JP2001329360A - Work with hard coating, and method of working the same - Google Patents
Work with hard coating, and method of working the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、様々な機器・機構
の構成部品、工具又は治具等として使用するために硬質
皮膜を有するワーク、及びその硬質皮膜ワークを素材か
ら加工するための方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work having a hard coating for use as a component, a tool or a jig of various devices and mechanisms, and a method for processing the hard coating work from a material. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より圧電振動子の製造工程において
は、圧電振動片を収納した多数の比較的小さいベースを
バッチ処理のために、例えば図６Ａに示すような平板状
のトレイ１を用いて保持する。トレイ１の表面には、図
６Ｂ、図７Ａに示すように概ね矩形の凹部２、２が多数
形成され、その中にそれぞれ１個の圧電振動片を収納し
たベース３、３が収容される。このトレイには、高い加
工精度に加えて、製造プロセスでの高温、雰囲気等の環
境に対する耐熱性、耐食性等の化学的安定性や、摺動、
摩擦等に対する耐摩耗性等の物理的特性が要求される。
しかしながら、このような耐久性を満足する材質の単素
材（例えば、一枚の厚い板材）から前記トレイを機械加
工により製造することは、通常よりも高い加工技術及び
長い加工時間を要し、切削工具の寿命が短縮されること
から、生産性が低く、製造コストが高くなる。そこで、
従来は、それぞれエッチング等により所望の形状寸法に
加工した複数の薄板４、４を貼り合わせることにより、
図６Ｃ、図７Ｂに示すような積層構造のトレイを製造し
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a piezoelectric vibrator, for example, a flat tray 1 as shown in FIG. Hold. As shown in FIGS. 6B and 7A, a large number of generally rectangular concave portions 2 and 2 are formed on the surface of the tray 1, and the bases 3 and 3 each storing one piezoelectric vibrating piece are stored therein. In addition to high processing accuracy, this tray has chemical stability such as heat resistance, corrosion resistance, etc. against high temperatures, atmospheres, etc. in the manufacturing process, sliding,
Physical characteristics such as abrasion resistance to friction and the like are required.
However, manufacturing the tray from a single material (for example, one thick plate material) that satisfies such durability by machining requires a higher processing technique and a longer processing time than usual, and requires cutting. Since the tool life is shortened, productivity is low and manufacturing cost is high. Therefore,
Conventionally, by laminating a plurality of thin plates 4, 4 each processed into a desired shape and size by etching or the like,
A tray having a laminated structure as shown in FIGS. 6C and 7B is manufactured.
【０００３】他方、従来より、比較的加工の容易な軽量
化材料であるアルミニウム、ジュラルミン等のアルミニ
ウム合金の素材に耐久性や硬度等の機械的特性を付与す
るために、アルマイト処理等の様々な表面加工が一般に
行われている。電気を使わずに薬品の還元力を利用した
無電解ニッケル処理では、ニッケル被膜を素材表面に還
元析出させて、耐食性及び硬度を向上させている。タフ
ラム処理では、ベースとなる硬質アルマイトにテフロン
（登録商標）を含浸させることにより、耐摩耗性、耐食
性、電気的絶縁性等に優れ、滑らかで硬い表面の高機能
複合膜が得られる。On the other hand, conventionally, in order to impart mechanical properties such as durability and hardness to aluminum alloy materials such as aluminum and duralumin, which are relatively light-weight materials that are relatively easy to process, various processes such as alumite treatment have been used. Surface processing is generally performed. In the electroless nickel treatment using the reducing power of a chemical without using electricity, a nickel coating is reduced and deposited on the surface of a material to improve corrosion resistance and hardness. In the taffram treatment, a hard anodized base is impregnated with Teflon (registered trademark), whereby a high-performance composite film having a smooth and hard surface having excellent abrasion resistance, corrosion resistance, electrical insulation properties, and the like can be obtained.
【０００４】また、ステンレス鋼及びその他の一般鋼材
では、錆止めとして無電解ＮｉＰめっき、Ｃｒめっき、
光沢クロメート（ユニクロめっき）、クロメート等の各
種めっきが一般に行われ、また表面硬度・耐摩耗性を向
上させるために、ハードクロムめっき、窒化チタンめっ
き、レイデント、イオン窒化等の手法が広く行われてい
る。更に最近では、真空アーク放電を利用してターゲッ
ト（カソード）の皮膜材料を蒸気化・イオン化し、ワー
ク表面に密着力に優れた各種硬質皮膜を形成するアーク
イオンプレーティング（ＡＩＰ）法が知られている。In stainless steel and other general steel materials, electroless NiP plating, Cr plating,
Various types of plating such as bright chromate (unichrome plating) and chromate are generally performed, and methods such as hard chrome plating, titanium nitride plating, radent, and ion nitriding are widely used to improve surface hardness and wear resistance. I have. More recently, an arc ion plating (AIP) method has been known which vaporizes and ionizes a coating material of a target (cathode) using vacuum arc discharge to form various hard coatings having excellent adhesion on a work surface. ing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の積層構造のトレイは、貼り合わせる各薄板４を
コイル材から引き出して所定の外形寸法に裁断している
ため、その残留応力で反りが生じ易いという問題があ
る。また、平坦にして一体に貼り合わせた後も、使用中
高温に長時間又は繰り返し晒されると、反りを生じたり
剥がれたりする虞があり、そのために寿命が短縮されて
コストの増大を招き、又は使用条件・範囲が制限される
結果となる。更に、積層した各薄板間に水分や処理液が
侵入して腐食したり、使用中に好ましくないガスを発生
させる虞がある。However, in the above-described tray having the conventional laminated structure, since the thin plates 4 to be bonded are drawn out of the coil material and cut into predetermined dimensions, warpage occurs due to the residual stress. There is a problem that it is easy. Also, even after being flattened and bonded together, if it is exposed to a high temperature for a long time or repeatedly during use, there is a possibility that it may be warped or peeled off, thereby shortening the service life and increasing the cost, or As a result, the use conditions and range are limited. Further, there is a possibility that moisture or a processing liquid may enter between the laminated thin plates to cause corrosion or generate an undesirable gas during use.
【０００６】また、特に圧電振動子を構成するベースや
蓋等のような微小な物品を保持する場合、十分な貼り合
わせ精度を得ることが困難である。しかも、各薄板４の
エッチング加工面は比較的粗く、図６Ｃ、図７Ｂに示す
ような突起５、５が残存し易いため、圧電振動片を凹部
に出し入れする際に引っ掛けたり損傷する虞がある。特
に図７Ｂでは、ベース３に蓋７を低融点ガラス等の接着
剤６で接着する際に、ベース３の下側になる蓋７を収容
するための段差８が、凹部２の底部に形成されている
が、これに接着剤が付着する虞があるので好ましくな
い。これらの問題を回避するために凹部２の寸法を大き
くすれば、トレイ全体が大きくなり又は１枚のトレイに
保持し得るベースの個数が減って、生産性を低下させる
と共に、蓋７とベース３相互の位置決め精度が低下し、
封止不良を生じ易くなるという問題が生じる。[0006] In addition, it is difficult to obtain a sufficient bonding accuracy, particularly when a minute article such as a base or a lid constituting the piezoelectric vibrator is held. In addition, the etched surface of each thin plate 4 is relatively rough, and the projections 5 and 5 as shown in FIGS. 6C and 7B are likely to remain. . In particular, in FIG. 7B, when the lid 7 is adhered to the base 3 with an adhesive 6 such as low-melting glass, a step 8 for accommodating the lid 7 below the base 3 is formed at the bottom of the recess 2. However, there is a possibility that an adhesive may adhere to this, which is not preferable. If the size of the concave portion 2 is increased to avoid these problems, the entire tray becomes large or the number of bases that can be held in one tray is reduced, thereby lowering the productivity and reducing the lid 7 and the base 3. Mutual positioning accuracy decreases,
There is a problem that sealing failure is likely to occur.
【０００７】そこで、アルミニウム、ジュラルミン等の
アルミニウム合金のような比較的加工性の良い材料を素
材として、これに上述した従来の表面加工方法を適用
し、硬質皮膜を形成して必要な耐久性を有するワークを
製造する方法が考えられる。しかしながら、アルマイト
処理、無電解ニッケル処理又はタフラム処理による皮膜
は耐熱性に欠け、３００℃程度の高温で皮膜の変色・剥
離、クラックを発生させるという問題がある。特にアル
マイト皮膜はガス吸着性を有するので、真空チャンバ内
等で使用する場合には吸着したガスが放出されて、所望
の真空度が得られない。更に、例えば上述したベースの
トレイに使用した場合には、放出されたガスが圧電振動
子の励振電極に吸着され、良好なエージング特性が得ら
れなくなる虞がある。また、アルマイト処理及びタフラ
ム処理による皮膜は非導電性のため、静電気等が発生
し、保持している物品が貼り付く等の不都合を生じる虞
がある。更に、タフラム処理では膜厚が比較的厚く、か
つ均一に制御し難いので、成膜後のワークの寸法精度を
確保できないという問題がある。Therefore, a material having relatively good workability, such as aluminum or an aluminum alloy such as duralumin, is used as a raw material, and the above-mentioned conventional surface processing method is applied thereto to form a hard film and obtain necessary durability. A method of manufacturing a workpiece having the same is conceivable. However, a film formed by alumite treatment, electroless nickel treatment or tufram treatment lacks heat resistance, and has a problem that at a high temperature of about 300 ° C., discoloration, peeling, and cracking of the film occur. In particular, since the alumite film has a gas adsorbing property, when used in a vacuum chamber or the like, the adsorbed gas is released and a desired degree of vacuum cannot be obtained. Furthermore, for example, when used for the above-described base tray, the released gas may be adsorbed to the excitation electrode of the piezoelectric vibrator, and good aging characteristics may not be obtained. In addition, since the film formed by the alumite treatment and the tuffram treatment is non-conductive, static electricity or the like is generated, which may cause inconvenience such as sticking of the held article. Furthermore, since the thickness of the film is relatively large and it is difficult to uniformly control the film thickness in the tufram process, there is a problem that the dimensional accuracy of the workpiece after the film formation cannot be secured.
【０００８】代わりに、ステンレス鋼等の一般鋼材に使
用されているめっき法を適用した場合、ハードクロムめ
っきは剥離し易く、その破片が摺動面に侵入すると、か
じりを発生させるという問題がある。また、窒化チタン
めっきは、水分を引き付ける性質があるので、母材を腐
食させる虞がある。更に、３００℃を超える高温の使用
環境下では、母材がステンレス鋼であっても表面がかな
り酸化するという問題がある。また、特に窒化チタンコ
ーティングやニッケル燐めっきは、その光沢面の反射率
が高いため、顕微鏡作業や画像処理の場合には、作業者
の目の疲れ、判別の安定性に悪影響を与え、ベーキング
等の加熱処理では、高い熱反射率のために温度上昇に時
間を要し、生産性を低下させるという問題を生じる。When the plating method used for general steel materials such as stainless steel is applied instead, the hard chrome plating is easily peeled off, and there is a problem that when the fragments enter the sliding surface, galling occurs. . Moreover, since titanium nitride plating has a property of attracting moisture, it may corrode the base material. Furthermore, in a high-temperature use environment exceeding 300 ° C., there is a problem that even if the base material is stainless steel, the surface is considerably oxidized. In particular, titanium nitride coating and nickel-phosphorus plating have a high reflectance on the glossy surface, so that in the case of microscope work or image processing, the eyes of the worker are tired and the stability of discrimination is adversely affected, and baking and the like are performed. In the heat treatment of (1), there is a problem that it takes time to raise the temperature due to a high thermal reflectance, thereby lowering productivity.
【０００９】また、ＡＩＰ法は、寿命向上を目的に超硬
工具や鉄系材料の機械部品等にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ｃｒ
−Ｎ等の硬質皮膜を形成する方法として、既に工業的に
利用されている。しかしながら、例えば辻邦彦らによる
論文「ＡＩＰ法によるアルミニウム合金およびチタン合
金基板への硬質皮膜形成」（Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報Vol.4
2、No.1、1992、第57〜59頁）に記載されているよう
に、一般に鉄系材料に比して耐熱性の低いアルミニウ
ム、ジュラルミン等のアルミニウム系材料に適用する場
合には、入射するイオンのエネルギによりワークの温度
上昇をもたらすので、処理温度との関係上実用化には困
難がある。Further, the AIP method uses TiN, TiCN, Cr for mechanical parts such as cemented carbide tools and iron-based materials for the purpose of extending the life.
As a method of forming a hard coating such as -N, it is already industrially used. However, for example, a paper by Kunihiko Tsuji et al. “Formation of hard coating on aluminum alloy and titanium alloy substrates by AIP method” (R & D Kobe Steel Engineering Reports Vol.4)
2, No. 1, 1992, pp. 57-59), when applied to aluminum-based materials such as aluminum and duralumin, which generally have lower heat resistance than iron-based materials, Since the temperature of the work is raised by the energy of the ions, it is difficult to put the work into practical use in relation to the processing temperature.
【００１０】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、特に比較的精密かつ
／又は複雑な形状・寸法に加工可能であり、耐摩耗性等
の摺動特性、耐熱性・耐食性等の化学的安定性、及び密
着性に優れた硬質皮膜を有し、厳しい使用条件下でも反
り等の変形が少なく、十分な耐久性を発揮する共に広範
な用途に使用可能なワーク、及びその加工方法を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to be able to work with a relatively precise and / or complicated shape and dimensions, and to provide a slide with abrasion resistance and the like. Has a hard coating with excellent dynamic characteristics, chemical stability such as heat resistance and corrosion resistance, and adhesion, and has little deformation such as warpage even under severe use conditions. An object of the present invention is to provide a work that can be used and a processing method thereof.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本願発明者は、特に上記
ＡＩＰ法に着目して種々検討し、かつ試験を重ねた結
果、本発明を案出するに至ったものである。即ち、本発
明によれば、上記目的を達成するために、アークイオン
プレーティング（ＡＩＰ）法を用いて、金属材料からな
るワークの表面に軟質の窒化物薄膜を形成し、かつ前記
軟質の窒化物薄膜の上に硬質の窒化物薄膜を積層するこ
とにより、前記ワーク表面に硬質皮膜を形成することを
特徴とする硬質皮膜ワークの加工方法が提供される。The inventor of the present invention has made various investigations, especially focusing on the above-mentioned AIP method, and as a result of repeated tests, the present inventors have devised the present invention. That is, according to the present invention, in order to achieve the above object, a soft nitride thin film is formed on the surface of a work made of a metal material by using an arc ion plating (AIP) method, and the soft nitride film is formed. A method for processing a hard film work is characterized in that a hard film is formed on the surface of the work by laminating a hard nitride film on the object thin film.
【００１２】軟質の窒化物薄膜の形成は、窒化物薄膜と
母材間の熱膨張率差を軟質の窒化物薄膜の柔軟性で吸収
でき、ワークの材質に拘わらず、従来の鉄系材料だけで
なくアルミニウム系材料又はマグネシウム系材料のワー
クについても、密着性良く成膜することができる。更に
その上には、硬質の窒化物薄膜を密着性良く成膜できる
ので、耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐食性等の
化学的安定性に優れた硬質皮膜を全体として密着性良く
ワーク表面に形成することができる。The soft nitride thin film can be formed by absorbing the difference in the coefficient of thermal expansion between the nitride thin film and the base material by the flexibility of the soft nitride thin film. Alternatively, a film of aluminum-based material or magnesium-based material can be formed with good adhesion. Furthermore, a hard nitride thin film can be formed thereon with good adhesion, so that a hard film excellent in mechanical properties such as wear resistance and heat stability, and chemical stability such as corrosion resistance as a whole has good adhesion. It can be formed on the work surface.
【００１３】或る実施例では、複数の軟質の窒化物薄膜
と硬質の窒化物薄膜とを交互に積層して硬質皮膜を形成
することにより、硬質皮膜の密着性及び耐久性を向上さ
せることができる。In one embodiment, a plurality of soft nitride thin films and hard nitride thin films are alternately laminated to form a hard film, thereby improving the adhesion and durability of the hard film. it can.
【００１４】別の実施例では、硬質の窒化物薄膜の上
に、それより更に硬質の仕上げ用窒化物薄膜を積層する
ことにより、硬質皮膜の耐久性及び耐摩耗性、をより一
層向上させることができる。In another embodiment, the durability and wear resistance of the hard coating are further improved by laminating a harder finishing nitride thin film on the hard nitride thin film. Can be.
【００１５】軟質の窒化物薄膜は、比較的低いバイアス
電圧をワークに印加して成膜し、硬質の窒化物薄膜は、
それより高いバイアス電圧をワークに印加して成膜する
ことができ、それにより硬さの異なる複数の窒化物薄膜
を容易に積層することができる。また、仕上げ用窒化物
薄膜は、硬質の窒化物薄膜の場合よりも大きいバイアス
電圧をワークに印加することにより、又は同じバイアス
電圧をより長時間ワークに印加することにより、容易に
形成することができる。A soft nitride thin film is formed by applying a relatively low bias voltage to a work, and a hard nitride thin film is formed by:
A higher bias voltage can be applied to the workpiece to form a film, whereby a plurality of nitride thin films having different hardnesses can be easily laminated. Further, the finishing nitride thin film can be easily formed by applying a larger bias voltage to the work than in the case of the hard nitride thin film, or by applying the same bias voltage to the work for a longer time. it can.
【００１６】或る実施例では、更にワークを加熱する過
程を含むことにより、その表面に形成される窒化物薄膜
の成長を促進することができる。In one embodiment, the growth of the nitride thin film formed on the surface can be promoted by further including a step of heating the work.
【００１７】また、或る実施例では、カソードにＣｒ、
Ｔｉ、若しくは、ＴｉとＣ又はＡｌとの混合物からなる
ターゲットを配置し、かつ真空チャンバ内に窒素ガスを
導入して、アークイオンプレーティング法により窒化物
薄膜を形成することにより、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡ
ｌＮ、又はＣｒＮの硬質皮膜をワーク表面に形成するこ
とができる。In one embodiment, the cathode is made of Cr,
By placing a target made of Ti or a mixture of Ti and C or Al, and introducing a nitrogen gas into a vacuum chamber, and forming a nitride thin film by an arc ion plating method, TiN, TiCN, TiA
A hard coating of 1N or CrN can be formed on the work surface.
【００１８】別の実施例では、ワークの表面に硬質皮膜
を形成する前に、ワークを所望の寸法・形状に加工する
過程を更に有する。これにより、最終製品に所望の形状
・寸法が得られると共に、ＡＩＰ法による硬質皮膜は膜
厚が薄いので、高い形状・寸法精度が得られる。In another embodiment, the method further includes a step of processing the work into a desired size and shape before forming a hard film on the surface of the work. As a result, a desired shape and size can be obtained in the final product, and a hard film formed by the AIP method has a small thickness, so that high shape and dimensional accuracy can be obtained.
【００１９】更に、ワークを所望の寸法・形状に加工し
た後に、その残留応力を予め除去する過程を更に有する
と、最終製品のワークの使用時に、かかる残留応力によ
る変形や硬質皮膜の剥離等の不都合を防止することがで
きる。Further, if a process for removing the residual stress after processing the workpiece to a desired size and shape is further provided, when the workpiece of the final product is used, deformation due to the residual stress, peeling of the hard coating, and the like may occur. Inconvenience can be prevented.
【００２０】また、ワークを所望の寸法・形状に加工し
た後に、その表面に、例えば板材であればその両面に、
マイクロブラスト加工を行う過程を更に有すると、ワー
クの切削加工等による表面硬化層を薄くすると共に、応
力分布のむらを解消するなどして、即ち表面状態を整え
ることができ、その上に窒化物薄膜を良好な状態で付着
させることができる。マイクロブラスト加工は、ブラス
ト加工と異なり、加工面のきめを細かくでき、形状変化
がほとんど生じないので、寸法・形状精度低下の虞が無
い。Further, after the work is processed into a desired size and shape, the work is processed on its surface, for example, on both surfaces of a plate material.
Having a process of microblasting further reduces the thickness of the surface hardened layer due to cutting of the work and eliminates unevenness of stress distribution, that is, the surface condition can be adjusted, and the nitride thin film can be formed on top of it. Can be adhered in a good condition. Microblasting differs from blasting in that the texture of the machined surface can be made fine and there is almost no change in shape.
【００２１】本発明の別の側面によれば、金属材料から
なるワークの表面に、軟質の窒化物薄膜と硬質の窒化物
薄膜とを積層した硬質皮膜を有することを特徴とする硬
質皮膜ワークが提供される。このように硬さの異なる窒
化物薄の膜積構造からなる硬質皮膜は、ワークの材質に
拘わらず、その素材表面への密着性が良く、優れた耐摩
耗性等の機械的特性、耐熱性、耐食性等の化学的安定性
を有し、長寿命のワークが得られる。According to another aspect of the present invention, there is provided a hard film work characterized by having a hard film formed by laminating a soft nitride thin film and a hard nitride thin film on a surface of a work made of a metal material. Provided. The hard coating consisting of the nitride thin film structure with different hardness has good adhesion to the surface of the material, regardless of the material of the work, excellent mechanical properties such as abrasion resistance and heat resistance. It has chemical stability such as corrosion resistance and long-life work.
【００２２】この硬質皮膜が、複数の軟質の窒化物薄膜
と硬質の窒化物薄膜とを交互に重ねた積層膜であると、
耐久性が向上し、より高寿命のワークが得られる。更
に、硬質皮膜が、その表面に硬質の窒化物薄膜よりも硬
質の仕上げ用窒化物薄膜を更に有すると、より高い耐摩
耗性等の特性が得られる。When the hard film is a laminated film in which a plurality of soft nitride thin films and hard nitride thin films are alternately stacked,
The durability is improved and a work with a longer life can be obtained. Further, when the hard coating further has a finishing nitride thin film which is harder than the hard nitride thin film on its surface, higher properties such as wear resistance can be obtained.
【００２３】このような硬質皮膜を構成する窒化物薄膜
としては、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、又はＣｒＮ
が、所望の良好な機械的特性及び化学的安定性を発揮す
るので好ましい。ワークの素材を構成する金属材料とし
ては、アルミニウム、アルミニウム合金又はマグネシウ
ム合金が、所望の形状や寸法に高精度に加工し得る良好
な加工性を有することから好ましく、またステンレス鋼
は、その素材自体が剛性等の優れた特性を有するので好
ましい。As the nitride thin film constituting such a hard coating, TiN, TiCN, TiAlN, or CrN
Are preferred because they exhibit the desired good mechanical properties and chemical stability. As a metal material constituting the material of the work, aluminum, an aluminum alloy or a magnesium alloy is preferable because it has a good workability capable of processing into a desired shape and dimensions with high precision, and stainless steel is a material itself. Is preferred because it has excellent properties such as rigidity.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法により、Ａ
ＩＰ法を用いてワーク表面に硬質皮膜を形成するのに適
した成膜装置の基本的構成を概略的に示している。この
成膜装置は、真空チャンバ１０と、その内部に被加工材
料であるワーク１１を保持するための支持ベース１２
と、被膜材料であるターゲットとなるカソード１３とを
有する。支持ベース１２には、負のバイアス電圧を印加
するためのバイアス電源１４が接続されている。カソー
ド１３にはアーク電源１５の陰極が接続され、かつその
陽極はアノード（図示せず）に接続されている。また、
真空チャンバ１０には、ガス導入口１６及びガス排出口
１７が設けられ、それぞれ図示しないガス供給源及び排
気ポンプに接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG.
1 schematically shows a basic configuration of a film forming apparatus suitable for forming a hard film on a work surface using an IP method. This film forming apparatus includes a vacuum chamber 10 and a support base 12 for holding a workpiece 11 as a material to be processed therein.
And a cathode 13 serving as a target, which is a coating material. A bias power supply 14 for applying a negative bias voltage is connected to the support base 12. A cathode of an arc power supply 15 is connected to the cathode 13, and an anode thereof is connected to an anode (not shown). Also,
The vacuum chamber 10 is provided with a gas inlet 16 and a gas outlet 17 which are connected to a gas supply source and an exhaust pump (not shown), respectively.
【００２５】図２は、本発明を適用して硬質皮膜を表面
に形成したベース用のトレイを示している。本実施例の
トレイ１８は、図２Ａに示すように、概ね矩形をなす平
坦なアルミニウム板の一方の面に、多数のベースを載せ
るために多数の小さな凹部１９が形設されている。各凹
部１９は、図２Ｂ及びＣに良く示すように、その中に１
個のベース２０を収容するべく、それより僅かに大きい
寸法の長方形に形成し、かつベースの出し入れを容易に
するべく、側面を僅かに傾斜させかつ周辺に丸い切欠き
を設けている。FIG. 2 shows a base tray on which a hard film is formed on the surface by applying the present invention. As shown in FIG. 2A, the tray 18 of the present embodiment has a large number of small concave portions 19 formed on one surface of a flat rectangular aluminum plate for mounting a large number of bases. Each recess 19 has one therein, as best shown in FIGS. 2B and 2C.
The base 20 is formed into a rectangle having a slightly larger size to accommodate the individual bases 20, and has a slightly inclined side surface and a round cutout at the periphery to facilitate the access of the base.
【００２６】トレイ１８の全表面には、ＣｒＮからなる
硬質皮膜２１が約１〜３μｍの均一な厚さに形成されて
いる。硬質皮膜２１は、図３に示すように、トレイ１８
の素材であるアルミニウム板２２の表面に複数の比較的
軟質のＣｒＮ薄膜２３ａとそれより硬質のＣｒＮ薄膜２
３ｂとを交互に付着させ、かつ最も外側に更に硬質のＣ
ｒＮ薄膜２３ｃを被覆した積層膜からなる。比較的軟質
のＣｒＮ薄膜２３ａはアルミニウム素材のトレイ表面へ
の密着性が良く、その上に硬質のＣｒＮ薄膜を積層する
ことにより、全体として所望の良好な機械的特性及び化
学的安定性を発揮しかつ密着性の良い硬質皮膜２１が得
られる。On the entire surface of the tray 18, a hard film 21 made of CrN is formed with a uniform thickness of about 1 to 3 μm. The hard coating 21 is, as shown in FIG.
A plurality of relatively soft CrN thin films 23a and a harder CrN thin film 2 on the surface of an aluminum plate 22
3b alternately, and the outermost harder C
It is composed of a laminated film coated with the rN thin film 23c. The relatively soft CrN thin film 23a has good adhesion to the tray surface of the aluminum material, and when a hard CrN thin film is laminated thereon, it exhibits desired good mechanical properties and chemical stability as a whole. In addition, a hard coating 21 having good adhesion can be obtained.
【００２７】本実施例では、硬質皮膜２１を構成するＣ
ｒＮ薄膜の層数は２０〜６０位が適当である。しかし、
一般に前記硬質皮膜は、少なくとも軟質・硬質各１層の
窒化物薄膜で構成でき、ワークの素材、窒化物の組成及
び用途等の使用条件により適当に選択でき、また仕上げ
用窒化物薄膜も省略できるが、その層数が多くなる程耐
久性が増す。In the present embodiment, the C
The number of layers of the rN thin film is suitably about 20 to 60. But,
In general, the hard coating can be composed of at least one layer of soft and hard nitride thin films, and can be appropriately selected according to the working conditions such as the material of the work, the composition of the nitride and the application, and the nitride thin film for finishing can be omitted. However, the durability increases as the number of layers increases.
【００２８】硬質皮膜２１を形成する窒化物としては、
ＣｒＮ以外にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、又はＴｉＡｌＮ等が好
ましい。また、母材としては、本実施例のアルミニウム
以外に、同様に良好な加工性を有するジュラルミン等の
アルミニウム合金、及びマグネシウム合金や、剛性等に
優れたステンレス鋼が好ましい。As the nitride for forming the hard coating 21,
Other than CrN, TiN, TiCN, TiAlN, or the like is preferable. Further, as the base material, other than the aluminum of the present example, aluminum alloys such as duralumin, which also have good workability, magnesium alloys, and stainless steel excellent in rigidity are preferably used.
【００２９】図４は、本発明を適用した別のベース用ト
レイ２４を示している。このトレイは、図２のトレイと
同様に表面に硬質皮膜２５が形成されると共に、ベース
を収容するための凹部２６の底部に段差２７が形成され
ている。トレイ２４は、アルミニウム素材で形成されて
いるので、段差２７は所望の形状及び寸法に高精度に形
成できる。このため、図４Ｃに示すように、凹部２６の
中に、低融点ガラス等の接着剤３０を周縁部に付着させ
た蓋２８を下にして、その上にベース２９を収容し、更
にその上に適当な重さの重りを載せて加熱しても、接着
剤３０が段差２７やその付近の底部に付着する虞がな
い。FIG. 4 shows another base tray 24 to which the present invention is applied. This tray has a hard film 25 formed on the surface similarly to the tray of FIG. 2, and a step 27 is formed at the bottom of a concave portion 26 for accommodating a base. Since the tray 24 is formed of an aluminum material, the step 27 can be formed to a desired shape and size with high accuracy. For this reason, as shown in FIG. 4C, in the concave portion 26, the lid 28 having the adhesive 30 such as low melting point glass adhered to the peripheral portion is turned down, and the base 29 is accommodated thereon, and furthermore, Even if a weight having an appropriate weight is placed on the step and heated, there is no possibility that the adhesive 30 adheres to the step 27 or the bottom in the vicinity thereof.
【００３０】以下に、図１の成膜装置を用いて図２、図
４のトレイを加工する工程を、図５のフロー図を参照し
ながら説明する。先ず、メタルソー、プレス加工又はレ
ーザ加工等の従来手段を用いて、適当な厚さのアルミニ
ウム板を所望の形状・寸法に切り出す。プレス加工の場
合には、切り出したアルミニウム板を上下型間で加圧し
つつ加熱するテンションアニールにより、残留応力を除
去すると同時に、反り等の変形を解消して平坦性を確保
する。エンドミル削りを行う場合には、好ましくは２mm
以下のできる限り径の小さいエンドミルを、好ましくは
１万ｒｐｍ以上の高速回転で使用し、アルミニウム板の
残留応力をできり限り少なくする（ステップＳ１）。The process of processing the trays of FIGS. 2 and 4 using the film forming apparatus of FIG. 1 will be described below with reference to the flowchart of FIG. First, an aluminum plate having an appropriate thickness is cut into a desired shape and size by using a conventional means such as a metal saw, press working or laser processing. In the case of press working, residual stress is removed by tension annealing in which the cut aluminum plate is heated while being pressed between the upper and lower dies, and at the same time, deformation such as warpage is eliminated to ensure flatness. When end milling, preferably 2mm
The following end mill having a diameter as small as possible is used at a high speed rotation of preferably 10,000 rpm or more to reduce the residual stress of the aluminum plate as much as possible (Step S1).
【００３１】次に、アルミニウム板の両面にガラスビー
ズ、プラスチックビーズ等を用いてマイクロブラスト加
工を行い、アルミニウム板の表面硬化層を薄くすると共
に、応力分布のむらを解消して表面状態を整える。（ス
テップＳ２）。この前処理により表面状態を整えたアル
ミニウム板は、後の成膜処理のために整面処理する（ス
テップＳ３）。この整面処理は、前記加工時の残渣、加
工油等を除去するために洗浄する処理と、加熱により脱
ガス処理と、例えばＡｒを用いたイオンボンバードによ
るクリーニング処理とが含まれる。本実施例のアルミニ
ウムやジュラルミン等のアルミニウム合金の洗浄には、
ＩＰＡ／アセトン等で超音波を用いて洗浄する。脱ガス
処理は、例えば１．０６×１０-5Ｐａの真空中で約３０
０〜４００℃の温度で約１時間行う。イオンボンバード
は、例えば同じく１．０６×１０ -5Ｐａの真空中で約３
００〜６００℃の温度で約１０分間行う。Next, glass beads were placed on both sides of the aluminum plate.
Micro blasting using
When the surface hardened layer of the aluminum plate is thinned
Then, the surface state is adjusted by eliminating the unevenness of the stress distribution. (S
Step S2). This pretreatment makes the surface condition
The minium plate is subjected to surface smoothing processing for later film forming processing (
Step S3). This surface smoothing treatment is performed by using
Cleaning process to remove industrial oil, etc.
Gas treatment and ion bombardment using, for example, Ar
Cleaning process. Aluminum of the present embodiment
For cleaning aluminum alloys such as aluminum and duralumin,
The substrate is washed with ultrasonic waves using IPA / acetone or the like. Degassing
The processing is, for example, 1.06 × 10-FiveAbout 30 in a vacuum of Pa
Perform at a temperature of 0 to 400 ° C. for about 1 hour. AEON Bombard
Is, for example, 1.06 × 10 -FiveAbout 3 in Pa vacuum
Perform at a temperature of 00-600 ° C. for about 10 minutes.
【００３２】尚、上述したように加工したアルミニウム
板は、次に硬質皮膜を形成する工程に入るまで、窒化物
薄膜の形成に好ましくない酸化を避けるために、できる
限り大気中に晒さないことが好ましい。また、上記エン
ドミル削り等の加工中に加工油を使用する場合には、極
力硫黄分の少ないものを使用することが好ましく、アル
ミニウム板に硫黄分が残っている場合には、後のイオン
ボンバードによる表面クリーニング工程でアルミニウム
板表面に異常放電が発生し、母材に腐食痕が生じてしま
う虞がある。The aluminum plate processed as described above should not be exposed to the air as much as possible, in order to avoid oxidation unfavorable for the formation of a nitride thin film, until the next step of forming a hard coating. preferable. Further, when using a processing oil during processing such as the end mill cutting, it is preferable to use one having a low sulfur content as much as possible, and when the sulfur content remains on the aluminum plate, a subsequent ion bombardment is used. In the surface cleaning step, abnormal discharge may occur on the surface of the aluminum plate, and corrosion marks may be formed on the base material.
【００３３】次に、図１の成膜装置を用いて、アルミニ
ウム板表面に硬質皮膜２１を形成する。ＣｒＮ薄膜を形
成するために、カソード１３にＣｒターゲットを使用
し、かつ１Ｐａ程度に減圧した真空チャンバ１０内にガ
ス導入口１６から窒素ガスを導入する。アーク電源１５
からカソード１３に所定の電圧を印加すると、Ｃｒター
ゲット表面にアークスポットが生じ、該表面からＣｒが
蒸発しかつプラズマ中で正イオン化される。図示しない
ヒータでワーク即ちアルミニウム板１１を加熱しつつ、
バイアス電源１４から支持ベース１２に所定のバイアス
電圧を印加すると、前記Ｃｒイオンが導入ガスのＮ2 と
結合して、アルミニウム板表面にＣｒＮ薄膜を形成す
る。本実施例のようなアルミニウムの場合には、約４０
０℃の耐熱性があり、耐熱ステンレス鋼を用いた場合に
は、約１０００℃の環境下でも使用できる。Next, a hard film 21 is formed on the surface of the aluminum plate using the film forming apparatus shown in FIG. In order to form a CrN thin film, a Cr target is used for the cathode 13 and a nitrogen gas is introduced from the gas inlet 16 into the vacuum chamber 10 which is reduced to about 1 Pa. Arc power supply 15
When a predetermined voltage is applied to the cathode 13 from above, an arc spot is generated on the surface of the Cr target, and Cr evaporates from the surface and is positively ionized in the plasma. While heating the work, that is, the aluminum plate 11 by a heater (not shown),
When a predetermined bias voltage is applied to the support base 12 from a bias power source 14, the Cr ions combine with N 2 for introducing gas to form a CrN film on the aluminum plate surface. In the case of aluminum as in this embodiment, about 40
It has a heat resistance of 0 ° C., and when heat-resistant stainless steel is used, it can be used under an environment of about 1000 ° C.
【００３４】最初に、比較的低いバイアス電圧を印加し
て、軟質のＣｒＮ薄膜をアルミニウム板表面に形成する
（ステップＳ４）。軟質のＣｒＮ薄膜とアルミニウム板
とは熱膨張率の差が比較的小さいので、良好な密着性が
得られる。次に比較的高いバイアス電圧を印加すること
により、前記軟質のＣｒＮ薄膜の上に硬質のＣｒＮ薄膜
を付着させる（ステップＳ５）。このような積層構造に
することにより、熱膨張係数の差が大きい硬質のＣｒＮ
薄膜をアルミニウム板表面に、軟質のＣｒＮ薄膜を介し
て密着性良く成膜することができる。First, a relatively low bias voltage is applied to form a soft CrN thin film on the surface of the aluminum plate (step S4). Since the difference in coefficient of thermal expansion between the soft CrN thin film and the aluminum plate is relatively small, good adhesion can be obtained. Next, a hard CrN thin film is deposited on the soft CrN thin film by applying a relatively high bias voltage (step S5). With such a laminated structure, hard CrN having a large difference in thermal expansion coefficient is used.
A thin film can be formed on an aluminum plate surface with good adhesion via a soft CrN thin film.
【００３５】ステップＳ４及びステップＳ５を複数回繰
り返して、多数の軟質のＣｒＮ薄膜と硬質のＣｒＮ薄膜
とを交互に積層した後、更に高いバイアス電圧を印加
し、この積層構造の上に更に硬質の仕上げ用ＣｒＮ薄膜
を成膜する（ステップＳ６）ことにより、所望のトレイ
が完成する。より硬質の仕上げ用ＣｒＮ薄膜は、前記硬
質のＣｒＮ薄膜と同じバイアス電圧をより長時間印加す
ることによっても、形成することができる。Steps S4 and S5 are repeated a plurality of times to alternately laminate a large number of soft CrN thin films and hard CrN thin films, and then apply a higher bias voltage to apply a further hard bias on the laminated structure. By forming a finishing CrN thin film (Step S6), a desired tray is completed. A harder finishing CrN thin film can also be formed by applying the same bias voltage as the hard CrN thin film for a longer time.
【００３６】硬質皮膜全体として膜厚１〜３μｍ程度
に、ＣｒＮ薄膜を２０〜６０層程度に積層するのが好ま
しく、またその表面硬度は１２００〜１６００ＨＶ程度
となる。ＴｉＡｌＮ薄膜の場合も２０〜６０層程度に積
層するのが好ましく、その表面硬度は２２００〜２９０
０ＨＶ程度となる。It is preferable to laminate the CrN thin film in a thickness of about 20 to 60 and a surface hardness of about 1200 to 1600 HV. In the case of a TiAlN thin film, it is preferable to laminate about 20 to 60 layers, and its surface hardness is 2200 to 290.
It is about 0HV.
【００３７】（実施例１）図１の成膜装置を以下の成膜
条件で使用して、図２Ａのアルミニウム素材のトレイに
ＴｉＡｌＮからなる硬質皮膜を形成した。硬質皮膜は、
下記バイアス電圧及び時間のととを交互に１２回繰
り返して、軟質のＴｉＡｌＮ薄膜と硬質のＴｉＡｌＮ薄
膜とを各１２層交互に積層し、その上に仕上げ用ＴｉＡ
ｌＮ薄膜を形成した。 ターゲット ： ＴｉとＡｌとの混合物 導入ガス及び流量 ： 窒素、１Ｌ／分（大気圧換算） 真空チャンバ内圧力 ： １．４２５×１０-4Ｐａ バイアス電圧及び時間：軟質膜 ４０Ｖ× ５分 硬質膜 ７０Ｖ× ５分 仕上げ膜 ８０Ｖ×６０分Example 1 A hard film made of TiAlN was formed on the aluminum tray shown in FIG. 2A by using the film forming apparatus shown in FIG. 1 under the following film forming conditions. The hard coating is
The following bias voltage and time are alternately repeated twelve times, so that a soft TiAlN thin film and a hard TiAlN thin film are alternately laminated in each of 12 layers, and a finishing TiA is formed thereon.
An 1N thin film was formed. Target: mixture of Ti and Al Introduced gas and flow rate: nitrogen, 1 L / min (atmospheric pressure conversion) Vacuum chamber pressure: 1.425 × 10 −4 Pa Bias voltage and time: soft film 40 V × 5 minutes hard film 70 V × 5 minutes Finished film 80V × 60 minutes
【００３８】（実施例２）図１の成膜装置を以下の成膜
条件で使用して、図２Ａのステンレス鋼（ＳＵＳ）素材
のトレイにＣｒＮからなる硬質皮膜を形成した。硬質皮
膜は、下記バイアス電圧及び時間のととを交互に１
０回繰り返して、軟質のＣｒＮ薄膜と硬質のＣｒＮ薄膜
とを各１０層交互に積層し、その上に仕上げ用ＣｒＮ薄
膜を形成した。 ターゲット ： Ｃｒ 導入ガス及び流量 ： 窒素、１Ｌ／分（大気圧換算） 真空チャンバ内圧力 ： １．５×１０-4Ｐａ バイアス電圧及び時間：軟質膜 ４０Ｖ× ５分 硬質膜 ７０Ｖ× ５分 仕上げ膜 ８０Ｖ×３０分Example 2 Using the film forming apparatus of FIG. 1 under the following film forming conditions, a hard film made of CrN was formed on a stainless steel (SUS) material tray of FIG. 2A. The hard coating is alternately set to the following bias voltage and time for 1
By repeating 0 times, a soft CrN thin film and a hard CrN thin film were alternately laminated in ten layers each, and a finishing CrN thin film was formed thereon. Target: Cr Introduced gas and flow rate: Nitrogen, 1 L / min (atmospheric pressure conversion) Vacuum chamber pressure: 1.5 × 10 −4 Pa Bias voltage and time: Soft film 40 V × 5 minutes Hard film 70 V × 5 minutes Finished film 80V x 30 minutes
【００３９】（実施例３）図１の成膜装置を以下の成膜
条件で使用して、図２Ａのステンレス鋼素材のトレイに
ＴｉＡｌＮからなる硬質皮膜を形成した。硬質皮膜は、
下記バイアス電圧及び時間のととを交互に２０回繰
り返して、軟質のＴｉＡｌＮ薄膜と硬質のＴｉＡｌＮ薄
膜とを各２０層交互に積層し、その上に仕上げ用ＴｉＡ
ｌＮ薄膜を形成した。 ターゲット ： ＴｉとＡｌとの混合物 導入ガス及び流量 ： 窒素、１Ｌ／分（大気圧換算） 真空チャンバ内圧力 ：軟質・硬質膜 １．５×１０-4Ｐａ 仕上げ膜 １．４２５×１０-4Ｐａ バイアス電圧及び時間：軟質膜 ４０Ｖ× ２分 硬質膜 ７０Ｖ× ３分 仕上げ膜 ７０Ｖ×６０分Example 3 Using the film forming apparatus shown in FIG. 1 under the following film forming conditions, a hard film made of TiAlN was formed on the stainless steel material tray shown in FIG. 2A. The hard coating is
The following bias voltage and time are alternately repeated 20 times, and a soft TiAlN thin film and a hard TiAlN thin film are alternately laminated in a thickness of 20 layers, respectively, and a TiO for finishing is formed thereon.
An 1N thin film was formed. Target: mixture of Ti and Al Introduced gas and flow rate: nitrogen, 1 L / min (atmospheric pressure conversion) Vacuum chamber pressure: soft / hard film 1.5 × 10 −4 Pa Finished film 1.425 × 10 −4 Pa Bias voltage and time: Soft film 40V × 2 minutes Hard film 70V × 3 minutes Finished film 70V × 60 minutes
【００４０】（実施例４）図１の成膜装置を以下の成膜
条件で使用して、図２Ａのアルミニウム素材のトレイ及
びステンレス鋼（ＳＵＳ）素材のトレイに、それぞれＣ
ｒＮ及びＴｉＡｌＮからなる硬質皮膜を形成した。硬質
皮膜は、下記の軟質膜との硬質膜とを交互に３０回
繰り返して交互に積層した。 ターゲット ： Ｃｒ 導入ガス及び流量 ： 窒素、１Ｌ／分（大気圧換算） 真空チャンバ内圧力 ： １．５×１０-4Ｐａ バイアス電圧及び時間：軟質膜 硬質膜Example 4 Using the film forming apparatus of FIG. 1 under the following film forming conditions, the aluminum material tray and the stainless steel (SUS) material tray of FIG.
A hard coating composed of rN and TiAlN was formed. The hard film was formed by alternately repeating the following soft film and hard film 30 times alternately and laminating them. Target: Cr Introduced gas and flow rate: Nitrogen, 1 L / min (atmospheric pressure conversion) Vacuum chamber pressure: 1.5 × 10 −4 Pa Bias voltage and time: Soft film Hard film
【００４１】上記実施例１〜４のいずれの場合にも、硬
度約１８００ＨＶで密着性の良い硬質皮膜を形成するこ
とができ、スクラッチ試験を行ったところ、５０Ｎを超
える良好な結果が得られた。In each of the above Examples 1 to 4, a hard film having a hardness of about 1800 HV and good adhesion could be formed. When a scratch test was performed, good results exceeding 50 N were obtained. .
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明は、上述したように構成すること
により、以下に記載するような格別の効果を奏する。本
発明の硬質皮膜ワークの加工方法によれば、アークイオ
ンプレーティング法を用いてワーク表面に、軟質の窒化
物薄膜と硬質の窒化物薄膜を積層して硬質皮膜を形成す
ることにより、ワークの材質に拘わらず、従来のステン
レス鋼等の鉄系材料だけでなくアルミニウム系材料又は
マグネシウム系材料にも、密着性良く成膜できる。According to the present invention having the above-described structure, the following advantageous effects can be obtained. According to the method for processing a hard film work of the present invention, the work surface of the work is formed by laminating a soft nitride thin film and a hard nitride thin film on the work surface using an arc ion plating method. Regardless of the material, a film can be formed with good adhesion not only on a conventional iron-based material such as stainless steel but also on an aluminum-based material or a magnesium-based material.
【００４３】また、このようにして形成した本発明の硬
質皮膜ワークは、その表面層の硬質の窒化物薄膜によ
り、優れた耐摩耗性等の機械的特性及び耐熱性、耐食性
等の化学的安定性が得られ、しかも母材に様々な材料を
使用できるので、広範な用途に利用することができる。Further, the hard film work of the present invention thus formed has excellent mechanical properties such as abrasion resistance and chemical stability such as heat resistance and corrosion resistance due to the hard nitride thin film of the surface layer. Thus, various materials can be used for the base material, so that it can be used for a wide range of applications.
【図１】本発明の方法を用いてＡＩＰ法によりワークに
硬質皮膜を形成するための装置の構成を示す概略構成図
である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an apparatus for forming a hard film on a work by an AIP method using the method of the present invention.
【図２】Ａ図は本発明を適用したトレイの全体を示す平
面図、Ｂ図はその部分拡大図、Ｃ図はその断面図であ
る。2A is a plan view showing an entire tray to which the present invention is applied, FIG. 2B is a partially enlarged view thereof, and FIG. 2C is a sectional view thereof.
【図３】図２のトレイ表面に形成した硬質皮膜の断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a hard coating formed on a tray surface of FIG. 2;
【図４】Ａ図は本発明を適用した別のトレイの全体を示
す平面図、Ｂ図はその部分拡大図、Ｃ図はその断面図で
ある。4A is a plan view showing the whole of another tray to which the present invention is applied, FIG. 4B is a partially enlarged view thereof, and FIG. 4C is a sectional view thereof.
【図５】本発明の方法を用いて図２のトレイを加工する
工程のフロー図である。FIG. 5 is a flow chart of a process for processing the tray of FIG. 2 using the method of the present invention.
【図６】Ａ図は従来のトレイの全体を示す平面図、Ｂ図
はその部分拡大図、Ｃ図はその断面図である。FIG. 6A is a plan view showing the entire conventional tray, FIG. 6B is a partially enlarged view thereof, and FIG. 6C is a sectional view thereof.
【図７】Ａ図は従来の別のトレイの部分を示す拡大平面
図、Ｂ図はその断面図である。FIG. 7 is an enlarged plan view showing another conventional tray portion, and FIG. 7 is a sectional view thereof.
１ トレイ ２ 凹部 ３ ベース ４ 薄板 ５ 突起 ６ 接着剤 ７ 蓋 ８ 段差 １０ 真空チャンバ１０ １１ ワーク １２ 支持ベース１２ １３ カソード １４ バイアス電源 １５ アーク電源 １６ ガス導入口 １７ ガス排出口 １８ トレイ １９ 凹部 ２０ ベース ２１ 硬質皮膜 ２２ アルミニウム板 ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ ＣｒＮ薄膜 ２４ トレイ ２５ 硬質皮膜 ２６ 凹部 ２７ 段差 ２８ 蓋 ２９ ベース ３０ 接着剤 Reference Signs List 1 tray 2 recess 3 base 4 thin plate 5 protrusion 6 adhesive 7 lid 8 step 10 vacuum chamber 10 11 work 12 support base 12 13 cathode 14 bias power supply 15 arc power supply 16 gas inlet 17 gas outlet 18 tray 19 recess 20 base 21 Hard coating 22 Aluminum plate 23a, 23b, 23c CrN thin film 24 Tray 25 Hard coating 26 Depression 27 Step 28 Cover 29 Base 30 Adhesive
フロントページの続き (72)発明者 後島 剛 長野県須坂市春木町996−１ 有限会社後 島精工内 Ｆターム(参考） 3C046 FF02 FF09 FF10 4K029 AA02 BA58 BA60 BB02 BC01 BC02 BD05 CA04 CA13 DD06 EA08 EA09 Continued on the front page (72) Inventor Tsuyoshi Gojima 996-1 Harukicho, Suzaka-shi, Nagano F-term (reference) 3C046 FF02 FF09 FF10 4K029 AA02 BA58 BA60 BB02 BC01 BC02 BD05 CA04 CA13 DD06 EA08 EA09
Claims (16)
て、金属材料からなるワークの表面に軟質の窒化物薄膜
を形成し、かつ前記軟質の窒化物薄膜の上に硬質の窒化
物薄膜を積層することにより、前記ワーク表面に硬質皮
膜を形成することを特徴とする硬質皮膜ワークの加工方
法。1. A method of forming a soft nitride thin film on a surface of a work made of a metal material using an arc ion plating method, and laminating a hard nitride thin film on the soft nitride thin film. Forming a hard film on the surface of the work.
質の窒化物薄膜とを交互に積層することにより、前記硬
質皮膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の硬
質皮膜ワークの加工方法。2. The hard coating work according to claim 1, wherein the hard coating is formed by alternately laminating a plurality of the soft nitride thin films and the hard nitride thin films. Processing method.
質の窒化物薄膜より硬質の仕上げ用窒化物薄膜を更に積
層することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬質皮
膜ワークの加工方法。3. The hard coating work according to claim 1, wherein a finishing nitride thin film harder than the hard nitride thin film is further laminated on the hard nitride thin film. Processing method.
に、前記軟質の窒化物薄膜を形成する際に前記ワークに
印加するバイアス電圧よりも大きいバイアス電圧を前記
ワークに印加することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の硬質皮膜ワークの加工方法。4. When forming the hard nitride thin film, a bias voltage higher than a bias voltage applied to the work when forming the soft nitride thin film is applied to the work. The method for processing a hard film work according to claim 1.
に、前記硬質の窒化物薄膜を形成する際に前記ワークに
印加するバイアス電圧よりも大きいバイアス電圧を、又
はそれと同じバイアス電圧を前記硬質の窒化物薄膜の場
合よりも長時間、前記ワークに印加することを特徴とす
る請求項４に記載の硬質皮膜ワークの加工方法。5. A method according to claim 1, further comprising: applying a bias voltage greater than or equal to a bias voltage applied to said workpiece when forming said hard nitride thin film when forming said finishing nitride thin film. The method for processing a hard film work according to claim 4, wherein the voltage is applied to the work for a longer time than in the case of the nitride thin film.
ークを加熱する過程を含むことを特徴とする請求項１乃
至５のいずれかに記載の硬質皮膜ワークの加工方法。6. The method according to claim 1, further comprising a step of heating the work when forming the nitride thin film.
おいて前記窒化物薄膜を形成する際に、カソードにＣ
ｒ、Ｔｉ、若しくは、ＴｉとＣ又はＡｌとの混合物から
なるターゲットを配置し、かつ真空チャンバ内に窒素ガ
スを導入することを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
かに記載の硬質皮膜ワークの加工方法。7. When forming the nitride thin film by the arc ion plating method, C
7. The hard film work according to claim 1, wherein a target made of r, Ti, or a mixture of Ti and C or Al is arranged, and nitrogen gas is introduced into the vacuum chamber. Processing method.
成する前に、前記ワークを所望の寸法・形状に加工する
過程を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれかに記載の硬質皮膜ワークの加工方法。8. The method according to claim 1, further comprising, before forming the hard film on the surface of the work, processing the work into a desired size and shape. Processing method of hard film work.
した後に、その残留応力を除去する過程を更に有するこ
とを特徴とする請求項８に記載の硬質皮膜ワークの加工
方法。9. The method according to claim 8, further comprising a step of removing the residual stress after processing the work into a desired size and shape.
工した後に、その表面にマイクロブラスト加工を行う過
程を更に有することを特徴とする請求項８又は９に記載
の硬質皮膜ワークの加工方法。10. The method for processing a hard film work according to claim 8, further comprising a step of performing microblasting on a surface of the work after processing the work into a desired size and shape.
軟質の窒化物薄膜と硬質の窒化物薄膜とを積層した硬質
皮膜を有することを特徴とする硬質皮膜ワーク。11. A surface of a work made of a metal material,
A hard film work comprising a hard film formed by laminating a soft nitride thin film and a hard nitride thin film.
窒化物薄膜と前記硬質の窒化物薄膜とを交互に重ねた積
層膜であることを特徴とする請求項１１に記載の硬質皮
膜ワーク。12. The hard film work according to claim 11, wherein the hard film is a laminated film in which a plurality of the soft nitride thin films and the hard nitride thin films are alternately stacked.
質の窒化物薄膜よりも硬質の仕上げ用窒化物薄膜を更に
有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の硬
質皮膜ワーク。13. The hard coating work according to claim 11, wherein the hard coating further has a finishing nitride thin film harder than the hard nitride thin film on a surface thereof.
Ｎ、ＴｉＡｌＮ、又はＣｒＮからなることを特徴とする
請求項１１乃至１３のいずれかに記載の硬質皮膜ワー
ク。14. The method according to claim 1, wherein the nitride thin film is made of TiN, TiC
The hard film work according to any one of claims 11 to 13, wherein the hard film work is made of N, TiAlN, or CrN.
ミニウム合金又はマグネシウム合金であることを特徴と
する請求項１１乃至１４のいずれかに記載の硬質皮膜ワ
ーク。15. The hard coating work according to claim 11, wherein the metal material is aluminum, an aluminum alloy, or a magnesium alloy.
ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載
の硬質皮膜ワーク。16. The hard coating work according to claim 11, wherein the metal material is stainless steel.
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