JPH0726381A - 基体表面被覆方法及び被覆部材 - Google Patents

基体表面被覆方法及び被覆部材

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JPH0726381A
JPH0726381A JP5171712A JP17171293A JPH0726381A JP H0726381 A JPH0726381 A JP H0726381A JP 5171712 A JP5171712 A JP 5171712A JP 17171293 A JP17171293 A JP 17171293A JP H0726381 A JPH0726381 A JP H0726381A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属、セラミックス等でなる３次元形状を有す
る工具、金型、機械部品等の被処理基体の表面に、プラ
ズマＣＶＤ法により低温で密着性の良く、種々の組成の
ＴｉＡｌＮ系膜を形成させる方法及び被覆部材を提供す
る。 【構成】プラズマＣＶＤ法により、基体１３の表面に、
ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜１００ａｔ％の組成を
もつＴｉＡｌＮ系膜１８ａとして、膜厚が１μｍのＴｉ
0.4 Ａｌ0.1 Ｎ0.5 膜を形成させた後に、ＴｉとＡｌと
の含有量の異なるＴｉＡｌＮ系膜１８ａとして、膜厚が
１．５μｍのＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を形成させる。
かかる基体表面被覆方法により形成された皮膜を基体表
面被覆部材１８とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、セラミックス等
でなる３次元形状を有する工具、金型、機械部品等の被
処理基体の表面に、プラズマ化学的蒸着法（以下プラズ
マＣＶＤ法という）により、低温で密着性良く、種々の
組成のＴｉＡｌＮ系膜を形成させる方法とその被覆部材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＰＶＤ法により耐摩耗性と耐酸化
性とを有するＴｉＡｌＮ膜を超硬切削工具に被覆した例
が報告されている（表面技術，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．
５，１９９０年，第４９０頁〜４９４頁）。かかるＴｉ
ＡｌＮ膜は、前記報告にあるように、ＴｉＮ膜やＴｉＣ
膜とは異なり、耐摩耗性だけではなく、耐酸化性にも優
れている。特に、耐酸化性については、ＴｉＡｌＮ膜
は、高温に加熱されるとその極最表面に薄いアモルファ
スアルミナを形成して保護膜となり、その後の酸化を防
止すると言われている。ＴｉＡｌＮ膜は、このように優
れた特性により、今後、その応用が期待されている有望
な膜である。
【０００３】一方、基体表面に、耐摩耗性に優れた高融
点化合物の皮膜を形成させる方法として、従来より知ら
れている化学的蒸着法（以下ＣＶＤ法という）及び物理
的蒸着法（以下ＰＶＤ法という）に代わって、近年で
は、ＣＶＤ法とＰＶＤ法の長所だけを取り入れたプラズ
マＣＶＤ法が開発されている（特公昭５９−１３５８６
号公報）。この方法は、従来より多く使われているイオ
ン窒化法と同じ原理によるものであり、反応容器に流す
ガスの中に金属ハロゲン化物等を存在せしめるだけで、
低温でつき回りが優れている皮膜が形成できることを特
徴としている。
【０００４】そして、最近では、かかるプラズマＣＶＤ
法により、ＴｉＮ膜とＴｉＡｌＮ膜とＡｌ2 ０3 膜との
多層膜についても報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉＡｌＮ膜はＴｉＮ
膜等に比べて基体との密着性が悪いため、工具鋼よりも
超硬合金被覆用に用いられているが、超硬合金に対して
も、ＴｉＮ膜等に比べて密着性が十分ではなかった。ま
た、他の膜との多層膜として、両方の特性を組み合わ
せ、より優れた被覆膜を形成しようとしても、他の膜と
の密着性が悪いために、組み合わせる膜の構成が限ら
れ、その応用には問題があった。
【０００６】そして、金属固体を蒸発源とするＰＶＤ法
によりＴｉＡｌＮ膜を被覆する場合には、ＴｉとＡｌと
の２種類の金属を含むＴｉＡｌＮ膜の各元素の組成の比
率を制御して変えたり、他の膜とＴｉＡｌＮ膜との多層
膜を形成することが困難であった。また、仮にできたと
しても、その装置と制御が複雑になり、量産性に欠ける
装置になってしまう可能性がある。
【０００７】そのため、ＰＶＤ法による場合には、膜中
のＴｉとＡｌとの含有比率が一定のＴｉＡｌＮ膜の単層
膜を基体に被覆するのが一般的である。しかし、Ｔｉと
Ａｌとの含有比率が一定のＴｉＡｌＮ膜の単層膜の場合
には、例えば、基体との密着性が比較的良いＡｌ含有量
の少ないＴｉＡｌＮ膜で基体を被覆すると、前述のＴｉ
ＡｌＮ膜中の含有Ａｌによる高温下での耐酸化性が低下
する。従って、その特性を維持しながら、欠点を解消す
ることが困難であった。これは、Ａｌ含有量の少なく、
含有比率が一定のＴｉＡｌＮ膜と他の膜との多層膜につ
いても同様である。
【０００８】その上、当然のことであるが、ＰＶＤ法で
ＴｉＡｌＮ膜を基体に被覆する場合には、膜のつき回り
が悪いため、複雑形状品への応用には限界があった。一
方、前述のプラズマＣＶＤ法によりＴｉＡｌＮ膜の多層
膜を形成するという提案では、ＴｉＡｌＮ膜の形成に使
用するガスの組成については、具体的に示唆されておら
ず、また各元素の組成比についても何ら記載されていな
い。しかし、プラズマＣＶＤ法により膜を形成する場合
には、ＣＶＤ法と同様のガスを使って同様の構成の膜を
作ると、ＣＶＤ法に比べて被覆膜の密着性が悪いという
問題がある。
【０００９】例えば、ＣＶＤ法でＴｉＮ膜＋Ａｌ2 Ｏ3
膜という多層膜を基体に被覆した場合には、処理温度が
約１０００℃と高いため、膜間の密着性には問題がない
が、プラズマＣＶＤ法により同様の多層膜を作製する
と、ＴｉＮとＡｌ2 Ｏ3 との密着性が悪く、ＴｉＮ膜と
Ａｌ2 Ｏ3 膜との間で剥離する現象が起きた。このよう
に、ＣＶＤ法で使っているガスを単純にプラズマＣＶＤ
法に使用し、同じ構成で膜を作製しても密着性が悪く、
実用性の観点からは問題があった。かかる現象は、他の
膜との密着性が悪いＴｉＡｌＮ膜では、なおさら顕著な
ものとなる。
【００１０】また、ＴｉＡｌＮ膜の上層にＡｌ2 Ｏ 3膜
またはＡｌＮ膜を形成したのでは、Ａｌ2 Ｏ 3膜やＡｌ
Ｎ膜の、耐酸化性はあるが、靱性がなく、熱衝撃に極め
て弱いという性質により、膜最表面のＡｌ2 Ｏ 3膜やＡ
ｌＮ膜に熱衝撃等によりクラックが入り易く、そのクラ
ックを通じて、下層の膜の酸化が起こったり、ひいて
は、膜全体が剥離することも生じる。その上、ＴｉＡｌ
Ｎ膜の有する膜表面における特性を有効に利用すること
もできない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、プラズマＣＶＤ法により、基体及び他の
膜との密着性に優れ、且つその特性を有効に利用した種
々の組成のＴｉＡｌＮ系膜を形成する方法とその被覆部
材を提供する。すなわち、この発明は、請求項１に記載
したように、基体表面を表面強化膜で被覆するに当た
り、ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜１００ａｔ％の組
成である一種以上のＴｉＡｌＮ系膜とＴｉＡｌＮ系以外
の膜とからなり、且つ表面強化膜としての最上層をＴｉ
ＡｌＮ系膜とする多層膜と、 ＴｉとＡｌとＮとの総量
が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌと
Ｎのうちの２つ以上の元素の含有量の違う２種以上のＴ
ｉＡｌＮ系膜からなる多層膜と、ＴｉとＡｌとＮとの総
量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌ
とＮとのうちの２つ以上の元素の含有量を傾斜組成とし
た１種以上のＴｉＡｌＮ系膜からなる単層膜または多層
膜との、少なくとも一種の皮膜を、基体表面にプラズマ
ＣＶＤ法によって形成することを特徴とする基体表面被
覆方法に係る。
【００１２】なお、ａｔ％とは、原子％のことであり、
各成分の組成比を示すのに、各成分の重量でその割合を
表す重量％に対して、各成分の原子の数の割合で何％で
あるかを示すものである。本発明のプラズマＣＶＤ法の
処理圧力については、０．０１〜１０Ｔｏｒｒの範囲が
適当である。その理由は、処理圧力が０．０１Ｔｏｒｒ
未満では、複雑な形状の基体表面に皮膜を均一に形成す
ることができず、また、プラズマを直流電圧により発生
させる場合に、その発生が困難となるからである。ま
た、処理圧力が１０Ｔｏｒｒを超えると、皮膜は、粗雑
で密度の低い組織になり易いからである。
【００１３】また、その処理温度については、１００〜
８００℃の範囲が適当である。その理由は、基体温度が
１００℃未満では、結晶性が悪い粗雑で密度の低い皮膜
になり易く、また、基体と皮膜との密着性が悪くなるか
らである。そして、基体温度が８００℃を越えると、皮
膜は、結晶成長した粗雑な組織になり、しかも基体の変
形、変寸が生じ易くなる。
【００１４】次に、そのプラズマの発生方法は、従来行
われているように、直流電圧、直流パルス電圧、交流、
高周波、低周波、マイクロ波等を単独または、２つ以上
複合させたものを用いれば良い。この場合、プラズマは
化学反応の促進及び基体の加熱という両方の役割を果た
す。但し、基体の加熱については、他にヒ−タを反応容
器の外部あるいは内部、あるいは両方に設けることによ
り、プラズマの作用とは別個に行うと、皮膜の厚さ、物
性、密着性等をうまく制御することができる。
【００１５】本発明において、ＴｉＡｌＮ系膜は他の元
素を含有しない膜でも良いし、他の元素を含有したもの
でも良い。そして、ＴｉＡｌＮ系膜は、その用途に応じ
て、ＴｉとＡｌとＮとの組成を変えて使用する。たとえ
ば、一般的な組成比の膜であるＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5
膜だけではなく、Ｔｉ0.37Ａｌ0.13Ｎ0.5 膜、Ｔｉ0.2
Ａｌ0.3 Ｎ0.5 膜というような種々の組成比の膜、また
はＴｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｎ0.5 というような傾斜組成
膜を、その使用目的により使い分ける。なお、前記の傾
斜組成膜を、基体に形成させるには、基体と膜との界面
から、膜表面に向かってＡｌ量を０から０．２５ａｔ％
まで傾斜的に増加させ、Ｔｉ量を０．５から０．２５ａ
ｔ％まで傾斜的に減少させれば良い。
【００１６】さらに、基体については、何も表面処理し
ていない基体を用いても良いし、必要に応じて、ガスや
金属元素等をイオン注入や浸透させたものや湿式メッキ
したものを用いても良い。また、さらに、ＴｉＡｌＮ系
膜は、その使用目的に合わせて表面強化膜の最上層をＴ
ｉＡｌＮ系膜とし、ＴｉＡｌＮ系以外の膜との多層膜と
しても良いが、この場合には、請求項２のように、Ｔｉ
ＡｌＮ系以外の膜は、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｂ及びＳのうちの１
種以上と、Ｓｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族
金属の１種以上とが化合した化合物膜、またはＳｉ並び
に周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上の金
属膜である多層膜を形成する前記基体表面被覆方法が好
適である。
【００１７】なお、本発明に言う表面強化膜とは、基体
表面の保護及び強化のために形成させた耐摩耗性に優れ
た高融点の化合物の皮膜を意味している。したがって、
表面強化膜で被覆された基体を商品化する際に、その商
品価値を高めるために通常行われている、例えば着色し
たＴｉＮの薄膜を装飾を目的としてコーティングしたも
のは、本発明にいう表面強化膜には含まれない。
【００１８】そして、本発明は、請求項３のように、Ｔ
ｉＡｌＮ系膜は、０〜５０ａｔ％のＣ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓ
ｉ、Ｙ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の一
種以上を含有する前記基体表面被覆方法としても良い。
ここで、他の元素の含有量を０〜５０ａｔ％と限定した
のは、他の元素が５０ａｔ％を越えて含有されると、Ｔ
ｉＡｌＮ系膜として本来もつ耐摩耗性、耐酸化性等が悪
くなるからである。
【００１９】このようなＴｉＡｌＮ系膜の例としては、
Ｔｉ0.45Ａｌ0.03Ｖ0.02Ｎ0.5 膜、Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｃ
0.25Ｎ0.25膜、Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｂ0.25Ｎ0.25膜等が考
えられる。ここで、請求項４のように、ＴｉＡｌＮ系膜
及びＴｉＡｌＮ系以外の膜の膜厚は、それぞれ０．１〜
３０μｍである前記基体表面被覆方法とすると、さらに
効果的である。その理由としては、膜厚が０．１μｍ未
満では、耐摩耗性向上の効果が少なく、一方、３０μｍ
を越えると密着性が低下するばかりではなく、経済性の
面でも不利になるからである。
【００２０】そして、請求項５のように、ＴｉとＡｌと
Ｎとの総量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴ
ｉとＡｌとＮのうちの２つ以上の元素の含有量の違う２
種以上のＴｉＡｌＮ系膜からなる多層膜と、ＴｉとＡｌ
とＮとの総量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つ
ＴｉとＡｌとＮのうちの２つ以上の元素の含有量を傾斜
組成とした１種以上のＴｉＡｌＮ系膜からなる単層膜ま
たは多層膜との、少なくとも一種の皮膜で形成してなる
ことを特徴とする基体表面被覆部材により、密着性が良
く、ＴｉＡｌＮ系膜の膜表面における特性を有効に利用
した基体表面被覆部材となる。
【００２１】ここで、ＴｉとＡｌとＮのうちの１つ以上
の元素の含有量の違う２種以上のＴｉＡｌＮ系膜からな
る多層膜とは、例えば、Ｔｉ0.4 Ａｌ0.1 Ｎ0.5 膜を基
体に被覆し、その後、Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を被覆
したものである。また、基体＋Ｔｉ0.45Ａｌ0.05Ｎ0.5
＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 という膜構成、基体＋Ｔｉ
0.45Ａｌ0.05Ｎ0.5 ＋Ｔｉ0.45-0.25 Ａｌ0.05-0.25 Ｎ
0.5 （傾斜組成膜）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 という膜
構成にすることも考えられる。さらに、必要に応じて、
基体にＴｉＡｌＮ系膜以外の膜を形成したものに、これ
らの構成の膜を形成して基体表面被覆部材とすることも
可能である。
【００２２】そして、ＴｉとＡｌとＮのうちの１つ以上
の元素の含有量を傾斜組成としたＴｉＡｌＮ系膜を１種
以上被覆した皮膜とは、前述のＴｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25
Ｎ0.5 膜を基体に被覆したもの以外にも、基体＋ＴｉＮ
＋Ｔｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｎ0.5 ＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 膜、基体＋Ｔｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｎ0.5 ＋Ｔｉ
0.25-0.2Ａｌ0.25-0.3Ｎ0.5-0.25０0-0.25膜、 基体＋
Ｔｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｎ0.5 ＋Ｔｉ0.15Ａｌ0.35Ｎ
0.5 膜、基体＋ＴｉＣＮＯ＋Ｔｉ0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｃ
0.2 Ｎ0.2 Ｏ0.1 膜という膜構成も可能である。
【００２３】なお、本発明では、上記以外にも、いろい
ろな膜構成が考えられることは言うまでもない。また、
請求項６のように、最下層部は、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｂ及びＳ
のうちの１種以上とＳｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及
び６Ａ族金属の１種以上とが化合した化合物膜、または
Ｓｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種
以上の金属膜であるＴｉＡｌＮ系以外の膜であって、表
面強化膜としての最上層部は、ＴｉＡｌＮ系膜である多
層膜で形成してなる前記基体表面被覆部材も効果的であ
る。
【００２４】そして、請求項７のように、ＴｉＡｌＮ系
膜は、０〜５０ａｔ％のＣ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｙ並び
に周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上が含
有される膜である前記基体表面被覆部材としても良い。
さらに、請求項８のように、ＴｉＡｌＮ系膜及びＴｉＡ
ｌＮ系以外の膜の膜厚は、それぞれ０．１〜３０μｍで
ある前記基体表面被覆部材とするとさらに好適である。
【００２５】
【作用】本発明では、プラズマＣＶＤ法により、基体表
面にＴｉＡｌＮ系膜を形成するので、低温で、つき回り
良い膜形成ができるのみならず、ＰＶＤ法とは異なり、
基体及び他の膜との密着性を良くするために、ＴｉＡｌ
Ｎ系膜のＴｉとＡｌの２種類の金属の比率を変えたり、
ＴｉとＡｌとＮのうちの１つ以上の元素の含有量が傾斜
組成であるＴｉＡｌＮ系膜を形成することができる。
【００２６】ここで、基体表面を、ＴｉとＡｌとＮとの
総量が５０〜１００ａｔ％の組成である一種以上のＴｉ
ＡｌＮ系膜とＴｉＡｌＮ系以外の膜とからなり、且つ表
面強化膜としての最上層をＴｉＡｌＮ系膜とする多層膜
で被覆することにより、被処理基体を高温下で使用した
場合に、基体表面被覆部材の最上層膜のＴｉＡｌＮ系膜
は、前述のＡｌ2 Ｏ3 層を形成する。かかるＡｌ2 Ｏ3
層は、一般的になされている人為的なＡｌ2 Ｏ3 層より
も、その使用温度に応じて適度の厚さで、且つ密着性に
優れている。また、ＴｉＡｌＮ系膜は、Ａｌ2 Ｏ3 膜や
ＡｌＮ膜とは異なり、耐酸化性だけではなく、靱性、耐
熱衝撃性にも優れているので、Ａｌ2 Ｏ3 膜やＡｌＮ膜
を基体表面被覆部材の最上層膜とした場合のように、熱
衝撃等によるクラックが入ることもない。さらに、その
他のＴｉＡｌＮ系膜の皮膜としての優れた特性は、基体
表面被覆部材の最上層膜となることによって、十分発揮
される。
【００２７】 そして、ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜
１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌとＮのうち
の２つ以上の元素の含有量の違う２種以上のＴｉＡｌＮ
系膜からなる多層膜で被覆することにより、基体表面
は、基体あるいは他の膜との密着性が良く、且つ高温下
でも耐酸化性に優れたＴｉＡｌＮ系膜よりなる基体表面
被覆部材により被覆される。つまり、前記の例のよう
に、基体との密着性が比較的良いＡｌ含有量の少ないＴ
ｉ0.4 Ａｌ0.1 Ｎ0.5 膜を基体に被覆してからＴｉ0.4
Ａｌ0.1 Ｎ0.5 膜と密着性の良いＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 膜を被覆するという膜構成により、基体と膜及び膜
間の密着力は強まり、且つ基体表面被覆部材の表面は、
高温下でのＡｌ2 Ｏ3 層の形成に十分なＡｌ含有量の膜
組成となる。
【００２８】また、この発明では、ＴｉとＡｌとＮとの
総量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡ
ｌとＮのうちの２つ以上の元素の含有量を傾斜組成とし
たＴｉＡｌＮ系膜を１種以上被覆することにより、前記
と同様に基体と膜あるいは膜間の密着性が改良される。
例えば、前記の例のように、基体と膜との界面から膜表
面に向かってＡｌ量を傾斜的に増加させることによっ
て、基体と膜の密着性は良くなり、且つ基体表面被覆部
材の耐摩耗性、耐酸化性等も良くなる。
【００２９】さらに、ＴｉＡｌＮ系以外の膜は、Ｎ、
Ｃ、Ｏ、Ｂ及びＳのうちの１種以上とＳｉ並びに周期律
表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上とが化合した
化合物膜、またはＳｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び
６Ａ族金属の１種以上の金属膜であるとすると、基体と
膜及び膜間の密着力が良いものとなる。そして、ＴｉＡ
ｌＮ系膜を、０〜５０ａｔ％のＣ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓｉ、
Ｙ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以
上が含有されるものとしても、ＴｉＡｌＮ系膜本来の特
性を損なうこともなく、同様の作用を生じる。
【００３０】また、ＴｉＡｌＮ系膜及びＴｉＡｌＮ系以
外の膜の膜厚を、それぞれ０．１〜３０μｍとすること
により、これらの皮膜の耐摩耗性、密着性が損なわれる
こともない。
【００３１】
【実施例】以下に、本発明を図面に示す実施例に基づい
て説明する。まず、図１は、後述する実施例によるＴｉ
ＡｌＮ系膜からなる基体表面被覆部材を、本発明の方法
で基体表面に形成させるための装置の一例を示す概略図
である。
【００３２】この方法によれば、チタン源としてＴｉＣ
ｌ4 を用い、そのＴｉＣｌ4 を入れたＴｉＣｌ4 容器９
をＴｉＣｌ4 容器加熱用ヒータ１０により加熱し、気体
の状態のＴｉＣｌ4 をＴｉＣｌ4 流量計７を通して反応
容器１２に供給する。その場合、ＴｉＣｌ4 容器９、Ｔ
ｉＣｌ4 容器加熱用ヒータ１０、及びＴｉＣｌ4 流量計
７は、一定の温度に保持された恒温槽８に収納されてい
る。この恒温槽８は、一旦気体になったＴｉＣｌ4 を液
化させないためのものである。
【００３３】また、アルミニウム源としてＡｌＣｌ3 を
用い、そのＡｌＣｌ3 を入れたＡｌＣｌ3 容器５をＡｌ
Ｃｌ3 容器加熱炉６により加熱し、気体の状態のＡｌＣ
ｌ3 をＨ2 流量計４を経由したキャリヤーガスであるＨ
2 により反応容器１２に供給する。前記ＴｉＣｌ4 ガス
とＡｌＣｌ3 ガスとは、Ｈ2 流量計３、Ａｒ流量計２、
Ｎ2 流量計１を各々経由したＨ2 、Ａｒ、Ｎ2 と共に反
応容器１２に送られるようになっている。この際、必要
に応じてＨｅ、Ｎｅ等を添加しても良い。また、反応ガ
スとしてＣＨ4 、Ｃ3 Ｈ8 、Ｃ2 Ｈ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、
ＮＨ3 、Ｏ2 、ＴｉＩ4 、（ＣＨ3 ）3 Ａｌ等を用いて
も良い。
【００３４】反応容器１２内には導入ガスを一定流量と
して流し、真空ポンプ１７によって排気する場合には、
図中のコンダクタンスバルブ１５を調節することによっ
て反応容器１２内を０．０１〜１０Ｔｏｒｒの適当な圧
力に保つ。前記の反応容器１２に導入されたガスは、反
応容器１２内でプラズマとなり、そのプラズマ内で基体
１３の表面にＴｉＡｌＮ系膜を形成させる。
【００３５】この場合、基体１３を陰極とし、反応容器
１２を陽極として、直流電源１６を用いて、直流電圧を
印加することによりプラズマが発生する。ここで、基体
（陰極）１３と反応容器（陽極）１２とは、絶縁材１４
によって電気的に絶縁されている。なお、プラズマの発
生だけで皮膜を形成すると、プラズマによるスパッタリ
ング効果により、蒸着速度が小さくなる。そこで、反応
容器１２の外側に外部ヒータ１１を設けて基体１３を加
熱する。これにより、プラズマ出力を抑えることができ
るので、蒸着速度を増すことができると共に、均一な被
覆もできる。
【００３６】ここでは、プラズマの発生手段としては、
直流電圧以外に直流パルス電圧、交流、高周波、低周
波、マイクロ波等を利用しても良く、また、ヒータも反
応容器１２の内側に設置するようにしても良い。実施例
１は、基体１３として、焼き入れ、焼き戻しされたＳＫ
Ｈ５１（直径２０ｍｍ、高さ５ｍｍ、硬さＨＲＣ６２）
を使用して、前述した図１の装置により、以下の手順で
ＴｉＡｌＮ系膜からなる基体表面被覆部材を形成した。
【００３７】まず、基体１３を反応容器１２内治具に配
置した後、反応容器１２内を１０-3Ｔｏｒｒに減圧し、
その後、Ｈ2 を反応容器１２内が２Ｔｏｒｒになるよう
に導入した。基体１３を陰極とし、反応容器１２を陽極
として、７００Ｖの直流電圧を直流電源１６により印加
すると共に、外部ヒータ１１により基体１３を５５０℃
まで昇温した。昇温後、Ｈ2 からＡｒにガスを切り替え
て、電圧７００Ｖ、圧力２Ｔｏｒｒで１０分間、基体１
３をプラズマによりスパッタークリーニングした。
【００３８】次に、ガス成分比でＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：Ｔ
ｉＣｌ4 ＝７５．０：３．８：１８．８：２．４の混合
ガスを、反応容器１２内の圧力が２Ｔｏｒｒになるよう
に導入し、電圧７００Ｖで６０分間プラズマ処理をして
ＴｉＮ皮膜を形成させ、その後に、ガス成分比でＨ2 ：
Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．
８：１８．８：１．２：１．２の混合ガスを、反応容器
１２内の圧力が２Ｔｏｒｒになるように切り替えて、電
圧７００Ｖで９０分間プラズマ処理を続行してＴｉ0.25
Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を形成した。次に、加熱と放電とを中
止し、Ｈ2ガスで反応容器１２内を２Ｔｏｒｒに保って
室温まで冷却した。
【００３９】この結果、基体１３の表面には、図２に示
すように、合計の厚さが２．５μｍであり、ＴｉＡｌＮ
系以外の膜１８ｂであるＴｉＮ（１μｍ）膜とＴｉＡｌ
Ｎ系膜１８ａであるＮ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （１．５μ
ｍ）膜とでなる皮膜が、基体表面被覆部材１８として形
成された。次に、実施例２として、スパッタークリーニ
ング後にＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝
７５．０：３．８：１８．８：１．９：０．５の混合ガ
スとなるように切り替えて、電圧７００Ｖで６０分間プ
ラズマ処理をしてＴｉ0.4 Ａｌ0.1 Ｎ0.5 膜を形成した
後に、Ｈ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７
５．０：３．８： １８．８：１．２：１．２の混合ガ
スに切り替えて、同電圧で９０分間プラズマ処理を続行
してＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を形成する以外は実施例
１と同じ手順により、図３に示すようなＴｉＡｌＮ系膜
１８ａよりなる基体表面被覆部材１８であるＴｉ0.4 Ａ
ｌ0.1 Ｎ0.5 （１μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 （１．５μｍ）膜を形成した。
【００４０】そして、実施例３として、１５０分間の処
理時間中に、ＴｉＣｌ4 比は漸減させ、ＡｌＣｌ3 比は
漸増させるために、ガス比でＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣ
ｌ4：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１８．８：
（２．４〜１．２）：（０〜１．２）とした以外は、実
施例１と同じ手順で図４に示すような、Ｔｉ0.5-0.25Ａ
ｌ0-0.25Ｎ0.5 （２．５μｍ）傾斜組成膜であるＴｉＡ
ｌＮ系膜１８ａよりなる基体表面被覆部材１８を被覆し
た。
【００４１】また、比較の目的で、実施例１と同様にＳ
ＫＨ５１を基体１３として、図１に示した装置に、周波
数が１３．５６ＭＨｚの高周波電源の一方の端子を、直
流電源１６の負側と並列に接続し、他の端子は接地さ
せ、高周波電源を追加して、以下のように高周波プラズ
マＣＶＤ法により、比較例１の基体表面被覆部材１８を
作製した。
【００４２】スパッタークリーニングまでの行程は、実
施例１と同様に行い、次に、ガス成分比でＨ2 ：Ａｒ：
Ｎ2 ：ＴｉＣｌ4 ＝７５．０：３．８：１８．８：２．
４の混合ガスを圧力が０．４Ｔｏｒｒになるように導入
し、高周波出力１．５ｋＷ、直流電圧１００Ｖで７５分
間処理してＴｉＮ膜を形成させ、その後、混合ガスをＨ
2 ：Ａｒ：ＣＯ2 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１
８．８：２．４とし、同様の条件で７５分間処理してＡ
ｌ2 Ｏ3 膜を形成し、ＴｉＮ（１．２５μｍ）＋Ａｌ2
Ｏ3 （１．２５μｍ）膜でなる、比較例１の基体表面被
覆部材１８を作製した。
【００４３】次に、ＴｉＮ膜の形成時間を４８分間と
し、その後の導入ガスをＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣ
ｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１８．８：１．
２：１．２とし、４８分間処理してＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 膜を形成し、さらにＡｌ2 Ｏ3膜の形成時間を５４
分間とする以外は、比較例１と同様の方法でＴｉＮ
（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （０．８μ
ｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．９μｍ）膜でなる基体表面被覆
部材１８を作製し、比較例２とした。
【００４４】また、Ａｌ2 Ｏ3 膜を形成する替わりに、
Ｈ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１
８．８：２．４の混合ガスによりＡｌＮ膜を形成させた
以外は比較例２と同様の方法で、ＴｉＮ（０．８μｍ）
＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5（０．８μｍ）＋ＡｌＮ
（０．９μｍ）膜でなる基体表面被覆部材１８を作製し
て比較例３とした。
【００４５】さらに、ＴｉＮ膜の形成後に、Ｈ2 ：Ａ
ｒ：Ｎ2 ：ＣＯ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．
０：３．８：（１８．８〜０）：（０〜１８．８）：
（２．４〜０）：（０〜２．４）の混合ガスにより、Ｔ
ｉ0.5-0 Ａｌ0-0.4 Ｎ0.5-0 Ｏ0-0.6 傾斜組成膜を形成
させた以外は、比較例２と同様の方法でＴｉＮ（０．８
μｍ）＋Ｔｉ0.5-0 Ａｌ0-0.4 Ｎ0.5-0 Ｏ0-0.6 （０．
８μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．９μｍ）膜でなる基体表面
被覆部材１８を作製し、比較例４とした。
【００４６】そして、前記同様の基体１３に、イオンプ
レーティグ法により、ＴｉＮ膜を形成させてＴｉＮ
（２．５μｍ）単層膜でなる基体表面被覆部材を作製
し、比較例５とした。また、同様の方法で、Ｔｉ0.25Ａ
ｌ0.25Ｎ0.5 を形成させてＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 （２．５μｍ）単層膜でなる基体表面被覆部材１８
を作製して、比較例６とした。
【００４７】実施例１〜３による基体表面被覆部材１８
と比較例１〜６による基体表面被覆部材１８とについて
の、膜の硬さ、スクラッチ試験、酸化試験の結果を表１
に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】表１より、高周波プラズマＣＶＤ法で作製
した比較例１〜４の基体表面被覆部材１８は、最上層に
脆いＡｌ2 Ｏ3 またはＡｌＮがあるために、耐酸化性は
良くても、密着性が悪いことがわかる。これは、最上層
のＡｌ2 Ｏ3 またはＡｌＮにクラックが入った場合、そ
の下層にまで、そのクラックが伝播するためと思われ
る。また、比較例５の基体表面被覆部材１８は、密着性
は良いが、耐酸化性が悪い。そして、比較例６の基体表
面被覆部材１８は、耐酸化性は良いが、密着性が悪い。
【００５０】一方、実施例１〜３の基体表面被覆部材１
８は、硬さに優れ、密着性も良く、さらに、耐酸化性も
良いことがわかる。次に、材質がＳＫＨ５１の冷間穴抜
きパンチを基材１３として、実施例１〜３と同様の条件
で、ＴｉＮ（１μｍ）＋Ｎ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （１．５
μｍ）膜、Ｔｉ0.4 Ａｌ0.1 Ｎ0.5 （１μｍ）＋Ｔｉ
0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （１．５μｍ）膜、Ｔｉ0.5-0.25Ａ
ｌ0-0.25Ｎ0.5 （２．５μｍ）傾斜組成膜をそれぞれ被
覆して実施例４、実施例５または実施例６とした。
【００５１】そして、前記パンチの表面に、比較例１〜
４と同様の条件で、ＴｉＮ（１．２５μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ
3 （１．２５μｍ）膜、ＴｉＮ（０．８μｍ）＋Ｔｉ
0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （０．８μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．
９μｍ）膜、ＴｉＮ（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25
Ｎ0.5(０．８μｍ）＋ＡｌＮ（０．９μｍ）膜、ＴｉＮ
（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.5-0 Ａｌ0-0.4 Ｎ0.5-0 Ｏ
0-0.6 （０．８μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．９μｍ）膜を
被覆して、各々比較例７、比較例８、比較例例９または
実施例１０とした。さらに、前記パンチの表面に、比較
例５または比較例６と同様の条件で、ＴｉＮ（２．５μ
ｍ）膜、Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5（２．５μｍ）膜をそ
れぞれ被覆して、比較例１１または比較例１２とした。
【００５２】表２にこれらの各種基体表面被覆部材１８
の耐久性効果を表２に示す。なお、この冷間穴抜きパン
チは、無潤滑で使われるために、パンチ自体が、摩擦に
よりかなりの高熱になる。したがって、基体表面被覆部
材１８には、密着性、耐摩耗性、耐熱衝撃性だけではな
く、耐酸化性も要求される。
【００５３】
【表２】
【００５４】表２より、高周波プラズマＣＶＤ法で作製
した比較例７〜１０の基体表面被覆部材１８は、最上層
に脆いＡｌ2 Ｏ3 またはＡｌＮがあるために、早期に膜
が剥離してしまって、被覆効果がでていない。また、比
較例１１の基体表面被覆部材１８は、耐摩耗性および耐
酸化性が悪いために耐久性効果が良くない。そして、比
較例１２の基体表面被覆部材１８は、密着性が悪いため
に耐久性効果が良くない。
【００５５】一方、実施例４〜６の基体表面被覆部材１
８には、密着性、耐摩耗性、耐熱衝撃性および耐酸化性
が、全て備わっているために、優れた耐久性効果を示す
ことがわかる。次に、基体１３としてＳＫＤ６１（直径
５８ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、硬さＨＲＣ４５）を用いて、
実施例１〜３と同一条件で、それぞれ実施例７〜９の基
体表面被覆部材１８を作製し、また、比較例１〜６と同
一条件で、それぞれ比較例１３〜１８の基体表面被覆部
材１８を作製して、これらの熱疲労試験を行った。
【００５６】熱疲労試験は、試験面（直径５８ｍｍの
面）を５７０℃で１３５秒間加熱保持した後に水冷し
て、１００℃で５秒間冷却する操作を繰り返すことによ
って行った。検査としては、走査型電子顕微鏡により基
体表面被覆部材１８の表面状態とヒートクラックの発生
状況を観察した。表３に、各種基体表面被覆部材１８の
熱疲労試験結果を示す。
【００５７】
【表３】
【００５８】表３より、実施例７〜９の基体表面被覆部
材１８の方が、比較例１３〜１８の基体表面被覆部材１
８よりも耐熱疲労特性が優れていることが確認された。
次に、材質がＳＵＳ３０４のパイプの内面を基体１３の
表面とし、実施例２と同様の条件で、Ｔｉ0.4 Ａｌ0.1
Ｎ0.5 ＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を１５０分間被覆し
て実施例１０とした。
【００５９】また、前記パイプの内面に、比較例１と同
様の条件で、ＴｉＮ＋Ａｌ2 Ｏ3 膜を被覆して比較例１
９とし、比較例６と同様の条件でＴｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 膜を被覆して比較例２０とした。これらの基体表面
被覆部材１８のつき回り性の評価を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】表４により明らかなように、実施例１０の
基体表面被覆部材１８の方が、比較例１９および比較例
２０の基体表面被覆部材１８よりも膜のつき回り性が優
れていた。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマＣＶＤ法によ
り、基体表面にＴｉＡｌＮ系膜を形成したので、３次元
形状を有する基体表面に、低温で、つき回り良く、密着
性の良いＴｉＡｌＮ系膜からなる基体表面被覆部材を形
成させることができた。
【００６３】つまり、基体表面に各元素の組成が種々の
ＴｉＡｌＮ系膜を形成させることが可能となったので、
ＴｉＡｌＮ系膜の有する耐酸化性、耐摩耗性、靱性、耐
熱衝撃性等の特性を損なうことなく、その欠点であった
密着性の問題点を解消することができ、実用に耐えうる
ＴｉＡｌＮ系膜からなる基体表面被覆部材を作製するこ
とが可能となった。
【００６４】ここで、基体表面をＴｉとＡｌとＮとの総
量が５０〜１００ａｔ％の組成である一種以上のＴｉＡ
ｌＮ系膜とＴｉＡｌＮ系以外の膜とからなり、且つ表面
強化膜としての最上層をＴｉＡｌＮ系膜とする多層膜で
被覆したことにより、低温で、つき回り良く、密着性が
良いばかりではなく、高温下での耐酸化性に優れ、靱
性、耐熱衝撃性にも優れている皮膜が形成された。
【００６５】 そして、ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜
１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌとＮのうち
の２つ以上の元素の含有量の違う２種以上のＴｉＡｌＮ
系膜からなる多層膜で被覆したことによっても、基体あ
るいは他の膜との密着性が良く、前記同様にＴｉＡｌＮ
系膜の特性を損なわれていない、実用性に優れた基体表
面被覆部材を形成することができた。
【００６６】また、本発明では、ＴｉとＡｌとＮとの総
量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌ
とＮのうちの２つ以上の元素の含有量を傾斜組成とした
ＴｉＡｌＮ系膜を１種以上被覆したことにより、前記同
様の効果を得ることができ、その上、ＴｉＡｌＮ系膜の
特性を、より高めるという効果も得られた。次に、Ｎ、
Ｃ、Ｏ、Ｂ及びＳのうちの１種以上とＳｉ並びに周期律
表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上とが化合した
化合物膜、またはＳｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び
６Ａ族金属の１種以上の金属膜であるＴｉＡｌＮ系以外
の膜とＴｉＡｌＮ系膜との多層膜としたことにより、よ
り密着性に優れた基体表面被覆部材となった。
【００６７】また、ＴｉＡｌＮ系膜の構成を、０〜５０
ａｔ％のＣ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｙ並びに周期律表の４
Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上が含有されるものと
したことにより、前記の効果はより顕著なものとなる。
さらに、ＴｉＡｌＮ系膜及びＴｉＡｌＮ系以外の膜の膜
厚を、それぞれ０．１〜３０μｍとしたことにより、前
記の効果が十分に発揮することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施に用いる装置の概略図であ
る。
【図２】基体と基体表面被覆部材の縦断面図である。
【図３】基体と基体表面被覆部材の縦断面図である。
【図４】基体と基体表面被覆部材の縦断面図である。
【符号の説明】
１３ 基体 １８ 基体表面被覆部材 １８ａ ＴｉＡｌＮ系膜 １８ｂ ＴｉＡｌＮ系以外の膜
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】この結果、基体１３の表面には、図２に示
すように、合計の厚さが２．５μｍであり、ＴｉＡｌＮ
系以外の膜１８ｂであるＴｉＮ（１μｍ）膜とＴｉＡｌ
Ｎ系膜１８ａであるＮ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （１．５μ
ｍ）膜とでなる皮膜が、基体表面被覆部材１８として形
成された。次に、実施例２として、スパッタークリーニ
ング後に、ガス成分比をＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣ
ｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１８．８：１．
９：０．５の混合ガスとなるように切り替え、そこで電
圧７００Ｖで６０分間プラズマ処理を行いＴｉ0.4 Ａｌ
0.1 Ｎ0.5 膜を形成した。然る後、ガスをＨ2 ：Ａｒ：
Ｎ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：
１８．８：１．２：１．２の混合ガスに切り替えて、同
電圧で９０分間プラズマ処理を続行してＴｉ0.25Ａｌ
0.25Ｎ0.5 膜を形成する。それ以外は実施例１と同じ手
順により、図３に示すようなＴｉＡｌＮ系膜１８ａより
なる基体表面被覆部材１８であるＴｉ0.4 Ａｌ0.1 Ｎ
0.5 （１μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 （１．５μ
ｍ）膜を形成した。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】そして、実施例３として、１５０分間の処
理時間中に、ＴｉＣｌ4 比は漸減させ、ＡｌＣｌ3 比は
漸増させるために、ガス比でＨ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＴｉＣ
ｌ4：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１８．８：
（２．４〜１．２）：（０〜１．２）とした。それ以外
は、実施例１と同じ手順で、図４に示すようにＴｉ
0.5-0.25Ａｌ0-0.25Ｎ0.5 （２．５μｍ）傾斜組成膜で
あるＴｉＡｌＮ系膜１８ａよりなる基体表面被覆部材１
８で基体１３を被覆した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】次に、比較例２として、ＴｉＮ膜の形成時
間を４８分間とし、その後の導入ガスをＨ2 ：Ａｒ：Ｎ
2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣｌ3 ＝７５．０：３．８：１
８．８：１．２：１．２とし、４８分間処理してＴｉ
0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 膜を形成し、さらにＡｌ2 Ｏ3 膜の
形成時間を５４分間とする。それ以外は、比較例１と同
様の方法でＴｉＮ（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ
0.5 （０．８μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．９μｍ）膜でな
る基体表面被覆部材１８を作製した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】また、比較例３として、Ａｌ2 Ｏ3 膜を形
成する替わりに、Ｈ2 ：Ａｒ：Ｎ2：ＡｌＣｌ3 ＝７
５．０：３．８：１８．８：２．４の混合ガスによりＡ
ｌＮ膜を形成させた。そして上記以外は、比較例２と同
様の方法で、ＴｉＮ（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.25Ａｌ0.25
Ｎ0.5 （０．８μｍ）＋ＡｌＮ（０．９μｍ）膜でなる
基体表面被覆部材１８を作製した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】さらに、比較例４として、ＴｉＮ膜の形成
後に、Ｈ2 ：Ａｒ：Ｎ2 ：ＣＯ2 ：ＴｉＣｌ4 ：ＡｌＣ
ｌ3 ＝７５．０：３．８：（１８．８〜０）：（０〜１
８．８）：（２．４〜０）：（０〜２．４）の混合ガス
により、Ｔｉ0.5-0 Ａｌ0-0.4 Ｎ0.5-0 Ｏ0-0.6 傾斜組
成膜を形成させた。それ以外は、比較例２と同様の方法
でＴｉＮ（０．８μｍ）＋Ｔｉ0.5-0 Ａｌ0-0.4 Ｎ
0.5-0 Ｏ0-0.6 （０．８μｍ）＋Ａｌ2 Ｏ3 （０．９μ
ｍ）膜でなる基体表面被覆部材１８を作製した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】そして、比較例５として、前記同様の基体
１３に、イオンプレーティング法により、ＴｉＮ膜を形
成させてＴｉＮ（２．５μｍ）単層膜でなる基体表面被
覆部材を作製した。また、比較例６として、様の方法
で、Ｔｉ0.25Ａｌ0.25Ｎ0.5 を形成させてＴｉ0.25Ａｌ
0.25Ｎ0.5 （２．５μｍ）単層膜でなる基体表面被覆部
材１８を作製した。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体表面を表面強化膜で被覆するに当た
    り、ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜１００ａｔ％の組
    成である一種以上のＴｉＡｌＮ系膜とＴｉＡｌＮ系以外
    の膜とからなり、且つ表面強化膜としての最上層をＴｉ
    ＡｌＮ系膜とする多層膜と、ＴｉとＡｌとＮとの総量が
    ５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌとＮ
    とのうちの２つ以上の元素の含有量の違う２種以上のＴ
    ｉＡｌＮ系膜からなる多層膜と、ＴｉとＡｌとＮとの総
    量が５０〜１００ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌ
    とＮとのうちの２つ以上の元素の含有量を傾斜組成とし
    た１種以上のＴｉＡｌＮ系膜からなる単層膜または多層
    膜との、少なくとも一種の皮膜を、基体表面にプラズマ
    化学蒸着法により形成することを特徴とする基体表面被
    覆方法。
  2. 【請求項２】 ＴｉＡｌＮ系以外の膜は、Ｎ、Ｃ、Ｏ、
    Ｂ及びＳのうちの１種以上とＳｉ並びに周期律表の４
    Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上とが化合した化合物
    膜、またはＳｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族
    金属の１種以上の金属膜であることを特徴とする請求項
    １に記載の基体表面被覆方法。
  3. 【請求項３】 ＴｉＡｌＮ系膜は、０〜５０ａｔ％の
    Ｃ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｙ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ
    及び６Ａ族金属の一種以上を含有することを特徴とする
    請求項１または請求項２に記載の基体表面被覆方法。
  4. 【請求項４】 ＴｉＡｌＮ系膜及びＴｉＡｌＮ系以外の
    膜の膜厚は、それぞれ０．１〜３０μｍであることを特
    徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の基
    体表面被覆方法。
  5. 【請求項５】 ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜１００
    ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌとＮのうちの２つ
    以上の元素の含有量の違う２種以上のＴｉＡｌＮ系膜か
    らなる多層膜と、ＴｉとＡｌとＮとの総量が５０〜１０
    ０ａｔ％の組成であり、且つＴｉとＡｌとＮのうちの２
    つ以上の元素の含有量を傾斜組成とした１種以上のＴｉ
    ＡｌＮ系膜からなる単層膜または多層膜との、少なくと
    も一種の皮膜で形成してなることを特徴とする基体表面
    被覆部材。
  6. 【請求項６】 最下層部は、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｂ及びＳのう
    ちの１種以上とＳｉ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６
    Ａ族金属の１種以上とが化合した化合物膜、またはＳｉ
    並びに周期律表の４Ａ、５Ａ及び６Ａ族金属の１種以上
    の金属膜であるＴｉＡｌＮ系以外の膜であって、表面強
    化膜としての最上層部は、ＴｉＡｌＮ系膜である多層膜
    で形成してなることを特徴とする請求項５に記載の基体
    表面被覆部材。
  7. 【請求項７】 ＴｉＡｌＮ系膜は、０〜５０ａｔ％の
    Ｃ、Ｏ、Ｂ、Ｓ、Ｓｉ、Ｙ並びに周期律表の４Ａ、５Ａ
    及び６Ａ族金属の１種以上を含有する膜であることを特
    徴とする請求項５または請求項６に記載の基体表面被覆
    部材。
  8. 【請求項８】 ＴｉＡｌＮ系膜及びＴｉＡｌＮ系以外の
    膜の膜厚は、それぞれ０．１〜３０μｍであることを特
    徴とする請求項５、請求項６または請求項７に記載の基
    体表面被覆部材。
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