JPS5849634B2 - 酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化物皮膜の製造法 - Google Patents
酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化物皮膜の製造法Info
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- JPS5849634B2 JPS5849634B2 JP13932479A JP13932479A JPS5849634B2 JP S5849634 B2 JPS5849634 B2 JP S5849634B2 JP 13932479 A JP13932479 A JP 13932479A JP 13932479 A JP13932479 A JP 13932479A JP S5849634 B2 JPS5849634 B2 JP S5849634B2
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- silicide film
- vapor deposition
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
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- Organic Chemistry (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化
物皮膜の製造法に関する。
物皮膜の製造法に関する。
近年原子力を始めとするエネルギー関連機器材料、宇宙
航空機材料などの分野で、耐熱性の保護皮膜の用途が拡
大するにつれて、イオンプレーテイング法などの低温蒸
着技術によった高温まで安定な耐熱皮膜が要望されてい
る。
航空機材料などの分野で、耐熱性の保護皮膜の用途が拡
大するにつれて、イオンプレーテイング法などの低温蒸
着技術によった高温まで安定な耐熱皮膜が要望されてい
る。
従来、炭化けい素などの耐熱性けい化物皮膜は、高温気
相反応を利用した化学蒸着法で製造されているが、該化
学蒸着法では、高い蒸着温度が必要な上原料ガスに腐食
性のハロゲン化合物が多く用いられている。
相反応を利用した化学蒸着法で製造されているが、該化
学蒸着法では、高い蒸着温度が必要な上原料ガスに腐食
性のハロゲン化合物が多く用いられている。
そのため、被覆処理中に基材が劣化する恐れがあるのが
欠点である。
欠点である。
最近では、イオンプレーテイング法、スパッタリング法
などの物理的な蒸着技術が進歩し、これらの方法による
二、三のけい化物皮膜の製造法が既に知られている。
などの物理的な蒸着技術が進歩し、これらの方法による
二、三のけい化物皮膜の製造法が既に知られている。
しかしながら、低温で蒸着したこれらのけい化物皮膜は
、１１００°Ｃを超える温度下では、皮膜の分解、揮発
、飛散などの劣化が生じ、高温皮覆材料としては著しく
信頼性に欠けている。
、１１００°Ｃを超える温度下では、皮膜の分解、揮発
、飛散などの劣化が生じ、高温皮覆材料としては著しく
信頼性に欠けている。
本発明の目的はその欠点を除くために皮膜中に酸化アル
ミニウムを複合化して高温まで安定なけい化物皮膜を得
る方法を提供するにある。
ミニウムを複合化して高温まで安定なけい化物皮膜を得
る方法を提供するにある。
本発明はシリコン蒸気とアルミナ蒸気の混合蒸気に、炭
素含有ガスを混合した気相中で、グロー放電を誘起させ
てプラズマ化学反応を起させ、基体上にＳｉ−Ｃ−ｋｌ
−０の複合けい化物皮膜を析出させることを特徴とする
耐熱性けい化物皮膜の製造法。
素含有ガスを混合した気相中で、グロー放電を誘起させ
てプラズマ化学反応を起させ、基体上にＳｉ−Ｃ−ｋｌ
−０の複合けい化物皮膜を析出させることを特徴とする
耐熱性けい化物皮膜の製造法。
これを詳述すると、複合けい化物を析出させる基材とし
ては、皮膜に生ずる熱歪をなるべく小さく抑えるために
、その基材の熱膨張係数の値が析出する複合けい化物の
熱膨張係数である３〜５×ｌＯ−ン℃に近い値を有する
ものが好ましく、例えばモリブデン、タングステン等を
使用することが好ましい。
ては、皮膜に生ずる熱歪をなるべく小さく抑えるために
、その基材の熱膨張係数の値が析出する複合けい化物の
熱膨張係数である３〜５×ｌＯ−ン℃に近い値を有する
ものが好ましく、例えばモリブデン、タングステン等を
使用することが好ましい。
該基材をイオンブレーテイング装置内に取付け、アルゴ
ンなどの不活性ガスのイオン衝撃により表面をスパツタ
ーさせて清浄にする。
ンなどの不活性ガスのイオン衝撃により表面をスパツタ
ーさせて清浄にする。
シリコンとアルミナ片を例えばスイープ型電子ビーム加
熱用の？冷銅ルツボ中に装填する。
熱用の？冷銅ルツボ中に装填する。
この際アルミナ片はスイープ型電子ビームのビーム・ス
ポットの回転軌跡に沿ってシリコン片中に適当個を配置
し挿入することがよい。
ポットの回転軌跡に沿ってシリコン片中に適当個を配置
し挿入することがよい。
装置内を十分排気し、不活性ガスを導入した後、電子ビ
ーム衝撃によりシリコンーアルミナを部分溶融蒸発させ
て、シリコン蒸気とアルミナ蒸気の混合蒸気を発生させ
る。
ーム衝撃によりシリコンーアルミナを部分溶融蒸発させ
て、シリコン蒸気とアルミナ蒸気の混合蒸気を発生させ
る。
該混合蒸気の割合は、アルミナ蒸気の混合によりＳｉ−
Ｃの結合を強化して耐熱性を向上させ得られるが、アル
ミナ蒸気が４０〜７０重量であることが好ましい。
Ｃの結合を強化して耐熱性を向上させ得られるが、アル
ミナ蒸気が４０〜７０重量であることが好ましい。
アルミナ蒸気量が４０重量★より少くなると前記効果が
減少し、７０重量％を超えると皮膜の或長過程で膜に内
部応力が蓄積し、基体との密着性が悪くなる欠点が生ず
る。
減少し、７０重量％を超えると皮膜の或長過程で膜に内
部応力が蓄積し、基体との密着性が悪くなる欠点が生ず
る。
次に、蒸発したシリコン蒸気とアルミナ蒸気の混合蒸気
中に、炭素源として、例えばアセチレン等の炭化水素の
炭素含有ガス、を導入混合する。
中に、炭素源として、例えばアセチレン等の炭化水素の
炭素含有ガス、を導入混合する。
そして全圧を１０−３〜１０−２トールに調整する。
この気相中に高周波放電、マイクロ波放電、直流放電な
どによりグロー放電を誘起させ、プラズマ化学反応を起
させて、基材上に複合けい化物を析出させる。
どによりグロー放電を誘起させ、プラズマ化学反応を起
させて、基材上に複合けい化物を析出させる。
この成膜処理中、基材に負のバイアス電圧を印加すると
密着性の良好な皮膜を得ることができる。
密着性の良好な皮膜を得ることができる。
また更に基材を適当な温度に加熱すると密着性が良好と
なる。
なる。
本発明の方法によると、得られた複合けい化物を２Ｘ１
０−６ １− 一／Ｌ’、１４００’Ｃの高真空、高温
下に曝した場合、従来の物理蒸着によるけい化物皮膜が
前記の同一条件下では著しい揮発あるいは剥離により劣
化するのに対し、表面状態の変化及び皮膜の密着性に殆
んど変化が認められず極めて安定である。
０−６ １− 一／Ｌ’、１４００’Ｃの高真空、高温
下に曝した場合、従来の物理蒸着によるけい化物皮膜が
前記の同一条件下では著しい揮発あるいは剥離により劣
化するのに対し、表面状態の変化及び皮膜の密着性に殆
んど変化が認められず極めて安定である。
また、本発明のけい化物皮膜の構成元素は、いずれも軽
元素からなっているため、現在、研究が進められている
トカマク型核融合炉のプラズマ汚染対策として、プラズ
マ周辺の高温皮覆材料に使用し得られる。
元素からなっているため、現在、研究が進められている
トカマク型核融合炉のプラズマ汚染対策として、プラズ
マ周辺の高温皮覆材料に使用し得られる。
以上のような優れた作用効果を有している。
実施例 １
モリブデン基材上へのＳｉ−Ｃ−Ａｔ−０皮膜の蒸着−
モリブデン基材表面をエメリー研磨し、アセトンで洗浄
後イオンプレーティング装置内にすえ？ける。
モリブデン基材表面をエメリー研磨し、アセトンで洗浄
後イオンプレーティング装置内にすえ？ける。
装置内を十分に排気し、超高純度アルゴンガスを約１０
”ｌ−−ルまで入れ、基材下方に設けた高周波コイルを
介して電力約２００Ｗを投入しグロー放電を誘起させる
。
”ｌ−−ルまで入れ、基材下方に設けた高周波コイルを
介して電力約２００Ｗを投入しグロー放電を誘起させる
。
一方基材に終刊，６ＫＶのバイアス電圧を印加し、イオ
ン化したアルゴンを基材表面に衝撃し、スパツターさせ
て表面を清浄にする。
ン化したアルゴンを基材表面に衝撃し、スパツターさせ
て表面を清浄にする。
一方、シリコン約５１とアルミナ片約２２とをスイープ
型電子ビーム加熱用の水冷銅ルツボ中に装填する。
型電子ビーム加熱用の水冷銅ルツボ中に装填する。
アルミナ片は６個をスイープ型電子ビームのビーム・ス
ポットの回転軌跡に沿いなるべく六角形の頂点の位置に
なるようシリコン片中に配置、挿入する。
ポットの回転軌跡に沿いなるべく六角形の頂点の位置に
なるようシリコン片中に配置、挿入する。
イオンプレーテイング装置内を１０ ’ トールに
排気後、電子ビーム出力０． ７ ＫＶで電子ビーム・
スポットを約１回転／秒で回転させながらシリコンとア
ルミナを部分溶融させ、シリコン蒸気とアルミナ蒸気の
混合蒸気を発生させる。
排気後、電子ビーム出力０． ７ ＫＶで電子ビーム・
スポットを約１回転／秒で回転させながらシリコンとア
ルミナを部分溶融させ、シリコン蒸気とアルミナ蒸気の
混合蒸気を発生させる。
次にアセチレンガスを高真空リークバルブから導入し全
反応圧力を５×１０−３トールに保つ。
反応圧力を５×１０−３トールに保つ。
高周波電力１００Ｗを投入しグロー放電を誘起させると
同時に基材直下に設けたシャッターを開き蒸着を開始す
る。
同時に基材直下に設けたシャッターを開き蒸着を開始す
る。
，その際基材はｓｏｏ’ｃに加熱し且つ２００Ｖの負の
バイアス電圧を印加しておく。
バイアス電圧を印加しておく。
蒸着時間は５〜２０分で膜厚１〜１０μｍの蒸着膜を得
る。
る。
結果一皮膜は非晶質状態で、オージエ電子分光分析によ
りＳｉ−Ｃ−Ａｔ−ｏのみからなり、その組或はＡ７−
０の割合が４０〜７０重量の範囲内のものであることを
確認した。
りＳｉ−Ｃ−Ａｔ−ｏのみからなり、その組或はＡ７−
０の割合が４０〜７０重量の範囲内のものであることを
確認した。
一方、シリコン蒸気とアセチレンガスのみを原料にした
従来のイオンプレーテイング法により、モリブデン上に
Ｓｉ−Ｃ皮膜を被覆した材料と本発明の被覆材料とを同
時に２Ｘ１０−６ ｝−ル、１４００℃下に１０分間曝
したところ、前者の皮膜はその大半が揮発または剥落し
たが、後者の本発明による皮膜は、保護皮膜として健全
な状態で存在することがわかった。
従来のイオンプレーテイング法により、モリブデン上に
Ｓｉ−Ｃ皮膜を被覆した材料と本発明の被覆材料とを同
時に２Ｘ１０−６ ｝−ル、１４００℃下に１０分間曝
したところ、前者の皮膜はその大半が揮発または剥落し
たが、後者の本発明による皮膜は、保護皮膜として健全
な状態で存在することがわかった。
更にトカマク型核融合炉の動力実験炉に於でプラズマに
面する第一壁の防護板材料に予想されている熱サイクル
として９００−１ ２００’Ｃ，＋１ ３０℃／分、−
１８０℃／分の急熱急冷サイクルを負荷したところ従来
の皮膜は１〜２回の繰返し後に皮膜の６０〜７０が剥落
したが、複合けい化物皮膜を蒸着した被覆材料では、１
０回繰り返し後も重量変化は殆んど無く、目視による膜
の欠損も認められなかった。
面する第一壁の防護板材料に予想されている熱サイクル
として９００−１ ２００’Ｃ，＋１ ３０℃／分、−
１８０℃／分の急熱急冷サイクルを負荷したところ従来
の皮膜は１〜２回の繰返し後に皮膜の６０〜７０が剥落
したが、複合けい化物皮膜を蒸着した被覆材料では、１
０回繰り返し後も重量変化は殆んど無く、目視による膜
の欠損も認められなかった。
以上のように、本発明の方法によると、Ｓｉ−Ｃ−Ａｔ
−ｏの複合けい化物の皮膜を容易に析出し得られ、Ｓｉ
Ｏ２を混入させることがな＜、Ｓｉ−Ｃの結合を強化し
耐熱性を改善したものが得られる優れた効果を奏し得ら
れる。
−ｏの複合けい化物の皮膜を容易に析出し得られ、Ｓｉ
Ｏ２を混入させることがな＜、Ｓｉ−Ｃの結合を強化し
耐熱性を改善したものが得られる優れた効果を奏し得ら
れる。
Claims (1)
- １ シリコン蒸気とアルミナ蒸気の混合蒸気に炭素含有
ガスを混合した気相中で、グロー放電を誘起させて、プ
ラズマ化学反応を起させ、基体上にＳ ｉ −Ｃ−Ａｌ
−０の複合けい化物皮膜を析出させることを特徴とする
耐熱性けい化物皮膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13932479A JPS5849634B2 (ja) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | 酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化物皮膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13932479A JPS5849634B2 (ja) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | 酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化物皮膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5665979A JPS5665979A (en) | 1981-06-04 |
| JPS5849634B2 true JPS5849634B2 (ja) | 1983-11-05 |
Family
ID=15242651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13932479A Expired JPS5849634B2 (ja) | 1979-10-30 | 1979-10-30 | 酸化アルミニウムを複合蒸着した耐熱性けい化物皮膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5849634B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014050951A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-22 | 大日本印刷株式会社 | 透明蒸着フィルム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108107035B (zh) * | 2017-12-07 | 2020-02-07 | 中铝材料应用研究院有限公司 | 一种辉光放电光谱仪测定铝材表面氧化膜质量的方法 |
-
1979
- 1979-10-30 JP JP13932479A patent/JPS5849634B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014050951A1 (ja) * | 2012-09-28 | 2016-08-22 | 大日本印刷株式会社 | 透明蒸着フィルム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5665979A (en) | 1981-06-04 |
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