JPH07331410A - 耐酸化性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜 - Google Patents
耐酸化性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜Info
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- JPH07331410A JPH07331410A JP12149394A JP12149394A JPH07331410A JP H07331410 A JPH07331410 A JP H07331410A JP 12149394 A JP12149394 A JP 12149394A JP 12149394 A JP12149394 A JP 12149394A JP H07331410 A JPH07331410 A JP H07331410A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基本的にはＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮
膜の優れた特徴を生かしつつ、耐酸化性および耐摩耗性
を更に改善した硬質皮膜を提供する。 【構成】 ＴｉＮ皮膜または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素をイオン注入
し、前記皮膜の表層部に前記元素の濃度富化層を形成し
たものである。
膜の優れた特徴を生かしつつ、耐酸化性および耐摩耗性
を更に改善した硬質皮膜を提供する。 【構成】 ＴｉＮ皮膜または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素をイオン注入
し、前記皮膜の表層部に前記元素の濃度富化層を形成し
たものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フライス加工，切削加
工，穿孔加工等の加工に使用される切削工具の表面コー
ティング材として有用な硬質皮膜に関し、特に耐酸化性
および耐摩耗性を改善した硬質皮膜に関するものであ
る。
工，穿孔加工等の加工に使用される切削工具の表面コー
ティング材として有用な硬質皮膜に関し、特に耐酸化性
および耐摩耗性を改善した硬質皮膜に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高速度工具鋼や超硬合金工具鋼等の耐摩
耗性部材を製作する場合は、耐摩耗性等の性能をより優
れたものとする目的で、工具基材の表面にＴｉ等の窒化
物や炭化物よりなる耐摩耗性皮膜を形成することが行な
われている。ところで切削工具等の摩耗には、切り屑生
成時の熱的脆化によって昇温する工具すくい面に生じる
クレータ摩耗と、被削材との機械的な擦り摩耗によって
工具逃げ面に生じるフランク摩耗がある。そしてクレー
タ摩耗を低減する上で必要な特性は、耐熱性および耐酸
化性であり、フランク摩耗を低減する上で必要な特性は
高硬度であるということができる。従って、表面被覆切
削工具を更に高性能化するためには、上記の様な諸特性
を全て満足する耐摩耗性皮膜を工具基材表面に形成して
やる必要がある。
耗性部材を製作する場合は、耐摩耗性等の性能をより優
れたものとする目的で、工具基材の表面にＴｉ等の窒化
物や炭化物よりなる耐摩耗性皮膜を形成することが行な
われている。ところで切削工具等の摩耗には、切り屑生
成時の熱的脆化によって昇温する工具すくい面に生じる
クレータ摩耗と、被削材との機械的な擦り摩耗によって
工具逃げ面に生じるフランク摩耗がある。そしてクレー
タ摩耗を低減する上で必要な特性は、耐熱性および耐酸
化性であり、フランク摩耗を低減する上で必要な特性は
高硬度であるということができる。従って、表面被覆切
削工具を更に高性能化するためには、上記の様な諸特性
を全て満足する耐摩耗性皮膜を工具基材表面に形成して
やる必要がある。
【０００３】上記耐摩耗性皮膜としては、化学的蒸着法
（ＣＶＤ法）や物理的蒸着法（ＰＶＤ法）によるＴｉ
Ｎ，ＴｉＣおよびＴｉＣＮが汎用されている。なかでも
ＴｉＮは、ビッカース硬度（Ｈｖ）が２０００ｋｇ／ｍ
ｍ2 以下であり、ＴｉＣに比べると低硬度であるため、
フランク摩耗に対して耐久性が低いという欠点があるに
も拘らず、ＴｉＣに比べると高温耐酸化性（耐熱性）に
優れており、切削時の加工熱や摩擦熱によって昇温する
工具すくい面をクレータ摩耗から保護する機能を発揮す
る。またＴｉＮ皮膜は母材に対する密着性に優れてお
り、且つ母材の種類如何に関わらず被覆膜を形成し易い
という長所を有するため、これらの点が評価されて、Ｔ
ｉＮ皮膜を母材表面に被覆した切削工具が多く使用され
ている。
（ＣＶＤ法）や物理的蒸着法（ＰＶＤ法）によるＴｉ
Ｎ，ＴｉＣおよびＴｉＣＮが汎用されている。なかでも
ＴｉＮは、ビッカース硬度（Ｈｖ）が２０００ｋｇ／ｍ
ｍ2 以下であり、ＴｉＣに比べると低硬度であるため、
フランク摩耗に対して耐久性が低いという欠点があるに
も拘らず、ＴｉＣに比べると高温耐酸化性（耐熱性）に
優れており、切削時の加工熱や摩擦熱によって昇温する
工具すくい面をクレータ摩耗から保護する機能を発揮す
る。またＴｉＮ皮膜は母材に対する密着性に優れてお
り、且つ母材の種類如何に関わらず被覆膜を形成し易い
という長所を有するため、これらの点が評価されて、Ｔ
ｉＮ皮膜を母材表面に被覆した切削工具が多く使用され
ている。
【０００４】近年、切削速度の一層の高速化が要望され
ており、切削条件がより過酷化する傾向にある為、上記
した様な従来のＴｉＮ皮膜程度ではこの要請に応えきれ
なくなっている。例えば、ＴｉＮ皮膜は６００℃までは
耐酸化性に優れているが、６００℃を超えると分解し始
めて保護性のないＴｉ酸化物となり、更に高温でＴｉＯ
2 となる。そこで耐熱性や硬度が更に優れた皮膜とし
て、ＴｉＮにＴｉやＮ以外の第３の元素を添加すること
が試みられており、前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によりＴｉ
とＡｌの複合窒化物固溶体の皮膜が提案されている（特
公平４−５３６４２号）。
ており、切削条件がより過酷化する傾向にある為、上記
した様な従来のＴｉＮ皮膜程度ではこの要請に応えきれ
なくなっている。例えば、ＴｉＮ皮膜は６００℃までは
耐酸化性に優れているが、６００℃を超えると分解し始
めて保護性のないＴｉ酸化物となり、更に高温でＴｉＯ
2 となる。そこで耐熱性や硬度が更に優れた皮膜とし
て、ＴｉＮにＴｉやＮ以外の第３の元素を添加すること
が試みられており、前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によりＴｉ
とＡｌの複合窒化物固溶体の皮膜が提案されている（特
公平４−５３６４２号）。
【０００５】ＴｉとＡｌの複合窒化物固溶体である（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜は、大気中で昇温してやると、８００
℃程度までは表面に保護膜となるＡｌ酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3)を形成し、このＡｌ2 Ｏ3 皮膜が酸化抑制の働きを
する。この様に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜は高温での耐酸化
性に優れているとはいうものの、硬度に関してはＨｖが
２５００ｋｇ／ｍｍ2 である。しかしながら、切削速度
の更なる高速化が要望されている近年の傾向には、上記
した様な特性では不十分であり、更なる特性の改善が望
まれている。
ｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜は、大気中で昇温してやると、８００
℃程度までは表面に保護膜となるＡｌ酸化皮膜（Ａｌ2
Ｏ3)を形成し、このＡｌ2 Ｏ3 皮膜が酸化抑制の働きを
する。この様に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜は高温での耐酸化
性に優れているとはいうものの、硬度に関してはＨｖが
２５００ｋｇ／ｍｍ2 である。しかしながら、切削速度
の更なる高速化が要望されている近年の傾向には、上記
した様な特性では不十分であり、更なる特性の改善が望
まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
に着目してなされたものであって、その目的は、基本的
にはＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の優れた特徴を
生かしつつ、耐酸化性および耐摩耗性をさらに改善した
硬質皮膜を提供することにある。
に着目してなされたものであって、その目的は、基本的
にはＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の優れた特徴を
生かしつつ、耐酸化性および耐摩耗性をさらに改善した
硬質皮膜を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、ＴｉＮ皮膜または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素をイオン注入
し、前記皮膜の表層部に前記元素の濃度富化層を形成し
たものである点に要旨を有する硬質皮膜である。上記皮
膜において、前記注入元素濃度は、合計で１原子％以上
であることが好ましい。また前記濃度富化層は、皮膜表
面から５μｍ以内に形成されたものであることが好まし
い。更に、膜厚は、０．１〜２０μｍであることが好ま
しい。
発明とは、ＴｉＮ皮膜または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素をイオン注入
し、前記皮膜の表層部に前記元素の濃度富化層を形成し
たものである点に要旨を有する硬質皮膜である。上記皮
膜において、前記注入元素濃度は、合計で１原子％以上
であることが好ましい。また前記濃度富化層は、皮膜表
面から５μｍ以内に形成されたものであることが好まし
い。更に、膜厚は、０．１〜２０μｍであることが好ま
しい。
【０００８】
【作用】本発明者らは、ＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ
皮膜の特性を更に向上するという観点から、特に特性向
上に有効な第３、第４の添加元素を検索し、検討を重ね
た。その結果、ＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素を、イオン注
入してやれば、上記目的が見事に達成されることを見出
し、本発明を完成した。
皮膜の特性を更に向上するという観点から、特に特性向
上に有効な第３、第４の添加元素を検索し、検討を重ね
た。その結果、ＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜の表
面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素よりなる群から選ばれる１種以上の元素を、イオン注
入してやれば、上記目的が見事に達成されることを見出
し、本発明を完成した。
【０００９】即ち、ＴｉＮ皮膜にあっては、上記元素を
イオン注入してやれば、ＴｉＮ皮膜は勿論のこと従来の
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜よりも酸化開始温度を高くするこ
とができ、且つ硬度も上昇させることができる。更に、
密着性が良いというＴｉＮ皮膜本来の特性も損なうこと
がないので、剥離の問題も生じない。一方、一般的に耐
酸化性が良いと言われている（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜にお
いても、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン
元素等をイオン注入してやることによって、従来の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜よりも酸化開始温度を高くすることが
でき、且つ硬度も更に上昇させることができたのであ
る。尚Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素は、夫々単独で添加しても良いが、これらの１種以上
を適宜選択して複合添加してもよいことは勿論である。
また本発明における白金族元素とは、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔの全てを含む趣旨であり、ハロゲ
ン元素とは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ，Ａｔの全てを含む趣
旨である。
イオン注入してやれば、ＴｉＮ皮膜は勿論のこと従来の
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜よりも酸化開始温度を高くするこ
とができ、且つ硬度も上昇させることができる。更に、
密着性が良いというＴｉＮ皮膜本来の特性も損なうこと
がないので、剥離の問題も生じない。一方、一般的に耐
酸化性が良いと言われている（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜にお
いても、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン
元素等をイオン注入してやることによって、従来の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜よりも酸化開始温度を高くすることが
でき、且つ硬度も更に上昇させることができたのであ
る。尚Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元
素は、夫々単独で添加しても良いが、これらの１種以上
を適宜選択して複合添加してもよいことは勿論である。
また本発明における白金族元素とは、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔの全てを含む趣旨であり、ハロゲ
ン元素とは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ，Ａｔの全てを含む趣
旨である。
【００１０】本発明の硬質皮膜が従来の皮膜に比べて優
れた耐酸化性および耐摩耗性を発揮することができる理
由は、高温酸化時にＴｉの酸化を抑制したり、Ａｌ酸化
皮膜等の保護皮膜が著しく緻密化するためであると考え
られる。この緻密化する機構については未解明である
が、例えばイオン注入することによって注入元素が酸素
の内部拡散を抑え、Ｔｉの酸化を抑制したり、ハロゲン
元素がＴｉ酸化物と反応し、ガス化することによって皮
膜表面上に保護皮膜のみが残ったり、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，白金族元素およびハロゲン元素が何らかの作用でＴ
ｉの拡散を抑えること等が考えられる。
れた耐酸化性および耐摩耗性を発揮することができる理
由は、高温酸化時にＴｉの酸化を抑制したり、Ａｌ酸化
皮膜等の保護皮膜が著しく緻密化するためであると考え
られる。この緻密化する機構については未解明である
が、例えばイオン注入することによって注入元素が酸素
の内部拡散を抑え、Ｔｉの酸化を抑制したり、ハロゲン
元素がＴｉ酸化物と反応し、ガス化することによって皮
膜表面上に保護皮膜のみが残ったり、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，白金族元素およびハロゲン元素が何らかの作用でＴ
ｉの拡散を抑えること等が考えられる。
【００１１】本発明で使用するＴｉＮ皮膜または（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜は、前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によって
成膜されたものであれば良く、これらの皮膜に前記元素
をイオン注入することによって、本発明の効果が達成さ
れる。尚上記（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜おけるＡｌとＴｉ濃
度比は限定されない。
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜は、前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によって
成膜されたものであれば良く、これらの皮膜に前記元素
をイオン注入することによって、本発明の効果が達成さ
れる。尚上記（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜おけるＡｌとＴｉ濃
度比は限定されない。
【００１２】本発明の硬質皮膜における注入元素の濃度
については、特に限定されるものであないが、合計で１
原子％以上であることが好ましく、１原子％未満では耐
摩耗性付与効果に乏しい。注入元素濃度のより好ましい
範囲は、１０原子％以上である。一方、注入元素濃度の
上限についても、特に限定されるものではないが、過剰
にイオン注入してもその効果が飽和することから、合計
で５０原子％以下であることが好ましく、より好ましく
は３０原子％以下である。またイオン注入によって形成
される濃度富化層は、皮膜表面から５μｍ以下に形成さ
れることが好ましく、５μｍを超えると注入層が深過ぎ
て本発明の効果が乏しくなる。またビーム電流量や注入
時間、および装置特性等を考慮しても、上記範囲の注入
元素濃度と濃度富化層形成位置が最も経済的である。
については、特に限定されるものであないが、合計で１
原子％以上であることが好ましく、１原子％未満では耐
摩耗性付与効果に乏しい。注入元素濃度のより好ましい
範囲は、１０原子％以上である。一方、注入元素濃度の
上限についても、特に限定されるものではないが、過剰
にイオン注入してもその効果が飽和することから、合計
で５０原子％以下であることが好ましく、より好ましく
は３０原子％以下である。またイオン注入によって形成
される濃度富化層は、皮膜表面から５μｍ以下に形成さ
れることが好ましく、５μｍを超えると注入層が深過ぎ
て本発明の効果が乏しくなる。またビーム電流量や注入
時間、および装置特性等を考慮しても、上記範囲の注入
元素濃度と濃度富化層形成位置が最も経済的である。
【００１３】本発明の硬質皮膜を工具母材の表面に形成
するときの膜厚については、特に限定されるものではな
いが、０．１〜２０μｍであることが好ましい。即ち、
０．１μｍ未満では皮膜による耐摩耗性付与効果が発揮
されず、一方膜厚があまり大きくなって２０μｍを超え
ると硬質皮膜の全体の厚みが大きくなり過ぎ、却って強
度を低下させる。膜厚のより好ましい範囲は、１〜１０
μｍ程度である。
するときの膜厚については、特に限定されるものではな
いが、０．１〜２０μｍであることが好ましい。即ち、
０．１μｍ未満では皮膜による耐摩耗性付与効果が発揮
されず、一方膜厚があまり大きくなって２０μｍを超え
ると硬質皮膜の全体の厚みが大きくなり過ぎ、却って強
度を低下させる。膜厚のより好ましい範囲は、１〜１０
μｍ程度である。
【００１４】本発明の硬質皮膜を、例えば工具母材の表
面に形成するに当たっては、下記の手順に従えば良い。
まずドリル、エンドミル、チップ等の工具母材表面に、
前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によってＴｉＮ皮膜や（Ａｌ，
Ｔｉ）Ｎ皮膜を被覆した後、その皮膜へ前記元素のイオ
ン注入を行なえば良い。尚この時の母材の材質について
は、特に限定されるものではないが、切削工具として使
用する場合は、超硬合金や高速度鋼が適切である。
面に形成するに当たっては、下記の手順に従えば良い。
まずドリル、エンドミル、チップ等の工具母材表面に、
前記ＣＶＤ法やＰＶＤ法によってＴｉＮ皮膜や（Ａｌ，
Ｔｉ）Ｎ皮膜を被覆した後、その皮膜へ前記元素のイオ
ン注入を行なえば良い。尚この時の母材の材質について
は、特に限定されるものではないが、切削工具として使
用する場合は、超硬合金や高速度鋼が適切である。
【００１５】以下実施例について説明するが、本発明は
下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣
旨に徴して適宜設計変更することは本発明の技術的範囲
に含まれる。
下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣
旨に徴して適宜設計変更することは本発明の技術的範囲
に含まれる。
【００１６】
実施例１ 超硬チップをイオンプレーティング装置に装入して、４
００℃に予備加熱した後、蒸発源よりＴｉを蒸発させる
と共に、Ｎ2 ガスを導入して５×１０-5〜４×１０-6Ｔ
ｏｒｒの雰囲気とし、且つ基材に−７０Ｖの電圧を印加
し、種々の膜厚のＴｉＮ皮膜を形成した。また蒸発源よ
りＴｉとＡｌを蒸発させると共に、Ｎ2ガスを導入して
５×１０-5〜４×１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（Ａｌ，Ｔ
ｉ）Ｎ皮膜を被覆した超硬チップを製作した。ＴｉＮ皮
膜または（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜を形成した超硬チップ
に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元素
等のイオン注入を行ない、本発明の硬質皮膜を表面に形
成した超硬チップを得た。
００℃に予備加熱した後、蒸発源よりＴｉを蒸発させる
と共に、Ｎ2 ガスを導入して５×１０-5〜４×１０-6Ｔ
ｏｒｒの雰囲気とし、且つ基材に−７０Ｖの電圧を印加
し、種々の膜厚のＴｉＮ皮膜を形成した。また蒸発源よ
りＴｉとＡｌを蒸発させると共に、Ｎ2ガスを導入して
５×１０-5〜４×１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（Ａｌ，Ｔ
ｉ）Ｎ皮膜を被覆した超硬チップを製作した。ＴｉＮ皮
膜または（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜を形成した超硬チップ
に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲン元素
等のイオン注入を行ない、本発明の硬質皮膜を表面に形
成した超硬チップを得た。
【００１７】得られた試料を、下記条件の切削試験に供
したところ、下表１〜４に示す結果が得られた。但し、
表１〜４は夫々、下記のものを示したものである。 表１：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にＴ
ａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイオン注入したときの切
削試験結果 表２：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にＴａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイ
オン注入したときの切削試験結果 表３：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にハ
ロゲン元素をイオン注入したときの切削試験結果 表４：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にハロゲン元素をイオン注入したとき
の切削試験結果
したところ、下表１〜４に示す結果が得られた。但し、
表１〜４は夫々、下記のものを示したものである。 表１：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にＴ
ａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイオン注入したときの切
削試験結果 表２：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にＴａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイ
オン注入したときの切削試験結果 表３：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にハ
ロゲン元素をイオン注入したときの切削試験結果 表４：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にハロゲン元素をイオン注入したとき
の切削試験結果
【００１８】〈切削条件〉 被削材 ：Ｓ５０Ｃ 切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み：１ｍｍ 切削時間：１５分
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】表１〜４から明らかな様に、ＴｉＮ皮膜や
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元
素，ハロゲン元素等をイオン注入することによって、従
来のＴｉＮ皮膜や（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜よりも耐摩耗性
に優れていることが分かる。
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元
素，ハロゲン元素等をイオン注入することによって、従
来のＴｉＮ皮膜や（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜よりも耐摩耗性
に優れていることが分かる。
【００２４】実施例２ 皮膜の耐酸化性を調べるため、白金からなる基材をイオ
ンプレーティング装置に装入して、４００℃に予備加熱
した後、蒸発源よりＴｉを蒸発させると共に、Ｎ2 ガス
を導入して５×１０-5〜４×１０-6Ｔｏｒｒの雰囲気と
し、且つ基材に−７０Ｖの電圧を印加し、種々の膜厚の
ＴｉＮ皮膜を形成した。また蒸発源よりＴｉとＡｌを蒸
発させると共に、Ｎ2 ガスを導入して５×１０-5〜４×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、基材表面に（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ
皮膜を被覆した。ＴｉＮ皮膜または（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮
膜を形成した白金基材に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元
素およびハロゲン元素等のイオン注入を行ない、本発明
の硬質皮膜を表面に形成した白金基材を得た。
ンプレーティング装置に装入して、４００℃に予備加熱
した後、蒸発源よりＴｉを蒸発させると共に、Ｎ2 ガス
を導入して５×１０-5〜４×１０-6Ｔｏｒｒの雰囲気と
し、且つ基材に−７０Ｖの電圧を印加し、種々の膜厚の
ＴｉＮ皮膜を形成した。また蒸発源よりＴｉとＡｌを蒸
発させると共に、Ｎ2 ガスを導入して５×１０-5〜４×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、基材表面に（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ
皮膜を被覆した。ＴｉＮ皮膜または（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮
膜を形成した白金基材に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元
素およびハロゲン元素等のイオン注入を行ない、本発明
の硬質皮膜を表面に形成した白金基材を得た。
【００２５】得られた試料を、下記条件の酸化試験に供
したところ、下表５〜８に示す結果が得られた。但し、
表５〜８は夫々、下記のものを示したものである。 表５：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にＴ
ａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイオン注入したときの酸
化試験結果 表６：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にＴａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイ
オン注入したときの酸化試験結果 表７：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にハ
ロゲン元素をイオン注入したときの酸化試験結果 表８：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にハロゲン元素をイオン注入したとき
の酸化試験結果
したところ、下表５〜８に示す結果が得られた。但し、
表５〜８は夫々、下記のものを示したものである。 表５：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にＴ
ａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイオン注入したときの酸
化試験結果 表６：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にＴａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素をイ
オン注入したときの酸化試験結果 表７：ＴｉＮ皮膜（未注入材）、およびＴｉＮ皮膜にハ
ロゲン元素をイオン注入したときの酸化試験結果 表８：（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜（未注入材）、および（Ａ
ｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜にハロゲン元素をイオン注入したとき
の酸化試験結果
【００２６】＜酸化条件＞ 昇温範囲：室温〜１３００℃ 昇温速度：５℃／ｍｉｎ 雰囲気 ：乾燥空気 流量 ：５０ｃｃ／ｍｉｎ
【００２７】
【表５】
【００２８】
【表６】
【００２９】
【表７】
【００３０】
【表８】
【００３１】表５〜８から明らかな様に、従来のＴｉＮ
皮膜では約６００℃で、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜では約８
００℃で酸化が始まるのに対して、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，
白金族元素，ハロゲン元素等をイオン注入することによ
って酸化開始温度を高め、耐酸化性を向上させることが
できる。
皮膜では約６００℃で、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ皮膜では約８
００℃で酸化が始まるのに対して、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，
白金族元素，ハロゲン元素等をイオン注入することによ
って酸化開始温度を高め、耐酸化性を向上させることが
できる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、従
来のＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜における耐酸化
性および耐摩耗性を更に向上させた硬質皮膜が得られ
た。
来のＴｉＮ皮膜や（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜における耐酸化
性および耐摩耗性を更に向上させた硬質皮膜が得られ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔡 政憲 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 河田 和久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】 ＴｉＮ皮膜または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ皮膜
の表面に、Ｔａ，Ｎｉ，Ｓｉ，白金族元素およびハロゲ
ン元素よりなる群から選ばれる１種以上の元素をイオン
注入し、前記皮膜の表層部に前記元素の濃度富化層を形
成したものであることを特徴とする耐酸化性および耐摩
耗性に優れた硬質皮膜。 - 【請求項２】 前記皮膜の表層部の前記注入元素濃度
が、合計で１原子％以上である請求項１に記載の硬質皮
膜。 - 【請求項３】 前記濃度富化層が、皮膜表面から５μｍ
以内に形成されたものである請求項１または２に記載の
硬質皮膜。 - 【請求項４】 膜厚が０．１〜２０μｍである請求項１
〜３のいずれかに記載の硬質皮膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12149394A JPH07331410A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 耐酸化性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12149394A JPH07331410A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 耐酸化性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331410A true JPH07331410A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=14812536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12149394A Withdrawn JPH07331410A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 耐酸化性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07331410A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-06-02 JP JP12149394A patent/JPH07331410A/ja not_active Withdrawn
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