JPH0356658A - 窒化クロム膜形成方法 - Google Patents
窒化クロム膜形成方法Info
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- JPH0356658A JPH0356658A JP18992089A JP18992089A JPH0356658A JP H0356658 A JPH0356658 A JP H0356658A JP 18992089 A JP18992089 A JP 18992089A JP 18992089 A JP18992089 A JP 18992089A JP H0356658 A JPH0356658 A JP H0356658A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はホロカソード型電子銃を用いた成膜装置により
高硬度で密着性の良い窒化クロム膜を形或する窒化クロ
ム膜形成方法に関するものである〔発明の背景〕 窒化クロム膜は高硬度を有するセラミックであり、耐摩
耗性被膜として利用されている。窒化クロム膜は通常Ｃ
ＶＤ （化学蒸着）法やイオンプレーティング法等によ
り作成されている。特にイオンプレーティング装置は、
成膜の際の処理温度が５ ０ ０ ’Ｃ以下であって，
密着性も良いことから、被覆工具などにおいて既に工業
化されているものもある。
高硬度で密着性の良い窒化クロム膜を形或する窒化クロ
ム膜形成方法に関するものである〔発明の背景〕 窒化クロム膜は高硬度を有するセラミックであり、耐摩
耗性被膜として利用されている。窒化クロム膜は通常Ｃ
ＶＤ （化学蒸着）法やイオンプレーティング法等によ
り作成されている。特にイオンプレーティング装置は、
成膜の際の処理温度が５ ０ ０ ’Ｃ以下であって，
密着性も良いことから、被覆工具などにおいて既に工業
化されているものもある。
イオンプレーテイング法は、蒸発粒子を雰囲気ガス中で
気体放電等によりイオン化させ，母村上に堆積させるも
のであり、イオン化あるいは蒸発の方法によっていくつ
かの方法が開発されているイオンプレーテイング法の一
種であるホロカソ一ド法は，低電圧，大電流の電子ビー
ムの放出が可能なホロカソード型電子銃を用いて、物質
を蒸発かつイオン化させる方法で、堆積速度が速く，イ
オン化率が大きいなどの特徴を持っている。ホロカソー
ド法を用いて窒化クロム膜を形成するには、ルツボに設
置されたクロムを電子ビームで溶解しながら、真空容器
内に窒素ガスを導入し、クロムと反応させて窒化クロム
膜を作成する。この時，蒸発したクロム及び真空容器内
へ導入された窒化ガスは、大量の電子ビームによって、
２０〜３０％がイオン化され、負のバイアス電位が印加
された母材にエネルギを持って入射し、密着性の良い膜
が形成される。
気体放電等によりイオン化させ，母村上に堆積させるも
のであり、イオン化あるいは蒸発の方法によっていくつ
かの方法が開発されているイオンプレーテイング法の一
種であるホロカソ一ド法は，低電圧，大電流の電子ビー
ムの放出が可能なホロカソード型電子銃を用いて、物質
を蒸発かつイオン化させる方法で、堆積速度が速く，イ
オン化率が大きいなどの特徴を持っている。ホロカソー
ド法を用いて窒化クロム膜を形成するには、ルツボに設
置されたクロムを電子ビームで溶解しながら、真空容器
内に窒素ガスを導入し、クロムと反応させて窒化クロム
膜を作成する。この時，蒸発したクロム及び真空容器内
へ導入された窒化ガスは、大量の電子ビームによって、
２０〜３０％がイオン化され、負のバイアス電位が印加
された母材にエネルギを持って入射し、密着性の良い膜
が形成される。
一般に薄膜の密着性は、膜の性質にも大きく依存し、窒
化クロム膜に関しても，その硬くてもろいという性質の
ため、イオンプレーテイング法を用いても，ＴｉＮｌ漠
などの他のセラミック被膜に比べ、密着性が劣っている
， 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな＜シ，ホ
ロカソード電子銃を用いた成膜装置により窒化クロム膜
を形成する際に、被膜と母材との間にクロム膜を成膜し
て、密着性を向ヒさせろことである。
化クロム膜に関しても，その硬くてもろいという性質の
ため、イオンプレーテイング法を用いても，ＴｉＮｌ漠
などの他のセラミック被膜に比べ、密着性が劣っている
， 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな＜シ，ホ
ロカソード電子銃を用いた成膜装置により窒化クロム膜
を形成する際に、被膜と母材との間にクロム膜を成膜し
て、密着性を向ヒさせろことである。
本発明は、クロム１模が密着性の良いことに着目し、窒
化クロム１漠を形或する際に、被膜と母材との間にクロ
ム膜を作成し、窒化クロム膜の密着性が向上するように
工夫したものである。
化クロム１漠を形或する際に、被膜と母材との間にクロ
ム膜を作成し、窒化クロム膜の密着性が向上するように
工夫したものである。
本発１リ』の丈施例を第１図で説明する。真空容｝｛ｔ
２０内には、ホロカソード電子銃Ｌ金属を蒸発させるた
めのルツボ２及びイオン化した蒸発粒子が加速して入射
するように、負のバイアス電位が印加された母材ホルダ
３が配置されている。
２０内には、ホロカソード電子銃Ｌ金属を蒸発させるた
めのルツボ２及びイオン化した蒸発粒子が加速して入射
するように、負のバイアス電位が印加された母材ホルダ
３が配置されている。
窒化クロム膜を形成するには、酸素などの不純物の混入
を減らすために、真空容器内を１０−４（Ｐａ）台まで
排気し、その後ガス導入口４から、流量１０〜２０ＳＣ
ＣＭのアルゴンガスを電子銃ｔに導入する。また、別の
ガス導入口５から流量Ｏ〜３ ０ Ｓ ＣＣＭの窒素ガ
スを真空容器２ｏ内に導入する。ルツボ２にはクロム６
を設置しておき，電子ビーム７は’１磁石８によって軌
道を制御されクロム６に照射される．電子ビーム７を魚
射されたクロム６は、加熱されて蒸発し、途中で電子と
衝突しイオン化しながら，上方の母材ｌ１上に堆積する
。一方、ガス導入口５から導入された窒素ガスも、電子
によってイオン化して加速され母材１１に達し、クロム
と反応して窒化クロム膜を生成する。この時、窒素ガス
を成膜の途中から真空容器２０内へ導入することにより
、母材ＩＹ上には、はじめ２００〜５００ｎｍのクロム
膜が生成し、その上に窒化クロム膜が生成する。この時
の成ＩＩ！時間に対するアルゴンと窒素の導入量を第２
図に、また成膜された膜の断面構造のＲ略を第３図に示
す。第２図において、成ｊ摸当初はＡｒガスのみを導入
しクロム膜層１２を形成し，窒素ガス導入開始時ｔ０か
ら徐々に窒素ガス導入量を増加させ乞うにおいて所定の
導入量にする。成膜時ｒＪｊｔ１からｔ，の間は、混合
層１３が形成され，ｔ２以後は窒化クロム１漢層ｌ４が
形成される。
を減らすために、真空容器内を１０−４（Ｐａ）台まで
排気し、その後ガス導入口４から、流量１０〜２０ＳＣ
ＣＭのアルゴンガスを電子銃ｔに導入する。また、別の
ガス導入口５から流量Ｏ〜３ ０ Ｓ ＣＣＭの窒素ガ
スを真空容器２ｏ内に導入する。ルツボ２にはクロム６
を設置しておき，電子ビーム７は’１磁石８によって軌
道を制御されクロム６に照射される．電子ビーム７を魚
射されたクロム６は、加熱されて蒸発し、途中で電子と
衝突しイオン化しながら，上方の母材ｌ１上に堆積する
。一方、ガス導入口５から導入された窒素ガスも、電子
によってイオン化して加速され母材１１に達し、クロム
と反応して窒化クロム膜を生成する。この時、窒素ガス
を成膜の途中から真空容器２０内へ導入することにより
、母材ＩＹ上には、はじめ２００〜５００ｎｍのクロム
膜が生成し、その上に窒化クロム膜が生成する。この時
の成ＩＩ！時間に対するアルゴンと窒素の導入量を第２
図に、また成膜された膜の断面構造のＲ略を第３図に示
す。第２図において、成ｊ摸当初はＡｒガスのみを導入
しクロム膜層１２を形成し，窒素ガス導入開始時ｔ０か
ら徐々に窒素ガス導入量を増加させ乞うにおいて所定の
導入量にする。成膜時ｒＪｊｔ１からｔ，の間は、混合
層１３が形成され，ｔ２以後は窒化クロム１漢層ｌ４が
形成される。
この様に、窒素ガス流量を変化させることにより、窒化
クロムＩＩ！Ｊ層１４とクロム膜屑１２の間には明確む
界『１１が存在しむい。膜の密着性は１；上材と膜及び
膜同士の界面により決定されるため、本発明により形戊
された膜はクロム膜と混合層により、良い密着性が得ら
れる。
クロムＩＩ！Ｊ層１４とクロム膜屑１２の間には明確む
界『１１が存在しむい。膜の密着性は１；上材と膜及び
膜同士の界面により決定されるため、本発明により形戊
された膜はクロム膜と混合層により、良い密着性が得ら
れる。
母材１１の１−に直接窒化クロム膜ｌ２を形ル′・こし
た場合と，クロム＋１！Ｊ↓４をはさんだ場合のスクラ
ソチ試験機による臨界荷重と、膜の剥れの様子を第４図
、第５図に示す。図より、母材↓上上にクロム膜■４が
イ，゜在する場合は、臨界荷重が約２倍となり、剥れの
様子からも、明らかに被１摸の密ｆｆ＋′ＩＥが向上し
ていることが分かる。
た場合と，クロム＋１！Ｊ↓４をはさんだ場合のスクラ
ソチ試験機による臨界荷重と、膜の剥れの様子を第４図
、第５図に示す。図より、母材↓上上にクロム膜■４が
イ，゜在する場合は、臨界荷重が約２倍となり、剥れの
様子からも、明らかに被１摸の密ｆｆ＋′ＩＥが向上し
ていることが分かる。
この様に、窒化クロム膜ｌ２を形戊する際に、導入する
窒素ガス量を変化させて、母材１１」二にクロム膜１４
を成１摸することにより、密着性の良い窒化クロム膜１
２がホロカソード銃を用いた１戊膜装置によって得られ
る。
窒素ガス量を変化させて、母材１１」二にクロム膜１４
を成１摸することにより、密着性の良い窒化クロム膜１
２がホロカソード銃を用いた１戊膜装置によって得られ
る。
本発明によれば，ホロカソード電子銃を用いた成膜装置
において窒化クロム膜を作成する際、導入する窒素ガス
量を変化させ、母材と窒化クロム膜の間にクロム膜層を
設けることにより，密着性の良い膜を形或することがで
きる。
において窒化クロム膜を作成する際、導入する窒素ガス
量を変化させ、母材と窒化クロム膜の間にクロム膜層を
設けることにより，密着性の良い膜を形或することがで
きる。
この方法を用いることにより、今まで無理であった苛酷
な条件で使用される部品等への窒化クロム膜の被覆が可
能となり、広範囲にわたる摩耗部品の寿命及び性能の向
上という効果を奏することができる。
な条件で使用される部品等への窒化クロム膜の被覆が可
能となり、広範囲にわたる摩耗部品の寿命及び性能の向
上という効果を奏することができる。
第１図は本発明窒化クロム膜形或方法に使われる形成装
置の一実施例を示す縦断面図、第２図はアルゴンガスと
窒素ガスの時間と流量との関係を示すグラフ、第３図は
形成された窒化クロム膜の詳細を示す断面図，第４図は
本発明及び従来方法で形成された窒化クロム膜の密着性
を示すグラフ、第５図は窒化クロム膜の剥離状態を示す
状態図である。 図において，１はホロカソード電子銃、２はルツボ、３
は母材ホルダ，４、５はガス導入口、６はクロム、７は
電子ビーム、８は電磁石、１０はシャッター、１１は母
材、１２はクロｌ１膜、１３は混合膜、１４は窒化クロ
ム膜、２０は真ト；テ容器である。
置の一実施例を示す縦断面図、第２図はアルゴンガスと
窒素ガスの時間と流量との関係を示すグラフ、第３図は
形成された窒化クロム膜の詳細を示す断面図，第４図は
本発明及び従来方法で形成された窒化クロム膜の密着性
を示すグラフ、第５図は窒化クロム膜の剥離状態を示す
状態図である。 図において，１はホロカソード電子銃、２はルツボ、３
は母材ホルダ，４、５はガス導入口、６はクロム、７は
電子ビーム、８は電磁石、１０はシャッター、１１は母
材、１２はクロｌ１膜、１３は混合膜、１４は窒化クロ
ム膜、２０は真ト；テ容器である。
Claims (1)
- その先端が真空容器内に突出したホロカソード型電子銃
と、該電子銃を貫通し、アルゴンガス等の不活性ガスを
真空容器内に導入する第１ガス導入口と、真空容器内に
設置され、電子銃に対して所定の正電位が印加されるル
ツボと、真空容器内に設置され、接地電位に対して所定
の負電位が印加される母体ホルダと、真空容器内に窒素
ガスを導入する第２ガス導入口とを備え、前記ルツボに
クロムを載置すると共に前記母材ホルダに母材を支持さ
せた状態で、電子銃からの電子ビームにより前記クロム
を溶融蒸発させ、この蒸発粒子を母材に堆積させる成膜
装置において、前記第２ガス導入口から導入される窒素
ガスの流量を成膜時間に対応して変化させ、母材と窒化
クロム膜との間にクロム層が介在するようにしたことを
特徴とす窒化クロム膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18992089A JPH0356658A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 窒化クロム膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18992089A JPH0356658A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 窒化クロム膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0356658A true JPH0356658A (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16249423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18992089A Pending JPH0356658A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 窒化クロム膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0356658A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005288A1 (de) * | 2004-07-03 | 2006-01-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer beschichtung auf einem kolbenring sowie kolbenring |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP18992089A patent/JPH0356658A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006005288A1 (de) * | 2004-07-03 | 2006-01-19 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer beschichtung auf einem kolbenring sowie kolbenring |
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