KR0148355B1 - 고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치 - Google Patents

고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치

Info

Publication number
KR0148355B1
KR0148355B1 KR1019890018128A KR890018128A KR0148355B1 KR 0148355 B1 KR0148355 B1 KR 0148355B1 KR 1019890018128 A KR1019890018128 A KR 1019890018128A KR 890018128 A KR890018128 A KR 890018128A KR 0148355 B1 KR0148355 B1 KR 0148355B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
workpiece
solid solution
coating
layer portion
layer
Prior art date
Application number
KR1019890018128A
Other languages
English (en)
Other versions
KR910004837A (ko
Inventor
쉬미드 로랜드
Original Assignee
이.해페리;유.웨그만
발저스 아크티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이.해페리;유.웨그만, 발저스 아크티엔게젤샤프트 filed Critical 이.해페리;유.웨그만
Publication of KR910004837A publication Critical patent/KR910004837A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0148355B1 publication Critical patent/KR0148355B1/ko

Links

Images

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
    • 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
    • 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
    • C23C14/0664—Carbonitrides
    • 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
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating

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)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치
제1도는 증착장치의 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 작업편에 층을 적용하는 동안 여러 가지 파라미터의 시간반응을 보여주는 복합재료의 개략도.
제3도는 층 두께에 대한 증착물질의 퍼센트를 보여주는 복합재료의 개략도이다.
본 발명은 증착(deposition) 분야에 관한 것으로, 특히 신규하고 유용한 피복 작업편, 그 제조방법, 피복작업편의 용도 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
경도 및 인성(toughness)을 증가시키기 위한 상기 형태의 방법 및 이 방법에 의하여 피복 작업편은 유럽특허 제 A 019554호에 공지되어 있다. 그와 같은 작업편은 예컨대 절단공구로서 사용된다. 상기 공지의 코팅은 200∼700℃의 온도에서 PVD 방법에 의하여 수행된다. 티타늄 카바이드의 4개의 불연속층까지 티타늄 나이트라이드 및 티타늄 카보나이트라이드를 적용하는바, 티타늄 나이트라이드층은 언제나 피복하고자 하는 표면상에 직접 적용된다.
피막층으로서 탄소 함유 티타늄 화합물의 적용중 순수 탄소는 각층에 혼입됨을 알게 되었다. 이러한 탄소 함유물은 피막의 인성은 물론 서브스트레이트에 대한 층의 접착성을 상당히 감소시킨다.
본 발명의 목적은 이러한 상황을 개선하는데 있으며, 본 발명에 의하여 피복작업편은 물론 피복작업편의 제조방법을 제공함으로써 해결되는바, 이 경우 적용된 층은 작업편 표면에 잘 접착하며 높은 인성을 가진다.
본 발명은 피복작업편의 각종 바람직한 형태 및 피복작업편을 제조하는 방법의 바람직한 실시예를 포함하고 있다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 반응성 물리적 진공도금법(reactive physical vapor deposition)에 의해 적용되는 메탈로이드의 고용체 층(solid solution layer)을 갖는 피복작업편을 제공하는데 있는바, 이 경우 고용체 층에서 메탈로이드의 농도비는 층의 대부분의 두께에 걸쳐서 연속적으로 변화된다.
본 발명의 다른 목적은 피막성분을 형성하기 위한 물질을 진공실에서 증발시키고 작업편상에 고용체 층의 형태로 응축시켜 피복작업편을 제조하는 방법을 제공하는데 있는바, 이 경우 제1가스 및 제2가스는 증기의 응축중에 진공실에 공급되고, 제1가스의 유량은 계속 감소되고, 제2가스의 유량은 계속 증가한다.
본 발명의 다른 목적은 절단 또는 성형 공구로서 피복작업편을 이용하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업편에 피막의 한 가지 성분을 증착하기 위한 증기공급원, 및 작업편을 지나 증기 공급원을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 상기 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명을 특징짓는 다양한 신규성은 첨부된 특허청구의 범위에 구체적으로 지적되어 있다. 이하 본 발명을 첨부 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 피복작업편(2)의 제조를 위한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 증착장치의 일례를 보인 것이다. 이 장치는 배출 연결부(3)를 갖는 진공실(1) 및 개구(7)를 경유하여 진공실(1)에 연결된 방전음극(6)을 갖는 방전음극실(5)을 갖고 있다. 방전음극(6)은 전류공급장치(9)에 의하여 동력이 공급된다. 대략 진공실(1)의 저부(10)의 중앙을 지나 냉각가능하며 수직으로 변위가능한 증발 공급원(11)가 있으며, 여기서 티타늄(13)이 증발에 의하여 기체 상태로 된다.
증발 공급원(11)는 제1도에서 실선으로 도시한 최하측 위치로부터 거리(d) 만큼 상승하여 파선으로 도시되어 있다. 변위는 부호 14로 도시한 수직 변위 가능한 운동장치를 통하여 일어난다. 장치(14)는 스핀들 장치(도시하지 않았음)에 의하여 신축자재한 세 개의 실린더로 구성되어 있다. 진공실(1)에는 진공실의 종축에 대하여 회전가능한 12개의 지지체(15)가 있으며, 그중 두 개만 도시되어 있고, 피복하고자 하는 작업편(2)이 각각에 대하여 마운트(17)에 의해 지지되어 있다. 방전음극실(5)은 조작중 그 벽을 냉각시키기 위한 냉각제 덕트를 갖고 있다. 가스공급라인(21 및 22)이 각각 방전음극실(5) 및 진공실(1)과 통한다. 가스공급라인(22)은 진공실(1)에서 개구(23)가 형성된 몇 개의 분지(24a, 24b)로 분할되어 있으며, 그중 두 개의 분지가 도시되어 있다. 진공실(1)의 내측에서, 분지 및 개구(23)는 가스공급라인(22)을 통하여 들어가는 가스 또는 가스 혼합물을 균일하게 분포시킨다. 두 개의 개략적으로 도시한 자석 코일(25)이 증발 공급원(11)에 대하여 회전대칭으로 진공실(1)의 저부(10)의 하측 및 덮개 부분의 상측에 위치되어 대략 평행한 수직 자장을 발생한다.
피복작업편을 제조하기 위해서, 작업편은 지지체(15)의 마운트(17)에 고정되고, 티타늄(13)이 증발 공급원(11)에 놓인다. 제1공정 단계에서 진공실(1)은 폐쇄되고 배기되며, 가스공급라인(21)을 통하여 희가스 아르곤은 200mPa의 부분압력이 도달될 때까지 들어간다. 작업편 표면을 가열 및 이온 에칭을 위하여, 저전압 아아크는 아르곤 분위기에서 방전음극(6)으로 부터 작업편의 표면까지 연소한다. 지지체(15) 둘레에 배치된 작업편(2)을 균일하게 가열 및 클리닝하기 위하여, 지지체(15)는 5초에 대략 1회전으로 회전한다.
클리닝 및 가열단계후 피막을 제조하기 위한 개개 공정 단계의 시간 순서가 제2도에 도시되어 있다. 하나의 공정 단계중 생성된 층, 즉 피막의 최상측 층을 형성하는 저부층(A), 분리층부(B), 고용체 층의 제1층 부분 부위 또는 주요 부분(C) 및 고용체 층의 제2층 부분 부위 또는 부차적 부분(D)이 횡자표로 표시되어 있다. 제2도에서 그래프(a)는 저전압 아아크의 전류강도의 시간-전류곡선(Iarc)을 나타내며, 그래프(b)는 작업편(2)에서 네거티브 바이어스(Usub)의 반응이며, 그래프(c)는 진공실(1)의 저부(10)에서 최하측 위치로부터 증발 공급원(11)에 대한 제1도의 거리(d)이고, 그래프(d)는 가스공급라인(21)을 통하여 진공실(1)로의 아르곤(Ar) 가스 흐름이며, 그래프(e)는 가스유입구(22)를 통한 아세틸렌(C2H2)의 가스 흐름이고, 그래프(f)는 질소가스(N2)의 흐름이다. 각각의 그래프는 서로에 대하여 시간(t)에 있어서 서로 관련되어 있다.
작업편(2)의 표면을 가열 및 클리닝한 후, 다음 공정 단계에서 약 1000Å의 티타늄 저부층(A)을 작업편(2)의 표면에 직접 적용한다.
전체 공정중 작업편(2)의 표면에 증착된 물질은 원래의 작업편 표면으로부터 선택된 거리(a)에서 조성물(중량%)로 제3도에 도시되어 있다. 제3도의 그래프(a)에, 티타늄 나이트라이드(TiN) 함량이 도시되어 있고, 제3도의 그래프(b)에, 티타늄 카바이드(TiC)가 도시되어 있으며, 제3도의 그래프(c)에 순수 티타늄(Ti)이 도시되어 있다.
순수 티타늄 층(A)(제3도의 그래프(c) 및 제2도)를 적용하기 위하여, 방전음극(6)으로 부터 증발 공급원(11)까지 저전압 아아크(27)는 약 80A의 전류(제2도의 그래프(a))에 의하여 연소된다. 작업편(2)은 약 -100V의 증발 공급원(11)(제2도의 그래프(b))에 대한 전위에 있다. 증발하는 티타늄(Ti)은 가스 방출시 이온화되어 작업편(2)의 표면에 의하여 흡입된다. 균일한 티타늄 층을 얻기 위하여, 증발 공급원(11)는 방전음극(6)을 향하여 그리고 진공실(1)의 저부(10)로부터 멀리 지지체(15)에 부착된 작업편(2)을 따라 최대거리(dmax)까지 이동된다(제2도의 그래프(c)). 이러한 티타늄 저부 층(A)의 제조를 위한 시간은 회전 작업편(2)의 표면이 지지체가 회전함에 따라 여러 번 증발 공급원(11)와 직면하도록 선택된다.
다음 공정 단계에서 티타늄 저부층은 약 1000Å의 두께로 증착되었고, 질소(N2)는 저전압 아아크(27)가 연소되면서 가스공급라인(22)을 통하여 들어가며(제2도의 그래프(f)), 50mPa의 질소부분압력은 증발 티타늄(Ti)과 완전한 반응을 위하여 이용할 수 있는 질소원자 및 이온이 충분히 공급될 수 있도록 조절되고, 증발은 약 200A까지 저전압 아아크(27)의 전류(제2도의 그래프(a))를 증발시키므로써 증가된다.
분지(24a, 24b) 등을 통하여, 질소(N2)는 진공실(1)에 균일하게 분포되어 티타늄(Ti) 증기와 함께 티타늄 나이트라이드(TiN)를 형성하는데, 이는 작업편(2)의 표면에 증착된다. 작업편(2)으로부터 약 20A의 전류가 -50V까지 네거티브 바이어스(제2도의 그래프(b))의 감소 후 흐른다. 작업편(2)은 또한 이 공정단계 중에 회전된다. 증발 공급원(11)(제2도의 그래프(c))는 그의 최상측 위치로부터 저부(10)를 향하여 하향으로 그리고 이 공정 단계의 마지막을 향하여 한 번 더 상향으로 그리고 다시 하향 이동되어 티타늄 나이트라이드(TiN)를 갖는 균일한 피막을 얻는다.
약 1마이크로미터의 두께(이 두께는 작업편(2)에 대한 사용목적에 따라 변할 수 있다)의 티타늄 나이트라이드(TiN)의 분리층(B)의 증착후, 탄소 방출가스로서 그리고 제2도의 그래프(e)에 도시한 바와 같이 아세틸렌(C2H2)은 추가 공정 단계에서 가스공급라인(22)을 통하여 질소(N2)와 함께 들어가 분지(24a, 24b) 등을 통하여 진공실(1)에 균일하게 분포된다. 아세틸렌(C2H2)의 백분율이 진공실(1)에서 증가하는데 비례하여, 질소 백분율(N2)은 제2도의 그래프(e) 및 (f)에서 보는 바와 같이 감소된다. 아세틸렌(C2H2)은 해리되고, 해리된 탄소는 진공실에서 이온화된다. 이온화된 질소는 물론 이온화된 탄소는 티타늄 증기(Ti)와 결합하여 각각 티타늄 나이트라이드(TiN) 및 티타늄 카바이드(TiC)로 된다. 진공실(1)에서 70% 질소(N2) 및 30% 아세틸렌(C2H2)이 될 때까지 아세틸렌의 유입량은 증가하고 질소의 유입량은 감소된다. 아르곤의 유입은 계속된다(제2도의 그래프(d)). 아세틸렌의 유입이 증가하는 동안, 증발 공급원(11)(제2도의 그래프(c))는 전후로 2회 이동된다. 전후방 이동중 고용체 층은 부분 층(C)을 형성하고, 층의 두께는 TiC 및 TiN의 약 2 마이크로미터이다. 작업편(2)의 사용목적에 따라 층 두께는 분리층(B)의 층 두께의 1.2∼2배가 바람직하다.
아세틸렌 유입이 질소 유입과 비교하여 30% 도달한 후, 추가적인 공정 단계에서 약 1 마이크로미터 두께의 부분층(partial layer)(D)(고용체 층의 얇은 부분층(D))은 이러한 일정한 질소-아세틸렌 비율로 형성되며, TiCo.3No.7을 형성한다. 작업편(2)에 대한 용도의 목적에 따라 상기층 두께는 층(C)의 1/5과 1/2사이이다.
놀랍게도, 증발 공급원(11)의 상하이동은 물론 작업편(2)의 상술한 회전으로 인하여, 접착성 및 인성을 약화시키는 탄소함유물은 적용된 층(C 및 D)에서 없어졌다. 또한 적용된 층(C)의 티타늄 카바이드 함량의 일정한 증가에 대하여 중첩된 것은 제3도에 도시되고 증발 공급원(11)의 이동과 일치하는 티타늄 나이트라이드(TiN)에 대한 티타늄 카바이드(TiC)의 농도변동(k)이라는 것이 피복작업편(2)에 대한 준비된 얇은 절편(microsection)을 기초로 하여 관찰되었다. 이들 변동에 대한 중첩은 지지체(15)의 회전과 관련이 있는 부가적인 농도변도(s)이다.
제3도는 피복작업편의 얇은 절편에 따른 순수 티타늄(Ti)[그래프 (c)], 티타늄 나이트라이드(TiN)[그래프 (a)] 및 티타늄 카바이드(TiC)[그래프 (b)]의 농도를 나타낸 것이다. 두께 대역(C 및 D)(제2도 참조)에서 작은 진폭(s) 및 단기간의 변동은 지지체(15)에 대한 작업편(2)의 회전에 기인한다. 대역(D)에서 하나의 변동은 물론 대역(C)에서 큰 진폭(k) 및 장기간의 두 개의 변동은 대역(C)에서 층의 증발중 증발 공급원(11)의 두 번의 상하이동 및 대역 (D)에서 한 번의 상하이동에 기인할 수 있다.
제3도의 그래프(a)에서 파선(g1및 g2) 및 제3도의 그래프(b)에서 파선(j1및 j2)은 증발 공급원 이동이 없고 작업편 이동이 일어나지 않은 경우 증착층의 티타늄 카바이드(TiC) 및 티타늄 나이트라이드(TiN)의 함량(%)을 각각 나타낸다. 티타늄 나이트라이드(TiN)에 대한 선(m1-m4) 및 티타늄 카바이드(TiC)에 대한 선(n1-n2)의 경로는 지지체(15)의 둘레로 작업편(2)의 회전이 필요없게 된 경우 증착층의 티타늄 나이트라이드(TiN) 및 티타늄 카바이드(TiC)의 함량(%)의 반응을 나타낸다. 사용된 지수는 제2도의 그래프(c)에서 증발 공급원(11)의 이동지수와 동일하다. 제3도에 도시한 곡선은 저부(10) 가까이의 작업편(2)에 적용된다. 덮개 부분(26) 가까이의 작업편(2)에 있어서 선(m1)은 선(g1)에 대하여 대칭으로 상향으로 플랩되어 있고, 선(g1)은 선(j1)에 대하여 대칭으로 하향으로 플랩되어 있다. 선(m2및 n2)에 대하여 동등한 의미가 적용된다. 그다음 선(m3)은 선(g1또는 g2)상에 놓이고, 선(n3)은 선(j1및 j2) 아래에 놓여 있다.
유럽특허 제 A 0191554호로부터 알 수 있는 바와 같이, 티타늄 나이트라이드(TiN)로만 피복 작업편은 그들의 감소된 경도로 인하여 티타늄 카바이드(TiC)로만 피복 작업편 보다 측면마모에 대한 저항이 적다. 그러나, 티타늄 카바이드(TiC)로만 피복 작업편은 낮은 내약품성으로 인하여 큰 크레이터 마모를 갖는다. 유럽특허 제 A 0191554호에서는, 티타늄 나이트라이드(TiN) 층에 티타늄 카바이드(TiC) 또는 티타늄 카보나이트라이드(TiCN) 층을 적용함으로써 양 이점을 결합하고자 시도하였다.
더 이상 어떠한 불연속의 개개의 층이 없고 단지 층 두께에 걸쳐 연속적으로 농도비가 변동하는 층이 있는 본 발명의 방법에 따라 제조된 피막은 작업편에 대하여 상당히 높은 접착성을 가지며, 작업편은 공지 방법에 따라 피복된 것 보다 상당히 높은 인성을 갖고 있음을 발견하게 되었다.
오랜 기간의 시험에서, 미피복 M8 탭으로 7,000개의 나선을 절삭할 수 있었다. TiN으로 피복된 탭으로는 25,000개의 나선을 절삭할 수 있었으며, 본 발명에 따른 피막을 갖는 탭으로는 75,000개의 나선이 절삭되었다. 1.0334 재료의 펀치로 미피복 재료에 대하여 20,000 스탬핑, TiN 피복된 재료에 대하여 62,000 스탬핑, 본 발명에 따라 피복된 재료에 대하여 140,000 스탬핑이 각각 얻어졌다.
피막내의 농도 변동은 티타늄 증기에 대한 이온화 탄소 및 질소의 상이한 화학적 친화력에 의하여 설명될 수 있다. 질소만 존재하는 경우, 질소는 티타늄과 결합한다. 이온화 탄소가 존재하는 경우, 탄소는 티타늄과 바람직하게 결합한다. 즉, 탄소가 티타늄과 결합하였으므로 증발 공급원(11)의 바로 둘레의 대역은 탄소가 고갈된다. 따라서, 증발 공급원(11)로부터 작업편 표면의 거리의 감소에 의하여 보다 많은 티타늄 나이트라이드(TiN)가 작업편의 표면에 침전된다.
탄소방출가스로서 아세틸렌(C2H2)을 사용하는 대신에, 에틸렌(C2H4) 또는 기타 탄소방출가스를 사용할 수 있다.
고용체 층의 제1층 부분 부위(C)에서 두 개의 변동 대신에, 여러 개의 변동이 여러 번의 증발 공급원 이동에 의하여 일어날 수 있다. 바람직하기로는 2 마이크로미터의 층 두께에 대하여 1∼5개의 변동이 생긴다. 또한 지지체(15) 둘레로 작업편(2)의 회전은 증발 공급원 이동사이틀에 대하여 5∼100 주기의 범위로 변화될 수 있다.
저전압 아아크로 증발 공급원(11)에서 티나늄(13)을 기체 상태로 변환시키는 대신에, 음극 스파터링, 플라즈마 지지증발, 또는 음극 아아크 증발이 사용될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예를 도시하고 기술하였음에도 불구하고, 본 발명은 본 발명의 원리를 벗어남이 없이 다른 방식으로 구현될 수 있음은 물론이다.

Claims (23)

  1. 반응성 물리적 진공도금법(reactive physical vapor deposition)에 의해 코팅되고 적어도 두 개의 메탈로이드의 인성 고용체 코팅체(tough solid solution coating)(C,D)를 갖는 작업편(2)으로서, 상기 고용체 코팅체(C,D)의 적어도 두 개의 메탈로이드의 메탈로이드 조성물의 농도비(concentration ratio)가 상기 표면의 표면 법선 방향으로만 주요 부분 부위(predominant portion region)(C)에서 상기 농도비의 상대적인 극단 값들 사이에서 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 작업편.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D)가 고용층부(solid solution layer region)(C,D)와 분리층부(separating layer region)(B)를 구비하며, 상기 고용체층부(C, D)가 상기 분리층(B) 위에 적층되어 있고, 상기 분리층부(B)가 단지 하나의 상기 메탈로이드로 필수적으로 구성되며, 상기 분리층부(B)와 상기 고용체층부(C,D) 사이의 농도비 값 사이의 추이가 계속적으로 변화되고, 상기 고용체층부(C,D)의 두께가 상기 분리층부(B)의 두께의 1.2배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고용체층부(C,D)가 제1층 부분 부위(C) 및 제2층 부분 부위(D)로 구성되고, 상기 제1층 부분 부위(C)가 상기 작업편 표면에 인접하여 위치되며 계속적으로 변화하는 메탈로이드 조성물의 농도비 값을 갖고, 상기 제2층 부분 부위(D)가 유리된 코팅체 표면에 인접하여 위치되며, 상기 제2층 부분 부위(D)의 두께가 상기 제1층 부분 부위(C)의 두께 보다 얇고, 상기 제2층 부분 부위(D)가 최소한 대략 일정한 농도비를 구비하며, 상기 제1층 부분 부위(C)와 상기 제2층 부분 부위(D)의 농도값 사이의 추이가 계속적으로 변화되며, 상기 제1층 부분 부위(C)의 두께가 상기 제2층 부분 부위(D)의 두께의 2배부터 5배까지인 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D) 내의 상기 메탈로이드 조성물의 농도비가 상기 표면 법선 방향으로 상기 농도비의 상대적인 극단값들 사이에서 주기적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D)내의 하나의 메탈로이드의 다른 하나의 메탈로이드에 대한 농도비 값이 상기 표면 법선 방향으로 일정하지 않게 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D)내의 하나의 메탈로이드의 다른 하나의 메탈로이드에 대한 농도비 값이 상기 표면 법선 방향을 따라서 상대적인 극단 값 사이에서 주기적으로, 바람직하게 마이크로미터의 층 두께당 1내지 5배로 변동하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  7. 제4항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D)내의 상기 메탈로이드의 상기 농도비가 제1(k) 및 제2주기적 변동 트레인(periodical fluctuation train)(s)으로 구성되고, 상기 제2변동 트레인이(s)이 상기 제1변동 트레인(k) 보다 작은 공간적 주기 및 인접한 상대 극단 농도 값 사이의 보다 작은 농도차를 가지며, 상기 제2변동 트레인(s)이 하나의 제1 변동 주기내의 5 내지 100 변동 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  8. 제2항에 있어서, 상기 피복 작업편이 상기 작업편 표면 위 및 상기 분리층부(B) 아래에 놓이는 저부층(A)을 갖고, 상기 저부층(A)이 0.01 내지 0.5 마이크로미터의 두께를 가짐을 특징으로 하는 피복 작업편.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고용체 코팅체(C,D)가 본질적으로 티타늄 나이트라이드 및 티타늄 카바이드의 고용 결정(solid solution crystal)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  10. 제2항에 있어서, 상기 분리층부(B)가 티타늄 나이트라이드로 본질적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  11. 제8항에 있어서, 상기 저부층(A)이 티타늄으로 본질적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피복 작업편.
  12. 제3항에 있어서, 상기 제2층 부분(D)이 30중량%의 티타늄과 70중량%의 티타늄 나이트라이드를 포함하는 고용 결정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피복작업편.
  13. 표면과 상기 표면상의 적어도 두 개의 메탈로이드의 고용 코팅체를 갖는 작업편 부분을 포함하는 피복작업편의 제조방법으로서, 진공실(1)내에서 증발 공급원(evaporating source)(11)에 의해 기체 상태로 금속을 전이시킴으로써 상기 코팅체를 증착시키고, 상기 작업편(2)을 상기 증발 공급원(11)에 대하여 상대적으로 이동시키며, 상기 기체 상태의 금속을 진공실(1)내로 상기 표면에 도입된 기체상 반응 수단(gaseous reaction means)과 반응시키는 방법으로, 여기서 제1 및 제2 기체를 기체상 반응 수단으로 이용하되, 상기 제1 기체는 계속적으로 감소되는 유입량으로 상기 진공실(1)내로 도입하고, 상기 제2 기체는 계속적으로 증가하는 유입량으로 상기 진공실(1)내로 도입하며, 상기 작업편(2)의 상기 표면들을 각각의 상기 표면들의 거리 및/또는 각 위치(angular position)가 상기 증발공급원에 대하여 주기적으로 변화하도록 상기 증발공급원에 대하여 상대적으로 이동시켜, 제1 및 제2 메탈로이드를 포함하는 고용체 코팅체가 형성되고, 상기 제1 메탈로이드는 상기 제1 기체와 기체 상태의 상기 금속의 화학적 조성물에 의해 만들어지고, 상기 제2 메탈로이드는 상기 제2 기체와 기체 상태의 상기 금속의 화학적 조성물에 의해 만들어지며, 상기 제1 내지 제2 메탈로이드의 농도비의 추이가 상기 작업편 표면상부의 표면 법선 방향으로 계속적으로 변화되고, 상기 농도 추이가 증발 공급원(11)에 대한 상기 표면의 주기적 거리변동(periodical distance variation) 및 상기 제1 및 제2 기체의 유입량의 변동의 중첩(superposition)이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속을 상기 아아크, 특히 저전압 아아크에 의해 증발 공급원(11)으로부터 증발시키는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 가스를 증발 금속에 대하여 상이한 친화성을 갖도록 선택하고, 증발된 금속을 진공실에서 상기 증기공급원으로부터 공급하며, 상기 방법이 상기 고용체 코팅체에서 최소한 두 개의 메탈로이드의 농도비를 주기적으로 변화시키기 위해 고용체 코팅체의 적어도 일부분의 응축중에 작업편 부분을 증기 공급원에 대하여 주기적으로 이동시키는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 증발된 금속이 진공실에서 상기 증기공급원으로부터 공급되고, 상기 방법이 고용체 코팅체에서 적어도 두 개의 메탈로이드의 농도비를 작업편 부분에 대해 증기공급원의 이동방향으로 변화시키기 위해 작업편 부분의 표면을 따라서 증기공급원을 주기적으로 이동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 증기공급원을 작업편 보다 저속으로 이동시킴을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 방법이 진공실내에서 금속을 증발시키고 우선 단 하나의 가스를 진공실에 공급함으로써 단 하나의 가스와 금속에 의해 형성된 단지 하나의 메탈로이드를 포함하는 분리층부를 형성하는 과정과 이어서 두 가스들 중에서 나머지 하나의 가스를 진공실에 공급함으로써 고용체 코팅체를 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 방법이 고용체 코팅체의 형성중에 2종의 가스들중 하나의 가스의 유량을 다른 하나에 대하여 감소시킴으로써 고용체 코팅체 중의 하나의 부분을 형성한 다음, 진공실내에 두 종의 가스 모두를 일정한 비율로 도입함으로써 고용체 코팅체의 나머지 부분을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 최소한 두 종의 가스들 중의 하나가 질소이고 최소한 두 종의 가스들 중 다른 하나는 탄소방출가스이며, 금속은 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 진공실내로의 상기 제1 및 제2 가스의 유입량을 제2층 부분이 TiCo.3No.7을 포함하도록 조절함을 특징으로 하는 피복 작업편의 제조방법.
  22. 제1항의 피복작업편으로부터 제조된 절삭 및 성형공구.
  23. 표면과 상기 표면상의 적어도 두 개의 메탈로이드의 고용 코팅체를 구비하는 작업편 부분으로 구성되며, 코팅체가 반응성 물리적 피복방법에 의해 증착되며, 또한 상대적인 극단 값들 사이에서 상기 표면의 법선 방향으로 계속적으로 변화되는 코팅체 두께에서의 적어도 두 개의 메탈로이드의 농도비를 갖는 피복 작업편의 제조장치로서, 최소한 두 개의 메타로이드를 형성하도록 가스와의 반응에 사용하기 위한 금속을 증발시키는 증기공급원을 형성하는 수단 및 피복작업편을 제조하기 위하여 작업편에 대하여 증기공급원을 이동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복작업편을 제조하는 장치.
KR1019890018128A 1989-08-21 1989-12-07 고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치 KR0148355B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3037/89-7 1989-08-21
CH303789 1989-08-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR910004837A KR910004837A (ko) 1991-03-29
KR0148355B1 true KR0148355B1 (ko) 1998-11-02

Family

ID=4247204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019890018128A KR0148355B1 (ko) 1989-08-21 1989-12-07 고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0413853B1 (ko)
JP (1) JP3388736B2 (ko)
KR (1) KR0148355B1 (ko)
CN (1) CN1039354C (ko)
AT (1) ATE133718T1 (ko)
AU (1) AU645758B2 (ko)
BR (1) BR9004095A (ko)
CA (1) CA2023049C (ko)
DE (1) DE58909591D1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH680369A5 (ko) * 1989-11-22 1992-08-14 Balzers Hochvakuum
ATE120807T1 (de) * 1989-11-22 1995-04-15 Balzers Hochvakuum Werkzeug oder instrument mit einer verschleissresistenten hartschicht zum be- oder verarbeiten von organischem material.
EP0643151B9 (en) * 1993-03-15 2003-11-26 Kabushiki Kaisha Kobeseikosho Apparatus and system for arc ion plating
EP0625588B1 (de) * 1993-05-21 2001-10-24 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Plasmapolymer-Schichtenfolge als Hartstoffschicht mit definiert einstellbarem Adhäsionsverhalten
DE29615190U1 (de) * 1996-03-11 1996-11-28 Balzers Verschleissschutz GmbH, 55411 Bingen Anlage zur Beschichtung von Werkstücken
DE10002861A1 (de) * 2000-01-24 2001-08-09 Walter Ag Zerspannungswerkzeug mit Carbonitrid-Beschichtung
DE10018143C5 (de) † 2000-04-12 2012-09-06 Oerlikon Trading Ag, Trübbach DLC-Schichtsystem sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Schichtsystems
JP3637882B2 (ja) † 2000-08-31 2005-04-13 住友電気工業株式会社 表面被覆窒化硼素焼結体工具
DE102004010285A1 (de) * 2004-03-03 2005-09-29 Walter Ag Beschichtung für ein Schneidwerkzeug sowie Herstellungsverfahren
CN103659954B (zh) * 2014-01-02 2016-06-29 王梁 一种耐磨钢模板及制备方法
WO2021049257A1 (ja) * 2019-09-13 2021-03-18 国立大学法人東海国立大学機構 スカイビング加工装置およびスカイビング加工方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH645137A5 (de) * 1981-03-13 1984-09-14 Balzers Hochvakuum Verfahren und vorrichtung zum verdampfen von material unter vakuum.
AT381268B (de) * 1982-05-05 1986-09-25 Ver Edelstahlwerke Ag Werkzeug und verfahren zu dessen herstellung
DE3425467A1 (de) * 1984-07-11 1986-01-23 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Verfahren zur verbesserung des farbeindrucks von titannitrid-schichten
DD246571A1 (de) * 1986-03-14 1987-06-10 Hochvakuum Dresden Veb Einrichtung zur plasmagestuetzten abscheidung von mischschichten
JPH0732961B2 (ja) * 1986-10-03 1995-04-12 三菱マテリアル株式会社 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
US4904543A (en) * 1987-04-23 1990-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Compositionally modulated, nitrided alloy films and method for making the same
AT387186B (de) * 1987-05-04 1988-12-12 Ver Edelstahlwerke Ag Beschichteter hartmetallkoerper
ES2022946T5 (es) * 1987-08-26 1996-04-16 Balzers Hochvakuum Procedimiento para la aportacion de capas sobre sustratos.

Also Published As

Publication number Publication date
AU645758B2 (en) 1994-01-27
CN1039354C (zh) 1998-07-29
CN1049688A (zh) 1991-03-06
JP3388736B2 (ja) 2003-03-24
KR910004837A (ko) 1991-03-29
EP0413853A1 (de) 1991-02-27
CA2023049A1 (en) 1991-02-22
ATE133718T1 (de) 1996-02-15
CA2023049C (en) 2002-01-15
BR9004095A (pt) 1991-09-03
AU6112290A (en) 1991-02-21
EP0413853B1 (de) 1996-01-31
JPH0382748A (ja) 1991-04-08
DE58909591D1 (de) 1996-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3386484B2 (ja) コーティングされた高耐摩耗性工具および高耐摩耗性工具に物理的にコーティングを施す方法
US5447804A (en) Hard coating; a workpiece coated by such hard coating and a method of coating such workpiece by such hard coating
KR0148355B1 (ko) 고용체 층으로 피복된 작업편, 그 제조방법, 작업편의 용도, 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치
US4269899A (en) Surface hafnium-titanium carbide coated hard alloy and method
US20030035894A1 (en) Method to increase wear resistance of a tool or other machine component
GB2055403A (en) Method for depositing hard wear-resistant coatings on substrates
WO1997004142A1 (en) Methods for deposition of molybdenum sulphide
EP1504137A1 (en) Method to make nanolaminate thermal barrier coatings
JP4122387B2 (ja) 複合硬質皮膜、その製造方法及び成膜装置
RU2699700C1 (ru) Способ нанесения аморфно-кристаллического покрытия на металлорежущий инструмент
US5242479A (en) Apparatus and method for producing carbide coatings
JPH04226808A (ja) コーティングされた工具
WO2000056946A1 (en) Wear resistant coating
RU2649355C1 (ru) СПОСОБ СИНТЕЗА КОМПОЗИТНЫХ ПОКРЫТИЙ TiN-Cu И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
KR100633083B1 (ko) 크롬질화물계 다층 금속질화물 나노박막의 제조방법
JP2002543293A (ja) 材料のプラズマ利用反応性堆積方法の使用
Ebersbach et al. Preparation and performance of (Cr, Ti) N coatings deposited by a combined hollow cathode and cathodic arc technique
JPH0445258A (ja) 窒化硼素被覆部材
JPH0649637B2 (ja) 高硬度窒化ホウ素の合成法
JPH0250948A (ja) 複合超硬材料
JPH01290784A (ja) 工作工具用耐摩耗性複合部材
KR100461980B1 (ko) Ｔｉ-Ｓｉ-Ｎ계 경질코팅막의 증착방법
KR100193365B1 (ko) 금속표면에 질화티탄막을 형성하는 방법
JPH0215161A (ja) イオンビームスパッタ法による炭化チタン膜形成方法
JPH0480113B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120503

Year of fee payment: 15

EXPY Expiration of term