JPH03232963A - セラミックス膜被覆方法 - 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〕 この発明は、円盤状または円筒状基材の表面にセラミッ
クスの膜を形成するセラミックス膜被覆方法に関する。

〔従来の技術］ 工具鋼の表面を窒化チタン膜で被覆すると、それによっ
て得られる被覆材料の耐磨耗性、切削性等の特性が向上
し、工具寿命を延長させることが知られている。例えば
、（１）「金属表面技術」（１９８５）第３６巻第８号
、第３３０−３３４頁には、ＲＦイ（１） オンブレーティングによるステンレス板上への窒化チタ
ン膜の形成が、（２）　　ｒＭａｔｅｒｉａｌｓ　５ｃ
ｉｅｎｃｅａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（１９８６
）　Ｊ　Ｊａｎ、　Ｖｏｌ、２．　ｐ、５９−６８には
、化学蒸着法（ＣＶＤ法）による０、０８％Ｃ工具鋼へ
のＴｉＮ膜の形成が、（３）「真空（１９８６）　、第
２９巻第３号、第１５２−１５９頁には、マグネトロン
スパッタ法による各種基板上への窒化チタン膜の作製が
、それぞれ報告されている。

ＰＶＤ法の内イオンプレーティング法は、ＣＶＤ法など
に比べ低温で処理でき、母材への強度劣化のダメージを
与えないため、近年注目されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記イオンプレーティング法は３次元形
状の物に膜を形成する瞭、指向性があり、むらなく被覆
するには、位置を変え数回被覆しなければならなかった
。薄板鋼販切断用のサイドトリマー丸刃のような円盤状
工具では、エツジ部の被覆状態が工具の特性を決める。

例えば、エツジ（２） 部を形成する２面の被覆状態が不均一だと、使用中応力
が集中し、膜の剥離や変形を助長し、工具寿命を減少さ
せるため、好ましくない。また、膜厚が不十分（例えば
２側以下）であったり、被膜と基材との密着強度が低い
（例えばスクラッチテスターによる臨界剥離荷重値が２
ＯＮ以下）部分があると、工具としての使用に耐えない
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、イオンプレーティング法による前記問題点
を解決するもので、円盤状または円筒状基材に均一にセ
ラミックス膜を形成することを可能にするものである。

すなわち、本発明はイオンプレーティング方法によって
、円盤状あるいは円筒状基材に、たとえばＴｉＮなどの
セラミックス膜を被覆するに際し、前記基材に揺動と円
周方向の回転を与えつつ被覆を行うセラミックス膜の被
覆方法である。

以下図面に基づいて本発明を更に説明する。

まず、本発明の方法を実施する装置を第１図に（３） 示す。図において真空処理室５内に円盤状又は円筒状の
ような断面円形状基材１を揺動かつ円周方向への回転可
能に配設すると共に、該基材１の下位に電子銃蒸発源４
を設け、ハース内の蒸着金属をイオン化するイオン化電
極３をその上部に設ける。２は反応ガス導入パイプで、
真空処理室内へ反応ガスを導入する。

前記基材１に揺動と回転を与える装置を第２図に示す。

基材１を回転軸６に固着し、該回転軸６の一端を回転機
構（図示せず）に連結する。また、該回転軸６を揺動板
８上に固設された軸受７−１゜７−２で保持する。

該揺動板８には揺動軸９−１．９−２が突設されており
、該揺動軸９−１が揺動機構（図示せず）に連結されて
いる。

１０−１．１１２は揺動軸受である。

かかる装置において、基材１に例えばＴｉＮなどのセラ
ミックス膜を被覆するに際し、回転軸６を基材１の円周
方向に連続的に回転して、基材１を回転すると共に、揺
動軸９−１．９−２に揺動を（４） 与えて、基材１を蒸発源４に対し連続的または断続的に
傾斜させる。揺動の範囲は第３図に示す角度θ、すなわ
ち、基材１の成膜面Ａと蒸発源４とのなす角度を１０度
以上、１７０度以下になるように設定する。

基材１にこのような回動を与えると、イオン化電極３で
イオン化された蒸着金属が基材側面と円周面に均一に被
覆されるのである。

すなわち、基材の回転は、被膜の局所的厚膜化および被
膜表面の粗度化を抑制する。また、特定部分のイオン衝
撃による温度上昇を抑え、基材への温度によるダメージ
を少なくする。

揺動は、成膜面と蒸発源とのなす角度を適切にするため
に必要である。成膜面と蒸発源のなす角度が１０度以下
または１７０度以上で固定した場合は、第１表に示すよ
うに、充分な膜厚と密着力を持った膜ができない。円盤
状または円筒状基材には、成膜面が円周面と２つの側面
があり、これら成膜面を均質に同一バッチで成膜するに
は、揺動を断続的または連続的に行なうことが必要であ
る。

（５） 〔実施例〕 （実施例１） 第１図に示す装置において、４００φで４０陶の厚みの
ある板状の冷間金型用鋼（ＪＩＳ、　５ＫＤＩＩ相当材
）を基材１にした。４００°Ｃで基材１を加熱保持し、
前処理として０．２　Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気中で４
００Ｖ、２ＡのＤＣボンバードを行なった。

その後、蒸発金属をチタンとしたハースを使用し、蒸発
源４の電子銃の出力をｌ０ＫＶ、　　３００ｍＡ、反応
半ガス導入バイブ２より導入した窒素ガスの圧力を４　
Ｘ　１０−　’Ｔｏｒｒ、イオン化電極３のイオン化電
圧を４０Ｖ、イオン化電流を７０Ａで処理し、蒸発金属
をイオン化した。バイアス電圧は一５００ｖとし、この
条件で、イオンプレーティングを６０分間行なった。回
転と揺動は第２図に示す治具を使った。

回転は１０ｒｐｍ　、揺動は１５分ごとに基材側面が蒸
発源となす角度（第３図の角度θ）が、２２度と１５８
度となるように交互にした。

被膜は第１表に示すような特性を示し、基材に均一に成
膜することができた。密着強度は、０．２（６） ｍｍＲのダイヤモンドコーンを使用したときの臨界剥離
荷重値である。

第　　１　　表 （実施例２） 基材１を２０ｒｐｍで回転し、揺動を連続的に行ない、
他は実施例１と同様の方法でイオンプレーティングを行
なった。結果を第２表に示すが、これも効果的であるこ
とを確認した。

（７） 第 表 〔発明の効果］ この発明によれば、円盤状または円筒状基材に均一にセ
ラミックス膜を形成することができるので、工具寿命の
長い被覆工具鋼等を製造することができる。

（８）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す概略断面側面図、第２図は
本発明の基材保持部の概略斜視図、第３図は成膜面と蒸
発源との角度を示す説明図である。 １・・・基材、 ２・・・反応ガス導入パイプ、 ３・・・イオン化電極、　　　４・・・電子銃蒸発源、
５・・・真空処理室、　　　　６・・・回転軸、７−１
．７−２・・・軸受、　８・・・揺動板、１−１．９−
２・・・揺動軸、 １（１−１、１０−２・・・軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イオンプレーティング方法によって、円盤状あるいは円
   筒状基材にセラミックス膜を被覆するに際し、前記基材
   に揺動と円周方向の回転を与えることを特徴とするセラ
   ミックス膜被覆方法。