JPH06287741A - Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member - Google Patents

Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member

Info

Publication number
JPH06287741A
JPH06287741A JP7666293A JP7666293A JPH06287741A JP H06287741 A JPH06287741 A JP H06287741A JP 7666293 A JP7666293 A JP 7666293A JP 7666293 A JP7666293 A JP 7666293A JP H06287741 A JPH06287741 A JP H06287741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
base material
crn
layer
peak intensity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7666293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Nakagama
詳治 中釜
Akira Okamoto
暁 岡本
Motoyuki Tanaka
素之 田中
Akira Nakayama
明 中山
Takeshi Yoshioka
剛 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP7666293A priority Critical patent/JPH06287741A/en
Publication of JPH06287741A publication Critical patent/JPH06287741A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To coat the surface of nonmetallic base material such as oxides of glass and ceramics with an electroconductive thin film excellent in wear resistance with excellent adhesion by coating the surface of the base material with the thin film of Cr and the thin film of CrN having specified crystal orientation properties. CONSTITUTION:On the surface of the oxide-based ceramics base material such as silica glass and alumina, silica, the thin film of Cr is formed in 3000Angstrom thickness by a vacuum deposition method such as an ion plating method. On the Cr thin film as a substrate, the hard film of CrN having crystal orientation properties that the ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) in X-ray diffraction is regulated to 0.5 to 4.0 is formed in 2 to 5mum thickness by a vacuum deposition method. Since the Cr thin film forms the oxidized film of Cr with oxygen in the oxide-based base material to improve its adhesion to the surface of the base material, the hard CrN film good in electroconductivity can be formed with excellent adhesion to the base material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク、磁気ヘ
ッドスライダ、AVまたはOA機器等の家電、電装部品
として使用される耐摩耗性を備えた部材に関し、特に部
材の基材表面にコーティングされる耐摩耗性導電薄膜に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear resistant member used as a magnetic disk, a magnetic head slider, a home electric appliance such as AV or OA equipment, or an electric component, and in particular, it is coated on the surface of a base material of the member. And a wear-resistant conductive thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】クロムナイトライドには、CrNとCr
2 Nとがあり、いずれも化学的に安定で大きな硬度を有
するため、従来より耐食性、耐摩耗性、または潤滑性を
提供し得る被覆材料として、過酷な摺動条件下で使用さ
れる自動車や工作機械の軸受部材等の表面コーティング
に利用されている。
2. Description of the Related Art CrN and Cr are used for chromium nitride.
There are a 2 N, since with a greater hardness both chemically stable, corrosion resistant than conventional, as a coating material capable of providing a wear resistance or lubricity, automotive Ya used under severe sliding conditions It is used for surface coating of bearing members of machine tools.

【0003】たとえば、特開平1−290785号公報
においては、高潤滑性を確保しつつ耐摩耗性に優れた軸
受部材を得るため、ステンレスからなる母材表面に被覆
されるCr−N系の高硬度膜が有効であることが記載さ
れている。
For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-290785, in order to obtain a bearing member excellent in wear resistance while ensuring high lubricity, a Cr-N-based alloy coated on the surface of a base material made of stainless steel is used. It is described that the hardness film is effective.

【0004】また、特開昭61−257466号公報に
おいては、蒸気タービンブレードのエロージョンを防止
するため、真空蒸着により母材上にCrとCrNを積層
複合コーティングしてなる耐食性の被膜が提案されてい
る。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-257466 proposes a corrosion-resistant coating formed by laminating a composite coating of Cr and CrN on a base material by vacuum vapor deposition in order to prevent erosion of a steam turbine blade. There is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来このようにクロム
ナイトライドのコーティングにより改質される基材また
は母材としてはほとんどSUS等の金属が一般に用いら
れてきた。
Conventionally, almost all metals such as SUS have been generally used as the base material or base material modified by the coating of chromium nitride.

【0006】一方、最近金属基材よりもさらに平滑な平
面が得られることなどから、特に磁気ディスク、磁気ヘ
ッドスライダ、AVまたはOA機器等の家電部品、電装
部品にガラス、セラミックス等からなる基材を用いるこ
とが検討されている。
On the other hand, recently, a flatter surface which is smoother than that of a metal base material can be obtained. Therefore, in particular, magnetic disks, magnetic head sliders, home electric appliances such as AV or OA equipment, and base materials made of glass, ceramics or the like for electrical parts. Is being considered.

【0007】そこで、このようなガラス、セラミックス
等からなる基材上にも従来金属基材上に施していたのと
同様、Cr−N系被覆を施し、耐摩耗性、潤滑性に優れ
た導電部材を得ようとする試みがなされてきた。
Therefore, a Cr-N-based coating is applied to the base material made of such glass or ceramics as is the case with the conventional metal base material, and the conductive material is excellent in wear resistance and lubricity. Attempts have been made to obtain parts.

【0008】しかしながら、従来の金属基材上にコーテ
ィングを施す技術を用いて、ガラス、セラミックスから
なる基材上にCr−N系コーティングを施しても基材に
対して十分な密着性を有するCr−N系コーティングを
得ることができなかった。従来の方法で得られるコーテ
ィングは、僅かな外圧がかかると基材上から剥離してし
まいやすく、耐摩耗性が著しく劣るという問題があっ
た。
However, even if a Cr-N-based coating is applied to a substrate made of glass or ceramics by using the conventional technique for coating a metal substrate, Cr has sufficient adhesion to the substrate. No N-based coating could be obtained. The coating obtained by the conventional method has a problem that it is easily peeled off from the base material when a slight external pressure is applied, and the abrasion resistance is significantly deteriorated.

【0009】本発明は、上述した事態に着目してなされ
たものであって、ガラス、セラミックス等の金属以外の
材料からなる基材上に密着性よく設けられ、かつ耐摩耗
性に優れた導電薄膜を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、耐摩耗性を備えた導電薄膜を基材表面に
被覆してなる耐摩耗性部材を提供することをさらなる目
的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned situation, and is a conductive material which is provided on a base material made of a material other than metal such as glass and ceramics with good adhesiveness and is excellent in wear resistance. The purpose is to provide a thin film. A further object of the present invention is to provide a wear resistant member obtained by coating the surface of a base material with a conductive thin film having wear resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐摩耗性導
電薄膜は、セラミックスおよびガラスの少なくともいず
れかからなる基材の表面をコーティングして耐摩耗性を
付与するための導電薄膜であって、X線回折において
(200)のピーク強度に対する(111)のピーク強
度の比 I(111)/I(200)が0.5以上4.
0以下となる結晶配向性を示すCrNからなる層を備え
ている。
A wear resistant conductive thin film according to the present invention is a conductive thin film for imparting wear resistance by coating the surface of a substrate made of at least one of ceramics and glass. , The ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) I (111) / I (200) in X-ray diffraction is 0.5 or more.
A layer made of CrN having a crystal orientation of 0 or less is provided.

【0011】本発明に係る耐摩耗性導電薄膜は、基材上
に設けるためのCrからなる層と、X線回折において
(200)のピーク強度に対する(111)のピーク強
度の比I(111)/I(200)が0.5以上4.0
以下となる結晶配向性を示すCrNからなる層とを積層
してなってもよい。
The wear-resistant conductive thin film according to the present invention comprises a layer made of Cr to be provided on a substrate, and a ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) I (111) in X-ray diffraction. / I (200) is 0.5 or more and 4.0
You may laminate | stack with the layer which consists of CrN which shows the following crystal orientations.

【0012】本発明において、基材は酸化物系セラミッ
クスからなることが好ましい。酸化物系セラミックス
は、アルミナ(Al2 3 )等の金属酸化物であっても
よく、またシリカ(SiO2 )等の非金属酸化物であっ
てもよい。また、基材はシリカガラスからなることが好
ましい。
In the present invention, the base material is preferably made of oxide ceramics. The oxide ceramics may be a metal oxide such as alumina (Al 2 O 3 ) or a non-metal oxide such as silica (SiO 2 ). The base material is preferably made of silica glass.

【0013】本明細書における「CrNのX線回折にお
いて(200)のピーク強度の対する(111)のピー
ク強度の比 I(111)/I(200)」は、CrN
の結晶配向性の評価を行なう指標として採用するもので
あって、以下のようにして求めることができる。
In the present specification, the ratio of the peak intensity of (200) to the peak intensity of (111) I (111) / I (200) in X-ray diffraction of CrN is CrN.
It is used as an index for evaluating the crystal orientation of the, and can be obtained as follows.

【0014】本発明ではCrNの結晶配向性は、X線回
折法のθ−2θ法により得られるCrNのピークのう
ち、(111)と(200)のピーク強度の大小を単純
に比較する方法により求めている。
In the present invention, the crystal orientation of CrN is determined by simply comparing the magnitudes of the peak intensities of (111) and (200) among the peaks of CrN obtained by the θ-2θ method of X-ray diffraction. Looking for.

【0015】すなわち、一般的に結晶配向性を測定する
には、X線回折法のθ−2θ法で得られるいくつかのピ
ーク波形の中から該当するピークについてロッキングカ
ーブを描かせて、その半値幅の大小比較によりどの方向
に配向しているかを求める方法が採られる。また簡便に
はθ−2θ法で現われた各ピークのピーク強度を単純に
比較するだけでも良いことが知られている。本発明の場
合には後者の簡便法により求めている。一般的にCrN
をX線回折法のθ−2θ法で測定すると、2θ=38°
付近、44°付近および64°付近に強いピークが現わ
れる。hk1表示ではそれぞれ(111)、(20
0)、(220)の結晶方向を示す。通常薄膜のCrN
は38°か44°のどちらかのピークが極端に強くな
る。つまり(111)か(200)に結晶配向する場合
が多いのでこれら2本のピークを比較することで配向性
の大小を比較することができる。
That is, in general, to measure the crystal orientation, a rocking curve is drawn for a corresponding peak from several peak waveforms obtained by the θ-2θ method of the X-ray diffraction method, and a half thereof is drawn. A method of determining in which direction the orientation is based on the size comparison of the value widths is adopted. Further, it is known that simply comparing the peak intensities of the respective peaks appearing in the θ-2θ method may be simply performed. In the case of the present invention, the latter simple method is used. Generally CrN
Is measured by the X-ray diffraction θ-2θ method, 2θ = 38 °
Strong peaks appear in the vicinity, around 44 ° and around 64 °. In hk1 display, (111) and (20
The crystal directions of 0) and (220) are shown. Normally thin film CrN
Has extremely strong peaks at either 38 ° or 44 °. That is, since the crystal orientation is often (111) or (200), it is possible to compare the magnitude of the orientation by comparing these two peaks.

【0016】本発明において、X線回折において(20
0)のピーク強度に対する(111)のピーク強度の比
I(111)/I(200)が0.5以上4.0以下
となる結晶配向性を示すCrNからなる層は、たとえ
ば、イオンプレーティング、アークイオンプレーティン
グ、スパッタリング等の真空蒸着法を用いて、基材上に
所望の膜厚で形成することができる。CrNからなる層
の膜厚は、1〜10μmの範囲とすることができ、より
好ましくは2〜5μmの範囲とすることができる。
In the present invention, in X-ray diffraction (20
The ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (0) I (111) / I (200) is not less than 0.5 and not more than 4.0. A vacuum evaporation method such as arc ion plating or sputtering can be used to form a desired film thickness on the substrate. The film thickness of the layer made of CrN can be in the range of 1 to 10 μm, and more preferably in the range of 2 to 5 μm.

【0017】PF励起を利用するイオンプレーティング
を用いる場合には、たとえば、N2ガス雰囲気、圧力2
0〜100mmTorr、RFパワー300〜1000
W、基板温度250〜500℃の成膜条件下で、基板に
印加するバイアス電圧を調整することにより、CrNの
結晶配向性を任意に制御しながら、CrNの成膜を行な
うことができる。
When ion plating utilizing PF excitation is used, for example, N 2 gas atmosphere, pressure 2
0-100 mm Torr, RF power 300-1000
By adjusting the bias voltage applied to the substrate under the film forming conditions of W and the substrate temperature of 250 to 500 ° C., the CrN film can be formed while arbitrarily controlling the crystal orientation of CrN.

【0018】また、アークイオンプレーティングを用い
る場合には、たとえば、N2 ガス雰囲気、圧力30〜1
00mmTorr、アーク電流80〜160Aの成膜条
件で、成膜材料の蒸着源と基板との距離間隔を変化させ
ることにより、CrNの結晶配向性を任意に制御しなが
ら、CrNの成膜を行なうことができる。
When the arc ion plating is used, for example, an N 2 gas atmosphere and a pressure of 30 to 1 are used.
Under the film forming conditions of 00 mmTorr and an arc current of 80 to 160 A, by changing the distance between the vapor deposition source of the film forming material and the substrate, the crystal orientation of CrN can be arbitrarily controlled to form the film of CrN. You can

【0019】ただし、イオンプレーティングに比べてア
ークイオンプレーティングの方が、イオン化率が数倍高
いため、より密着性の高いCrNからなる層を効率よく
形成することができる。
However, since the ionization rate of arc ion plating is several times higher than that of ion plating, it is possible to efficiently form a layer of CrN having higher adhesion.

【0020】また、X線回折において(200)のピー
ク強度に対する(111)のピーク強度の比 I(11
1)/I(200)が0.5以上4.0以下となる結晶
配向性を示すCrNからなる層の比抵抗は、所望の値を
選択できるが、一般的には、約10-3〜100 Ωcmの
範囲であることが好ましい。
In the X-ray diffraction, the ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) I (11
1) / I (200) is 0.5 or more and 4.0 or less, but the specific resistance of the layer made of CrN exhibiting crystal orientation can be selected at a desired value, but in general, it is about 10 −3 to The range is preferably 10 0 Ωcm.

【0021】Crは非常に酸化しやすい元素であるた
め、特に酸化物系セラミックスやシリカガラスからなる
基材等のように酸素原子を多数含有する材料からなる基
材上に、Crからなる層が設けられる場合には、Crか
らなる層は、基材との界面に薄い酸化層を形成して基材
表面によく密着する。さらに、このようなCrからなる
層はその外方に設けられるCrNからなる層と強い密着
性を示す。
Since Cr is an element that is very easily oxidized, a layer made of Cr is formed on a base material made of a material containing a large number of oxygen atoms, such as a base material made of oxide ceramics or silica glass. When provided, the Cr layer forms a thin oxide layer at the interface with the substrate and adheres well to the substrate surface. Further, such a layer made of Cr exhibits strong adhesion to a layer made of CrN provided on the outside thereof.

【0022】Crからなる層は、イオンプレーティン
グ、アークイオンプレーティング、スパッタリング等の
真空蒸着法を用いて、その外方に設けられるCrNから
なる層と連続的に成膜されることが好ましい。
It is preferable that the Cr layer is continuously formed with the CrN layer provided on the outer side thereof by using a vacuum deposition method such as ion plating, arc ion plating, or sputtering.

【0023】Crからなる層の膜厚は、以下の実施例に
おいても示すように、その外方に設けられるCrNから
なる層の膜厚の約1/10程度とすることがより好まし
い。たとえば、CrNからなる層の膜厚を約3μm程度
とする場合には、Crからなる層の膜厚を1000Å〜
3000Åの範囲にすることが好ましい。
The thickness of the layer made of Cr is more preferably about 1/10 of the thickness of the layer made of CrN provided outside thereof, as will be shown in the following examples. For example, when the thickness of the layer made of CrN is about 3 μm, the thickness of the layer made of Cr is 1000Å
It is preferably in the range of 3000Å.

【0024】また、多結晶状態を呈するCrからなる層
を下地層として、その表面にCrNからなる層を設ける
ことで、基材に対するCrNからなる層の密着性の向上
が期待できるが、このCrNからなる第2の層の付着
性、密着性をより大きくするためには、基材表面を前処
理を施しておくことが望ましい。たとえば、Crからな
る層またはCrNからなる層を設ける前に基材表面にボ
ンバードによるクリーニング等の前処理を施しておくこ
とが好ましい。
Further, the adhesion of the CrN layer to the substrate can be expected to be improved by providing a Cr layer exhibiting a polycrystalline state as a base layer and providing a CrN layer on the surface thereof. In order to further increase the adhesiveness and the adhesiveness of the second layer made of, it is desirable to pretreat the surface of the base material. For example, it is preferable to perform a pretreatment such as cleaning by bombarding on the surface of the base material before providing the layer made of Cr or the layer made of CrN.

【0025】本発明に従って、以上に記した性質を示す
薄膜をコーティングしてなる耐摩耗性部材を提供するこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to provide a wear resistant member formed by coating a thin film having the above-mentioned properties.

【0026】本発明に係る耐摩耗性部材は、セラミック
スおよびガラスの少なくともいずれかからなる基材と基
材上に設けられかつX線回折において(200)のピー
ク強度に対する(111)のピーク強度の比 I(11
1)/I(200)が0.5以上4.0以下となる結晶
配向性を示すCrNからなる薄膜とを備え、この薄膜が
他の部材と接触する部分に設けられていることを特徴と
する。
The wear resistant member according to the present invention is provided on a base material made of at least one of ceramics and glass, and has a peak intensity of (111) with respect to a peak intensity of (200) in X-ray diffraction. Ratio I (11
1) / I (200) is a thin film of CrN having a crystallographic orientation of 0.5 or more and 4.0 or less, and the thin film is provided in a portion in contact with another member. To do.

【0027】また、本発明に係る耐摩耗性部材は、セラ
ミックスおよびガラスの少なくともいずれかからなる基
材と、基材上に設けられかつCrからなる層と、Crか
らなる層を覆うように設けられかつX線回折において
(200)のピーク強度に対する(111)のピーク強
度の比 I(111)/I(200)が0.5以上4.
0以下となる結晶配向性を示すCrNからなる層とを備
え、Crからなる層およびCrNからなる層を積層して
なる薄膜が、他の部材と接触する部分に設けられている
ことを特徴とする。
The wear resistant member according to the present invention is provided so as to cover a base material made of at least one of ceramics and glass, a layer provided on the base material and made of Cr, and a layer made of Cr. And the ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) I (111) / I (200) in X-ray diffraction is 0.5 or more.
A layer made of CrN having a crystal orientation of 0 or less, and a thin film formed by stacking a layer made of Cr and a layer made of CrN is provided at a portion in contact with another member. To do.

【0028】さらに、本発明に従って以上に記した性質
を示す薄膜が摺動により他の部材と接触するものであっ
てもよい。
Further, the thin film having the above-mentioned properties according to the present invention may be brought into contact with another member by sliding.

【0029】なお、本発明では、磁気ディスク、磁気ヘ
ッドスライダ、AVまたはOA機器等の家電、電装部品
として使用され得る耐摩耗性部材を代表的な対象物とし
て挙げているが、本発明に係る耐摩耗性部材の適用範囲
は、上述の部材にのみ限定されるものではなく、同様の
特性が要求される他のすべての部材への適用をも包含す
るものである。
In the present invention, a wear resistant member that can be used as a magnetic disk, a magnetic head slider, a home electric appliance such as AV or OA equipment, or an electrical component is mentioned as a typical object. The application range of the wear-resistant member is not limited to the above-mentioned members, but includes application to all other members that require similar characteristics.

【0030】[0030]

【作用】CrNは従来よりスパッタリングおよびイオン
プレーティング等の蒸着法を用いて多結晶薄膜として成
膜されているが、(111)か(200)のどちらかに
結晶配向する場合が多い。
Although CrN is conventionally formed as a polycrystalline thin film by using a vapor deposition method such as sputtering and ion plating, it is often crystallized in either (111) or (200).

【0031】本発明者らは、詳細な検討を行なった結
果、SUS等の金属基材を用いた場合には、CrNが
(111)または(200)のどちらかに結晶配向して
いても、基材に対する薄膜の密着性が悪くなるようなこ
とはないが、セラミックスやガラス等の金属以外の材質
からなる基材を用いた場合にはCrNの結晶配向性を特
定の範囲内に制御しなければ満足な密着性を有するCr
Nからなる薄膜は得られないことを明らかにした。
As a result of a detailed study, the present inventors have found that when a metal substrate such as SUS is used, even if CrN is crystallographically oriented to either (111) or (200), The adhesion of the thin film to the base material does not deteriorate, but if a base material made of a material other than metal such as ceramics or glass is used, the crystal orientation of CrN must be controlled within a specific range. Cr with satisfactory adhesion
It was revealed that a thin film made of N could not be obtained.

【0032】X線回折において(200)のピーク強度
に対する(111)のピーク強度の比 I(111)/
I(200)が0.5以上4.0以下となるようにCr
Nの結晶配向性を制御すれば、薄膜中の内部応力が緩和
されるため、セラミックスおよびガラスの少なくともい
ずれかからなる基材上に十分な密着性を有しかつ耐摩耗
性に優れた導電薄膜を得ることができる。
In X-ray diffraction, the ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of (200) I (111) /
Cr so that I (200) is 0.5 or more and 4.0 or less
By controlling the crystal orientation of N, the internal stress in the thin film is relaxed, so that the conductive thin film has sufficient adhesiveness and excellent wear resistance on the substrate made of at least one of ceramics and glass. Can be obtained.

【0033】また、基材とCrNからなる層との間に、
Crからなる層を下地層として、たとえばCrNからな
る層の厚さの約1/10程度の厚さで設けることで、C
rからなる層とCrNからなる層が互いに強い密着性を
示し、基材に対するCrNからなる層の密着性の一層高
めることができる。
Further, between the substrate and the layer made of CrN,
By providing a layer made of Cr as an underlayer with a thickness of about 1/10 of the thickness of the layer made of CrN, for example, C
The layer made of r and the layer made of CrN exhibit strong adhesion to each other, and the adhesion of the layer made of CrN to the base material can be further enhanced.

【0034】上述したように、Crは非常に酸化しやす
い元素であるため、酸素原子を多数含有する材質、たと
えば酸化物系セラミックスまたはシリカガラスからなる
基材を選択的に用いれば、Crからなる層は基材との界
面において薄い酸化層を形成して基材表面によく密着す
る。したがって、基材に対する密着性がより向上された
耐摩耗性導電薄膜を得ることができる。
As described above, since Cr is an element that is very easily oxidized, if a material containing a large number of oxygen atoms, for example, a base material made of oxide ceramics or silica glass is selectively used, it is made of Cr. The layer forms a thin oxide layer at the interface with the substrate and adheres well to the substrate surface. Therefore, it is possible to obtain a wear-resistant conductive thin film with improved adhesion to the substrate.

【0035】上記のような耐摩耗性導電薄膜を他の部材
と接触する部材の基材上に公知のイオンプレーティン
グ、アークイオンプレーティング等によりコーティング
することで摺動特性の改善された部材を提供することが
できる。
A member having improved sliding characteristics can be obtained by coating the wear resistant conductive thin film as described above on the base material of a member which comes into contact with another member by known ion plating, arc ion plating or the like. Can be provided.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

実施例1 イオンプレーティング(IP)、アークイオンプレーテ
ィング(AIP)、およびスパッタリング(SP)を用
いて、シリカガラスからなる基材上に厚み3μmのCr
N層を形成し、CrNのX線回折ピーク強度比と密着性
との関係を調べた。
Example 1 Using an ion plating (IP), an arc ion plating (AIP), and a sputtering (SP), a Cr film having a thickness of 3 μm was formed on a silica glass substrate.
An N layer was formed and the relationship between the X-ray diffraction peak intensity ratio of CrN and the adhesion was examined.

【0037】IP法では、N2 ガスを用いて、圧力20
mmtorr、RFパワー300W、基板温度250℃
の成膜条件で基板に印加するバイアス電圧を変化させる
ことでCrNの結晶配向性を変えながらCrN層を成膜
させた。
In the IP method, N 2 gas is used and the pressure is 20
mmtorr, RF power 300W, substrate temperature 250 ° C
The CrN layer was formed while changing the crystal orientation of CrN by changing the bias voltage applied to the substrate under the above film forming conditions.

【0038】一方、AIP法では、N2 ガスを用いて、
圧力30mmtorr、アーク電流80A、基板温度は
意図的に加熱せずという成膜条件で、蒸発源と基板との
距離を変化させることでCrNの結晶配向性を変えなが
らCrN層を成膜させた。
On the other hand, in the AIP method, N 2 gas is used,
The CrN layer was formed while changing the crystal orientation of CrN by changing the distance between the evaporation source and the substrate under the film forming conditions that the pressure was 30 mmtorr, the arc current was 80 A, and the substrate temperature was not intentionally heated.

【0039】また、SP法では、N2 ガスを用いて、圧
力10mmtorr、パワー300W、基板温度200
℃の成膜条件で基板に印加するバイアス電圧を変化させ
ることでCrNの結晶配向性を変えながらCrN層を成
膜させた。
In the SP method, N 2 gas is used, pressure is 10 mmtorr, power is 300 W, and substrate temperature is 200.
The CrN layer was formed while changing the crystal orientation of CrN by changing the bias voltage applied to the substrate under the film forming condition of ° C.

【0040】CrNのX線回折の測定は、薄膜X線回折
法を用いて、50kV、250mAの条件下で20°<
θ<120°の範囲で行ない、2θ=38°,44°付
近に現われるピークの強度比I(200)/I(11
1)を求めた。密着性は、基材表面からCrN層が剥離
するまでの付与荷重をスクラッチテスタで測定し、本発
明例1〜5、比較例1〜5のサンプリングについて相対
的に比較評価するものとした。得られた結果を併せて表
1に示す。
The X-ray diffraction of CrN was measured by a thin film X-ray diffraction method at 20 ° <50 ° V and 250 mA.
The intensity ratio I (200) / I (11) of the peaks appearing in the vicinity of 2θ = 38 ° and 44 ° is performed in the range of θ <120 °
1) was sought. The adhesion was determined by measuring the applied load until the CrN layer was peeled from the surface of the base material with a scratch tester, and comparatively evaluating the sampling of Inventive Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5. The obtained results are also shown in Table 1.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1の結果から明らかなように、いずれの
方法によって成膜されたCrN層でも、X線回折ピーク
強度比I(111)/I(200)が0.5以上4.0
以下の範囲では安定した密着性が得られることが示され
た。一方、X線回折ピーク強度比I(111)/I(2
00)が0.5未満あるいは4.0を超えるような範囲
では、密着性が著しく低下してしまうことが確認され
た。
As is clear from the results of Table 1, the X-ray diffraction peak intensity ratio I (111) / I (200) is 0.5 or more and 4.0 in any CrN layer formed by any method.
It was shown that stable adhesion can be obtained in the following range. On the other hand, the X-ray diffraction peak intensity ratio I (111) / I (2
It was confirmed that when the value of (00) was less than 0.5 or more than 4.0, the adhesiveness was significantly reduced.

【0043】実施例2 実施例1の発明例3と同様に、アークイオンプレーティ
ング法を用いて、シリカガラスからなる基材上にCr層
およびCrN層を連続的に成膜させた。ただし本実施例
では、基材とCrN層との間に中間層として設けるCr
層の厚さを変えて、Cr層の厚さとCrN層の密着性と
の関係を調べるものとした。
Example 2 Similar to Example 3 of Example 1, a Cr layer and a CrN layer were continuously formed on a substrate made of silica glass by the arc ion plating method. However, in this embodiment, Cr provided as an intermediate layer between the base material and the CrN layer.
The thickness of the layer was changed and the relationship between the thickness of the Cr layer and the adhesion of the CrN layer was investigated.

【0044】Cr層の厚さは0〜6000Åの範囲で変
えるものとし、それ以外の条件はすべて同一とした。密
着性は、基材表面からCrN層が剥離するまでの付与荷
重をスクラッチカウンタで測定し、相対的に比較評価す
るものとした。得られた結果を表2に示す。
The thickness of the Cr layer was changed in the range of 0 to 6000Å, and the other conditions were the same. The adhesion was determined by measuring the applied load until the CrN layer was peeled from the surface of the base material with a scratch counter and making a comparative comparison. The obtained results are shown in Table 2.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】表2から明らかなように、中間層としてC
r層を設けることで明らかにCrN層の密着性が向上さ
れることが示された。また、Cr層の厚みをCrN層の
厚みの1/10前後とすることで最も優れた密着性が得
られることが示された。
As is clear from Table 2, C is used as the intermediate layer.
It was shown that the provision of the r layer clearly improves the adhesion of the CrN layer. It was also shown that the best adhesion can be obtained by setting the thickness of the Cr layer to about 1/10 of the thickness of the CrN layer.

【0047】実施例3 実施例1の発明例3と同様に、アークイオンプレーティ
ング法を用いて、シリカガラス以外の材質からなる基材
を用いて、基材上に厚み1000ÅのCr層および厚み
3μmのCrN層を連続的に成膜させた。このときCr
NのX線回折ピーク強度比I(111)/I(200)
を2.0とするものとした。ただし、本実施例では、異
なる材質からなる基材を用いることで、その上に成膜さ
れるCrN層の密着性を調べるものとした。基材には、
酸化物系セラミックスとしてAl 2 3 、MgO、窒化
物系セラミックスとしてSiN、AlN、BN、炭化物
系セラミックスとしてSiCを用いるものとした。密着
性は、基材表面からCrN層が剥離するまでの付与荷重
をスクラッチカウンタで測定し、比較評価するものとし
た。得られた結果を表3に示す。
Example 3 Similar to Example 3 of the invention of Example 1, the arc ion platey was used.
Substrate made of a material other than silica glass
Using a Cr layer with a thickness of 1000Å and a thickness of
A CrN layer of 3 μm was continuously formed. At this time Cr
X-ray diffraction peak intensity ratio of N I (111) / I (200)
Was set to 2.0. However, in this embodiment,
By using a base material made of
The adhesion of the CrN layer to be tested was examined. The base material is
Al as oxide ceramics 2O3, MgO, nitriding
SiN, AlN, BN, carbide as physical ceramics
SiC was used as the system ceramics. Close contact
Property is the applied load until the CrN layer peels from the substrate surface
Shall be measured with a scratch counter for comparative evaluation.
It was The results obtained are shown in Table 3.

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】表3から明らかなように、酸化物系セラミ
ックスからなる基材を用いることで、密着性に優れたC
rN層が得られることが示された。
As is clear from Table 3, by using the base material made of oxide ceramics, C having excellent adhesiveness was obtained.
It was shown that an rN layer was obtained.

【0050】実施例4 直径20mmのアルミナ製円盤表面に、アークイオンプ
レーティング法を用いて、厚み1000ÅのCr層およ
び厚み3μmのCrN層を連続的に形成させた。このと
きCrNのX線回折ピーク強度比I(111)/I(2
00)は2.0とするものとした。このようにして得ら
れた薄膜の比抵抗を調べたところ、2×10-2Ωcmで
あった。この薄膜にボールの半径3mm、荷重10N、
摺動速度200mm/sec、摺動回数105 回で、ボ
ール−オン−ディスク試験を行なったところ、剥離、凝
着もなくCrN層の摩耗量も0.2μmと極めて僅かで
あった。摺動試験後の薄膜の比抵抗を調べたところ、
1.6×10-2Ωcmであり、摺動前に比べてほとんど
変化は見られなかった。
Example 4 A 1000-Å-thick Cr layer and a 3 μm-thick CrN layer were continuously formed on the surface of an alumina disk having a diameter of 20 mm by the arc ion plating method. At this time, the CrN X-ray diffraction peak intensity ratio I (111) / I (2
00) was set to 2.0. When the specific resistance of the thin film thus obtained was examined, it was 2 × 10 -2 Ωcm. The thin film has a ball radius of 3 mm and a load of 10 N.
A ball-on-disk test was conducted at a sliding speed of 200 mm / sec and a sliding number of 10 5 times. As a result, there was no peeling or adhesion and the abrasion amount of the CrN layer was 0.2 μm, which was extremely small. When the specific resistance of the thin film was examined after the sliding test,
It was 1.6 × 10 -2 Ωcm, and almost no change was observed compared to before sliding.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明に従う耐摩耗性導電薄膜をセラミ
ックスおよびガラスの少なくともいずれかからなる基材
表面のコーティングとして用いることで、AVまたはO
A機器などの家電、電装部材として、従来の摺動部材に
十分とって変わる使用可能な耐摩耗でかつ低抵抗で、さ
らに帯電を嫌う摺動部材を提供することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY By using the wear resistant conductive thin film according to the present invention as a coating on the surface of a substrate made of at least one of ceramics and glass, AV or O
It is possible to provide a sliding member that is wear resistant and low in resistance, and can be used as a household electric appliance such as a device A, or an electric component member, which is sufficiently different from a conventional sliding member, and that dislikes electrification.

フロントページの続き (72)発明者 中山 明 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 吉岡 剛 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内Front page continuation (72) Inventor Akira Nakayama 1-1-1 Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Tsuyoshi Yoshioka 1-1-1 Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックスおよびガラスの少なくとも
いずれかからなる基材の表面をコーティングして耐摩耗
性を付与するための導電薄膜であって、 X線回折において(200)のピーク強度に対する(1
11)のピーク強度の比 I(111)/I(200)
が0.5以上4.0以下となる結晶配向性を示すCrN
からなる層を備える、耐摩耗性導電薄膜。
1. A conductive thin film for coating a surface of a base material made of at least one of ceramics and glass to impart abrasion resistance, which has a peak intensity of (200) with respect to a peak intensity of (200) in X-ray diffraction.
11) Peak intensity ratio I (111) / I (200)
CrN showing a crystal orientation of 0.5 to 4.0
Abrasion-resistant conductive thin film, comprising a layer consisting of.
【請求項2】 前記基材に接触するCrからなる層と、
前記CrNからなる層とを積層してなる、請求項1に記
載の耐摩耗性導電薄膜。
2. A layer made of Cr in contact with the base material,
The wear-resistant conductive thin film according to claim 1, wherein the wear-resistant conductive thin film is formed by laminating the CrN layer.
【請求項3】 前記基材が酸化物系セラミックスからな
る、請求項1または請求項2に記載の耐摩耗性導電薄
膜。
3. The wear resistant conductive thin film according to claim 1, wherein the base material is made of oxide ceramics.
【請求項4】 前記基材がシリカガラスからなる、請求
項1または請求項2に記載の耐摩耗性導電薄膜。
4. The abrasion-resistant conductive thin film according to claim 1, wherein the base material is made of silica glass.
【請求項5】 セラミックスおよびガラスの少なくとも
いずれかからなる基材と、 前記基材上に設けられかつX線回折において(200)
のピーク強度に対する(111)のピーク強度の比 I
(111)/I(200)が0.5以上4.0以下とな
る結晶配向性を示すCrNからなる薄膜とを備え、 前記薄膜が他の部材と接触する部分に設けられているこ
とを特徴とする、耐摩耗性部材。
5. A base material made of at least one of ceramics and glass, and provided on the base material and subjected to X-ray diffraction (200).
Ratio of (111) peak intensity to that of I
A thin film made of CrN having a crystal orientation of (111) / I (200) of 0.5 or more and 4.0 or less, the thin film being provided in a portion in contact with another member. A wear resistant member.
【請求項6】 セラミックスおよびガラスの少なくとも
いずれかからなる基材と、 前記基材上に設けられかつCrからなる層と、 前記Crからなる層を覆うように設けられかつX線回折
において(200)のピーク強度に対する(111)の
ピーク強度の比 I(111)/I(200)が0.5
以上4.0以下となる結晶配向性を示すCrNからなる
層とを備え、 前記Crからなる層および前記CrNからなる層を積層
してなる薄膜が、他の部材と接触する部分に設けられて
いることを特徴とする、耐摩耗性部材。
6. A base material made of at least one of ceramics and glass, a layer made of Cr and provided on the base material, and a layer provided so as to cover the layer made of Cr and subjected to X-ray diffraction (200). The ratio of the peak intensity of (111) to the peak intensity of () I (111) / I (200) is 0.5
A thin film formed by stacking a layer made of Cr and a layer made of CrN, the thin film being provided in a portion in contact with another member. A wear resistant member characterized by being
【請求項7】 前記薄膜が摺動により他の部材と接触す
るものである、請求項5または請求項6に記載の耐摩耗
性部材。
7. The wear resistant member according to claim 5, wherein the thin film is brought into contact with another member by sliding.
JP7666293A 1993-04-02 1993-04-02 Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member Withdrawn JPH06287741A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7666293A JPH06287741A (en) 1993-04-02 1993-04-02 Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7666293A JPH06287741A (en) 1993-04-02 1993-04-02 Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06287741A true JPH06287741A (en) 1994-10-11

Family

ID=13611627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7666293A Withdrawn JPH06287741A (en) 1993-04-02 1993-04-02 Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06287741A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181824A (en) * 1999-11-02 2001-07-03 Hauzer Techno Coating Europ Bv Substrate with chromium nitride layer
US7145241B2 (en) 2002-12-20 2006-12-05 Fujitsu Limited Semiconductor device having a multilayer interconnection structure and fabrication process thereof
AU2010231401B2 (en) * 2009-04-02 2013-01-10 Daikin Industries, Ltd. Dehumidification system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001181824A (en) * 1999-11-02 2001-07-03 Hauzer Techno Coating Europ Bv Substrate with chromium nitride layer
US7145241B2 (en) 2002-12-20 2006-12-05 Fujitsu Limited Semiconductor device having a multilayer interconnection structure and fabrication process thereof
AU2010231401B2 (en) * 2009-04-02 2013-01-10 Daikin Industries, Ltd. Dehumidification system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Microstructure, hardness and corrosion behaviour of Ti/TiN multilayer coatings produced by plasma activated EB-PVD
US8574715B2 (en) Laminated film and laminated film-coated member
JP3737291B2 (en) Diamond-like carbon hard multilayer film molded body
EP2083095A2 (en) Diamond-like carbon film for sliding parts and method for production thereof
JP2002322555A (en) Diamond-like carbon multilayered film
Sourty et al. Chromium oxide coatings applied to magnetic tape heads for improved wear resistance
WO2020127240A1 (en) Corrosion resistant carbon coatings
US5811182A (en) Magnetic recording medium having a substrate and a titanium nitride underlayer
Zhang et al. Structural and mechanical properties of compositionally gradient CrNx coatings prepared by arc ion plating
Chen et al. Multi-response optimization of mechanical properties for ZrWN films grown using grey Taguchi approach
Navinšek et al. Hard coatings on soft metallic substrates
Kuruppu et al. Monolithic and multilayer Cr/CrN, Cr/Cr 2 N, and Cr 2 N/CrN coatings on hard and soft substrates
JPH06287741A (en) Wear resistant electroconductive thin film and wear resistant member
US20170029930A1 (en) Coating comprising a mo-n-based layer in which the molybdenum nitride is provided as a delta phase
JP3427448B2 (en) Ultra-thin laminate
Herr et al. Effect of an annealing process on the tribological properties of sputtered hard coatings
CN114959575A (en) Insulating wear-resistant protective coating for thin film sensor, preparation method and application thereof
JP2004176085A (en) Hard film
Polat et al. Synthesis and characterization of Ta/TaN coatings with CFUBMS-HiPIMS technology
JP4388152B2 (en) Thin film laminate covering member
JPH02132630A (en) Magnetic recording medium
CN108411263A (en) A kind of graded composite lubricant coating and preparation method thereof
JP2005187927A (en) Method for forming chromium nitride film, and coated material
JPS61117727A (en) Magnetic storage body and its manufacture
Fu et al. Effect of Al content on the properties of Cr1− xAlxC films prepared by RF reactive magnetron sputtering

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000704