JPH0513082B2 - - Google Patents
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- JPH0513082B2 JPH0513082B2 JP62071856A JP7185687A JPH0513082B2 JP H0513082 B2 JPH0513082 B2 JP H0513082B2 JP 62071856 A JP62071856 A JP 62071856A JP 7185687 A JP7185687 A JP 7185687A JP H0513082 B2 JPH0513082 B2 JP H0513082B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/027—Graded interfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/0641—Nitrides
- C23C14/0647—Boron nitride
-
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、立方晶窒化硼素被覆体およびその製
造法に関するものである。 ［従来の技術］ 近年成膜技術の著しい発達により耐蝕性、耐摩
耗性や高硬度の要求される部品や工具に立方晶窒
化硼素膜をコーテイングする技術が種々開発され
てきている。 その具体例としては例えば特開昭61−204370号
公報、特願昭60−185827号明細書および特願昭60
−215186号明細書に記載されたものを挙げること
ができ、特開昭61−204370号公報には、ホローカ
ソード放電によつて生じるプラズマ中に多量に存
在する電子の一部を電界により反応ガス導入口に
引き込み、ガスを活性化して化学蒸着における反
応性を高める方法が開示されている。 また、特願昭60−185827号明細書には、反応ガ
ス導入ノズルに直流または交流バイアス電圧を印
加して高密度のプラズマを生成し、被処理物に高
周波バイアス電圧を印加して高密度のプラズマか
らイオンを被処理物へ入射させて立方晶窒化硼素
膜を形成する活性化ノズルを用いた方法が開示さ
れている。 さらに、特願昭60−215186号明細書には、活性
化ノズルに直流または交流バイアス電圧を印加し
て高密度のプラズマを生成し、被処理物に高周波
バイアス電圧を印加し、窒素化水素化合物ガス等
の反応ガスを放電基体ガスと混合してまたは同時
に上記活性化ノズルを介して導入するようにした
立方晶窒化硼素膜形成方法が開示されている。 上記の第２および第３の方法はいれもガス導入
ノズルにバイアスをかけることによりガス導入ノ
ズルの先端に高密度プラズマを発生させ、一方被
処理物には高周波バイアスをかけ、その高プラズ
マからイオンを入射させて立方晶窒化硼素膜を形
成するようにされている。 上記の方法以外にスパツタ法、イオンビーム蒸
着法、イオンプレーテイング法等により窒化硼素
膜を形成することも公知であり、そして膜の構造
を評価するのにＸ線回折法が用いられており、添
付図面の第４図に示すように、回折角2θで20゜か
ら50゜の間で43゜近くにピークが一つだけ現れる場
合、立方晶窒化硼素膜が形成されたと報告されて
いる。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、Ｘ線回折的には回折角2θで43゜近く
に最大ピークをもち、立方晶窒化硼素（ｃ−
BN）膜と判断される窒化硼素（BN）膜でも、
赤外線吸収スペクトルでは二つの膜構造に分けら
れる。一つは、添付図面の第５図に示すように、
約1400cm-1と800cm-1とに吸収ピークがあるもの、
もう一つは、添付図面の第６図に示すように、
1050cm-1に吸収ピークをもつものである。後者の
特性をもつ膜は、ビツカース硬度が5000〜6000
Kg／mm2であり、工具等耐摩耗性や高硬度の要求さ
れる基材にコーテイングした場合、その寿命を伸
ばすことができる。 従来Ｘ線回折法による分析で立方晶窒化硼素膜
が形成されたと報告されている例でも、膜の赤外
線吸収スペクトルを測定すると、およそ1400cm-1
と800cm-1とに吸収ピークがみられる膜であり、
このような膜のビツカース硬度は2000〜4000Kg／
mm2であり、本質的にグラフアイト構造（ｈ−
BN）を含んでおり、赤外線吸収スペクトルの測
定結果からはｃ−BN膜とは言えない。 また、特願昭60−185827号明細書および特願昭
60−215186号明細書に記載された方法で形成され
た膜は、Ｘ線回折および赤外線吸収スペクトルに
より矛盾なく立方晶窒化硼素膜であることが確認
できるが、しかし、赤外線吸収スペクトルにおい
て1050cm-1付近に吸収ピークをもつBN膜（ｃ−
BN膜）を基材にコーテイングした場合には、ｃ
−BN膜の期材側界面数百Åがグラフアイト構造
（赤外線吸収スペクトルで、およそ1400cm-1と800
cm-1とに吸収ピークがある。をもつた六方晶窒化
硼素（ｈ−BN）膜であり、基材と膜との間のこ
の界面層は、大気中の水分に対して不安定であ
り、膜の密着強度は本質的に弱い。従つて、大気
中に放置しておくと、膜内応力により膜は簡単に
剥離することが認められる。 ところで、硼素過剰な（Ｂ／Ｎ＞１）膜は、赤
外線吸収スペクトルでグラフアイト構造であつて
もＢ−Ｂ結合が存在するため膜強度を高めること
ができる。この硼素過剰な膜を中間層として入れ
ると、膜の密着性は改善されるが、立方晶窒化硼
素膜の厚さを実用的な厚さまで厚くしていくと硼
素過剰なBN膜と立方晶窒化硼素（ｃ−BN）膜
との界面で剥離してしまい、実用にならない。 そこで、本発明は、上記のような従来の立方晶
窒化硼素膜の形成方法で形成された立方晶窒化硼
素膜の界面層の問題点を解決するため、この界面
層に第三元素を添加して三次元的な結合をもつた
構造にすることにより膜強度を向上させ、しかも
大気中でも安定な密着性の良い立方晶窒化硼素被
覆体およびその製造法を提供することを目的とし
ている。 ［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による立方
晶窒化硼素被覆体は、基材上に、少なくとも、
ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ
族のうち一種以上の元素の混在量の和が01原子％
〜10原子％で、しかも赤外線吸収スペクトルで
950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物ま
たは硼化物層から成る中間層を介して、赤外線吸
収スペクトルの最大吸収ピークが950cm-1〜1150
cm-1にある立方晶窒化硼素膜とを設けたことを特
徴としている。 中間層は、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ
族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素が混在
し、その元素が外表面に向つて減少する組成勾配
をもつた窒化物または硼化物層と、ｂ族、ｂ
族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ族のうち一
種以上の元素の混在量の和が0.01原子％〜10原子
％で、しかも赤外線吸収スペクトルで950cm-1〜
1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物または硼化物
層とから成ることができる。 代わりに、中間層は、ｂ族、ｂ族、ｂ族
及びａ族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元
素から成る窒化物または硼化物層と、ｂ族、
ｂ族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ族のうち
一種以上の元素が混在し、その元素が外表面に向
つて減少する組成勾配をもつた窒化物または硼化
物層と、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ族、
ａ族、ａ族のうち一種以上の元素の混在量の和
が0.01原子％〜10原子％で、しかも赤外線吸収ス
ペクトルで950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをも
つ窒化物または硼化物層とから成ることができ
る。 本発明によれば、中間層を形成している各窒化
物または硼化物層の平均膜厚が0.01μm〜3μmに
形成され得、また立方晶窒化硼素膜の平均膜厚
は、0.5μm〜20μmに形成され得る。 また、本発明による立方晶窒化硼素膜の製造法
は、基材の表面に立方晶窒化硼素膜を形成するに
際して、硼素および窒素と化合物を形成するｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族の単体元素またはその化合物を、その蒸発速度
または供給速度を硼素の蒸発速度と共に制御して
導入し、所要の化学組成をもつた窒化物または硼
化物の中間層を形成することを特徴としている。 本発明においては、硼素および窒素と化合物を
形成するｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、
ａ族、ａ族の単体元素またはその化合物の添
加方法は、このような単体元素またはその化合物
を蒸発法、スパツタ法等の物理的蒸着法によつて
かあるいはプラズマCVDやMOCVD等の化学気
相成長法によつて行われ得る。 ［作 用］ 立方晶窒化硼素膜の形成される条件下でも、界
面層に膜強度の弱いグラフアイト構造ができる
が、本発明によれば、硼素および窒素と化合物を
形成するｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、
ａ族、ａ族の元素を添加することにより、こ
のようなグラフアイト構造中に三次元的結合が導
入され、それにより、膜強度が向上し、大気中の
水分に対しても安定となる。また、添加した元素
が存在しても、赤外線吸収スペクトルにおいて
1050cm-1近くに吸収ピークをもつた立方晶窒化硼
素膜が形成される場合には、中間層の密着強度は
大幅に改善され得る。 ［実施例］ 以下、添付図面の第１図〜第３図を参照して本
発明の実施例について説明する。 第１図には本発明に従つて製作した立方晶窒化
硼素被覆体の構造を示し、１は基材で、例えばケ
イ素、WC、Al2O3等から成り得、この基材１の
上に、硼素および窒素と化合物を形成するｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族の元素を含んだ中間層２および立方晶窒化硼素
膜層３が上記の特願昭60−185827号明細書または
特願昭60−215186号明細書に記載された方法を用
いてコーテイングされている。表面の立方晶窒化
硼素膜層３の密着性を改善できる中間層２の形成
は、硼素の蒸発速度および中間層形成のための添
加元素の蒸発速度をそれぞれ独立に水晶式膜厚モ
ニタにより測定し、その測定値が所定の設計値に
なるように蒸発源を制御して行なつた。 中間層２の構成例を第２図に示し、添加元素と
してSiを用いた場合であり、Si3N4を0.3μm、
Si3N4→BxSiyNz→BNの組成勾配層を0.5μmの厚
さに構成され、第２図においてＡは窒化物層また
は硼化物層であり、Ｂは組成勾配層であり、Ｃは
Si元素添加のｃ−BN層である。なお第２図では
Ｎ元素は省略されている。 第３図には、特願昭60−185827号明細書または
特願昭60−215186号明細書に記載された方法を用
いて本発明に従つて立方晶窒化硼素膜の形成され
るパラメータ領域を示し、この図から判るように
パラメータ領域はRF電力や活性化ノズル電流が
あるしきい値以上で形成され得る。 表には、Si基板およびWC−Coチツプ上にこ
のような中間層を介してｃ−BN膜を種々の厚さ
に形成した場合の大気中での密着性の測定結果を
従来法によるものと比較してに示す。
造法に関するものである。 ［従来の技術］ 近年成膜技術の著しい発達により耐蝕性、耐摩
耗性や高硬度の要求される部品や工具に立方晶窒
化硼素膜をコーテイングする技術が種々開発され
てきている。 その具体例としては例えば特開昭61−204370号
公報、特願昭60−185827号明細書および特願昭60
−215186号明細書に記載されたものを挙げること
ができ、特開昭61−204370号公報には、ホローカ
ソード放電によつて生じるプラズマ中に多量に存
在する電子の一部を電界により反応ガス導入口に
引き込み、ガスを活性化して化学蒸着における反
応性を高める方法が開示されている。 また、特願昭60−185827号明細書には、反応ガ
ス導入ノズルに直流または交流バイアス電圧を印
加して高密度のプラズマを生成し、被処理物に高
周波バイアス電圧を印加して高密度のプラズマか
らイオンを被処理物へ入射させて立方晶窒化硼素
膜を形成する活性化ノズルを用いた方法が開示さ
れている。 さらに、特願昭60−215186号明細書には、活性
化ノズルに直流または交流バイアス電圧を印加し
て高密度のプラズマを生成し、被処理物に高周波
バイアス電圧を印加し、窒素化水素化合物ガス等
の反応ガスを放電基体ガスと混合してまたは同時
に上記活性化ノズルを介して導入するようにした
立方晶窒化硼素膜形成方法が開示されている。 上記の第２および第３の方法はいれもガス導入
ノズルにバイアスをかけることによりガス導入ノ
ズルの先端に高密度プラズマを発生させ、一方被
処理物には高周波バイアスをかけ、その高プラズ
マからイオンを入射させて立方晶窒化硼素膜を形
成するようにされている。 上記の方法以外にスパツタ法、イオンビーム蒸
着法、イオンプレーテイング法等により窒化硼素
膜を形成することも公知であり、そして膜の構造
を評価するのにＸ線回折法が用いられており、添
付図面の第４図に示すように、回折角2θで20゜か
ら50゜の間で43゜近くにピークが一つだけ現れる場
合、立方晶窒化硼素膜が形成されたと報告されて
いる。 ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、Ｘ線回折的には回折角2θで43゜近く
に最大ピークをもち、立方晶窒化硼素（ｃ−
BN）膜と判断される窒化硼素（BN）膜でも、
赤外線吸収スペクトルでは二つの膜構造に分けら
れる。一つは、添付図面の第５図に示すように、
約1400cm-1と800cm-1とに吸収ピークがあるもの、
もう一つは、添付図面の第６図に示すように、
1050cm-1に吸収ピークをもつものである。後者の
特性をもつ膜は、ビツカース硬度が5000〜6000
Kg／mm2であり、工具等耐摩耗性や高硬度の要求さ
れる基材にコーテイングした場合、その寿命を伸
ばすことができる。 従来Ｘ線回折法による分析で立方晶窒化硼素膜
が形成されたと報告されている例でも、膜の赤外
線吸収スペクトルを測定すると、およそ1400cm-1
と800cm-1とに吸収ピークがみられる膜であり、
このような膜のビツカース硬度は2000〜4000Kg／
mm2であり、本質的にグラフアイト構造（ｈ−
BN）を含んでおり、赤外線吸収スペクトルの測
定結果からはｃ−BN膜とは言えない。 また、特願昭60−185827号明細書および特願昭
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た膜は、Ｘ線回折および赤外線吸収スペクトルに
より矛盾なく立方晶窒化硼素膜であることが確認
できるが、しかし、赤外線吸収スペクトルにおい
て1050cm-1付近に吸収ピークをもつBN膜（ｃ−
BN膜）を基材にコーテイングした場合には、ｃ
−BN膜の期材側界面数百Åがグラフアイト構造
（赤外線吸収スペクトルで、およそ1400cm-1と800
cm-1とに吸収ピークがある。をもつた六方晶窒化
硼素（ｈ−BN）膜であり、基材と膜との間のこ
の界面層は、大気中の水分に対して不安定であ
り、膜の密着強度は本質的に弱い。従つて、大気
中に放置しておくと、膜内応力により膜は簡単に
剥離することが認められる。 ところで、硼素過剰な（Ｂ／Ｎ＞１）膜は、赤
外線吸収スペクトルでグラフアイト構造であつて
もＢ−Ｂ結合が存在するため膜強度を高めること
ができる。この硼素過剰な膜を中間層として入れ
ると、膜の密着性は改善されるが、立方晶窒化硼
素膜の厚さを実用的な厚さまで厚くしていくと硼
素過剰なBN膜と立方晶窒化硼素（ｃ−BN）膜
との界面で剥離してしまい、実用にならない。 そこで、本発明は、上記のような従来の立方晶
窒化硼素膜の形成方法で形成された立方晶窒化硼
素膜の界面層の問題点を解決するため、この界面
層に第三元素を添加して三次元的な結合をもつた
構造にすることにより膜強度を向上させ、しかも
大気中でも安定な密着性の良い立方晶窒化硼素被
覆体およびその製造法を提供することを目的とし
ている。 ［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による立方
晶窒化硼素被覆体は、基材上に、少なくとも、
ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ
族のうち一種以上の元素の混在量の和が01原子％
〜10原子％で、しかも赤外線吸収スペクトルで
950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物ま
たは硼化物層から成る中間層を介して、赤外線吸
収スペクトルの最大吸収ピークが950cm-1〜1150
cm-1にある立方晶窒化硼素膜とを設けたことを特
徴としている。 中間層は、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ
族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素が混在
し、その元素が外表面に向つて減少する組成勾配
をもつた窒化物または硼化物層と、ｂ族、ｂ
族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ族のうち一
種以上の元素の混在量の和が0.01原子％〜10原子
％で、しかも赤外線吸収スペクトルで950cm-1〜
1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物または硼化物
層とから成ることができる。 代わりに、中間層は、ｂ族、ｂ族、ｂ族
及びａ族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元
素から成る窒化物または硼化物層と、ｂ族、
ｂ族、ｂ族及びａ族、ａ族、ａ族のうち
一種以上の元素が混在し、その元素が外表面に向
つて減少する組成勾配をもつた窒化物または硼化
物層と、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ族、
ａ族、ａ族のうち一種以上の元素の混在量の和
が0.01原子％〜10原子％で、しかも赤外線吸収ス
ペクトルで950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをも
つ窒化物または硼化物層とから成ることができ
る。 本発明によれば、中間層を形成している各窒化
物または硼化物層の平均膜厚が0.01μm〜3μmに
形成され得、また立方晶窒化硼素膜の平均膜厚
は、0.5μm〜20μmに形成され得る。 また、本発明による立方晶窒化硼素膜の製造法
は、基材の表面に立方晶窒化硼素膜を形成するに
際して、硼素および窒素と化合物を形成するｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族の単体元素またはその化合物を、その蒸発速度
または供給速度を硼素の蒸発速度と共に制御して
導入し、所要の化学組成をもつた窒化物または硼
化物の中間層を形成することを特徴としている。 本発明においては、硼素および窒素と化合物を
形成するｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、
ａ族、ａ族の単体元素またはその化合物の添
加方法は、このような単体元素またはその化合物
を蒸発法、スパツタ法等の物理的蒸着法によつて
かあるいはプラズマCVDやMOCVD等の化学気
相成長法によつて行われ得る。 ［作 用］ 立方晶窒化硼素膜の形成される条件下でも、界
面層に膜強度の弱いグラフアイト構造ができる
が、本発明によれば、硼素および窒素と化合物を
形成するｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、
ａ族、ａ族の元素を添加することにより、こ
のようなグラフアイト構造中に三次元的結合が導
入され、それにより、膜強度が向上し、大気中の
水分に対しても安定となる。また、添加した元素
が存在しても、赤外線吸収スペクトルにおいて
1050cm-1近くに吸収ピークをもつた立方晶窒化硼
素膜が形成される場合には、中間層の密着強度は
大幅に改善され得る。 ［実施例］ 以下、添付図面の第１図〜第３図を参照して本
発明の実施例について説明する。 第１図には本発明に従つて製作した立方晶窒化
硼素被覆体の構造を示し、１は基材で、例えばケ
イ素、WC、Al2O3等から成り得、この基材１の
上に、硼素および窒素と化合物を形成するｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族の元素を含んだ中間層２および立方晶窒化硼素
膜層３が上記の特願昭60−185827号明細書または
特願昭60−215186号明細書に記載された方法を用
いてコーテイングされている。表面の立方晶窒化
硼素膜層３の密着性を改善できる中間層２の形成
は、硼素の蒸発速度および中間層形成のための添
加元素の蒸発速度をそれぞれ独立に水晶式膜厚モ
ニタにより測定し、その測定値が所定の設計値に
なるように蒸発源を制御して行なつた。 中間層２の構成例を第２図に示し、添加元素と
してSiを用いた場合であり、Si3N4を0.3μm、
Si3N4→BxSiyNz→BNの組成勾配層を0.5μmの厚
さに構成され、第２図においてＡは窒化物層また
は硼化物層であり、Ｂは組成勾配層であり、Ｃは
Si元素添加のｃ−BN層である。なお第２図では
Ｎ元素は省略されている。 第３図には、特願昭60−185827号明細書または
特願昭60−215186号明細書に記載された方法を用
いて本発明に従つて立方晶窒化硼素膜の形成され
るパラメータ領域を示し、この図から判るように
パラメータ領域はRF電力や活性化ノズル電流が
あるしきい値以上で形成され得る。 表には、Si基板およびWC−Coチツプ上にこ
のような中間層を介してｃ−BN膜を種々の厚さ
に形成した場合の大気中での密着性の測定結果を
従来法によるものと比較してに示す。
【表】
○良 ×剥離
ところで膜の密着性を改善する上で、上記のケ
イ素以外にどのような元素またはその化合物を添
加することができるかに関して実施した測定結果
を表に示し、表は、種々の添加元素による立
方晶窒化硼素膜の密着性を示し、この場合、中間
層は、厚さ2000Åで一定とし、そして基材から立
方晶窒化硼素膜層に向つて添加元素の組成勾配を
もたした層として構成した。
ところで膜の密着性を改善する上で、上記のケ
イ素以外にどのような元素またはその化合物を添
加することができるかに関して実施した測定結果
を表に示し、表は、種々の添加元素による立
方晶窒化硼素膜の密着性を示し、この場合、中間
層は、厚さ2000Åで一定とし、そして基材から立
方晶窒化硼素膜層に向つて添加元素の組成勾配を
もたした層として構成した。
【表】
○良 △一部剥離 ×剥離
この結果から、ｂ族、ｂ族、ｂ族および
ａ族、ａ族、ａ族の元素は密着性の改善に
効果があることが認められる。 さらに、中間層の構成の違いによつて密着性が
どのように変化するかの実験結果を表に示す。
この結果から、ｂ族、ｂ族、ｂ族および
ａ族、ａ族、ａ族の元素は密着性の改善に
効果があることが認められる。 さらに、中間層の構成の違いによつて密着性が
どのように変化するかの実験結果を表に示す。
【表】
○良 △一部剥離
表において、中間層Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ厚
さ2000Åとし、立方晶窒化硼素膜層は1μmとして
比較し、添加元素としてはSi元素を使用した。ま
た中間層Ａは、ｂ族、ｂ族、ｂ族および
ａ族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素から
成る窒化物または硼化物層であり、中間層Ｂは、
ｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、
ａ族のうち一種以上の元素が混在し、その元素
が外表面に向つて減少する組成勾配をもつた窒化
物または硼化物層から成り、中間層Ｃは、ｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族のうち一種以上の元素の混在量の和が0.01原子
％〜10原子％で、しかも赤外線吸収スペクトルで
950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物ま
たは硼化物層である。 この表から認められるように、基材の種類に
より中間層の構成を適宜選択することによつて良
好な密着性が得られ得る。 ［発明の効果］ 以上説明したきたように、本発明においては、
硼素および窒素と化合物を形成するｂ族、ｂ
族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ族の元素
を添加して界面のグラフアイト構造中に三次元的
結合を導入するようにしているので、立方晶窒化
硼素膜を厚くコーテイングしても内部応力に十分
たえることができ、密着性が大幅に改善され、そ
の結果、耐蝕性、耐摩耗性が高硬度の要求される
部品や工具に実用上十分適用できる有用なもので
ある。
表において、中間層Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ厚
さ2000Åとし、立方晶窒化硼素膜層は1μmとして
比較し、添加元素としてはSi元素を使用した。ま
た中間層Ａは、ｂ族、ｂ族、ｂ族および
ａ族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素から
成る窒化物または硼化物層であり、中間層Ｂは、
ｂ族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、
ａ族のうち一種以上の元素が混在し、その元素
が外表面に向つて減少する組成勾配をもつた窒化
物または硼化物層から成り、中間層Ｃは、ｂ
族、ｂ族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ
族のうち一種以上の元素の混在量の和が0.01原子
％〜10原子％で、しかも赤外線吸収スペクトルで
950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物ま
たは硼化物層である。 この表から認められるように、基材の種類に
より中間層の構成を適宜選択することによつて良
好な密着性が得られ得る。 ［発明の効果］ 以上説明したきたように、本発明においては、
硼素および窒素と化合物を形成するｂ族、ｂ
族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ族の元素
を添加して界面のグラフアイト構造中に三次元的
結合を導入するようにしているので、立方晶窒化
硼素膜を厚くコーテイングしても内部応力に十分
たえることができ、密着性が大幅に改善され、そ
の結果、耐蝕性、耐摩耗性が高硬度の要求される
部品や工具に実用上十分適用できる有用なもので
ある。
第１図は本発明に従つて構成された立方晶窒化
硼素被覆体の構成を示す拡大部分図、第２図は本
発明における中間層の構成例を示す図、第３図は
本発明の方法を説明するグラフ、第４図は従来法
によつて形成された窒化硼素膜のＸ線回折例を示
すグラフ、第５図は従来法によつて形成された窒
化硼素膜の赤外線吸収スペクトルを示すグラフ、
第６図は立方晶窒化硼素膜の赤外線吸収スペクト
ルを示すグラフである。 図中 １：基材、２：中間層、３：立方晶窒化
硼素膜層。
硼素被覆体の構成を示す拡大部分図、第２図は本
発明における中間層の構成例を示す図、第３図は
本発明の方法を説明するグラフ、第４図は従来法
によつて形成された窒化硼素膜のＸ線回折例を示
すグラフ、第５図は従来法によつて形成された窒
化硼素膜の赤外線吸収スペクトルを示すグラフ、
第６図は立方晶窒化硼素膜の赤外線吸収スペクト
ルを示すグラフである。 図中 １：基材、２：中間層、３：立方晶窒化
硼素膜層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基材上に、 少なくとも、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ
族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素の混在
量の和が0.01原子％〜10原子％で、しかも赤外線
吸収スペクトルで950cm-1〜1150cm-1に吸収ピー
クをもつ窒化物または硼化物層から成る中間層を
介して、赤外線吸収スペクトルの最大吸収ピーク
が950cm-1〜1150cm-1にある立方晶窒化硼素膜と
を設けたことを特徴とする立方晶窒化硼素被覆
体。 ２ 中間層が、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ
族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素が混在
し、その元素が外表面に向つて減少する組成勾配
をもつた窒化物または硼化物層と、ｂ族、ｂ
族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ族のうち
一種以上の元素の混在量の和が0.01原子％〜10原
子％で、しかも赤外線吸収スペクトルで950cm-1
〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物または硼化
物層とから成る特許請求の範囲第１項に記載の立
方晶窒化硼素被覆体。 ３ 中間層が、ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ
族、ａ族、ａ族のうち一種以上の元素から成
る窒化物または硼化物層と、ｂ族、ｂ族、
ｂ族及びａ族、ａ族、ａ族のうち一種以上
の元素が混在し、その元素が外表面に向つて減少
する組成勾配をもつた窒化物または硼化物層と、
ｂ族、ｂ族、ｂ族及びａ族、ａ族、
ａ族のうち一種以上の元素の混在量の和が0.01原
子％〜10原子％で、しかも赤外線吸収スペクトル
で950cm-1〜1150cm-1に吸収ピークをもつ窒化物
または硼化物層とから成る特許請求の範囲第１項
に記載の立方晶窒化硼素被覆体。 ４ 中間層を形成している各窒化物または硼化物
層の平均膜厚が0.01μm〜3μmであり、また立方
晶窒化硼素膜の平均膜厚が0.5μm〜20μmである
特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に
記載の立方晶窒化硼素被覆体。 ５ 基材の表面に立方晶窒化硼素膜を形成して立
方晶窒化硼素被覆体を製造する方法において、硼
素および窒素と化合物を形成するｂ族、ｂ
族、ｂ族およびａ族、ａ族、ａ族の単体
元素またはその化合物を、その蒸発速度または供
給速度を硼素の蒸発速度と共に制御して導入し、
所要の化学組成をもつた窒化物または硼化物の中
間層を形成することを特徴とする立方晶窒化硼素
被覆体の製造法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071856A JPS63239103A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
| US07/173,663 US4892791A (en) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Body coated with cubic boron nitride & method for manufacturing the same |
| SE8801103A SE501109C2 (sv) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Kropp belagd med kubisk bornitrid |
| DE3810237A DE3810237A1 (de) | 1987-03-27 | 1988-03-25 | Mit kubischem bornitrid beschichteter koerper und verfahren zu seiner herstellung |
| US07/421,540 US5137772A (en) | 1987-03-27 | 1989-10-13 | Body coated with cubic boron nitride and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071856A JPS63239103A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239103A JPS63239103A (ja) | 1988-10-05 |
| JPH0513082B2 true JPH0513082B2 (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=13472590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62071856A Granted JPS63239103A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4892791A (ja) |
| JP (1) | JPS63239103A (ja) |
| DE (1) | DE3810237A1 (ja) |
| SE (1) | SE501109C2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPS63239103A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Ulvac Corp | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
| US5330611A (en) * | 1989-12-06 | 1994-07-19 | General Motors Corporation | Cubic boron nitride carbide films |
| US5264296A (en) * | 1989-12-06 | 1993-11-23 | General Motors Corporation | Laser depositon of crystalline boron nitride films |
| US5670252A (en) * | 1991-03-11 | 1997-09-23 | Regents Of The University Of California | Boron containing multilayer coatings and method of fabrication |
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| DE69203633T2 (de) * | 1991-03-18 | 1996-01-25 | Gen Motors Corp | Filme aus kohlenstofflegiertem, kubischem Bornitrid. |
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1987
- 1987-03-27 JP JP62071856A patent/JPS63239103A/ja active Granted
-
1988
- 1988-03-25 DE DE3810237A patent/DE3810237A1/de active Granted
- 1988-03-25 US US07/173,663 patent/US4892791A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-25 SE SE8801103A patent/SE501109C2/sv unknown
-
1989
- 1989-10-13 US US07/421,540 patent/US5137772A/en not_active Expired - Fee Related
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| DE3810237A1 (de) | 1988-10-06 |
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