JPS633021B2 - - Google Patents
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- JPS633021B2 JPS633021B2 JP59202399A JP20239984A JPS633021B2 JP S633021 B2 JPS633021 B2 JP S633021B2 JP 59202399 A JP59202399 A JP 59202399A JP 20239984 A JP20239984 A JP 20239984A JP S633021 B2 JPS633021 B2 JP S633021B2
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- aluminum oxide
- ion plating
- oxide film
- substrate
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Classifications
-
- 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
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオンプレーテイングによる硬質被膜
形成法に関するものである。近年、切削工具また
は金型などの表面にCVD法あるいはPVD法によ
りTiN、TiCなどの硬質被膜を形成させ、工具性
能の向上あるいは工具寿命の延伸化を図る研究が
精力的に行われ、一部は既に実用化され、市販さ
れている。
形成法に関するものである。近年、切削工具また
は金型などの表面にCVD法あるいはPVD法によ
りTiN、TiCなどの硬質被膜を形成させ、工具性
能の向上あるいは工具寿命の延伸化を図る研究が
精力的に行われ、一部は既に実用化され、市販さ
れている。
このような硬質被膜の中で、アルミニウム酸化
物被膜は、耐摩耗性、耐熱性、耐食性および耐酸
化性にすぐれ、さらにTiN、TiCなどに比べて原
料価格が低廉であるという実用化に際しての大き
な利点がある。
物被膜は、耐摩耗性、耐熱性、耐食性および耐酸
化性にすぐれ、さらにTiN、TiCなどに比べて原
料価格が低廉であるという実用化に際しての大き
な利点がある。
既にCVDにおいては、アルミニウム酸化物被
膜を切削工具にコーテイングして好結果を得てお
り、実用化されている。
膜を切削工具にコーテイングして好結果を得てお
り、実用化されている。
しかしながら、CVD法においては、反応温度
が1000℃以上の高温であるため、コーテイング基
材としては超硬工具に限られているのが実状であ
る。これに対して、イオンプレーテイングの１種
である活性化反応性イオンプレーテイングは基材
温度600℃以下においてもTiN、TiCなどの硬質
被膜を容易に形成することができ、この方法によ
つてアルミニウム酸化物被膜が形成できれば、そ
の応用範囲は大きく拡がる。しかしながら、活性
化反応性イオンプレーテイングにより硬質アルミ
ニウム酸化物被膜が得られたという報告は少く、
これら少い研究においても、得られたアルミニウ
ム酸化物被膜はマイクロビツカース硬さで300〜
400であり、2000以上という硬質アルミニウム酸
化物被膜はこれまでイオンプレーテイング法では
得られていない。
が1000℃以上の高温であるため、コーテイング基
材としては超硬工具に限られているのが実状であ
る。これに対して、イオンプレーテイングの１種
である活性化反応性イオンプレーテイングは基材
温度600℃以下においてもTiN、TiCなどの硬質
被膜を容易に形成することができ、この方法によ
つてアルミニウム酸化物被膜が形成できれば、そ
の応用範囲は大きく拡がる。しかしながら、活性
化反応性イオンプレーテイングにより硬質アルミ
ニウム酸化物被膜が得られたという報告は少く、
これら少い研究においても、得られたアルミニウ
ム酸化物被膜はマイクロビツカース硬さで300〜
400であり、2000以上という硬質アルミニウム酸
化物被膜はこれまでイオンプレーテイング法では
得られていない。
本発明は、アーク放電型高真空イオンプレーテ
イング装置を用いて、蒸発源としてAl（99.99％）、
反応ガスとしてO2を選び、基板を約500℃に予備
加熱して、電子銃出力10KV−500〜550ｍＡ、O2
ガス圧７〜10×10-5Torr、基板電圧0.3〜0.5KV、
熱電子電流40A、イオン化電流15〜20Aの条件
で、基板表面上にマイクロヌープ硬さ2000以上の
硬質アルミニウム酸化物被膜を形成させるもので
ある。本発明の特徴は、イオン化電流を15〜20A
とじゆうぶん高くして、アルミニウムの蒸発粒子
およびO2ガス分子をじゆうぶんにイオン化して
活性化させ、アルミニウム酸化物被膜の形成反応
を促進させることにある。すなわち、イオン化電
流が15Aより低い場合には、O2ガス圧やその他の
条件が適正であつても、アルミニウムの蒸発粒子
とO2ガス分子との反応がじゆうぶんに進行せず、
形成された被膜の組成は、未反応のアルミニウム
とアルミニウム酸化物との混合となつてじゆうぶ
んの硬さが得られない。
イング装置を用いて、蒸発源としてAl（99.99％）、
反応ガスとしてO2を選び、基板を約500℃に予備
加熱して、電子銃出力10KV−500〜550ｍＡ、O2
ガス圧７〜10×10-5Torr、基板電圧0.3〜0.5KV、
熱電子電流40A、イオン化電流15〜20Aの条件
で、基板表面上にマイクロヌープ硬さ2000以上の
硬質アルミニウム酸化物被膜を形成させるもので
ある。本発明の特徴は、イオン化電流を15〜20A
とじゆうぶん高くして、アルミニウムの蒸発粒子
およびO2ガス分子をじゆうぶんにイオン化して
活性化させ、アルミニウム酸化物被膜の形成反応
を促進させることにある。すなわち、イオン化電
流が15Aより低い場合には、O2ガス圧やその他の
条件が適正であつても、アルミニウムの蒸発粒子
とO2ガス分子との反応がじゆうぶんに進行せず、
形成された被膜の組成は、未反応のアルミニウム
とアルミニウム酸化物との混合となつてじゆうぶ
んの硬さが得られない。
次に実施例をあげて本発明の効果を説明する。
実施例 １
冷間圧延鋼板（SPCC）を基板にして、これを
鏡面に研摩したのち、アセトン中で超音波洗浄し
て供試する。前処理として0.02Torrのアルゴン
ガス雰囲気中で、0.3〜0.4KVの電圧下で30分間
アルゴンボンバードを行つたあと、500℃に30分
間基板を予備加熱する。
鏡面に研摩したのち、アセトン中で超音波洗浄し
て供試する。前処理として0.02Torrのアルゴン
ガス雰囲気中で、0.3〜0.4KVの電圧下で30分間
アルゴンボンバードを行つたあと、500℃に30分
間基板を予備加熱する。
その後、電子銃出力10KV−500ｍＡ、O2ガス
圧10×10-5Torr、基板電圧0.42KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで60分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚1.37μｍ、硬さHk（10gr）
3619の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
圧10×10-5Torr、基板電圧0.42KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで60分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚1.37μｍ、硬さHk（10gr）
3619の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
実施例 ２
基板および前処理、予備加熱は実施例１と同様
である。
である。
その後、電子銃出力10KV−500ｍＡ、O2ガス
圧10×10-5Torr、基板電圧0.34KV、熱電子電流
40A、イオン化電流15Aで50分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚2.62μｍ、硬さHk（10gr）
2500の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
圧10×10-5Torr、基板電圧0.34KV、熱電子電流
40A、イオン化電流15Aで50分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚2.62μｍ、硬さHk（10gr）
2500の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
実施例 ３
基板および前処理、予備加熱は実施例１と同様
である。
である。
その後、電子銃出力10KV−500ｍＡ、O2ガス
圧７×10-5Torr、基板電圧0.35KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで52分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚1.82μｍ、硬さHk（10gr）
2772の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
圧７×10-5Torr、基板電圧0.35KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで52分間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚1.82μｍ、硬さHk（10gr）
2772の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
実施例 ４
基板および前処理、予備加熱は実施例１と同様
である。
である。
その後、電子銃出力10KV−550ｍＡ、O2ガス
圧10×10-5Torr、基板電圧0.4KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで48時間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚2.15μｍ、硬さHk（10gr）
3592の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
圧10×10-5Torr、基板電圧0.4KV、熱電子電流
40A、イオン化電流20Aで48時間イオンプレーテ
イングを行い、膜厚2.15μｍ、硬さHk（10gr）
3592の硬質アルミニウム酸化物被膜を得た。
本発明のアルミニウム酸化物被膜形成法は以上
説明したように、O2ガス圧その他の条件を適正
に選択すれば、イオン化電流を15A〜20Aとする
ことにより、マイクロヌープ硬さ2000以上の硬質
アルミニウム酸化物被膜の形成が可能となる効果
を有するものである。
説明したように、O2ガス圧その他の条件を適正
に選択すれば、イオン化電流を15A〜20Aとする
ことにより、マイクロヌープ硬さ2000以上の硬質
アルミニウム酸化物被膜の形成が可能となる効果
を有するものである。
第１図はアーク放電型高真空イオンプレーテイ
ング装置（神港精機製）の原理図である。図の番
号１はカーボンヒーターで、基板保持具２に取り
付けられた試料を背面から加熱する。シヤツター
３は電子銃電源が作動すると自動的に開くように
なつている。４はイオン化電極で、６の蒸発源に
対して正の電圧が印加され、プラズマ放電が誘起
される。アルミニウムのような低融点金属が蒸発
源となる場合は、プラズマ放電に必要な熱電子が
不足するので、熱電子放射電源４により熱電子を
補給する。この補給される熱電子の量は熱電子電
流としてコントロールされる。プラズマ中の電子
は正に印加されたイオン化電極にひきつけられ、
その量はイオン化電流としてコントロールされ
る。
ング装置（神港精機製）の原理図である。図の番
号１はカーボンヒーターで、基板保持具２に取り
付けられた試料を背面から加熱する。シヤツター
３は電子銃電源が作動すると自動的に開くように
なつている。４はイオン化電極で、６の蒸発源に
対して正の電圧が印加され、プラズマ放電が誘起
される。アルミニウムのような低融点金属が蒸発
源となる場合は、プラズマ放電に必要な熱電子が
不足するので、熱電子放射電源４により熱電子を
補給する。この補給される熱電子の量は熱電子電
流としてコントロールされる。プラズマ中の電子
は正に印加されたイオン化電極にひきつけられ、
その量はイオン化電流としてコントロールされ
る。
Claims (1)
- １ 活性化反応性イオンプレーテイングにより、
蒸発金属をアルミニウム、反応ガスをO2として、
電子銃出力10KV−500〜550ｍＡ、O2ガス圧７〜
10×10-5Torr、基板予備熱500℃、基板電圧0.3〜
0.5KV、熱電子放射電流40A、イオン化電流15〜
20Aの条件で、基板上にマイクロヌープ硬さ2000
以上の硬質アルミニウム酸化物被膜を形成させる
ことを特長とするアルミニウム酸化物被膜形成
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239984A JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239984A JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179760A JPS6179760A (ja) | 1986-04-23 |
| JPS633021B2 true JPS633021B2 (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=16456852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20239984A Granted JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179760A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5730847A (en) * | 1993-03-15 | 1998-03-24 | Kabushiki Kaisha Kobeseikosho | Arc ion plating device and arc ion plating system |
| US5879823A (en) * | 1995-12-12 | 1999-03-09 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool |
| KR100430410B1 (ko) * | 2000-08-24 | 2004-05-04 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 이온플레이팅에 의한 알루미늄 피막의 제조방법 |
| US12065562B2 (en) * | 2022-01-17 | 2024-08-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Method of tuning physical properties of thermosets |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322168A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Tsuneo Nishida | Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20239984A patent/JPS6179760A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322168A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Tsuneo Nishida | Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6179760A (ja) | 1986-04-23 |
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