JPS6092038A - 改良形鋳造工具及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コーティングおよびさらに特定的には摩擦な
いし摩耗をこうむる表面上のコーティングに係る。

従来、消耗する工具等の物品は、成る種の、ｅラメータ
を制御することにより様々な硬度、平滑度及び消耗特性
を付与して製造されてきた。例えば、焼入れ前の鋼の加
工及び形削り用の工具は、非常に硬いマルテンサイトが
形成されるほどの量の炭素をき有した鋼から製造され得
る。より複雑な組成において炭素含量及び合金含量を変
化させれば、不変形鋼、　耐衝撃鋼、熱間加工鋼、ある
いは高速度鋼がもたらされ得る。このような鋼の幾種類
かには、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステ
ン及びクロムなどの合金元素が用いられる。

これらの元素は炭素に対する親和力が大きく、耐損耗性
の硬い金属炭化物を形成する。しかし多くの場合、その
硬度及び／または平滑度を改善するコーティングを表面
に具えた工具を提供することが望ましい、このことは特
に、例えば工具寿命の延長もしくは生産性の向上が望ま
れる場合、あるいは焼入鋼の形削り及び加工を行なう必
要がある場合について指摘される。しかし多くの種類の
耐損耗コーティングは、適用の際に高温を要するので多
種の基板材料に対して使用不能であり、なぜならそのよ
うな高温下では基板の特性が甚だしく変化する恐れがあ
るからである。他の種類のコーティングは、作業条件下
において基板に十分付着しない。

即ち、比較的低温で適用され得、基板特性に重大な変化
をもたらさない耐損耗コーティングが必要とされる。工
具のような物品のために、その寿命を延長する耐損耗コ
ーティングが必要であり、また改善された付着特性及び
破断耐性を有する耐損耗コーティングも必要である。

さらに特定的な適用例では、鋳造工具の寿命を延長する
ため改良された鋳造工具を提供し、型抜き特性を向上さ
せ、さらに鋳造品の細部および表面仕上げを向上させる
ことが望まれるであろう。

本発明の広範な一局面によって、優れた耐損耗性を呈示
する無秩序ホウ素炭素コーティングが提供される。本明
細書中耐損耗性の概念には、浸食、酸化、腐食、摩耗及
び同様の現象に対する耐性が包含される。他の物品表面
との接触などによって損耗する工具その他の物品は、そ
の耐用年数を延長するべく無秩序なホウ素炭素材料でコ
ートされ得る。コーティングは無秩序な炭化ホウ素か、
または無秩序なホウ素及び炭素の混合物であり得る。

コーティングは工具のような物品かまたは他の基板の表
面上に薄層として形成され、好ましくは炭化ホウ素のコ
ーティングを含む。本明細書の文中６基板”と１物品″
とは相互に置換えられ得、かつこれらの概念には本発明
のコーティング以外の１種または複数種のコーティング
も包含され得る。

本発明により無秩序なホウ素炭素でコートされた工具は
通常優れた硬度特性及び平滑度特性を有し、その結果工
具の寿命は延長され、また特別の適用に応じて、工具で
加工される部品または工作物の表面仕上げが改良される
。

無秩序コーティングはアモルファス、多結晶質（広範な
秩序を欠いた）、微品質、あるいはこれらの相の、任意
の組合せでの混合であり得る。

好ましくは、コーディングの組成は ＸＣｊ−Ｘ であり、ここでＢはホウ素を、Ｃは炭素を表わし、また
Ｘ及び１−ｘは各々コーティング中に存在するホウ素及
び炭素の相対量を表わしており、Ｘは約０．６０〜約０
．９０である。前記範囲外の相対量のホウ素及び炭素か
ら成る無秩序コーティングも、本発明の範囲内に含まれ
る。コーティングは無鉄しい。即ち、化学量論的である
コーティング同様非化学量論的なコーティングも本発明
によって包含される。

本発明のコーティングは、形成時に無秩序化される。無
秩序な耐損耗コーティングは単−相の結晶質コーティン
グよりも良好に機能すると考えられる。無秩序コーティ
ングでは基板表面とコーティングとの拡散結合が単−相
の結晶質コーティングの場合よりも生じ易く、その結果
付着がより良好となり得る。無秩序材料はまた、破面を
伝播させ得る広い格子平面を欠き、通常比較的大きい変
形力にも破面な生起させることなく耐え得る。このよう
な材料は通常単−相の結晶材料よりも、腐食及び酸化の
ような有害な化学的作用を蒙りにくい。上記の諸利点は
、アモルファスであるかもしくは実質的にアモルファス
であるコーティングにおいてより完全に実現されると考
えられる。

本発明によれば、非化学量論的である無秩序な耐損耗コ
ーティングが提供され、このコーティングの組成におけ
るホウ素及び炭素の量は所望の特性を達成するべく調節
され得、その際コーティングの付着性、耐損耗性あるい
はその他の特性に有害な影響を及ぼし得る。非無秩序材
料中に存在するような広い格子平面の形成は回避される
。

無秩序コーティングの形成には、あらゆる適当な方法が
用いられ得る。コーティング形成の一方法は、スパッタ
リングによる。スパッタリングは比較的低い基板温度（
通常例えば約２００℃以下）で実施され得るので、コー
ティングは基板材料の特性に重大な変化を生じることな
く形成され得、向上した耐損耗性と仮れだ平滑度とを有
する表面を提供する。従って本発明は特に、例えば工具
鋼及びタングステンカーバイドのような材料のコートに
有用であり、なぜならそのような材料の緒特性は本発明
コーティングでの処理の際の温度にょつて劣化しないか
らである。低い基板温度でのスパッタＩＶグによって、
無秩序状態のコーティングの形成も可能となる。

コーティングは工具表面もしくは基板表面に連続的な薄
層として形成され得、その際コーティングの厚みが比較
的薄くされ得、かつ厳密に制御され得るので、工具の寸
法が甚だしく変化することはない。コーティングを既に
具備しているかまたは未だ具備していない工具を使用に
供した後肢工具に本発明コーティングが適用され得、そ
れによって所望の公差が得られるか、または工具上で既
に損耗した材料に替わり新しいコーティングが機能する
。即ち本発明によって、廃棄されるはずの工具の再使用
が可能となる。

本発明によるコーティングは基板表面上に直接適用され
得、その際例えば損傷あるいは摩擦を蒙る工具または他
の表面上で有用な、優れた付着性を発揮する。本発明コ
ーティングは優れた付着性本発明の無秩序ホウ素炭素コ
ーティングは更に、比較的不活性かつ安定で、例えば湿
気及び熱に晒される結果としての品質劣化に対する十分
な耐性を有することでも特徴付けられ得る。

本発明のコーティングは、とくに鋳型、グイおよびこれ
に類する工具のコーティングとして有用であることが認
められた。この種の工具にコーティングをほどこすこと
は、結果として、鋳型の寿命を延長させ、型抜き特性を
向上させ、完成鋳造品の表面細部の質を向上させ、仕上
げ面をよりなめらかにできることになる。本発明のコー
ティングは、鋳造ないし成形可能な材料を成形、するあ
らゆるタイプの鋳型ないしダイに使用されることができ
る。たとえば、このコーティングは鋳型および鋳造、射
出成型、並びにダイカスト用グイと結合して使用するこ
とができる。′鋳型”および１鋳造可能な”という用語
は広い意味で使われており、”グイ”および１成形可能
な”という意味も含んでいると理解されたい。

本発明のこの面に関するさらに特定的な具体例によれば
、鋳造工具は、鋳型の加工面の少くとも１部について先
に述べたようにホウ素炭素の無秩序コーティングを有し
ている。通例では、加工面全体が無秩序コーティングで
被覆される。鋳造工具にこのようなコーティングを使用
すれば、コーティングしていない鋳造工具に比較して多
くの利点を提供することが判明した。これらの利点は鋳
型の寿命を延長させ、型抜き特性を向上させ、鋳造品の
細部の質を向上させ、仕上げ面をよりなめらかにする。

これに加えて、使用後の鋳型の清掃を容易にすることが
できる。

従って、本発明の第１の目的は、鋳造可能な材料を所定
形状に成形するための加工面を形成する中空形状を特徴
とする鋳型を提供することであり、この場合無秩序ホウ
素炭素を含むコーティングを、加工面の少なくとも一部
が保持している。

コーティングが適用される基板表面のなめらかさは、普
通はコーティングの光沢に影響を及ぼす。

通常ではなめらかな表面を得るとコーティングの光沢度
はより高くなる。従って、光沢度の高いコーティングが
望まれれば、基板表面は比較的なめらかでなければなら
ない。

好しくけ、コーティングは本質的に炭素ホウ素だけを含
んでいる力入但し少量の不純分が殆んど常に存在すると
理解されるべきである。更に炭素以外の元素乃至化合物
も、所望の色彩、光沢または耐摩耗性に干渉しない程度
に存在してもかまわない。

さらに本発明のコーティングは、極度に不活性かつ安定
性をもち、たとえば紫外線照射による色変に対し優れた
抵抗力を有することを特徴とする。

さらにこのコーティングは化学的腐食に対して優れた抵
抗力を示す。

本発明の無秩序コーティングは好ましくはスノぞツタリ
ングによって形成されるが、適当な接着性と物理的付着
結合性とを有する無秩序なホウ素炭素コーティングの形
成が可能な如何なる方法を使用してもよい。好ましいタ
イプめスノぞツタリングはバイアス電圧を用いるｄａマ
グネトロンスノでツタリングである。スパッタリングを
用いると比較的低温でコーティングを設けることができ
、このため比較的高温度を要する別の方法よりも基板特
性に影響を与え難い。

スノぐツタリンダデポジションは当業者に公知の普及し
た方法であるが、本発明の利点を最も良く発揮させるに
はフートすべき表面の特定幾何学形状に適応したスパッ
タリング法を用いて所望のコーティングを形成するのが
有利である。通常は、スパッタリングによるコーティン
グの形成中に基板にｄａ又はｒｆメイアスをかける。バ
イアスは、基板上に形成されたコーティングの接着性を
向上させ、コーティング内の応力を低減し、コーディン
グの密度を増加する。基板の幾何学形状は、特定用途に
対して最も好ましいスパッタリング法を決定するための
１つの要因となる。

スパッタデポジション以前に、工具又は基板のコートす
べき表面部分を原子的に清浄な表面にしておくことが重
要である（本明細書中での１基板”なる用語は、本発明
のコーティングを一層又は複数層含まない工具又は基板
の部分を意味する）。

これにより、基板表面に接着する均一コーティングが容
易に形成される。原子的に清浄なスパッタリング用表面
を与えるために幾つかの方法が当業者に公知であり、こ
れらの方法のいずれを使用してもよい。下記の表面調整
方法は単なる例として示されたものであり、本発明を限
定すると解釈されてはならない。

原子的に清浄な基板表面を準備するための１つの方法に
よれば、基板を塩素化炭化水素脱脂剤で脱脂する。次に
、基板をメタノールですすぎ、プラズマエツチング又は
Ｐライケミカルエツチングで処理する。プラズマエツチ
ングを採用する場合、好ましくは四フッ化炭素の如きフ
ッ素化キャリヤーガスを使用する。キャリヤーガスが分
解してフッ素を生じ、このフッ素が基板表面を洗浄する
。

原子的に清浄なコーティング用表面を与えるための最終
ステップでは、アルぜンプラズマ中でスノぞツタエツチ
ングを行なう。

基板又は少なくともコートすべき基板部分を原子的に清
浄な表面にした後に、コーティングを形成し得る。

装飾用には通常、高光沢コーティングが望まれる。この
ような場合、表面が比較的滑らかであるのが好ましい。

滑らかな表面では高光沢コーティングが形成され易いと
考えられるからである。成る種の表面は既に滑らかであ
り処理は全く不要である。表面をより滑らかにしたいな
らば、適当なら如何なる処置を用いてもよい。例えば、
表面を研磨してもよく、又は、表面に、熱可塑性もしく
は熱硬化性ポリマー樹脂の如きポリマー材料又は比較的
滑らかな表面を与える別の材料から成る１つ以上の層を
プレコートしてもよい。このようなポリマー材料の例と
して、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂がある。研磨とプ
レコート層形成との双方を組合せて用いてもよい。

一般に、コーティングはスパッタリングによって形成さ
れる。好ましいスパッタリング条件は、表面の幾何学形
状と所望の微細構造のタイプとに左右される。しかし乍
ら一般的には、特に損耗が考えられる多くの用途に於い
ては、コーティングの表面が滑らかであるのが望ましい
。無秩序コーティングの内部微細構造は柱状でもよく又
は柱状でなくてもよい。ある種の用途では、柱状表面を
もつコーティングが望まれる。

柱状微細構造を生成したい場合、柱状微細構造を生成す
る当業者に公知のいかなるタイプのスノぞツタリング法
も使用し得る。柱状微細構造を生成するための１つの方
法では、基板に十分なノＺイアス電圧を印加して柱状微
細構造の形成を生起せしめる。成る種のコーティング材
料及び／又は基板の幾何学形状次第では高いノＺイアス
電圧を用いても尚、柱状微細構造が形成されない場合が
ある。

当業者に公知の如く、バイアスス／ぐツタリングはデポ
ジション中に基板上で負ノ２イアス電圧を維持するプロ
セスである。

基板にバイアス電圧を印加させることによってコーティ
ングの密度と純度と接着性と内部応力とをコントロール
し得る。一般には、バイアス電圧の印加によって、密度
と純度と接着性とが増加しコーティングの内部応力が減
少する傾向を示す。

基板に印加するバイアス電圧をスパッタリング中に所望
のシーケンスで変更し得る。基板の幾何学形状と所望の
微細構造とに基いて好ましいパイアスシーケンスを選択
し得る。複雑な付形物又は比較的高いアスはクト比（約
２．０以上）をもつ表面では（アスはクト比とは、表面
の幅に対する巨視的深度の比、例えば平坦面のアスはク
ト比は０であり、幅に等しい深さのくぼみをもつ表面の
アスＲクト比は１である）、先ず比較的低いバイアス電
圧（例えば約−１００乃至−２００Ｖ）でコーティング
材料を基板にスノξツタし、完全な被覆を確保するのが
望ましい。次にバイアス電圧を比較的高い値に上げる（
例えば、約−１０００乃至−２５００Ｖ）。バイアス電
圧を漸増（傾斜増加）させてもよく又は逓増（ステップ
増加）させてもよい。このようなバイアス電圧を使用す
ると、接着性がより大きく内部応力がより小さい低密度
高純度のコーティングの形成が促進され、同時に柱状構
造の成長が促進される。一般に柱状微細構造によって接
着性が向上すると考えられており、これは該構造が基板
に機械的に定着するためであると推測されている。比較
的高いアスはクト比を有する表面にコーティングを形成
する場合は、コーティングの外側面を形成するときに、
コーティングの内側部分の形成に用いたバイアス電圧と
同じバイアス電圧を使用し得る。但し、コーティングの
外側面が滑らかであることを望む場合には、デポジショ
ンの終期にノＺイアス電圧を（例えば通常は約−１００
乃至−２００ｖまで）下げるか又は除去する。この操作
によって滑らかな表面が形成され得る。

アスはクト比約０．５乃至約２．０の表面の場合、一般
には−５００乃至−１０００Ｖのほぼ一定のバイアス電
圧でコーティングをスフζツタするのが好ましい。より
高い電圧の使用も可能である。コーティングの外側部分
に関しては、比較的滑らかな表面を所望する場合、バイ
アス電圧を適宜調整する必要がある。

比較的低いアスイクト比（０乃至約０．５）を有する表
面の場合、バイアス電圧を最初に高くシ（約−１０００
乃至−２５００Ｖ）次にステップ式もしくは傾斜式に低
電圧（約−１００乃至−２００■）まで下降させるか、
又は、除去するのが好ましい。この場合にも、ノＺイア
ス電圧の減少又は除去を通常はコーティングのデポジシ
ョンの終期に行なう。バイアス電圧を漸減させるか又は
比較的低いバイアス電圧を用いると、比較的滑らかな表
面が形成され易い。このような表面は一般に減摩性が大
きい。このことは多くの場合に望ましい。

基板を比較的低温（一般には例えば約２００℃以下）に
維持してスパッタリングを実施するので、基板材料の特
性の有意変化を生じること無くコーティングを形成する
ことができ、しかも、耐損耗性が向上しすぐれた減摩性
を有する表面が得られる。従って、本発明のコーティン
グによって特に有効にコートされる材料としては、工具
鋼、アルミニウム、シンチュウ、クロム、ニッケル、タ
ングステンカーバイド９、焼結カーバイド、黒鉛、ガラ
ス、天然及び合成ポリマーがあり、また、例えば高温度
で好ましくない影響を受けるような別の材料基板がある
。本発明の処理温度ではこれらの材料の特性が劣化しな
い。基板を低温に維持して行なわれるスパッタリングで
は更に、無秩序状態のコーティングを形成し得る。本発
明はまた、基板組成に関わり無く、高精度で寸法法めさ
れた基板をコートするのに適している。

スパッタリングによって無秩序コーティングを形成する
際、このような無秩序コーティングが形成され易いよう
に、一般には基板表面温度を約２００℃未満、通常は約
１００℃又はそれ以下に維持してスパッタリングを実施
する。従って、本発明のコーティングは比較的低温で形
成され得る。

ターゲットの蒸発、融解又はそれ以外の好ましくない劣
化を阻止するために通常はターゲットも冷却される。そ
の結果、例えば工具表面に、寸法、硬度及び曲げ破断強
さの如き工具の物性を有意に変化させないでコーティン
グが設けられる。一般には、無秩序コーティングの形成
を阻害するような基板温度、ターゲット組成、デポジシ
ョン速度、ガス圧は使用すべきでない。

装飾用の場合、コーティングの膜厚を変化させることが
でき、必要な最小膜厚は存在しない。しλ＝　１　ｐｍ
　）の範囲の膜厚が好ましい。膜厚がより薄いとコーテ
ィングがより透明になりコーティングの灰色度が小さく
なる。５０００Ａより厚いコーティングの使用も可能で
あるが、装飾用ではコストが制約要因になるであろう。

コーティングが実質的に不透明になるだけの十分な膜厚
を有するのが好ましい。

耐損耗性については通常は、膜厚約１乃至約８μｍのコ
ーティングを形成するのが好ましい。工具用の好ましい
膜厚は通常、約２．５μｍである。

高い許容差が必要な用途では特に約８μｍを上回る膜厚
のコーティングは好ましくない。基板表面の幾何学形が
比較的簡単であるか複雑であるかｌこ従って、前記の如
きガイド０ラインに従ってスフζツタリング法を選択す
る。

本文中に記載のコーティング及び方法は、工具がこのコ
ーティングを備えるか備えないかに関わり無く工具に対
して使用することができる。例えば、本発明によるコー
ティングを１つ以上有する工具が、使用されて摩耗する
か又は所望の許容範囲を超えたときに、本発明による同
種コーティング又は別種のコーティングを工具に形成し
て工具寿命を延長することも可能である。また、本発明
のコーティングを以前には備えていなかった工具にコー
ティングを形成することも可能である。このようにして
、普通なら廃棄される筈の工具が再生される。

第１図乃至第３図を参照すれば、本発明に従つてコーテ
ィングされ得る数個の製品が図示されている。これらは
単なる例として図示されており、コーティングは勿論如
何なるタイプの鋳造ないし成型工具にも適用することが
できる。

とくに第１図を参照すれば、たとえばブロープレス機に
取付けられる鋳型セットの断面図である。

この鋳型セットは、パリソンすなわちブランク周鍔型１
０１通気弁１２．仕上鋳型１４．リング部材１６および
プランジャ１８を含む。同じセットの透視図を第３図に
示し、同種の部品には同じ符号を付しである。パリソン
鋳型４４の壁部２０は円筒形で、ノクリソン鋳型１０の
加工面２２は本発明の無秩序、ホウ素炭素コーティング
で被覆しである。好ましくは、ノＺリソン鋳型１０、仕
上鋳型１ベリング部材１６およびプランジャ１８の加工
面全体は、本発明の無秩序ホウ素炭素コーティングで被
覆されている。ふつう、コーティングが鋳型に使用され
る場合、コーティングの厚さはおよそ０．８０ミクロン
乃至およそ５ミクロンの範囲に含まれる。とくにおよそ
２．５ミクロンが好ましい厚さである。第１図〜第３図
に示す標準形鋳型セットは鋳鉄でつくられ得る。本発明
の無秩序ホウ素炭素コーティングはこの種の材料にとく
に適しており、粘着性または下塗りは必要としない。し
かし、このコーティングは勿論如何なる材料に対しても
使用し得ることを理解されたい。

ブロープレス工程では、仕上鋳型１４はパリソン鋳型１
０の頂部に配置されている。その後、鋳造可能な材料塊
がノー？リソン鋳型１０内に落とし込まれ、リング部材
１６付きのプランジャ１８は上から（図示せず）パリソ
ン鋳型１０内に誘導される。ノぐリソンは形成後にパリ
ソン鋳型１０から取除かれ、第２図に示す吸込鋳型２４
内に配置される。次に圧縮空気がパリソン内に誘導され
、ノＩソンはブロー鋳型２４の内側に形成された形状に
変形される。吹込鋳型２４の加工面２６は本発明の無秩
序ホウ素酸素コーティングをもつ。吹込鋳型２４はさら
に底部２８を含む。吹込鋳型２４の底部の内部を形成す
る底部２８の頂部にも、廃棄されることになるが、本発
明のホウ素酸素コーティングをほどこすことができる。

第１図〜第３図に示す鋳型セットは本明細書に記載の任
意の適当な技術によって加工面を被覆することができる
。加工面の形状によって特定の鋳造セクションを設定し
、鋳型の組立に先立って加工面をコーティングするのが
有利である。これによってコーティングが容易化され、
とくに第２図に示すように、鋳型がせまい入口と比較的
広い中空部をもつ場合には有利である。

鋳型セット及びこれに類する装置へのこの種のコーティ
ングの使用は、たとえばガラス成形や金属及び重合体を
含むその他の材料の鋳造にとくに適しており、作業中の
温度がコーティングの結晶化温度より低い場合はとくに
有利である。普通は、ガラス成形の場合、温度はおよそ
１０００℃未満である。通常は、本発明の炭化ホウ素コ
ーティングのＫＨＮ９（５０グラム）硬さは、事実上微
結晶質材料を含むアモルファス質である５０ミクロン厚
さのコーティング（炭化ホウ素）上で測定して、およそ
４，７００ｋｐ／＋ｕ＋２である。無秩序コーティング
は通常は比較的薄いから、普通に使用される厚さの直接
的な測定は実用的でない。より薄めのコーティングのほ
うがほぼ同じ硬さをもつことが期待できる。しかし、本
発明のコーティングは比較的硬いことに加えて、通常は
優れた潤滑性も示す。その結果、本発明の工具は寿命が
延長され、またこの種の工具を使用することによって加
工部分の仕上面を向上させることができる。

本発明及びその利点は、以下の実施例からより完全に理
解されよう。

実施例　１ 純度９９％の結晶質Ｂ４Ｃ粉末をホットプレスして形成
したターゲットを用いｄａマダネトロンス／ぞツタリン
グによって本発明の無秩序コーティングを形成した。タ
ーゲットを支持板にシルバーエポキシ結合し、先ずｄｅ
３００Ｗを６時間与えてデポジションを開始し、次にｒ
ｆ５００Ｗを２時間与え、次に３０分を要して最終的に
ｄ　ｅ　１０５０Ｗに到達せしめ、この電圧を更に３０
分維持してプレクリーン処理した。膜厚的５０μｍの炭
素ホウ素コーティングが形成された。Ｘ線回折データに
よれば、コーティングは実質的にアモルファスで成る程
度の微品質材料を含んでいた。

示差熱分析によれば、無秩序炭化ホウ素コーティングの
結晶化温度は約１２８０℃であった。

実施例　２ ９９％純度の結晶質ＢａＣ粉末をホットプレスして形成
したターゲットを用い、ｄｅマグネトロンスパッタリン
グによって本発明のアモルファスホウ素炭素コーティン
グを形成した。Ｍ２高速鋼一本旋盤バイトとＭ７高速鋼
ト°リルとにコーティングを形成した。先ず原子的に清
浄な表面を与えるために、工具をｄａエッチし、次にア
モルファスホウ素炭素コーティングを形成した。最初に
６μアルゴンのガス圧と５００Ｖのｄｅバイアス電圧と
を用いたｄｃマダネトロンスノξツタリングによって膜
厚の約４０％までコーティングを形成し、次に２５０ｖ
のｄｅバイアス電圧で残りのコーティングをデポジット
した。各工具毎のコーティングの総膜厚は約３．２μｍ
であった。Ｘ線回折テストによれば、コーティングはア
モルファスであった。

コーティングを設けた工具と設けなかった工具との寿命
を比較するために旋盤バイトとドリルとをテストした。

旋盤バイトを冷間圧延した１０４０鋼の削り作業に用い
た。ドリルをシリネル硬度数２１９乃至２３９の粗鋳鉄
板の孔明テストに用いた。切削テスト及び孔明テストの
いずれでも潤滑剤を使用しなかった。

旋盤バイトは、送り速度ｏ、ｏｏｓインチ（約０．０２
ｃｍ）／回転で速度１７０フイート（約５１ｍ）７分で
使用した。削りの深さは０．０５０インチ（約０．１２
５　ｃｍ　）であった。アモルファスホウ素炭素コーテ
ィングを備えた旋盤バイトの耐用寿命は、同条件下で使
用されたコーティングをもたない同種旋盤バイトの寿命
の４倍であった。

孔明テストでは、Ｐリルの先端とショルダとを完全薯と
侵入させて厚みＨインチ（約１．２５ａｍ）の粗鋳鉄板
に貫通孔を設けた。送り速度は０．００８３インチ（約
０．０２１ａｍ）／回転であった。突発故障が生じるま
での開孔数を工具寿命の基準とした。孔明テストで以下
の結果が得られた。

１２０　３ １３０　４ １５０　６ １７０　１２ 前記結果より、本発明のコーティングを有する工具を使
用するとコーティングをもたない工具に比べて、かなり
の改良が得られることが明らかである。

実施例　３ ステンレススチール板に本発明のアモルファスホウ素炭
素コーティングを設けた。実施例２の手順でステンレス
スチール板にコーティングを形成した。コーティングの
膜厚は約３．２μｍであった。

コーティングを設けたステンレススチール板を相対温度
約８８％及び温度約３３℃の大気に曝した。大気との接
触を５６日間以上続けても、コーティングの明らかな剥
離、劣化又は結合性の低下は生じなかった。

実施例　４ ステンレススチール板を実施例３と同様にコートした。

コートしたステンレススチール板に切削流体の環流蒸気
を作用させた。蒸気の温度を約１００℃に維持し、蒸気
との接触を８時間維持した。切削流体は、細菌増殖を制
御するために使用されるイオウ及び塩素系の添加剤を含
んでいた。

テスト後のコーティングに肉眼で見える変化は生じなか
った。

実施例　５ 本発明に従いｄａマグネトロンスノ２ツタリングによっ
てクロム水栓にホウ素炭素コーティングを形成した。コ
ーティングは膜厚的１０，０００　Ｘであり光沢のある
美しい灰色を有していた。スチールウールでこすっても
コーティングに肉β策で見える掻き傷は生じなかった。

スノぐツタリングの使用とターゲット組成の適切な選択
とによって所望の割合のホウ素炭素の無秩序コーティン
グを形成し得る。また、互いに異なる元素又は組成から
成る多数ターゲットを使用することも可能である。前記
実施例では無秩序コーティング材料を生じさせるために
スノぞツタリング法を用いたが、本発明はスノぞツタリ
ングｉこ限定はされない。所望の程度の無秩序（アモル
ファス。

多晶質、微嘉質又はこれらの任意の組合せ）を有するコ
ーティングを形成するような任意の方法を使用し得る。

６アモルファス”なる用語は、長距離無秩序を有する材
料を意味するが、材料が短距離又は中距離秩序を有して
いてもよく、また時には結晶質介在物が成る程度混在し
ていてもよい。

本発明のコーティングは、工具等の耐損耗性の向上のた
め又は装飾のための用途に限定はされない。非限定例と
して例えば、軸受、エンジン部品、取付部品の如き摩耗
し易い表面及び摩擦又は摩耗が生じるような別のデバイ
スに本発明を使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋳造工具セットの断面図、第２図は本
発明の吹疑鋳造工具の断面図、および第３図は第１図の
鋳造工具セットの透視図である。 １０・・・・・・ブランク＃型、１２・・・・・・通気
弁、１４・・・・・・仕上鋳型、１６・・・・・・リン
グ、１８・・・・・・プランジャ、２０・川・・壁部、
２２・・川・加工面、２４・・・・・・吹込鋳型、２６
・・・・・・面、２８・・・・・・底部。 代理人　弁層士用　口　ｌ！　電

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造ないし成形可能な材料を所定形状に形成する
   ための加工面を構成する中空形状をもつことを特徴とす
   る鋳型において、前記加工面の少くとも１部を覆うコー
   ティングをもち、前記コーティングが無秩序なホウ素炭
   素より成る鋳型。
2. （２）前記コーティングがスノｑツタリングによって形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の鋳型。
3. （３）前記コーティングがｄＣマグネトロンスノ９ツタ
   リングによって形成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の鋳型。
4. （４）前記コーティングの少くとも一部がバイアススノ
   ｑツタリングによって形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の鋳型。
5. （５）前記無秩序なホウ素炭素材料がアモルファス相、
   微結晶相及び多結晶相から成るグループから選択される
   少なくとも１種の相を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の鋳型。
6. （６）前記ホウ素炭素が事実上アモルファス相であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいす
   パれかに記載の鋳型。
7. （７）前記コーティングが原子比率ＢｘＣ１−Ｘ（但し
   Ｘは約０．６０乃至約０．９０の範囲内にある）に基づ
   く組成を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第６項のいずれかに記載の鋳型。
8. （８）前記コーティングの厚みが約ｏ、ｏｓｏマイクロ
   メートル乃至約５，０７４７０メートルの範囲内にある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のい
   ずれかに記載の鋳型。
9. （９）所定の形状を構成する加工面をもつ鋳型による製
   品の鋳造方法において、前記加工面の少くとも１部分が
   無秩序なホウ素炭素のコーティングで佼われていること
   、前記鋳型内に成形可能な材料を入れ、前記成形可能な
   材料を所望の形状に成形すること、および前記成形可能
   な材料を古い鋳型から開放することを特徴とする方法。 α＠　前記無秩序なホウ素炭素材料がアモルファス相、
   微結晶相及び多結晶相から成るグループから選択される
   少なくとも１種の相を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第９項に記載の方法。 α力　前記コーティングが原子比率ＢｘＣ１−ｘ（但し
   Ｘは約０．６０乃至０．９０の範囲内にある）に基づく
   組成を有することを特徴とする特許請求の範囲第９項ま
   たは第１０項に記載の方法。