JPH0633451B2 - 被加工物の表面処理方法 - Google Patents

被加工物の表面処理方法

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JPH0633451B2
JPH0633451B2 JP60077527A JP7752785A JPH0633451B2 JP H0633451 B2 JPH0633451 B2 JP H0633451B2 JP 60077527 A JP60077527 A JP 60077527A JP 7752785 A JP7752785 A JP 7752785A JP H0633451 B2 JPH0633451 B2 JP H0633451B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スパツタリングによつて被加工物の冶金学的
塗装、表面合金、表面熱処理、または表面エツチングの
ような被加工物表面処理の方法に関するものである。
被加工物へ表面被覆を施す公知の方法は真空アーム蒸着
技法に基いている。この公知の技法では、真空環境内で
二本の電導性電極間に放電が生ぜられ、電流の伝導は、
アーム自身の作用により電極の表面に生ぜられた電極材
料のイオン化及び中性種から本来成つているプラズマに
よつている。現在公知の方法は一般に値の低い典型的に
は１乃至３００アンペアの直流の印加に基き、比較的に
均質な塗装を得るために被加工物または基体は線源ない
し陰極から比較的に遠く置かれているような幾何学配置
を用いている。そうした配置の結果、低い沈積速度にな
り、又従つて、アーク化の持続時間は普通に全く長く、
典型的には、可成りの深さ、例えば少くとも数ミクロン
の塗装を生ずるために分ないし時間である。こうした事
情下では、被加工物表面の加熱は制限されており、熱拡
散の長さは被加工物の厚みに比して普通大きい。この過
剰の熱は被加工物支持を通しての伝導により、支持体内
での強制液体冷却付きまたは無しで普通取除かれる。
本発明の目的は、公知の真空アーク沈積技法に勝る利点
を有する、被加物表面処理用の新しい方法を提案するに
ある。
従って本発明は処理材料により被加工物を表面処理する
方法において、前記被加工物と前記処理材料とを真空雰
囲気中に置き、陽極として働く前記被加工物と陰極とし
て働く前記処理材料との間に振幅が大きくて短時間の電
気アーク放電を生ぜしめるに十分な振幅でかつパルス幅
が小さく、別個で単一極性である電気パルスを一つまた
はそれ以上を前記電極間に印加し、前記被加工物と前記
処理材料との間隔は前記処理材料の広がりの最小寸法よ
りも小さくなされていることを特徴としている。
かくして、本発明の新規な方法は従来の真空アーク沈積
技法とは若干の点で異つている：(1)公知の技法は一般
に値の低い直流で運転するが、本発明の新規な技法は被
加工物と処理材料との間に振幅が大きくて短時間の電気
アーク放電を生ぜしめるに十分な振幅でかつパルス幅の
小さな、別個で単一極性の電気パルスを一つまたはそれ
以上印加し、成るべくは各パルスは、半振幅間全波（HA
FW）持続０５乃至１００msで印加し、アーク放電は少な
くとも３×１０６Ａ／ｍ２（実用的大きさの陰極では５
００〜２０００Ａになる）の電流密度を有する。(2)更
に、従来の真空操作技法では、基板が発生源から比較的
遠く置かれている幾何学的位置を使つているが、本発明
に於ては、基板ないし被加工物は成るべく線源または陰
極に比較的近接して置かれ、例えば、そこから、陰極の
最小寸法よりも少いギヤツプだけ間をあけていて、例え
ば、直径が少くとも１０mmの陰極を使用する時、ギヤツ
プは８mm以下、成るべくは１から４mm迄であるべきであ
る。(3)加うるに、アークパルスの短い持続時間のせい
で、被加工物に渡される全エネルギーは比較的に低く在
り得、熱拡散の長さも被加工物厚みよりも可成りに少く
されうる。
本発明の若干の実施例を、例として下記してある。記述
した実施例の若干に於ては、陰極の材料は被加工物への
表面塗装として応用され、被加工物の表面は放電により
陰極材料の熔融点以上ではあるが被加工物材料の溶融点
よりも低く加熱されている。別の記述実施例では、陰極
の材料が被加工物へ表面塗装として印刷され、被加工物
の表面は放電により、被加工物と陰極塗装との相互拡散
またそれにより接着を促進するに充分に加熱される。更
に又別の記述実施例では、陰極の材料が表面塗装として
被加工物に加えられ、被加工物の表面は放電によつて陰
極材料と被加工物材料との熔融点以上に加熱され、それ
により被加工物表面上に二つの材料の合金を生ずる。な
お更に別の記述実施例では、被加工物の表面は放電によ
り、それの固体相変換温度を超えて加熱され、それか
ら、被加工物材料のかさ中への自然固体伝導により迅速
に冷却しうるようにされ、それにより被加工物の表面に
近い区域を急冷して、準安定結晶構造を誘導する。
アークパルスの短い持続時間が熱拡散の長さを被加工物
の厚みよりも可成りに少くなることを許すから、相変換
は被加工物へ非常に近接した区域に限られることがで
き、他方、母体の温度上昇もごく小さく出来る。
本発明を、以下に記述された若干の例に対して、付図を
参照して説明する。
作用の機構（第１図） 図の第２〜７図に描かれており、かつ又、以下に発表す
る例に記されている本発明の特殊の実施例を論ずる前
に、本発明自身とそれによつて達成可能な利点とは、図
の第１図を先ず参照することによつてと、本発明の方法
に含まれると信ぜられる作用の機構の以下の議論とによ
り一層良く理解されるものと信ぜられる。
第１図は略図的に示される如く、約１KAの電流での真空
アークでは、陰極と陽極との間の伝導性媒体は陰極表面
に、または、その近くにある、陰極スポツトとして知ら
れる、多数の微小区域により生ぜられるプラズマであ
る。存在する陰極スポツトの数は、陰極材料に依存する
比例常数で電流に比例している。高蒸気圧材料は毎スポ
ツト当り比較的に低い電流を有する傾向（例えば、Cdに
対しては１０〜２０Ａ）であり、他方、一層耐火性材料
は毎スポツト当りより高電流を持つ傾向になる（例え
ば、Moに対しては１５０〜２００Ａ）、各陰極スポツト
は一般に陰極表面から外へ指向されるプラズマジエツト
を発する。プラズマジエツトは一般に高度にイオン化さ
れていて高速度で流れる。プラズマジエツトを特徴づけ
るパラメーターは材料にかかつている。一例として、Cu
真空アーク陰極スポツトジエツトは実用上全部イオン化
された流れを特徴として；イオンの平均イオン結合度は
１．８５で；平均イオン速度は１０４ｍ／ｓであり；イ
オン電流（陰極より外へ出される）は全スポツト電流の
約８％である。
陰極表面から若干の距離では、陰極スポツトの密度に従
つて、個々のジエツトは没入して準均質プラズマ流領域
を形成し、一般的流れ方向は陰極から離れる方向になつ
ている。第１図に描かれた最も簡単な場合には、もしも
アーク陽極が陰極に近接して置かれていると、それがこ
のプラズマ流を中断する、そして材料の組合せに従つ
て、プラズマの或る部分は陽極表面上に凝集し得、そこ
ではこの場合、陽極は塗装用基体としての役目をする。
材料組合せの若干の選択に対しては、基板に射突するエ
ネルギーの強いイオンは基板から中性原子の放出を惹起
する、“スパツタリング”として公知の操作である。も
しもスパツタリング速度が速過ぎると、塗装は形成され
ない。この現象は基板表面をパルスエツチングするため
に利用される。陽極／基板へのイオン束は下記の表現に
より推定し得る： Gi＝fI／(eZA) (1) ここで“G1”はイオンフラツクス（単位時間当り単位面
積当りイオン数）、“ｆ”はイオン電流分数（典型的に
は約０．１）、“Ｉ”はアーク電流、“ｅ”は毎電子当
り電荷、“Ａ”は放電の断面積である。電極間ギヤツプ
が陰極直径に比して小さい場合には、Ａは陰極の面の面
積として取られてもよい。もしも総てのイオンが基体上
に凝縮し、塗装を形成するならば、塗装速度は次の表現
式で計算出来る。
Vc＝Gimi／ｐ＝fImi／(eZAp) (2) ここで“ｐ”は塗装材料の密度で、“mi”はイオンの質
量である。数値例として、陽極／基体へ近接して装着さ
れた１２mm径陰極からの１ｋＡCuアーク（ｆ＝０．０
８，ｚ＝１．８５）から期待される塗装速度は、毎秒２
６ミクロンであると計算される。全塗装厚みlcはその
時、式(2)を積分して計算出来、 で、ここにＴはアーク持続時間である。
材料の流れと一諸に流れて、基体表面へのエネルギーの
流れがある。エネルギー輸送の主要機構は電子とイオン
とにより運ばれるエネルギーである。若干のより少い量
のエネルギー輸送は、プラズマ輻射と大分子フラツクス
のせいで起りうる。基体表面に到着するエネルギーフラ
ツクスはそれを加熱する。エネルギー流入は最初には、
低温度にある基体内部中への熱伝導により釣合わされ
る。もしも表面がほぼ加熱されていると、蒸発により冷
却も亦、起りうる。追加的冷却は輻射と二次粒子の発射
で起りうる。基体がアーク陽極として役立ち、均質アー
クを仮定するところの、第１図に示された単純な幾何学
系の場合には、陽極表面へのエネルギーフラツクスは次
の表現式で計算しうる、 Ｓ＝IVe／Ａ (3) ここでVeは次式で与えられる陽極エネルギーフラツクス
電位であり、 Ve＝(1+f)(2KTe/e+Vw) ＝fΣifi(miVi 2/2e-iVa+Vi-iVw+Vv) (4) ここでTeはプラズマ内の電子の温度、Vwは陽極仕事関
数、Vaは陽極シーン電位（これは一般に均一な真空アー
クに対して負であり、数エレクトロンボルトに等し
い）、V1は原子をｉ番目のイオン化の程度までイオン化
するに要するエネルギー、Vwは蒸発エネルギー、又、f1
はｉ番目のイオン化程度迄イオン化されたイオンの分数
である。式５中の第一項はエネルギーフラツクスの電子
的成分を表し、他方、第二項はイオン成分を表す。もし
も基体の厚みが熱拡散時間に比して大ならば、陽極表面
温度は準無限固体に対する熱流の式の解を使用して推定
しうる ここでTa(t)は瞬間的陽極表面温度、Ta(o)は最初の陽極
表面温度、Kj1 はジユールの常数（４．１２ジユール／
cal）、St(t)は表面での瞬間的全正味熱フラツクスで、
第(3)式で与えられたＳ(t)に、蒸発、輻射、スパツタリ
ング等による冷却に対しての補正をつけたものから成
る。これら後者の効果は、もしも初期温度が室温に近い
ならば、アークの初期の相の間、無視しうるもののよう
である。式(5)は、基体のかさ内のオーム状加熱も、基
体内の相変化も、塗装過程の間の表面での材料の蓄積も
考慮に入れていないから、近似的と考えらるべきであ
る。これら後者の影響は二次的重要度のものと信ぜられ
ている。しかしながら、式(5)は、アークパルスの間と
その後との双方の瞬間的陽極表面温度を生ずる。等式と
数値例とを検討すると、(1)ピークの陽極表面温度は電
流ピークの後で起ること、(2)陽極表面の特性的冷却時
間は加熱時間に比例していること、が示される。第二の
結論は、準安定結晶構造への変換を行うために屡々短か
くなければならぬところの急冷時間は、陽極を短かいア
ークパルスで加熱することにより短かくなされ得るとい
う重要な結果へと導く。
操作パラメーター（電流パルス振幅、波形、及び持続時
間、幾何形状及び材料）の選ばれたものに従つて、種々
の形の表面構造が期待しうる。もしも表面温度が再結晶
温度以下（基体と塗装材料との双方に対し）にとどまる
ならば、プラズマ状態からの凝縮が起り得、準無定形
（即ち非常に小い結晶）が生ぜられ得る。もしも温度が
再結晶温度以上ならば、より大きい結晶構造が生ぜられ
うる。もしも温度が充分に高く、利用される材料に対し
材料拡散が認めうるほどならば、塗装と基板との間に相
互拡散層が生ぜられることが出来、それが良好な金属結
合を形成することによつて接着を高め得るか、または、
もしも脆弱な金属間化合物が形成されるならば、接着を
損う。表面温度を固体相変換温度を超えるものとし、
又、迅速に冷却することは、鋼中のマルテンサイトの如
く、準安定構造の形成を誘導するのに使用できる。表面
温度を、基板かまたは塗装材料の熔融温度を超えるよう
にし（第二の材料との接触のせいで、熔融点が多分変化
することを勘定に入れて）、熔融と又それによる第二材
料の熔融材料中への溶解を惹起すことは、表面合金を生
ずるのに使用し得る。いずれにしても、本発明の技法
は、基板に到着する大粒子の包含のせいによる構造の修
正を生ずるのに使用出来る。
作用の機構の上記の説明は必然的に簡単で、均質なアー
クが存在するときの、第１図に示されている単純な幾何
学に関係している。上に提示した理想的な事情からの偏
倚に対しては修正が必要である。例えば、もしもリング
状陽極と別々の電気絶縁された基板が利用されるなら
ば、基板への電子流はイオン流に等しい値迄減じ、また
実質的により少い加熱か起ろう。第１図の簡単な幾何学
では、より高い電流で大きな電極ギヤツプではアークの
集中が陽極の近辺に起る傾向があり、情勢次第では陽極
スポツト形成へと導いて行く。自然に高められた材料お
よび／または熱の流れが期待されうる。しかしながら、
この現象は、アークの自己磁場と比較可能な大きさを有
する軸方向磁場の賦課により機先を制されうる。上の説
明は最も特殊的に“純”真空アーク、即ち、如何なる背
景ガスの影響も無視しうるようなものに関するものであ
るけれども、陰極スポツトジエツトは低圧アークにもま
た存在し、かくして、第３図を参照して以下に詳細に述
べる如くに“合金化”ガスの存在に於ても、同じ原理が
修正された形で適用し得よう。
下記に発表する例に於ては、直径１２〜１４mmの陰極上
に０．５から２．０kAピークの範囲の電流が使用されて
いた。これは３×１０6から２×１０7Ａ／m2の範囲の平
均陰極電流密度と言つて表現するのが一層適切である。
幾何形状と磁場とを正しく選択（陽極の近辺へのアー
ク）の圧縮、ないし、陽極スポツト形成として公知のも
のを避けるために）すると、電流範囲は可成りに拡げら
れ、例えば２００kAへ、また、もしも電流密度が指示さ
れた範囲を大きく越えないならば、なおも同じ原理効果
を維持すると信ぜられる。我々の実験は０．６５から７
５ms（HAFW）に渉るパルス持続時間を使用したけれど
も、パルス持続時間は原理的には双方の方向に拡げられ
うると信じられている。短かい持続時間方向では、本来
の制限は、陰極スポツトが陰極表面上に渉つて分散する
に要する時間であろう。若干の応用で、集中した塗装な
いし加熱が必要な所では、これさえも制限ではないかも
知れないけれども。陰極スポツトの均一な分散が必要と
される場合には、アーク持続時間はＤ／（２Ｖcs）より
大きかるべきであり、ここでＤは陰極直径、Ｖcsは陰極
スポツトの伝播速度である。または、陰極表面上の種々
の場所に数個の陰極スポツトを点ずるように補助手段が
設けられねばならない。Cuに対しては、Ｖcsは典型的に
１００ｍ／ｓの桁の値を有する。かくして一例として、
１２mmCu陰極上に可成りに均一な陰極スポツト分散を確
実ならしめるためには、アーク持続時間は６０μｓより
大きくなるだろう。パルス持続時間を最小化することへ
の基本的制限は、真空アークを点火するに必要な時間で
ある。最近の研究によれば、トリガされた真空アークは
展開するのに２００nsの桁の時間を必要とし、他方、過
剰にストレスされた真空ギヤツプは２０nsの桁の時間で
点火されることが出来る。これらの場合総てに於て、留
意すべきことは、移送される材料の量、更には又、基板
へ移される熱の量はアーク持続時間に依つていること
で、又かくして、極く短かい持続時間のパルスは、非常
に特殊な事情以外では、塗装及び表面処理用に何らか有
効性を見出すことはあり得ぬだろう。アーク持続時間を
より長い期間に拡げることには基本的制限は無い。しか
しながら、基板の加熱をその表面に限定する目的を達成
するには、アーク持続時間は、熱拡散時間に匹敵するか
それより小いものであるべきであり、熱拡散時間は τｄαｐcl／Ｋ (6) の如く変化し、ここでｐは基板密度、ｃは熱容量、ｌは
望む熱滲透距離、ｋは熱伝導度である。もしもパルス持
続時間が、熱拡散の長さが基板の厚さに近づくようであ
るならば、熱は基板からそれの支持体を通しての熱伝導
で除かれることが出来、熱の流れは定常状態へ近接し始
める。基板の熱的性質とその厚みとに依るところの、ア
ーク持続時間のこの範囲に於ては、含まれている過程は
連続的真空アーク塗装操作にて使用されているものと類
似になる。一例として、１cm厚のNi基板では、定常状態
熱流条件は約４秒後に近接されよう。
本発明の好ましい実施例 第２図は、本発明の操作を実施するに使用しうる装置の
一つの形を描いており、又、それは、下記の例の多くに
於て使用されたものである。
かくして、第２図に示されている如く、装置は、例えば
ステンレススチール製の、径１６０mmの、アーク室１０
で、アーク室の内部に近接し、視的観測用の、穴１２及
び１４を備えたものを含んでいる。室１０は、例えば、
回転式機械ポンプを後部に備えた油拡散ポンプのような
真空ポンプ１８へ連結された導管１６を径て減圧され
る。以下に記される大抵の試験の間に、室１０内に生ぜ
られる真空雰囲気は４×１０-6から２×１０-5Torrの範
囲内であつた。
アーク室１０の中には、被加工物または基板２２用の装
着具２０が置かれており、後者は陽極として役立ち、他
の装着具２４はプラズマ源または陰極２６として役立つ
ている。描かれた例では、陰極２６は環状の外形で、被
加工物陽極２２から、ギヤツプ２８で分離され、そのギ
ヤツプは陰極２６の中を通る被加工物２２に平行な平面
内でのそれの最小寸法よりも小さい寸法になつている。
例えば、下記の記述例の何れに於ても、陰極は外径１０
mmで、ギヤツプ２８は８mmより小さく、若干の例では１
mmであり、他の例では４mmである。
陰極２６は接地されて居り、陽極２６はそれの装着具２
０により、インダクタンスＬと抵抗Ｒとを経て被工作物
へ接続されているコンデンサーバンク３０から成る高電
流源へ接続されている。一般に、４８から３８４mFまで
のキヤパシタンス値が、５０から２５０ボルト迄の範囲
の荷電電圧と共に使用された。２００ｍオーム迄の抵抗
体Ｒと２mHまでの誘導器Ｌが電流パルスを形付けるのに
使用された。
第２図に描かれた装置は、更に、環状陰極26の中心内の
２mmの孔中に置かれ、それから絶縁物３４により絶縁さ
れている円錐形のトリガ電極３２を含んでいる。トリガ
電極３２はトリガ回路３６によりトリガされる。トリガ
電極３２へ高電圧を印加すると、それを陰極から分離し
ている絶縁物３４（例えば、ガラス）の表面の電気破壊
を惹起し、陰極表面上に陰極スポツトを形成する。トリ
ガ回路内のその後の電流の流れはプラズマを生じ、それ
が電極間ギヤツプ28を満し、また、陰極２６と陽極とし
て役立つている被工作物２２との間の絶縁破壊と電流の
流れとを偶発的に惹起する。
以下は若干の特殊例であり、それでは本発明の方法が第
２図に描かれている装置を用いて実施されている。
１．鋼のアルミニウム化 第２図に示されている装置と、以下の操作パラメーター
とを使用して一連のAl塗装／表面合金化操作を行つた。
径１２から１４mmのAl陰極が線源として使用され、１０
１０ないし１０１０快削鋼で、径２５mmで１cmを超える
厚みを有するものが基板として使用された。電極間ギヤ
ツプは４mmに維持された。
１４mm径Al陰極での試験の一系列では、総てのパラメー
ターは、元来ピークアーム電流に影響するところのコン
デンサー充電電圧を除いては、一定に保たれた。総ての
試験は約０．４Ｆの静電容量値、約２mHのインダクタン
ス、及び迷走部品を含んで約１５０m-ohmの直列抵抗で
行われた。生ぜられた電流波形は、アーク開始後、約３
０msに、７１msの半振幅全幅（HAFW）でピークを持つて
いた。与えられた初期コンデンサーバンク電圧での単一
パルス後の線源（△Mc）及び基体（△Ma）のピーク電流
及び正味質量変化は表１中に報告されている。線源によ
り失われた材料の約1/3は基板上に堆積されることが注
目されるかも知れない。そのように生じられた塗装の総
では輝かしい斑入りの見掛けを持ち、斑入りの性質は多
分、塗装中または上への巨大粒子が含有された結果であ
る。１７５Ｖに等しいか、それを超す電圧Vcでの試験で
は、基板の中心部分は輝いた見掛けを有し、アークサイ
クルの間に塗装がそれの熔融温度を超えたことを示して
いる。この輝しい領域の拡がりは、充電電圧が増大する
と増大した。切断したサンプルの顕微鏡試験では、Al塗
装の熔融及び表面合金化を示す構造を現わした。表面合
金化の領域内で行われた微小硬度測定は、形成された構
造がフエライトやアルミニウムよりも一層硬いことを示
した。１０ｇ負荷付きのKnopp刻印器を使用して、表面
から遠い１０１０鋼へ直角なフエライト及びパーライト
構造の微小硬度は２１０及び４４９kg／mm2であつた
が、他方、表面合金構造の選ばれた面積の微小硬度は９
１１kg／mm2であつた。基板の余り中央でない区域で
は、拡散層が塗装層と基体とを連結している。総ての区
域で、接着は良好で、即ち、針で塗装を剥しとることは
不可能であつた。
別の試験では、１００ ０．６５msHAFWパルスを系列が
１４mmAl線源陰極と１０１０鋼基板陽極へ加えられた。
塗装材料が熔融され、基板の中心区域内に多数の０．１
から１．０mmの球になつて凝縮したことの指唆があつた
けれども、約10ミクロンの塗装厚みが観測された。塗装
接着は容易く剥され得るので貧弱であつた。
２．鋼の一段階セメンタイト化及び焼入 鋼を表面硬化する従来の方法は鋼試料を炭素粉末包装内
に置き、かまど内で長時間（典型的には何時間も）加熱
して、被加工物への炭素の拡散を惹起させ、それから、
別の操作で焼入れし、硬いマルテンサイト構造を形成さ
せる。その操作は長たらしく、全体の被加工物の加熱と
その後の急冷とは被加工物中に機械的ねじれとひずみと
を誘導しうる。
代替として、炭素は鋼基板中へ表面合金化され、単一パ
ルス付真空アークで焼入れされることが出来る。我々は
この概念を以下のパラメーターにより試験した。１４mm
径黒鉛陰極が線源として使用され、２５mm径１０１０快
削鋼陽極が基板として使用された。電極は４mmギヤツプ
により分離された。パラグラフＡに述べた第一Al試験で
使用したと同じパルス回路を使用して（０．４Ｆコンデ
ンサー、２mm誘導器、１５０m-ohm直列抵抗）、充電電
圧２００Ｖにて、１kAピーク電流、７３msHAFW電流パル
スが結果として得られる。基板を検討すると、中央部分
に基板熔融が起つたことが示された。全体の基板が、容
易に剥ぎ取ることが出来る黒いフイルムで塗装された。
基板の切断面を金相学的検査すると、熔けた区域はマル
テンサイト構造を有し、炭素がアークの間の熔融区域中
に溶解したことと、熔融区域の迅速冷却が起つたことを
示している。マルテンサイト区域の微小硬度は２５ｇ負
荷付のKnoop刻印器を使つて測り、１０５０kg／mm2（大
ざつぱに７０ロツクウエルＣに等価である）と測定され
た。表面合金区域下には固体相変換の証拠も同じく注め
られることは注目されよう。使用された引抜き１０１０
快削試料では、パーライト区域は、棒または引抜軸の方
向に走つているバンドまたはチエーンになつて通常組織
化されている。しかしながら、表面に近接して、バンド
は拡げられた見掛けを有し、表面が近づくにつれ幅が増
大する。この効果は基板の中心部分で最も認められう
る。多分、これらの区域での温度はオーステナイト化温
度を越え、パーライト内の炭素が溶解され側方へ拡散さ
れたのであろう。急速焼入れにより、準マルテンサイト
構造が形勢された。
３．炭化モリブデン−モリブデン表面合金の製造 炭化モリブデン−モリブデン表面合金を、第２図に描か
れた装置を使つてモリブデン基板上に合成した。前節で
記したと同じ回路パラメーターを、コンデンサー充電電
圧２００か２１５Ｖで使用した。単一アークパルス後
の、陰極及び陽極それぞれの電極重量変化△Mcと△Maと
の測定は表IIに示した。アーク用装置では、電極材料の
品質に大きく従属して、或る量の統計的変化が通常であ
ることを注意すべきである。アーク電流波形は同じ回路
を使用する他のアーク（ピーク電流が約１kA，HAFWが約
７０ms）に対して前に述べたものと類似である。線源は
１４mm黒鉛陰極で、他方、基板は１２mm径のMo陽極であ
つた。アーク後検査によると、基板の中心区域が溶融し
ていたことと、全体の基板が黒いフイルムで塗装された
ことが示された。黒いフイルムは容易に引つ掻かれる
が、剥れ落ちる傾向ではなかつた。試料断面の金相学的
検査をすると、熔けた区域は、多分MoとMo2Cとの交互の
バンドが組合さつた細かいデンドライト構造を持つてい
たことを示した。熔融した区域の微小硬度は、６００〜
７００kg／mm2（Knopp刻印器、２５ｇ荷重）で、表面か
ら遠いMo基板内での３２１kg／mm2の微小硬度と比較さ
れる。２１５Ｖテストでは、明かに純MO2cである若干の
孤立して面積は微硬度１６９２kg／mm2であつた。
充電電圧１７５Ｖで追加テストを行つた。基板熔融の印
しは無かつた。基板は、周辺周りが黒で、中心が灰色の
フイルムで蔽われていた。黒い区域は容易くひつかかれ
るが、他方、灰色区域はひつかき抵抗性であつた。灰色
も黒色の塗装もはがれなかつた。塗装は明かに非常に薄
い（０．５ミクロン以内）、それは、金相学的断面上で
光学顕微鏡で見分けられなかつたから。
４．銅基体上のモリブデン塗装 第２図に示す装置と下記のパラメーターとを使つてCu基
体上にモリブデンを塗布した。線源は１２mm径Mo陰極
で、基板は２５mmCu陽極であつた。電極間ギヤツプは１
mmであつた。放電回路パラメーターはＣ＝０．４Ｆ，Ｌ
＝１．９mH，Ｒ＝１５０m-ohmであつた。コンデンサー
充電電圧２００Ｖでの単一パルスは滑らかな塗装を生
じ、それは基板周辺に近く非常に薄かつた。陰極は１．
４９mgを喪失し、他方、陽極に０．８７mgを得た。肉眼
には巨大粒子欠陥の証はなかつた（Al真空アーク塗装と
反対に）。
追加のテストでは、上述したのに類似の１０アークパル
スの系列を印加した。陰極は26.29mg減少し、他方、陽
極は１７．５８mg増えて、陽極が、陰極から発出された
材料の2/3を捕捉したことを示している。金相学的検査
は滑らかな塗装が生ぜられたことを示し、これは加工に
より基板上に残された輪郭に従つていた。塗装は中心近
くで最も厚く、約１０ミクロンの厚みを有していた。
同じ回路と充電電圧だが、より大きいギヤツプ（例、４
mm）を用いても、試験を行つた。大抵のアーク化が、陰
極に接続されている室壁と、陽極支持構造との間で起
り、かくして、基板表面上に塗装を生じないようになる
若干の確率があるだろうということが見出された。
下記の回路パラメーター：Ｃ＝０．２Ｆ，Ｌ＝０．１７
mH，Ｒ＝９５m-ohmでのパルスの系列を使用しても試験
を行つた。０．４から２．０kA迄のピーク電流を有し、
アーク開始後６msで起り、１６msのHAFWのパルスが生じ
られた。１２mm径Mo陰極が線源に使用され、１４mm径Cu
陽極が基板に使用された。一般に、滑らかで、輝しい、
付着性の塗装が生じた。詳しい金相学的検査は行わなか
つたけれども。
５．鋼のタングステン被覆 鋼上のタングステン被覆を、１４mm焼結タングステン陰
極線源と、２５mm径１０１０鋼陽極基板を用いて調製し
た。回路パラメーターＣ＝０．４Ｆ，Ｌ＝１．９mH，Ｒ
＝１３０m-ohmであつた。一つの特殊テストでは、１９
パルスの系列を、各パルス間に数分の休みをつけて印加
した。全体の電荷移送は６４１クーロンであつた。塗装
後、基板はつや消しの灰色外観になつた。塗装は３mm内
径、２１mm外径の環状区域内に集中した。我々は、外部
リングは小さい方の陰極から分散を欠く結果であり、内
部リングは陰極表面内のトルガ孔の効果であると推定す
る。塗装は引つかき得るものだつたが剥離したり鱗状化
したりする傾向はなかつた。断面の金相学的検査は厚い
方の区域で約１０ミクロン厚であることを示した。塗装
は元来凝集した巨大粒子から成り、多分、プラズマ凝縮
で一諸にひつついたものの如くに見えた。我々は塗装中
に存在する多数の巨大粒子は、陰極の焼結した構造の直
接的結果だろうと想像する。
６．Moアーク中での鋼のスパツタ−エツチング 前に注記した如くに、線源と基体材料との組合せの総て
が塗装を生ずるものではない。Mo線源と鋼基板との場
合、陽極基板はアーク化の間に質量を失うが、多分、エ
ネルギー的なMoイオンによる射突により惹起されるスパ
ツタリングのせいであろうことを見出した。一例とし
て、１２mm径Mo陰極線源と２５mm１０１０鋼基板との間
に４mmのギヤツプで、次の回路パラメーター（Ｃ＝０．
４Ｆ，Ｌ＝２mH，Ｒ＝１３０m-ohm，Vc-１７５Ｖ）を使
つて単一アークパルスを印加すると、正味質量損失０．
２５mgが陽極に誘起される。これは、スパツタリング
が、総て単一７０msHAFWパルス内で基体表面上に汎り均
質だと仮定をして（ところが、実際には基体の中心でよ
り重いことが最もあり得そうではあるけれども）、基体
表面の約６５０Åを取除くのに等価である。この操作は
他の塗装の適用に先立つて、その上に塗装する清浄な基
体表面を設けるために、鋼または他の基体をスパツター
クリーニングする効果的な方法であることが判るだろ
う。
７．Ti及びTiNの付着 第２図に描かれた装置を使用し、１４mm径Ti陰極、４mm
ギヤツプ、陽極として連結されている２４mm径鋼被加工
物及び真空室内の合金用ガスとして低圧窒素の制御され
た背景ガスを追加して、TiNの塗装を調製した。実験の
一組では、アーク回路パラメーターは一定に保たれた
（Ｃ＝０．４Ｆ，Ｌ＝２mH，Ｒ＝１５０m-ohm，Vc＝２
００Ｖ）が、他方、背景ガスの圧力は試験ごとに増加し
た。０．０５Torr以下の圧力に対しては、TiN付着の印
しは全く肉眼で観測されなかつた。しかしながら、０．
１Torrでは、被加工物の外ヘリはTiNか塗布され、それ
は、それの独立の黄金色（低圧で生ぜられるTi塗膜の自
然白色金属色とは対称的に）直ちに識別可能である。
０．３Torrの圧力ではTiN塗装した区域の側方拡がりは
増大し、被加工物の外部２−３mm内に環状区域を形成す
る。最後に、１．０Torrの圧力では、金色のTiN塗膜が
被加工物の全表面上に観測された。
その後、１０１０，４３４０，及びＭ４２（高速度）鋼
の２４mm径被加工物、コンデンサー充電電圧１６０から
２００Ｖまでの範囲のものVc，０．７〜１．３Torrの範
囲内の窒素ガス圧力、および１乃至３迄のアークの系
列、若干の場合には予備のTi塗装をつけるために最初の
アークを高真空度内（２×１０-6から２×１０-5Torrま
で）で出して、種々の試験を行つた。これらの試料の若
干のものは後に冶金学的に検討した。一般的に言つて、
塗膜は均一では無かつたが、むしろ、数個の同心のリン
グに区別出来、各々、それの隣りのものとは異る色調、
又は、きめにより違つていた。高い方の充電電圧に対し
ては、基体の表面熔融が屡々、被加工物の中心に観測さ
れた。塗装は熔融により惹起された表面内の不規則に緊
密に従つていた。最も厚い塗装もまた中心に観測され、
一般的に言つて塗装は均質でないけれども、５ミクロン
までの厚さをつけて観測された。研磨し、エツチした試
料の冶金学的観測をすると、被加工物の中心には浅い熱
効果をうけた帯域が観測され、その中では迅速加熱と、
この後の、被加工物のかさ中への熱伝導による焼入れと
が、被加工物の外部区域（典型的に０．１mm）の硬化を
惹起して居た。
TiNの高電流アーク沈積のこの方法は現在実施されてい
る他の方法に勝る種々の潜在的利点を有する：(1)２４
ミクロン毎秒までの沈積速度は、他の方法により得られ
るものよりもより高い大きさの桁であつて、非常に減少
された処理時間を潜在的に許すものである；(2)処理は
被加工物の選択された部分へ指向されることが出来る；
(3)塗装することと、被加工物の硬化された外部区域を
生ずることとの組合せは、或る応用に於ては有利かも知
れない。科学文献では基板の固さと塗装の接着との間に
は相関関係が存在することが報告されているからであ
る。又、(4)新しい方法で使用される圧力（約１Torr）
は現在実用化されているアーク法（約１０-3Torr）で使
われているものよりも可成りに高く、より単純な真空ポ
ンプ用及び監視用装置の使用を許すからである。
８．種々雑多の塗装（例８〜２０） この発表中に梗概を述べた操作を使用することにより種
々の他の塗装が造り出されたが、詳しい金相学的検討は
行われなかつた。線源−陰極基体−陽極組合せの若干と
アーク化条件とを第III表に列挙した。
第３図は、電気放電の時に減圧雰囲気内に合金化ガスを
設け、高電流に於て、組合された陰極及びガスプラズマ
流を生ずるように使用しうるところの仕組を描いてい
る。かくして、第３図の装置もまた減圧雰囲気を維持す
るためにアーク室を含み、それのフランジ４０のみが示
されている。真空内には陽極として役立つている被加工
物４２が陽極支持具４３に支持されて置かれて居り、
又、陰極４６が室の外側に置かれたガス供給器４８から
のガスを流れ調節器４９を経て導通する中空支持具４７
を有して置かれている。陽極４６も亦、中空の構造で、
それの上部壁５１内に複数個の開孔５０をつけて形成さ
れていて、それを通してガスは、陰極と被加工物陽極４
２との間のギヤツプ５２中に流入する。従つて、ギヤツ
プ５２内には組合された陰極及びガスプラズマ流が生ぜ
られよう。
本発明の方法中に含まれている高いアーク電流では、陰
極のイオン流は低圧ガス分子を掃き去り、押し出す傾向
を有する。従つて、ガス供給器４８からの合金化ガス
は、高圧下に排出軸に沿つて、又、被加工物４２にて望
まえる化学量論的比率と陰極イオン発生速度と両立する
ガス流速度で導入されるべきである。
例えば、被加工物陽極４２は鋼であることが出来、陰極
はチタンであることが出来、又、ガス供給器４８からの
ガスは窒素であることが出来よう。その上で、鋼被加工
物上に窒化チタン塗装が生ぜられるだろう。
第４図は更に別の仕組で、複数（二つが示されている）
の異る材料製の陰極６１，６２を含み、総での陰極に対
して共通の陽極として役立つている被加工物６３に対し
て多岐陰極プラズマを生ずるために使用しうるものであ
る。各々の陰極は異つた材料製であり、第４ｂ及び４ｃ
図にそれぞれ示される如き異つた波形を有する別々の電
流源６４，６５から制御される。二つの陰極内の電流の
比をかく連続的に変化することにより、第４ｂ図に示さ
れている如く級分けした塗装が被加工物陽極上に生ぜら
れる。
例えば、陰極６１の材料は被加工物６３の材料と同一出
来得よう、他方、陰極６２は若干の望ましい保護的性質
を付与する材料製にすることが出来よう。一つの例とし
て、被加工物は鋼製に出来よう、陰極６１も亦鋼製に出
来、又、陰極６２はアルミニウムに出来よう。
代りに、陰極６１及び６２は二つの異る材料製にして、
被加工物陽極６３上に、他の具合にしては造ることが難
しい塗装を合成するようにすることも出来よう。例え
ば、一つの陰極はタングステン製でよく、他は黒鉛製で
あつて、被加工物、例えば鋼の上に、タングステンカー
バイドを生ずるようにしてもよい。
第４ａ〜４ｄ図中に描かれた技法と装置との他の可能な
応用は下記の如くである。
１．他の具合には製造が難かしい材料の合成で、炭化
物、例えば炭化硼素を含む。プラズマ状態からの急速な
凝縮のせいで、準安定結晶形が起り得ることを留意すべ
きであり、かくして、この方法は超電導性合金でNb3Si
のＡ１５形の如きものの製作に成功するものとなるかも
知れず、この物は理論的には仮定されているが、しかし
まだ実用的には生じられていない。
２．級分けした塗装の製造。塗装の接着を増大するため
に、最初に基板を基板材料のイオンで塗布し、それか
ら、アークの課程の間に基板材料で構成された陰極への
電流の減少を行い、他方、望む外部層材料の電流を徐々
に増加するのが有利であることが判るかも知れない。こ
のような具合にして、塗装の物理的性質の鋭い勾配が避
けられ得る。
３．合金の個々の構成分が、陰極に製作しうる電導性材
料である場合に於ける、絶縁性塗装の製造。
４．交互に一つの材料とそれから他の物とを結合した積
層塗装の製造。
他の可能性は第３図のガス合金化技法を第4a〜４ｄ図の
多岐陰極技法と結合し、例えば、固体電導性材料として
通常見出される数元素と、ガスとして通常見出される他
の元素とから成る塗装を合成することである。特に、機
械工具摩耗保護用BCN塗装を製作することは可成りに興
味がある。それは原理的には、黒鉛と硼素から製作され
た陰極を使用し、上記の如く、窒素を合金化用ガスとし
て使用するものである。
第５図は、真空室７０が複数の陰極７１及び７２と、ガ
ス供給器７４から圧力調節器７５を経て入口導管７３を
介して供給される合金化用ガスとを含むようになつてい
るような仕組を描いている。二つの陰極７１，７２の各
々はそれの電流供給７６，７７により個別に賦勢されて
いる。かくして、二つの陰極と合金化用ガスとは被加工
物陽極７９をつけたギヤツプ７８内に組合された材料と
ガスフラツクスとを生じていることが判るだろう。
一例として、陰極７１はチタン製でよく、陰極７２はバ
リウムまたはマグネシウム製であり、ガス７４は酸素で
よく、又、陽極７９は銅でよく、薄いフイルムコンデン
サー用のチタン製バリウムまたはチタン酸マグネシウム
塗装製造用になる。
第６図はなお更に別の変形で、被加工物陽極と陰極との
間のギヤツプに軸方向に磁場を発生し、各電気放電の時
にプラズマ流を視準してより良好な塗装均一性を得るた
めのものを描いている。かくして、第６図の装置は、プ
ラズマ線源用の陰極を支持している真空アーク室８０、
処理される被加工物から構成された陽極８２とを含み、
その二つはギヤツプ８３により分離されている。磁場コ
イル８４，８５がアーク室80の外部に置かれている（し
かし、また、内部的にも出来よう）、そして、ギヤツプ
８３を軸方向に通過している磁場を生ずるように配向さ
れている。この磁場はプラズマ流を視準し、被加工物陽
極近くの電流の流れの半径方向圧縮を抑制し、かくし
て、一層均一な熱フラツクスを確実ならしめる。第６図
に描かれた仕組に於ては、被加工物陽極８２は陰極８１
の下に置かれているので、重力が陽極の熔融した表面を
平滑化し、かくして噴火孔の形成を避けよう。
第７及び７ａ図はなお更に別の変形を描いていて、それ
は、駆動シヤフトのベアリング面のような、長い円筒形
対象の限られた区域を表面処理するのに使用しうるもの
である。かくして、第７及び７ａ図に描かれている装置
は真空雰囲気を確立するための真空室９０を含んでい
る。真空室は長い円筒状の被加工物９１を受領するため
の開孔をつけて造られていて、被加工物が陽極として役
立つ。アーク室９０は更に複数台の支持台９２を含み、
複数本の陰極９３を被加工物９１の周りに環状の列にし
て支持する。成るべくは、各々の陰極は第７図に示す如
くに、個々の電流源９４を備えており、複数本の陰極の
間に等しい電流分布を確実ならしめる。絶縁された通し
供給フランジ９５とＯリング封止具９６を設けることに
より、真空室９０よりも長い被加工物９１を処理するこ
とが出来る。真空室は入口９４へ接続されたポンプ装置
によつて減圧される。
第８〜１０図は、装置の構成におけるなお更に別の変形
を描いていて、これは、熱交換チユーブの内側表面、砲
身、などの如き、長い中空の円筒形被加工物の内側表面
を表面処理するのに使用しうる。
かくして、第８図に示される如く、被加工物１０１、例
えば砲身は、真空室の部分として役立つ。一つの端は適
切な真空封じ１０２と真空ポンプと監視装置１０４への
アダプター１０３とを通し接続されている。反対の端
は、被加工物内で縦に可動な陰極装置１０７を受ける封
止された通し供給開孔１０６をつけて形成された端壁１
０５により閉じられている。被加工物１０１は可動な陰
極装置１０７に対してアーク陽極として役立つている。
被加工物陽極１０１と可動陰極装置１０７との間に接続
された動力供給体１０８は必要とされる高電流短持続時
間パルスを発生する動力を供給する。
第９図は、第８図の装置内の陰極装置１０７用に使用し
うる一つの構造を描いている。かくて、陰極装置１０７
は電気的に伝導性の棒１１１の端部に支持されている活
性陰極１１０を含みうる。後者も亦、陰極への電気接続
しても役立ち、陽極被加工物１０１の端部にある封じ通
し開孔１０５（第８図）を通して伸び、陰極の手動操作
を容易ならしめている。棒１１１は、例えばガラスまた
はセラミツクの絶縁チユーブ１１２により封じられてい
て、それの長さに沿つてのアーク化を防いである。
動力供給源１０８（第８図）により電気パルスが印加さ
れると、陰極１１０上のスポツト１１３と被加工物陽極
１０１との間にアーク化が起り、プラズマジエツト１１
４を生ずる。後者は冶金学的塗装、表面合金、または表
面熱処理を加えるのに使用されうるか、又は、上記の如
くに、被加工物の内側の表面エツチング用に使用されう
る。
成るべくは陰極１１０の端部は絶縁用キヤツプにより蔽
われて、陰極の端部からのアーク化を防ぎ、かつ、それ
により、第８及び９図に描かれている如く、陰極スポツ
トを陰極の側部へ集中するようにする。加うるに、陰極
装置１０７にはアーク点火用のトリガ１１６、もしも長
引いた連続的または高効率サイクルが使用さるべきなら
ば、陰極冷却用の液体冷却剤回路１１７、および／また
は、プラズマジエツトを直接に助け、かつ、陰極スポツ
トを陰極１１０の側部の周りに回転するために陰極装置
に軸方向に磁場を生ぜしめる発生源とを設けてもよい。
第９図は陰極の軸方向に指向されたソレノイド１１８の
形をした磁場発生手段を描いているが、しかし、第５図
に描かれている如き、永久磁石または他の磁場発生手段
も使用され得るだろうことは評価されるだろう。
第１０図は更に又別の変形を描いていて、それに於て
は、陰極装置１０７′の陰極１１０′は、第３図に描か
れた装置に対して上に論じた如くに、合金化ガスを陰極
スポツトへ近接して導入するためにガス流回路を含んで
いる。この目的のために、陰極１１０′は中空構造で、
ガスに対して、複数の出口開孔１２０をつけて形成さ
れ、ガスは入口１２１を通つて導入される。
第８〜１０図に描かれている装置は、下記の如く操作さ
れ得る：陰極装置１０７（又は１０７′）が被加工物１
０１内の封じ通し開孔１０５を通して挿入され、処理が
加えらるべきところの区域内にそれに縦に位置付けられ
る、そうすると、アークパルスが動力供給源１０８によ
り陰極装置と被加工物陽極１０１との間に開始される。
アークパルスの間に、陰極装置は、それを真空封じ通し
開孔１０５を通して滑らせることにより新しい位置に動
かされ、かくして被加工物の全体の長さ、またはそれの
選択した部分が望むように処理されるようにすることが
出来る。
第８〜１０図に描かれた装置が、ここに描かれた他の装
置も共に、金属を高電流短持続時間パルスで処理するに
特に有用であるけれども、そうした装置はまた被加工物
を直流パルスで処理するのにも使用し得るだろうことは
理解されよう。例えば、第８〜１０図に描かれた装置で
は、陰極装置１０７（または１０７′）が被加工物の一
方の端にある間に、直流アークを開始出来るだろう、ア
ーク化は陰極装置が被加工物の他端へ軸方向に動かされ
る際に連続されていて、その点に於てアークを消すこと
も出来よう。
上述の好ましい実施例では充電されたコンデンサーバン
クを電流パルス源とし、また、振幅が０．５から２．０
kA迄変化し、又、HAFWが０．６５から７５ms迄のものを
電流パルスの範囲として使用したけれども、電流パルス
発生用の他の手段も使用出来るだろうことと、電流振幅
と持続時間が変れられ得るだろうこととは理解されよ
う。他の電流源としては、もしも電圧がアーク点火用と
維持用に充分ならば、SCR位相制御済整流器回路を含め
ることも出来よう。前に論じた如くに、１０nsから数秒
迄（またはもつと長い）のパルス持続時間及び１Ａから
数百kA迄のパルス振幅も原理上は可能である。アーク電
流振幅と持続時間との最良の選択は特殊終末用途によつ
ていよう、そして、基体及び電極の幾何学と、材料、望
まれる塗装厚み、表面温度及び熱浸透に考慮すべきであ
る。高い方の電流範囲では、警戒を払うべきで（幾何
学、軸方向磁場の印加、等）、もしも望ましくなけれ
ば、陽極スポツト形成を防ぐようにする。
更に理解されるだろうことは、第２図の実施例ではトリ
ガ電極が使用されたが、アーク開始の他の手段も使用し
てもよく、例えば、アークを陽極か補助機械的トリガ電
極を引くこと、レーザートリガすること、陽極−陰極ギ
ヤツプを電気的に過剰ストレスすること、または、トリ
ガーヒユーズ線を使用することを使つてもよい。一旦、
アーク開始が起つたならば、作用の同じ機構が一般に適
用する。
例えば第２図に対して上述した実施例は、一対の平行電
極から成る単純な幾何学を利用し、陰極が線源として、
又、陽極が基体として役立つている。幾何学の種々の変
形が可能である。基体の幾何学は終末用途により指図さ
れる。基体の幾何学は、基体の均一性その他の性質に全
く影響するだろうことは注意すべきであるが、基体幾何
学には何等の基本的制限もない。加うるに、基体のかさ
へ熱的により少く連結されている基体の部分は、隣接す
る平らな、厚い区域よりも高い温度へ熱せられようか
ら、その効果は、基体への損傷を防ぐために考慮は入れ
ねばならない。
更に、陰極は、特殊な望む沈積又は熱流模様を生ずるよ
うに、特に陰極が基体にごく物理的近接して装着される
場合、または、軸方向磁場が平行なプラズマ流をはげま
す為に使用される場合には、形付けされることが出来
る。
多くの他の変形、修正、及び本発明の応用を行われても
よい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の作用の機構の説明に助けとなるダイ
ヤグラムである。 第２図は、本発明により構成された装置の一つの形を略
図的に描いている。 第３図は、高電流に於て、陰極及びガスプラズマの合体
した流れを生ずる為の本発明により構成された装置の別
の形を描いている。 第４ａ図は、二つ（以上の）陰極から、複数本のプラズ
マビームで、被加工物の表面に没入して、例えば、合金
または級別された塗装をその上に生ずるための本発明の
他の実施例を描いており、第４ｂ図及第４ｃ図は二つの
陰極に印加される電流波形を、又、第４ｄ図は結果とし
て得られた沈澱物を描いている。 第５図は本発明による更に別の装置で、本発明により、
基板上に複数の成分材料から成る塗装を生ぜしめるもの
である。 第６図は、本発明の更なる実施例で、プラズマ流を平行
にする磁場を含んでいるものを描いている。 第７図及び第７ａ図は本発明により構成された装置の別
の形で、特に長い円筒状被加工物処理用のものの端及び
縦断面をそれぞれ示している。 第８図乃至第１０図は、中空の細長い物品の内面の塗装
用の更に別の装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニツサン・ブロシユ イスラエル国ペタ、テイクヴア 49 473、 ロツツチヤイルド、ストリート 79 (72)発明者 シヤウル・シヤレヴ イスラエル国ジヤネイ、イエフダ、ミトナ チヤリム、ストリート ４ (72)発明者 ハナン・ヤロズ イスラエル国ラマツト―ガン、ミツチエ ル、ストリート ９ (56)参考文献 特開 昭59−18625（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】処理材料で被加工物を表面処理する方法に
    おいて、前記被加工物は陽極として働き、前記処理材料
    は陰極として働き、前記被加工物および処理材料は真空
    雰囲気中に配置され、前記被加工物と陰極とのギヤツプ
    は前記被加工物に平行に前記陰極を通る平面での前記陰
    極の最小寸法よりも小さく、前記被加工物と処理材料と
    の間に振幅が大きくて短い持続時間の電気アーク放電を
    各電気パルスに対して生ぜしめるに十分な振幅を有し短
    い持続時間の一つまたはそれ以上の別個の単一極性であ
    る電気パルスが印加されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記電気パルスの各個は、０．５乃至１０
    ０ｍｓの持続時間（HAFW）だけ印加されるようになって
    いる特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】前記電気アーク放電の各々が少なくとも３
    ×１０-6アンペア毎平方米の電流密度を有している特許
    請求の範囲第１項または第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】前記電気アーク放電の各々が少なくとも５
    ００アンペアの電流を有するようになっている特許請求
    の範囲第１項または第２項記載の方法。
  5. 【請求項５】前記陰極直径は少なくとも１０ｍｍで、該
    被加工物はそれから１〜８ｍｍ間をあけて置かれている
    ようになっている特許請求の範囲第１項乃至第４項の何
    れか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記陰極の材料が前記被加工物への表面被
    覆として加えられ、被加工物の表面は前記電気アーク放
    電により陰極材料の熔融点以上ではあるが、被加工物材
    料の熔融点以下に加熱されているようになっている特許
    請求の範囲第１項〜第５項の何れか一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】前記陰極の材料が、前記被加工物への表面
    塗装として加えられ、被加工物の表面は前記電気アーク
    放電により、前記被加工物と前記陰極塗装との相互拡散
    を促進し、それによりそれらの間の接着を促進するに充
    分なように加熱されている特許請求の範囲第１項乃至第
    ５項の何れか一つに記載の方法。
  8. 【請求項８】前記陰極の材料が前記被加工物への表面塗
    装として加えられ、前記被加工物の表面は前記電気放電
    によって陰極材料及び被加工物材料の熔融点以上に加熱
    されていて、それにより被加工物の表面上で二つの材料
    の合金が生ぜられるようになっている特許請求の範囲第
    １項乃至第５項迄の何れか一つに記載の方法。
  9. 【請求項９】前記被加工物の表面が前記放電によってそ
    れの固相転換温度を超えて加熱され、それから、被加工
    物材料のかさ中への自然固体伝導によって迅速に冷却し
    うるようにされて、それにより被加工物の表面に近い区
    域を急冷して準安定結晶構造を誘導するようにする特許
    請求の範囲第１項乃至第５項の何れか一つに記載の方
    法。
JP60077527A 1984-04-12 1985-04-11 被加工物の表面処理方法 Expired - Lifetime JPH0633451B2 (ja)

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