JP2861753B2 - 窒化ホウ素含有膜で被覆された基体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削工具、金型、光学
素子成形用型、磁気ヘッド或いは各種の摺動部品といっ
た耐摩耗性能、潤滑性能、適度の摺動性、離型性及び耐
熱性等の１又２以上が要求される基体上に、これらの性
能を向上させることができるとともに該基体への密着性
良好な窒化ホウ素含有膜が被覆された基体に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化ホウ素（ＢＮ）は、結晶構造によっ
て立方晶系閃亜鉛鉱型のもの（ｃ−ＢＮ）、六方晶系の
グラファイトと類似した構造のもの（ｈ−ＢＮ）、或い
は六方晶系のウルツ鉱型のもの（ｗ−ＢＮ）等に大別さ
れる。ｈ−ＢＮは、その特性もグラファイトに類似し、
Ｃ軸方向に劈開性を有することから軟質ながらも摺動性
に優れ、現在では人工的に合成された粉末状のものが固
体潤滑剤として、各種摺動部材の摩擦係数を下げるため
に広く用いられている。

【０００３】また、ｃ−ＢＮはダイヤモンドに次ぐ高硬
度を有しており、熱的・化学的安定性はダイヤモンドよ
り優れていることから、切削工具といった耐摩耗性を必
要とする分野に応用されており、また、絶縁性や高熱伝
導率を有する特徴を活かしてヒートシンク用材料として
利用されている。ｗ−ＢＮも高硬度、優れた熱的・化学
的安定性を有し、ｃ−ＢＮと同様、工具を中心にした耐
摩耗性が要求される分野に応用されている。

【０００４】ｈ−ＢＮは低温下で容易に粉状に合成さ
れ、また各種物理的蒸着（ＰＶＤ）法や化学的蒸着（Ｃ
ＶＤ）法により容易に膜状に合成されている。しかし、
ｃ−ＢＮ及びｗ−ＢＮは、これまで高温度、高圧力下で
人工的に合成されるものであることから、その製造コス
トは非常に高くなり、しかも合成される形態がバルク状
になるため、その応用範囲が限られていた。そこで、ｃ
−ＢＮ及びｗ−ＢＮを薄膜合成させようとする試みが、
各種ＰＶＤ法やＣＶＤ法によって行われている。

【０００５】一例として熱ＣＶＤ法を用いたＢＮ含有膜
形成の試みについて述べると、基体の置かれた反応室内
に原料ガスとしてホウ素（Ｂ）元素を含むガスと窒素
（Ｎ）元素を含むガス又は該両元素を含むガス等を導入
し、１０００℃近い温度に加熱することにより前記原料
ガスを熱分解し、分解生成物によりＢＮ含有膜を前記基
体上に形成することが試みられたが、この手法によって
ｈ−ＢＮ含有膜は容易に形成されるものの、ｃ−ＢＮ含
有膜は形成されなかった。

【０００６】また、ＰＶＤ法においては、例えばＢＮか
ら成るターゲットをレーザ照射によりスパッタし、対向
する基体表面にＢＮ含有膜を形成しようとする手法が試
みられたが、ｃ−ＢＮ含有膜は合成されなかった。しか
し近年、原料ガスを電力印加によりプラズマ化して化学
的に活性なイオンやラジカルを生成させ、これら活性な
粒子により基体表面での化学反応を促進し、薄膜を形成
するプラズマＣＶＤ法により、ｃ−ＢＮ含有膜又はｗ−
ＢＮ含有膜が形成されるようになってきた。

【０００７】このプラズマＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法に比
して低温下で緻密な膜が得られる利点を有するため、例
えば高速度工具鋼（ハイス鋼）など一定以上の温度で硬
度の劣化を生じるものや、高温下での変形による寸法精
度の狂いが許されない金型等を基体として用いる場合に
も用いることができる。しかしプラズマＣＶＤ法にて形
成された膜は高温下で形成された膜に比べて基体との密
着性が劣る傾向にある。

【０００８】また最近、Ｂ元素を含有する物質を真空蒸
着又はスパッタすることにより、基体上に膜形成させる
と同時、交互、又は該膜形成後に、少なくともＮ元素を
含むイオン種を照射することにより、蒸発原子と照射イ
オンが衝突し、蒸発原子が基体内部に押し込まれ、基体
内で反跳し、基体と膜との界面に両者の構成原子よりな
る混合層が形成され、その結果、基体と膜との密着性が
向上することが見出された。この手法によると、蒸発原
子と照射イオンが衝突する結果、蒸発原子が励起化さ
れ、ｃ−ＢＮやｗ−ＢＮが非熱平衡的に低温下で合成さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法によってｃ−ＢＮ膜やｗ−ＢＮ膜が低温下で基体への
密着性良好に合成されるものの、ｃ−ＢＮやｗ−ＢＮの
膜で被覆された基体を実用に供した場合、特にその基体
が他の物品と摺動したり、接触して摩擦・摩耗現象を生
じるものであるときは、長時間又は繰り返しの使用に耐
えられる程の密着性は得られず、未だ産業上の実用化に
は至っていない。

【００１０】そこで本発明は、高硬度で、化学的安定性
に優れ、各種基体への密着性良好なＢＮ含有膜で被覆さ
れていることにより、耐摩耗性能、摺動性能及び離型性
能等に優れた基体を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく研究を重ね、以下の事実を見出した。各種の結
晶構造のＢＮのうちｃ−ＢＮ及びｗ−ＢＮは高硬度であ
るため、これらを含有する膜で被覆することにより基体
の硬度は向上する。しかしｃ−ＢＮ及びｗ−ＢＮは膜形
成時に過大な内部応力を発生させ、しかも化学的に安定
であるため、これらを含有する膜は基体への密着性が劣
る。そこでｃ−ＢＮ又はｗ−ＢＮ含有膜中にＮ原子と結
合していないＢ原子を混入させれば、前記内部応力が解
消され、しかも該膜の基体への漏れ性が向上するため、
該膜の基体への密着性は向上する。

【００１２】一方Ｂ原子の混入により該膜の化学的安定
性、例えば耐熱性等は低下するため、前記ＢＮ含有膜で
被覆された基体はさらにその外側を、Ｎ原子と結合して
いないＢ原子を含まないＢＮ含有膜で被覆する必要があ
る。しかし前記Ｂ原子を含む内膜と前記Ｂ原子を含まな
い外膜とは結晶構造が大きく異なるため該外膜が剥離し
易い。

【００１３】そこで前記両膜間にｃ−ＢＮ又はｗ−ＢＮ
の少なくとも一方、及びＮ原子と結合していないＢ原子
に加えてｈ−ＢＮを含有する中間膜を形成させることに
より該外膜の剥離が防がれる。これは、前記外膜がｈ−
ＢＮを含む場合には、前記中間膜が外膜と同じ構造の物
質と内膜と同じ構造の物質とを併せ含むことにより外膜
及び内膜との不整合が緩和され、その結果、外膜に生じ
る内部応力が緩和されるからである。

【００１４】また、前記外膜がｈ−ＢＮを含まず、ｃ−
ＢＮ又はｗ−ＢＮの少なくとも一方を含む場合には、該
外膜は脆性に富み、一般的にはこのような膜で被覆され
た基体を耐摩耗性能が要求される分野で使用すると、該
外膜にクラックが生じ易い。しかし本発明では、この場
合にも前記中間膜を形成させることにより該外膜の剥離
が防がれる。何故なら、前記中間膜に含まれるｈ−ＢＮ
はその結晶のＣ面間がファンデルワールス力により結合
しており、外部から応力が加えられた場合、Ｃ面間にズ
レが生じることで該応力を緩和することができるが、こ
れにより外膜に加えられた応力を緩和し該外膜にクラッ
クが生じるのを防ぎ、その結果、外膜ひいては膜全体の
基体に対する密着性を向上させることができるからであ
る。

【００１５】以上の知見に基づき本発明は、ＢＮ含有膜
で被覆さた基体であって、該基体上にＮ原子と結合して
いないＢ原子、及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少なくと
も一方を含有する膜が形成され、その上にＮ原子と結合
していないＢ原子、及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少な
くとも一方、及びｈ−ＢＮを含有する膜が形成され、そ
の上にｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮ、ｈ−ＢＮのうち少なくとも
いずれかを含有し、Ｎ原子と結合したＢ原子を含まない
膜が形成されていることを特徴とするＢＮ含有膜で被覆
された基体を提供するものである。

【００１６】前記ＢＮ含有膜に含まれるＢ原子とＮ原子
の個数比（Ｂ／Ｎ組成比）は内膜から外膜にかけて順に
減少していることが望ましい。これによりＢ／Ｎ組成比
が内膜と中間膜及び中間膜と外膜との間で大きく異なら
ず、各ＢＮ含有膜間の密着性ひいては該膜と基体との密
着性を一層向上させることができる。なお、前記基体の
製法としては、例えば次のものが考えられる。。

【００１７】すなわち、基体を成膜用真空容器内のホル
ダに支持させ、該基体に対し、Ｂ元素含有物質を真空蒸
着及び（又は）スパッタ法にて付与し、該付与と同時、
交互又は該付与の後にイオン源よりイオンを照射してＢ
Ｎ含有膜を前記基体上に形成するようにする。前記方法
において用いるＢ元素含有物質としては、Ｂ単体の他、
Ｂ化合物、例えば酸化ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ
素、硫化ホウ素、ホウ化リン、ホウ化水素及び各種金属
ホウ化物等の中から一種又は二種以上が用いられる。

【００１８】前記方法において用いるイオン種は、蒸発
Ｂ原子に作用してＢＮ膜を形成するものであればよく、
例えば、Ｎ原子イオン、Ｎ分子イオン、アンモニアイオ
ン（ＮＨ₃ ⁺ ）のような窒素化合物イオン、窒化ホウ素
イオン（ＢＮ⁺ ）のようなＢ化合物イオンの他、これら
のＮ元素を含むイオン種にアルゴンイオン（Ａｒ⁺ ）の
ような不活性ガスイオン、水素原子イオン（Ｈ⁺ ）を混
合したもの等が用いられる。

【００１９】各膜中に形成されるＢＮの結晶構造、該Ｂ
Ｎの結晶性の高低及びＢ／Ｎ組成比等の制御は、基体上
に到達するＢ原子数とＮ原子数の比（Ｂ／Ｎ輸送比）、
イオン種、照射イオンの加速エネルギ及び電流密度の条
件を適宜組み合わせることにより行う。Ｂ／Ｎ輸送比は
０．５から６０までとするのが望ましく、０．５より小
さい場合、照射イオンの蒸発物質への衝突が過大になり
膜中欠陥が多くなり、該膜の硬度や化学的安定性が低下
する。また、６０より大きい場合、膜内に含有される、
Ｎ原子と結合しないＢ原子の割合が多くなり、その分膜
内に含有されるＢＮの割合が少なくなるためＢＮの有す
る諸特性が十分に発揮されなくなる。なお、Ｂ／Ｎ組成
比が１より大きくなるようＢ／Ｎ輸送比を制御すること
により、膜中にＮ原子と結合しないＢ原子を生成させる
ことができる。

【００２０】Ｂ／Ｎ輸送比の制御は、例えば水晶振動子
式膜厚計等の膜厚モニタを用いて基体への蒸着量をモニ
タし、例えば２次電子抑制電極を備えたファラデーカッ
プ等のイオン電流測定器を用いて基体へのイオン照射量
をモニタすることで行える。イオン種として、これらＮ
元素を含むイオン種にアルゴンイオン（Ａｒ⁺ ）のよう
な不活性ガスイオン、水素原子イオン（Ｈ⁺ ）を混合し
たものを用いるときにはＢ原子を一層高励起化すること
ができ、ｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮの合成に有利になる。

【００２１】照射イオンの加速エネルギは５０ｅＶより
大きく、４０ＫｅＶより小さいことが望ましい。５０ｅ
Ｖより小さい場合、イオン照射により基体と膜及び膜と
膜の界面に形成される混合層の厚みが小さくなり、該混
合層を挟む２つの層を十分に密着させることができな
い。また、４０ＫｅＶより大きい場合、膜中欠陥が多く
なり、該膜の硬度が低下したり化学的安定性が低下す
る。

【００２２】前記範囲内で加速エネルギを大きくする
と、ｈ−ＢＮ及びａ−ＢＮの形成量が多くなり、加速エ
ネルギを小さくするとｃ−ＢＮ及びｗ−ＢＮの形成量が
多くなる。前記方法において、ｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮ及び
ｈ−ＢＮを合成する際にはアモルファス構造を有するＢ
Ｎ（ａ−ＢＮ）が混入し易いが、混入したａ−ＢＮは本
発明のＢＮ含有膜の機能を妨げるものではなく、前記の
各ＢＮ含有膜はａ−ＢＮを含むように形成されてもよ
い。

【００２３】例えば結晶性を高めるためには、照射イオ
ン種として窒素イオンと不活性ガスイオンを混合したも
のを使用し、又は、前述のように照射イオンの加速エネ
ルギとして例えば２ＫｅＶ以下の低い値のものを使用す
る。しかし、窒素イオンと不活性ガスイオンを混合した
ものを使用する場合、イオン源に接続されるガス系統が
その分増え、装置に要するコストが高くなったり、ガス
流量の制御や成膜操作が複雑になり、膜の再現性を確保
するのに要する労力が多くなったりする。また、照射イ
オンの加速エネルギを例えば２ＫｅＶ以下の低い値にす
る場合、高い加速エネルギのイオンを使用する場合に比
べて膜と基体との密着性が劣る。従って密着性を向上さ
せるために、基体と膜の界面近傍の膜を作成する際のみ
高い加速エネルギとし、その後、低い加速エネルギに順
次切り換えていくことが望ましい。しかしその場合、イ
オン照射の全工程を高い加速エネルギで行う場合に比べ
てイオン源に使用する電源の電圧範囲が広くなるため、
装置に要するコストが高くなったり、成膜操作が複雑に
なったりする。

【００２４】よって、膜中にａ−ＢＮが混入することを
許す方が、装置の構成が簡単で、成膜時の制御が容易に
なるため、生産コストを低減させたり、生産を効率化し
たりすることができる。そこで、本発明基体の製造に当
たっては、特に生産コストを低減したり、生産効率を高
めたりすることを優先する場合には、むしろａ−ＢＮの
混入を積極的に行うのが好ましい。ａ−ＢＮの混入量は
特に限定されず、各ＢＮ膜が所望の結晶構造になってい
ることが確認出来る範囲内であればよい。

【００２５】なお、基体へのイオン入射角度は特に限定
されず、基体を回転させながら成膜を行ってもよい。イ
オン源の方式も特に限定は無く、例えばカウフマン型、
バケット型等の物が考えられる。さらに、熱的なダメー
ジを充分に避けなければならない基体については基体ホ
ルダを水冷して基体を冷却させながら成膜を行うのが好
ましい。

【００２６】前記基体の材質は特に限定されず、例えば
各種セラミックス、金属、又は高分子から成る材質等が
考えられる。

【００２７】

【作用】本発明のＢＮ含有膜で被覆された基体は、該Ｂ
Ｎ含有膜が三層からなり、そのうち基体に接する内膜が
Ｂ原子、及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少なくとも一方
を含有する膜であり、外膜がｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮ、ｈ−
ＢＮのうち少なくともいずれかを含有する膜であり、中
間膜がＢ原子、及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少なくと
も一方、及びｈ−ＢＮを含有する膜であることにより、
該膜の外膜は化学的安定性に優れ、内膜は高硬度でしか
も基体への密着性が良好であり、さらにこれら内外のＢ
Ｎ含有膜の中間的構造を有し、Ｃ軸方向に劈開性を有す
るｈ−ＢＮを含む中間膜が該両膜間の密着性を向上させ
るため、該基体は全体として高硬度で化学的安定性に優
れ、しかも基体に対する密着性良好なＢＮ含有膜で被覆
されたものとなる。なお、たとえ外膜に含まれるＢＮ結
晶がｈ−ＢＮのみであっても、その下に形成されている
ＢＮ含有膜が高硬度であることにより該基体は全体とし
て高硬度なＢＮ含有膜で被覆されたものとなる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の１実施例の基体の一部の拡大断面
図であり、図２は該基体の製造に用いる成膜装置の概略
構成を示したものである。図２において、１は基体、２
は基体１を支持するホルダ、３はＢ元素を含有する物質
を蒸発させる蒸発源、４はイオンを照射させるためのイ
オン源、５は基体１上に蒸着されるＢ原子の個数及びそ
の膜厚を計測するための膜厚モニタ、６は基体１に照射
されるイオンの個数を計測するためのイオン電流測定器
である。これらは真空容器７内に収容されている。容器
７内は排気装置８にて所望の真空度とされ得る。

【００２９】本発明による基体を作成するに当たって
は、まず基体１をホルダ２に支持させた後、真空容器７
内を所定の真空度にする。その後、基体１に蒸発源３を
用いて、Ｂ元素含有物質３ａを電子ビーム、抵抗、レー
ザ、高周波等の手段で真空蒸着させる。なお、真空蒸着
に代えて、Ｂ元素含有物質３ａをイオンビーム、マグネ
トロン、高周波等の手段でスパッタすることで基体１上
に膜形成してもよい。

【００３０】このＢ元素含有物質３ａの真空蒸着（或い
はスパッタ）と同時、又は交互に、又は蒸着（或いはス
パッタ）後に、イオン源４よりイオン４ａを当該蒸着面
に照射する。以上に述べた成膜操作により、図１に示す
ように、基体１表面にＮ原子と結合していないＢ原子、
及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少なくとも一方を含有す
る内膜１１が形成され、その外側にＮ原子と結合してい
ないＢ原子、及びｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮのうち少なくとも
一方、及びｈ−ＢＮを含有する中間膜１２が形成され、
さらにその外側にｃ−ＢＮ、ｗ−ＢＮ、ｈ−ＢＮのうち
少なくともいずれかを含有する外膜１３が形成される。

【００３１】各膜１１、１２及び１３中に形成されるＢ
Ｎの結晶構造、該ＢＮの結晶性の高低及びＢ／Ｎ組成比
等の制御は、基体上に到達するＢ原子数とＮ原子数の比
（Ｂ／Ｎ輸送比）、イオン種、照射イオンの加速エネル
ギ及び電流密度の条件を適宜組み合わせることにより行
われる。膜１１、１２、１３で被覆された基体１におい
て膜１１はｃ−ＢＮ又はｗ−ＢＮ又は該両者を含むこと
により高硬度で、しかもＢ原子を含むことにより基体１
に対する密着性に優れ、膜１３はｃ−ＢＮ又はｗ−ＢＮ
を含む場合には高硬度で、ｈ−ＢＮを含む場合には潤滑
性に優れ、何れの場合にも化学的安定性に優れたものと
なる。また前記の膜１３がＢＮの結晶のうちｈ−ＢＮの
みを含む場合にも、膜１１、１２が高硬度であるため基
体全体としては高硬度のものとなる。また膜１２は膜１
１及び１３の中間的構成要素から成るため、該両膜１１
及び１３の密着性を向上させることができる。また、外
膜１３がｈ−ＢＮを含まない場合には該膜１３は脆性に
富みクラックが生じ易いが、中間膜１２に含まれるｈ−
ＢＮが外部から加えられた応力を緩和してこのクラック
の発生を防ぎ、膜１３ひいては膜全体の基体１に対する
密着性を向上させることができる。従って基体１は高硬
度で、化学的安定性に優れ、しかも基体１に対する密着
性良好な膜１１、１２、１３で被覆されたものとなる。

【００３２】次に図２に示す成膜装置による本発明の基
体の製造方法の具体例と、それによって得られるＢＮ含
有膜で被覆された基体について説明する。 実施例 図２に示す装置を用いて、高速度工具鋼（ＳＫＨ−５
１）よりなる基体１（２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ３ｍ
ｍ）を基体ホルダ２に設置し、真空容器７内を５×１０
^-7Ｔｏｒｒの真空度とした。その後、純度９９．９％の
ホウ素ペレット３ａを電子ビーム蒸発源３を用いて蒸気
化し、基体１上に成膜した。それと同時にイオン源４に
純度５Ｎ（９９．９９９％）の窒素ガスを真空容器７内
が５×１０^-5Ｔｏｒｒになるまで導入し、イオン化さ
せ、該イオン４ａを２０ＫｅＶの加速エネルギで、基体
１に立てた法線に対して０°の角度で基体１に照射し
た。なお、イオン源にはカプス磁場を用いたバケット型
イオン源を用いた。

【００３３】また、前記成膜操作においては、Ｂ／Ｎ組
成比が３５になるよう、窒素イオンによるホウ素原子の
スパッタ効率等を考慮してＢ／Ｎ輸送比を調整し、膜厚
約５００ｎｍの膜１１を形成した。次いで蒸発物質とし
て純度９９．７％のＢペレットを用い、その他は膜１１
の形成時と同じ条件で、Ｂ／Ｎ組成比が１５になるよう
Ｂ／Ｎ輸送比を調整し、前記膜１１の上に膜厚約５００
ｎｍの膜１２を形成した。

【００３４】さらに蒸発物質として純度９９．７％のＢ
ペレットを用い、その他は膜１１の形成時と同じ条件
で、Ｂ／Ｎ組成比が１になるようＢ／Ｎ輸送比を調整
し、前記膜１２の上に膜厚約５００ｎｍの膜１３を形成
した。前記実施例で形成された各膜中のＢＮの結晶構造
及び膜内のＢ原子の結合状態を調べるために、実施例と
同じ基体上に、実施例における膜１１、１２、１３を各
単独に同じ膜厚（５００ｎｍ）だけ形成したもののＢＮ
膜の構造を赤外線吸収スペクトル分析法（ＩＲ）及び光
電子分光法（ＸＰＳ）にて分析した。

【００３５】ＩＲによると各膜に含まれるＢＮの結晶構
造は、膜１１はｃ−ＢＮのみが含まれ、膜１２にはｃ−
ＢＮ及びｈ−ＢＮが含まれ、膜１３はｈ−ＢＮのみが含
まれていた。また、ＸＰＳによると、膜１１及び膜１２
にはＮ原子と結合していないＢ原子が存在していた。該
両分析の結果、前記各膜の構成は以下の通りであった。

【００３６】膜１１：ｃ−ＢＮ＋Ｂ原子 （Ｂ／Ｎ組成比＝３５） 膜１２：ｃ−ＢＮ＋ｈ−ＢＮ＋Ｂ原子 （Ｂ／Ｎ組成比＝１５） 膜１３：ｈ−ＢＮのみ （Ｂ／Ｎ組成比＝１） なお、膜被覆基体の特性には結晶構造のみが影響を与え
るので、各結晶構造の結晶性、即ちａ−ＢＮの含有率に
ついては分析を行わなかった。

【００３７】また、実施例による基体及び前記の実施例
における膜１１、１２、１３を各単独に被覆した基体
（各、比較例１、２、３とする）の硬度と膜密着性を測
定したところ、以下の結果が得られた。なお、硬度は１
０ｇビッカース硬度計を用いて測定し、密着性はダイヤ
モンド圧子を用いたＡＥセンサ付きスクラッチ試験機を
用いて、０から連続的に荷重を増加しながら膜を引っか
き、ＡＥ信号が急激に立ち上がる荷重を剥離荷重とし
て、その値の大きさでもって評価した。

【００３８】 硬度（Ｋｇ／ｃｍ² ） 密着性（Ｎ） 実施例 ３５００ ３０ 比較例１ ３５００ ３０ 比較例２ ２８００ ２６ 比較例３ １２００ １５ 実施例による基体及び比較例１による基体は、高硬度、
高密着性を有する膜で被覆されており、比較例２による
基体は、実施例による基体とほぼ同等の密着性を有する
膜で被覆されていたが、硬度は実施例による基体に比べ
て劣り、比較例３による基体は、硬度、密着性共に実施
例による基体に比べて劣っていた。

【００３９】次に、実施例及び比較例１〜３による基体
を、７００℃の大気雰囲気中に３時間曝し、その後の膜
の酸化状態を検討した。酸化状態は、ＸＰＳにてＢ原子
の光電子ピークの状態を検討することにより行い、以下
の結果を得た。 実施例 酸化されなかった。 比較例１ 酸化された。

【００４０】比較例２ 酸化された。 比較例３ 酸化されなかった。 実施例及び比較例３による基体に比べて比較例１及び比
較例２による基体は耐酸化性が劣っていた。以上の結果
より、化学的安定性、硬度及び密着性の全てについて実
施例による基体が優れていることが分かる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によると、高硬度で、優れた化学
的安定性を有し、各種基体への密着性良好なＢＮ含有膜
で被覆されていることにより、耐摩耗性能、摺動性能及
び離型性能等に優れた基体を提供することができる。ま
た前記の効果を得る上で支障を来さない程度に膜中にａ
−ＢＮを混在させることにより生産コストを低減させた
り、生産効率を高めたりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の一部の拡大断面図である。

【図２】図１に示す基体の製造に用いる成膜装置の概略
構成を示した図である。

【符号の説明】 １ 基体 １１ 内膜 １２ 中間膜 １３ 外膜 ３ 蒸発源 ３ａ 蒸着物質 ４ イオン源 ４ａ イオン ５ 膜厚モニタ ６ イオン電流測定器 ７ 真空容器 ８ 排気装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−247627（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−247625（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−285062（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C01B 21/064

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化ホウ素含有膜で被覆された基体であ
   って、該基体上に窒素原子と結合していないホウ素原子
   及び立方晶系閃亜鉛鉱型、六方晶ウルツ鉱型のうち少な
   くとも一方の結晶構造を有する窒化ホウ素を含有する膜
   が形成され、その上に、窒素原子と結合していないホウ
   素原子、及び立方晶系閃亜鉛鉱型、六方晶ウルツ鉱型の
   うち少なくとも一方の結晶構造を有する窒化ホウ素及び
   六方晶系のグラファイトと類似した結晶構造を有する窒
   化ホウ素を含有する膜が形成され、その上に立方晶系閃
   亜鉛鉱型、六方晶ウルツ鉱型、六方晶系のグラファイト
   と類似した型のうち少なくともいずれかの結晶構造を有
   する窒化ホウ素を含有し、窒素原子と結合していないホ
   ウ素原子を含有しない膜が形成されていることを特徴と
   する窒化ホウ素含有膜で被覆された基体。
2. 【請求項２】 前記各窒化ホウ素含有膜がアモルファス
   構造の窒化ホウ素を含有する請求項１記載の窒化ホウ素
   含有膜で被覆された基体。