JP2746505B2 - セラミック被覆部材とその製造方法 - Google Patents
セラミック被覆部材とその製造方法Info
- Publication number
- JP2746505B2 JP2746505B2 JP4273536A JP27353692A JP2746505B2 JP 2746505 B2 JP2746505 B2 JP 2746505B2 JP 4273536 A JP4273536 A JP 4273536A JP 27353692 A JP27353692 A JP 27353692A JP 2746505 B2 JP2746505 B2 JP 2746505B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- less
- titanium
- substrate
- coated member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、基材として工具鋼、
軸受鋼を用いた耐摩耗性と耐食性に優れたセラミック被
覆部材とその製造方法に関する。
軸受鋼を用いた耐摩耗性と耐食性に優れたセラミック被
覆部材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＶＤ法やＣＶＤ法によるセラミックス
皮膜のコーティングは、硬度が高く、耐摩耗性、耐食性
等が優れているため、その工業的利用は急展開を示して
いる（ジョイテック（１９８９）８月号、ｐ．１２）。
皮膜のコーティングは、硬度が高く、耐摩耗性、耐食性
等が優れているため、その工業的利用は急展開を示して
いる（ジョイテック（１９８９）８月号、ｐ．１２）。
【０００３】最近では、部材の使用条件も益々苛酷にな
ってきたが、必ずしも高機能化は容易ではない。
ってきたが、必ずしも高機能化は容易ではない。
【０００４】ＳＫＤ１１やＳＫＨ５１といった工具鋼に
窒化チタン膜や炭窒化チタン膜を被覆した部材は、工
具、刃物、金型類をはじめとする耐摩耗部材（特殊鋼
（１９９０）ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．９、ｐ．２５）、ア
ルミニウムや亜鉛等の低融点金属やアルカリ溶液などと
接する耐食部材（アルトピア（１９８９）１２、ｐ．４
１）としても適用されている。
窒化チタン膜や炭窒化チタン膜を被覆した部材は、工
具、刃物、金型類をはじめとする耐摩耗部材（特殊鋼
（１９９０）ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．９、ｐ．２５）、ア
ルミニウムや亜鉛等の低融点金属やアルカリ溶液などと
接する耐食部材（アルトピア（１９８９）１２、ｐ．４
１）としても適用されている。
【０００５】これらの部材においてセラミックス被覆の
効果は認められるが、寿命となった被覆部材では皮膜自
身の摩耗、溶損により皮膜の剥離や、腐食溶損が界面を
起点として起こることが多かった（表面技術（１９９
１）ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．５、ｐ．１０２）。
効果は認められるが、寿命となった被覆部材では皮膜自
身の摩耗、溶損により皮膜の剥離や、腐食溶損が界面を
起点として起こることが多かった（表面技術（１９９
１）ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．５、ｐ．１０２）。
【０００６】苛酷化する部材の使用環境の変化に対応す
るため、より耐摩耗性と耐食性に優れた部材が求められ
ていた。
るため、より耐摩耗性と耐食性に優れた部材が求められ
ていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、基材と皮
膜界面からの劣化および皮膜自体の劣化を減少させた耐
摩耗性と耐食性に優れたセラミック被覆部材とその製造
方法を提供するものである。
膜界面からの劣化および皮膜自体の劣化を減少させた耐
摩耗性と耐食性に優れたセラミック被覆部材とその製造
方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】基材と皮膜界面
からの劣化および皮膜内部からの劣化を減少させ、耐摩
耗性と耐食性を向上させるために、本発明では、基材の
工具鋼、軸受鋼の表面に、窒化チタン、炭化チタンまた
は炭窒化チタン膜であって当該膜をＴｉＣxＮ1-xと表す
とき、前記の基材の表面に０≦Ｘ≦０．１で膜厚０．５
μｍ以上２．０μｍ以下の界面層、０．６≦Ｘ≦１．０
で膜厚０．５μｍ以上５．０μｍ以下の中間層、さらに
０≦Ｘ≦０．６で膜厚１．０μｍ以上５．０μｍ以下の
最表層からなる皮膜を成膜してなることを特徴とするセ
ラミック被覆部材を開発した。
からの劣化および皮膜内部からの劣化を減少させ、耐摩
耗性と耐食性を向上させるために、本発明では、基材の
工具鋼、軸受鋼の表面に、窒化チタン、炭化チタンまた
は炭窒化チタン膜であって当該膜をＴｉＣxＮ1-xと表す
とき、前記の基材の表面に０≦Ｘ≦０．１で膜厚０．５
μｍ以上２．０μｍ以下の界面層、０．６≦Ｘ≦１．０
で膜厚０．５μｍ以上５．０μｍ以下の中間層、さらに
０≦Ｘ≦０．６で膜厚１．０μｍ以上５．０μｍ以下の
最表層からなる皮膜を成膜してなることを特徴とするセ
ラミック被覆部材を開発した。
【０００９】基材は、構造用材料として十分な強度、靭
性を備えていることが必要で、この表面特性の向上にセ
ラミックス被覆を施す。
性を備えていることが必要で、この表面特性の向上にセ
ラミックス被覆を施す。
【００１０】本発明で基材として用いる工具鋼として
は、ＳＫＤ１１やＳＫＨ５１等があり、炭素を重量％
で、０．３％以上２．０％以下含み、それに加えて７％
以下のＶ、Ｍｏ、Ｗをそれぞれ含み、さらにＣｒを３．
０％以上１３．０％以下含む工具鋼等を例示でき、これ
らは、強度も高く耐磨耗性に優れ、好ましいものであ
る。
は、ＳＫＤ１１やＳＫＨ５１等があり、炭素を重量％
で、０．３％以上２．０％以下含み、それに加えて７％
以下のＶ、Ｍｏ、Ｗをそれぞれ含み、さらにＣｒを３．
０％以上１３．０％以下含む工具鋼等を例示でき、これ
らは、強度も高く耐磨耗性に優れ、好ましいものであ
る。
【００１１】基材として用いる軸受鋼としては、炭素を
重量％で０．８％以上１．２％以下、Ｃｒを１．０％以
上２．０％以下含むＳＵＪ２等があり、耐磨耗性と共に
加工性、焼き入れ性に富み、構造用材料として適当であ
る。
重量％で０．８％以上１．２％以下、Ｃｒを１．０％以
上２．０％以下含むＳＵＪ２等があり、耐磨耗性と共に
加工性、焼き入れ性に富み、構造用材料として適当であ
る。
【００１２】機械部品の損耗の原因の大部分は腐食と摩
耗と疲れ破壊である。前２者はもちろんのこと、疲れ破
壊もまた表面から割れていく現象で、いずれも表面の状
況に強く影響される。
耗と疲れ破壊である。前２者はもちろんのこと、疲れ破
壊もまた表面から割れていく現象で、いずれも表面の状
況に強く影響される。
【００１３】腐食は化学現象で、表面の反応を抑止する
ことで改善することが可能であり、摩耗に対する特性を
向上させるためには表面を硬化すること、さらに疲れ破
壊にも表面を硬化し耐摩耗性を向上し、また圧縮残留応
力を表面に残留させることが有効である。
ことで改善することが可能であり、摩耗に対する特性を
向上させるためには表面を硬化すること、さらに疲れ破
壊にも表面を硬化し耐摩耗性を向上し、また圧縮残留応
力を表面に残留させることが有効である。
【００１４】これには硬度が高く化学的にも安定なセラ
ミックスを、ＰＶＤ法等で基材上にコーティングするこ
とが効果的である。
ミックスを、ＰＶＤ法等で基材上にコーティングするこ
とが効果的である。
【００１５】炭窒化チタンは、窒化チタンと炭化チタン
との固溶体であり、組成を選べば使用目的に応じた基材
との密着性、皮膜硬度、表面の耐食性等の特性が得られ
るので、上記目的に好ましいものである。
との固溶体であり、組成を選べば使用目的に応じた基材
との密着性、皮膜硬度、表面の耐食性等の特性が得られ
るので、上記目的に好ましいものである。
【００１６】本発明では、皮膜の組成をＴｉＣxＮ1-xと
表すとき、基材との十分な密着性を得るために、０≦Ｘ
≦０．１で膜厚０．５μｍ以上２．０μｍ以下の層を基
材表面に成膜することが必要である。
表すとき、基材との十分な密着性を得るために、０≦Ｘ
≦０．１で膜厚０．５μｍ以上２．０μｍ以下の層を基
材表面に成膜することが必要である。
【００１７】Ｘが０．１を越えるような、皮膜中の炭素
含有量が大きいと、鉄鋼をベースとした基材との密着性
は劣る。
含有量が大きいと、鉄鋼をベースとした基材との密着性
は劣る。
【００１８】セラミックス皮膜と基材との密着性は耐摩
耗部材として使用できる程度に十分高いことが必要で、
例えばＬＥＶＥＴＥＳＴのスクラッチテスターによる皮
膜臨界剥離荷重値が１０Ｎ以上、望ましくは２０Ｎ以上
であればよい。
耗部材として使用できる程度に十分高いことが必要で、
例えばＬＥＶＥＴＥＳＴのスクラッチテスターによる皮
膜臨界剥離荷重値が１０Ｎ以上、望ましくは２０Ｎ以上
であればよい。
【００１９】膜厚０．５μｍ未満では密着性向上の効果
は無く、２．０μｍを越えても効果は変わらない。
は無く、２．０μｍを越えても効果は変わらない。
【００２０】次に、皮膜の硬度を上げるために、前記層
上に０．６≦Ｘ≦１．０で膜厚０．５μｍ以上５．０μ
ｍ以下の中間層を成膜すると効果的である。
上に０．６≦Ｘ≦１．０で膜厚０．５μｍ以上５．０μ
ｍ以下の中間層を成膜すると効果的である。
【００２１】Ｘが０．６以上のような、皮膜中の炭素含
有量が大きくなると、皮膜が高硬度化し、ヴィッカース
硬度（荷重５０ｇ）が約３０００から５０００程度にな
る。
有量が大きくなると、皮膜が高硬度化し、ヴィッカース
硬度（荷重５０ｇ）が約３０００から５０００程度にな
る。
【００２２】基材の工具鋼や軸受鋼ではヴィッカース硬
度は８００未満であり、前記０≦Ｘ≦０．１の窒化チタ
ンまたは窒化チタンに近い組成の皮膜でもヴィッカース
硬度は約２０００から２５００であるので、中間層中の
炭素含有量を大きくすることが高硬度化に効果的であ
る。
度は８００未満であり、前記０≦Ｘ≦０．１の窒化チタ
ンまたは窒化チタンに近い組成の皮膜でもヴィッカース
硬度は約２０００から２５００であるので、中間層中の
炭素含有量を大きくすることが高硬度化に効果的であ
る。
【００２３】Ｘが０．６未満、あるいは膜厚０．５μｍ
未満では高硬度化の効果は少ない。膜厚が５．０μｍを
越えた単一相皮膜は剥離しやすくなるので不適当であ
る。
未満では高硬度化の効果は少ない。膜厚が５．０μｍを
越えた単一相皮膜は剥離しやすくなるので不適当であ
る。
【００２４】最表層には、耐食性、耐酸化性といった化
学的に安定な特性が必要である。炭窒化チタンは組成に
より反応性が異なり、窒素含有量が高いと耐酸化性が増
し、窒素含有量が低いと硬度が上がり耐磨耗性が向上
し、アルミ溶湯との耐食性も増す。
学的に安定な特性が必要である。炭窒化チタンは組成に
より反応性が異なり、窒素含有量が高いと耐酸化性が増
し、窒素含有量が低いと硬度が上がり耐磨耗性が向上
し、アルミ溶湯との耐食性も増す。
【００２５】そこで、最表層には、大気中での耐酸化
性、アルミ溶湯等の溶融金属との耐食性を考慮し、０≦
Ｘ≦０．６で膜厚１．０μｍ以上５．０μｍ以下の層と
した。
性、アルミ溶湯等の溶融金属との耐食性を考慮し、０≦
Ｘ≦０．６で膜厚１．０μｍ以上５．０μｍ以下の層と
した。
【００２６】Ｘが０．６超のような、皮膜中の炭素含有
量が大きくなると、空気中で４００℃程度でも表面が酸
化し、酸化チタンが生成しこれにより硬度がヴィッカー
ス硬度で１０００以下となり、耐磨耗性を著しく損なう
ので好ましくない。
量が大きくなると、空気中で４００℃程度でも表面が酸
化し、酸化チタンが生成しこれにより硬度がヴィッカー
ス硬度で１０００以下となり、耐磨耗性を著しく損なう
ので好ましくない。
【００２７】膜厚１．０μｍ未満では耐食効果は無く、
最表層が５．０μｍを越えた皮膜は、前記同様剥離しや
すくなるので不適当である。
最表層が５．０μｍを越えた皮膜は、前記同様剥離しや
すくなるので不適当である。
【００２８】最表層を化学的に安定な皮膜とすることの
他に、多層膜化することはさらに耐食性向上に貢献す
る。
他に、多層膜化することはさらに耐食性向上に貢献す
る。
【００２９】窒化チタン単層では、ピンホールや微少亀
裂等の欠陥が皮膜表面から基材表面にまで達し、腐食が
ここを起点として起こる場合が多い。
裂等の欠陥が皮膜表面から基材表面にまで達し、腐食が
ここを起点として起こる場合が多い。
【００３０】溶融アルミに対しては工具鋼、軸受鋼とい
った基材は容易にＦｅＡｌ3等の金属間化合物を生成す
る。
った基材は容易にＦｅＡｌ3等の金属間化合物を生成す
る。
【００３１】このような腐食は、欠陥の周囲が化学的に
安定な窒化チタン等のセラミックスである場合、かえっ
て反応が促進されることがある。
安定な窒化チタン等のセラミックスである場合、かえっ
て反応が促進されることがある。
【００３２】そのため多層化することで、ピンホール等
の皮膜中の欠陥も基材まで達することなく、腐食の起点
を少なくすることができる。
の皮膜中の欠陥も基材まで達することなく、腐食の起点
を少なくすることができる。
【００３３】次に本発明のセラミック被覆部材の製造方
法について説明する。
法について説明する。
【００３４】炭窒化チタン膜を、高純度でしかも目的の
組成を精度良く得るには、蒸発源を金属チタンとし、反
応ガス中の窒素ガスの含有モル％をＡ、アセチレンの含
有モル％をＢとするとＡ＋Ｂ＞９０％であって、炭窒化
チタン膜をＴｉＣxＮ1-xと表すとき、当該膜を得るのに
ｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となる反応ガスを使用し、上記のよ
うに成膜することが必要である。
組成を精度良く得るには、蒸発源を金属チタンとし、反
応ガス中の窒素ガスの含有モル％をＡ、アセチレンの含
有モル％をＢとするとＡ＋Ｂ＞９０％であって、炭窒化
チタン膜をＴｉＣxＮ1-xと表すとき、当該膜を得るのに
ｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となる反応ガスを使用し、上記のよ
うに成膜することが必要である。
【００３５】反応ガスの組成は、ガス流量比を上記値に
等しくなるように設定する方法が簡便で、特に高真空中
では正確である。
等しくなるように設定する方法が簡便で、特に高真空中
では正確である。
【００３６】つまり、窒素ガス流量をａ、アセチレンガ
ス流量をｂとするとｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）＝ｂ／（ａ＋
ｂ）となるように設定すればよい。
ス流量をｂとするとｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）＝ｂ／（ａ＋
ｂ）となるように設定すればよい。
【００３７】成膜には、例えば、圧力０．００１Ｔｏｒ
ｒ以下で電子銃蒸発源を使って成膜するイオンプレーテ
ィング法が有効である。
ｒ以下で電子銃蒸発源を使って成膜するイオンプレーテ
ィング法が有効である。
【００３８】特にアーク放電プラズマを利用した場合、
蒸発源を金属チタンとした場合、高真空中でイオン化が
容易で、通常使用されるアルゴン等の不活性ガスを使用
する必要はなく、高純度で密着性のある皮膜生成が可能
である。
蒸発源を金属チタンとした場合、高真空中でイオン化が
容易で、通常使用されるアルゴン等の不活性ガスを使用
する必要はなく、高純度で密着性のある皮膜生成が可能
である。
【００３９】さらに、反応ガス中の窒素ガスとアセチレ
ンガスの含有モル％が９０％より多い場合、炭窒化チタ
ン膜の組成制御が正確にできることを見いだした。
ンガスの含有モル％が９０％より多い場合、炭窒化チタ
ン膜の組成制御が正確にできることを見いだした。
【００４０】炭窒化チタン膜をＴｉＣxＮ1-xと表すと
き、当該膜を得るのにｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となる反応ガ
スを使用すれば良い。
き、当該膜を得るのにｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となる反応ガ
スを使用すれば良い。
【００４１】イオンプレーティング法によって成膜する
際、基材を軟化させないために、基材の焼き戻し温度以
下で処理する。
際、基材を軟化させないために、基材の焼き戻し温度以
下で処理する。
【００４２】これらの成膜は、例えば、金属チタンを電
子銃蒸発源で溶解し、電子銃蒸発源と基材の間に設置さ
れた正に印加された電極で金属チタンをイオン化し、反
応ガスを導入して、負にバイアスを印加された基材へ成
膜すると効果的である。
子銃蒸発源で溶解し、電子銃蒸発源と基材の間に設置さ
れた正に印加された電極で金属チタンをイオン化し、反
応ガスを導入して、負にバイアスを印加された基材へ成
膜すると効果的である。
【００４３】イオンプレーティングによる成膜前に、基
材の前処理として、イオンボンバードメントあるいはイ
オン炭窒化等の処理を行なっても良い。
材の前処理として、イオンボンバードメントあるいはイ
オン炭窒化等の処理を行なっても良い。
【００４４】イオンボンバードメントは、不活性ガス等
のイオンを基材表面にぶつけて、コーティング前に、表
面に吸着した密着性の弱い原子あるいは分子を取り除く
ので、密着性のある界面層形成に効果がある。
のイオンを基材表面にぶつけて、コーティング前に、表
面に吸着した密着性の弱い原子あるいは分子を取り除く
ので、密着性のある界面層形成に効果がある。
【００４５】例えば、圧力０．５Ｔｏｒｒ以下でアルゴ
ンを使用し基材に１ＫＶ以下の負のバイアスをかけて処
理する。
ンを使用し基材に１ＫＶ以下の負のバイアスをかけて処
理する。
【００４６】イオン炭窒化は、基材表面を炭窒化し硬化
層を形成させるので、皮膜と基材の機械的特性あるいは
化学的特性のギャップを埋め、界面での剥離や応力集中
あるいは腐食を避けるのに効果的である。
層を形成させるので、皮膜と基材の機械的特性あるいは
化学的特性のギャップを埋め、界面での剥離や応力集中
あるいは腐食を避けるのに効果的である。
【００４７】イオンによる炭窒化処理は基材表面のイオ
ン密度が高く、処理温度が高く、長時間処理程効率が良
いが、基材を軟化させないために、処理温度は６００℃
以下の基材焼き戻し温度以下で、例えば２時間以内とい
った短時間で行なうことが望ましい。
ン密度が高く、処理温度が高く、長時間処理程効率が良
いが、基材を軟化させないために、処理温度は６００℃
以下の基材焼き戻し温度以下で、例えば２時間以内とい
った短時間で行なうことが望ましい。
【００４８】ガスは窒素、炭素の他に水素を含有すると
基材中への窒素、炭素の拡散が促進される。
基材中への窒素、炭素の拡散が促進される。
【００４９】従って、窒素ガスの他にアセチレン等の炭
化水素やアンモニアを使うと効果的である。
化水素やアンモニアを使うと効果的である。
【００５０】また、イオン化を促進するためにアルゴン
等の不活性ガスを添加しても良いが、窒素、炭素、水素
以外のガスはモル％で４０％未満とすることが望まし
い。
等の不活性ガスを添加しても良いが、窒素、炭素、水素
以外のガスはモル％で４０％未満とすることが望まし
い。
【００５１】本発明のセラミック被覆部材は、工具、刃
物、金型類をはじめとする耐摩耗部材、アルミニウムや
亜鉛等の低融点金属やアルカリ溶液などと接する耐食部
材として、より苛酷化する使用環境で適用することがで
きる。
物、金型類をはじめとする耐摩耗部材、アルミニウムや
亜鉛等の低融点金属やアルカリ溶液などと接する耐食部
材として、より苛酷化する使用環境で適用することがで
きる。
【００５２】
【実施例】イオンプレーティング法によって得られた皮
膜の成膜条件と皮膜特性を第１表に示す。皮膜表面硬度
の測定は荷重５０ｇでヴィッカース硬度の測定値を示し
てある。
膜の成膜条件と皮膜特性を第１表に示す。皮膜表面硬度
の測定は荷重５０ｇでヴィッカース硬度の測定値を示し
てある。
【００５３】皮膜組成と膜厚の測定は、あらかじめ組成
のわかっている試料により検量線を作り、ＲＳＶ社ＡＮ
ＡＬＹＭＡＴ２５０４型グロー放電発光分光分析装置を
用いて分析した。
のわかっている試料により検量線を作り、ＲＳＶ社ＡＮ
ＡＬＹＭＡＴ２５０４型グロー放電発光分光分析装置を
用いて分析した。
【００５４】基材は重量％で、炭素を０．８５％、Ｃｒ
を４．４％、Ｖを１．８％、Ｍｏを５．１％、Ｗを５．
７％を含み、焼き入れ焼き戻しした後のヴィッカース硬
さが７００の合金工具鋼ＳＫＨ５１（焼き戻し温度５７
０℃）を使用した。
を４．４％、Ｖを１．８％、Ｍｏを５．１％、Ｗを５．
７％を含み、焼き入れ焼き戻しした後のヴィッカース硬
さが７００の合金工具鋼ＳＫＨ５１（焼き戻し温度５７
０℃）を使用した。
【００５５】イオンプレーティングは、金属蒸発源にチ
タンを使い、電子銃でこれを溶解した。ガスは窒素ある
いはそれに加えてアセチレンガスを用いた。
タンを使い、電子銃でこれを溶解した。ガスは窒素ある
いはそれに加えてアセチレンガスを用いた。
【００５６】界面層の成膜は、ｘ＝０．１＝Ｂ／（Ａ＋
Ｂ）となるようにＢ＝１０％（アセチレンガス分圧０．
４Ｔｏｒｒ）、Ａ＝９０％（窒素ガス分圧３．６Ｔｏｒ
ｒ）とし、中間層の成膜は、ｘ＝０．８＝Ｂ／（Ａ＋
Ｂ）となるようにＢ＝８０％（アセチレンガス分圧３．
２Ｔｏｒｒ）、Ａ＝２０％（窒素ガス分圧０．８Ｔｏｒ
ｒ）として行ない、最表層だけ試料ごとに組成を変化さ
せた。
Ｂ）となるようにＢ＝１０％（アセチレンガス分圧０．
４Ｔｏｒｒ）、Ａ＝９０％（窒素ガス分圧３．６Ｔｏｒ
ｒ）とし、中間層の成膜は、ｘ＝０．８＝Ｂ／（Ａ＋
Ｂ）となるようにＢ＝８０％（アセチレンガス分圧３．
２Ｔｏｒｒ）、Ａ＝２０％（窒素ガス分圧０．８Ｔｏｒ
ｒ）として行ない、最表層だけ試料ごとに組成を変化さ
せた。
【００５７】成膜後、上記分析法により分析したとこ
ろ、界面層はｘ＝０．１、中間層はｘ＝０．８となっ
た。
ろ、界面層はｘ＝０．１、中間層はｘ＝０．８となっ
た。
【００５８】界面層、中間層、最表層の厚さは成膜時間
を変えることによって変化させた。成膜速度は０．１μ
ｍ／ｍｉｎで行なった。基材温度は５００℃に保持し
た。
を変えることによって変化させた。成膜速度は０．１μ
ｍ／ｍｉｎで行なった。基材温度は５００℃に保持し
た。
【００５９】コーティング中、いずれもバイアスは−５
００Ｖの直流を印加し、圧力は４ｘ１０-4ｔｏｒｒで行
なった。耐磨耗性はピンオンディスク試験を行なった。
００Ｖの直流を印加し、圧力は４ｘ１０-4ｔｏｒｒで行
なった。耐磨耗性はピンオンディスク試験を行なった。
【００６０】Ｓ４５Ｃ製ピン（先端０．２ｒ）を付け、
セラミック被覆した試験片上で荷重２９Ｎ、速度１００
ｍｍ／ｓで５００ｍ磨耗試験したときのピン磨耗重量で
比較した。
セラミック被覆した試験片上で荷重２９Ｎ、速度１００
ｍｍ／ｓで５００ｍ磨耗試験したときのピン磨耗重量で
比較した。
【００６１】ピン磨耗重量と被覆部材磨耗重量は相関が
ある。第１表では、磨耗重量２ｍｇ以下を小、１０ｍｇ
以上を大、それ以外を中とした。溶損量は７００℃のア
ルミ溶湯にセラミック被覆した試験片を４時間浸漬し、
試験後ＮａＯＨ溶液でアルミを除去しその時の重量減を
測定した。
ある。第１表では、磨耗重量２ｍｇ以下を小、１０ｍｇ
以上を大、それ以外を中とした。溶損量は７００℃のア
ルミ溶湯にセラミック被覆した試験片を４時間浸漬し、
試験後ＮａＯＨ溶液でアルミを除去しその時の重量減を
測定した。
【００６２】この溶損量は耐食性の指標になる。１．０
ｍｇ／ｃｍ2以下が実用レベルである。皮膜臨界剥離荷
重ＬｃはＬＥＶＥＴＥＳＴスクラッチテスターによるも
ので、基材と皮膜との密着性の指標となる。
ｍｇ／ｃｍ2以下が実用レベルである。皮膜臨界剥離荷
重ＬｃはＬＥＶＥＴＥＳＴスクラッチテスターによるも
ので、基材と皮膜との密着性の指標となる。
【００６３】１０Ｎ以上が実用レベルである。試料番号
１から５までが実施例であり、試料番号６から１０まで
が比較例である。第１表に示すように条件を適正化する
と、耐摩耗性と耐食性を兼備できる。
１から５までが実施例であり、試料番号６から１０まで
が比較例である。第１表に示すように条件を適正化する
と、耐摩耗性と耐食性を兼備できる。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【発明の効果】基材の機械的特性とセラミックス皮膜の
表面特性を生かし、基材と皮膜界面からの劣化および皮
膜内部からの劣化を減少させた耐摩耗性と耐食性に優れ
たセラミック被覆部材を得ることができる。
表面特性を生かし、基材と皮膜界面からの劣化および皮
膜内部からの劣化を減少させた耐摩耗性と耐食性に優れ
たセラミック被覆部材を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 工具鋼、軸受鋼を基材とし、窒化チタ
ン、炭化チタンまたは炭窒化チタン膜であって当該膜を
ＴｉＣxＮ1-xと表すとき、前記の基材の表面に０≦Ｘ≦
０．１で膜厚０．５μｍ以上２．０μｍ以下の界面層、
０．６≦Ｘ≦１．０で膜厚０．５μｍ以上５．０μｍ以
下の中間層、さらに０≦Ｘ≦０．６で膜厚１．０μｍ以
上５．０μｍ以下の最表層からなる皮膜を成膜してなる
ことを特徴とするセラミック被覆部材。 - 【請求項２】 蒸発源を金属チタンとし、反応ガス中の
窒素ガスの含有モル％をＡ、アセチレンの含有モル％を
ＢとするとＡ＋Ｂ＞９０％であって、炭窒化チタン膜を
ＴｉＣxＮ1-xと表すとき、当該膜を得るのにｘ＝Ｂ／
（Ａ＋Ｂ）となる反応ガスを使用し、アーク放電を利用
したイオンプレーティング法によって組成を制御して、
工具鋼、軸受鋼からなる基材の表面に、請求項（１）記
載のように成膜することを特徴とするセラミック被覆部
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4273536A JP2746505B2 (ja) | 1991-11-27 | 1992-09-18 | セラミック被覆部材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33583491 | 1991-11-27 | ||
| JP3-335834 | 1991-11-27 | ||
| JP4273536A JP2746505B2 (ja) | 1991-11-27 | 1992-09-18 | セラミック被覆部材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214512A JPH05214512A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2746505B2 true JP2746505B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=26550700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4273536A Expired - Fee Related JP2746505B2 (ja) | 1991-11-27 | 1992-09-18 | セラミック被覆部材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746505B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105039982A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-11-11 | 太原理工大学 | 一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5382672A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated high speed steel and its manufacture |
| JPS61170559A (ja) * | 1985-01-21 | 1986-08-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金 |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP4273536A patent/JP2746505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 桑野三郎他、″反応性イオンプレーティングによるＴｉ（Ｃ，Ｎ）複合皮膜の形成について″，表面技術，（１９９２），Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．９，ｐ．８５２−８５７ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105039982A (zh) * | 2015-08-28 | 2015-11-11 | 太原理工大学 | 一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法 |
| CN105039982B (zh) * | 2015-08-28 | 2017-06-06 | 太原理工大学 | 一种钛镍合金表面制备碳纳米管增强复合陶瓷层的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05214512A (ja) | 1993-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110894605B (zh) | 耐腐蚀碳基涂层 | |
| US20110143976A1 (en) | Nitrogen-containing amorphous carbon-type film, amorphous carbon-type lamination film, and sliding member | |
| JP2816786B2 (ja) | Ａｌ−Ｔｉ系又はＡｌ−Ｔａ系耐摩耗性硬質膜及びその製造方法 | |
| US8372524B2 (en) | Coated article | |
| JP4360082B2 (ja) | 非晶質炭素被膜の製造方法及び非晶質炭素被覆摺動部品 | |
| EP1226030B1 (en) | Forming members for shaping a reactive metal and methods for their fabrication | |
| JP5077293B2 (ja) | 非晶質炭素被膜の製造方法及び非晶質炭素被覆摺動部品 | |
| JP2006250348A (ja) | 摺動部材 | |
| CN112410727B (zh) | 一种新型WCrSiN梯度涂层及其制备方法 | |
| JP2746505B2 (ja) | セラミック被覆部材とその製造方法 | |
| JP3638332B2 (ja) | 被覆硬質合金 | |
| Sanchette et al. | Single cycle plasma nitriding and hard coating deposition in a cathodic arc evaporation device | |
| JPS6242995B2 (ja) | ||
| JP2000144426A (ja) | 高硬度高密着性ｄｌｃ膜の成膜方法 | |
| JPS63166957A (ja) | 表面被覆鋼製品 | |
| JPH04221057A (ja) | 耐摩耗性硬質皮膜及びその形成方法と、耐摩耗性硬質皮膜被覆工具 | |
| JP3295968B2 (ja) | 硬質低摩擦層を表面に有する材料の製造方法 | |
| US20220243318A1 (en) | Coated forming tools with enhanced performance and increased service life | |
| JPH06316756A (ja) | 耐食・耐摩耗性被膜 | |
| JP5131078B2 (ja) | 硬質非晶質炭素被覆部材およびその製造方法 | |
| Wan et al. | Structure and mechanical properties of (AlCrNbSiTiV) N thin films deposited using reactive direct current magnetron sputtering | |
| JPH05125521A (ja) | 摺動材料及びその製造方法 | |
| WO1996005332A2 (en) | Coated material and method of its production | |
| RU1776698C (ru) | Способ формировани износостойких покрытий в вакууме | |
| JP2005060765A (ja) | 硬質皮膜とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980106 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080213 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110213 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110213 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |