JPH0693448A - 硬質炭素膜被覆耐摩耗部材 - Google Patents
硬質炭素膜被覆耐摩耗部材Info
- Publication number
- JPH0693448A JPH0693448A JP24363692A JP24363692A JPH0693448A JP H0693448 A JPH0693448 A JP H0693448A JP 24363692 A JP24363692 A JP 24363692A JP 24363692 A JP24363692 A JP 24363692A JP H0693448 A JPH0693448 A JP H0693448A
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- JP
- Japan
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- film
- hard carbon
- carbon film
- coated
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- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力半径の小さい圧力が該硬質炭素膜に加わ
っても、該膜の破壊や剥離のない、信頼性のある硬質炭
素膜被覆耐摩耗部材を得る。 【構成】 該硬質炭素膜表面の微細なファセットの中で
最大のファセットの稜線の長さ７μｍ以下、さらに該硬
質炭素膜の膜厚３μｍ以上の構成とした。
っても、該膜の破壊や剥離のない、信頼性のある硬質炭
素膜被覆耐摩耗部材を得る。 【構成】 該硬質炭素膜表面の微細なファセットの中で
最大のファセットの稜線の長さ７μｍ以下、さらに該硬
質炭素膜の膜厚３μｍ以上の構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ドリル、エンドミ
ル、スローアウェイチップ、バイト、ダイス等の工具、
また軸受け等の耐摩耗性を必要とする部材に関する。
ル、スローアウェイチップ、バイト、ダイス等の工具、
また軸受け等の耐摩耗性を必要とする部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、耐摩耗性を必要とする部材
に、ダイヤモンド構造を有し、炭素を主成分とする高硬
度の膜（硬質炭素膜）を被覆することにより、該耐摩耗
部材の寿命が向上することが知られていた。硬質炭素膜
の合成および被覆方法としては、例えば５９−２７７５
４号公報、特公昭６２−２７０３９号公報にその内容が
開示されている
に、ダイヤモンド構造を有し、炭素を主成分とする高硬
度の膜（硬質炭素膜）を被覆することにより、該耐摩耗
部材の寿命が向上することが知られていた。硬質炭素膜
の合成および被覆方法としては、例えば５９−２７７５
４号公報、特公昭６２−２７０３９号公報にその内容が
開示されている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の硬質炭
素膜被覆耐摩耗部材の硬質炭素膜表面の多くは、図２に
示すように、主に稜の長さが約１０μｍの大きさのファ
セットと該ファセット上に２次核発生した結晶からでき
ており、該硬質炭素膜表面は該ファセットに起因する大
きな凹凸が形成されている。実使用において、該大きな
凹凸部分に圧力半径の小さい圧力が加わると、図３に示
すように該大きな凹凸の谷に応力が集中して（大きなモ
ーメントがはたらき）該硬質炭素膜に亀裂が発生し、該
亀裂より該硬質炭素膜が破壊し、剥離するという現象が
起きた。
素膜被覆耐摩耗部材の硬質炭素膜表面の多くは、図２に
示すように、主に稜の長さが約１０μｍの大きさのファ
セットと該ファセット上に２次核発生した結晶からでき
ており、該硬質炭素膜表面は該ファセットに起因する大
きな凹凸が形成されている。実使用において、該大きな
凹凸部分に圧力半径の小さい圧力が加わると、図３に示
すように該大きな凹凸の谷に応力が集中して（大きなモ
ーメントがはたらき）該硬質炭素膜に亀裂が発生し、該
亀裂より該硬質炭素膜が破壊し、剥離するという現象が
起きた。
【０００４】そこで、この発明の目的は、実使用におい
て圧力半径の小さい圧力が硬質硬質炭素膜に加わって
も、破壊や剥離のしない、信頼性の良い硬質炭素膜被覆
耐摩耗部材を得ることにある。
て圧力半径の小さい圧力が硬質硬質炭素膜に加わって
も、破壊や剥離のしない、信頼性の良い硬質炭素膜被覆
耐摩耗部材を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、硬質炭素膜被覆耐摩耗部材において、
該硬質炭素膜表面のファセットの大きさを小さくし、ま
た硬質炭素膜の膜厚が厚い構成とした。
に、この発明は、硬質炭素膜被覆耐摩耗部材において、
該硬質炭素膜表面のファセットの大きさを小さくし、ま
た硬質炭素膜の膜厚が厚い構成とした。
【０００６】
【作用】上記のように構成された硬質炭素膜被覆耐摩耗
部材においては、圧力半径の小さい圧力が該硬質炭素膜
に加わっても、図１に示すように、該圧力４は矢示５の
ように分散され、従来のような、硬質炭素膜への応力集
中７が小さくなる。さらに、膜厚を厚くすることによっ
て膜強度が向上し、実使用における硬質炭素膜の亀裂８
の発生と破壊及び剥離を防ぐことができる。
部材においては、圧力半径の小さい圧力が該硬質炭素膜
に加わっても、図１に示すように、該圧力４は矢示５の
ように分散され、従来のような、硬質炭素膜への応力集
中７が小さくなる。さらに、膜厚を厚くすることによっ
て膜強度が向上し、実使用における硬質炭素膜の亀裂８
の発生と破壊及び剥離を防ぐことができる。
【０００７】
【実施例】以下に、この発明の実施例を説明する。ま
ず、ＪＩＳ規格Ｋ−１０の超硬合金素材を用意し、これ
をスローアウェイチップのＳＰＧＮ１２０３０８の形状
に加工し、被覆基体２とした。
ず、ＪＩＳ規格Ｋ−１０の超硬合金素材を用意し、これ
をスローアウェイチップのＳＰＧＮ１２０３０８の形状
に加工し、被覆基体２とした。
【０００８】次に前記被覆基体２に硬質炭素膜１の被覆
を行った。硬質炭素膜１の被覆方法は、特公昭５９−２
７７５４号公報および特公昭６２−２７０３９号公報に
開示されるようなマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用い
た。硬質炭素膜表面のファセットの大きさと該膜厚は、
被覆条件により調整することができる。本発明では、硬
質炭素膜表面のファセットの大きさと該膜厚を、原料ガ
ス混合比と被覆時間で調整した場合について説明する。
原料ガス混合比と被覆時間以外の被覆条件を 原料ガス ：ＣＨ4 ＋Ｈ2 ガス圧 ：４０ Ｔｏｒｒ ガス流量 ：３００ ＳＣＣＭ マイクロ波出力 ：５００ Ｗ 被覆温度 ：８５０ ℃ とした。表１には本発明の硬質炭素膜被覆耐摩耗部材の
被覆における原料ガス混合比、被覆時間、反射電子顕微
鏡で少なくとも該硬質炭素膜の耐摩耗として作用する部
分を観察した際のファセットの大きさ（最大ファセット
の稜線の長さ）、膜厚を示す。また、比較例１として、
ファセットの大きさが大きい場合、比較例２として硬質
炭素膜の膜厚が薄い場合のサンプルも作製した。
を行った。硬質炭素膜１の被覆方法は、特公昭５９−２
７７５４号公報および特公昭６２−２７０３９号公報に
開示されるようなマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用い
た。硬質炭素膜表面のファセットの大きさと該膜厚は、
被覆条件により調整することができる。本発明では、硬
質炭素膜表面のファセットの大きさと該膜厚を、原料ガ
ス混合比と被覆時間で調整した場合について説明する。
原料ガス混合比と被覆時間以外の被覆条件を 原料ガス ：ＣＨ4 ＋Ｈ2 ガス圧 ：４０ Ｔｏｒｒ ガス流量 ：３００ ＳＣＣＭ マイクロ波出力 ：５００ Ｗ 被覆温度 ：８５０ ℃ とした。表１には本発明の硬質炭素膜被覆耐摩耗部材の
被覆における原料ガス混合比、被覆時間、反射電子顕微
鏡で少なくとも該硬質炭素膜の耐摩耗として作用する部
分を観察した際のファセットの大きさ（最大ファセット
の稜線の長さ）、膜厚を示す。また、比較例１として、
ファセットの大きさが大きい場合、比較例２として硬質
炭素膜の膜厚が薄い場合のサンプルも作製した。
【０００９】上記のように作製した硬質炭素膜被覆スロ
ーアウェイチップを下記条件で切削試験した結果も表１
に示す。 切削速度 ４００ｍ／ｍｉｎ 切込み ０．２５ｍｍ 送り ０．１ｍｍ／ｒｅｖ 被削材 Ａｌ−Ｓｉ合金（１８％Ｓｉ） 切削距離 ５０００ｍ 表１から明らかなように、硬質炭素膜表面の微細な凹凸
が小さく、膜厚が厚いサンプル（サンプルＮｏ．１〜１
７）は切削試験を行っても硬質炭素膜の破壊や剥離が起
こらなかったが、比較例１および２の硬質炭素膜表面の
微細な凹凸が大きい、または膜厚が薄いサンプルは切削
試験において硬質炭素膜の破壊や剥離が起こる。
ーアウェイチップを下記条件で切削試験した結果も表１
に示す。 切削速度 ４００ｍ／ｍｉｎ 切込み ０．２５ｍｍ 送り ０．１ｍｍ／ｒｅｖ 被削材 Ａｌ−Ｓｉ合金（１８％Ｓｉ） 切削距離 ５０００ｍ 表１から明らかなように、硬質炭素膜表面の微細な凹凸
が小さく、膜厚が厚いサンプル（サンプルＮｏ．１〜１
７）は切削試験を行っても硬質炭素膜の破壊や剥離が起
こらなかったが、比較例１および２の硬質炭素膜表面の
微細な凹凸が大きい、または膜厚が薄いサンプルは切削
試験において硬質炭素膜の破壊や剥離が起こる。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、硬質
炭素膜被覆耐摩耗部材において、 該硬質炭素膜表面のファセットの大きさを小さくする
ことによって、該ファセットに起因する微細な凹凸の谷
の部分に加わる集中応力（モーメント）を小さくし、 該硬質炭素膜の膜厚を厚くすることによって、膜強度
を向上させ、よって、実使用における硬質炭素膜の亀裂
の発生と破壊と剥離とを防ぐ効果がある。
炭素膜被覆耐摩耗部材において、 該硬質炭素膜表面のファセットの大きさを小さくする
ことによって、該ファセットに起因する微細な凹凸の谷
の部分に加わる集中応力（モーメント）を小さくし、 該硬質炭素膜の膜厚を厚くすることによって、膜強度
を向上させ、よって、実使用における硬質炭素膜の亀裂
の発生と破壊と剥離とを防ぐ効果がある。
【００１２】また、本発明に用いられる被覆基体は、硬
質炭素膜の被覆温度に耐えることができ、かつ硬質炭素
膜が被覆できる基体ならばその種類を選ばないことは明
白である。例えば、被覆基体として各種金属、合金、サ
ーメット、セラミックス等を用いても良い。
質炭素膜の被覆温度に耐えることができ、かつ硬質炭素
膜が被覆できる基体ならばその種類を選ばないことは明
白である。例えば、被覆基体として各種金属、合金、サ
ーメット、セラミックス等を用いても良い。
【００１３】また、これらの基体に、タンタルを主成分
とする膜、タンタルと炭素を主成分とする膜、タングス
テンを主成分とする膜、タングステンと炭素を主成分と
する膜、チタンを主成分とする膜、チタンと炭素を主成
分とする膜、チタンと窒素を主成分とする膜、チタンと
窒素と炭素を主成分とする膜、炭素を主成分とする膜、
珪素と炭素を主成分とする膜、珪素と酸素を主成分とす
る膜、珪素と窒素を主成分とする膜、窒素とアルミニュ
ムを主成分とする膜、ホウ素と窒素を主成分とする膜、
等を被覆した基体を本発明の硬質炭素膜被覆基体として
も良い。
とする膜、タンタルと炭素を主成分とする膜、タングス
テンを主成分とする膜、タングステンと炭素を主成分と
する膜、チタンを主成分とする膜、チタンと炭素を主成
分とする膜、チタンと窒素を主成分とする膜、チタンと
窒素と炭素を主成分とする膜、炭素を主成分とする膜、
珪素と炭素を主成分とする膜、珪素と酸素を主成分とす
る膜、珪素と窒素を主成分とする膜、窒素とアルミニュ
ムを主成分とする膜、ホウ素と窒素を主成分とする膜、
等を被覆した基体を本発明の硬質炭素膜被覆基体として
も良い。
【００１４】また、硬質炭素膜の被覆方法も、硬質炭素
膜表面のファセットの大きさを小さくすることと、硬質
炭素膜の膜厚を厚くすることができる方法ならば、その
種類を選ばないことも明白である。例えば、硬質炭素膜
の被覆方法には熱フィラメント法、ＥＡＣＶＤ法、ＤＣ
プラズマＣＶＤ法、プラズマジェット法、高周波プラズ
マＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等があるが、何れを用いても良
い。
膜表面のファセットの大きさを小さくすることと、硬質
炭素膜の膜厚を厚くすることができる方法ならば、その
種類を選ばないことも明白である。例えば、硬質炭素膜
の被覆方法には熱フィラメント法、ＥＡＣＶＤ法、ＤＣ
プラズマＣＶＤ法、プラズマジェット法、高周波プラズ
マＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等があるが、何れを用いても良
い。
【００１５】また、硬質炭素膜被覆耐摩耗部材表面に他
の膜、例えば、タンタルを主成分とする膜、タンタルと
炭素を主成分とする膜、タングステンを主成分とする
膜、タングステンと炭素を主成分とする膜、チタンを主
成分とする膜、チタンと炭素を主成分とする膜、チタン
と窒素を主成分とする膜、チタンと窒素と炭素を主成分
とする膜、炭素を主成分とする膜、珪素と炭素を主成分
とする膜、珪素と酸素を主成分とする膜、珪素と窒素を
主成分とする膜、窒素とアルミニュムを主成分とする
膜、ホウ素と窒素を主成分とする膜、等を被覆した耐摩
耗部材においても、本発明の効果があることは、明白で
ある。
の膜、例えば、タンタルを主成分とする膜、タンタルと
炭素を主成分とする膜、タングステンを主成分とする
膜、タングステンと炭素を主成分とする膜、チタンを主
成分とする膜、チタンと炭素を主成分とする膜、チタン
と窒素を主成分とする膜、チタンと窒素と炭素を主成分
とする膜、炭素を主成分とする膜、珪素と炭素を主成分
とする膜、珪素と酸素を主成分とする膜、珪素と窒素を
主成分とする膜、窒素とアルミニュムを主成分とする
膜、ホウ素と窒素を主成分とする膜、等を被覆した耐摩
耗部材においても、本発明の効果があることは、明白で
ある。
【図１】本発明の硬質炭素膜被覆耐摩耗部材の部分断面
図。
図。
【図２】従来の硬質炭素膜被覆耐摩耗部材の硬質炭素膜
表面拡大断面図。
表面拡大断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ′拡大断面図
１ 硬質炭素膜 ２ 被覆基体 ３ ファセットの稜線 ４ 圧力半径の小さい圧力 ５ 分散された圧力 ６ 大きなモーメント ７ 応力集中 ８ 亀裂 ９ 接触している相手の部材 １０ ファセット １１ ファセットの稜線の長さ １２ ステップ １３ ２次核発生
Claims (2)
- 【請求項１】 部材表面に耐摩耗膜としてダイヤモンド
構造を有し、炭素を主成分とする膜を被覆した硬質炭素
膜被覆耐摩耗部材において、前記炭素膜表面のファセッ
トの中で最大のファセットの稜線の長さが、７μｍ以下
であることを特徴とする硬質炭素膜被覆耐摩耗部材。 - 【請求項２】 該硬質炭素膜の膜厚が３μｍ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の硬質炭素膜被覆耐摩耗
部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24363692A JPH0693448A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 硬質炭素膜被覆耐摩耗部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24363692A JPH0693448A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 硬質炭素膜被覆耐摩耗部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693448A true JPH0693448A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17106772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24363692A Pending JPH0693448A (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 硬質炭素膜被覆耐摩耗部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693448A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6204506B1 (en) | 1997-06-05 | 2001-03-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Back illuminated photodetector and method of fabricating the same |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP24363692A patent/JPH0693448A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6204506B1 (en) | 1997-06-05 | 2001-03-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Back illuminated photodetector and method of fabricating the same |
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