JPH03229882A - 有機材料を加工する工具及びその工具形成方法 - Google Patents
有機材料を加工する工具及びその工具形成方法Info
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- JPH03229882A JPH03229882A JP2315665A JP31566590A JPH03229882A JP H03229882 A JPH03229882 A JP H03229882A JP 2315665 A JP2315665 A JP 2315665A JP 31566590 A JP31566590 A JP 31566590A JP H03229882 A JPH03229882 A JP H03229882A
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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〕
本発明は請求項１の前文に記載の少なくとも１つの耐摩
耗性の硬質層を有する工具あるいは器具、並びに請求項
１０の前文に記載のコーティングを形成する方法に関す
るものである。
耗性の硬質層を有する工具あるいは器具、並びに請求項
１０の前文に記載のコーティングを形成する方法に関す
るものである。
有機材料を加工する公知の工具及び器具はその使用領域
によってきわめて大きい粘性を有する基台を必要とする
。スチールはこの特性を有する。
によってきわめて大きい粘性を有する基台を必要とする
。スチールはこの特性を有する。
しかし耐腐□食性はない。腐食に対して保護するために
公知の工具と器具にはクロムメツキが施される。このク
ロム層は腐食性の環境に対して基台を一時的にしか保護
することができない。クロム層は少し時間が経つと剥が
れ落ちてしまう。
公知の工具と器具にはクロムメツキが施される。このク
ロム層は腐食性の環境に対して基台を一時的にしか保護
することができない。クロム層は少し時間が経つと剥が
れ落ちてしまう。
ドイツ特許公開公報Ｄトロ５３６３９４６９には大きな
耐摩耗性を有し腐食の少ない他の切断工具及び形成工具
が記載されており、それには多数の中間層と中間層の炭
化物の結晶を添加された硬い炭素の層（ｉｃ）からなる
黒いカバー層が設けられている。
耐摩耗性を有し腐食の少ない他の切断工具及び形成工具
が記載されており、それには多数の中間層と中間層の炭
化物の結晶を添加された硬い炭素の層（ｉｃ）からなる
黒いカバー層が設けられている。
中間層の第１の層は周期律のＩＶｂあるいはｖｂダグル
ーフ元素（チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジ
ウム、ニオブあるいはタンタル）からなり、第２の層は
これらの元素の窒化物からなり、第３の層は同一の元素
の炭化物層からなる。
ーフ元素（チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジ
ウム、ニオブあるいはタンタル）からなり、第２の層は
これらの元素の窒化物からなり、第３の層は同一の元素
の炭化物層からなる。
他の公知の切断工具及び形成工具の耐腐食性は、特に有
機材料を加工する場合、特に加硫及びプラスチック射出
成型用型として使用する場合に満足のゆくものではない
。塩霧吹付テストでは４８時間後には層の剥離が生じて
おり、従ってこの種のコーティングを有する工具および
器具は何回も洗浄機にかけることはできず、かつ何回も
殺菌することはできない。同様に切断工具及び形成工具
の基台上に３つの中間層を設けなければならない製造方
法も煩雑である。無煙炭のように黒い表面は、例えば家
事あるいは外科器具用の切断工具にとっては好ましい外
見ではない。
機材料を加工する場合、特に加硫及びプラスチック射出
成型用型として使用する場合に満足のゆくものではない
。塩霧吹付テストでは４８時間後には層の剥離が生じて
おり、従ってこの種のコーティングを有する工具および
器具は何回も洗浄機にかけることはできず、かつ何回も
殺菌することはできない。同様に切断工具及び形成工具
の基台上に３つの中間層を設けなければならない製造方
法も煩雑である。無煙炭のように黒い表面は、例えば家
事あるいは外科器具用の切断工具にとっては好ましい外
見ではない。
本発明の目的は、何回も洗浄機にかけることができ、な
いしは何回も殺菌することができ、かつ工具あるいは器
具上に簡単に形成することのできる長持ちのするコーテ
ィングを提供することであって、このコーティングは工
具あるいは器具の基台を腐食する環境においても、特に
外科器具として、マニキュア、ペデイキュア等の器具と
してかつ有機材料を切断する工具として用いる場合、加
硫あるいはプラスチック射出成型用の型として使用する
場合に寿命が長く同時に侵食を減少させるものである。
いしは何回も殺菌することができ、かつ工具あるいは器
具上に簡単に形成することのできる長持ちのするコーテ
ィングを提供することであって、このコーティングは工
具あるいは器具の基台を腐食する環境においても、特に
外科器具として、マニキュア、ペデイキュア等の器具と
してかつ有機材料を切断する工具として用いる場合、加
硫あるいはプラスチック射出成型用の型として使用する
場合に寿命が長く同時に侵食を減少させるものである。
また、工具あるいは器具において、上述の好ましい特性
を減少させることなく表面を好ましく彩色することがで
きなければならない。
を減少させることなく表面を好ましく彩色することがで
きなければならない。
上記目的に鑑みて本発明は少なくとも１つの耐摩耗性の
硬質層を有し、有機材料を加工する工具あるいは器具に
おいて、コーティングの外側の硬質層が、セラミックか
らなる非導電性の材料からなる分離層によって工具ある
いは器具の基台から分離されていることを特徴とする有
機材料を加工する工具あるいは器具を提供する。
硬質層を有し、有機材料を加工する工具あるいは器具に
おいて、コーティングの外側の硬質層が、セラミックか
らなる非導電性の材料からなる分離層によって工具ある
いは器具の基台から分離されていることを特徴とする有
機材料を加工する工具あるいは器具を提供する。
また、上記工具、器具を形成する方法であって、真空室
に対して基台が絶縁して保持されており、第１の処理段
階において、酸化物及び／あるいは窒化物形成体がガス
状の状態に移行され、少なくともその一部がイオン化し
、第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素及
び／あるいは酸素が真空室内に導入され、少なくともそ
の一部がイオン化し、その後基台の表面に酸化物及び／
あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるいは酸素との化
合物からなるセラミックの分離層が形成され、その上に
第３の処理段階において、耐摩耗性の硬質層が形成され
ることを特徴とするコーティングを形成する方法を提供
する。
に対して基台が絶縁して保持されており、第１の処理段
階において、酸化物及び／あるいは窒化物形成体がガス
状の状態に移行され、少なくともその一部がイオン化し
、第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素及
び／あるいは酸素が真空室内に導入され、少なくともそ
の一部がイオン化し、その後基台の表面に酸化物及び／
あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるいは酸素との化
合物からなるセラミックの分離層が形成され、その上に
第３の処理段階において、耐摩耗性の硬質層が形成され
ることを特徴とするコーティングを形成する方法を提供
する。
非導電性セラミックの分離層の存在により耐腐食性が向
上する。
上する。
以下、本発明の工具あるいは器具の実施例と、工具ある
いは器具をコーティングする本発明方法の実施例を図面
を用いて説明する。
いは器具をコーティングする本発明方法の実施例を図面
を用いて説明する。
有機材料というのは有機化学によって説明される材料で
ある。特にここでは動物的および植物的製品並びにプラ
スチックで、それを加工するために特に加硫型、プラス
チック射出成型型、例えば肉を切るナイフなどを必要と
するものである。さらに人体に使用する移植組織なども
含まれている。
ある。特にここでは動物的および植物的製品並びにプラ
スチックで、それを加工するために特に加硫型、プラス
チック射出成型型、例えば肉を切るナイフなどを必要と
するものである。さらに人体に使用する移植組織なども
含まれている。
第１図に示す本発明の工具あるいは器具１の表面に対し
て垂直の断面には、外側としての硬質層７とその間の分
離層９とを有する基台３が示されている。後述の方法に
よって設けられた分離層９はＸ線無定形であって、従っ
て分離層９のＸ線源と反対の側にＸ線を照射すると、光
線の中央に最大放射を有するほぼガウス強度分布だけを
示す。
て垂直の断面には、外側としての硬質層７とその間の分
離層９とを有する基台３が示されている。後述の方法に
よって設けられた分離層９はＸ線無定形であって、従っ
て分離層９のＸ線源と反対の側にＸ線を照射すると、光
線の中央に最大放射を有するほぼガウス強度分布だけを
示す。
遠隔場配置（デバイ・シェーラー・ダイヤグラム）はＳ
忍められない。
忍められない。
硬質層７は主として３μｍの層厚を有する窒化チタンか
らなる。
らなる。
分離層９は非導電性のセラミック材料からなり、その層
厚はそれぞれ使用する材料と使用分野によって０．５〜
５μｍである。セラミック材料というのは固体の形状で
セラミックとして知られている化学的な化合物であって
、分離層９の構造も無定形にすることができる。セラミ
ック材料として、後述するように好ましくは酸化アルミ
ニウムＡ１゜０３が使用される。
厚はそれぞれ使用する材料と使用分野によって０．５〜
５μｍである。セラミック材料というのは固体の形状で
セラミックとして知られている化学的な化合物であって
、分離層９の構造も無定形にすることができる。セラミ
ック材料として、後述するように好ましくは酸化アルミ
ニウムＡ１゜０３が使用される。
分離層９の材料は移行層８において徐々に硬質層７の材
料へ移行している。同様に分離層９は基台３に向かって
他の移行層１１において、分離層９の材料の酸化アルミ
ニウムの結合相手であるアルミニウムに徐々に移行して
いる。
料へ移行している。同様に分離層９は基台３に向かって
他の移行層１１において、分離層９の材料の酸化アルミ
ニウムの結合相手であるアルミニウムに徐々に移行して
いる。
第２図は、本発明のコーティングを行うための例えば蒸
着装置の概略を示すものである。蒸着装置には、排気ス
リーブ２０を有する真空室１９と熱陰極２２を有する熱
陰極室２１が設けられており、熱陰極室は開口部２５を
介して真空室１９と連通している。
着装置の概略を示すものである。蒸着装置には、排気ス
リーブ２０を有する真空室１９と熱陰極２２を有する熱
陰極室２１が設けられており、熱陰極室は開口部２５を
介して真空室１９と連通している。
熱陰極室２１の開口部２５を有する底２６は真空室１９
の壁に対して電気的に絶縁されている。熱陰極２２は電
源供給装置２７から給電される。開口部２５の下方にお
いて真空室１９の底２９の上方にはチタンからなる坩堝
が設けられており、その中に酸化物形成体としてアルミ
ニウム３１ａと窒化物形成体としてチタン３１ｂが設け
られている。チタンライナーと称されるチタンの坩堝は
冷却可能な銅の坩堝内に配置されている。この配置を以
下においては坩堝３０と称する。チタンライナーによっ
て銅の坩堝に対する断熱性が得られ、チタンによるアル
ミニウムの合金化が容易になり、それによって後の処理
における酸素に対する反応性と粘性を良好に変化させる
ことができる。アルミニウム３１ａとチタン３１ｂは摺
動可能なマスク３３によってカバーすることができる。
の壁に対して電気的に絶縁されている。熱陰極２２は電
源供給装置２７から給電される。開口部２５の下方にお
いて真空室１９の底２９の上方にはチタンからなる坩堝
が設けられており、その中に酸化物形成体としてアルミ
ニウム３１ａと窒化物形成体としてチタン３１ｂが設け
られている。チタンライナーと称されるチタンの坩堝は
冷却可能な銅の坩堝内に配置されている。この配置を以
下においては坩堝３０と称する。チタンライナーによっ
て銅の坩堝に対する断熱性が得られ、チタンによるアル
ミニウムの合金化が容易になり、それによって後の処理
における酸素に対する反応性と粘性を良好に変化させる
ことができる。アルミニウム３１ａとチタン３１ｂは摺
動可能なマスク３３によってカバーすることができる。
真空室１９内には長手軸を中心に回転可能な導電性の６
つの支持体３５が設けられており、そのうちの３つが第
３図に示されており、支持体のホルダ３６にはそれぞれ
スチールからなるコーティングすべき基台３が保持され
ている。支持体３５はその軸線を中心に回転可能に回転
皿３７上に配置されており、かつ回転皿によって互いに
電気的に接続されている。回転皿３７は真空室１９の底
２９及び壁に対して電気的に絶縁されている。ホルダ３
６は支持体３５と導電接続されている。ホルダ３６に保
持されている基台３は第２図と第３図に概略図示するマ
スク３４によって坩堝内のアルミニウム３１ａとチタン
３１ｂに対してカバーすることができる。
つの支持体３５が設けられており、そのうちの３つが第
３図に示されており、支持体のホルダ３６にはそれぞれ
スチールからなるコーティングすべき基台３が保持され
ている。支持体３５はその軸線を中心に回転可能に回転
皿３７上に配置されており、かつ回転皿によって互いに
電気的に接続されている。回転皿３７は真空室１９の底
２９及び壁に対して電気的に絶縁されている。ホルダ３
６は支持体３５と導電接続されている。ホルダ３６に保
持されている基台３は第２図と第３図に概略図示するマ
スク３４によって坩堝内のアルミニウム３１ａとチタン
３１ｂに対してカバーすることができる。
熱陰極室２１にはガス導管３９が連通しており、熱陰極
室は開口部２５を介して真空室１９と接続されている。
室は開口部２５を介して真空室１９と接続されている。
それぞれ概略図示するマグネットコイル４３が真空室１
９の底２９の真上にとカバ一部分４５に接して設けられ
ており、はぼ平行な垂直磁場を形成する。
９の底２９の真上にとカバ一部分４５に接して設けられ
ており、はぼ平行な垂直磁場を形成する。
回転皿３７は電線４７と形成されたスイッチ４６を介し
て調節可能な電圧発生器４８と接続されており、電圧発
生器の他の極は接地されている。
て調節可能な電圧発生器４８と接続されており、電圧発
生器の他の極は接地されている。
真空室１９の垂直の壁にはカソードスパッタリングを行
う６つの装置４９が設けられており、そのうちの３つが
第３図に示されている。装置４９には冷却用の不図示の
熱交換器が設けられている。リング５０内には、リング
から絶縁されたターゲット５１が設けられており、ター
ゲットは電圧源５３のマイナス極と接続されている。電
圧源５３のプラス極は真空室１９の壁及びリング５０と
接続されている。熱陰極２２と坩堝３０は電線を介して
電源装置３２と接続されている。
う６つの装置４９が設けられており、そのうちの３つが
第３図に示されている。装置４９には冷却用の不図示の
熱交換器が設けられている。リング５０内には、リング
から絶縁されたターゲット５１が設けられており、ター
ゲットは電圧源５３のマイナス極と接続されている。電
圧源５３のプラス極は真空室１９の壁及びリング５０と
接続されている。熱陰極２２と坩堝３０は電線を介して
電源装置３２と接続されている。
上述のコーティングを形成するために、基台３が支持体
３５のホルダ３６に固定され、アルミニウムとチタン３
１ａ、３１ｂが坩堝３０に装入される。次に真空室が閉
鎖され、排気されて２ｍＰａの圧力にされ二基台３のコ
ーティングすべき表面がドイツ特許公開公報ＤＥ−Ｏ３
３４０６９５３ないしスイス特許ＣＨ−ＰＳ６５８５４
５に記載の方法に従って低ボルトアークにより４５０℃
まで加熱され、スイス特許ＣＨ−ＰＳ６３１７４３に記
載の方法に従ってクリーニングされる。その間マスク３
３が坩堝３０内のアルミニウムとチタン３１ａ、３１ｂ
をカバーしている。
３５のホルダ３６に固定され、アルミニウムとチタン３
１ａ、３１ｂが坩堝３０に装入される。次に真空室が閉
鎖され、排気されて２ｍＰａの圧力にされ二基台３のコ
ーティングすべき表面がドイツ特許公開公報ＤＥ−Ｏ３
３４０６９５３ないしスイス特許ＣＨ−ＰＳ６５８５４
５に記載の方法に従って低ボルトアークにより４５０℃
まで加熱され、スイス特許ＣＨ−ＰＳ６３１７４３に記
載の方法に従ってクリーニングされる。その間マスク３
３が坩堝３０内のアルミニウムとチタン３１ａ、３１ｂ
をカバーしている。
真空室１９内にアルゴンが装入されて、圧力が０．１５
ｐａに調節される。マスク３３が除去され、低ボルトア
ーク５２が坩堝３０に対して点火される。低ボルトアー
ク５２の電流が８０Ａである場合には、アルミニウム３
１ａとチタン３１ｂの合金化はほぼアルミニウムの蒸発
なしに行われる。この工程は約４分後に終了し、マスク
３４が支持体３５の前から取り除かれ、低ボルトアーク
５２の電流が１２０Ａに上昇され、アルミニウムが蒸発
する。アルミニウムとチタンの蒸発圧が５等級も異なる
ため、チタンは蒸発しない。次に４分の間に反応ガスの
添加なしにアルミニウムが蒸発し、基台３の表面に移行
領域１１の最下領域として直接降下する。
ｐａに調節される。マスク３３が除去され、低ボルトア
ーク５２が坩堝３０に対して点火される。低ボルトアー
ク５２の電流が８０Ａである場合には、アルミニウム３
１ａとチタン３１ｂの合金化はほぼアルミニウムの蒸発
なしに行われる。この工程は約４分後に終了し、マスク
３４が支持体３５の前から取り除かれ、低ボルトアーク
５２の電流が１２０Ａに上昇され、アルミニウムが蒸発
する。アルミニウムとチタンの蒸発圧が５等級も異なる
ため、チタンは蒸発しない。次に４分の間に反応ガスの
添加なしにアルミニウムが蒸発し、基台３の表面に移行
領域１１の最下領域として直接降下する。
次の２分の間にガス供給管３９を通して酸素がだんだん
とその量を増すように装入され、真空室１９内の全圧力
が０．４Ｐａに調節される。酸素の一部は低ボルトアー
ク５２によってイオン化される。一部イオン化した酸素
と一部イオン化したアルミニウムは基台の表面で合体し
てＡｌ２Ｏ３となりその上に付着する。それぞれ存在す
る酸素の量によってアルミニウムに対する酸化アルミニ
ウムの降下する量の比が変化する。酸素の供給量は上述
の最終圧力では、分当り２００標準立方センチメートル
である。アルミニウムの使用によってその蒸発率が低下
しないようにするために、不図示の電流制御装菅によっ
て低ボルトアーク５２の電流を制御して高くする。次の
１５分の間に低ボルトアーク５２の電流を２０ＯＡまで
制御して高＜シ、アルミニウムのほとんどの部分を蒸発
させる。
とその量を増すように装入され、真空室１９内の全圧力
が０．４Ｐａに調節される。酸素の一部は低ボルトアー
ク５２によってイオン化される。一部イオン化した酸素
と一部イオン化したアルミニウムは基台の表面で合体し
てＡｌ２Ｏ３となりその上に付着する。それぞれ存在す
る酸素の量によってアルミニウムに対する酸化アルミニ
ウムの降下する量の比が変化する。酸素の供給量は上述
の最終圧力では、分当り２００標準立方センチメートル
である。アルミニウムの使用によってその蒸発率が低下
しないようにするために、不図示の電流制御装菅によっ
て低ボルトアーク５２の電流を制御して高くする。次の
１５分の間に低ボルトアーク５２の電流を２０ＯＡまで
制御して高＜シ、アルミニウムのほとんどの部分を蒸発
させる。
■、μｍの厚さの分離層９が形成されたら、酸素の供給
をだんだんと減少させて、窒素の供給をだんだんと増加
させ、真空室１９内で上記の０．４Ｐａの圧力を維持す
る。この処理が５分間維持され、＾ＩＪｉｙＯｕＮｖか
らなる移行層８が分離層９とさらに設けられる硬質層７
の間に形成され、その場合にＸとＵの値は移行層８が増
加するに従って減少し、ｙとＶの値は増加する。Ｖの値
はほぼｙの値に等しく、Ｕの値は（３／２） ・Ｘに
なるように選択される。
をだんだんと減少させて、窒素の供給をだんだんと増加
させ、真空室１９内で上記の０．４Ｐａの圧力を維持す
る。この処理が５分間維持され、＾ＩＪｉｙＯｕＮｖか
らなる移行層８が分離層９とさらに設けられる硬質層７
の間に形成され、その場合にＸとＵの値は移行層８が増
加するに従って減少し、ｙとＶの値は増加する。Ｖの値
はほぼｙの値に等しく、Ｕの値は（３／２） ・Ｘに
なるように選択される。
次の３分の間に低ボルトアーク５２によって坩堝３０か
らチタンが窒素雰囲気中で蒸発され、移行層８上に窒化
チタン硬質層７が降下する。その後低ボルトアーク５２
と窒素の供給が遮断される。
らチタンが窒素雰囲気中で蒸発され、移行層８上に窒化
チタン硬質層７が降下する。その後低ボルトアーク５２
と窒素の供給が遮断される。
分離層９としての酸化アルミニウム層Ａｌ２Ｏ，の代わ
りに窒化珪素層５１２Ｎ４を設けることもできる。
りに窒化珪素層５１２Ｎ４を設けることもできる。
その場合には珪素が坩堝３０へ装入される。低ボルトア
ーク５２が点火され、熱陰極２２から坩堝３０内の珪素
までアーク電圧９０Ｖと電流６０Ａで燃焼される。
ーク５２が点火され、熱陰極２２から坩堝３０内の珪素
までアーク電圧９０Ｖと電流６０Ａで燃焼される。
その場合に融点に達したら、電圧を７０Ｖに低下させ、
温度と共に珪素の導電性が上昇するので電流を２０ＯＡ
に上昇させる。
温度と共に珪素の導電性が上昇するので電流を２０ＯＡ
に上昇させる。
次の第１の処理段階において低ボルトアーク５２の電流
の強さを２０ＯＡにし、アーク電圧を７０Ｖに保つ。そ
れによって珪素が坩堝３０からガス状の状態に移行し、
一部がイオン化する。
の強さを２０ＯＡにし、アーク電圧を７０Ｖに保つ。そ
れによって珪素が坩堝３０からガス状の状態に移行し、
一部がイオン化する。
第２の処理段階において、クリーニング工程で使用した
アルゴン雰囲気内にガス供給管３９を通して窒素を装入
し、窒素の一部は低ボルトアーク５２によってイオン化
する。同時にマスク３４が基台３の前から除去される。
アルゴン雰囲気内にガス供給管３９を通して窒素を装入
し、窒素の一部は低ボルトアーク５２によってイオン化
する。同時にマスク３４が基台３の前から除去される。
一部イオン化した窒素と一部イオン化した珪素は基台３
上で合体してＳｉ３Ｎ。
上で合体してＳｉ３Ｎ。
となりそこに付着する。この処理工程の間も基台３は回
転する。
転する。
この第２の処理工程の間アルゴンの部分圧力は０．４Ｐ
ａで、窒素の部分圧力は０．３Ｐａである。支持体３５
には１０ＩｉＳの周期で脈動する直流電圧が印加される
。この処理段階の初めに電圧発生器からは８μｓのパル
ス幅で一２００Ｖの振幅を有する負のパルスが供給され
る。次の２Ｊｌｓで支持体３５は電圧発生器４８を介し
て接地される。この処理段階の間に振幅は、アースに対
して一１０Ｖになるように比較的小さい負の値に変化さ
れる。
ａで、窒素の部分圧力は０．３Ｐａである。支持体３５
には１０ＩｉＳの周期で脈動する直流電圧が印加される
。この処理段階の初めに電圧発生器からは８μｓのパル
ス幅で一２００Ｖの振幅を有する負のパルスが供給され
る。次の２Ｊｌｓで支持体３５は電圧発生器４８を介し
て接地される。この処理段階の間に振幅は、アースに対
して一１０Ｖになるように比較的小さい負の値に変化さ
れる。
セラミック分離層９の材料′を電子線により、カソード
スパッタリング、プラズマ支援の蒸発、あるいはカソー
ドアーク蒸発によってガス状の状態に移行させることも
できる。低ボルトアークの他にアーク放電は加熱フィラ
メント、火花蒸発あるいはホールカソードによって処理
することができる。
スパッタリング、プラズマ支援の蒸発、あるいはカソー
ドアーク蒸発によってガス状の状態に移行させることも
できる。低ボルトアークの他にアーク放電は加熱フィラ
メント、火花蒸発あるいはホールカソードによって処理
することができる。
分離層９もグループｒＶｂの元素（チタン、ジルコン、
ハフニウム）、グループｖｂの元素（バナジウム、ニオ
ブ、タンタル）あるいはクロムの酸化物及び／あるいは
窒化物から、あるいはこれらの物質の混合物から、ある
いはまたこれらの物質とアルミニウムの酸化物、窒化物
あるいは窒素酸化物との混合物から形成することもでき
る。
ハフニウム）、グループｖｂの元素（バナジウム、ニオ
ブ、タンタル）あるいはクロムの酸化物及び／あるいは
窒化物から、あるいはこれらの物質の混合物から、ある
いはまたこれらの物質とアルミニウムの酸化物、窒化物
あるいは窒素酸化物との混合物から形成することもでき
る。
電圧発生器４８の導線４７と接続されていない極を接地
する代わりに、坩堝３０あるいは低ボルトアーク５２の
アノード電位と接続することもできる。パルスの高さを
一２００ｖから一１０Ｖへ変化させる代わりに、パルス
幅を小さくすることもできる。パルス高さとパルス幅を
変化させることも可能である。
する代わりに、坩堝３０あるいは低ボルトアーク５２の
アノード電位と接続することもできる。パルスの高さを
一２００ｖから一１０Ｖへ変化させる代わりに、パルス
幅を小さくすることもできる。パルス高さとパルス幅を
変化させることも可能である。
硬質層（７）をイオンメツキによって設ける代わりに、
スパッタリングすることもできる。そのためにはターゲ
ット５１がチタンから形成され、この場合には坩堝３０
内には珪素しか存在しない。分離層９の１μｍの層圧が
形成されると、坩堝３０内にある珪素がカバーされ、低
ボルトアーク５２と電圧発生器４８が遮断され、スイッ
チ４６が開放され、窒素の供給が分当り２５０標準立方
メートルの供給に調節される。圧力が０．８Ｐａになる
までアルゴンが真空室１９に装入され、ターゲラ）５１
（大きさ５Ｘ１８インチ）に電圧源５３によって６５
０Ｖの電圧が印加され、それによってターゲット５１当
り１０ｋＨのスパッタリング出力が生じる。基台３は一
８０Ｖの直流電圧に接続される。窒素の供給はターゲッ
トの被毒が生じないように管理される。３０分で分離層
９上に２μｍ厚の窒化チタン層が形成された場合には、
電圧源５３を遮断する。真空室１９が満たされ、開放さ
れてコーティングされた工具あるいは器具が取り出され
る。
スパッタリングすることもできる。そのためにはターゲ
ット５１がチタンから形成され、この場合には坩堝３０
内には珪素しか存在しない。分離層９の１μｍの層圧が
形成されると、坩堝３０内にある珪素がカバーされ、低
ボルトアーク５２と電圧発生器４８が遮断され、スイッ
チ４６が開放され、窒素の供給が分当り２５０標準立方
メートルの供給に調節される。圧力が０．８Ｐａになる
までアルゴンが真空室１９に装入され、ターゲラ）５１
（大きさ５Ｘ１８インチ）に電圧源５３によって６５
０Ｖの電圧が印加され、それによってターゲット５１当
り１０ｋＨのスパッタリング出力が生じる。基台３は一
８０Ｖの直流電圧に接続される。窒素の供給はターゲッ
トの被毒が生じないように管理される。３０分で分離層
９上に２μｍ厚の窒化チタン層が形成された場合には、
電圧源５３を遮断する。真空室１９が満たされ、開放さ
れてコーティングされた工具あるいは器具が取り出され
る。
硬質層７の層厚は、一般に知られているように使用する
場合には、分離層９の層厚の２〜１０倍に相当する厚さ
とされる。
場合には、分離層９の層厚の２〜１０倍に相当する厚さ
とされる。
窒化チタンの代わりに硬質層７として、主として窒素、
炭素あるいはホウ素とグループｒＶｂの金属（チタン、
ジルコン、ハフニウム）、Ｖｂの金属（バナジウム、ニ
オブ、タンタル）あるいはＶｂの金属（クロム、モリブ
デン、タングステン）との化合物、あるいは炭化珪素あ
るいはその混合物、あるいは窒化チタン及び／あるいは
カルボ窒化チタンを含む材料を使用することもできる。
炭素あるいはホウ素とグループｒＶｂの金属（チタン、
ジルコン、ハフニウム）、Ｖｂの金属（バナジウム、ニ
オブ、タンタル）あるいはＶｂの金属（クロム、モリブ
デン、タングステン）との化合物、あるいは炭化珪素あ
るいはその混合物、あるいは窒化チタン及び／あるいは
カルボ窒化チタンを含む材料を使用することもできる。
それぞれ使用する材料に従ってスパッタリングの他に他
のＰＶＤ法、例えば硬質層を形成する反応性のＰＶＤ法
が使用される。
のＰＶＤ法、例えば硬質層を形成する反応性のＰＶＤ法
が使用される。
全ニーティジグ工程の間に基台３が受ける温度は比較的
低いので、基台３のコーティング工程の前に安心して熱
処理を行うことができる。
低いので、基台３のコーティング工程の前に安心して熱
処理を行うことができる。
本発明によりコーティングされた基台３においては、セ
ラミックの分離層によって特に耐腐食性が著しく向上す
る。こｐ成果は特に、従来ＰＶＤ法で形成された層にお
いては耐腐食性に抗するピンホールが見られたことを考
えると、驚くべきことである。
ラミックの分離層によって特に耐腐食性が著しく向上す
る。こｐ成果は特に、従来ＰＶＤ法で形成された層にお
いては耐腐食性に抗するピンホールが見られたことを考
えると、驚くべきことである。
本発明の工具あるいは器具は、耐腐食性が非常に優れて
おり、かつ剥離抵抗が大きいので、特に有機製品および
プラスチックの切断工具として、外科器具として、人体
の移植組織として、マニキュア、ペデイキユア等の道具
として、加硫あるいはプラスチック射出成型用型の形成
工具として使用するのに適している。
おり、かつ剥離抵抗が大きいので、特に有機製品および
プラスチックの切断工具として、外科器具として、人体
の移植組織として、マニキュア、ペデイキユア等の道具
として、加硫あるいはプラスチック射出成型用型の形成
工具として使用するのに適している。
第１図は本発明による工具あるいは器具のコーティング
を概略的に示す断面図、 第２図は概略的な蒸着装置の断面図、 第３図は第２図に示す蒸着装置の■−■線に沿った断面
図で、回転対称であるために蒸着装置の半分だけが示さ
れており、 第４図は第１図に示すコーティングの他の実施例の断面
図である。 ３・・・基台、 ７′・・・硬質層、９・・・
分離層、 １９・・・真空室。
を概略的に示す断面図、 第２図は概略的な蒸着装置の断面図、 第３図は第２図に示す蒸着装置の■−■線に沿った断面
図で、回転対称であるために蒸着装置の半分だけが示さ
れており、 第４図は第１図に示すコーティングの他の実施例の断面
図である。 ３・・・基台、 ７′・・・硬質層、９・・・
分離層、 １９・・・真空室。
Claims (15)
- １．少なくとも１つの耐摩耗性の硬質層（７）を有し、
有機材料を加工する工具あるいは器具（１）において、 コーティングの外側の硬質層（７）が、セラミックから
なる非導電性の材料からなる分離層（９）によって工具
あるいは器具（１）の基台（３）から分離されているこ
とを特徴とする有機材料を加工する工具あるいは器具。 - ２．硬質層（７）が１５００より大きいビッカース硬度
を有することを特徴とする請求項１に記載の工具あるい
は器具。 - ３．分離層（９）がＸ線無定形であって、特にほぼアル
ミニウムの酸化物、窒化物あるいは窒素酸化物からなる
ことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の工具ある
いは器具。 - ４．分離層（９）が約０．５〜５μｍの層厚を有するこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の
工具あるはい器具。 - ５．硬質層（７）が分離層（９）の２〜１０倍の厚さを
有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項
に記載の工具あるいは器具。 - ６．分離層（９）の酸化物、窒化物あるいは窒素酸化物
の結合相手の材料、主としてアルミニウムが直接基台（
３）上に設けられており、材料組成が基台（３）の表面
から分離層（９）の表面へ徐々に移行することを特徴と
する請求項３に記載の工具あるいは器具。 - ７．硬質層（７）、好ましくは主として窒化チタンと分
離層（９）の間に、分離層の材料が徐々に硬質層へ移行
する移行層（８）が設けられていることを特徴とする請
求項１から６のいずれか１項に記載の工具あるいは器具
。 - ８．分離層（９）が工具あるいは器具（１）の基台（３
）の表面に直接形成され、硬質層（７）が分離層（９）
上に直接設けられていることを特徴とする請求項１から
５項のいずれか１項に記載の工具あるいは器具。 - ９．工具あるいは器具（１）の基台（３）の表面が熱処
理されていることを特徴とする請求項１から８のいずれ
か１項に記載の工具あるいは器具。 - １０．真空室（１９）に対して絶縁して保持された基台
（３）の表面にセラミックの非導電性の材料でコーティ
ングを形成する請求項１から９のいずれか１項に記載の
工具あるいは器具を形成する方法であって、 第１の処理段階において、酸化物及び／あるいは窒化物
形成体（３１）がガス状の状態に移行され、少なくとも
その一部がイオン化し、 第２の処理段階において、反応ガス、主として窒素及び
／あるいは酸素が真空室（１９）内に導入され、少なく
ともその一部がイオン化し、その後基台（３）の表面に
酸化物及び／あるいは窒化物形成体と窒素及び／あるい
は酸素との化合物からなるセラミックの分離層（９）が
形成され、その上に第３の処理段階において、耐摩耗性
の硬質層（７）が形成されることを特徴とするコーティ
ングを形成する方法。 - １１．少なくとも第２の処理段階の間、基台（３）及び
／あるいはそのホルダ（３６）に脈動する直流電圧が印
加されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - １２．脈動する直流電圧のパルスの高さが高い負の電圧
値から始まって小さい負の値に変化し、パルスの間基台
（３）及び／あるいはそのホルダ（３６）が接地され、
あるいはまだガス状の状態へ移行していない酸化物ない
し窒化物形成体（３１）の電位に、あるいは酸化物ない
し窒化物形成体（３１）をガス状の状態に移行させるア
ーク放電（４２）のアノード電位に接続されることを特
徴とする請求項１１に記載の方法。 - １３．酸化物及び／あるいは窒化物形成体をガス状の状
態に移行させ、少なくともその一部をイオン化させ、か
つ窒素及び／あるいは酸素の少なくとも一部をイオン化
させるために、アーク放電（５２）が用いられることを
特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の
方法。 - １４．分離層（９）の酸化物及び／あるいは窒化物形成
体としてアルミニウムが用いられることを特徴とする請
求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法。 - １５．第１の処理段階においてアルミニウムとチタンが
一緒にチタンの坩堝内でアーク放電によって溶融され、
溶融後にアーク放電電流が上昇されてアルミニウムが蒸
発し、次に第２の処理段階において主として酸素ガスが
反応ガスとして供給され、アーク放電電流が連続的に上
昇されてアルミニウムの大部分が蒸発し、チタンが蒸発
を開始し、チタンが蒸発を開始したときに窒素が他の反
応ガスとして供給され、その供給を増大させ、酸素ガス
の供給を減少させて、それによって第３の処理段階にお
いて分離層（９）と硬質層（７）の材料間で徐々に移行
することによって分離層（９）上に窒化チタンからなる
硬質層（７）が形成されることを特徴とする請求項１４
に記載の方法。
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