JPH05339702A - 傾斜機能薄膜 - Google Patents
傾斜機能薄膜Info
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- JPH05339702A JPH05339702A JP3234803A JP23480391A JPH05339702A JP H05339702 A JPH05339702 A JP H05339702A JP 3234803 A JP3234803 A JP 3234803A JP 23480391 A JP23480391 A JP 23480391A JP H05339702 A JPH05339702 A JP H05339702A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属からセラミックスへの組織傾斜に加え
て、非晶質から結晶質への組織傾斜を有する薄膜を提供
する。 【構成】 非晶質材料と、この非晶質材料の成分を有す
る結晶質材料とから構成され、結晶質材料の濃度比が表
面から反対面にかけて連続的に変化している薄膜であ
る。非晶質材料は、特に、一般式：ＡｌａＭｂＬｎｃ
（Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇから選ばれる一
種もしくは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓ
ｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる一種もしくは
二種以上の元素またはＭｍ〈ミッシュメタル〉、ａ、
ｂ、ｃは原子％で５０≦ａ≦９５、０．５≦ｂ≦３５、
０．５≦ｃ≦２５）であるものがよい。 【効果】 本発明の薄膜は、機械的、電気的に優れた特
性を示すとともに、セラミック材料の欠点である延性を
緩和することができるので、電気電子材料、高強度材
料、耐高温材料などに使用できる。
て、非晶質から結晶質への組織傾斜を有する薄膜を提供
する。 【構成】 非晶質材料と、この非晶質材料の成分を有す
る結晶質材料とから構成され、結晶質材料の濃度比が表
面から反対面にかけて連続的に変化している薄膜であ
る。非晶質材料は、特に、一般式：ＡｌａＭｂＬｎｃ
（Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇから選ばれる一
種もしくは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓ
ｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる一種もしくは
二種以上の元素またはＭｍ〈ミッシュメタル〉、ａ、
ｂ、ｃは原子％で５０≦ａ≦９５、０．５≦ｂ≦３５、
０．５≦ｃ≦２５）であるものがよい。 【効果】 本発明の薄膜は、機械的、電気的に優れた特
性を示すとともに、セラミック材料の欠点である延性を
緩和することができるので、電気電子材料、高強度材
料、耐高温材料などに使用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質から結晶質への
組織傾斜を行った傾斜機能材料に関し、詳しく述べると
非晶質から結晶質への組織傾斜に加え、金属からセラミ
ックスへの構造傾斜を行った傾斜機能薄膜に関するもの
である。
組織傾斜を行った傾斜機能材料に関し、詳しく述べると
非晶質から結晶質への組織傾斜に加え、金属からセラミ
ックスへの構造傾斜を行った傾斜機能薄膜に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、高強度、高耐熱性などの優れた特
性を有する非晶質合金材料が液体急冷法等によって製造
されている。特に、特開平１−２７５７３２号公報に開
示されている、液体急冷法によって得られるアルミニウ
ム基非晶質合金材料は、高強度、高耐熱性、耐食性など
に優れた合金である。
性を有する非晶質合金材料が液体急冷法等によって製造
されている。特に、特開平１−２７５７３２号公報に開
示されている、液体急冷法によって得られるアルミニウ
ム基非晶質合金材料は、高強度、高耐熱性、耐食性など
に優れた合金である。
【０００３】また、一般に高強度、耐熱性材料として、
セラミック材料が知られている。
セラミック材料が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記、前者で述べた非
晶質合金材料は、金属材料の中では優れた強度などの特
性を示すが、セラミックスなどの材料と較べると低く、
改善の余地を残している。
晶質合金材料は、金属材料の中では優れた強度などの特
性を示すが、セラミックスなどの材料と較べると低く、
改善の余地を残している。
【０００５】また、後者で述べたセラミック材料は強度
の点で優れた特性を示すが、高い靭性が要求される材料
としては使用し難い。特に、薄膜として使用する場合、
上記高い靭性が要求される。
の点で優れた特性を示すが、高い靭性が要求される材料
としては使用し難い。特に、薄膜として使用する場合、
上記高い靭性が要求される。
【０００６】そこで、本発明は前記に鑑み、上記非晶質
合金材料より高強度を示し、かつ薄膜全体としては、上
記セラミック材料の欠点である延性が緩和される薄膜を
提供することを目的とするものである。
合金材料より高強度を示し、かつ薄膜全体としては、上
記セラミック材料の欠点である延性が緩和される薄膜を
提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも体
積率で５０％以上の非晶質相を有する非晶質材料とこの
非晶質材料の成分を有する結晶質材料とから構成され、
非晶質材料表面から非晶質材料中の結晶質材料の体積比
が連続的に変化し最終的にその表面が少なくとも窒化
物、酸化物または炭化物を含む結晶質材料により形成さ
れていることを特徴とする傾斜機能薄膜である。
積率で５０％以上の非晶質相を有する非晶質材料とこの
非晶質材料の成分を有する結晶質材料とから構成され、
非晶質材料表面から非晶質材料中の結晶質材料の体積比
が連続的に変化し最終的にその表面が少なくとも窒化
物、酸化物または炭化物を含む結晶質材料により形成さ
れていることを特徴とする傾斜機能薄膜である。
【０００８】本発明の非晶質材料としては、Ｔｉ−Ａｌ
−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｂなどの非晶質相を形成する合金が挙げ
られる。特には、一般式；ＡｌａＭｂＬｎｃ（ただし、
Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇから選ばれる一種も
しくは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，
Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる一種もしくは二種
以上の元素またはＭｍ〈ミッシュメタル〉、ａ、ｂ、ｃ
は原子パーセント５０≦ａ≦９５、０．５≦ｂ≦３５、
０．５≦ｃ≦２５）で示される非晶質材料が、比強度、
耐熱性等の諸特性の点で好ましい。
−Ｍｇ、Ｆｅ−Ｂなどの非晶質相を形成する合金が挙げ
られる。特には、一般式；ＡｌａＭｂＬｎｃ（ただし、
Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇから選ばれる一種も
しくは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｓｍ，
Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる一種もしくは二種
以上の元素またはＭｍ〈ミッシュメタル〉、ａ、ｂ、ｃ
は原子パーセント５０≦ａ≦９５、０．５≦ｂ≦３５、
０．５≦ｃ≦２５）で示される非晶質材料が、比強度、
耐熱性等の諸特性の点で好ましい。
【０００９】また、非晶質材料は、一般式：Ｔｉ１００
−ａＳｉａで示され、ａは原子パーセントで１０≦ａ≦
２５であるもの、一般式：Ｔｉ１００−ａ−ｂＳｉａＭ
ｂ（ただし、Ｍは遷移金属元素から選ばれる１種もしく
は２種以上の元素、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで１０
≦ａ≦２５、０＜ｂ≦５０）であるものが好ましい。上
記結晶質材料は少なくとも非晶質材料の成分を有する窒
化物、酸化物または炭化物（以下、セラミック材料と言
う）により構成されていることが高強度の薄膜を得る点
で重要である。また、主としてセラミック成分と、これ
に均一微細に分散される金属成分とによって、結晶質材
料を構成することにより強度的にも強く、結晶質材料表
面での密着強度に優れたものが得られる。さらに、本発
明の非晶質材料の成分を有するセラミック材料は、上記
非晶質材料を窒素、酸素、炭素等を含む反応性ガスによ
り、窒化、酸化、炭化することにより得られ、非晶質材
料の成分を有する材料とすることにより、薄膜を形成す
る際、これらの材料を蒸着しても、その成分拡散による
上記非晶質材料およびセラミック材料に特性上悪影響を
与えることはない。
−ａＳｉａで示され、ａは原子パーセントで１０≦ａ≦
２５であるもの、一般式：Ｔｉ１００−ａ−ｂＳｉａＭ
ｂ（ただし、Ｍは遷移金属元素から選ばれる１種もしく
は２種以上の元素、ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで１０
≦ａ≦２５、０＜ｂ≦５０）であるものが好ましい。上
記結晶質材料は少なくとも非晶質材料の成分を有する窒
化物、酸化物または炭化物（以下、セラミック材料と言
う）により構成されていることが高強度の薄膜を得る点
で重要である。また、主としてセラミック成分と、これ
に均一微細に分散される金属成分とによって、結晶質材
料を構成することにより強度的にも強く、結晶質材料表
面での密着強度に優れたものが得られる。さらに、本発
明の非晶質材料の成分を有するセラミック材料は、上記
非晶質材料を窒素、酸素、炭素等を含む反応性ガスによ
り、窒化、酸化、炭化することにより得られ、非晶質材
料の成分を有する材料とすることにより、薄膜を形成す
る際、これらの材料を蒸着しても、その成分拡散による
上記非晶質材料およびセラミック材料に特性上悪影響を
与えることはない。
【００１０】本発明の傾斜機能薄膜はスパッタリング
法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理的
気相蒸着法およびプラズマＣＶＤ法などの化学的気相蒸
着法により製造することができる。また、一端非晶質薄
膜を得て、目的とする雰囲気ガス中で、この一表面にレ
ーザーを照射することによっても得ることができる。
法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの物理的
気相蒸着法およびプラズマＣＶＤ法などの化学的気相蒸
着法により製造することができる。また、一端非晶質薄
膜を得て、目的とする雰囲気ガス中で、この一表面にレ
ーザーを照射することによっても得ることができる。
【００１１】また、本発明の傾斜機能薄膜は気相蒸着装
置内の不活性ガスまたはＨ2ガスに反応性ガスを徐々に
混入していくことにより（不活性ガスまたはＨ2ガスに
対する反応性ガスの分圧を大きくすることにより）得ら
れ、非晶質材料から徐々に非晶質材料の成分を有する結
晶質材料の濃度を多くし、最終的に非晶質から結晶質
（セラミックスを含む）に連続して変化した傾斜材料と
することができる。この過程について詳細に述べると、
膜を形成する物質が非晶質材料のみから、膜の厚さ方向
で徐々に非晶質材料中に上記結晶質材料が分散してい
き、この膜組成中の結晶質材料の割合が増加していき、
最終的に膜表面が結晶質材料から形成される傾斜材料と
なるものである。したがって、本発明の傾斜機能薄膜
は、金属からセラミックスへの材料傾斜に加え、非晶質
から結晶質への組織傾斜を行った薄膜である。上記不活
性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒなどが
あり、また反応性ガスとしては、Ｎ2、Ｏ2、ＮＨ3など
があり、これらの反応性ガスの中にＨ2を混入すること
により、気相蒸着装置内での蒸着粒子（原子、分子もし
くはクラスタ状態の粒子）との反応を促進する効果を奏
する。なお、上記において、真空蒸着法を用いる場合は
不活性ガスを装置内に混入せず、反応性ガスもしくは反
応性ガスとＨ2ガスの混合ガスを導入し、この量を多く
していくことにより本発明の薄膜を得ることができる。
置内の不活性ガスまたはＨ2ガスに反応性ガスを徐々に
混入していくことにより（不活性ガスまたはＨ2ガスに
対する反応性ガスの分圧を大きくすることにより）得ら
れ、非晶質材料から徐々に非晶質材料の成分を有する結
晶質材料の濃度を多くし、最終的に非晶質から結晶質
（セラミックスを含む）に連続して変化した傾斜材料と
することができる。この過程について詳細に述べると、
膜を形成する物質が非晶質材料のみから、膜の厚さ方向
で徐々に非晶質材料中に上記結晶質材料が分散してい
き、この膜組成中の結晶質材料の割合が増加していき、
最終的に膜表面が結晶質材料から形成される傾斜材料と
なるものである。したがって、本発明の傾斜機能薄膜
は、金属からセラミックスへの材料傾斜に加え、非晶質
から結晶質への組織傾斜を行った薄膜である。上記不活
性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒなどが
あり、また反応性ガスとしては、Ｎ2、Ｏ2、ＮＨ3など
があり、これらの反応性ガスの中にＨ2を混入すること
により、気相蒸着装置内での蒸着粒子（原子、分子もし
くはクラスタ状態の粒子）との反応を促進する効果を奏
する。なお、上記において、真空蒸着法を用いる場合は
不活性ガスを装置内に混入せず、反応性ガスもしくは反
応性ガスとＨ2ガスの混合ガスを導入し、この量を多く
していくことにより本発明の薄膜を得ることができる。
【００１２】本発明の傾斜機能薄膜は、基材に蒸着する
ことによりコーティング薄膜として、また前記基材を高
分子フィルムとすることにより、この基材のフィルムの
みを溶かし薄膜フィルムとして得ることができる。
ことによりコーティング薄膜として、また前記基材を高
分子フィルムとすることにより、この基材のフィルムの
みを溶かし薄膜フィルムとして得ることができる。
【００１３】さらに、マグネトロンスパッタ法を用いて
本発明を実施する場合について、図１に基づき具体的に
説明すると、スパッタガス（上記不活性ガス）を０．３
〜６．０Ｐａの低圧に保ったスパッタ装置１内に非晶質
形成合金からなるターゲット２（一極）を一方の電極と
し基材４と電極間距離４０〜８０ｍｍ隔てて対向させ、
その電極に２００〜５００Ｗのパワーを印加しプラズマ
を発生させる。この時、もう一方の電極としては、金属
製の真空容器３でも良く、または別個の電極（図示せ
ず）を設けることでもプラズマを発生させることができ
る。このプラズマ領域内またはプラズマ領域近傍に薄膜
を沈着させようとする基材４を配置し薄膜を形成させ
る。ここで例えば反応性ガスを０〜２０パーセント（容
量比）の範囲で変化させて、不活性ガスに混入すること
により薄膜中の前記合金に対する化合物（窒化物、酸化
物または炭化物）の濃度を制御する。基本的には不活性
ガスを封じ込めた密閉系でスパッタ蒸着が可能である
が、不活性ガスおよび不活性ガスと反応性ガスの分圧を
一定に保つため、真空ポンプによる排気口６からの排気
と同時に一定量（５０〜２００ｓｃｃｍ）の不活性ガス
および不活性ガスと反応性ガスを系内に吸気口７から注
入する手法が好ましい。なお、図１において、電源５は
高周波（ＲＦ）によるものを記載したが、直流（ＤＣ）
によるものを用いた場合、上記電極間に３００〜７００
Ｖの起電力を印加することにより、同様に本発明の薄膜
が得られる。
本発明を実施する場合について、図１に基づき具体的に
説明すると、スパッタガス（上記不活性ガス）を０．３
〜６．０Ｐａの低圧に保ったスパッタ装置１内に非晶質
形成合金からなるターゲット２（一極）を一方の電極と
し基材４と電極間距離４０〜８０ｍｍ隔てて対向させ、
その電極に２００〜５００Ｗのパワーを印加しプラズマ
を発生させる。この時、もう一方の電極としては、金属
製の真空容器３でも良く、または別個の電極（図示せ
ず）を設けることでもプラズマを発生させることができ
る。このプラズマ領域内またはプラズマ領域近傍に薄膜
を沈着させようとする基材４を配置し薄膜を形成させ
る。ここで例えば反応性ガスを０〜２０パーセント（容
量比）の範囲で変化させて、不活性ガスに混入すること
により薄膜中の前記合金に対する化合物（窒化物、酸化
物または炭化物）の濃度を制御する。基本的には不活性
ガスを封じ込めた密閉系でスパッタ蒸着が可能である
が、不活性ガスおよび不活性ガスと反応性ガスの分圧を
一定に保つため、真空ポンプによる排気口６からの排気
と同時に一定量（５０〜２００ｓｃｃｍ）の不活性ガス
および不活性ガスと反応性ガスを系内に吸気口７から注
入する手法が好ましい。なお、図１において、電源５は
高周波（ＲＦ）によるものを記載したが、直流（ＤＣ）
によるものを用いた場合、上記電極間に３００〜７００
Ｖの起電力を印加することにより、同様に本発明の薄膜
が得られる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００１５】実施例１ 真空アーク溶解炉によりＡｌ85Ｎｉ5Ｙ10の成分組成を
有するターゲットを溶製し、このターゲットをマグネト
ロンスパッタ蒸着装置内の電極（＋極）に対向させて配
置し、電極とターゲットの間に、ターゲットと４０ｍｍ
の距離でＡｌ板またはガラス板からなる被蒸着基材を配
置した。前記スパッタ装置内を真空ポンプにて排気した
後、同装置内にアルゴンガスを供給し、装置内のガス圧
（全圧）を０．６Ｐａとした。その状態でＤＣ電源に
０．３Ａの定電流を流し、スパッタ蒸着を行った。
有するターゲットを溶製し、このターゲットをマグネト
ロンスパッタ蒸着装置内の電極（＋極）に対向させて配
置し、電極とターゲットの間に、ターゲットと４０ｍｍ
の距離でＡｌ板またはガラス板からなる被蒸着基材を配
置した。前記スパッタ装置内を真空ポンプにて排気した
後、同装置内にアルゴンガスを供給し、装置内のガス圧
（全圧）を０．６Ｐａとした。その状態でＤＣ電源に
０．３Ａの定電流を流し、スパッタ蒸着を行った。
【００１６】（Ａ）．上記条件により１２０分間スパッ
タ蒸着した（装置内のガスはアルゴンガスのみであ
る）。（Ｂ）．これより、１８０分後に窒素ガス（反応
性ガス）が３．５×１０-2Ｐａになるように（ただし、
アルゴンガスと窒素ガスとの全圧は０．６Ｐａである）
徐々に窒素ガス濃度を増やしスパッタ蒸着した。
（Ｃ）．さらに、これより３００分後に窒素ガスが８．
１×１０-2Ｐａになるように徐々に窒素ガス濃度を増や
しスパッタ蒸着した。（Ｄ）．さらに、これより４２０
分後に窒素ガスが０．１４Ｐａになるように徐々に窒素
ガス濃度を増やしスパッタ蒸着した。
タ蒸着した（装置内のガスはアルゴンガスのみであ
る）。（Ｂ）．これより、１８０分後に窒素ガス（反応
性ガス）が３．５×１０-2Ｐａになるように（ただし、
アルゴンガスと窒素ガスとの全圧は０．６Ｐａである）
徐々に窒素ガス濃度を増やしスパッタ蒸着した。
（Ｃ）．さらに、これより３００分後に窒素ガスが８．
１×１０-2Ｐａになるように徐々に窒素ガス濃度を増や
しスパッタ蒸着した。（Ｄ）．さらに、これより４２０
分後に窒素ガスが０．１４Ｐａになるように徐々に窒素
ガス濃度を増やしスパッタ蒸着した。
【００１７】上記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程を連続的にへ
て得られた薄膜を電子顕微鏡で観察した結果、膜厚６０
μｍで一方側が約２０μｍのＡｌ85Ｎｉ5Ｙ10の非晶質
合金からなり、他方側が約７〜１０μｍのＡｌを主成分
とするセラミック材料からなり、これらの間では、組成
および組織が連続して傾斜していた。また、上記（Ａ）
〜（Ｄ）の各工程を連続的にへて得られた薄膜を、ガラ
ス板より剥離したものについて、薄膜Ｘ線回折を行っ
た。その結果を図２、図３に示す。図２は、薄膜の一方
側（裏面）より他方側（表面）に向かって測定した結果
であり、図３は、薄膜の他方側（表面）より一方側（裏
面）に向かって測定した結果である。なお、ここでαは
Ｘ線の進行方向に対しての薄膜の角度を示し、これによ
り膜の厚さ方向での一部分のみの組成を分析することが
できる。また、特に図３において膜表面より膜内部に向
かって、ピークが強く現れているのは、薄膜に対するＸ
線の侵入する深さが組成傾斜した膜であるため、薄膜の
表面から測定している薄膜内部までの情報量（ピーク）
が一度に現れ、薄膜の表面で形成されている組成物のピ
ークも強く現れてしまうためである。まず、図２の結果
から、α＝０．５〜２°の間で、非晶質特有のハローパ
ターンを示していることが分かるとともにα＝３°から
結晶を示すピークが現れ、徐々に結晶化が進んでいるこ
とが分かる（徐々にＡｌが結晶化していき、Ａｌのピー
クがはっきり現れてくる）。反面、図３では表面でＡ
ｌ、Ｎｉなどは、窒化している。図２および図３に示さ
れる間で、窒素ガスの変化とともに非晶質合金（Ａｌ−
Ｎｉ−Ｙ）から、これが徐々に結晶化された窒化物（Ａ
ｌＮ、ＹＮ）と結晶質金属（Ｙ、Ｎｉなど）との混合物
に変化していることが分かる。
て得られた薄膜を電子顕微鏡で観察した結果、膜厚６０
μｍで一方側が約２０μｍのＡｌ85Ｎｉ5Ｙ10の非晶質
合金からなり、他方側が約７〜１０μｍのＡｌを主成分
とするセラミック材料からなり、これらの間では、組成
および組織が連続して傾斜していた。また、上記（Ａ）
〜（Ｄ）の各工程を連続的にへて得られた薄膜を、ガラ
ス板より剥離したものについて、薄膜Ｘ線回折を行っ
た。その結果を図２、図３に示す。図２は、薄膜の一方
側（裏面）より他方側（表面）に向かって測定した結果
であり、図３は、薄膜の他方側（表面）より一方側（裏
面）に向かって測定した結果である。なお、ここでαは
Ｘ線の進行方向に対しての薄膜の角度を示し、これによ
り膜の厚さ方向での一部分のみの組成を分析することが
できる。また、特に図３において膜表面より膜内部に向
かって、ピークが強く現れているのは、薄膜に対するＸ
線の侵入する深さが組成傾斜した膜であるため、薄膜の
表面から測定している薄膜内部までの情報量（ピーク）
が一度に現れ、薄膜の表面で形成されている組成物のピ
ークも強く現れてしまうためである。まず、図２の結果
から、α＝０．５〜２°の間で、非晶質特有のハローパ
ターンを示していることが分かるとともにα＝３°から
結晶を示すピークが現れ、徐々に結晶化が進んでいるこ
とが分かる（徐々にＡｌが結晶化していき、Ａｌのピー
クがはっきり現れてくる）。反面、図３では表面でＡ
ｌ、Ｎｉなどは、窒化している。図２および図３に示さ
れる間で、窒素ガスの変化とともに非晶質合金（Ａｌ−
Ｎｉ−Ｙ）から、これが徐々に結晶化された窒化物（Ａ
ｌＮ、ＹＮ）と結晶質金属（Ｙ、Ｎｉなど）との混合物
に変化していることが分かる。
【００１８】又、上記のようにして得られた薄膜につい
て、その機械的特性を調べた。機械的特性はその硬度
（ヌープ硬さ：１０ｇ荷重）により評価した。その測定
は膜の断面での任意の点にて行った。その結果を図４に
示す。図４より硬度は一方側（金属材料側）より他表面
側（セラミックス）に向かって４００〜２７００（Ｈ
ｋ）と傾斜的に増加しているとともにセラミックス側に
向かうにしたがって急速に増加していることが分かる。
また、一方側が非晶質合金材料（Ａｌ−Ｎｉ−Ｙ）で形
成されていることにより、一方側は延性を示し、曲げな
どの応力が加わった場合でも他方側のセラミック材料に
亀裂などが生じにくく、セラミック材料の欠点である脆
性を緩和することができる。また、最表面が主として窒
化物により形成され、この中に金属成分が均一微細に分
散されていることにより、窒化物間の接合が強固になさ
れ、最表面における接合強度に優れた薄膜であった。さ
らに、薄膜の組成が傾斜していることによっても、より
上記欠点が緩和される。非晶質Ａｌ−Ｎｉ−Ｙは、１８
０°密着曲げできる延性を有する。
て、その機械的特性を調べた。機械的特性はその硬度
（ヌープ硬さ：１０ｇ荷重）により評価した。その測定
は膜の断面での任意の点にて行った。その結果を図４に
示す。図４より硬度は一方側（金属材料側）より他表面
側（セラミックス）に向かって４００〜２７００（Ｈ
ｋ）と傾斜的に増加しているとともにセラミックス側に
向かうにしたがって急速に増加していることが分かる。
また、一方側が非晶質合金材料（Ａｌ−Ｎｉ−Ｙ）で形
成されていることにより、一方側は延性を示し、曲げな
どの応力が加わった場合でも他方側のセラミック材料に
亀裂などが生じにくく、セラミック材料の欠点である脆
性を緩和することができる。また、最表面が主として窒
化物により形成され、この中に金属成分が均一微細に分
散されていることにより、窒化物間の接合が強固になさ
れ、最表面における接合強度に優れた薄膜であった。さ
らに、薄膜の組成が傾斜していることによっても、より
上記欠点が緩和される。非晶質Ａｌ−Ｎｉ−Ｙは、１８
０°密着曲げできる延性を有する。
【００１９】さらに、上記のようにして得られた薄膜に
ついて、その電気的特性を調べた。電気的特性はその膜
の厚さ方向での比抵抗の変化を調べることにより評価し
た。上記測定に際し、上記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程の任
意の点で中断した種々のサンプルを作製した。この結果
を図５に示す。図５より、膜の一方側から約４０μｍの
距離までは徐々に抵抗は上昇して行くが、それ以上では
完全な絶縁体となっていることが分かる。
ついて、その電気的特性を調べた。電気的特性はその膜
の厚さ方向での比抵抗の変化を調べることにより評価し
た。上記測定に際し、上記（Ａ）〜（Ｄ）の各工程の任
意の点で中断した種々のサンプルを作製した。この結果
を図５に示す。図５より、膜の一方側から約４０μｍの
距離までは徐々に抵抗は上昇して行くが、それ以上では
完全な絶縁体となっていることが分かる。
【００２０】本発明の傾斜機能薄膜は、非晶質合金側に
おいては、高耐食性、高光沢性などの優れた性質を示
す。
おいては、高耐食性、高光沢性などの優れた性質を示
す。
【００２１】実施例２ Ａｌ88Ｎｉ8Ｚｒ4のターゲットを用い上記実施例１と同
様にして膜厚６０μｍの傾斜機能薄膜を作製した。
様にして膜厚６０μｍの傾斜機能薄膜を作製した。
【００２２】この場合も同様に窒素ガスの変化とともに
非晶質合金（Ａｌ−Ｎｉ−Ｚｒ）から、これが徐々に結
晶化された窒化物（ＡｌＮ、ＺｒＮ）に変化していた。
非晶質合金（Ａｌ−Ｎｉ−Ｚｒ）から、これが徐々に結
晶化された窒化物（ＡｌＮ、ＺｒＮ）に変化していた。
【００２３】得られた薄膜について、上記実施例１と同
様にその機械的特性について調べた。この結果を図６に
示す。図６より硬度は一方側（金属材料側）より他表面
側（セラミックス）に向かって４５０〜２７００（Ｈ
ｋ）と傾斜的に増加しているとともにセラミックス側に
向かうにしたがって急速に増加していることが分かる。
上記に記載した非晶質Ａｌ−Ｎｉ−Ｚｒも、１８０°密
着曲げできる延性を有する。
様にその機械的特性について調べた。この結果を図６に
示す。図６より硬度は一方側（金属材料側）より他表面
側（セラミックス）に向かって４５０〜２７００（Ｈ
ｋ）と傾斜的に増加しているとともにセラミックス側に
向かうにしたがって急速に増加していることが分かる。
上記に記載した非晶質Ａｌ−Ｎｉ−Ｚｒも、１８０°密
着曲げできる延性を有する。
【００２４】上記実施例１及び２では非晶質合金からこ
の合金の主成分が結晶化され、これがセラミック化して
いるが、場合によっては非晶質合金の結晶化の過程にお
いて、非晶質合金の化合物（たとえば、実施例１ではＡ
ｌ−Ｎｉ−Ｙ−Ｎ、実施例２ではＡｌ−Ｎｉ−Ｚｒ−
Ｎ、これらの材料は、１８０°密着曲げできる延性を有
する）が形成される。
の合金の主成分が結晶化され、これがセラミック化して
いるが、場合によっては非晶質合金の結晶化の過程にお
いて、非晶質合金の化合物（たとえば、実施例１ではＡ
ｌ−Ｎｉ−Ｙ−Ｎ、実施例２ではＡｌ−Ｎｉ−Ｚｒ−
Ｎ、これらの材料は、１８０°密着曲げできる延性を有
する）が形成される。
【００２５】実施例３ Ｚｒ67Ｃｏ30Ｐｄ3のターゲットを用い上記実施例１と
は逆に基板に対し結晶化された酸化物より非晶質材料の
傾斜を行った。
は逆に基板に対し結晶化された酸化物より非晶質材料の
傾斜を行った。
【００２６】上記により得られた材料を用い水素燃焼試
験を行った結果、低い温度ほど活性な触媒があり、これ
らの材料は高活性の水素の接触燃焼用、窒素酸化物、硫
黄酸化物の還元用、フロンの分解用などとして優れた性
能を示し、傾斜材料とすることにより、触媒をセラミッ
ク材料に担持させる必要がなく、従来、セラミック材料
に粉末状の触媒をより多く担持させるのに較べて、より
有効である。また、触媒性能は表面をＡｒエッチングす
ることにより、より優れたものとなる。
験を行った結果、低い温度ほど活性な触媒があり、これ
らの材料は高活性の水素の接触燃焼用、窒素酸化物、硫
黄酸化物の還元用、フロンの分解用などとして優れた性
能を示し、傾斜材料とすることにより、触媒をセラミッ
ク材料に担持させる必要がなく、従来、セラミック材料
に粉末状の触媒をより多く担持させるのに較べて、より
有効である。また、触媒性能は表面をＡｒエッチングす
ることにより、より優れたものとなる。
【００２７】なお、上記実施例１、２および３ではＡｌ
系の非晶質形成材料を窒素ガスにより変化させた傾斜機
能薄膜およびＺｒ−Ｃｏ−Ｐｄ系非晶質形成材料を酸素
ガスにより変化させた傾斜機能薄膜についてのみ例示し
たが、非晶質形成材料がＴｉ−Ｓｉ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍ
ｇ、Ｆｅ−Ｂ系合金などでもよく、また窒素ガス、酸素
を炭素に変えてもよい。
系の非晶質形成材料を窒素ガスにより変化させた傾斜機
能薄膜およびＺｒ−Ｃｏ−Ｐｄ系非晶質形成材料を酸素
ガスにより変化させた傾斜機能薄膜についてのみ例示し
たが、非晶質形成材料がＴｉ−Ｓｉ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍ
ｇ、Ｆｅ−Ｂ系合金などでもよく、また窒素ガス、酸素
を炭素に変えてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明の傾斜機能薄膜
は、機械的、電気的に優れた特性を示すとともにセラミ
ック材料の欠点である脆性を緩和することができるの
で、電気電子材料、高強度材料、耐高温材料などとして
使用でき、産業上の種々の用途に供することができる。
は、機械的、電気的に優れた特性を示すとともにセラミ
ック材料の欠点である脆性を緩和することができるの
で、電気電子材料、高強度材料、耐高温材料などとして
使用でき、産業上の種々の用途に供することができる。
【図１】本発明の薄膜を製作するのに適した装置の説明
図である。
図である。
【図２】実施例の薄膜のＸ線回折結果を示すグラフであ
る。
る。
【図３】実施例の薄膜の図２とは逆方向のＸ線回折結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】実施例の機械的特性を示すグラフである。
【図５】実施例の電気的特性を示すグラフである。
【図６】他の実施例の機械的特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０１ Ｚ Ｃ２３Ｃ 16/32 7325−4Ｋ 16/34 7325−4Ｋ Ｃ０４Ｂ 35/56 Ｚ 35/58 １０６ Ｚ (71)出願人 000006828 吉田工業株式会社 東京都千代田区神田和泉町１番地 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉３丁目８−22 (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地川内住宅11 −806 (72)発明者 野崎 勝敏 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 山形 寛 富山県中新川郡立山町道源寺1008 (72)発明者 山口 正志 宮城県仙台市太白区鹿野３−24−23
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも体積率で５０％以上の非晶質
相を有する非晶質材料とこの非晶質材料の成分を有する
結晶質材料とから構成され、非晶質材料表面から非晶質
材料中の結晶質材料の体積比が連続的に変化し最終的に
その表面が少なくとも窒化物、酸化物または炭化物を含
む結晶質材料により形成されていることを特徴とする傾
斜機能薄膜。 - 【請求項２】 上記結晶質材料が窒化物、酸化物または
炭化物によりなるセラミック成分と均一微細に分散され
ている金属成分とからなる請求項１記載の傾斜機能薄
膜。 - 【請求項３】 非晶質材料が一般式；ＡｌａＭｂＬｎｃ
（ただし、Ｍ：Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃａ，Ｌｉ，Ｍｇから選ば
れる一種もしくは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｓｍ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａから選ばれる一種も
しくは二種以上の元素またはＭｍ〈ミッシュメタル〉、
ａ、ｂ、ｃは原子パーセントで５０≦ａ≦９５、０．５
≦ｂ≦３５、０．５≦ｃ≦２５）である請求項１記載の
傾斜機能薄膜。 - 【請求項４】 上記非晶質材料が一般式：Ｔｉ100-aＳ
ｉaで示され、ａは原子パーセントで１０≦ａ≦２５で
ある請求項１記載の傾斜機能薄膜。 - 【請求項５】 上記非晶質材料が一般式：Ｔｉ100-a-b
ＳｉaＭb（ただし、Ｍは遷移金属元素から選ばれる１種
もしくは２種以上の元素、ａ、ｂ、ｃは原子パーセント
で１０≦ａ≦２５、０＜ｂ≦５０）である請求項１記載
の傾斜機能薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234803A JP2696015B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 傾斜機能薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234803A JP2696015B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 傾斜機能薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05339702A true JPH05339702A (ja) | 1993-12-21 |
| JP2696015B2 JP2696015B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=16976635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3234803A Expired - Lifetime JP2696015B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 傾斜機能薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696015B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001140047A (ja) * | 1999-11-18 | 2001-05-22 | Ykk Corp | 表面硬化した非晶質合金製成形品及びその製造方法 |
| JP2008270825A (ja) * | 2001-03-27 | 2008-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | スパッタ装置及び成膜方法 |
| CN111441027A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-24 | 上海大学 | Fe70Nb10B20非晶合金薄膜的表面改性方法 |
| KR20230080666A (ko) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 주식회사 이엠엘 | Ti계 비정질, 결정질 합금 및 나노복합코팅 |
| WO2024026939A1 (zh) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 香港城市大学深圳福田研究院 | 一种聚合物复合材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63122533A (ja) * | 1986-11-03 | 1988-05-26 | オボニツク・シンセテイツク・マテイリアルズ・カンパニー・インコーポレーテツド | 被覆製品およびその製造方法 |
| JPH02221364A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 非酸化物セラミックスコーティング材料 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3234803A patent/JP2696015B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63122533A (ja) * | 1986-11-03 | 1988-05-26 | オボニツク・シンセテイツク・マテイリアルズ・カンパニー・インコーポレーテツド | 被覆製品およびその製造方法 |
| JPH02221364A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 非酸化物セラミックスコーティング材料 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001140047A (ja) * | 1999-11-18 | 2001-05-22 | Ykk Corp | 表面硬化した非晶質合金製成形品及びその製造方法 |
| JP2008270825A (ja) * | 2001-03-27 | 2008-11-06 | Sanyo Electric Co Ltd | スパッタ装置及び成膜方法 |
| CN111441027A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-24 | 上海大学 | Fe70Nb10B20非晶合金薄膜的表面改性方法 |
| CN111441027B (zh) * | 2020-05-28 | 2022-01-11 | 上海大学 | Fe70Nb10B20非晶合金薄膜的表面改性方法 |
| KR20230080666A (ko) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | 주식회사 이엠엘 | Ti계 비정질, 결정질 합금 및 나노복합코팅 |
| WO2024026939A1 (zh) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 香港城市大学深圳福田研究院 | 一种聚合物复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2696015B2 (ja) | 1998-01-14 |
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