JPS6270563A - セラミツクスのコ−テイング方法 - Google Patents
セラミツクスのコ−テイング方法Info
- Publication number
- JPS6270563A JPS6270563A JP20873885A JP20873885A JPS6270563A JP S6270563 A JPS6270563 A JP S6270563A JP 20873885 A JP20873885 A JP 20873885A JP 20873885 A JP20873885 A JP 20873885A JP S6270563 A JPS6270563 A JP S6270563A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- coating
- ceramic
- base material
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオンブレーティングのような蒸着法によって
ｉｌＡ部品等の金属基材の表面にセラミックスをコーテ
ィングする方法に関する。
ｉｌＡ部品等の金属基材の表面にセラミックスをコーテ
ィングする方法に関する。
従来、各種機械部品等の金属基材の表面にイオンブレー
ティングのような蒸着法によって、耐摩耗性に優れたＴ
ｉＮのようなセラミックスを直接コーティングして、製
品性能の向上が計られている。
ティングのような蒸着法によって、耐摩耗性に優れたＴ
ｉＮのようなセラミックスを直接コーティングして、製
品性能の向上が計られている。
金属的な性質を有する機械部品の表面に非金属的な性質
のセラミックス会直接にコーティングすることは両者の
性質の相違による親和性が乏しく、金属基材の表面とセ
ラミックスのコーティング被膜との密着強度は、イオン
ブレーティングのように密着強度が優れていると云われ
ているコーティング法においても、時折、セラミックス
のコーティング被膜がコーティング直後に欠落または製
°品として使用中、短時間で剥離することがある。
のセラミックス会直接にコーティングすることは両者の
性質の相違による親和性が乏しく、金属基材の表面とセ
ラミックスのコーティング被膜との密着強度は、イオン
ブレーティングのように密着強度が優れていると云われ
ているコーティング法においても、時折、セラミックス
のコーティング被膜がコーティング直後に欠落または製
°品として使用中、短時間で剥離することがある。
この欠落、剥離の問題は前記の親和性の原因に加えて以
下のような原因がある。即ち、被コーテイング材である
金属基材表面の化学的不活性と真空雰囲気が弱い酸化性
を呈していることが原因としてあげられる。前者の化学
的不活性は基材表面が化学的に不活性な酸化物の被膜を
形成していることであり、この被膜は自然発生的なもの
であってＡ４，８１．Ｏｒ、Ｍｎのような酸化性が強い
（換言すれば酸素との親和性が強い）合金成分が含有し
ている合金鋼、ステンレス鋼等に形成されやすく、この
ような鋼種を基材とした場合、コーティング被膜の密着
性は低下する。
下のような原因がある。即ち、被コーテイング材である
金属基材表面の化学的不活性と真空雰囲気が弱い酸化性
を呈していることが原因としてあげられる。前者の化学
的不活性は基材表面が化学的に不活性な酸化物の被膜を
形成していることであり、この被膜は自然発生的なもの
であってＡ４，８１．Ｏｒ、Ｍｎのような酸化性が強い
（換言すれば酸素との親和性が強い）合金成分が含有し
ている合金鋼、ステンレス鋼等に形成されやすく、この
ような鋼種を基材とした場合、コーティング被膜の密着
性は低下する。
このためイオンボンバード等のエツチングによって基材
表面に形成している被膜や汚物の除去を行っているが、
この除去が不完全な場合、時折セラミックスのコーティ
ング被膜の欠落、剥離が生じている。
表面に形成している被膜や汚物の除去を行っているが、
この除去が不完全な場合、時折セラミックスのコーティ
ング被膜の欠落、剥離が生じている。
後者の真空雰囲気の酸化性の問題であるが、これは真空
処理槽を大気圧から真空排気して、槽内圧力が下限界に
達した到達真空度の槽内雰囲気成分は酸化性のＨ，Ｏが
大部分であシ、このような雰囲気中でコーティングのた
めの基材加熱を行うと、真空中とはいえ基材表面は極め
て薄い酸化被膜を形成しておシ、このような被膜表面に
セラミックスをコーティングした場合にも、コーティン
グ被膜の密着性を低下することがある。
処理槽を大気圧から真空排気して、槽内圧力が下限界に
達した到達真空度の槽内雰囲気成分は酸化性のＨ，Ｏが
大部分であシ、このような雰囲気中でコーティングのた
めの基材加熱を行うと、真空中とはいえ基材表面は極め
て薄い酸化被膜を形成しておシ、このような被膜表面に
セラミックスをコーティングした場合にも、コーティン
グ被膜の密着性を低下することがある。
以上のような原因によって、従来はセラミックスのコー
ティング被膜の密着強度の低下をまねき、時折、製品歩
留の低下が生じている。特にステンレス鋼が基材の場合
この傾向が強く、これに対する改善が望まれていた。
ティング被膜の密着強度の低下をまねき、時折、製品歩
留の低下が生じている。特にステンレス鋼が基材の場合
この傾向が強く、これに対する改善が望まれていた。
本発明は従来の問題を改善するためになされたものであ
り、基材表面に酸素と親和性が強い金属をイオン化して
、バイアス電圧を印加しながら蒸着して、微細な起伏が
無数に存在する表面粗さを呈する被膜を形成し、さらに
、この被膜の表面にセラミックスをコーティングするこ
とを特徴とするセラミックスのコーティング方法である
。
り、基材表面に酸素と親和性が強い金属をイオン化して
、バイアス電圧を印加しながら蒸着して、微細な起伏が
無数に存在する表面粗さを呈する被膜を形成し、さらに
、この被膜の表面にセラミックスをコーティングするこ
とを特徴とするセラミックスのコーティング方法である
。
本発明の構成を被膜断面のモデルによって説明する。第
１図において、１は被コーテイング材（例えば金属等）
の基材であυ、２は酸化物や水酸化物の薄膜であシ、こ
れは基材１の表面に自然発生的に生成するもので、基材
１の表面に強固な密着強度で結合している極めて薄い膜
である。３は酸素との親和性が強いＣｒ４’Ｔｉをイオ
ン化して、バイアス電圧を印加しながら蒸着した被膜で
あり、後述の第３図で説明するが、この被膜３は微細な
起伏（１０−１〜１０−３μ悟オーダー）が無数に存在
する表面状態を呈している。
１図において、１は被コーテイング材（例えば金属等）
の基材であυ、２は酸化物や水酸化物の薄膜であシ、こ
れは基材１の表面に自然発生的に生成するもので、基材
１の表面に強固な密着強度で結合している極めて薄い膜
である。３は酸素との親和性が強いＣｒ４’Ｔｉをイオ
ン化して、バイアス電圧を印加しながら蒸着した被膜で
あり、後述の第３図で説明するが、この被膜３は微細な
起伏（１０−１〜１０−３μ悟オーダー）が無数に存在
する表面状態を呈している。
４はＯｒＮ ＋ＴｉＮのセラミックス被膜であり、被膜
３の表面を蒸着によって被覆している。バイアス電圧は
コーティング法、装置によって特性が異なるためその電
圧範囲は定められない。要は被膜に微細な起伏を形成す
る電圧とすべきである。
３の表面を蒸着によって被覆している。バイアス電圧は
コーティング法、装置によって特性が異なるためその電
圧範囲は定められない。要は被膜に微細な起伏を形成す
る電圧とすべきである。
本発明は以上のような被膜の構成をしているが、それぞ
れの被膜には以下のような作用がある。
れの被膜には以下のような作用がある。
本発明の酸素と親和性が強い金属？イオン化して、バイ
アス電圧を印加しながら蒸着した被膜３は基材１とセラ
ミックス被膜４とを強固に密着させる作用がある。即ち
、この被膜３は酸素との親和性が強いため、基材１の表
面に生成している酸化物の被膜２を構成しているｒＲ累
の一部と結合して強固な密着力を呈し、さらに表面は微
細な起伏が無数に存在しているため膜の比表面積が増大
しており、このため次に、この表面に蒸着するセラミッ
クスの被膜４の密着力の根となる蒸着核の生成密度が通
常の平滑面より大きくなり、強固な密着強度が得られる
効果がある。従って、被膜３は基材１とセラミックス被
膜４との結合層と云える。
アス電圧を印加しながら蒸着した被膜３は基材１とセラ
ミックス被膜４とを強固に密着させる作用がある。即ち
、この被膜３は酸素との親和性が強いため、基材１の表
面に生成している酸化物の被膜２を構成しているｒＲ累
の一部と結合して強固な密着力を呈し、さらに表面は微
細な起伏が無数に存在しているため膜の比表面積が増大
しており、このため次に、この表面に蒸着するセラミッ
クスの被膜４の密着力の根となる蒸着核の生成密度が通
常の平滑面より大きくなり、強固な密着強度が得られる
効果がある。従って、被膜３は基材１とセラミックス被
膜４との結合層と云える。
酸素との親和性が強い金属のイオン化については被膜２
との反応による結合性を高める作用があり、バイアス電
圧の印加は被膜３をエツチングを伴いながら蒸着が行わ
れるため微細な起伏の生成が行われる作用がある。
との反応による結合性を高める作用があり、バイアス電
圧の印加は被膜３をエツチングを伴いながら蒸着が行わ
れるため微細な起伏の生成が行われる作用がある。
本発明の効果を確認するために１３０ｒ系ステンレス基
材表面に、イオンブレーティング法によって、表−１に
示すような条件で各種の膜を成膜した。実施例１は被膜
３をＯｒとし、セラミックス被膜４をＣｒＮとした場合
でちり、実施例２は被膜３をＣｒとし、セラミックス被
膜４をＴｉＮであり、実施例３は被膜３をＴ１とし、セ
ラミックス被膜４をＴｉＮとした場合であって、これら
の実施例はいずれも本発明による方法で成膜したもので
ある。比較例１は従来の方法でＴｉＮを成膜したもので
あシ、比較例２は酸素との親和性が強いＣｒを本発明法
で成膜した場合の性能を確認するだめのものであり、比
較例３は前記比較例２のＯｒをバイアス電圧を印加せず
成膜し続いて、この表面にＴｉＮを被覆したものである
。
材表面に、イオンブレーティング法によって、表−１に
示すような条件で各種の膜を成膜した。実施例１は被膜
３をＯｒとし、セラミックス被膜４をＣｒＮとした場合
でちり、実施例２は被膜３をＣｒとし、セラミックス被
膜４をＴｉＮであり、実施例３は被膜３をＴ１とし、セ
ラミックス被膜４をＴｉＮとした場合であって、これら
の実施例はいずれも本発明による方法で成膜したもので
ある。比較例１は従来の方法でＴｉＮを成膜したもので
あシ、比較例２は酸素との親和性が強いＣｒを本発明法
で成膜した場合の性能を確認するだめのものであり、比
較例３は前記比較例２のＯｒをバイアス電圧を印加せず
成膜し続いて、この表面にＴｉＮを被覆したものである
。
以上の被膜の密着性を評価するために電歪式超音波振動
試験機によって、被膜のエロージョン試験を行った。そ
の結果を第２図に示す。この結果によれば、本発明の各
実施例の被膜は欠落、剥離はなく、エロージョンによる
セラミックス被膜４の侵食による重量減少のみ確認され
、優れた被膜であった。従来法の比較例１は短時間で剥
離し、基材１の侵食による重量減少が生じ、実用的に大
きな期待ができない。比較例２は本発明の被膜３と基材
との密着性を確認したものであシ、Ｏｒ被被膜剥離はな
く、二ローションによる重量減少のみであり、密着性は
良好であった。比較例３はバイアス電圧を印加しないＯ
ｒ被被膜被膜３）とＴｉＮ被膜（セラミックス被膜４）
との密着性を確認したものであり、この比較例での現象
はＴｉｎ被膜がＯｒ被被膜表面から剥離した。これは本
発明のバイアス電圧印加による微細な起伏の効果が有効
であることが実証された。
試験機によって、被膜のエロージョン試験を行った。そ
の結果を第２図に示す。この結果によれば、本発明の各
実施例の被膜は欠落、剥離はなく、エロージョンによる
セラミックス被膜４の侵食による重量減少のみ確認され
、優れた被膜であった。従来法の比較例１は短時間で剥
離し、基材１の侵食による重量減少が生じ、実用的に大
きな期待ができない。比較例２は本発明の被膜３と基材
との密着性を確認したものであシ、Ｏｒ被被膜剥離はな
く、二ローションによる重量減少のみであり、密着性は
良好であった。比較例３はバイアス電圧を印加しないＯ
ｒ被被膜被膜３）とＴｉＮ被膜（セラミックス被膜４）
との密着性を確認したものであり、この比較例での現象
はＴｉｎ被膜がＯｒ被被膜表面から剥離した。これは本
発明のバイアス電圧印加による微細な起伏の効果が有効
であることが実証された。
第３図は本発明方法に採用している被膜３（比較例２の
Ｏｒ）の表面状態を示す顕微鏡写真（倍率１０００倍）
であシ、微細な起伏が無数に存在しており、この起伏が
セラミックス被膜４の密着性を向上している。第４図は
本発明外の被膜３（比較例３のＯｒ）の表面状態を示す
顕微鏡写真（倍率１０００倍）であり、平滑面を呈して
おシ、密着性の向上に期待がもてない例である。
Ｏｒ）の表面状態を示す顕微鏡写真（倍率１０００倍）
であシ、微細な起伏が無数に存在しており、この起伏が
セラミックス被膜４の密着性を向上している。第４図は
本発明外の被膜３（比較例３のＯｒ）の表面状態を示す
顕微鏡写真（倍率１０００倍）であり、平滑面を呈して
おシ、密着性の向上に期待がもてない例である。
以上のように本発明は基材とセラミックス被膜との間に
酸素と親和性が強い金Ｋをバイアス電圧を印加しながら
蒸着して微細な起伏が無数に存在するような表面を呈す
る被膜を設けることＫよって、基材とセラミックスの優
れた密着性の向上が計れる。 ゛
酸素と親和性が強い金Ｋをバイアス電圧を印加しながら
蒸着して微細な起伏が無数に存在するような表面を呈す
る被膜を設けることＫよって、基材とセラミックスの優
れた密着性の向上が計れる。 ゛
第１図は本発明によって成膜される被膜の断面構成を示
す模式図、第２図は本発明によって成膜した被膜の評価
結果を示すグラフ、第３図および第４図は本発明の効果
を確認するだめの顕微鏡写真（倍率１． ＯＯ０倍）で
ある。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 手続補正書（方式） 昭和６１年 ２月１３日
す模式図、第２図は本発明によって成膜した被膜の評価
結果を示すグラフ、第３図および第４図は本発明の効果
を確認するだめの顕微鏡写真（倍率１． ＯＯ０倍）で
ある。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 手続補正書（方式） 昭和６１年 ２月１３日
Claims (1)
- 金属基材の表面に酸素と親和性の強い金属を、バイアス
電圧を印加しながら蒸着して微細にして起伏が存在する
表面粗さを呈するように被覆し、さらに、該被覆の表面
にセラミックスをコーティングすることを特徴とする、
セラミックスのコーティング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20873885A JPS6270563A (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | セラミツクスのコ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20873885A JPS6270563A (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | セラミツクスのコ−テイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270563A true JPS6270563A (ja) | 1987-04-01 |
Family
ID=16561260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20873885A Pending JPS6270563A (ja) | 1985-09-24 | 1985-09-24 | セラミツクスのコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270563A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209261A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-08-20 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 耐食・耐摩耗性被膜付き物品 |
-
1985
- 1985-09-24 JP JP20873885A patent/JPS6270563A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209261A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-08-20 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 耐食・耐摩耗性被膜付き物品 |
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