JPH073441A - 立方晶窒化ホウ素被覆方法 - Google Patents
立方晶窒化ホウ素被覆方法Info
- Publication number
- JPH073441A JPH073441A JP15017693A JP15017693A JPH073441A JP H073441 A JPH073441 A JP H073441A JP 15017693 A JP15017693 A JP 15017693A JP 15017693 A JP15017693 A JP 15017693A JP H073441 A JPH073441 A JP H073441A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base material
- boron nitride
- cbn
- cubic boron
- ion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複雑な形状の部材に対して立方晶窒化ホウ素
被覆を可能にする。 【構成】 基材１３を支持する上部ホルダ１２にバイア
ス電圧を印加し、基材１３にイオンが引込まれるような
電界を基材電極付近に生じさせ、イオンを傾斜のついた
基材１３に回り込ませてエッチング速度の増大を抑制
し、広い角度範囲での立方晶窒化ホウ素被膜の形成を可
能にし、複雑な形状の部材に対して立方晶窒化ホウ素被
覆を可能にする。
被覆を可能にする。 【構成】 基材１３を支持する上部ホルダ１２にバイア
ス電圧を印加し、基材１３にイオンが引込まれるような
電界を基材電極付近に生じさせ、イオンを傾斜のついた
基材１３に回り込ませてエッチング速度の増大を抑制
し、広い角度範囲での立方晶窒化ホウ素被膜の形成を可
能にし、複雑な形状の部材に対して立方晶窒化ホウ素被
覆を可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は立方晶窒化ホウ素の被覆
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化ホウ素（Cubic Boron Nitr
ide ：以下ＣＢＮと記す）は、ダイヤモンドに次ぐ硬度
を有すると共に、低い反応性により耐摩耗性材料への適
用が期待されている。しかし、ＣＢＮは天然には存在せ
ず、これまで高温・高圧法により粒状のＣＢＮしか合成
できなかったため、ＣＢＮの用途は焼結晶や砥石等に限
られていた。
ide ：以下ＣＢＮと記す）は、ダイヤモンドに次ぐ硬度
を有すると共に、低い反応性により耐摩耗性材料への適
用が期待されている。しかし、ＣＢＮは天然には存在せ
ず、これまで高温・高圧法により粒状のＣＢＮしか合成
できなかったため、ＣＢＮの用途は焼結晶や砥石等に限
られていた。
【０００３】そこで、ＣＢＮの適用範囲をより拡大する
ため、ＣＢＮを被膜として合成する方法が研究され、プ
ラズマＣＶＤ（化学的蒸着）法やＰＶＤ（物理的蒸着）
法によるＣＢＮ被膜の合成が試みられている。
ため、ＣＢＮを被膜として合成する方法が研究され、プ
ラズマＣＶＤ（化学的蒸着）法やＰＶＤ（物理的蒸着）
法によるＣＢＮ被膜の合成が試みられている。
【０００４】プラズマＣＶＤ法では、複雑形状の基材に
対するＣＢＮ膜の被覆はある程度可能であるが、ＣＢＮ
被膜と基材間の密着性に劣るため、薄い被膜でなければ
被覆できない。
対するＣＢＮ膜の被覆はある程度可能であるが、ＣＢＮ
被膜と基材間の密着性に劣るため、薄い被膜でなければ
被覆できない。
【０００５】ＰＶＤ法については、窒素及び希ガスの混
合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸着
とを同時に行なうイオン蒸着法を用い、イオンの加速電
圧を変化させ、ＣＢＮ被膜と基材の界面に、両者が混在
するミキシング層を形成させることにより、ＣＢＮ被膜
と基材間の密着性を向上させることができる。しかし、
この方法では、傾斜面へのＣＢＮ被覆が困難であるた
め、ＣＢＮ被覆可能な基材の形状が限定されてしまう。
合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸着
とを同時に行なうイオン蒸着法を用い、イオンの加速電
圧を変化させ、ＣＢＮ被膜と基材の界面に、両者が混在
するミキシング層を形成させることにより、ＣＢＮ被膜
と基材間の密着性を向上させることができる。しかし、
この方法では、傾斜面へのＣＢＮ被覆が困難であるた
め、ＣＢＮ被覆可能な基材の形状が限定されてしまう。
【０００６】従って、複雑な形状の基材に対して、密着
性良く被覆でき、ＣＢＮ被膜の特性を活かすことのでき
る合成方法が確立されていないのが現状である。
性良く被覆でき、ＣＢＮ被膜の特性を活かすことのでき
る合成方法が確立されていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、密着
性の良いＣＢＮ被膜を得るためには、窒素及び希ガスの
混合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸
着とを同時に行なうイオン蒸着方法が優れた方法であ
る。しかし、イオンの発生源から引出されるイオンは直
進することしかできないため、基材の傾斜角度が増大す
るにつれ成膜効果よりエッチング効果が強くなり、ＣＢ
Ｎ被膜の合成が困難となってしまう。従って、ＣＢＮ被
膜の合成可能な基材傾斜角度範囲が狭いため、範囲を拡
張させることが課題となっている。
性の良いＣＢＮ被膜を得るためには、窒素及び希ガスの
混合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸
着とを同時に行なうイオン蒸着方法が優れた方法であ
る。しかし、イオンの発生源から引出されるイオンは直
進することしかできないため、基材の傾斜角度が増大す
るにつれ成膜効果よりエッチング効果が強くなり、ＣＢ
Ｎ被膜の合成が困難となってしまう。従って、ＣＢＮ被
膜の合成可能な基材傾斜角度範囲が狭いため、範囲を拡
張させることが課題となっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の立方晶窒化ホウ素被覆方法は、窒素及び希ガ
スの混合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ
素蒸着とを同時に行なうイオン蒸着法を用いて立方晶窒
化ホウ素を基材に被覆するに際し、基材側にバイアス電
圧を印加させることを特徴とする。
の本発明の立方晶窒化ホウ素被覆方法は、窒素及び希ガ
スの混合ガスイオン照射もしくは窒素イオン照射とホウ
素蒸着とを同時に行なうイオン蒸着法を用いて立方晶窒
化ホウ素を基材に被覆するに際し、基材側にバイアス電
圧を印加させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】基材側にバイアス電極を印加することで、基材
にイオンが引き込まれるような電界が基材電極付近に生
じ、これによりイオンが傾斜のついた基材へ回り込み、
エッチング速度の増大が抑制される。従って、広い基材
傾斜角度範囲において、ＣＢＮ被膜形成可能条件を満た
すことになる。
にイオンが引き込まれるような電界が基材電極付近に生
じ、これによりイオンが傾斜のついた基材へ回り込み、
エッチング速度の増大が抑制される。従って、広い基材
傾斜角度範囲において、ＣＢＮ被膜形成可能条件を満た
すことになる。
【００１０】
【実施例】図１には本発明の一実施例に係る立方晶窒化
ホウ素被覆方法を実施する蒸着装置の概略構成を示して
ある。図示の装置は、窒素及び希ガスの混合ガスイオン
照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸着とを同時に行
なう装置である。
ホウ素被覆方法を実施する蒸着装置の概略構成を示して
ある。図示の装置は、窒素及び希ガスの混合ガスイオン
照射もしくは窒素イオン照射とホウ素蒸着とを同時に行
なう装置である。
【００１１】図に示すように、真空容器１１内の上部ホ
ルダ１２には基材１３が取付けられている。真空容器１
１内にはイオン源１４が設けられ、イオン源１４から窒
素及び希ガスの混合ガスイオン２１が基材１３に照射さ
れる。真空容器１１内の下部には蒸発源１５が設けら
れ、蒸発源１５内の金属ホウ素１６は電子ビーム１７に
よって蒸発され、蒸発したホウ素蒸気１８は基材１３に
蒸着される。混合ガスイオン２１の基材１３への照射
と、ホウ素蒸気１８の基材１３への蒸着は同時に行なわ
れる。上部ホルダ１２には電源２０によって電圧が印加
される。尚、図中１９は、ホウ素蒸気１８の基材１３へ
の蒸着量を測定するモニタである。
ルダ１２には基材１３が取付けられている。真空容器１
１内にはイオン源１４が設けられ、イオン源１４から窒
素及び希ガスの混合ガスイオン２１が基材１３に照射さ
れる。真空容器１１内の下部には蒸発源１５が設けら
れ、蒸発源１５内の金属ホウ素１６は電子ビーム１７に
よって蒸発され、蒸発したホウ素蒸気１８は基材１３に
蒸着される。混合ガスイオン２１の基材１３への照射
と、ホウ素蒸気１８の基材１３への蒸着は同時に行なわ
れる。上部ホルダ１２には電源２０によって電圧が印加
される。尚、図中１９は、ホウ素蒸気１８の基材１３へ
の蒸着量を測定するモニタである。
【００１２】次にＣＢＮ被膜形成の手順を説明する。
【００１３】上部ホルダ１２に基材１３を設置し、真空
容器１１内を２×１０-6Torr以下に予備排気する。イオ
ン源１４に窒素と希ガス（例えばアルゴン）を導入して
イオン化し、混合ガスイオン２１を基材１３へ照射す
る。同時に蒸発源１５より金属ホウ素１６を蒸発させた
ホウ素蒸気１８を基材１３上に蒸着させる。この時、混
合ガスイオン２１の照射エネルギーを0.５Kev 、ホウ素
蒸気１８の蒸着速度を0.4 Å／sec とすることで、ＣＢ
Ｎ被膜を合成することができる。ここで、被膜形成中に
おける真空度は約１×１０-4Torrである。
容器１１内を２×１０-6Torr以下に予備排気する。イオ
ン源１４に窒素と希ガス（例えばアルゴン）を導入して
イオン化し、混合ガスイオン２１を基材１３へ照射す
る。同時に蒸発源１５より金属ホウ素１６を蒸発させた
ホウ素蒸気１８を基材１３上に蒸着させる。この時、混
合ガスイオン２１の照射エネルギーを0.５Kev 、ホウ素
蒸気１８の蒸着速度を0.4 Å／sec とすることで、ＣＢ
Ｎ被膜を合成することができる。ここで、被膜形成中に
おける真空度は約１×１０-4Torrである。
【００１４】更に、電源２０により上部ホルダ１２にバ
イアス電圧（例えば−２００Ｖ：ＤＣ）を印加する。バ
イアス電圧を上部ホルダ１２に印加することにより、Ｃ
ＢＮ被膜の形成可能な基材１３の傾斜角度範囲が拡張す
る。図３には、上部ホルダ１２へのバイアス電圧印加の
有無による基材１３の傾斜角度とＣＢＮ被膜成膜速度と
の関係を示してある。ここで、基材１３の傾斜角度は、
図２中のθを示すものであり、混合ガスイオン２１が基
材１３に対して垂直に入射するときを傾斜角度０(deg)
とし、その状態からの基材１３の傾斜角度θを表わした
ものである。
イアス電圧（例えば−２００Ｖ：ＤＣ）を印加する。バ
イアス電圧を上部ホルダ１２に印加することにより、Ｃ
ＢＮ被膜の形成可能な基材１３の傾斜角度範囲が拡張す
る。図３には、上部ホルダ１２へのバイアス電圧印加の
有無による基材１３の傾斜角度とＣＢＮ被膜成膜速度と
の関係を示してある。ここで、基材１３の傾斜角度は、
図２中のθを示すものであり、混合ガスイオン２１が基
材１３に対して垂直に入射するときを傾斜角度０(deg)
とし、その状態からの基材１３の傾斜角度θを表わした
ものである。
【００１５】図３に二点鎖線で示すように、上部ホルダ
１２にバイアス電圧を印加しない時は、ＣＢＮ被膜の成
膜可能範囲（図中縦軸の正の部分）は０(deg) から27.5
(deg) であり、27.5(deg) 以上になるとエッチング領域
となりＣＢＮ被膜の成膜は不可能である。これは、イオ
ン源１４より引出された混合ガスイオン２１は直進する
ことしかできず、基材１３の傾斜角度θが大きくなるに
したがってイオンビームによるＣＢＮ被膜のエッチング
速度が大きくなる。これにより、エッチング速度が成膜
速度より大きくなってＣＢＮ被膜の合成が不可能とな
る。
１２にバイアス電圧を印加しない時は、ＣＢＮ被膜の成
膜可能範囲（図中縦軸の正の部分）は０(deg) から27.5
(deg) であり、27.5(deg) 以上になるとエッチング領域
となりＣＢＮ被膜の成膜は不可能である。これは、イオ
ン源１４より引出された混合ガスイオン２１は直進する
ことしかできず、基材１３の傾斜角度θが大きくなるに
したがってイオンビームによるＣＢＮ被膜のエッチング
速度が大きくなる。これにより、エッチング速度が成膜
速度より大きくなってＣＢＮ被膜の合成が不可能とな
る。
【００１６】図３に実線で示すように、上部ホルダ１２
にバイアス電圧（−２００Ｖ）を印加すると、ＣＢＮ被
膜の成膜可能範囲は０(deg) から４０(deg) となり、Ｃ
ＢＮ被膜の成膜可能範囲が拡張する。これは、基板ホル
ダ１２にバイアス電圧を印加することにより、基材１３
に混合ガスイオン２１が引込まれるような電界が上部ホ
ルダ１２の電極付近に生じ、これにより、混合ガスイオ
ン２１が傾斜のついた基材１３へ回り込むことでエッチ
ング速度の増大が抑制される。従って、より広い傾斜角
度範囲においてＣＢＮ被膜形成可能条件を満たすことに
なる。
にバイアス電圧（−２００Ｖ）を印加すると、ＣＢＮ被
膜の成膜可能範囲は０(deg) から４０(deg) となり、Ｃ
ＢＮ被膜の成膜可能範囲が拡張する。これは、基板ホル
ダ１２にバイアス電圧を印加することにより、基材１３
に混合ガスイオン２１が引込まれるような電界が上部ホ
ルダ１２の電極付近に生じ、これにより、混合ガスイオ
ン２１が傾斜のついた基材１３へ回り込むことでエッチ
ング速度の増大が抑制される。従って、より広い傾斜角
度範囲においてＣＢＮ被膜形成可能条件を満たすことに
なる。
【００１７】尚、上記一実施例ではバイアス電圧を−２
００Ｖとした際について説明したが、バイアス電圧が−
１００Ｖ〜−５００Ｖにおいても、同様の効果が得られ
る。また、バイアス電圧の印加方法についても、直流電
圧だけでなく、高周波を用いる等、他の印加方法を用い
ることも可能である。
００Ｖとした際について説明したが、バイアス電圧が−
１００Ｖ〜−５００Ｖにおいても、同様の効果が得られ
る。また、バイアス電圧の印加方法についても、直流電
圧だけでなく、高周波を用いる等、他の印加方法を用い
ることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】本発明の立方晶窒化ホウ素被覆方法は、
基材側にバイアス電圧を印加させるようにしたので、基
材にイオンが引込まれるような電界が基材電極付近に生
じ、イオンが傾斜のついた基材へ回り込んでエッチング
速度の増大が抑制される。この結果、広い角度範囲での
立方晶窒化ホウ素被膜の形成が可能になり、工具や各種
回転機器の軸受、摺動部材等複雑な形状の部材に対して
立方晶窒化ホウ素被覆が可能になる。
基材側にバイアス電圧を印加させるようにしたので、基
材にイオンが引込まれるような電界が基材電極付近に生
じ、イオンが傾斜のついた基材へ回り込んでエッチング
速度の増大が抑制される。この結果、広い角度範囲での
立方晶窒化ホウ素被膜の形成が可能になり、工具や各種
回転機器の軸受、摺動部材等複雑な形状の部材に対して
立方晶窒化ホウ素被覆が可能になる。
【図１】本発明の一実施例に係る立方晶窒化ホウ素被覆
方法を実施する蒸着装置の概略構成図。
方法を実施する蒸着装置の概略構成図。
【図２】基材の傾斜角度を説明する概略図。
【図３】基材の傾斜角度とＣＢＮ被膜成膜速度との関係
を表わすグラフ。
を表わすグラフ。
１１ 真空容器 １２ 上部ホルダ １３ 基材 １４ イオン源 １５ 蒸発源 １６ 金属ホウ素 １７ 電子ビーム １８ ホウ素蒸気 ２０ 電源 ２１ 混合ガスイオン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 真 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 窒素及び希ガスの混合ガスイオン照射も
しくは窒素イオン照射とホウ素蒸着とを同時に行なうイ
オン蒸着法を用いて立方晶窒化ホウ素を基材に被覆する
に際し、基材側にバイアス電圧を印加させることを特徴
とする立方晶窒化ホウ素被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15017693A JPH073441A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 立方晶窒化ホウ素被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15017693A JPH073441A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 立方晶窒化ホウ素被覆方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073441A true JPH073441A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15491168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15017693A Withdrawn JPH073441A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 立方晶窒化ホウ素被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073441A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10473637B2 (en) | 2014-11-06 | 2019-11-12 | Moba-Mobile Automation Ag | Device and method for determining the temperature of a road building material applied by a construction machine, and construction machine comprising such a device |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP15017693A patent/JPH073441A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10473637B2 (en) | 2014-11-06 | 2019-11-12 | Moba-Mobile Automation Ag | Device and method for determining the temperature of a road building material applied by a construction machine, and construction machine comprising such a device |
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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: 20000905 |