JPH06264214A - 被覆非鉄金属部材 - Google Patents
被覆非鉄金属部材Info
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- JPH06264214A JPH06264214A JP5199393A JP5199393A JPH06264214A JP H06264214 A JPH06264214 A JP H06264214A JP 5199393 A JP5199393 A JP 5199393A JP 5199393 A JP5199393 A JP 5199393A JP H06264214 A JPH06264214 A JP H06264214A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 耐磨耗性皮膜を有する非鉄金属部材におい
て、該皮膜は、金属層とセラミックス層とから成る２層
状の構成単位が少なくとも２単位積層されて成り、金属
層は周期律表IVａ、VaまたはVIａ族の０．１〜１μｍ厚
の層であり、セラミックス層は金属層と同じ金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物または酸化物の０．３〜１．５μ
ｍ厚の層であり、全体膜厚が２〜６μｍであることを特
徴とする被覆非鉄金属部材である。 【効果】 非鉄金属母材上へ密着性のよいセラミックス
層を被覆させることができるので、皮膜の厚膜化によっ
て良好な耐磨耗性及び表面硬度を有する被覆非鉄金属部
材を得ることができる。
て、該皮膜は、金属層とセラミックス層とから成る２層
状の構成単位が少なくとも２単位積層されて成り、金属
層は周期律表IVａ、VaまたはVIａ族の０．１〜１μｍ厚
の層であり、セラミックス層は金属層と同じ金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物または酸化物の０．３〜１．５μ
ｍ厚の層であり、全体膜厚が２〜６μｍであることを特
徴とする被覆非鉄金属部材である。 【効果】 非鉄金属母材上へ密着性のよいセラミックス
層を被覆させることができるので、皮膜の厚膜化によっ
て良好な耐磨耗性及び表面硬度を有する被覆非鉄金属部
材を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐磨耗部材や摺動部材な
どとして適用される耐磨耗性及び表面硬度に優れた被覆
非鉄金属部材に関する。
どとして適用される耐磨耗性及び表面硬度に優れた被覆
非鉄金属部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】銅、アルミニウム、ニッケル及びそれら
の合金などの非鉄金属部材では、表面硬度が不十分であ
るため、表面に硬質セラミックス皮膜を被覆させて、耐
磨耗性及び表面硬度を高める方法がある。これらセラミ
ックス皮膜はＴｉＮ、ＴｉＣなどの単一層によって構成
されていることが多い。
の合金などの非鉄金属部材では、表面硬度が不十分であ
るため、表面に硬質セラミックス皮膜を被覆させて、耐
磨耗性及び表面硬度を高める方法がある。これらセラミ
ックス皮膜はＴｉＮ、ＴｉＣなどの単一層によって構成
されていることが多い。
【０００３】しかし、軟質な非鉄金属母材上にセラミッ
クス皮膜を被覆させることによって同母材に十分な耐磨
耗性及び表面硬度を付与させるには皮膜の厚膜化が必要
であるが、単一層で厚膜化を行うと膜応力が増加し皮膜
と母材との密着性が不十分となる欠点がある。
クス皮膜を被覆させることによって同母材に十分な耐磨
耗性及び表面硬度を付与させるには皮膜の厚膜化が必要
であるが、単一層で厚膜化を行うと膜応力が増加し皮膜
と母材との密着性が不十分となる欠点がある。
【０００４】厚膜化により表面硬度を向上させる方法と
しては、特開平１−１３９７５４号に記述されているよ
うに、スチールや非鉄金属母材にチタン層と窒化チタン
層とを交互に積層させて成る多層コーティングを形成す
ることにより、全体膜厚を１０μｍ以上に厚膜化し、耐
磨耗性を向上させるという方法がある。
しては、特開平１−１３９７５４号に記述されているよ
うに、スチールや非鉄金属母材にチタン層と窒化チタン
層とを交互に積層させて成る多層コーティングを形成す
ることにより、全体膜厚を１０μｍ以上に厚膜化し、耐
磨耗性を向上させるという方法がある。
【０００５】しかし、この方法によると下記のような問
題が生じる。すなわち、１０μｍ以上の過度の厚膜化を
行うと、母材がＡｌ、Ｎｉのような熱膨張係数の大きい
もの（熱膨張係数＝１５〜２５×１０-6／Ｋ）である場
合、例えばＴｉＮ膜（熱膨張係数＝９×１０-6／Ｋ）の
ように熱膨張係数が１桁小さい無機膜を母材に被覆する
と、母材と皮膜の間に生じる応力のために両者間の密着
性が低下する難点がある。
題が生じる。すなわち、１０μｍ以上の過度の厚膜化を
行うと、母材がＡｌ、Ｎｉのような熱膨張係数の大きい
もの（熱膨張係数＝１５〜２５×１０-6／Ｋ）である場
合、例えばＴｉＮ膜（熱膨張係数＝９×１０-6／Ｋ）の
ように熱膨張係数が１桁小さい無機膜を母材に被覆する
と、母材と皮膜の間に生じる応力のために両者間の密着
性が低下する難点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点を克服すべく十分な皮膜密着性を有し、しかも皮膜
の厚膜化によって良好な耐磨耗性及び表面硬度を有する
被覆非鉄金属部材を提供することである。
欠点を克服すべく十分な皮膜密着性を有し、しかも皮膜
の厚膜化によって良好な耐磨耗性及び表面硬度を有する
被覆非鉄金属部材を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による被覆非鉄金
属部材は、耐磨耗性皮膜を有する非鉄金属部材におい
て、該皮膜は、金属層とセラミックス層とから成る２層
状の構成単位が少なくとも２単位積層されて成り、金属
層は周期律表IVａ、VaまたはVIａ族の０．１〜１μｍ厚
の層であり、セラミックス層は金属層と同じ金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物または酸化物の０．３〜１．５μ
ｍ厚の層であり、全体膜厚が２〜６μｍであることを特
徴とするものである。
属部材は、耐磨耗性皮膜を有する非鉄金属部材におい
て、該皮膜は、金属層とセラミックス層とから成る２層
状の構成単位が少なくとも２単位積層されて成り、金属
層は周期律表IVａ、VaまたはVIａ族の０．１〜１μｍ厚
の層であり、セラミックス層は金属層と同じ金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物または酸化物の０．３〜１．５μ
ｍ厚の層であり、全体膜厚が２〜６μｍであることを特
徴とするものである。
【０００８】被覆が施される非鉄金属母材は、アルミニ
ウム、銅、ニッケル及びそれらの合金などである。非鉄
金属母材とこれに被覆された皮膜との密着性を向上させ
るために、皮膜形成前に予め同母材の皮膜形成面を有機
溶剤で洗浄し、さらに減圧下でＡｒなどの不活性ガスも
しくはＴｉなどの金属イオンでボンバード処理しておく
のが好ましい。
ウム、銅、ニッケル及びそれらの合金などである。非鉄
金属母材とこれに被覆された皮膜との密着性を向上させ
るために、皮膜形成前に予め同母材の皮膜形成面を有機
溶剤で洗浄し、さらに減圧下でＡｒなどの不活性ガスも
しくはＴｉなどの金属イオンでボンバード処理しておく
のが好ましい。
【０００９】母材上に金属層を構成する金属は、周期律
表IVａ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Va族のＶ、Ｎｂ、Ｔａ、
VIａ族のＣｒ、Ｍｏ、Ｗなどである。セラミックス層
は、金属層を構成する金属と同じ金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物、酸化物のいずれかにより構成されてい
る。
表IVａ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Va族のＶ、Ｎｂ、Ｔａ、
VIａ族のＣｒ、Ｍｏ、Ｗなどである。セラミックス層
は、金属層を構成する金属と同じ金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物、酸化物のいずれかにより構成されてい
る。
【００１０】金属層の厚みは好ましくは０．１〜１．０
μｍ、より好ましくは０．１５〜０．６μｍである。こ
の厚みが上記範囲より小さい場合は金属層がその上層の
セラミックス層の応力に耐えられず剥離が生じ、またこ
の範囲より大きい場合は皮膜全体に対する金属の比率が
大きくなるため耐磨耗性が期待できない。
μｍ、より好ましくは０．１５〜０．６μｍである。こ
の厚みが上記範囲より小さい場合は金属層がその上層の
セラミックス層の応力に耐えられず剥離が生じ、またこ
の範囲より大きい場合は皮膜全体に対する金属の比率が
大きくなるため耐磨耗性が期待できない。
【００１１】セラミックス層の厚みは好ましくは０．３
〜１．５μｍ、より好ましくは０．４〜１μｍである。
この厚みが上記範囲より小さい場合は上述した理由と同
じで皮膜全体に対する金属の比率が大きくなりすぎるた
め耐磨耗性が期待できず、またこの範囲より大きい場合
はセラミックス層の大きな内部応力により皮膜の剥離が
生じる。
〜１．５μｍ、より好ましくは０．４〜１μｍである。
この厚みが上記範囲より小さい場合は上述した理由と同
じで皮膜全体に対する金属の比率が大きくなりすぎるた
め耐磨耗性が期待できず、またこの範囲より大きい場合
はセラミックス層の大きな内部応力により皮膜の剥離が
生じる。
【００１２】耐磨耗性皮膜の全体膜厚は２〜６μｍであ
る。この全体膜厚が２μｍ以下であると表面硬度が不十
分であり、また６μｍを越えると皮膜全体の残留応力が
大きくなりすぎて微細なクラックが発生し易くなる。
る。この全体膜厚が２μｍ以下であると表面硬度が不十
分であり、また６μｍを越えると皮膜全体の残留応力が
大きくなりすぎて微細なクラックが発生し易くなる。
【００１３】上記皮膜の被覆方法としては真空蒸着法、
スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理
的蒸着（ＰＶＤ）法及び化学的蒸着（ＣＶＤ）法のいず
れを用いてもよく、好ましくは成膜速度、加熱温度の点
でイオンプレーティング法が適用される。
スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理
的蒸着（ＰＶＤ）法及び化学的蒸着（ＣＶＤ）法のいず
れを用いてもよく、好ましくは成膜速度、加熱温度の点
でイオンプレーティング法が適用される。
【００１４】イオンプレーティングの方式としては、特
に限定はなく、従来公知の方式が使用でき、例えば高周
波励起法、中空陰極放電法、アーク放電法などの方式が
挙げられる。なお、これら各方式の相違点は金属の蒸発
方法及び蒸発粒子のイオン化方法が異なっている点にあ
る。
に限定はなく、従来公知の方式が使用でき、例えば高周
波励起法、中空陰極放電法、アーク放電法などの方式が
挙げられる。なお、これら各方式の相違点は金属の蒸発
方法及び蒸発粒子のイオン化方法が異なっている点にあ
る。
【００１５】イオンプレーティング法によって金属層を
形成するには、まず形成したい蒸着材料の金属を入れた
水冷るつぼ及び母材が収容された真空容器を１×１０-5
Ｔｏｒｒ以下に排気する。ついで、蒸着材料金属を溶融
加熱などによって蒸発させ、イオン化手段（例えばイオ
ン化フィラメント、電極）によって金属の蒸発粒子をイ
オン化する。これと同時に、予め所望の温度に加熱して
おいた母材に２５〜１０００Ｖの直流電圧を印加し、イ
オン化された金属蒸発粒子を母材上に蒸着させ金属層を
形成する。
形成するには、まず形成したい蒸着材料の金属を入れた
水冷るつぼ及び母材が収容された真空容器を１×１０-5
Ｔｏｒｒ以下に排気する。ついで、蒸着材料金属を溶融
加熱などによって蒸発させ、イオン化手段（例えばイオ
ン化フィラメント、電極）によって金属の蒸発粒子をイ
オン化する。これと同時に、予め所望の温度に加熱して
おいた母材に２５〜１０００Ｖの直流電圧を印加し、イ
オン化された金属蒸発粒子を母材上に蒸着させ金属層を
形成する。
【００１６】イオンプレーティング法によってセラミッ
クス層を形成するには、まず金属層を構成する金属と同
じ蒸着用金属を入れた水冷るつぼ及び母材が収容された
真空容器を１×１０-5Ｔｏｒｒ以下に排気する。つい
で、蒸着材料金属を溶融加熱などによって蒸発させ、イ
オン化手段（例えばイオン化フィラメント、電極）によ
って蒸発粒子をイオン化する。これと同時に、反応性ガ
ス（例えば炭化物の場合はアセチレンガス、窒化物の場
合は窒素ガス、炭窒化物の場合は窒素とアセチレンの混
合ガス、酸化物の場合は酸素ガス）を１×１０-4〜３×
１０-3Ｔｏｒｒの分圧になるように真空容器内に導入す
る。また、予め所望の温度に加熱させておいた母材に２
５〜１０００Ｖの直流電圧を印加し、イオン化された金
属蒸発粒子と反応性ガスとを反応させて得られた化合物
を母材上に蒸着させ、目的とするセラミックス層を形成
する。
クス層を形成するには、まず金属層を構成する金属と同
じ蒸着用金属を入れた水冷るつぼ及び母材が収容された
真空容器を１×１０-5Ｔｏｒｒ以下に排気する。つい
で、蒸着材料金属を溶融加熱などによって蒸発させ、イ
オン化手段（例えばイオン化フィラメント、電極）によ
って蒸発粒子をイオン化する。これと同時に、反応性ガ
ス（例えば炭化物の場合はアセチレンガス、窒化物の場
合は窒素ガス、炭窒化物の場合は窒素とアセチレンの混
合ガス、酸化物の場合は酸素ガス）を１×１０-4〜３×
１０-3Ｔｏｒｒの分圧になるように真空容器内に導入す
る。また、予め所望の温度に加熱させておいた母材に２
５〜１０００Ｖの直流電圧を印加し、イオン化された金
属蒸発粒子と反応性ガスとを反応させて得られた化合物
を母材上に蒸着させ、目的とするセラミックス層を形成
する。
【００１７】反応性ガスの分圧が１×１０-4Ｔｏｒｒ以
下であると形成された皮膜が硬度の低い粗な膜になりや
すく、また３×１０-3Ｔｏｒｒより大きい場合は結晶粒
子の肥大化により粗雑な膜となり、硬度低下がみられ
る。
下であると形成された皮膜が硬度の低い粗な膜になりや
すく、また３×１０-3Ｔｏｒｒより大きい場合は結晶粒
子の肥大化により粗雑な膜となり、硬度低下がみられ
る。
【００１８】母材印加電圧については２５Ｖ以下では皮
膜の緻密化が不足で、１０００Ｖより大きいときは皮膜
表面でスパッタ現象が大きく支配し表面が粗化してしま
う。母材の加熱温度は非鉄金属の熱による硬度低下、及
び熱膨張係数が大きいことにより生じる密着力低下を考
慮しなければならないが、最低でも１５０℃でなければ
皮膜形成に支障を来たす。好ましい加熱温度は２００〜
３５０℃である。
膜の緻密化が不足で、１０００Ｖより大きいときは皮膜
表面でスパッタ現象が大きく支配し表面が粗化してしま
う。母材の加熱温度は非鉄金属の熱による硬度低下、及
び熱膨張係数が大きいことにより生じる密着力低下を考
慮しなければならないが、最低でも１５０℃でなければ
皮膜形成に支障を来たす。好ましい加熱温度は２００〜
３５０℃である。
【００１９】イオンプレーティング法によって金属層と
セラミックス層とから成る２層状の構成単位が少なくと
も２単位積層されて成る皮膜を形成するには、まず、反
応性ガスを導入せずに上記条件で操作を行って金属層を
形成し、ついで、反応性ガスを真空容器内に導入し、上
記条件で操作を行ってセラミックス皮膜を形成し、以下
この操作を繰り返す。金属層とセラミックス層とから成
る２層状の構成単位は少なくとも２単位、好ましくは３
単位以上非鉄金属母材上に積層される。
セラミックス層とから成る２層状の構成単位が少なくと
も２単位積層されて成る皮膜を形成するには、まず、反
応性ガスを導入せずに上記条件で操作を行って金属層を
形成し、ついで、反応性ガスを真空容器内に導入し、上
記条件で操作を行ってセラミックス皮膜を形成し、以下
この操作を繰り返す。金属層とセラミックス層とから成
る２層状の構成単位は少なくとも２単位、好ましくは３
単位以上非鉄金属母材上に積層される。
【００２０】尚、金属層、及び金属炭化物、金属窒化
物、金属炭窒化物、金属酸化物から成るセラミックス層
をそれぞれ形成する場合の条件の違いは、反応性ガスの
有無及びその種類の相異だけであり、他の条件は同じで
ある。
物、金属炭窒化物、金属酸化物から成るセラミックス層
をそれぞれ形成する場合の条件の違いは、反応性ガスの
有無及びその種類の相異だけであり、他の条件は同じで
ある。
【００２１】また、さらに密着性を向上させる方法とし
て、上記積層皮膜と非鉄金属母材との間にその母材の主
成分、例えばＡｌあるいはＡｌ合金であれば主成分であ
るＡｌから成る層を０．０１〜１μｍ厚程度で設けるこ
とも好ましい。この中間層の形成によって母材との界面
に同種物質のアンカー効果をもたらし、さらにその中間
層が活性であるから本発明による被覆金属との密着力も
強固になる。
て、上記積層皮膜と非鉄金属母材との間にその母材の主
成分、例えばＡｌあるいはＡｌ合金であれば主成分であ
るＡｌから成る層を０．０１〜１μｍ厚程度で設けるこ
とも好ましい。この中間層の形成によって母材との界面
に同種物質のアンカー効果をもたらし、さらにその中間
層が活性であるから本発明による被覆金属との密着力も
強固になる。
【００２２】
【作用】本発明では、非鉄金属母材上に金属層とセラミ
ックス層とから成る２層状の構成単位を少なくとも２単
位積層させることにより、同母材上に密着性に優れた厚
膜を被覆することができる。
ックス層とから成る２層状の構成単位を少なくとも２単
位積層させることにより、同母材上に密着性に優れた厚
膜を被覆することができる。
【００２３】非鉄金属母材上にセラミックス皮膜を被覆
した場合、前述したように、同母材と膜の熱膨張係数
差、及びセラミックス皮膜の大きな内部応力（圧縮応
力）により膜に大きな残留応力が発生する。このため母
材上にセラミックス皮膜を密着性よく厚膜に被覆させる
ことは困難である。
した場合、前述したように、同母材と膜の熱膨張係数
差、及びセラミックス皮膜の大きな内部応力（圧縮応
力）により膜に大きな残留応力が発生する。このため母
材上にセラミックス皮膜を密着性よく厚膜に被覆させる
ことは困難である。
【００２４】これに対し、本発明では異種材料での積層
を行う。すなわち、非鉄金属母材上に、熱膨張係数差を
小さくし、しかも皮膜の内部応力を小さくするように、
内部応力が小さくて引っ張り応力として働く金属層を形
成し、該金属層の上にこれと同じ金属の窒化物、炭化
物、炭窒化物または酸化物からなり圧縮応力を示すセラ
ミックス層を形成し、これら２種類の層から成る２層状
の構成単位を少なくとも２単位積層させることによって
金属層とセラミックス層間との応力の相殺を起こさせ、
さらに熱膨張係数差も小さくなるようにすることによっ
て、残留応力を抑制させつつ厚膜化させることができ
る。
を行う。すなわち、非鉄金属母材上に、熱膨張係数差を
小さくし、しかも皮膜の内部応力を小さくするように、
内部応力が小さくて引っ張り応力として働く金属層を形
成し、該金属層の上にこれと同じ金属の窒化物、炭化
物、炭窒化物または酸化物からなり圧縮応力を示すセラ
ミックス層を形成し、これら２種類の層から成る２層状
の構成単位を少なくとも２単位積層させることによって
金属層とセラミックス層間との応力の相殺を起こさせ、
さらに熱膨張係数差も小さくなるようにすることによっ
て、残留応力を抑制させつつ厚膜化させることができ
る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明するために、そ
の実施例を示す。
の実施例を示す。
【００２６】皮膜形成方法としてはイオンプレーティン
グ法を採用し、母材をトリクレンを用いて超音波洗浄
し、表面の油分を除去した後、高真空アーク放電形イオ
ンプレーティング装置（神港精機社製、型式；ＡＩ−８
５０ＳＥ）を用いて、所要成膜条件にて皮膜を形成し
た。また、金属層及びセラミックス層の厚み測定は、蛍
光Ｘ線微小部膜厚計（セイコー電子工業社製、型式；Ｓ
ＦＴ−１５７）により行った。
グ法を採用し、母材をトリクレンを用いて超音波洗浄
し、表面の油分を除去した後、高真空アーク放電形イオ
ンプレーティング装置（神港精機社製、型式；ＡＩ−８
５０ＳＥ）を用いて、所要成膜条件にて皮膜を形成し
た。また、金属層及びセラミックス層の厚み測定は、蛍
光Ｘ線微小部膜厚計（セイコー電子工業社製、型式；Ｓ
ＦＴ−１５７）により行った。
【００２７】実施例１ ａ） まず、非鉄金属母材としてＡｌ材（３０×３０×
３ｍｍ；純度９９．５％）と、蒸着材料としてＴｉを真
空容器内に置いて、容器内を１×１０-5Ｔｏｒｒになる
まで真空にすると同時に、Ａｌ材を２００℃まで加熱し
た。次にＡｌ材に３００Ｖの電圧を印加し、Ａｌ材の表
面処理のためにＡｒガスを０．１Ｔｏｒｒの条件で導入
し、２０分間ボンバード処理を行い、Ａｌ材の表面を清
浄にした。 ｂ） 次に、Ａｌ材の加熱温度を２００℃に維持し、Ａ
ｌ材に３００Ｖの電圧を印加しながら、Ｔｉを蒸発さ
せ、３×１０-5Ｔｏｒｒの条件でＴｉ層が０．３μｍ厚
となるまでイオンプレーティングによって同層を蒸着さ
せた。こうして金属層を形成した。
３ｍｍ；純度９９．５％）と、蒸着材料としてＴｉを真
空容器内に置いて、容器内を１×１０-5Ｔｏｒｒになる
まで真空にすると同時に、Ａｌ材を２００℃まで加熱し
た。次にＡｌ材に３００Ｖの電圧を印加し、Ａｌ材の表
面処理のためにＡｒガスを０．１Ｔｏｒｒの条件で導入
し、２０分間ボンバード処理を行い、Ａｌ材の表面を清
浄にした。 ｂ） 次に、Ａｌ材の加熱温度を２００℃に維持し、Ａ
ｌ材に３００Ｖの電圧を印加しながら、Ｔｉを蒸発さ
せ、３×１０-5Ｔｏｒｒの条件でＴｉ層が０．３μｍ厚
となるまでイオンプレーティングによって同層を蒸着さ
せた。こうして金属層を形成した。
【００２８】ｃ） 次に、Ａｌ材の加熱温度を２００℃
に維持し、Ａｌ材に３００Ｖの電圧を印加しながら、Ｔ
ｉを蒸発させると共に反応ガスとして窒素ガスを全圧が
７×１０-4Ｔｏｒｒとなるように導入し、ＴｉＮ層が
０．７μｍ厚となるまでイオンプレーティングによっ
て、同層を蒸着させた。こうしてセラミックス層を形成
した。
に維持し、Ａｌ材に３００Ｖの電圧を印加しながら、Ｔ
ｉを蒸発させると共に反応ガスとして窒素ガスを全圧が
７×１０-4Ｔｏｒｒとなるように導入し、ＴｉＮ層が
０．７μｍ厚となるまでイオンプレーティングによっ
て、同層を蒸着させた。こうしてセラミックス層を形成
した。
【００２９】ｄ） 次に、Ｎ2 ガスの導入を止め、再び
前述のＴｉ層生成条件でＴｉ層を０．３μｍ厚蒸着させ
た。次に前述と同様にしてＴｉＮ層を０．７μｍ厚蒸着
させた。
前述のＴｉ層生成条件でＴｉ層を０．３μｍ厚蒸着させ
た。次に前述と同様にしてＴｉＮ層を０．７μｍ厚蒸着
させた。
【００３０】さらに、同様にしてＴｉ０．３μｍ厚、Ｔ
ｉＮ０．７μｍ厚の層を蒸着させた。
ｉＮ０．７μｍ厚の層を蒸着させた。
【００３１】こうして、母材上に金属層とセラミックス
層とから成る２層状の構成単位を３単位積層させて、全
体膜厚３．０μｍの皮膜を形成した。
層とから成る２層状の構成単位を３単位積層させて、全
体膜厚３．０μｍの皮膜を形成した。
【００３２】実施例２ 実施例１と同じ方法で、母材上に２層状の構成単位を５
単位積層させて、全体膜厚５μｍの皮膜を形成した。
単位積層させて、全体膜厚５μｍの皮膜を形成した。
【００３３】実施例３ 実施例１と同じ方法で、金属層としてＴｉを０．５μｍ
厚、セラミックス層としてＴｉＮを０．５μｍ厚それぞ
れ蒸着させ、これらの層から成る構成単位を３単位積層
させて、全体膜厚を３μｍの皮膜を形成した。
厚、セラミックス層としてＴｉＮを０．５μｍ厚それぞ
れ蒸着させ、これらの層から成る構成単位を３単位積層
させて、全体膜厚を３μｍの皮膜を形成した。
【００３４】実施例４ 実施例３と同じ方法で、母材上に２層状の構成単位を５
単位積層させて、全体膜厚５μｍの皮膜を形成した。
単位積層させて、全体膜厚５μｍの皮膜を形成した。
【００３５】実施例５ 反応ガスとしてＮ2 ガスの代わりにアセチレンガスを用
い、アセチレンガス導入時の全圧をやはり７×１０-4Ｔ
ｏｒｒとした以外は実施例１と同じ方法で、金属層とし
てＴｉを０．３μｍ厚、セラミックス層としてＴｉＣを
０．７μｍ厚それぞれ蒸着させ、これらの層から成る２
層状の構成単位を５単位積層させて全体膜厚５μｍの皮
膜を形成した。
い、アセチレンガス導入時の全圧をやはり７×１０-4Ｔ
ｏｒｒとした以外は実施例１と同じ方法で、金属層とし
てＴｉを０．３μｍ厚、セラミックス層としてＴｉＣを
０．７μｍ厚それぞれ蒸着させ、これらの層から成る２
層状の構成単位を５単位積層させて全体膜厚５μｍの皮
膜を形成した。
【００３６】実施例６ 反応ガスとして窒素ガスとアセチレンガスの１：１の混
合ガスを用い、該混合ガス導入時の全圧をやはり７×１
０-4Ｔｏｒｒとした以外は実施例１と同じ方法で、金属
層としてＴｉを０．３μｍ厚、セラミックス層としてＴ
ｉＣＮを０．７μｍ厚それぞれ蒸着させ、これらの層か
ら成る２層状の構成単位を５単位積層させて全体膜厚５
μｍの皮膜を形成した。
合ガスを用い、該混合ガス導入時の全圧をやはり７×１
０-4Ｔｏｒｒとした以外は実施例１と同じ方法で、金属
層としてＴｉを０．３μｍ厚、セラミックス層としてＴ
ｉＣＮを０．７μｍ厚それぞれ蒸着させ、これらの層か
ら成る２層状の構成単位を５単位積層させて全体膜厚５
μｍの皮膜を形成した。
【００３７】実施例７ 実施例１のａ）工程と同じ操作を行い、その後、蒸着材
料としてＡｌを用い真空度を５×１０-5Ｔｏｒｒとした
点を除いて実施例１のｂ）工程と同じ操作を行って、母
材上に０．３μｍ厚の中間層を形成した。
料としてＡｌを用い真空度を５×１０-5Ｔｏｒｒとした
点を除いて実施例１のｂ）工程と同じ操作を行って、母
材上に０．３μｍ厚の中間層を形成した。
【００３８】以下、実施例１のｂ）、ｃ）及びｄ）工程
と同じ操作を行い、中間層の上に０．３μｍ厚のＴｉ金
属層と０．７μｍ厚のＴｉＮセラミックス層とから成る
２層状の構成単位を３単位積層させ、皮膜を形成した。
全体膜厚は３．３μｍであった。
と同じ操作を行い、中間層の上に０．３μｍ厚のＴｉ金
属層と０．７μｍ厚のＴｉＮセラミックス層とから成る
２層状の構成単位を３単位積層させ、皮膜を形成した。
全体膜厚は３．３μｍであった。
【００３９】比較例１ 実施例１のｂ）工程においてＴｉ層の厚みを０．５μｍ
とし、ｃ）工程においてＴｉＮ層の厚みを０．５μｍと
し、ｄ）工程においてＴｉ金属層とＴｉＮセラミックス
層とから成る２層状の構成単位を１０単位積層させた点
を除いて、実施例１と同じ操作を行い、全体膜厚１０μ
ｍの皮膜を形成した。
とし、ｃ）工程においてＴｉＮ層の厚みを０．５μｍと
し、ｄ）工程においてＴｉ金属層とＴｉＮセラミックス
層とから成る２層状の構成単位を１０単位積層させた点
を除いて、実施例１と同じ操作を行い、全体膜厚１０μ
ｍの皮膜を形成した。
【００４０】比較例２ Ｔｉ層の厚みを１．０μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを１．
０μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を５単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚１０μｍの皮膜を
形成した。
０μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を５単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚１０μｍの皮膜を
形成した。
【００４１】比較例３ Ｔｉ層の厚みを１．１５μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを
０．６μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層と
から成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除い
て、比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚１．５μｍの
皮膜を形成した。 比較例４ Ｔｉ層の厚みを０．２μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを０．
８μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を７単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚７μｍの皮膜を形
成した。
０．６μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層と
から成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除い
て、比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚１．５μｍの
皮膜を形成した。 比較例４ Ｔｉ層の厚みを０．２μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを０．
８μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を７単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚７μｍの皮膜を形
成した。
【００４２】比較例５ Ｔｉ層の厚みを１．０μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを２．
０μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を１単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３μｍの皮膜を形
成した。
０μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を１単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３μｍの皮膜を形
成した。
【００４３】比較例６ Ｔｉ層の厚みを０．０５μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを
０．５μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層と
から成る２層状の構成単位を６単位積層させた点を除い
て、比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３．３μｍの
皮膜を形成した。 比較例７ Ｔｉ層の厚みを１．５μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを０．
５μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚４μｍの皮膜を形
成した。
０．５μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層と
から成る２層状の構成単位を６単位積層させた点を除い
て、比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３．３μｍの
皮膜を形成した。 比較例７ Ｔｉ層の厚みを１．５μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを０．
５μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚４μｍの皮膜を形
成した。
【００４４】比較例８ Ｔｉ層の厚みを０．３μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを０．
２μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を６単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３μｍの皮膜を形
成した。
２μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を６単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚３μｍの皮膜を形
成した。
【００４５】比較例９ Ｔｉ層の厚みを０．３μｍとし、ＴｉＮ層の厚みを１．
７μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚４μｍの皮膜を形
成した。
７μｍとし、Ｔｉ金属層とＴｉＮセラミックス層とから
成る２層状の構成単位を２単位積層させた点を除いて、
比較例１と同じ操作を行い、全体膜厚４μｍの皮膜を形
成した。
【００４６】上記実施例及び比較例について以下の評価
を行った。
を行った。
【００４７】(1) 密着力（ダイアモンド圧子による引っ
かき試験により行った。密着力の単位はニュートン
（Ｎ）である。） (2) 表面硬度（マイクロビッカース硬度計を使用し、負
荷荷重１０ｇで測定した。表面硬度の単位はｋｇ／ｍｍ
2 で表わした。） (3) 耐磨耗性（＃４００サンドペーパーを用いて、圧力
１．５ｋｇ／ｃｍ2 で２００回こすりつけ、外観を目視
観察することにより評価した。） (4) 外観（被覆されたＡｌ材の皮膜表面を目視観察する
ことにより評価した。） その結果を表１〜４に示す。なお、表１と表２にはそれ
ぞれの皮膜の積層状態を示し、表３と表４にはその評価
結果を示した。
かき試験により行った。密着力の単位はニュートン
（Ｎ）である。） (2) 表面硬度（マイクロビッカース硬度計を使用し、負
荷荷重１０ｇで測定した。表面硬度の単位はｋｇ／ｍｍ
2 で表わした。） (3) 耐磨耗性（＃４００サンドペーパーを用いて、圧力
１．５ｋｇ／ｃｍ2 で２００回こすりつけ、外観を目視
観察することにより評価した。） (4) 外観（被覆されたＡｌ材の皮膜表面を目視観察する
ことにより評価した。） その結果を表１〜４に示す。なお、表１と表２にはそれ
ぞれの皮膜の積層状態を示し、表３と表４にはその評価
結果を示した。
【００４８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】 なお、母材のＡｌ材料だけの表面硬度は、８２ｋｇ／ｍ
ｍ2 である。
ｍ2 である。
【００４９】表１から明らかなように、本発明に属する
実施例の各被覆非鉄金属部材は、上記評価項目のいずれ
においても良好な結果を示している。
実施例の各被覆非鉄金属部材は、上記評価項目のいずれ
においても良好な結果を示している。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、非鉄金属母材上へ密着
性のよいセラミックス層を被覆させることができるの
で、皮膜の厚膜化によって良好な耐磨耗性及び表面硬度
を有する被覆非鉄金属部材を得ることができる。
性のよいセラミックス層を被覆させることができるの
で、皮膜の厚膜化によって良好な耐磨耗性及び表面硬度
を有する被覆非鉄金属部材を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 耐磨耗性皮膜を有する非鉄金属部材にお
いて、該皮膜は、金属層とセラミックス層とから成る２
層状の構成単位が少なくとも２単位積層されて成り、金
属層は周期律表IVａ、VaまたはVIａ族の０．１〜１μｍ
厚の層であり、セラミックス層は金属層と同じ金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物または酸化物の０．３〜１．５
μｍ厚の層であり、全体膜厚が２〜６μｍであることを
特徴とする被覆非鉄金属部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199393A JPH06264214A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 被覆非鉄金属部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5199393A JPH06264214A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 被覆非鉄金属部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264214A true JPH06264214A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12902386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5199393A Pending JPH06264214A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 被覆非鉄金属部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06264214A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10324978A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-12-08 | Masco Corp | 被覆された物品 |
| JPH11100682A (ja) * | 1997-04-30 | 1999-04-13 | Masco Corp | 被覆を有する物品 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5199393A patent/JPH06264214A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10324978A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-12-08 | Masco Corp | 被覆された物品 |
| JPH11100682A (ja) * | 1997-04-30 | 1999-04-13 | Masco Corp | 被覆を有する物品 |
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