に相当する装置の別の実施例を示すr−1略図、第
5FAは第・1図の装置をmいた岐校杉成のl二稈を、
1ミす図、第614は第1図に相当する更に別の実施例
を示す平面略図である。
実施例を示す−I′−而略図、第2図は第tt4の装置
を用いて彩成された被膜付き母材の断面略図、第3図は
第2図の混合層を構成する成分原fの母材表面からのi
lj#iに対する組成比の変化を示す図、第・1図は第
1図に相当する装置の別の実施例を示すr−1略図、第
5FAは第・1図の装置をmいた岐校杉成のl二稈を、
1ミす図、第614は第1図に相当する更に別の実施例
を示す平面略図である。
(1)(14)(22)・・・真空チャンバ。
(2》・・・基板ホルダ。
(3)(11)(21)−・・母材。
(4)(5)(17)(24)・−・蒸発源。
(6)(7)(15)(16)(23)(25)・・・
イオンガン、(12)(341−・混合層、 (13)(35)−−・被膜
イオンガン、(12)(341−・混合層、 (13)(35)−−・被膜
Claims (3)
- (1)母材の表面に高機能性被膜を形成し、これら母材
と被膜との間に該母材の成分原子と被膜の成分原子との
混合層を不活性ガスイオン、及び何れか一方の成分原子
イオンの照射と同時に両原子をそれぞれ蒸発させること
によって形成し、この混合層の組成比を母材に近い部分
ほど該母材の成分原子の比率が高く且つ被膜に近い部分
ほど該被膜の成分原子の比率が高くなるように変化させ
たことを特徴とする高機能性被膜の形成方法。 - (2)母材の表面にイオン注入法により反応性ガスイオ
ンを注入し、前記母材の表面から内部に向かって該母材
と反応性ガスイオンとの混合層を形形成し、続いて前記
母材の成分原子と前記反応性ガスとの化合物被膜を該混
合層表面に形成することを特徴とする高機能性被膜の形
成方法。 - (3)母材の表面にイオンガンより不活性ガスイオンを
照射して該母材表面を粗くすると共に、該イオンガンよ
り反応性ガスイオンを照射しながら蒸発源より蒸発した
原子を前記母材に向けて照射し、該母材表面に蒸発した
原子と反応性ガスとの化合物被膜を形成することを特徴
とする高機能性被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28921689A JP2840335B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 高機能性被膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28921689A JP2840335B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 高機能性被膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03150360A true JPH03150360A (ja) | 1991-06-26 |
JP2840335B2 JP2840335B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=17740286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28921689A Expired - Fee Related JP2840335B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | 高機能性被膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2840335B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5526768A (en) * | 1994-02-03 | 1996-06-18 | Harris Corporation | Method for providing a silicon and diamond substrate having a carbon to silicon transition layer and apparatus thereof |
-
1989
- 1989-11-07 JP JP28921689A patent/JP2840335B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5526768A (en) * | 1994-02-03 | 1996-06-18 | Harris Corporation | Method for providing a silicon and diamond substrate having a carbon to silicon transition layer and apparatus thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2840335B2 (ja) | 1998-12-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |