JPS6036665A - 金属窒化物による基体表面被覆方法 - Google Patents
金属窒化物による基体表面被覆方法Info
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- JPS6036665A JPS6036665A JP7471984A JP7471984A JPS6036665A JP S6036665 A JPS6036665 A JP S6036665A JP 7471984 A JP7471984 A JP 7471984A JP 7471984 A JP7471984 A JP 7471984A JP S6036665 A JPS6036665 A JP S6036665A
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- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
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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〕
この発明は、基体表面被覆方法、特に、放電空間中で化
学反応を行なわしめ、基体表面に周期律表の４ａ族金属
の窒化物の薄層を均一に被覆し、基体の耐摩耗性を向上
させることを目的とした金属窒化物による基体表面被覆
方法に関するものである。
学反応を行なわしめ、基体表面に周期律表の４ａ族金属
の窒化物の薄層を均一に被覆し、基体の耐摩耗性を向上
させることを目的とした金属窒化物による基体表面被覆
方法に関するものである。
（従来技術およびその問題点）
金属、合金、超硬質合金、セラミックス等の基体表面に
耐摩耗性が極度に侵ねる高融点化合物の薄膜を被覆し、
基体の耐摩肝性を向上させる方法どしては、従来から化
学蒸着法（以下ＣＶＤ法と云う）及び物理蒸着法〈以下
ＰＶＤ法と云う）が知られている。
耐摩耗性が極度に侵ねる高融点化合物の薄膜を被覆し、
基体の耐摩肝性を向上させる方法どしては、従来から化
学蒸着法（以下ＣＶＤ法と云う）及び物理蒸着法〈以下
ＰＶＤ法と云う）が知られている。
上記ＣＶＤ法は超硬合金スローアラ１−イヂツプの被覆
に実用化されており、炭化チタン、窒化チタン、酸化チ
タニウム等の単層あるいは多重層が一般的である。さら
に、ＣＶＤ法は工具鋼の被覆に用いられ、耐摩耗工具あ
るいは切削工具どして使用されている。
に実用化されており、炭化チタン、窒化チタン、酸化チ
タニウム等の単層あるいは多重層が一般的である。さら
に、ＣＶＤ法は工具鋼の被覆に用いられ、耐摩耗工具あ
るいは切削工具どして使用されている。
ＣＶＤ法による高融点化合物の被覆は、９００〜１２０
０℃で行なわれるが、基体によっては、より低い温度で
被覆する必要がある。すなわち、薄物あるいは細物の工
具鋼部品に被覆する場合、上記の如き高いｔｌ＋ｉｌ
Ｋ（’（”は、部品が変形を起し易い。従って、］−記
ＣＶ ｌ）法は被加工物の形状上の制限を受（Ｊている
のが実状ｒある。にた、高温度下において基体の変質が
起きる場合、被覆しても十分に耐摩耗性を発揮でき４ｉ
い虞れがあり、反応温度より融■ｊ１の低い基（小には
被覆できないという制限もある。
０℃で行なわれるが、基体によっては、より低い温度で
被覆する必要がある。すなわち、薄物あるいは細物の工
具鋼部品に被覆する場合、上記の如き高いｔｌ＋ｉｌ
Ｋ（’（”は、部品が変形を起し易い。従って、］−記
ＣＶ ｌ）法は被加工物の形状上の制限を受（Ｊている
のが実状ｒある。にた、高温度下において基体の変質が
起きる場合、被覆しても十分に耐摩耗性を発揮でき４ｉ
い虞れがあり、反応温度より融■ｊ１の低い基（小には
被覆できないという制限もある。
（ＣＶ ｌ”）法にＪ３Ｇノる被覆形成３３度は、一般
に＝１ １く − △ ｅ ｌＩＴ で表わされる。
に＝１ １く − △ ｅ ｌＩＴ で表わされる。
ここで、八は反応係数、
［は活（！Ｉｇ （ｉｓ−エネルギーと言われる定数で
ある。
ある。
反応温度と被覆形成速度は負の指数関数の関係にあるｈ
：め反応温度を下げると、被覆形成速度はＭｌ］く減少
し、実用に耐えない。このため、反応温度は９００〜１
２００°Ｃが必要とされている。
：め反応温度を下げると、被覆形成速度はＭｌ］く減少
し、実用に耐えない。このため、反応温度は９００〜１
２００°Ｃが必要とされている。
一方、Ｐ１）法にＪ、る高融点化合物の被覆は、大別す
ればスパッタリング法とイオンブレーティング法に区分
され、さらに細分化された区分がなされている。ＰＶＤ
法によれば、２００℃程度から８００℃程度まで目的に
応じて被覆時の温度を変えることが可能であるため、種
々の用途に実用化されている。ＰＶＤ法は全て １０
ａｔｍ よりも高真空下で行なわれているが、このよう
な条件下では、高融点化合物被覆膜の形成に必要なメタ
ル成分は、真空中を一定方向にのみ飛散する。このため
に、ＰＶＤ法では上記何れの方法によっても、基体の一
方面のみしか良々Ｉに被覆できない。もし、円筒形状の
部品や、立方形の部品に均一な被覆を施すことが必要な
場合は、その部品を回転させる治具を高精度で部品の真
下に設けることが必須の要件となる。したがって、この
ような部品に均一に被覆を施す場合、ＰＶＤ法はＣＶＤ
法に比べて遥かにコストの高いものになる。
ればスパッタリング法とイオンブレーティング法に区分
され、さらに細分化された区分がなされている。ＰＶＤ
法によれば、２００℃程度から８００℃程度まで目的に
応じて被覆時の温度を変えることが可能であるため、種
々の用途に実用化されている。ＰＶＤ法は全て １０
ａｔｍ よりも高真空下で行なわれているが、このよう
な条件下では、高融点化合物被覆膜の形成に必要なメタ
ル成分は、真空中を一定方向にのみ飛散する。このため
に、ＰＶＤ法では上記何れの方法によっても、基体の一
方面のみしか良々Ｉに被覆できない。もし、円筒形状の
部品や、立方形の部品に均一な被覆を施すことが必要な
場合は、その部品を回転させる治具を高精度で部品の真
下に設けることが必須の要件となる。したがって、この
ような部品に均一に被覆を施す場合、ＰＶＤ法はＣＶＤ
法に比べて遥かにコストの高いものになる。
本願発明者等は、上述のような観点から、ＣＶＤ法およ
びＰＶＤ法の有する種々の問題点を３− 解決りへ＜（Ｊ１究をｆＪ’ｊ Ａａた結果、以下の如
き知見を得たのである。
びＰＶＤ法の有する種々の問題点を３− 解決りへ＜（Ｊ１究をｆＪ’ｊ Ａａた結果、以下の如
き知見を得たのである。
すなわち、放電空間中におＩづる反応ガスの化学反応は
、ＣＶ ｆ）法にＪ３４プる化学反応と比べ、同一温度
では極めて活発におこる。この理由は、十分に解明され
ていないが、反応ガスの分子がイオン化されることによ
って活性化エネルギーが増大するからであると考えられ
る。更に詳しく云うならば、放電空間中ぐの反応ガスの
活性化は、陰極の周囲数ｍｍのどころにできる電位の急
激な勾配によっていると考えられる。すなわち、この急
激な電位の勾配により反応ガスプラズマ中にできるイオ
ンまたは分子が加速され、大きな運動エネルギーをもっ
て陰極を衝撃する。これによって反応ガスにより陰極表
面に被覆物質が固定される。また、前記衝撃時に一部は
陰極スパッタリングを起こし、陰極表面から分子や原子
をたたき出すが、反応ガスプラズマ中では次々にイオン
や分子が加速され陰極を衝撃する。このように高エネル
ギーのイオ４− ンや分子の衝撃が次々に繰り返えされる結果、低い温度
での被覆が可能になるのである。
、ＣＶ ｆ）法にＪ３４プる化学反応と比べ、同一温度
では極めて活発におこる。この理由は、十分に解明され
ていないが、反応ガスの分子がイオン化されることによ
って活性化エネルギーが増大するからであると考えられ
る。更に詳しく云うならば、放電空間中ぐの反応ガスの
活性化は、陰極の周囲数ｍｍのどころにできる電位の急
激な勾配によっていると考えられる。すなわち、この急
激な電位の勾配により反応ガスプラズマ中にできるイオ
ンまたは分子が加速され、大きな運動エネルギーをもっ
て陰極を衝撃する。これによって反応ガスにより陰極表
面に被覆物質が固定される。また、前記衝撃時に一部は
陰極スパッタリングを起こし、陰極表面から分子や原子
をたたき出すが、反応ガスプラズマ中では次々にイオン
や分子が加速され陰極を衝撃する。このように高エネル
ギーのイオ４− ンや分子の衝撃が次々に繰り返えされる結果、低い温度
での被覆が可能になるのである。
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、
０．１〜１０トールに減圧し１＝反応室内に装入した基
体を陰極とし、これに２００Ｖ〜ＩＫＶの電圧を印加し
て前記基体周囲に放電空間を形成ぜしめて前記基体の温
度を３００〜６００℃とし、前記放電空間に周期律表の
４．８ｙＡ金属の化合物と水素と窒素とを主成分とする
反応ガスを送り込んで化学反応させることによって前記
基体の表面に同４ａ族金属の窒化物からなる被覆層を形
成させることに特徴を有する。
体を陰極とし、これに２００Ｖ〜ＩＫＶの電圧を印加し
て前記基体周囲に放電空間を形成ぜしめて前記基体の温
度を３００〜６００℃とし、前記放電空間に周期律表の
４．８ｙＡ金属の化合物と水素と窒素とを主成分とする
反応ガスを送り込んで化学反応させることによって前記
基体の表面に同４ａ族金属の窒化物からなる被覆層を形
成させることに特徴を有する。
〔技術的限定理由〕
この発明において、反応室内の反応ガス圧力を０．１〜
１０トールトシ、印加電圧を２００ｖ〜１に■とし、基
体温度を３００〜６００℃に限定した理由について説明
する。
１０トールトシ、印加電圧を２００ｖ〜１に■とし、基
体温度を３００〜６００℃に限定した理由について説明
する。
（１）０反応室内の反応ガス圧力を０．１〜１０トール
に限定（）た理由。。
に限定（）た理由。。
反応ガス圧力が０．１未満では、複雑な形状の基体表面
に微細で緻密な組織を有する被覆層を均一に形成力るこ
とができず、しかも反応室内への基体装入量を（）１や
づことができない。
に微細で緻密な組織を有する被覆層を均一に形成力るこ
とができず、しかも反応室内への基体装入量を（）１や
づことができない。
一方、反応ガス１ｆ力が１０トールを越えると、被覆層
は相卸な密度の低い組織や柱状組織になり晃くなり、微
細′（・しかも十分な硬度を右する被覆層を得ることが
内勤どなる。
は相卸な密度の低い組織や柱状組織になり晃くなり、微
細′（・しかも十分な硬度を右する被覆層を得ることが
内勤どなる。
従って、この発明τ・は、反応室内の反応ガス１１−力
を０．１〜１０１ヘールの範囲に限定したのである。
を０．１〜１０１ヘールの範囲に限定したのである。
（２）、印加電圧を一２Ｏ０Ｖ〜ＩＫＶに限定した理由
。
。
印加電圧が２００ｖ未満では、上）ホの反応ガス圧力が
高Ｊざる場合と同様に、被覆層は粗雑な密度の低い組織
になり易くなり、微細でしかも十分な硬度をイ１１Ｊる
被覆層を得ることが困難となる。
高Ｊざる場合と同様に、被覆層は粗雑な密度の低い組織
になり易くなり、微細でしかも十分な硬度をイ１１Ｊる
被覆層を得ることが困難となる。
一方、印加電圧が月くｖを超えると、反応ガスのイオン
ｌ’ ｌ１ｉｉ了、分子の陰極スパッタが被覆層の形成
に悪影響を及ぼづ傾向が現われはじめ、しかも、印加電
ｆｆを人さ−くして行くとそれだけ高出力電源が必要ど
なり設備費が高価になる。
ｌ’ ｌ１ｉｉ了、分子の陰極スパッタが被覆層の形成
に悪影響を及ぼづ傾向が現われはじめ、しかも、印加電
ｆｆを人さ−くして行くとそれだけ高出力電源が必要ど
なり設備費が高価になる。
（３）、基体の温度を３００〜６００℃に限定（）た理
由。
由。
基体温度が３００℃未満では、微細で緻密な被覆層が形
成されないとともに、基体との強固なイ」着力を得るこ
とがで゛きない。
成されないとともに、基体との強固なイ」着力を得るこ
とがで゛きない。
一方、基体温度が６００℃を越えると、被覆層は柱状組
織を経て大きな塊状の組織になりやすくなる。
織を経て大きな塊状の組織になりやすくなる。
従って、この発明では、基体の温度を３００〜６００℃
の範囲に限定（）たのである。尚、基体温度は反応ガス
の、イオンや分子、原子の衝撃により人ぎ７７影費を受
けるので、印加電圧を高くすることで基体温度を上背さ
「ることができる。
の範囲に限定（）たのである。尚、基体温度は反応ガス
の、イオンや分子、原子の衝撃により人ぎ７７影費を受
けるので、印加電圧を高くすることで基体温度を上背さ
「ることができる。
以上のことから、この発明では反応室内への基体装入量
の増加を削り、生産性を白土さ１士るととｂに、基体の
形状が複雑であつＣも微細でしかも緻密な組織を有する
被ＮＦａを均一に基体に形成ザることができるように、
反応室の反応がス圧力を０．１〜１０トー／Ｌ、どじ、
印加ｍＪ’ｌＥヲ２００Ｖ 〜ＩＫＶとし、基体温度を
３００〜６００℃に限定したのであ ７− る。
の増加を削り、生産性を白土さ１士るととｂに、基体の
形状が複雑であつＣも微細でしかも緻密な組織を有する
被ＮＦａを均一に基体に形成ザることができるように、
反応室の反応がス圧力を０．１〜１０トー／Ｌ、どじ、
印加ｍＪ’ｌＥヲ２００Ｖ 〜ＩＫＶとし、基体温度を
３００〜６００℃に限定したのであ ７− る。
〔ツを明のＶ１体的説明〕
次に、この発明の被覆方法を図面どどもに説明づる。
第１図は、Ｔ Ｉ Ｎの薄膜を基体表面に被覆する場合
の被覆り法を示Ｊノローシートであり、第２図は、反応
室の断面図である。すなわち、金属ｌｉ源としてＴ１Ｃ
ｆ４を入れた容器１が、加熱容器２内に収容さねでいて
、前記容器１には還元ガスどじで１−１２ガスが供給さ
れるようになっていて１発生した’［ｉ Ｃ、Ｉ ４ガ
スはＮ２及び１１２ガスとともに反応ガスどして反応ｖ
３に送られるＪ−うに＜’ｔつでいる。この際、必要に
応じてＡｒやＣ１１４がスが加λられる。
の被覆り法を示Ｊノローシートであり、第２図は、反応
室の断面図である。すなわち、金属ｌｉ源としてＴ１Ｃ
ｆ４を入れた容器１が、加熱容器２内に収容さねでいて
、前記容器１には還元ガスどじで１−１２ガスが供給さ
れるようになっていて１発生した’［ｉ Ｃ、Ｉ ４ガ
スはＮ２及び１１２ガスとともに反応ガスどして反応ｖ
３に送られるＪ−うに＜’ｔつでいる。この際、必要に
応じてＡｒやＣ１１４がスが加λられる。
前記１に応室３内の反応ガス圧力は、反応室３−［一部
の４１１ガスロ５に接続された真空ポンプ（図示せず）
の１）１気吊ど前記反応室３内に流入される前記陵応ガ
ス吊を流吊訓４，５，６．及び７を夫々調節することに
より０．１・−１０１−−ルの適当ｆｃｉ：値に常に保
たれる。
の４１１ガスロ５に接続された真空ポンプ（図示せず）
の１）１気吊ど前記反応室３内に流入される前記陵応ガ
ス吊を流吊訓４，５，６．及び７を夫々調節することに
より０．１・−１０１−−ルの適当ｆｃｉ：値に常に保
たれる。
８−
前記下ＩＣノ４．Ｎ２及びトー１２ガスからなる反応ガ
ス（よ、反応室３で放電によりプラズマ化及び活性化さ
れ、反応室３内に陰極どじで装入された基体４の表面に
ＴｉＮの被覆層を形成せしめる。
ス（よ、反応室３で放電によりプラズマ化及び活性化さ
れ、反応室３内に陰極どじで装入された基体４の表面に
ＴｉＮの被覆層を形成せしめる。
反応後、反応ガスは前記真空ポンプにより反応室３の排
ガス［１５から排出されるが、前記真空ポンプの直前に
設けられたトラップ（図示ｌ！ず）で固形物及び反応ガ
ス中の塩素及びぞの他の生成ガスが除去される。しかし
、一部（よ反応ガス中に残存するので真空ポンプの直後
で完全に除去され大気中に放出されるようになっている
。
ガス［１５から排出されるが、前記真空ポンプの直前に
設けられたトラップ（図示ｌ！ず）で固形物及び反応ガ
ス中の塩素及びぞの他の生成ガスが除去される。しかし
、一部（よ反応ガス中に残存するので真空ポンプの直後
で完全に除去され大気中に放出されるようになっている
。
十記及応室３は、第２図に示されるような欄造になって
いる。
いる。
すなわち、図中６は真空容器であり、その側部には窓７
が設けられていて、ここから内部の放電状態が自由に観
測できるようになっている。前記真空容器６の−Ｆ部に
設（ｊられた排ガス口５は、真空ポンプ及び１へラップ
（何れも図示１ｉず）に接続されている１、８は真空容
器６内に設（Ｊられた内壁である１、前記内壁８は放電
の際の陽電極になっていて、内壁８内に装入された基体
４に均一な１−１Ｎの被覆−が形成されるように、前記
内壁８は円筒形状に形成されており、その上壁にはガス
流出口１０が多数個形成されている。
が設けられていて、ここから内部の放電状態が自由に観
測できるようになっている。前記真空容器６の−Ｆ部に
設（ｊられた排ガス口５は、真空ポンプ及び１へラップ
（何れも図示１ｉず）に接続されている１、８は真空容
器６内に設（Ｊられた内壁である１、前記内壁８は放電
の際の陽電極になっていて、内壁８内に装入された基体
４に均一な１−１Ｎの被覆−が形成されるように、前記
内壁８は円筒形状に形成されており、その上壁にはガス
流出口１０が多数個形成されている。
前記内壁８内の阜４＋４は、内壁８内の中央部に重直に
固定されＩ、：支柱９に等間隔をあＧ′Ｊで水平に固定
され−Ｃいる。前記支社９は放電の際の陰電極にくｆつ
Ｃいる。（、Ｙ、つて、基体４も陰電極となる。
固定されＩ、：支柱９に等間隔をあＧ′Ｊで水平に固定
され−Ｃいる。前記支社９は放電の際の陰電極にくｆつ
Ｃいる。（、Ｙ、つて、基体４も陰電極となる。
前記内壁８の底部及び支柱９とは夫々絶縁口１０により
電気的に絶縁されている。尚、基体４に均一４「被ｒｆ
ｉ層を形成さｔ！−るには、均一な状態で内壁ｊ（ど基
体４間に放電を行なわしめる必要があるので、このため
に内壁８と基体４及び支柱９とは、ＩＣＴｌ１以ト、好
ましくは４（２）以−Ｌ隔絶する必要がある。
電気的に絶縁されている。尚、基体４に均一４「被ｒｆ
ｉ層を形成さｔ！−るには、均一な状態で内壁ｊ（ど基
体４間に放電を行なわしめる必要があるので、このため
に内壁８と基体４及び支柱９とは、ＩＣＴｌ１以ト、好
ましくは４（２）以−Ｌ隔絶する必要がある。
前記支社９の下部に番よ、ドーナツ状のガス流出パイプ
１１が配されており、ここから、ＴｉＣＪ４゜Ｎ２．Ｎ
２からなる反応ガスあるいはＡｒガス等が反応室３内に
均一に噴射されるようになっている。
１１が配されており、ここから、ＴｉＣＪ４゜Ｎ２．Ｎ
２からなる反応ガスあるいはＡｒガス等が反応室３内に
均一に噴射されるようになっている。
反応室３は双子の如く構成されているので、内壁８ど基
体４間に２００Ｖ〜１にの電圧を印加して基体４周囲に
放電空間を形成１Ｊシめ−Ｃ１反応室３内の反応カスの
圧力を０．１−．１０トールに調整づれば、基体４の表
面には均質かつ均一な膜厚の被覆層が形成される。反応
後の反応ガスは、ｉ１１ガスロ５から真空ポンプにより
トラップを経て排気される。
体４間に２００Ｖ〜１にの電圧を印加して基体４周囲に
放電空間を形成１Ｊシめ−Ｃ１反応室３内の反応カスの
圧力を０．１−．１０トールに調整づれば、基体４の表
面には均質かつ均一な膜厚の被覆層が形成される。反応
後の反応ガスは、ｉ１１ガスロ５から真空ポンプにより
トラップを経て排気される。
次に、この発明の実施例について説明づる。
実施例１゜
高さ：４５ｍｍ。
外径ニア５耶φ、
内径：１２ｍｍφ、
材質：５ＫＤ１１
からなる環状金型に第１図及び第２図で説明した装置に
よりＴｉＮの被覆層を以下の手順で形成した。
よりＴｉＮの被覆層を以下の手順で形成した。
まず、金型（基体）を支柱に取付けた後、反応室内を１
０− １−−ルに減圧し、その後、Ａｒガスを−１１− 反応室内圧力が１．２１・−ルになるように丁］ン１〜
ロールし４ｒがら７１人した。そして、金型を陰電極、
反応室内壁を陽電極にして、６００■の直流電圧を印加
して放電さ「ｌ、：。この時の金型温度は４１０℃Ｃ′
あった。次に、ガス成分比Ｔ ｉ ＣＪ ４ ： Ｉ−
＋２ ：Ｎ２＝ ｉ： ７： １，２の聞合反応ガスを
反応室に注入し、７０分間反応を続行した。この結果、
厚さ ５Ｉｔｍの均質なＴ ｉ Ｎの被覆層が金型表面
に均一に形成されたことが確認された。
０− １−−ルに減圧し、その後、Ａｒガスを−１１− 反応室内圧力が１．２１・−ルになるように丁］ン１〜
ロールし４ｒがら７１人した。そして、金型を陰電極、
反応室内壁を陽電極にして、６００■の直流電圧を印加
して放電さ「ｌ、：。この時の金型温度は４１０℃Ｃ′
あった。次に、ガス成分比Ｔ ｉ ＣＪ ４ ： Ｉ−
＋２ ：Ｎ２＝ ｉ： ７： １，２の聞合反応ガスを
反応室に注入し、７０分間反応を続行した。この結果、
厚さ ５Ｉｔｍの均質なＴ ｉ Ｎの被覆層が金型表面
に均一に形成されたことが確認された。
実施例２゜
内径： ＱＯＯ＋ｍｍφＸ １０００ｍｍの反応室の中
央部の６００ ｍｍφＸ ６００ｍｒｎの円形空間にｐ
ｉｏのグレードの超硬デツプＳＮＭΔ ４３２を８００
０個セットし、反応室内を０１ １−−ルに減圧し、そ
の後、Ａｒガスを反応室圧力が０９月〜−ルになるよう
にコントロールしてｔｌ−人した。次いで、超硬チップ
を陰電極とし、反応室内壁を陽電極として、ＩＫＶの直
流電圧を３０分間印加（）放電させた。このとき、超硬
チップの温度は５５（１℃であった。その後、反応室内
圧力が０．５１−−ルとなるように、ガス成分比１２− ７’１ｃＪ４ ：Ｎ２ ：Ｎ２− １：１０： ３の混
合反応ガスを反応室に注入し、５０分間放電を続けた。
央部の６００ ｍｍφＸ ６００ｍｒｎの円形空間にｐ
ｉｏのグレードの超硬デツプＳＮＭΔ ４３２を８００
０個セットし、反応室内を０１ １−−ルに減圧し、そ
の後、Ａｒガスを反応室圧力が０９月〜−ルになるよう
にコントロールしてｔｌ−人した。次いで、超硬チップ
を陰電極とし、反応室内壁を陽電極として、ＩＫＶの直
流電圧を３０分間印加（）放電させた。このとき、超硬
チップの温度は５５（１℃であった。その後、反応室内
圧力が０．５１−−ルとなるように、ガス成分比１２− ７’１ｃＪ４ ：Ｎ２ ：Ｎ２− １：１０： ３の混
合反応ガスを反応室に注入し、５０分間放電を続けた。
この結果、超硬デツプ表面には、６μの均質なＴ ’＋
Ｎの被覆層が形成された。尚、形成された被覆層の被
覆場所によるバラツキは少なく、厚みは±０．７μ以内
におさまった。さらに、この超硬チップと同−Ｍ祠で被
覆を行なわない比較試験片とについて、被削材：ＳＮＣ
Ｍ ８（ＨＢ ２３０）の合金鋼、切削速度： １５０
ｍ／ ｍ ｉ ｎ 、送り＋ ０．３ｍｍ／ｍｉｎ、切
り込み： ２ｍｍの条件で切削試験を行なった。この結
果、この発明の方法により被覆を施した超硬チップは比
較試験片に対して２倍以上の切削寿命を示すことが確認
された。
Ｎの被覆層が形成された。尚、形成された被覆層の被
覆場所によるバラツキは少なく、厚みは±０．７μ以内
におさまった。さらに、この超硬チップと同−Ｍ祠で被
覆を行なわない比較試験片とについて、被削材：ＳＮＣ
Ｍ ８（ＨＢ ２３０）の合金鋼、切削速度： １５０
ｍ／ ｍ ｉ ｎ 、送り＋ ０．３ｍｍ／ｍｉｎ、切
り込み： ２ｍｍの条件で切削試験を行なった。この結
果、この発明の方法により被覆を施した超硬チップは比
較試験片に対して２倍以上の切削寿命を示すことが確認
された。
この発明において、ＴｉＮの被覆層を工具鋼や高速麻調
あるいは超硬合金の表面に形成１−る場合にＧＪ、、反
応室内に注入する混合反応ガスをモル比て・、Ｔ’ ｉ
Ｃ，Ｉ４： １−１２： Ｎ２ ＝ １： ５〜１０
： １，０〜５．０に一１ント・ロールするのがりＹま
しい。
あるいは超硬合金の表面に形成１−る場合にＧＪ、、反
応室内に注入する混合反応ガスをモル比て・、Ｔ’ ｉ
Ｃ，Ｉ４： １−１２： Ｎ２ ＝ １： ５〜１０
： １，０〜５．０に一１ント・ロールするのがりＹま
しい。
ＴｉＣＪ４に対して１−１２を５〜・１０倍流１のは、
１− Ｉ Ｃ，１＋を希薄にさせ、ｌｉ素の基体への衝
撃を柔げるどどもに、塩素をできるだけ塩素ガスとしＣ
存在させずに１易化水素にするためである。
１− Ｉ Ｃ，１＋を希薄にさせ、ｌｉ素の基体への衝
撃を柔げるどどもに、塩素をできるだけ塩素ガスとしＣ
存在させずに１易化水素にするためである。
一方、Ｎ２ガスのモル比をＴｉＣｌ２に対して１へ・５
、 Ｑと多くづるのは、基体の脱酸を防１１″するた
めで、（＾横向な意味で・は基体表面近傍を強い窒素雰
囲気にさらして部分的な窒化により塩素の基体への衝撃
を柔げ、微細でしかも格子欠陥の少ないＦｉＮ被覆層を
形成せしめるためである。尚、ＮノガスＬル比を５．Ｏ
Ｊ、り多くすると、ＴｉＮのｈｈｉ層の緻密ＩＣ［及び
１１着力が劣下し、ビッカース硬１ｍで２０００ｋａ
／ ｍｍ ２以上の硬さの被覆層を１ｑることが田龍ど
＜Ｔるからである。
、 Ｑと多くづるのは、基体の脱酸を防１１″するた
めで、（＾横向な意味で・は基体表面近傍を強い窒素雰
囲気にさらして部分的な窒化により塩素の基体への衝撃
を柔げ、微細でしかも格子欠陥の少ないＦｉＮ被覆層を
形成せしめるためである。尚、ＮノガスＬル比を５．Ｏ
Ｊ、り多くすると、ＴｉＮのｈｈｉ層の緻密ＩＣ［及び
１１着力が劣下し、ビッカース硬１ｍで２０００ｋａ
／ ｍｍ ２以上の硬さの被覆層を１ｑることが田龍ど
＜Ｔるからである。
Ｊ、た、上記方ｄ１では、反応ガス及び基体に悪影響を
Ｊ３よぼさないがスを反応室に添加し、予め、基体温度
を胃温さけでおくこと、及び前記添加ガスの衝撃により
基体表面をクリーニングし、基体と被覆層との付着強度
を良くする前処理が必要とべ象る。
Ｊ３よぼさないがスを反応室に添加し、予め、基体温度
を胃温さけでおくこと、及び前記添加ガスの衝撃により
基体表面をクリーニングし、基体と被覆層との付着強度
を良くする前処理が必要とべ象る。
十ｎ＋：実施例は、基１本表面にＴｉＮの被覆層を形成
づる場合ぐあるが、■（以外の周期律表の４ａ欣金ＩＨ
Ｋの窒化物からなる被ｒＭ層を形成ηることし勿論可能
である。
づる場合ぐあるが、■（以外の周期律表の４ａ欣金ＩＨ
Ｋの窒化物からなる被ｒＭ層を形成ηることし勿論可能
である。
（総括的効果）
以上説明したように、この発明によねば、基体が複雑な
旧状であっても、均質かつ均一な膜厚の窒化物の被覆層
を低温で形成することができるという極めて有用な効果
がもたらされる。
旧状であっても、均質かつ均一な膜厚の窒化物の被覆層
を低温で形成することができるという極めて有用な効果
がもたらされる。
第１図は、このｔｔ用の被覆ｊノ法を示づフローシー１
・ぐあり、第２図は、第１図に１３ Ｌ−Ｊる反応室の
断面図である。図面において、 １・・・容器 ２・・・加熱容器 ３・・・反応室 ４・・・基体 ５・・・４３１）Ｉスロ ６・・・真空容器７・・・窓
８・・・内壁 ９・・・支柱 １０・・・ガス流出口 出願人 三菱金属株式会ネ■ 代理人 富 １） 和 夫 外１名
・ぐあり、第２図は、第１図に１３ Ｌ−Ｊる反応室の
断面図である。図面において、 １・・・容器 ２・・・加熱容器 ３・・・反応室 ４・・・基体 ５・・・４３１）Ｉスロ ６・・・真空容器７・・・窓
８・・・内壁 ９・・・支柱 １０・・・ガス流出口 出願人 三菱金属株式会ネ■ 代理人 富 １） 和 夫 外１名
Claims (1)
- ０．１〜１０トールに減圧した反応室内に装入した基体
を陰極とし、これに２００ｖ〜１Ｋｖの電圧を印加して
前記基体周囲に放電空間を形成せしめて前記基体の温度
を３００〜６００℃どし、前記放電空間に周期律表の４
ａ族金属の化合物と水素と窒素どを主成分とする反応ガ
スを送り込んで化学反応させることによって前記基体の
表面に同４ａ族金属の窒化物からなる被覆層を形成させ
ることを特徴と１−る金属窒化物による基体表面被覆方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7471984A JPS6036665A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 金属窒化物による基体表面被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7471984A JPS6036665A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 金属窒化物による基体表面被覆方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7371478A Division JPS552715A (en) | 1978-06-20 | 1978-06-20 | Coating method for base material surface with metallic nitride |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036665A true JPS6036665A (ja) | 1985-02-25 |
| JPH0118150B2 JPH0118150B2 (ja) | 1989-04-04 |
Family
ID=13555305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7471984A Granted JPS6036665A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 金属窒化物による基体表面被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6036665A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360285A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Oriental Eng Kk | プラズマ蒸着式基体表面被覆方法 |
| JPS6360282A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Oriental Eng Kk | プラズマ蒸着式基体表面被覆方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4983679A (ja) * | 1972-12-19 | 1974-08-12 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7471984A patent/JPS6036665A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4983679A (ja) * | 1972-12-19 | 1974-08-12 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360285A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Oriental Eng Kk | プラズマ蒸着式基体表面被覆方法 |
| JPS6360282A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Oriental Eng Kk | プラズマ蒸着式基体表面被覆方法 |
| JPH0119468B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1989-04-11 | Oriental Engineering Co | |
| JPH0119469B2 (ja) * | 1986-08-29 | 1989-04-11 | Oriental Engineering Co |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0118150B2 (ja) | 1989-04-04 |
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