JPH0881755A - 窒化クロム膜被覆基体とその製造方法 - Google Patents
窒化クロム膜被覆基体とその製造方法Info
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- JPH0881755A JPH0881755A JP22002094A JP22002094A JPH0881755A JP H0881755 A JPH0881755 A JP H0881755A JP 22002094 A JP22002094 A JP 22002094A JP 22002094 A JP22002094 A JP 22002094A JP H0881755 A JPH0881755 A JP H0881755A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用上充分な耐摩耗性を発揮する硬度と靱性
との両方に優れ、さらに耐食性を向上させた窒化クロム
膜を被覆した基体と、当該窒化クロム膜を密着性良く基
体上に形成させることができる窒化クロム膜被服基体の
製造方法を提供することを目的としている。 【構成】 窒化クロム（ＣｒＮ）膜で被覆されている基
体であって、前記窒化クロム膜が、２θの回折角として
少なくとも３７．６°，４３．８°，６３．６°の３つ
の回折角よりＸ線回折ピークを有する膜である窒化クロ
ム膜被覆基体。
との両方に優れ、さらに耐食性を向上させた窒化クロム
膜を被覆した基体と、当該窒化クロム膜を密着性良く基
体上に形成させることができる窒化クロム膜被服基体の
製造方法を提供することを目的としている。 【構成】 窒化クロム（ＣｒＮ）膜で被覆されている基
体であって、前記窒化クロム膜が、２θの回折角として
少なくとも３７．６°，４３．８°，６３．６°の３つ
の回折角よりＸ線回折ピークを有する膜である窒化クロ
ム膜被覆基体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種基体（例えば、工
具、金型、磁気ヘッド、各種機械部品等）の耐摩耗性、
耐食性等を向上させるために、硬質で化学的な安定性に
優れた窒化クロム膜で被覆された基体と、当該膜を密着
性良く基体上に形成する窒化クロム膜の製造方法に関す
る。
具、金型、磁気ヘッド、各種機械部品等）の耐摩耗性、
耐食性等を向上させるために、硬質で化学的な安定性に
優れた窒化クロム膜で被覆された基体と、当該膜を密着
性良く基体上に形成する窒化クロム膜の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】これまで各種基体の耐摩耗性や耐摺動性
あるいは、耐食性を向上させるために、それら特性を向
上させる機能を有する膜を、基体の上に形成させること
が試みられてきた。前記膜の代表的なものに各種窒化物
があり、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ），窒化ケイ素
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）あるいは窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられ
る。窒化クロム（ＣｒＮ）もその中の一つであり、高硬
度を有し、化学的安定性に優れているので、前記基体の
特性向上のために被覆させる膜種として良く利用され
る。
あるいは、耐食性を向上させるために、それら特性を向
上させる機能を有する膜を、基体の上に形成させること
が試みられてきた。前記膜の代表的なものに各種窒化物
があり、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ），窒化ケイ素
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）あるいは窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられ
る。窒化クロム（ＣｒＮ）もその中の一つであり、高硬
度を有し、化学的安定性に優れているので、前記基体の
特性向上のために被覆させる膜種として良く利用され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で使用されてきたＣｒＮ膜は硬度と膜の靱性を向上させ
ると膜の硬度が劣化するという欠点を有する。このた
め、膜被覆基体を、例えば耐摩耗性を向上させた応用に
供する場合、硬度と靱性の両方に優れた特性を有するこ
とが要求されるが、両方の特性に優れた膜は得られない
のが現状である。
で使用されてきたＣｒＮ膜は硬度と膜の靱性を向上させ
ると膜の硬度が劣化するという欠点を有する。このた
め、膜被覆基体を、例えば耐摩耗性を向上させた応用に
供する場合、硬度と靱性の両方に優れた特性を有するこ
とが要求されるが、両方の特性に優れた膜は得られない
のが現状である。
【０００４】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、実用上充分な耐摩耗性を発揮する硬度と靱性との両
方に優れ、さらに耐食性を向上させた窒化クロム膜を被
覆した基体と、当該窒化クロム膜を密着性良く基体上に
形成させることができる窒化クロム膜被服基体の製造方
法を提供することを目的としている。
り、実用上充分な耐摩耗性を発揮する硬度と靱性との両
方に優れ、さらに耐食性を向上させた窒化クロム膜を被
覆した基体と、当該窒化クロム膜を密着性良く基体上に
形成させることができる窒化クロム膜被服基体の製造方
法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、窒化クロム（ＣｒＮ）膜で被覆されている基体であ
って、前記窒化クロム膜が、２θの回折角として少なく
とも３７．６°，４３．８°，６３．６°の３つの回折
角よりＸ線回折ピークを有する膜である窒化クロム膜被
覆基体が提供される。
ば、窒化クロム（ＣｒＮ）膜で被覆されている基体であ
って、前記窒化クロム膜が、２θの回折角として少なく
とも３７．６°，４３．８°，６３．６°の３つの回折
角よりＸ線回折ピークを有する膜である窒化クロム膜被
覆基体が提供される。
【０００６】本発明における窒化クロム膜のＸ線回折角
２θは、それぞれ窒化クロム（ＣｒＮ）膜の（１１
１），（２００），（２２０）面に相当する。（１１
１），（２００）面はそれぞれ膜の硬度、靱性を良好な
ものにする作用があり、（２２０）面は膜の硬度をさら
に上昇させる作用がある。よって、このＣｒＮ膜の配向
面による特性を利用することにより、硬度及び靱性が高
く、優れた安定性を有する窒化クロム膜を得ることがで
きる。つまり、（２００）面は膜の硬度を下げる作用が
あるが膜の靱性を向上させる作用を有し、（１１１）面
は膜の靱性を劣化させるが硬度を上げる作用がある。よ
って、この（２００）と（１１１）面の析出を制御する
ことにより、膜の硬度と靱性の両者を調整することがで
きる。しかし、（２００）と（１１１）面の調整だけで
は、膜の硬度はビッカース硬度計にて１８００程度が上
限である。そこで、（２００）と（１１１）面にて硬度
と靱性の両特性を調整したものに、（２２０）面を析出
させることにより、さらに膜の硬度を上昇させ、耐摩耗
性の応用に供する際に有利なものとすることができる。
２θは、それぞれ窒化クロム（ＣｒＮ）膜の（１１
１），（２００），（２２０）面に相当する。（１１
１），（２００）面はそれぞれ膜の硬度、靱性を良好な
ものにする作用があり、（２２０）面は膜の硬度をさら
に上昇させる作用がある。よって、このＣｒＮ膜の配向
面による特性を利用することにより、硬度及び靱性が高
く、優れた安定性を有する窒化クロム膜を得ることがで
きる。つまり、（２００）面は膜の硬度を下げる作用が
あるが膜の靱性を向上させる作用を有し、（１１１）面
は膜の靱性を劣化させるが硬度を上げる作用がある。よ
って、この（２００）と（１１１）面の析出を制御する
ことにより、膜の硬度と靱性の両者を調整することがで
きる。しかし、（２００）と（１１１）面の調整だけで
は、膜の硬度はビッカース硬度計にて１８００程度が上
限である。そこで、（２００）と（１１１）面にて硬度
と靱性の両特性を調整したものに、（２２０）面を析出
させることにより、さらに膜の硬度を上昇させ、耐摩耗
性の応用に供する際に有利なものとすることができる。
【０００７】本発明によらず、（２００）と（２２０）
面で膜の硬度と靱性を向上させることも可能であるが、
（１１１）面は膜の耐食性を向上させる機能を有するの
で、膜被覆基体を応用する際には（１１１）面を析出さ
せた方が有利である。本発明においては、上記の結晶面
を析出させることによって、膜の硬度と靱性だけでな
く、膜の耐食性をも優れたものにすることができるが、
膜のＸ線回折ピークの強度が、（２００），（１１
１），（２２０）の順に小さくすることが好ましい。
（２２０）または（１１１）面からのＸ線回折強度が
（２００）面からのものより大きくなると、膜の靱性が
劣化してしまい、（２２０）面からのＸ線回折強度が
（１１１）面からのものより大きくなると、膜の耐食性
が劣化してしまうという欠点を有するためである。
面で膜の硬度と靱性を向上させることも可能であるが、
（１１１）面は膜の耐食性を向上させる機能を有するの
で、膜被覆基体を応用する際には（１１１）面を析出さ
せた方が有利である。本発明においては、上記の結晶面
を析出させることによって、膜の硬度と靱性だけでな
く、膜の耐食性をも優れたものにすることができるが、
膜のＸ線回折ピークの強度が、（２００），（１１
１），（２２０）の順に小さくすることが好ましい。
（２２０）または（１１１）面からのＸ線回折強度が
（２００）面からのものより大きくなると、膜の靱性が
劣化してしまい、（２２０）面からのＸ線回折強度が
（１１１）面からのものより大きくなると、膜の耐食性
が劣化してしまうという欠点を有するためである。
【０００８】また、本発明によれば、クロムの真空蒸着
と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用することに
よって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造方法であ
って、前記窒素イオンの加速エネルギーが０．０１Ｋｅ
Ｖ以上０．５ＫｅＶ以下である上記窒化クロム被覆基体
を製造する方法が提供される。さらに、クロムの真空蒸
着と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用すること
によって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造方法で
あって、前記窒素イオンの加速エネルギーとして、０．
２ＫｅＶ以上１０．０ＫｅＶ以下であるものから少なく
とも１つと、０．０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であ
るものとを少なくとも１つとを組み合わせる上記窒化ク
ロム膜被覆基体を製造する方法が提供される。
と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用することに
よって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造方法であ
って、前記窒素イオンの加速エネルギーが０．０１Ｋｅ
Ｖ以上０．５ＫｅＶ以下である上記窒化クロム被覆基体
を製造する方法が提供される。さらに、クロムの真空蒸
着と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用すること
によって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造方法で
あって、前記窒素イオンの加速エネルギーとして、０．
２ＫｅＶ以上１０．０ＫｅＶ以下であるものから少なく
とも１つと、０．０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であ
るものとを少なくとも１つとを組み合わせる上記窒化ク
ロム膜被覆基体を製造する方法が提供される。
【０００９】本発明の窒化クロム膜の製造方法において
は、クロムの真空蒸着と窒素イオンを含有するイオンの
照射を併用することによって、基体上に窒化クロム膜を
形成する。この方法により、上記の窒化クロム膜構造と
するために、当該窒素イオンの加速エネルギーを０．０
１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下とすることが必要であ
る。この範囲を逸脱すると、上記特徴を有する膜が形成
されないので好ましくない。この方法によれば、膜と基
体との界面に両者の構成原子よりなる混合層が形成され
るので、膜の密着性が向上する効果を生じる。
は、クロムの真空蒸着と窒素イオンを含有するイオンの
照射を併用することによって、基体上に窒化クロム膜を
形成する。この方法により、上記の窒化クロム膜構造と
するために、当該窒素イオンの加速エネルギーを０．０
１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下とすることが必要であ
る。この範囲を逸脱すると、上記特徴を有する膜が形成
されないので好ましくない。この方法によれば、膜と基
体との界面に両者の構成原子よりなる混合層が形成され
るので、膜の密着性が向上する効果を生じる。
【００１０】なお、クロムの真空蒸着と窒素イオンを含
有するイオンの照射を併用することによって窒化クロム
膜を形成する製造方法においては、窒素イオンの加速エ
ネルギーが大きいほど、膜の密着性が向上するという傾
向がある。しかし、既に述べたように、窒素イオンの加
速エネルギーが０．５ＫｅＶ以上であると、膜構造は上
記したものにならない。よって、窒素イオンの加速エネ
ルギーとして０．２ＫｅＶ以上１０．０ＫｅＶ以下によ
って形成される膜をまず基体上に形成し、その後、窒素
イオンの加速エネルギーが０．０１ＫｅＶ以上０．５Ｋ
ｅＶ以下によって形成される膜を、前記膜の上に形成さ
せることが好ましい。この方法を用いれば、窒化クロム
膜の密着性をより一層向上させることができ、基体の耐
摩耗性を向上させる応用に供する際にはより有利にな
る。
有するイオンの照射を併用することによって窒化クロム
膜を形成する製造方法においては、窒素イオンの加速エ
ネルギーが大きいほど、膜の密着性が向上するという傾
向がある。しかし、既に述べたように、窒素イオンの加
速エネルギーが０．５ＫｅＶ以上であると、膜構造は上
記したものにならない。よって、窒素イオンの加速エネ
ルギーとして０．２ＫｅＶ以上１０．０ＫｅＶ以下によ
って形成される膜をまず基体上に形成し、その後、窒素
イオンの加速エネルギーが０．０１ＫｅＶ以上０．５Ｋ
ｅＶ以下によって形成される膜を、前記膜の上に形成さ
せることが好ましい。この方法を用いれば、窒化クロム
膜の密着性をより一層向上させることができ、基体の耐
摩耗性を向上させる応用に供する際にはより有利にな
る。
【００１１】上記のクロムの真空蒸着と窒素イオンを含
有するイオンの照射との併用を行う装置としては、例え
ば、図１に示すような真空蒸着とイオン照射とが同時に
行える装置を用いることができる。図１において、１は
基体であり、基体ホルダー８は、基体１を載置できるよ
うに構成されている。また、基体１に対向する位置に蒸
発源３、イオン源４がそれぞれ配設されており、これら
はすべて真空容器５内に納められている。真空容器５は
排気装置２によって真空状態に保持される。さらに、基
体ホルダー８近傍には基体１への蒸着原子の蒸着量をモ
ニターすることができる膜厚モニター６が、基体１への
イオンの照射量をモニターすることができるイオン電流
測定器７がそれぞれ配設されている。また、基体ホルダ
ー８には、基体１を冷却するための冷却管（図示せず）
が内設されていてもよい。このように構成される装置に
おいては、真空容器５は排気装置によって、所定の真空
度に排気され、保持される。蒸発源３は電子ビーム、抵
抗や高周波によってクロムを加熱させ蒸気化させるもの
である。また、イオン源４の方式も特に限定されず、カ
ウフマン型やバケット型等を適宜用いることができる。
膜厚モニター６及びイオン電流測定器７の方式は特に限
定されるものではなく、例えば、膜厚モニター６として
は水晶振動子を用いたもの、イオン電流測定器７として
はファラデーカップ等を適宜用いることができる。
有するイオンの照射との併用を行う装置としては、例え
ば、図１に示すような真空蒸着とイオン照射とが同時に
行える装置を用いることができる。図１において、１は
基体であり、基体ホルダー８は、基体１を載置できるよ
うに構成されている。また、基体１に対向する位置に蒸
発源３、イオン源４がそれぞれ配設されており、これら
はすべて真空容器５内に納められている。真空容器５は
排気装置２によって真空状態に保持される。さらに、基
体ホルダー８近傍には基体１への蒸着原子の蒸着量をモ
ニターすることができる膜厚モニター６が、基体１への
イオンの照射量をモニターすることができるイオン電流
測定器７がそれぞれ配設されている。また、基体ホルダ
ー８には、基体１を冷却するための冷却管（図示せず）
が内設されていてもよい。このように構成される装置に
おいては、真空容器５は排気装置によって、所定の真空
度に排気され、保持される。蒸発源３は電子ビーム、抵
抗や高周波によってクロムを加熱させ蒸気化させるもの
である。また、イオン源４の方式も特に限定されず、カ
ウフマン型やバケット型等を適宜用いることができる。
膜厚モニター６及びイオン電流測定器７の方式は特に限
定されるものではなく、例えば、膜厚モニター６として
は水晶振動子を用いたもの、イオン電流測定器７として
はファラデーカップ等を適宜用いることができる。
【００１２】クロムを真空蒸着する場合には、クロム単
体、クロムの酸化物、窒化物等任意に選択することがで
きる。また、窒素イオンを含有するイオンを照射する場
合には、窒素イオンのみ、あるいは密着性を向上させる
ためにアルゴン等の不活性ガスをイオン化させたものを
窒素イオンとともに照射させることもできる。さらに、
窒化クロム膜は、クロムと窒素との組成比が０．５〜
５．０の範囲内のものが好ましい。膜中のＣｒ／Ｎ組成
比が５．０を超えた場合は、膜の化学的安定性が劣るの
で好ましく、また、Ｃｒ／Ｎ組成比が０．５より小さい
場合には、膜の密着性が著しく劣るので好ましくない。
なお、膜中にＣｒ2 Ｎが形成される場合があるが、その
際にはＣｒ2 Ｎの配向面は特に限定されない。
体、クロムの酸化物、窒化物等任意に選択することがで
きる。また、窒素イオンを含有するイオンを照射する場
合には、窒素イオンのみ、あるいは密着性を向上させる
ためにアルゴン等の不活性ガスをイオン化させたものを
窒素イオンとともに照射させることもできる。さらに、
窒化クロム膜は、クロムと窒素との組成比が０．５〜
５．０の範囲内のものが好ましい。膜中のＣｒ／Ｎ組成
比が５．０を超えた場合は、膜の化学的安定性が劣るの
で好ましく、また、Ｃｒ／Ｎ組成比が０．５より小さい
場合には、膜の密着性が著しく劣るので好ましくない。
なお、膜中にＣｒ2 Ｎが形成される場合があるが、その
際にはＣｒ2 Ｎの配向面は特に限定されない。
【００１３】また、窒素イオンを含有するイオンを照射
する場合、窒素イオンの入射角度は特に限定されるもの
ではない。
する場合、窒素イオンの入射角度は特に限定されるもの
ではない。
【００１４】
【実施例】本発明の窒化クロム膜被覆基体とその製造方
法の実施例を以下に説明する。 実施例１ まず、図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ
１０種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収
納し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の
高真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを
用いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱に
より、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着
した。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．５
ＫｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度
で照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２
×１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣ
ｒ／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒
素イオンの照射量を調整した。 実施例２ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．０５
ＫｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度
で照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は５
×１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣ
ｒ／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒
素イオンの照射量を調整した。 実施例３ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を２５０ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．５Ｋ
ｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度で
照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２×
１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣｒ
／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒素
イオンの照射量を調整した。
法の実施例を以下に説明する。 実施例１ まず、図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ
１０種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収
納し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の
高真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを
用いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱に
より、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着
した。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．５
ＫｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度
で照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２
×１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣ
ｒ／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒
素イオンの照射量を調整した。 実施例２ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．０５
ＫｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度
で照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は５
×１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣ
ｒ／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒
素イオンの照射量を調整した。 実施例３ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を２５０ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを０．５Ｋ
ｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度で
照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２×
１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣｒ
／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒素
イオンの照射量を調整した。
【００１５】さらにその後、真空容器５内に収納したイ
オン源４より、窒素イオンを０．２ＫｅＶの加速エネル
ギーで、基体１に、基体１に立てた法線に対して０度で
照射した。なお、この時の真空容器内の真空度は２×１
０-5ｔｏｒｒであった。また、この際、形成された膜中
のＣｒ／Ｎ組成比が１．５になるように、Ｃｒの蒸着量
と窒素イオンの照射量を調整し、２５０ｎｍの膜厚の窒
化クロム膜を形成した。 比較例１ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを２．０Ｋ
ｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度で
照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２×
１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣｒ
／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒素
イオンの照射量を調整した。
オン源４より、窒素イオンを０．２ＫｅＶの加速エネル
ギーで、基体１に、基体１に立てた法線に対して０度で
照射した。なお、この時の真空容器内の真空度は２×１
０-5ｔｏｒｒであった。また、この際、形成された膜中
のＣｒ／Ｎ組成比が１．５になるように、Ｃｒの蒸着量
と窒素イオンの照射量を調整し、２５０ｎｍの膜厚の窒
化クロム膜を形成した。 比較例１ 図１に示す装置の基体ホルダー８に超硬合金（Ｋ１０
種）よりなる基体１を設置して、真空容器５内に収納
し、排気装置２によって、５×１０-6ｔｏｒｒ以下の高
真空に真空容器５を保持した。その後、電子ビームを用
いた蒸発源３よりＣｒペレット（純度４Ｎ）を加熱によ
り、気化し、基体１の上にクロム膜を５００ｎｍ蒸着し
た。それと同時にイオン源４より窒素イオンを２．０Ｋ
ｅＶの加速エネルギーで基体１に、法線に対して０度で
照射した。なお、この際の真空容器５内の真空度は２×
１０-5ｔｏｒｒであった。また、形成された膜中のＣｒ
／Ｎ組成比は１．５になるようにクロムの蒸着量と窒素
イオンの照射量を調整した。
【００１６】このように、実施例１〜３及び比較例１に
よって形成された窒化クロム膜被覆基体を、Ｘ線回折に
よって分析した。実施例１、２、３の試料からはいずれ
も、ＣｒＮ（２００）、（１１１）、（２２０）ピーク
が検出され、この順にＸ線回折ピークは小さくなってい
た。また、比較例１からはＣｒＮ（２００）、（１１
１）ピークのみが検出された。
よって形成された窒化クロム膜被覆基体を、Ｘ線回折に
よって分析した。実施例１、２、３の試料からはいずれ
も、ＣｒＮ（２００）、（１１１）、（２２０）ピーク
が検出され、この順にＸ線回折ピークは小さくなってい
た。また、比較例１からはＣｒＮ（２００）、（１１
１）ピークのみが検出された。
【００１７】上記実施例１〜３及び比較例１において形
成された試料の硬度を５ｇ荷重ビッカース硬度計で測定
し、また膜の密着性をＡＥ信号付きスクラッチテスタで
測定した。この密着性の測定には、ダイヤモンド圧子で
ＯＮから連続的に荷重を増加させながら膜をスクラッチ
し、ＡＥ信号が急激に立ち上がる際の荷重を臨界荷重
（Ｌｃ）として測定し、そのＬｃの値で密着性を評価し
た。表１にその結果を示す。
成された試料の硬度を５ｇ荷重ビッカース硬度計で測定
し、また膜の密着性をＡＥ信号付きスクラッチテスタで
測定した。この密着性の測定には、ダイヤモンド圧子で
ＯＮから連続的に荷重を増加させながら膜をスクラッチ
し、ＡＥ信号が急激に立ち上がる際の荷重を臨界荷重
（Ｌｃ）として測定し、そのＬｃの値で密着性を評価し
た。表１にその結果を示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】実施例１〜３は、いずれも硬度、密着性に
優れていることが判明した。特に実施例３は実施例１，
２に比べ密着性に優れることが判明した。また、実施例
はスクラッチ荷重がＬｃに至るまで、膜内にクラックは
入らず、膜の靱性にも優れていることが判明した。比較
例１は密着性には優れるものの、膜の硬度が実施例より
も低いため、耐摩耗性の応用に適用するには、実施例の
ものの方が優れていると考えられる。
優れていることが判明した。特に実施例３は実施例１，
２に比べ密着性に優れることが判明した。また、実施例
はスクラッチ荷重がＬｃに至るまで、膜内にクラックは
入らず、膜の靱性にも優れていることが判明した。比較
例１は密着性には優れるものの、膜の硬度が実施例より
も低いため、耐摩耗性の応用に適用するには、実施例の
ものの方が優れていると考えられる。
【００２０】さらに実施例のものはいずれも、耐食性が
良好なＣｒＮ（１１１）面が析出しており、比較例１と
比べて基材の耐食性を向上させるには有利であることも
判明した。
良好なＣｒＮ（１１１）面が析出しており、比較例１と
比べて基材の耐食性を向上させるには有利であることも
判明した。
【００２１】
【発明の効果】本発明の窒化クロム膜被覆基体によれ
ば、窒化クロム膜が、２θの回折角として少なくとも３
７．６°，４３．８°，６３．６°の３つの回折角より
Ｘ線回折ピークを有する膜が被覆され窒化クロム膜被覆
基体を構成するので、３７．６°，４３．８°，６３．
６°の３つの回折角にそれぞれ対応する（１１１）、
（２００）及び（２２０）面の特性により、硬度と靱性
との両特性を備え、さらに硬度を上昇させた膜を得るこ
とができ、この膜で被覆された窒化クロム膜被覆基体を
耐摩耗性の応用にも供することが可能となる。
ば、窒化クロム膜が、２θの回折角として少なくとも３
７．６°，４３．８°，６３．６°の３つの回折角より
Ｘ線回折ピークを有する膜が被覆され窒化クロム膜被覆
基体を構成するので、３７．６°，４３．８°，６３．
６°の３つの回折角にそれぞれ対応する（１１１）、
（２００）及び（２２０）面の特性により、硬度と靱性
との両特性を備え、さらに硬度を上昇させた膜を得るこ
とができ、この膜で被覆された窒化クロム膜被覆基体を
耐摩耗性の応用にも供することが可能となる。
【００２２】また、Ｘ線回折ピークの強度が、４３．８
°，３７．６°，６３．６°の順に小さくなる場合に
は、膜の硬度と靱性だけでなく、耐食性をも備えた窒化
クロム膜被覆基体を得ることができる。さらに、本発明
の窒化クロム膜被覆基体の製造方法によれば、クロムの
真空蒸着と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用す
ることによって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造
方法であって、前記窒素イオンの加速エネルギーが０．
０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であるので、窒化クロ
ム膜と基体との界面に、両者の構成原子より成る混合層
を形成することができ、膜の密着性が向上した窒化クロ
ム膜被覆基体を製造することができる。
°，３７．６°，６３．６°の順に小さくなる場合に
は、膜の硬度と靱性だけでなく、耐食性をも備えた窒化
クロム膜被覆基体を得ることができる。さらに、本発明
の窒化クロム膜被覆基体の製造方法によれば、クロムの
真空蒸着と窒素イオンを含有するイオン照射とを併用す
ることによって、基体上に窒化クロム膜を形成する製造
方法であって、前記窒素イオンの加速エネルギーが０．
０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であるので、窒化クロ
ム膜と基体との界面に、両者の構成原子より成る混合層
を形成することができ、膜の密着性が向上した窒化クロ
ム膜被覆基体を製造することができる。
【００２３】また、クロムの真空蒸着と窒素イオンを含
有するイオン照射とを併用することによって、基体上に
窒化クロム膜を形成する製造方法であって、前記窒素イ
オンの加速エネルギーとして、０．２ＫｅＶ以上１０．
０ＫｅＶ以下であるものから少なくとも１つと、０．０
１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であるものとを少なくと
も１つとを組み合わせる場合には、まず、窒素イオンの
加速エネルギーをできるだけ大きくすることにより密着
性の優れた窒化クロム膜を形成し、さらに、その上に、
加速エネルギーが０．０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下
の窒化クロム膜を形成することにより、上記構成を有す
る硬度と靱性との両特性を備えた窒化クロム膜、さら
に、耐食性が向上した窒化クロム膜で被覆された窒化ク
ロム膜被覆基体を製造する事ができる。
有するイオン照射とを併用することによって、基体上に
窒化クロム膜を形成する製造方法であって、前記窒素イ
オンの加速エネルギーとして、０．２ＫｅＶ以上１０．
０ＫｅＶ以下であるものから少なくとも１つと、０．０
１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であるものとを少なくと
も１つとを組み合わせる場合には、まず、窒素イオンの
加速エネルギーをできるだけ大きくすることにより密着
性の優れた窒化クロム膜を形成し、さらに、その上に、
加速エネルギーが０．０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下
の窒化クロム膜を形成することにより、上記構成を有す
る硬度と靱性との両特性を備えた窒化クロム膜、さら
に、耐食性が向上した窒化クロム膜で被覆された窒化ク
ロム膜被覆基体を製造する事ができる。
【図１】本発明の窒化クロム膜被覆基体の製造方法にお
いて使用する膜形成装置の要部を示す概略断面図であ
る。
いて使用する膜形成装置の要部を示す概略断面図であ
る。
１ 基体 ２ 排気装置 ３ 蒸発源 ４ イオン源 ５ 真空容器 ６ 膜厚モニタ ７ イオン電流測定器 ８ 基体ホルダ
Claims (4)
- 【請求項１】 窒化クロム（ＣｒＮ）膜で被覆されてい
る基体であって、前記窒化クロム膜が、２θの回折角と
して少なくとも３７．６°，４３．８°，６３．６°の
３つの回折角よりＸ線回折ピークを有する膜であること
を特徴とする窒化クロム膜被覆基体。 - 【請求項２】 Ｘ線回折ピークの強度が、４３．８°，
３７．６°，６３．６°の順に小さくなる請求項１記載
の窒化クロム膜被覆基体。 - 【請求項３】 クロムの真空蒸着と窒素イオンを含有す
るイオン照射とを併用することによって、基体上に窒化
クロム膜を形成する製造方法であって、前記窒素イオン
の加速エネルギーが０．０１ＫｅＶ以上０．５ＫｅＶ以
下であることを特徴とする請求項１記載の窒化クロム膜
被覆基体の製造方法。 - 【請求項４】 クロムの真空蒸着と窒素イオンを含有す
るイオン照射とを併用することによって、基体上に窒化
クロム膜を形成する製造方法であって、前記窒素イオン
の加速エネルギーとして、０．２ＫｅＶ以上１０．０Ｋ
ｅＶ以下であるものから少なくとも１つと、０．０１Ｋ
ｅＶ以上０．５ＫｅＶ以下であるものとを少なくとも１
つとを組み合わせることを特徴とする請求項１記載の窒
化クロム膜被覆基体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22002094A JPH0881755A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 窒化クロム膜被覆基体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22002094A JPH0881755A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 窒化クロム膜被覆基体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0881755A true JPH0881755A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16744680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22002094A Pending JPH0881755A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 窒化クロム膜被覆基体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0881755A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181824A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-07-03 | Hauzer Techno Coating Europ Bv | 窒化クロム層を有する基体 |
| JP2006265679A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nagaoka Univ Of Technology | 高硬度材料 |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP22002094A patent/JPH0881755A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181824A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-07-03 | Hauzer Techno Coating Europ Bv | 窒化クロム層を有する基体 |
| JP2006265679A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nagaoka Univ Of Technology | 高硬度材料 |
| JP4701386B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2011-06-15 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 高硬度材料 |
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