JPS63153260A - コ−テイング方法 - Google Patents
コ−テイング方法Info
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- JPS63153260A JPS63153260A JP29886686A JP29886686A JPS63153260A JP S63153260 A JPS63153260 A JP S63153260A JP 29886686 A JP29886686 A JP 29886686A JP 29886686 A JP29886686 A JP 29886686A JP S63153260 A JPS63153260 A JP S63153260A
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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、各種機械部品表面の耐摩耗性を向上させる被
膜コーティング法に関するものであり、詳しくは電気め
っき法で形成した硬質Ｃｒのめつき層の表面に耐摩耗性
があるセラミックスをイオングレーティングする方法に
関する。
膜コーティング法に関するものであり、詳しくは電気め
っき法で形成した硬質Ｃｒのめつき層の表面に耐摩耗性
があるセラミックスをイオングレーティングする方法に
関する。
従来から機械部品の表面の耐摩耗性を向上させるために
、イオンプレーティングのような真空蒸着法によってＴ
ＩＮのようなセラミックスを上記の表面に直接的にコー
ティングしている。
、イオンプレーティングのような真空蒸着法によってＴ
ＩＮのようなセラミックスを上記の表面に直接的にコー
ティングしている。
従来の方法で軟質な金属基材の機械部品の表面にセラミ
ックス皮膜をコーティングした場合、耐摩耗性は向上す
るが、性能寿命が短かい。この現象は基材が軟質なため
、摩擦力のような外力がコーティング表面に作用した場
合、剛性が強いセラミックスの皮膜は変形し難いが、下
地の金属基材は軟質なために容易に変形する。従って、
コーティング皮膜と基材との間で変形量の差が生じ、コ
ーティング皮膜と基材との境界で剥離が生じ、耐摩耗性
の寿命が短かくなっている。
ックス皮膜をコーティングした場合、耐摩耗性は向上す
るが、性能寿命が短かい。この現象は基材が軟質なため
、摩擦力のような外力がコーティング表面に作用した場
合、剛性が強いセラミックスの皮膜は変形し難いが、下
地の金属基材は軟質なために容易に変形する。従って、
コーティング皮膜と基材との間で変形量の差が生じ、コ
ーティング皮膜と基材との境界で剥離が生じ、耐摩耗性
の寿命が短かくなっている。
この問題を改讐するために従来は焼入焼戻しの熱処理を
基材に施して剛性を付加し、この表面にセラミックスを
コーティングし、上記の変形による剥離の問題を回避し
ている。
基材に施して剛性を付加し、この表面にセラミックスを
コーティングし、上記の変形による剥離の問題を回避し
ている。
しかし、この方法においては、熱処理によって剛性が付
加できない鋼種や非鉄金属材料に適用でき′ない問題が
あり、これらの材料の場合は前記の軟質基材と同様な現
象が生じる。
加できない鋼種や非鉄金属材料に適用でき′ない問題が
あり、これらの材料の場合は前記の軟質基材と同様な現
象が生じる。
本発明は、これらの剛性化のための熱処理ができない鋼
種や非鉄金属基材の表面にも適用することのできる耐摩
耗性被膜コーティング法を提案するものである。
種や非鉄金属基材の表面にも適用することのできる耐摩
耗性被膜コーティング法を提案するものである。
本発明は、軟質金属基材の表面に電気めっき法で硬質Ｃ
ｒ ｆめっきし、続いてイオンプレーティング法で上記
硬質Ｃｒめっきの表面にバイアス電圧を印加しながらＣ
ｒまたはＴｉの蒸着層を形成し、さらにイオンプレーテ
ィング法でこの蒸着層の表面にバイアス電圧を印加しな
がらセラミックスの蒸着層を形成することを特徴とする
コーティング方法に関するものである。
ｒ ｆめっきし、続いてイオンプレーティング法で上記
硬質Ｃｒめっきの表面にバイアス電圧を印加しながらＣ
ｒまたはＴｉの蒸着層を形成し、さらにイオンプレーテ
ィング法でこの蒸着層の表面にバイアス電圧を印加しな
がらセラミックスの蒸着層を形成することを特徴とする
コーティング方法に関するものである。
本発明における軟質金属基材は、熱処理（特に焼入焼戻
処理）によって硬化しない、例えば一般構造用銅、機械
構造用炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼材料や、
アルミニウム、銅、これらの合金等の非鉄材料がある。
処理）によって硬化しない、例えば一般構造用銅、機械
構造用炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼材料や、
アルミニウム、銅、これらの合金等の非鉄材料がある。
上記基材の表面に電気めっき法で形成される硬質Ｃｒめ
つき層は、硬度Ｈｖ４００〜１０００のものをいい、め
っき厚さは余り薄くても効果がないが、厚膜化するに従
い皮膜の内部応力が大きくなシ、めっき層が剥離するこ
とが懸念されるため、１０〜２０μｍ程度とすることが
好ましい。
つき層は、硬度Ｈｖ４００〜１０００のものをいい、め
っき厚さは余り薄くても効果がないが、厚膜化するに従
い皮膜の内部応力が大きくなシ、めっき層が剥離するこ
とが懸念されるため、１０〜２０μｍ程度とすることが
好ましい。
また、この硬質Ｃｒめっき層の表面にイオンプレーティ
ング法でバイアス電圧を印加しながら形成されるＣｒま
たｉ：ｔ Ｔｉの蒸着層は、上記の硬質Ｃｒめつき層よ
シも軟質であり、軟質なＣｒまたはＴｉを厚膜化すると
、摩擦力のような外力が加わつ九場合膜が変形し剥離が
生じるおそれが６９、逆に薄過ぎても効果がないため、
１４〜１６ Ａｍ程度とすることが好ましく、特にｌｌ
Ｌ５Ａｍ前後であると成膜時の作業性がよい。
ング法でバイアス電圧を印加しながら形成されるＣｒま
たｉ：ｔ Ｔｉの蒸着層は、上記の硬質Ｃｒめつき層よ
シも軟質であり、軟質なＣｒまたはＴｉを厚膜化すると
、摩擦力のような外力が加わつ九場合膜が変形し剥離が
生じるおそれが６９、逆に薄過ぎても効果がないため、
１４〜１６ Ａｍ程度とすることが好ましく、特にｌｌ
Ｌ５Ａｍ前後であると成膜時の作業性がよい。
さらに最外層として形成されるセラミックスの蒸着層は
、ＴｉＮ 、 ＴｉＣ，８１１Ｎ４ 、８ｉＣ，ＣｒＮ
等のセラミックスであり、厚膜化すると剥離の問題や生
産性の問題が生じ、薄過ぎても効果がない丸め、３〜５
μｍ程度の厚さとすることが好ましいＯ 〔作 用〕 本発明の電気めっき法による硬質Ｃｒ＃は硬度Ｈｖ４０
０−１０００の範囲にあって剛性があるため摩擦力によ
る軟質金属基材の変形を防止し、バイアス電圧を印加し
たイオンプレーティング法によるＯｒまたはＴｉ蒸着層
は密着性に優れるため上記の硬質Ｃｒ層と表層のセラミ
ックスとの間の密着力を向上する作用をなす。
、ＴｉＮ 、 ＴｉＣ，８１１Ｎ４ 、８ｉＣ，ＣｒＮ
等のセラミックスであり、厚膜化すると剥離の問題や生
産性の問題が生じ、薄過ぎても効果がない丸め、３〜５
μｍ程度の厚さとすることが好ましいＯ 〔作 用〕 本発明の電気めっき法による硬質Ｃｒ＃は硬度Ｈｖ４０
０−１０００の範囲にあって剛性があるため摩擦力によ
る軟質金属基材の変形を防止し、バイアス電圧を印加し
たイオンプレーティング法によるＯｒまたはＴｉ蒸着層
は密着性に優れるため上記の硬質Ｃｒ層と表層のセラミ
ックスとの間の密着力を向上する作用をなす。
そして本発明における最表層のセラミックスは硬度が極
めて高く、例えばＴｉＮではＨＶ２０００±１００もあ
るため、耐摩耗性を著しく向上させる作用がある。
めて高く、例えばＴｉＮではＨＶ２０００±１００もあ
るため、耐摩耗性を著しく向上させる作用がある。
第１図は本発明法によるコーティング皮膜の構成の一例
を示した断面図である。１は基材であり、その材質の鋼
ｎｉは軟質である８８４１である。２＃′ｉ電気めっき
による硬度Ｈｖ９８０の硬質Ｃｒめつき層であり、３は
バイアス電圧を印加しながらイオンプレーティングした
Ｃｒま九はＴｉの層であり、４は最表層の硬度Ｈマ１９
６０のＴｉＮ層である。
を示した断面図である。１は基材であり、その材質の鋼
ｎｉは軟質である８８４１である。２＃′ｉ電気めっき
による硬度Ｈｖ９８０の硬質Ｃｒめつき層であり、３は
バイアス電圧を印加しながらイオンプレーティングした
Ｃｒま九はＴｉの層であり、４は最表層の硬度Ｈマ１９
６０のＴｉＮ層である。
第２図は従来法によるコーティング皮膜の構成の一例を
示した断面図であり、第１図と同穐の皮膜は同一符号で
示す。１は基材であり、その材質は８ＫＨ５５または８
８４１である０４は硬度Ｈｖ１９６０の’ｒｉＮ層であ
る。
示した断面図であり、第１図と同穐の皮膜は同一符号で
示す。１は基材であり、その材質は８ＫＨ５５または８
８４１である０４は硬度Ｈｖ１９６０の’ｒｉＮ層であ
る。
第１図および第２図の皮膜２〜４の形成条件は第１表の
通シとした。
通シとした。
第１表
上記の本発明法によるコーティング皮膜と、従来法によ
るコーティング皮膜と、比較のために本発明法のＣｒま
たは１１層５を設けない皮膜と、バイアス電圧印加を行
わずにＣｒまたはＴｉ 層３と’Ｉ’ｉＮ層４ｆｔ層
成ｆｔ形成との皮膜の密着性を評価した結果を第２表に
示す。このコーティング皮膜の密着性評価は、第３図に
示すように、超音波振動による外力を皮膜表面に作用さ
せて評価したものである。即ち、第３図において、コー
ティング皮膜を水面下に浸漬し、基材をホーンに接続し
、これに周波数１８ ｋＨｇｌ、振幅２５Ａｍ、出力１
ｋＷの超音波をＳＨｒ印加する。
るコーティング皮膜と、比較のために本発明法のＣｒま
たは１１層５を設けない皮膜と、バイアス電圧印加を行
わずにＣｒまたはＴｉ 層３と’Ｉ’ｉＮ層４ｆｔ層
成ｆｔ形成との皮膜の密着性を評価した結果を第２表に
示す。このコーティング皮膜の密着性評価は、第３図に
示すように、超音波振動による外力を皮膜表面に作用さ
せて評価したものである。即ち、第３図において、コー
ティング皮膜を水面下に浸漬し、基材をホーンに接続し
、これに周波数１８ ｋＨｇｌ、振幅２５Ａｍ、出力１
ｋＷの超音波をＳＨｒ印加する。
コーティング皮膜周辺の水中では水のジェット水流が尭
生じ、これが外力として皮膜表面に作用し、密着力が低
い場合は皮膜が剥離する。評価は剥離の面積比率で行っ
た。
生じ、これが外力として皮膜表面に作用し、密着力が低
い場合は皮膜が剥離する。評価は剥離の面積比率で行っ
た。
第２表から明らかなように、基材が変形しやすく、軟質
な８８４１ （硬さＨマ１５０）を用いた本発明法によ
る皮膜は、基材を熱処理して硬質にし九８ＫＨ５５（硬
度Ｈマ８３０）を用いた従来法１の皮膜と同程度の剥離
率でメ）、本発明と同基材を用いた従来法２の皮膜よシ
はるかに優れてお９、本発明法における硬質Ｃｒの効果
が認められる。
な８８４１ （硬さＨマ１５０）を用いた本発明法によ
る皮膜は、基材を熱処理して硬質にし九８ＫＨ５５（硬
度Ｈマ８３０）を用いた従来法１の皮膜と同程度の剥離
率でメ）、本発明と同基材を用いた従来法２の皮膜よシ
はるかに優れてお９、本発明法における硬質Ｃｒの効果
が認められる。
次に、 Ｃｒまたは７１層３の効果については、硬質
Ｃｒと表層のＴｉＮの間にＯｒまたはＴｉの層３が存在
しない比較例１に比し、剥離率が小さく、密着性の向上
をもたらすことが判る＠また、本発明におけるバイアス
電圧の印加については、比較例２のように印加しない皮
膜に比し剥離率が小さく、密着性の向上をもたらすこと
が判る。
Ｃｒと表層のＴｉＮの間にＯｒまたはＴｉの層３が存在
しない比較例１に比し、剥離率が小さく、密着性の向上
をもたらすことが判る＠また、本発明におけるバイアス
電圧の印加については、比較例２のように印加しない皮
膜に比し剥離率が小さく、密着性の向上をもたらすこと
が判る。
第４図に）に本発明法１、第４図に）に比較例２の場合
の密着性試験結果の顕微鏡写真（５倍）を示す。第４図
より比較例２の場合、硬質ＣｒめつＩ＆特有の亀の甲状
の模様に沿って連鎖的な剥離が生じていることが判るが
、本発明法による皮＠は剥離は殆んど認められないこと
が判る。
の密着性試験結果の顕微鏡写真（５倍）を示す。第４図
より比較例２の場合、硬質ＣｒめつＩ＆特有の亀の甲状
の模様に沿って連鎖的な剥離が生じていることが判るが
、本発明法による皮＠は剥離は殆んど認められないこと
が判る。
以上のように本発明は電気めっき法による硬質Ｃｒめっ
き層で軟質基材の変形を防止し、この表面にバイアス電
圧を印加しながらイオンプレーティング法によシコーテ
ィングしたＣｒ ｊたはＴｉ蒸着層が最表層のＴｉＮ等
のセラミックスの密着性を向上させる効果がある。特に
本発明は、熱処理で基材に剛性を付加できない鋼種に大
きな効果を奏することができる。
き層で軟質基材の変形を防止し、この表面にバイアス電
圧を印加しながらイオンプレーティング法によシコーテ
ィングしたＣｒ ｊたはＴｉ蒸着層が最表層のＴｉＮ等
のセラミックスの密着性を向上させる効果がある。特に
本発明は、熱処理で基材に剛性を付加できない鋼種に大
きな効果を奏することができる。
第１図は本発明法によるコーティング皮膜の断面＊成因
、第２図は従来法によるコーティング皮膜の断面構成図
、第３図はコーティング皮膜の密着性の試験方法を示す
図、第４図は密着性試験結果を示す金属組織の顕微鏡写
真（５倍）である。 復代理人 円 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 第１障 第２図 第３図 朋摸 ■−フ
、第２図は従来法によるコーティング皮膜の断面構成図
、第３図はコーティング皮膜の密着性の試験方法を示す
図、第４図は密着性試験結果を示す金属組織の顕微鏡写
真（５倍）である。 復代理人 円 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 第１障 第２図 第３図 朋摸 ■−フ
Claims (1)
- 軟質金属基材の表面に電気めつき法で硬質Ｃｒをめつき
し、続いてイオンプレーティング法で上記硬質Ｃｒめつ
きの表面にバイアス電圧を印加しながらＣｒまたはＴｉ
の蒸着層を形成し、さらにイオンプレーティング法でこ
の蒸着層の表面にバイアス電圧を印加しながらセラミッ
クスの蒸着層を形成することを特徴とするコーティング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29886686A JPS63153260A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | コ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29886686A JPS63153260A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | コ−テイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63153260A true JPS63153260A (ja) | 1988-06-25 |
Family
ID=17865203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29886686A Pending JPS63153260A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | コ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63153260A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185211A (en) * | 1991-07-11 | 1993-02-09 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Non-stoichiometric titanium nitride coating |
| US6151460A (en) * | 1998-05-21 | 2000-11-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image recording device having a developing bias voltage output circuit |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP29886686A patent/JPS63153260A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5185211A (en) * | 1991-07-11 | 1993-02-09 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Non-stoichiometric titanium nitride coating |
| US6151460A (en) * | 1998-05-21 | 2000-11-21 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image recording device having a developing bias voltage output circuit |
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