JPH06506986A - ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置技術分野 本発明は一般にツールと機械要素との焼き入れ方法と装置に関し、より詳しくは 、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法と装置に関する。

背景技術 製品を作業温度に予熱し、製品を設定範囲内の温度に維持することを含み、作業 空間においてアノードとカソードとの間で放１を実施する、ガス放電プラズマ中 での製品の処理方法は技術上公知である［Ｙｕ　Ｌａｋｈｔ　ｉ　ｎ等による“ Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＋１９８５、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉａ　ＰＨ，モスクワ、１７７−１８１頁（ロ ンア語）を参照のことコ。

上記方法では、ガス放電プラズマが１０〜１０００Ｐａの範囲内の反応ガスの分 圧におけるグロー放電を用いて形成される。反応ガスとしては、窒素が最も一般 的に用いられる、それ故、この方法はイオン窒化と呼ばれる。イオン窒化方法は 製品（カソード）とアノードとの間の異常なグロー放電の開始を含み、電極間の 電圧は４００〜１００ＯＶである。実際に、グロー放電における全電位低下はカ ソードのカソード電位低下領域に集中する。反応ガス（窒素）のイオンはカソー ド電位低下領域において加速され、処理中の製品の表面に衝突して、前記表面を 加熱し、同時に深部に拡散して、硬化表面層を形成する。

しかし、イオン−化学処理中に実施される反応ガスの高エネルギーイオンによる 処理中の製品表面への衝突は、被処理製品表面のいわゆるカソードスパッタリン グを生じ、そのため表面仕上げの初期品質の低下をもたらす。

被処理製品に比較的高電圧（４００〜１００ＯＶ）を印加してこのプロセスを実 施するかぎり、グロー放電はアーク放電に変わる可能性がある（プロセスの初期 段階で生ずる可能性が最も大きい）。アーク放電のカソードスポットは被処理製 品の表面腐食をカソードスパッタリングよりもさらに高度に惹起する。このプロ セスを徐々に実施することによって（すなわち、放電電流と電圧とを減すること によって）、アーク発生は減少する。しかし、この手段は処理能力に影響を与え る。カソードとアノードとに電気的に結合した直流源を含む、前記方法を実施す るための、ガス放電プラズマ中での製品の処理を目的とした装置は、公知である ［Ｙｕ　Ｌａｋｈｔｉｎ等による”Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍ ｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ−１９８５，Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉａ　ＰＨ ，モスクワ、１．７７−１８１頁（ロシア語）を参照のこと］。

前記装置にアノードとして、被処理製品を入れる室が用いられ、カソードは前記 製品自体である。

直流源は電圧の１００ＯＶの範囲内での無限の調節を可能にする。

作用室は真空を形成するためのポンプと、室内に１０〜１０００Ｐａの圧力を確 立する反応ガスの供給源とに連通する。

電極すなわちカソードとアノードにひと変電圧が印加されると、室内でグロー放 電が開始され、それによって製品（カソード）が反応ガスのイオンの衝突を受け る。この結果、製品は加熱され、その表面は反応ガスのイオンによって飽和され 、製品の表面層は硬化する。しがし、イオン衝突は表面層を腐食さ爪表面仕上げ の初期品質を劣化させる。

製品を作用温度に予熱し、製品を設定範囲内の温度に維持することを含む、低い 反応ガス圧力においてアノードとカソードとの間に確立されるガス放電プラズマ 中で製品を処理するためのより最新技術状態の１方法は、公知である（Ｆｌ、Ａ 、６３．７８３）。

前記方法によると、ガス放電プラズマがグロー放電を用いて確立される。

この方法は反応ガス（窒素−酸素混合物）を含む作用室（アノード）に入れた製 品（カソード）の４００〜５８０℃に予熱とその後の製品の前記温度における維 持とを含む。予熱プロセスを強化し７、拡散層の微小硬さを高めることを考慮し て、化学的熱処理を１０１〜１０Ｐａの圧力において実施し、２００ｅＶに加速 された電子によってグロー放電が強化される。

前記方法はグロー放電プラズマ中で実施され、被処理製品がカソードとして役立 つので、表面仕上げの初期品質を劣化させるイオン衝突を受ける製品表面は腐食 される。

低圧下で反応カス媒質中に入れるカソードとアノードとに電気的に結合する直流 源を含む、ガス放電プラズマ中での製品の前記処理方法を実施する装置は、公知 である（Ｆｌ、Ａ、６８，７８３）。

上記装置では、アノードが実際に、処理下の製品であるカソードを入れる作用室 である。作用室は真空を形成するためのポンプと、前記室内に１０〜１０００Ｐ ａの圧力を確立する反応ガスの供給源とに連通する。グロー放電がカソードとア ノードとの間に開始され、前記放電はそれ自体の供給源から電力を供給される加 熱コイルによって強化される（すなわち、放電電流が増大される）。もう一つの 直流源を設けて、反応ガスをイオン化する電子を加速する、前記電源の陰極は加 熱コイルに結合し、その陽極は真空室に結合する。

しかし、この加熱コイルは高重量の製品を処理するために充分であるような電子 を放出することができず、そのために処理時間、特に加熱期間を遅延させて、装 置の処理能力に不利な影響を与える。

アノードと一体冷カソードとの間の真空アーク放電の開始と、製品を作用温度に 加熱し、反応ガス媒質中で設定温度範囲内に維持することによる製品の真空プラ ズマ処理とを含む、ガス放電プラズマ中で製品を処理するためのさらに他の方法 は公知である（ＵＳ、　Ａ、４．　７３４．　１．７８）。

前記方法によると、一体冷カソードを含む、より強力な（グロー放電と比較して ）真空アークを用いてガス放電プラズマが形成される。この方法の独特な特徴は 処理下の製品が金属イオンとの衝突によって加熱されることにある。しかし、高 重量の製品の処理は、製品表面を腐食し、表面仕上げの初期品質を劣化させるほ どの、長時間の加熱時間を含む。

さらに、比較的低重量の製品のみが処理可能であることは、この加熱方法の低効 率によるものであり、これは高重量の製品を処理する場合の最適線量の時間と加 熱時間との間の不調和が原因であり、このことが全体としてのこの方法の処理能 力を狭（している。

両方ともが低圧の反応カスを含む真空室内に含まれる、一体冷カソードとアノー ドとに電気的に結合した直流源を含む、前記方法を実施するためのガス放電プラ ズマ中での製品の処理装置は公知である（ＵＳ、Ａ、４，７３４．１７８）。

上記装置では、処理下の製品をカソードによって発生する金属イオンによって加 熱するので、この装置は製品表面の腐食を生じ、表面仕上げの初期品質を低下さ せる。

さらに、前記装置は製品の全面的な処理に用いることができず、誘電性製品の充 分な処理を実施することもできず、このことがその技術的能力を大きく制限する 。

発明の開示 本発明は、その主な目的として、被処理製品の表面仕上げの初期品質の保有と、 プロセス能力の拡大とを可能にするような真空アーク放電を開始する、ガス放電 プラズマ中での製品の処理方法を提供し、並びに前記方法を実施する、ガス放電 プラズマ中での製品の処理装置であって、プロセス能力の拡大と前記製品の表面 仕上げの初期品質の保有とを可能にするような手段を備える装置を提供する。

上記目的は、アノードと一体冷カソードとの間の真空アーク放電の開始と、製品 を作用温度に予熱し、作用ガス媒質中で設定温度範囲内に維持することによる製 品の真空プラズマ処理とを含む、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法におい て、本発明によると、２段階真空アーク放電がアノードと一体冷カソードとの間 で開始され、前記放電がプラズマの金属−ガス段階とプラズマのガス段階すなわ ちガス放電とを特徴とし、前記段階の両方が相互に単離され、後者の段階が前記 真空アーク放電のプラズマの金属−ガス段階から分離される電子による作用ガス のイオン化によって確立されるという事実によって達成される。

真空アーク放電のプラズマは１０−２〜１０Ｐａの範囲内の低いガス圧において 発生させることができる。

製品を作用温度までの主要な予熱に暴露させ、設定温度範囲内に維持することに よる製品の真空プラズマ処理を、真空アーク放出プラズマのガス段階において実 施することが望ましい。

処理下の製品を、主要な予熱に暴露させながら、さらに方向性加速ビームによっ て処理することが好ましい。

作用ガスとして窒素を用いることが、非常に妥当である。

処理下の製品の作用温度までの主要な加熱を、前記製品に正（ｐｏｓ　ｉ　ｔ　 １ｖｅ）電位を与えることによって実施することが好ましい。

処理下の製品の作用温度までの主要な加熱は、前記製品に負（ｎｅｇａｔｉｖｅ ）電位を与えることによって実施することもできる。

被処理製品の作用温度までの主要な加熱は、処理下の製品に浮動（ｆｌｏａｔｉ ｎｇ）電位を与えることによっても実施され、真空アーク放電のプラズマによっ て開始される。

方向性加速ビームとして中性粒子の方向性ビームを用いることが望ましい。

処理下の製品を前記製品に正電位を与えることによって設定温度範囲内に維持す ることが望ましい。

正電位を処理下の製品に段階的に加えることが有利である。

処理下の製品をそれに負電位を与えることによって設定温度範囲内に維持するこ とが望ましい。

処理下の製品をそ第１に浮動電位を与えて設定温度範囲内に維持し、前記電位を 真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始させることが便利である。

処理下の製品から負電位を除去し、製品上でアーク放電破壊が生ずるや否や真空 アーク放電プラズマのガス段階を停止することが実利的である。

真空アーク放電のガス段階において設定温度範囲内に処理下製品を維持した後に 、ｍＪ記型製品表面に塗膜を塗布することが効果的である。

真空アーク放電プラズマのガス段階において処理下製品の表面に塗膜を塗布する と同時に磁界を発生させ（ｂｕｉｌｄ　ｕｐ）、磁界の磁力線を真空アーク放電 電流の方向に直角な面に配置することが便利である。

本発明の目的は、両方ともが真空室内の低圧の作用ガス媒質中に閉じ込められた 、一体冷カソードと主要アノードとに電気的に結合した直流源を含む、上記方法 を実施するだめのカス放電プラズマ中での製品の処理装置において、本発明によ ると、真空アーク放出プラズマの金属−カス段階からの電子の分離を目的とした 手段であって、一体冷カソート・帯に存在し、一体冷カソードによって発生され る金属イオンに不浸透性である手段を備えるという事実によって達成される。

主要アノードとしては、処理上製品自体を用いることができる。

装置が一体冷カソードと電子分離手段とに対して、処理下製品がカソードと電子 分離手段と付加的アノードとの間に配置されることができるように配置された１ １加的アノードと、両アノードと直流源とに結合した三路スイッチとを倫えるこ とが好ましい。

電子分離手段がそれらの側面の一つによって一体冷カソードに面し、他方の側面 によって主要アノードに面するＶ形プレートセットとして形成されることが望ま しい。

電子分離手段のＶ形プレートは真空室の壁に対して往復運動させることができる 。

電子分離手段がルーバーボード（Ｉｏｕｖｅｒｂｏａｒｄ）として形成されるこ とが適当である。

電子分離手段は真空室の長袖に沿った重複帯においてその可動部分が間隔をおい て配置される虹彩絞りとして形成することもできる。

電子分離手段をその端部の一つが主要アノードに面したＬ形ブランチとして形成 し、一体冷カソードを対立ノズル端部に極めて近接して配置することが好まし電 子分離手段が、実際に、その作用部位が真空室壁に面するように配置された一体 冷カソード帯に存在する真空室壁であることが、非常に効果的である。

電子分離手段は真空室壁に対して間隔を置いた位置に配置されたディスクとして 形成することができる。

一体冷カソードをその作用部位が電子分離手段として役立つ真空室壁に対して１ ８０℃を通して角度的に移動可能であるように配置することが実利的である。

付加的アノードを中空シリンダーとして形成し、その端部の一つが一体冷カソー ドに面し、その内部が被処理製品を収容すること、及び付加的アノードを取り巻 くソレノイドと、中心孔を有し、電子分離手段と付加的アノードの端部との間で 前記手段と前記アノードとの両方に極めて接近して付加的アノードと共軸に配置 されたディスクとを備えることが有意義である。

本発明の装置に、中心孔を有し、個々の直流源の陰極に結合したスパッタリング ターゲットを備え、前記ターゲットが電子分離手段と付加的アノードとの間に挿 入することが便利である。

スパッタリングターゲットは付加的アノードと共軸に配置することができる。

スパッタリングターゲットを中心孔を有するディスクとして形成することが有利 である。

付加的アノードが環状であり、前記環状アノードの断面積がスパッタリングター ゲットの中心孔の内部の断面積に等しいか又はこれより大きいことが好ましい。

スパッタリングターゲットをその内部が実際にスパッタリングターゲットの中心 孔となる中空シリンダーとして形成することもできる。

スパッタリングターゲットを相互に絶縁され、スパッタリングターゲットの中心 孔を形成するように円周状に配置された、１組のアーチ形プレートとして形成す ることが望ましい。

本発明によると、提案方法のこのような実現と、前記方法を実施する装置のこの ような構成配置は表面仕上げの初期品質に影響を与えずに製品の処理を可能にし 、これによって加熱プロセスと製品の設定温度範囲内の維持とをこのように処理 された表面に研削と研磨とをもはや必要とせずに塗膜を塗布する前の最終操作に すること、並びに同じ真空室内で連続テクノロジープロセスとして製品表面に塗 膜を塗布することを可能にし、ここに提案する方法と装置とのプロセス能力を相 当に拡大する。

さらに、提案方法を実施するための本発明による装置は高重量製品を、長いサイ ズの製品を含めて、加熱する可能性によって提案処理方法の処理能力を高め、か つ誘電性製品の効果的な処理を可能にする。

図面の簡単な説明 以下では、本発明の特定の例示的な実施態様の、添付図面を参照した、詳細な記 載によって本発明を説明する。

図１は本発明による、ガス放電プラズマ中での製品の処理方法を実施するための 、ガス放電プラズマ中で製品を処理する提案装置の一般的な概略図であり、装置 の作用室の縦断面図を示す： 図２は図１の装置の代替え実施態様の一般的な概略図である：図３は図１と２の 装置の他の実施態様の一般的な概略図である：図４は図３の装置の他の実施態様 の一般的な概略図である：図５は図１の装置の実施態様の一つの一般的な概略図 である；図６は図１の装置のさらに他の実施態様の一般的な概略図である：図７ は図６に示した装置の他の実施態様の一般的な概略図である；図８は図１と４に 示した装置の実施態様の一つの一般的な概略図である；図９は図８に示した本発 明による装置の他の実施態様の一般的な概略図である図１０は図９に示した装置 の実施態様の一つの一般的な概略図である：図１１は図１０に示した装置の他の 実施態様の一般的な概略図である；図１２は図１１のラインＸＩＩ−ＸＩＩに沿 った断面図である：図１３は図１と４に示した、本発明による装置の実施態様の 一つの一般的な概略図である： 図１４は図２の装置によって得られた高速工具鋼としての被処理製品の窒化層の 微小硬さ対前記層の深さの特性曲線を示す。

本発明の最良の実施方法 本発明によるガス放電プラズマ中での製品の処理方法は、２段階真空アーク放電 をアノードと一体冷カソードとの間で開始し、製品を作用温度に予熱し、作用ガ ス媒質中で設定温度範囲に維持することによって製品を真空プラズマ処理するこ とから成る。アノードと一体冷カソードとの間で開始される２段階真空アーク放 電はプラズマの金属−ガス段階とプラズマのガス段階（ガス放電）とを有する。

後者の段階は作用ガスを真空アーク放電のプラズマの金属〜ガス段階から分離さ れる電子による作用ガスのイオン化によって達成される。真空アーク放電を作用 ガスの存在下の一体冷カソードとアノードとの開で開始する場合には、電極間ス ペースは真空アークのカソードスポットによって形成される、金属イオンが存在 する金属−ガスプラズマと、電極間スペースへの金属イオン再装入のプロセスか ら生ずるガスイオンとによって満たされる。電極間スペースにおいて電子流をイ オン流から分離する場合に、プラズマの金属−ガス段階から分離された電子はア ノードによって発生される電界の影響下で加速され、アノードの周囲のスペース 内に閉じ込められた作用ガスをイオン化する。

上記スペースは金属イオンを含まない作用ガスプラズマのみによって満たされ、 真空アーク放電の全てのメリｙ　Ｉ−は保有される、すなわち強い放電電子電流 が保有される。

真空アーク放電において得ることができる電子電流の大きさは最低安定性アーク 発生電流によって拘束される下限を有する（カソード材料とカソード上の力゛ノ ードスポット保有方法とに依存して、アーク発生電流は２０〜２００Ａの範囲内 である）。放電電流の上限は冷却されるカソードの熱物理的性質によって定義さ れる。カソード作用表面は操作中に腐食が増大するような温度に加熱されてはな らず、前記温度はカソード形成材料の融点に依存する。

高い値の真空アーク放電電子電流は作用ガスプラズマの高度のイオン化を生じ、 それ故、高いプラズマ活性を生ずる。

さらに、高い値の真空アーク放電電流は大きいサイズの高重量製品の真空プラズ マ処理にとって必要である、放電の加熱容量を高める。

ガス放電プラズマは主として１０−２〜１−　ＯＰ　ａの範囲内の真空アーク放 電の安定な持続性を可能にする、低い作用ガス圧（ごおいて発生される。

放電電極を横切る電圧は作用ガス圧が前記範囲を超える又はこれに満たない場合 に実質的に上昇するので、上記圧力範囲は真空アーク放電が安定に持続する最適 領域の特徴であり、放電の安定性は電流の脈動によって不利に影響され、放電が 長期間にわたって自然に中断される。

作用温度までの製品の予熱と設定温度範囲内での維持とを含む真空プラズマ処理 は真空アーク放電プラズマのガス段階において、好ましくは作用ガスとして用い られる窒素媒質中で実施される。

真空アーク放電プラズマのガス段階における真空プラズマ処理は加速粒子の方向 性ビームによる、特に例えばガスの分子のような、例えばアルゴン分子のような 、中性粒子の方向性ビームによる製品の付加的処理と同時に実施される。加速粒 子のビームによる処理中に外部源から製品に電位が加えられない限り、誘電性製 品の有効な処理が、上部にカソードスポットの痕跡を残さない金属製品の処理と 同様に実施可能であり、表面仕上げの初期品質の実質的な劣化による、処理下製 品の１８傷を防止する。

処理下製品の表面仕上げの初期品質を保護しなけねばならない場合には、又は本 発明による提案方法の１実施態様において、フィルム塗膜の完全な又は一部の破 壊の危険性のために表面のエツチングが許容されない、薄層塗膜を有する製品の 真空プラズマ処理の場合には、処理下製品を作用温度に予熱し、それに正電位を 与えることによっＣガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持する。

処理下製品を作用温度に予熱し、ガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持す る期間中に、処理下製品に正電位を与える場合には、製品は電子衝突を受ける。

衝突される表面のスパッタリングが低い電子質量のために生じず、そのため表面 仕上げの初期品質が保持されることは、一般に公知である。カソードとアノード とに与える正電位の値は数ボルトのスコア（一般に１００Ｖ未満）に等しい。ア ノードの出力は放電に与えられる総入力電力の６０％になる。さらに、正電位を 与える製品上にカソードスポットが生ずる傾向はない、前記スポットは処理下製 品の表面腐食の原因である。

処理下製品を維持する設定温度範囲は放電電流を必要レベルにまで減することに よって維持される。しかし、放電ｉｌｉ流を真空アーク放電の安定な持続のため に必要な最低電流値（一般に、数アンペアのスコア）にまで減する間に前記温度 を必要レベルに維持することができない場合には（これは比較的低重量を有する 製品の真空プラズマ処理の場合である）、提案方法のこの実施態様は実行不可能 であると実証された。

比較的低重量を有する製品の表面仕上げの初期品質を保護しなければならない場 合には、処理下製品を正電位の供給によって作用温度に予熱し、被処理製品全域 にわたる浮動電位によってガス放電プラズマ中で設定温度範囲内に維持する、本 発明による提案方法の他の実施態様を利用することができる。

この浮動電位はプラズマ中に入れた、外部電源から電圧を印加されない製品によ って受容される。製品に同数のイオンと電子とを入射させるような電位に製品が 自己一致的に負に帯電することは、電子の高移動性（イオンに比べて）による。

製品が電力供給の停止によって冷却する場合には、正電位の連続的又は不連続的 な供給によって製品を再熱することができる。

プラズマ中の浮動電位は材料スパッタリングの限界値未満であるので、浮動負電 位の値は製品の材料スパッタリングを生ずるようなイオン衝突を惹起するには不 適切に高い。

高重量製品の表面仕りげの初期品質の保護が重要ではないが、被処理製品の接着 性の改良が必要である場合には、製品を正電位の供給によって作用温度に予熱し 、負電位の供給によって設定温度範囲内に維持する。イオン衝突から生ずる表面 不規則性と、負電位下の設定温度範囲内の製品の維持中に生ずる結晶化核の活性 化とは処理上製品の接着性の改良に寄与する。

例えばスリーブ又はバイブのような、貫通孔を存する製品が真空プラズマ処理を 受ける場合には、本発明による方法は、ガス放電プラズマ中での作用温度までの 製品の予熱と、負電位の供給による前記製品の設定温度範囲内での維持とを含み 、放電は製品の孔を通過する。製品に負電位を供給すると、前記孔を通過するガ ス放電プラズマからガスイオンが引き出され、壁に衝突する、従って壁を加熱す ることによって、加速される。

処理上製品への負電位の供給は、急激な電流上昇と電圧低下とを特徴とするアー ク放電中断を伴うことになる。このような中断の結果として、製品は真空アーク 放電のカソードとなり、製品の表面にはカソードスポットが現れるので、カソー ドに発生する真空アーク放電の全エネルギーは前記カソードスポットに集中する 。これらのスポットは処理上製品の表面の腐食を惹起し、表面仕上げの初期品質 を劣化させる。この現象を防止するために、ガス放電中断が生じ、真空アーク放 電プラズマのガス段階に電力供給が停止されるや否や、製品から負電位を除去す る。アーク放電中断の解消を目的とした製品がらの負電位を除去は、２段階真空 アーク放電の条件下では不充分である。

これは、製品へのアーク放電中断の開始かつ電源の遮断時に、単極真空アークは 外部源からの電子の供給なしに燃焼することができるので、ガスプラズマ中に入 れた製品にχ此で持続することができるという事実Ｉこよって説明することがで きる。プラズマの電子成分はそのイオン成分に比べて高移動崩であるために、電 子がガス放電プラズマから直接に、アーク放電持続のために供給される。製品に 対して正に帯電したガス放電プラズマへのカソードスポットからの電子放出のた めに、製品からの電子引き出しが行われる。

提案方法によって製品が放電カソードとして用いられず、より強方な真空アーク 放電のイオンが用いられる限りでは、提案方法によって形成される作用カスプラ ズマ中での処理上製品への負電位の供給がグロー放電における被処理製品への負 電位の供給と同じではないことを強調しなければならない。

しかし、貫通孔を有する製品への正電位の供給は、放電が孔を通過せず、カソー ドに最も近い製品端部に達するので、孔面の均一硬化層を得るという問題を解決 することができない。

従って、貫通孔を有する製品の真空プラズマ処理における負電位を含むガスイオ ンによる製品の予熱は、実際には、代替えず段を有さない。

設定温度範囲内への製品の維持は放電電流の強度を適当に制御することによって 実施される。

例えばスリーブ又はパイプのような、貫通孔を有する製品が真空プラズマ処理を 受ける、本発明による提案方法の他の実施態様では、本発明による方法は、処理 上製品に負電位を供給することによって、ガス放電プラズマ中で設定温度範囲内 に処理上製品を予熱し、被処理製品に浮動電位を供給して設定温度範囲内に前記 製品を維持することを含む。

浮動電位の供給によって被処理製品を維持する上記プロセスは２０μｍまでの厚 さの層に高速真空プラズマ処理、特に化学的熱処理を施すことが必要である場合 に、実施することが好ましい。このような場合には、真空アーク放電電流が最大 レベルに維持されるので（予熱におけるように）、作用ガスプラズマはその最大 活性を示す。

本発明による方法の実施態様の一つでは、処理上製品を作用温度に予熱し、前記 製品に浮動電位を供給してガス放電プラズマ内で設定温度範囲内に維持する。

処理上製品に浮動電位を供給して、これを外部源から製品に電位を供給すること によって加速されないプラズマ粒子のエネルギーによって加熱される。プラズマ に与えられるエネルギーは作用ガス圧に依存する、すなわち、このガス圧が高け れば高いほど、ガスプラズマに与えられるエネルギー量は大きくなる。

直径３ｍｍ未満の小サイズ製品の真空プラズマ処理を実施する場合に、処理上製 品を作用温度に予熱し、ガス放電プラズマ内で前記製品に浮動電位を供給して設 定温度範囲内に維持することが好ましい。

このような場合に、放電パラメーター（すなわち、作用ガス圧、アーク放電電流 ）が製品の温度を非常に適切に測定する、このことが上記パラメーターに厳密に 固執することが必要である理由であり、これによって小サイズ製品の温度を観察 から除外することができる、このような観察はルーチンの工業技術的プロセスに 幾つかの困難さをもたらす。

小サイズ製品、特に鋭い切断リップを有する切削工具を処理する場合には、処理 上製品に正又は負の電位を供給するときに、後者の過熱は前記切断リップに接近 した電界強度の高い値にその原因を有する、荷電粒子の濃度上昇のために生じな い。

一般的な場合に、処理上製品の予熱と維持との上記変形を別として、製品を正電 位の供給によって設定温度範囲内に予熱し、正電位を段階的に加えて維持するこ とができる：製品を正電位の供給によって予熱し、製品に浮動電位を供給して設 定温度範囲内に維持する。製品の予熱を負電位の供給によって実施し、設定温度 範囲内での製品の維持は正電位の段階的供給によって実施する：製品の予熱は負 電位の供給によって実施し、製品の設定温度範囲内での維持は前記製品への正電 位の供給によって実施される：製品の予熱は浮動電位の供給によって実施され、 製品の設定温度範囲内での維持は製品への正電位の供給によって実施する；製品 の予熱は浮動電位の供給によって実施し、製品の設定温度範囲内での維持は前記 製品への正電位の段階的供給によって実施する：製品の予熱は浮動電位の供給に よって実施し、設定温度範囲内での前記製品の維持は前記製品への負電位の供給 によって実施する。

本発明による提案方法を実施するための全ての変形は、製品の作用温度への予熱 と製品の設定温度範囲内での維持とのプロセス後に、真空アーク放電のガス段階 における製品の表面への塗膜の塗布を含む。

提案方法の実施態様の一つによると、被処理製品の表面への塗膜の塗布は真空ア ーク放電プラズマのガス段階における磁界の発生を伴い、この磁界の磁力線は前 記真空アーク放電の電子流の方向と直角をなす面内に配置される。

この方法の前記実施態様によって発生する磁界はアノード−カソード放電ギャッ プ内で電流を導く電子流を設定方向にそらせる。この結果、イオン電流密度が増 加し、プラズマの活性と本発明による方法の処理能力とも強化される。

以下では、本発明による方法を実施して、ガス放電プラズマ中で製品を処理する ための、ここに提案する装置の幾っがの実施態様を詳述する。

提案方法を実施するための、本発明によるガス放電プラズマ中での製品の処理装 置は、一体冷カソード２、アノード３、及び被処理製品５の保持固定具４を収容 する作用室１（図１）を含む。

室１は作用ガス源６に連通し、接続部７を有する、接続部７は室１内に真空を確 立するために矢印の方向に室１の作用スペースから排気するためのポンプ（本発 明の対象では無いため図面では省略）と連通ずる。

カソード２とアノード３の両方は、室１の壁に取り付けられた絶縁体８を介して 直流源９に結合する。

カソード２は、カソード２の非作用部分１１と作用部分１２とを確立するシール ド１０を有する。

アノード３として被処理製品５を用いる。

室１は真空アーク放電プラズマの金属−ガス段階からの電子分離手段１３をも含 む、この手段は一体冷カソード２の領域に配置され、一体冷カソード２によって 生成されるイオンに対して不浸透性である。

本発明による装置のこの実施態様では、手段１３は一組の■形プレート１４とし て形成され、それらの側面１５はカソード２に面し、その他の面１６は製品５に 面する。

手段１３は室１の内部スペースをコンパートメント１７と１８に分割し、そのう ちの後者は室】の作用スペースとして役立ち、前者のコンパートメントは補助コ ンパートメントであり、コンパートメント１８への電子放出を助成する。

熱電対１９を被処理製品５に対して保持し、室１の壁の一つに取り付けられた絶 縁体２０を介して作用（真空）室１の外部に出され、処理上製品５の温度の測定 を目的とした温度ゲージ２１に結合する。

本発明による上記装置の実施態様は、ここに開示した方法を大きいサイズの高重 量製品に適用する場合に、好都合に用いられる、この実施態様では、製品５が予 熱され、製品５すなわちアノード３に正電位を供給することによって設定温度範 囲内に維持される場合に、作用温度において取り出される熱量がカソード２上の 最小安定性アーク発生電流においてアノード３上に発生する電力を越える。

図２に示す、ここに提案する方法を実施するための本発明による装置の実施態様 は、図１の装置と同様である。

唯一の差は、図２の装置は処理上製品５がカソード２、手段１３とアノード２２ との間に挿入されるように、一体系カソード２と電子分離手段１３とに対して配 置されたアノード２２と、直流源９とアノードｊと２２とに結合する２路スイツ チ２３と、２路スイツチ２３の制御ユニット２４とを備え、前記制御ユニ・ント の入力が熱電対１９に電気的に結合し、その出力が２路スイツチ２３に機械的に 結合することである。アノード２２は室１の壁の一つに取り付けられた絶縁体８ によって室１から電気的に単離される。

ここに述べた、本発明による方法を実施する装置の実施態様では、電子分離手段 １３が虹彩絞りとして形成され、その可動部分２５は真空室１の長軸に沿った重 複帯において相互から間隔“ａ”だけ離れて配置され、／％ンドル２７を有し、 可動部分２５の一つと共に保持されたクランク２５によって動かされる、前記ク ランクは室１のコンパートメント１７の限界の外部に真空シール２８を通して出 される。

ここに開示した装置の実施態様は、次の場合のように、本発明による方法を実施 する：製品５を予熱し、正電位に維持する場合；予熱を正電位で実施し、維持を 浮動電位で実施する場合：及び予熱と維持を浮動電位で実施する場合。

さらに、考慮中の実施態様は、製品５を真空アーク放電プラズマのガス段階にお いて設定温度範囲内に維持し、その後に製品５の表面に一体系カソード２の材料 と作用ガス例えば窒素との化合物から成る塗膜を塗布する方法を実施する。

図３に示す、本発明による装置の実施態様は図１と２の装置と同様である。

差は、手段１３の■形プレート１４（図３）が室１の壁に対して矢印ＢとＣによ って示される方向に往復運動することにある。このために、室１はハンドル３１ を備え、ソケット２９の壁に取り付けられた真空シール３２を通してソケット２ ９の外部に出される連結ロンド３０を収容するソケット２９を備える。連結口・ ソド３０の反対端部はプレート１４と共に固定される。ここに提案した装置のこ の実施態様は、その後に製品の表面に一体系カソード２を製造する金属と作用ガ スすなわち窒素との化合物から成る耐摩耗性塗膜を塗布することによって、真空 プラズマ処理、特に化学熱処理を通った製品の耐摩耗性を高めるために用いる場 合に、最大の有用性を見い出すことができる。処理方法に関する限り、装置のこ の実施態様は図２に示す先行実施態様と異ならない。

図４に示す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図３の装置と 同様である。

先行実施態様との唯一の差は、電子分離手段１３（図４）がルーバーボードとし て形成され、そのスレート３３がハンドル３５を備え、室１の壁の一つに取り付 けられた真空シール３６を通して室１の作用スペースのコンパートメント１７の 外部に出される連結ロッド３４に結合する。

問題の装置は他の直流源３７を備え、その陰極は、スイッチ３８を介して、製品 ５の保持固定具４に結合し、その陽極は室１に接続する。

装置のこの実施態様は本発明による方法を実施し、製品５を正電位の供給によっ て予熱し、負電位の供給によって設定温度範囲内に維持する場合；製品５を浮動 電位の供給によって予熱し、維持する場合；製品５を負電位によって予熱し、正 電位の段階的な供給によって維持する場合；製品５の予熱と維持を負電位の供給 によって実施する場合：予熱を負電位によって実施し、維持を製品５への正電位 の供給によって実施する場合：加熱を負電位によって実施し、維持を製品５への 浮動電位の供給によって実施する場合；予熱を浮動電位によフて実施し、維持を 製品５への正電位の供給によって実施する場合：及び予熱を浮動電位によって実 施し、維持を製品５への負電位の供給によって実施する場合に、適用可能である 。

さらに、装置のこの実施態様は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通った製 品に、続いて実際にカソード２の材料又は前記材料と作用ガスすなわち窒素との 化合物から成る、製品の耐摩耗性を高めることを目的とした耐摩耗性塗膜を塗布 する場合に、提案方法を実施する。

図５に示す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図１の装置と 同様である。

先行実施態様からの唯一の差は、電子分離手段１３（図５）がＬ形ブランチ３９ として形成され、その端部４０が室１に連通し、アノード３に面しており、カソ ード２が前記ブランチ３９の端部１１１に極めて接近して存在し、前記カソード ２の作用部分１２が室１の内壁１２の直接覗き窓（ｏｐｔｉｃａｌ　ｖｉｅｗ） の領域の外に配置される。

図５の装置は、製品５に正電位を供給して電力を与えることによって製品５を予 熱し、設定温度範囲内に維持する、ここに提案する方法を実施する。

しかし、Ｉ−形ブランチ３９として形成される手段１３を備えた、装置の実施態 様が図２．　３．　４に示した、前述し、図２．　３．　４に説明した装置に固 有のプロセス技術を用いる真空プラズマ処理を実施するための装置に使用可能で あることは明らかである。

ここに開示する方法を実施するための装置の他の実施態様を図６に示す。

図６に承す、本発明による方法を実施するための装置の実施態様は図１の装置と 同様である３゜ 唯一の差は、真空室１の壁４３自体が電子分離手段１３（図６）として用（＼ら れ、前記壁が一体系カソード２の領域にあり、一体系カソード２はその作用部り 〕１２が前記壁４３に面するように配置されることにある。

図６に示す装置は、製品５に正電位を供給することによって製品５を予熱し、設 定温度範囲内に維持する、ここに提案する方法を実施する。

しかし、一体系カソード２がその作用部分１２がアノード３に対立的に而するよ うに配置され、室１の対応壁が手段１３として役立つ実施態様は、図２，３゜４ の装置にも適用可能である。

図７に示す装置の他の実施態様は、図６の装置と同じである。

唯一の差は、一体系カソート２（図７）がその作用部分１２が図７に点線で示す 壁４３に対して１８０°を通して角麿的に変位可能であるように配置されるとい う事実にある。

図７に示す装置は、正電位を供給することによって製品５を予熱し、設定温度範 囲内に維持ｊる、ここに提案する方法を実施する、図８に示す装置の他の実施態 様は、図１と４の装置と同じである。

唯一の差は、”ｒノード２２（１ｍ８）がカソード２に面するその端部４５を台 マる中）／リンダー４，４として形成され、中空シリニノダ−４４の内部４６が 、固定具４８に保持されたロッドと見なされる処理上製品４７を収容することに ある。

シリンダー４４は室１の外部に存在するソレノイド４９によって囲まれる。中心 孔５１を備えたディスク５０は室１内に収容され、手段１３の■形ブレー１・１ ４とシリンダー４４の端部４５との間に両方に極めて接近して、シリンダー４４ と共軸に配置される。

上記装置は真空プラズマ処理方法を強化するために、また処理上製品４７を作用 温度に予熱し、製品４７に浮動電位を供給することによってガス放電プラズマ内 で設定温度範囲内に維持する場合、並びに正電位と浮動電位とによってそれぞれ 、製品４７を作用温度に予熱し、設定温度範囲内に維持する場合にここに開示す る方法を実施するために使用可能である。上記両方の場合に、製品４７を維持す る設定温度を正電位の段階的供給によって維持することが好ましい。

図９の装置は図８の装置と同じである。

唯一の差は、中心孔５３を有するスパッタリングターゲット５２（図９）を備え 、前記ターゲットを手段Ｊ３のプレート１４とシリンダー４４の端部４５との間 に挿入され、ディスク４９及びシリンダー４４と共軸に配置されることにある。

装置のこの実施態様におけるスパッタリングターゲット５２は実際に、中心孔５ ３を有するディスク５４である。

スパッタリングターゲット５２は室の壁３に取り付けられた絶縁体５６を通して 各直流源５５の陰極に結合し、スパッタリング面５７を有する。

上記装置の実施態様は真空プラズマ処理方法を強化するために、また処理上製品 ４７を作用温度に予熱し、製品４７に浮動電位を供給することによってガス放電 プラズマ内で設定調度範囲内に維持する場ｂ１並びに正電位によって、製品４７ を作用温度に予熱し、浮動電位の供給によって前記製品の維持を実施する場合に 提案方法を実施するために合理的である。

さらに、考慮中の装置の実施態様は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通っ た製品の耐摩耗性を、続いて実際にスパッタリングクーゲット５２を製造する金 属と作用ガスすなわち窒素等とから成る耐摩耗性塗膜を塗布することによって高 めるために使用可能てあろ、。

図１０の装置（８図９の装置と同じである１、唯−の差は、スパッタリングター ゲット５２（図１０）が中空シリンダー５８として形成され、アノード２２が環 ５９として形成され、電子分離手段１３が真空室１の壁６１に対して隙間“ｂ” を保って配置されたディスク６０として形成されることにある。環５９の内部ス ペース６２とシリンダー５８の内部スペース６３とは断面積において等しい。

処理上製品４７の保持固定具４８はシリンダー５８の内部スペース６３中に存在 する。ディスク６０はシリンダー５８の端部６４に対して隙間”Ｃ”を有する。

シリンダー５８の内部スペース６３は実際に、スパッタリング面５７を有するタ ーゲット５２の中心孔５３である。

装置の上記実施態様は真空プラズマ処理、特に化学熱処理を通った後の製品４７ に、スパッタリングターゲット５２の製造材料から成る耐摩耗性塗膜を塗布する プロセスを強化するために用いることが好ましい。

真空プラズマ処理に含まれるプロセス技術、すなわち処理上製品の予熱と設定温 度範囲内での維持とに関する限り、装置のこの実施態様は先行実施態様に同じで ある。

ここに開示し、図１１と１２に示した方法を実施するための、本発明による装置 は図１０の装置と同じである。

唯一の差は、スパッタリングターゲット５２（図１１と１２）が絶縁体６５によ って相互に絶縁され、図１２に示すように円周状に配置され、それによってスパ ッタリング面５７を有するスパッタリングターゲット５２の中心孔５３を確立す る一組のアーチ状プレート６６として形成されることにある。

装置の上記実施態様では、環５９の内部スペース６２（図１１）の断面積がスパ ッタリングターゲット５２の中心孔５３の断面積よりも大きい。

装置のこの実施態様は、ターゲット５２のこのような構成配置が、ターゲット表 面にアーク放電が衝突する危険性を非常に太き（減じ、製品４７の塗膜における ドロップ（ｄｒｏｐ）相形成を除くので、高品質の硬質塗膜を得るために用いる ことが妥当である。

図１３に示した装置は図１と１４の装置と同じである。

唯一の差は、図１３の装置には加速粒子供給源６７を備えることにあり、供給源 ６７は真空室１に結合し、中空冷力ソード６９、アノード７０、ガス放電室６８ 中て開始される放電の電源手段７１を収容するガス放電室６８を含み、前記手段 ７１はカソード６９、アノード７０及び真空室１に結合した陰極を有する加速電 圧手段７２に結合する。供給源６７は電源手段７４の陰極に結合した放出グリッ ド７３を備え、電源手段７４は手段７２に結合する。

装置のこの実施態様は、主として誘電性物質から製造される製品の真空プラズマ 処理プロセスの効率を強化する点を考慮して、浮動電位の供給による製品５の予 熱と維持に用いることが好ましい。

本発明による方法を実施する、ガス放電プラズマ中で製品を処理するための、こ こに開示する装置の操作形式は次の通りである：接続部７を通してポンプ（図示 せず）を用いて、真空室１に確立された圧力が作用圧力よりも約１桁だけ低くな るまで、真空室１から排気する。室１がひと度脱気されたならば、作用ガスを室 を満たすまで入れる。この後に、窒素を作用ガスとして用いる場合に工業的条件 下で最も一般的に用いられる窒化プロセスに適用される、ここに開示する方法の 特定の実施態様が考えられる。この特定の場合に、窒素は作用ガス源６から供給 され、その圧力は１０−２及び１０Ｐａの範囲内に設定される。

アノード３と一体系カソード２には直流源９から電圧が印加される。次に、真空 アーク放電開始系（結合して公知であり、本発明の対象では無いので、図面では 省略）によって、カソード２上でカソードスポットが開始される。

このように開始されたカソードスポットはカソード２の作用部分１２上を移動す るが、カソードスポットはカソード２の非作用部分１１上を移動することはでき ない、この理由はカソード２の全非作用部分１１が、カソード２から絶縁され、 プラズマカラムを通してカソード２とアノード３との間の電気的接続を遮断する シールド１０によって覆われるからである。

カソードスポットによって生成されるプラズマカラムは、真空アーク放電のカソ ード付近領域においてイオン化され、高速度で直線路に沿ってカソード２から伝 播する金属イオン（すなわち、カソード２を製造する材料の腐食生成物）と、電 子とから成る。プラズマカラムは、金属イオンの池に、中性作用ガス分子の金属 への衝突時の再充填プロセスから生ずる作用ガスイオンを含む。金属イオン力（ 直線路に沿って伝播し、電子分離手段１３がカソード２とアノード３との間１こ 挿入されている限り、金属イオンは■形プレート１４に妨害され、そυ）−Ｌに 凝縮する。手段１３のＶ形プレート１４の間隙を通過する、金属ガスプラズマの 電子（まアノード３の電界によって活性化され、金属カスプラズマを含む室１の コン／り一トメント１７から室１のコンパートメント１８へ進んで、前記コンノ （−トメントに含まれる作用ガスをイオン化し、真空アーク放電電流が自由１こ 通過できるガスプラズマを確立する。

このように、手段１３は本質的に、物理的に異なる２領域、すなわち室１のコン パートメント１７を充填する金属ガスプラズマ領域と室１のコンパ−トメント１ ８を充填する純粋なカスプラズマ領域との間の境界である。

真空アーク放電の特有の特徴は、このような放電の電子流カ一体系力゛ノード２ ２の熱物理的性質にのみ限定されるという事実に成る。数百アンペア又（よ数千 アンペアさえもの大きさの真空アーク放電電流の発生が容易１こ達成されること ６＜一般に知られている。このように高い値の電流強度では、室１のフンノクー トメント１８内のカスプラズマは高度のイオン化（数十％のオーダー）とそのた めの高Ｌ１活性とを特徴とする。

アノード３すなわち処理上製品５の表面は、この表面が受ける電子衝突の結果と して加熱される。表面の温度は製品５に固定される熱電対１９１こよって監視さ れる。製品５の作用温度に達したならば、放電電流の強度を、アノード３．上（ 二発生する電力が製品５から引き出される熱量（熱輻射と熱移動の両刃゛）と等 しくなる値にまで低下させる。このような電流におＬ）て、製品５（ま設定温度 範囲内（こ維持さね、この間に製品５の表面層が作用ガスによって飽和さ第１る 、すなわち、真空ブラズ？処理、特に化学熱処理が実施される。真空アーク方父 電電流の下限ｌまこのような放電を安定に持続させ、それ以下ては放電力＜不安 定（＝進イテするような最低電流である。多様な材料から製造されるカソード２ では、このような電流（よ数十アンペア−のオーダーである。この理由から、ア ノ−Ｉご３力く実際（二製品５である（構造的１．：最も部用である）装置が、 作用温度（こｔ、；　０て力Ａなりの熱油１４ｊ速度を特徴とする比較的丈夫、 ″慕製品の真空プラズマ処理に適用ｃｉＪ能である。正電位１こお１ける真空プ ラズマ処理の実施は、製品５の表面の電子衝突が表面スパツタリングの原因では なく、それ故、このような真空プラズマ処理を受けた製品５が表面仕上げの初期 品質を保護する点で有利である。真空プラズマ処理、特に化学熱処理を、・イオ ン衝突（すなわち、製品への負電位供給下で）によって部分的に又は完全に破壊 されるような、薄フイルム塗膜を塗布されたような製品に実施する場合には、こ のことが非常に重要である。

図２に示した、本発明による方法を実施するための装置では、正電位と浮動電位 の両方において製品５を設定温度範囲内に維持するが、この装置は、製品の重量 に関係なく、製品の処理の実施に全く限定を与えない。

装置は次のように操作される。

直流源９から供給される正電位を与えて、製品５を予熱する。２路スイツチ２３ は１位置にあり、製品５の温度が設定温度に達するや否や７、制御ユニツＩ・２ ４が２路スイツチ２３を１１位置にシフトさせる、この位置では放電アノードは 実際にアノード２２であり、製品５は浮動電位下にある。放電がアハード３から アノード２２に達した後に真空アーク放電電流はその初期値を保有するので、ガ ス放電プラズマはその活性を変化されないレベルに保有する。このことは本発明 の装置構成を図１に示した構成とかなり匹敵可能にする、図１の構成では放電電 流の低下と真空プラズマ処理の処理能力の低下とのために、製品５の温度制御が 行われる。

図２の装置は、２路スイツチ２３が１位置にある図１の装置と同様に適用される ことができる。。

図４に示したグラフは図２に示した装置を用いて実施される真空プラズマ処理の プロセス効率を示す。

次の化学分析値（重量％）を有する高速工具鋼製の製品５の窒化を実施する。

Ｗ、６．　１；Ｃ，０，８，Ｎｏ、５．　１：Ｃｒ、４．　Ｏ，；Ｖａ、］、８ ；残部のＦｅ。

製品５を正電位供給によって予ＭＬ、正電位と浮動電位の組合せによって設定温 度節［ＩＦｌ内Ｉこ維持する。製品５の温度を２路スイ・ンチ２３の１位置から Ｉｎ置・＼又はこの逆の切り替えによって維持づる。１真′η“プラズマ処、理 、この特定０−）場合の化学熱処理のプロセスパラメーターを次に挙げる・窒素 分圧８ｘｌＯ−２Ｐａ；真空アーク放電電流、１２０Ａ、アノード３，２２とカ ソード２の間の電圧。

６０Ｖ：４００℃の維持期間、３５分間；５００℃の維持期間、３５分間。

図４に示したグラフはｍＰａでの窒化層の微小硬さＨｕ（Ｘ軸に対してプロット ）対ミクロンでの層の深さ“ｈ”　（２種温度すなわち４００℃（曲線“ｄ”） と５００℃（曲線“ｅ”）についてＹ軸に対してプロット）を表す。

図２の装置は予熱と維持を製品５への浮動電位供給によって実施する場合に小サ イズ製品の真空プラズマ処理に用いるのが好ましい。この場合に、２路スイツチ ２３は１１位置にあり、真空アーク放電パラメーター（すなわち、電流値と電圧 値）は製品５の温度が処理方法によって設定された値を越えないように選択され る。

製品を予熱し、設定温度範囲内に維持するこのような方法によって、製品の温度 は真空アーク放電パラメーターを必要なレベルに一定に維持することによって、 工業的な実施に非常に適した精度で維持されることができ、それによって温度制 御手段を不要にすることができる。

図３の装置では、カソード２は作用ガスとの化学反応時に耐摩耗性金属含有化合 物を形成するような材料から製造される、例えばカソード２は窒素との反応時に 安定な耐摩耗性化合物すなわち窒化チタンを形成するチタンから製造される。

ここに開示した方法の上記実施態様の一つによって製品５の真空プラズマ処理を 実施した後に、連結ロッド３０に固定された一組の■形プレート１１として形成 された手段１３をハンドル３１によってソケット２９まで上げる。この結果、カ ソード２によって生成される金属イオンの処理上製品５の表面までの妨害されな いフライトが行われる。このようにして、真空プラズマ処理、特に化学熱処理の プロセスを通った処理上製品５の表面に、作用ガスすなわち窒素の存在下で、耐 摩耗性窒化チタン化合物の薄フイルム層が形成される。

次の化学分析値（重量％）　：Ｗ、６．　１　；Ｃ，０，８，Ｍｏ、５．　１　 ；Ｃｒ。

４、Ｑ、；Ｖａ、１．　８；残部のＦｅを有する高速工具鋼製の切削工具の全体 的処理は、１５〜２５　Ｉｔ　ｍ厚さの窒化層を形成するための窒化と、その後 の４μｍ厚さの耐摩耗性窒化チタン層の塗布とを含み、化学熱処理のみを通った 切削工具に比べて１５０〜３００％、工具の耐摩耗性を強化する。

図４の装置では、直流源３７が負電位の供給によって処理上製品の設定温度範囲 内の維持を可能にする。このために、正電位の供給による製品５の予熱プロセス が終了したならば、２路スイツチ２３を１１位置へ切り替える、すなわち放電が アノード３からアノード２２に移され、被処理製品の保持固定具４が、スイッチ ３８によって、直流［３８に接続する。この結果、高電圧の負電位が製品５に与 えられて、ガスプラズマのイオンを製品５の表面方向に加速させ、前記表面の真 空プラズマ処理、特に化学熱処理を実施する。

以下に実施例には、本明細書で開示された方法であって図４の装置で実施された ものの有利性が例証されている。

製品５の表面の窒化を実施する。すなわち、塗膜を含む工具を提供する。このよ うな窒化手順は前記の塗膜を介して実施する。工具の基金属、すなわち、高速度 工具鋼への窒化チタン層の密着性が最も良好だからである。

たくさんの製品５、すなわち、切削工具用高速度工具鋼のチップは窒化する。

該高速度工具鋼の化学組成は、重量％で、Ｗ　６．　１．　Ｃ０，８，Ｍｏ　５ ゜１、Ｃｒ　４．　０．　Ｖａ　１．　８を含み残部がＦｅからなる。

図４の装置において、処理下チップ前置て４ｕｍの厚さの窒化チタン層で被覆す る。該被覆は、一体系カソード２によって生じた金属イオンが処理上製品５の表 面へ自由に行くことができるように開いているルーバーボードのスラットの手段 １３で塗布して行う。その後、ルーバーボードのスラットの手段１３を閉めて、 全部で１０ツトのチップ２０を、正電位で予熱して化学熱処理に暴露し、正電位 と浮動正電位との組み合わせ供給によって設定温度に維持する。処理パラメータ は以下の通りである。すなわち、作用ガス分圧　８Ｘ１０−２Ｐａ、真空アーク 放電電流　１．２０Ａ、アノード３．２２とカソード２との間の電圧　６０Ｖ、 処理下チップの温度　５００℃、窒化時間　４０分である。外のロットのチップ ２０も正電位で予熱して化学熱処理に暴露し、負電位を処理上製品に供給するこ とによって設定温度に維持する。処理パラメータは以下の通りである。すなわち 、作用ガス分圧　８Ｘ１０−２Ｐａ、真空アーク放電電流　６０Ａ、アノード２ ２とカソード２との間の電圧　６０Ｖ、処理下チップの温度　５００℃、源３７ からチップに供給された負電圧　８００Ｖ、窒化時間　４０分である。２つのロ ットのチップを目視検査すると、第２のロットのチップの切削エツジが、窒化チ タン層の陰極スパッタリングをもたらす切削エツジでのイオンの流れの濃度によ て２ｍｍまで窒化チタン塗膜が欠けていることが分かったものを、重量％で、Ｃ ０，３６゜Ｓｉ　０．　２．　Ｍｎ　０．　５．　Ｃｒ　１．　１を含み残部が Ｆｅからなる化学組成の鋼を旋削する処理に以下の切削速度と送りに従って使用 して試験した。

−切削速度　６０ｍ／分 −送り速度　０．６３ｍｍ／ｒｅｖ −切削深さ　１ｍｍ 最初のものと比べて、正電位と負電位を組み合わせて処理したロフトのチップの 平均耐摩耗性（耐久性）は６．７倍も増大する。一方、負電位で処理したチップ の耐摩耗性は２．３倍増大する。

上で引用された実施例によれば、負電位の処理上製品への適用を含むルーチン手 順を用いて薄膜を備えた製品の化学熱処理は実際的ではないことが明らかである 。

図４の装置においては、製品５、すなわち、直径１．８ｍｍのドリルを硬化を浮 動電位をそれに適用することによって実施した。全部で多数のドリル５０を用い る。ドリルは、保持固定具４でクランプして、以下の処理パラメータで窒化する 。すなわち、窒素分圧　６．５ｘ１０−ＩＰａ、放電電流　１２０Ａ、製品の温 度　５００℃、ドリルを浮動電位下で４８０℃まで予熱する時間　１２分、４８ ０℃での保持時間　１２分である。

そのようにして処理したドリルを、重量％で、ＣＯ，３６，Ｓｉ　Ｏ，２゜Ｍｎ 　０．　５．　Ｃｒ　１．　１を含み残部がＦｅからなる化学組成の鋼を以下の 処理条件で孔あけして試験した。

一ドリルスピンドル速度　８４３０ｒｐｍ−ドリルスピンドル回転当たりの送り の長さ　０．０４３ｍｍ−ドリル深さ　＝１ｍｍ ドリルの耐摩耗性の増大の平均は１８０％である。

図５の装置においては、カソード２とアノード３の間の真空アーク放電の開始に よって発生し直線パスに沿ってカソード２の作用領域１２から進展する金属イオ ンは、室１の内部空間のコンパートメント１８には入らない。

図６の装置においては、金属−ガスプラズマのイオン流は１８０°に等しくカソ ード２の中心で頂点をもつ立体角の限界を超えることはない。それ故、金属は処 理上製品５上にほこない。

図７の装置においては、製品の真空−プラズマ処理を図７の点線で示された部分 を仮定しているカソード２で実施する。このような位置のカソード２を用いて、 カソードの材料からなる硬化塗膜の適用を１８００の立体角によって境界をつけ られた内部空間で適度に効率的に実施する。

図８の装置においては、中空シリンダー４４の内部４６で電場をその軸に通常向 ける。端部４５が一体系カソード２に向けられている（アノード２２として作用 する）中空シリンダー４４の中心孔５１を有するディスク５０があるためである 。アノードを囲むソレノイド４９は軸的に対称な磁界を生み出す。

従って、中空シリンダー４４の内部４６の電場と磁場はお互いに直角に向いてい る。

互いにクロスしている半径方向の電場と軸方向の磁場におかれたガスプラズマで は方位角の電子ホール（Ｈａｌｌ）電流が生ずることは常識である。電子パスが 延びその寿命がのびた電子ホール電流が出現し、それによって電子のイオン化容 量が増大しその結果としてガスのプラズマイオン化の程度が上がるからである。

プラズマイオン化のこのような増大は以下の重大な結果を招く。

−真空プラズマ処理のプロセスの強化につながるガスプラズマの活性度の増大と 一処理下製品を予熱しそして設定温度で維持するときに浮動電位を供給して実施 するのに利用できる加熱容量を増大させる、ガスプラズマへの真空アーク放電か ら移送された電気エネルギーの割合の増大、である。

図８の装置では、重量％で、Ｗ６．１．Ｃ０１８，Ｍｏ　５．　１．　Ｃｒ４、 　０．　Ｖａ　１．８を含み残部がＦｅからなる化学組成の高速度工具鋼からつ くった製品４７を２種類の変法で窒化した。

第１の変法によれば、製品４７を電気を中断したソレノイド４９で窒化する。

すなわち、窒化手順は図１内至７の装置で実施したものと何ら変わってはいない 。

窒化プロセスのパラメータは以下の通りである。すなわち、窒素分圧　１．３３ ＸＩＯ−’Ｐａ％真空アーク放電電流　６０Ａ１ソレノイド４９の電流はカソー ド２とアノード２２との間に８０Ｖの電圧を確立するようなもの、１５ｕｍの窒 化層を形成する時間は　１２分である。

従って、図８の装置内のガス放電プラズマのクロスした電場と磁場の存在下にお いては真空プラズマ処理手順を強化する。

図９の装置は、図８の装置によって処理された有利性をすべてもち、更に、耐摩 耗性塗膜を真空プラズマ処理された、特に、化学熱処理された製品の表面に適用 する処理能力を向上させた。この目的のために、スパッタリングターゲット５２ （ディスク５４）は適用される耐摩耗性塗膜の金属から作られている。高電圧の 負電位がスパッタリングターゲット５２に適用されるときには、ガス放電プラズ マに向かって面しているスパッタリング表面５７をイオン衝突を受けてスパッタ リングされる。スパッタリングされた材料を製品４７上に堆積されて耐摩耗性塗 膜を形成うする。このような塗膜を適用するときには、作用ガスとしてアルゴン と窒素とからなるガス混合物を利用する。

従って、図９の装置は用いて、化学熱処理をし次に、製品４７の耐摩耗性を上げ る硬化塗膜を施すという後硬化処理を実施することができる。

図１０の装置は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を受けた製品に塗膜を適用 するプロセスを強化することができる。更に、厚さに関して塗膜のより均一な適 用を達成することができる。

該装置の具体的実施態様においては、真空アーク放電プラズマの正カラムがシリ ンダ−５８の内部表面に沿って走る。前記放電の断面積は／リンダー５８に沿っ てのバスウェイにわたってほぼ同じである。このとき、シリンダーの全長にわた ってその上に一定のイオン電流密度が備えられる。従って、均質な塗膜を７リン グー５８の内部空間６３に位置する長い大きさの製品４７に長く確保する。

ここで開示さねているこの装置の実施態様で実施される処理方法は、以下のパラ メータを特徴とする。すなわち、室内のアルゴン分圧　１．５Ｘ１０−２Ｐａ。

放電電流　１００　Ａ、アノードとカソードとの間の電圧　２．４５Ｖ、ターゲ ット上の電圧　１ｏｏｏｖ、ターゲット５２の回路の電流　１４Ａである。

チタン塗膜のターゲット５２から５０ｍｍ１ｌｌれた製品４７への適用の速度は 、プラズマの電子流の方向で見たときにターゲット５２のより低い位置におかれ た製品４７に関しては３．２ｕｍ／ｈである。

ターゲット５２の中心位置におかれた製品４７に関しては３．７ｕｍ／ｈである 。

プラズマの電子流の方向で見たときにターゲット５２のより高い位置におがれた 製品４７に関しては３ｕｍ／ｈである。

従って、製品の軸に沿った最大被覆異質物は１９％である。

図１１と図１２の装置は、真空プラズマ処理、特に化学熱処理を受けた製品４７ ・＼被覆適用のプロセスを実施し強化するのに適している。これは、ターゲット ５２のスパッタリングの間のドロップ相のオンセットの所定の除外のためにその 厚さに関しては適用されている塗膜の量を増大できる可能性がある。これは、図 １２に示されているターゲット５２の構成の配置によって与えられる。お互いに 絶縁されたアーチ状のプレート６６形態のターゲット５２を用いると、その表面 におこるアーク放電の危険性を減らしその結果としてターゲット５２のスパッタ リングの間に金属ドロップの出現する可能性を除く。

別に、図１１と図１２の装置の操業は図１０の装置に似ている。

図１３の装置は、真空プラズマ処理、特に、化学熱処理を受けた製品への塗膜の 適用プロセスを実施し強化することが可能である。そして、適用されている塗膜 の密着性を加えることもできる。

源６７からの加速ビームは、清浄化し活性化しそして前記表面を予熱するために 処理上製品５の表面上に向けられる。前記ビームは、その断面を横切る加速粒子 の束が高い均一密度を有することを特徴とする。その結果として、製品５の表面 を清浄にしそれを追加的に加熱する。これは、その後に施される塗膜の品質を向 上させる。

加えて、真空アーク放電プラズマがらの電子にょる誘電製品の表面で放電が中性 となった正イオンのビーム及び／又はイオンの再放電からの速い中性分子のビー ムを用いて誘電製品を清浄にされかつ予熱される。

本発明による装置によって実施されガス放電プラズマの製品のここて開示されテ コ処理方法用の広い範囲の種々の実施態様は、大規模の工業条件下において製品 の強力な真空プラズマ処理とそれに続く減圧（１０２１０Ｐａ）範囲で硬化塗膜 を適用することを可能とする。

本発明による方法を実施するここで開示された装置では、処理上製品は効率的に 加熱され、その温度は正電位又は浮動電位をそれに適用しながら設定範囲で維持 される。処理上製品の表面の電子衝突は表面仕上げの処理品質に影響は及ぼさな い。すなわち、正電位下の真空プラズマ処理は、磨砕（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）及び 研磨（ｐｏ　Ｉ　ｉ　ｓｈ　ｉｎｇ）のような技術的手順は更には含まない。

電圧を処理上製品に適用することなく浮動電位下で真空プラズマ処理の強力なな 方法を実施する可能性は、３ｍｍ以下の直径のドリルのような小さい大きさの製 品の処理にとても重要である、処理上製品への電圧の適用によるそのようなエツ ジの表面に衝突する荷電粒子の濃度が増大するために、温度測定プロセスを真っ 先に実施するのが困難で製品の鋭いエツジの焼きなましを回避することが困難な 場合には、処理上製品の温度監視なしに該方法を実施することを可能とする。正 電位下で真空プラズマ処理の方法を実施すると、処理丁製品、すなわち、製品上 へのカソードスポットの開始された製品の表面に起こるアーク放電の危険性を除 外できる。これは、結局、真空プロセス処理の方法を製品の表面上でのカソード スポットの開始の危険性とは関係ない最適な割合で実施することを可能とする。

前記のスポットは前記表面のエロージョンの原因である。従って、真空プラズマ 処理方法の実施にかかる時間は短くなる。真空アーク放電のカソードスポットの 開始の恐れのために処理上製品を徐々に予熱する必要性はもはやないからである 。

−極性アークは浮動電位の処理上製品への適用下において該製品の表面に起こる 可能性があることは留意すべきである。しかしながら、このようなアークの出現 は、高い電圧の負電位の場合よりもかなりありそうもない。開示された方法に従 って処理された切削工具の耐久性は実質的に増大する。例えば、機械加工が困難 な鋼を旋削するのに用いた工具に関しては２００−６００％、ドリルに関しては １０００％以丁、ホブに関しては３００％以下だけ増大する。

ここで開示された方法を実施する装置は高い信頼性を有することを特徴とする。

一体系カソードは３００−４００’Ｃまで加熱される。

その上、ここで開示された方法を実施するのに使用する装置は、イオン化の程度 の高い抗って化学に活性であることを特徴と、それによって、硬化表層の形成時 間を短くできるガス状プラズマを生成することを可能とする。

ここで開示された方法を実施するのに使用する装置は、予熱し清浄にしそして化 学熱処理ををする手順を実施するのに加えて、ガス放電プラズマを開始する電子 の放出用に意図された真空アーク放電の一体系カソードが薄膜が被覆された気化 可能な金属の源として作用することもてきるので、薄膜被覆のプロセスも実施す ることができる。その方法は、作用ガスの同じ圧力範囲で実施される。例えば、 切削工具などの、すべての処理の結果として、その耐久性は１５０−３００％も 増大する。

工業上の適用性 ガス放電プラズマ下で製品の処理方法を実施するガス放電プラズマにおいて使用 する製品処理装置は、それらの耐摩耗性を増大させるために機械要素を硬化する ための機械工業、旋削工具、フライスカッター、ボブ、ドリル、ブローチ、ダイ セントのような種々の切削工具用の工具製造業、さらには、腐食性媒体で操業す る設備を製造する化学工業においてその用途を見いだすことができる。

ｆ／ｆｆｉ、８ Ｆｌｏｌｌｌ ＦＩＵ、１２ フロントページの続き （３１）優先権主張番号　５００２５２８（３２）優先臼　１９９１年９月１１ 日（３３）優先権主張国　ソ連（ＳＵ） （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、　Ｃ３，Ｈ Ｕ、ＪＰ、　ＫＲ，ＰＬ、　ＵＳ（７２）発明者　グリゴリエヴ、セルゲイ・ニ カラエヴイッチ ロシア連邦１０３０５５．モスコー、ヴアッコヴスキ・プル　１８−２０９ （７２）発明者　メチル、アレクサンドル・セルゲーヴイッチ ロシア連邦１４３５００．モスコヴスカヤ・オブル、イストラ、ウル・レニーニ ャ　１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アノード（３）と一体冷カソード（２）との間の真空アーク放電の開始と； 処理下製品（５）を作用温度までの主要予熱にさらし、作用ガス媒質中で設定温 度範囲内に製品（５）を維持することによる製品の真空プラズマ処理とを含む、 ガス放電プラズマ中での製品の処理方法において、アノード（３）と一体冷カソ ード（２）との間で、プラズマの金属一ガス段階とプラズマのガス段階（すなわ ち、ガス放電）とを特徴とする２段階真空アーク放電が開始され、前記段階の両 方が相互から単離され、後者の段階が真空アーク放電プラズマの金属一ガス段階 から分離された電子による作用ガスのイオン化によって確立されることを特徴と する方法。 ２．真空アーク放電プラズマが１０−２〜１０Ｐａの範囲内の低い作用ガス圧に おいて形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．製品（５）を作用温度までの主要予熱にさらし、設定温度範囲内に製品を維 持することによる製品（５）の真空プラズマ処理が真空アーク放電プラズマのガ ス段階において実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 ４．処理下製品（５）を主要予熱にさらしながら、さらに方向性加速ビームによ って処理することを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．窒素を作用ガスとして用いることを特徴とする請求項１又は２又は４に記載 の方法。 ６．窒素を作用ガスとして用いることを特徴とする請求項３記載の方法。 ７．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項１又は２又は４に記載の方法 。 ８．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項３記載の方法。 ９．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に正電位を供給す ることによって実施されることを特徴とする請求項５記載の方法。 １０．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項１又は２又は４に記載の方 法。 １１．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項３記載の方法。 １２．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に負電位を供給 することによって実施されることを特徴とする請求項５記載の方法。 １３．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項１又は２又は４に記載の方法。 １４．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項３記載の方法。 １５．処理下製品（５）の作用温度までの主要予熱が製品（５）に浮動電位を供 給して実施され、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されること を特徴とする請求項５記載の方法。 １６．中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項４又は６又は８又は９又は１１又は１２又は１４又は１５に記載の方法 。 １７．中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項５記載の方法。 １８．中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項７記載の方法。 １９．中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項１０記載の方法。 ２０．中性粒子の方向性ビームを方向性加速ビームとして用いることを特徴とす る請求項１３記載の方法。 ２１．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１又は２又は４又は６又は８又は９又は１１ 又は１２又は１４又は１５又は１７又は１８又は１９又は２０に記載の方法。 ２２．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項３記載の方法。 ２３．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項５記載の方法。 ２４．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項７記載の方法。 ２５．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１０記載の方法。 ２６．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１３記載の方法。 ２７．処理下製品（５）を正電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１６記載の方法。 ２８．処理下製品（５）に正電位を段階的に供給することを特徴とする請求項２ １記載の方法。 ２９．処理下製品（５）に正電位を段階的に供給することを特徴とする請求項２ ２〜２７のいずれかに記載の方法。 ３０．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１又は２又は４又は６又は８又は９又は１１ 又は１２又は１４又は１５又は１７又は１８又は１９又は２０に記載の方法。 ３１．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項３記載の方法。 ３２．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項５記載の方法。 ３３．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項７記載の方法。 ３４．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１０記載の方法。 ３５．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１３記載の方法。 ３６．処理下製品（５）を負電位をそれに供給することによって設定温度範囲内 に維持することを特徴とする請求項１６記載の方法。 ３７．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項１又は２又は３又は６又は８又は９又は１１又は１２又は１４又は１５又 は１７又は１８又は１９又は２０に記載の方法。 ３８．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項３記載の方法。 ３９．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項５記載の方法。 ４０．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項７記載の方法。 ４１．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項１０記載の方法。 ４２．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項１３記載の方法。 ４３．処理下製品（５）の設定温度範囲内での維持が浮動電位の供給下で実施さ れ、真空アーク放電のガス段階のプラズマによって開始されることを特徴とする 請求項１６記載の方法。 ４４．製品（５）上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品（５）から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項３０記載の方法。 ４５．製品（５）上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品（５）から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項３１〜３６のいずれか又は請求項３６〜４３のい ずれかに記載の方法。 ４６．製品（５）上でアーク放電中断が生ずる場合に、処理下製品（５）から負 電位が除去され、同時に真空アーク放電プラズマのガス段階への電力供給が停止 されることを特徴とする請求項３７記載の方法。 ４７．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項１又は２又は４又は２８に記載の方法。 ４８．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項３記載の方法。 ４９．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項５記載の方法。 ５０．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項７記載の方法。 ５１．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項１０記載の方法。 ５２．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項１３記載の方法。 ５３．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項１６記載の方法。 ５４．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項２１記載の方法。 ５５．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項２９記載の方法。 ５６．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項３記載の方法。 ５７．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項３７記載の方法。 ５８．処理下製品（５）を真空アーク放電プラズマのガス段階において設定温度 範囲内に維持した後に、製品（５）の表面に塗膜を塗布することを特徴とする請 求項４５記載の方法。 ５９．処理下製品（５）の表面に塗膜を塗布すると同時に、真空アーク放置プラ ズマのガス段階の領域に磁界を発生させ、前記磁界の磁力線が真空アーク放電電 流の方向と直角をなす面に配置されることを特徴とする請求項４７記載の方法。 ６０．処理下製品（５）の表面に塗膜を塗布すると同時に、真空アーク放電プラ ズマのガス段階の領域に磁界を発生させ、前記磁界の磁力線が真空アーク放電電 流の方向と直角をなす面に配置されることを特徴とする請求項４８〜５８のいず れかに記載の方法。 ６１．真空室（１）内の低圧の作用ガス媒質中に両方共が封入された、一体冷カ ソード（２）と主要アノード（３）とに電気的に結合した直流源（９）を含む、 ガス放電プラズマ中での製品の処理装置であって、真空アーク放電プラズマの金 属−ガス段階からの電子の分離を目的とした手段（１３）を備え、前記手段が一 体冷カソード（２）の領域に存在し、一体冷カソード（２）によって生成される 金属イオンに対して不浸透性であることを特徴とする装置。 ６２．主要アノード（３）として処理下製品（５）を用いることを特徴とする請 求項６１記載の装置。 ６３．処理下製品（５）がカソード（２）、電子分離手段（１３）と付加的アノ ード（２２）との間に挿入されるように、一体冷カソード（２）と電子分離手段 （１３）とに対して配置された付加的アノード（２２）と、アノード（３，２２ ）の両方と直流源（９）とに結合する２路スイッチ（２３）とを備えることを特 徴とする請求項６１又は６２に記載の装置。 ６４．電子分離手段（１３）がそれらの側面の一つ（１５）によって一体冷カソ ード（２）に面し、他方の側面（１５）によって主要アノード（３）に面する、 一組のＶ形プレートセット（１４）として形成されることを特徴とする請求項６ １又は６２に記載の装置。 ６５．電子分離手段（１３）がそれらの側面の一つ（１５）によって一体冷カソ ード（２）に面し、他方の側面（１５）によって主要アノード（３）に面する、 一組のＶ形プレート（１４）として形成されることを特徴とする請求項６３記載 の装置。 ６６．電子分離手段（１３）のＶ形プレートセット（１４）が真空室（１）の壁 に対して往復運動可能であることを特徴とする請求項６４記載の装置。 ６７．電子分離手段（１３）の一組のＶ形プレート（１４）が真空室（１）の壁 に対して往復運動可能であることを特徴とする請求項６５記載の装置。 ６８．電子分離手段（１３）がルーバーボードの形状に形成されることを特徴と する請求項６１又は６２に記載の装置。 ６９．電子分離手段（１３）がルーバーボードの形状に形成されることを特徴と する請求項６３記載の装置。 ７０．電子分離手段（１３）が虹彩絞りとして形成され、その可動部分（２５） が真空室（１）の長軸に沿ったそれらの重複帯において相互から間隔“ａ”だけ 離れて配置されることを特徴とする請求項６１又は６２に記載の装置。 ７１．電子分離手段（１３）か虹彩絞りとして形成され、その可動部分（２５） が真空室（１）の長軸に沿ったそれらの重複帯において相互から間隔“ａ”だけ 離れて配置されることを特徴とする請求項６３記載の装置。 ７２．電子分離手段（１３）が、主要アノード（３）に面した端部（４０）と、 一体冷カソード（２）に極めて接近して配置された端部（４１）とを有する、Ｌ 形ブランチ（３９）として形成されることを特徴とする請求項６１又は６２に記 載の装置。 ７３．電子分離手段（１３）が、主要アノード（３）に面した端部（４０）と一 体冷カソード（２）に極めて接近して配置された端部（４１）とを有する、Ｌ形 ブランチ（３９）として形成されることを特徴とする請求項６３記載の装置。 ７４．電子分離手段（１３）が実際に真空室（１）の壁（４３）であり、前記壁 が一体冷カソード（２）の領域に存在し、一体冷カソード（２）がその作用部分 （１２）が前記壁４３に面するように配置されることを特徴とする請求項６１又 は６２に記載の装置。 ７５．電子分離手段（１３）が実際に真空室（１）の壁（４３）であり、前記壁 が一体冷カソード（２）の領域に存在し、一体冷カソード（２）がその作用部分 （１２）が前記壁（４３）に面するように配置されることを特徴とする請求項６ ３記載の装置。 ７６．電子分離手段（１３）が真空室（１）の壁（６１）に対して隙間“ｂ”を 保って配置されたディスク（６０）として形成されることを特徴とする請求項６ ３記載の装置。 ７７．一体冷カソード（２）の作用部分（１２）が電子分離手段（１３）として 役立つ真空室（１）の壁（４３）に対して１８０°を通して角度的に変位可能で あるように、一体冷カソード（２）が配置されることを特徴とする請求項７４記 載の装置。 ７８．一体冷カソード（２）の作用部分（１２）が電子分離手段（１３）として 役立つ真空室（１）の壁（４３）に対して１８０°を通して角度的に変位可能で あるように、一体冷カソード（２）が配置されることを特徴とする請求項７５記 載の装置。 ７９．付加的アノード（２２）が、その端部（４５）が一体冷カソード（２）に 面し、その内部スペース（４６）が処理下製品（４７）を収容する中空シリンダ ー（４４）として形成されることと、付加的アノード（２２）を囲むソレノイド （４９）と、中心孔（５１）を有するディスク（５０）とを備え、前記ディスク （５０）が電子分離手段（１３）と付加的アノード（２２）の端部（４５）との 間に、前記手段（１３）と前記アノード（２２）とに極めて接近して挿入され、 前記付加的アノード（２２）と共軸に配置されることを特徴とする請求項６３記 載の装置。 ８０．個々の直流源（５５）の陰極に結合し、電子分離手段（１３）と付加的ア ノード（２２）との間に挿入されるスパッタリングターゲット（５３）を備える ことを特徴とする請求項６３記載の装置。 ８１．個々の直流源（５５）の陰極に結合し、電子分離手段（１３）と付加的ア ノード（２２）との間に挿入されるスパッタリングターゲット（５３）を備える ことを特徴とする請求項７９記載の装置。 ８２．スパッタリングターゲット（５２）が付加的アノード（２２）と共軸に配 置されることを特徴とする請求項８０記載の装置。 ８３．スパッタリングターゲット（５２）が中心孔（５３）を有するディスク（ ５４）として形成されることを特徴とする請求項８２記載の装置。 ８４．付加的アノード（２２）が環（５９）として形成され、付加的アノード（ ２２）の環（５９）の内部（６２）の断面積がスパッタリングターゲット（５２ ）の中心孔（５３）の内部の断面積に等しいことを特徴とする請求項８２記載の 装置。 ８５．付加的アノード（２２）が環（５９）として形成され、付加的アノード（ ２２）の環（５９）の内部（６２）の断面積がスパッタリングターゲット（５２ ）の中心孔（５３）の内部の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項８２記 載の装置。 ８６．スパッタリングターゲット（５２）が中空シリンダー（５８）として形成 され、中空シリンダー（５８）の内部スペース（６３）が実際にスパッタリング ターゲット（５２）の中心孔（５３）であることを特徴とする請求項８４記載の 装置。 ８７．スパッタリングターゲット（５２）が、相互に絶縁され、スパッタリング ターゲット（５２）の中心孔（５３）を形成するように円周状に配置された一組 のアーチ形プレート（６６）として形成されることを特徴とする請求項８４記載 の装置。 ８８．スパッタリングターゲット（５２）が中空シリンダー（５８）として形成 され、中空シリンダー（５８）の内部スペース（６３）が実際にスパッタリング ターゲット（５２）の中心孔（５３）であることを特徴とする請求項８５記載の 装置。 ８９．スパッタリングターゲット（５２）が、相互に絶縁され、スパッタリング ターゲット（５２）の中心孔（５３）を形成するように円周状に配置された一組 のアーチ形プレート（６６）として形成されることを特徴とする請求項８５記載 の装置。