JPH1129848A - CrN被膜およびその形成方法 - Google Patents
CrN被膜およびその形成方法Info
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- JPH1129848A JPH1129848A JP18257097A JP18257097A JPH1129848A JP H1129848 A JPH1129848 A JP H1129848A JP 18257097 A JP18257097 A JP 18257097A JP 18257097 A JP18257097 A JP 18257097A JP H1129848 A JPH1129848 A JP H1129848A
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- JP
- Japan
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- plating
- gas
- crn
- coating film
- halogen
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- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、金属材料表面に強固なCr
N被膜を形成する方法を提供することである。 【解決手段】 金属材料の表面にCrメッキを施した後
に窒素を反応させて硬質のCrN被膜を形成する方法で
あって、金属材料素地とCrN被膜の間に1〜50μm
のCrメッキ層を構成する。
N被膜を形成する方法を提供することである。 【解決手段】 金属材料の表面にCrメッキを施した後
に窒素を反応させて硬質のCrN被膜を形成する方法で
あって、金属材料素地とCrN被膜の間に1〜50μm
のCrメッキ層を構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料表面にC
rN被膜を形成して、表面硬度、耐摩耗性、耐食性等を
向上させるCrN被膜形成方法に関する。
rN被膜を形成して、表面硬度、耐摩耗性、耐食性等を
向上させるCrN被膜形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属材料の表面硬度、耐摩耗性、耐食
性、疲労強度等の化学的・機械的性質を向上させる目的
で、従来からCrメッキ、窒化処理等が一般的に実施さ
れているが、いずれの方法においても表面硬度は800
〜1000Hv程度にしか向上しない。しかしながら、
最近では金属材料へのさらなる高硬度、高耐摩耗性への
要求は強く、硬度として1500〜2400Hvを有す
るクロム窒化物(CrNおよびCr2 N)が注目されて
いる。そこで、表面硬度、耐摩耗性等を向上させる目的
のCrN被膜の形成方法としては、次のような方法が提
案されている。 イオンプレーティング法 スパッタリング法 イオン照射法
性、疲労強度等の化学的・機械的性質を向上させる目的
で、従来からCrメッキ、窒化処理等が一般的に実施さ
れているが、いずれの方法においても表面硬度は800
〜1000Hv程度にしか向上しない。しかしながら、
最近では金属材料へのさらなる高硬度、高耐摩耗性への
要求は強く、硬度として1500〜2400Hvを有す
るクロム窒化物(CrNおよびCr2 N)が注目されて
いる。そこで、表面硬度、耐摩耗性等を向上させる目的
のCrN被膜の形成方法としては、次のような方法が提
案されている。 イオンプレーティング法 スパッタリング法 イオン照射法
【0003】イオンプレーティング法は、真空チャンバ
ー内で真空アーク放電を利用して、金属クロムターゲッ
トを蒸気化・イオン化して被処理物に照射し、被処理物
には負のバイアス電圧を印加してイオン化したCrイオ
ンを引きつけるとともに、真空チャンバー内に窒素ガス
を導入してクロム窒化物を形成する方法である。スパッ
タリング法は真空チャンバー内にコーティング物である
ターゲットと基板との間に高電圧を印加してグロー放電
を発生させ、放電によりプラズマ化したArイオンをタ
ーゲット表面に衝突させ、クロム原子をたたき出して基
板に堆積させる方法である。この時にチャンバー内に窒
素を導入することで窒素を過飽和に固溶したクロム膜お
よびクロム窒化物被膜を形成することができる。また、
イオン照射法は真空蒸着またはスパッタリングと窒素イ
オン照射を組み合わせる方法(特開平5−31139
6)で、低温でCrN被膜を形成することができる。
ー内で真空アーク放電を利用して、金属クロムターゲッ
トを蒸気化・イオン化して被処理物に照射し、被処理物
には負のバイアス電圧を印加してイオン化したCrイオ
ンを引きつけるとともに、真空チャンバー内に窒素ガス
を導入してクロム窒化物を形成する方法である。スパッ
タリング法は真空チャンバー内にコーティング物である
ターゲットと基板との間に高電圧を印加してグロー放電
を発生させ、放電によりプラズマ化したArイオンをタ
ーゲット表面に衝突させ、クロム原子をたたき出して基
板に堆積させる方法である。この時にチャンバー内に窒
素を導入することで窒素を過飽和に固溶したクロム膜お
よびクロム窒化物被膜を形成することができる。また、
イオン照射法は真空蒸着またはスパッタリングと窒素イ
オン照射を組み合わせる方法(特開平5−31139
6)で、低温でCrN被膜を形成することができる。
【0004】しかし、イオンプレーティング、スパッタ
リング、イオン照射法等の気相コーティングは、高真空
雰囲気が必須要件となるため、従来処理法に比べ処理コ
ストが高く処理物の形状寸法に制約が生じるという問題
点があり、工業的により広く用いられていくためには、
プロセス機器の低コスト化、ハンドリングシステムの簡
略化が必要となる。
リング、イオン照射法等の気相コーティングは、高真空
雰囲気が必須要件となるため、従来処理法に比べ処理コ
ストが高く処理物の形状寸法に制約が生じるという問題
点があり、工業的により広く用いられていくためには、
プロセス機器の低コスト化、ハンドリングシステムの簡
略化が必要となる。
【0005】また、一般にCrN被膜の欠点として、C
rNの熱膨張率がFeに比べると1/6と小さいため、
熱応力がかかりやすく熱履歴剥離の問題が生じやすいこ
とや、低温処理の場合素地との密着性が悪いことなどが
あげられる。そこで、CrN被膜の素地への密着性を向
上する目的で真空蒸着でCr層を形成した後に窒素イオ
ンを照射し、窒化クロム膜にCr原子と窒素原子との組
成比を段階的または傾斜的に変化させる方法が提案され
ている(特開平7−109561)が、膜厚が薄く熱膨
張率の違いによる熱履歴剥離の防止にはほとんど効果が
ない。
rNの熱膨張率がFeに比べると1/6と小さいため、
熱応力がかかりやすく熱履歴剥離の問題が生じやすいこ
とや、低温処理の場合素地との密着性が悪いことなどが
あげられる。そこで、CrN被膜の素地への密着性を向
上する目的で真空蒸着でCr層を形成した後に窒素イオ
ンを照射し、窒化クロム膜にCr原子と窒素原子との組
成比を段階的または傾斜的に変化させる方法が提案され
ている(特開平7−109561)が、膜厚が薄く熱膨
張率の違いによる熱履歴剥離の防止にはほとんど効果が
ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
み、金属材料表面にCrN被膜を形成させる方法におい
て、処理コストが安価で経済的でありかつ処理物の形状
寸法に制約を受けず、金属材料素地との密着性に優れか
つ熱履歴剥離を防止したCrN被膜およびその形成方法
の提供にある。
み、金属材料表面にCrN被膜を形成させる方法におい
て、処理コストが安価で経済的でありかつ処理物の形状
寸法に制約を受けず、金属材料素地との密着性に優れか
つ熱履歴剥離を防止したCrN被膜およびその形成方法
の提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のCrN被膜およびその形成方法は、金属材
料素地とCrN被膜の間に1〜50μmのCrメッキ層
を有する積層構造であり、金属材料の表面にCrメッキ
を施した後に窒素を反応させて硬質のCrN被膜を形成
する方法である。
に、本発明のCrN被膜およびその形成方法は、金属材
料素地とCrN被膜の間に1〜50μmのCrメッキ層
を有する積層構造であり、金属材料の表面にCrメッキ
を施した後に窒素を反応させて硬質のCrN被膜を形成
する方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、金属材
料表面に迅速かつ均一で強固なCrN被膜を形成するこ
とができる方法として、経済性に優れ、汎用性が高い方
法の開発および金属材料素地との密着性に優れかつ熱履
歴剥離の少ないCrN被膜を目的に鋭意研究を重ねた。
その結果、被処理物表面にCrメッキを施した後に、窒
化雰囲気中で加熱保持してCrN被膜を形成する方法が
有効であり、この方法により金属材料素地とCrN被膜
の間に1〜50μmのCrメッキ層を設けることによ
り、金属材料素地との密着性に優れ、かつ熱履歴剥離の
少ないCrN被膜を得ることを見いだし本発明を完成さ
せた。
料表面に迅速かつ均一で強固なCrN被膜を形成するこ
とができる方法として、経済性に優れ、汎用性が高い方
法の開発および金属材料素地との密着性に優れかつ熱履
歴剥離の少ないCrN被膜を目的に鋭意研究を重ねた。
その結果、被処理物表面にCrメッキを施した後に、窒
化雰囲気中で加熱保持してCrN被膜を形成する方法が
有効であり、この方法により金属材料素地とCrN被膜
の間に1〜50μmのCrメッキ層を設けることによ
り、金属材料素地との密着性に優れ、かつ熱履歴剥離の
少ないCrN被膜を得ることを見いだし本発明を完成さ
せた。
【0009】本発明のCrN形成方法は、従来技術と比
較すると高真空系を必要としないので経済性に優れ、汎
用性が高い方法である。また、熱履歴剥離の一つの原因
としては熱膨張率の違いによる熱応力が考えられる。例
えばFeの熱膨張率は13.8×10-6(/deg)あ
り、Cr以外のその他の非鉄金属も同等かそれ以上の大
きな値を示す。ところがCrNの熱膨張率は2.3×1
0-6(/deg)と小さいため熱応力の発生しやすい状
況となる。しかし、Crの熱膨張率は8.4×10
-6(/deg)であり、金属材料とCrNの中間の値を
示す。金属材料素地とCrN被膜の中間にCrメッキの
層を形成することにより熱応力を分散抑制することが可
能となるものと考えられる。
較すると高真空系を必要としないので経済性に優れ、汎
用性が高い方法である。また、熱履歴剥離の一つの原因
としては熱膨張率の違いによる熱応力が考えられる。例
えばFeの熱膨張率は13.8×10-6(/deg)あ
り、Cr以外のその他の非鉄金属も同等かそれ以上の大
きな値を示す。ところがCrNの熱膨張率は2.3×1
0-6(/deg)と小さいため熱応力の発生しやすい状
況となる。しかし、Crの熱膨張率は8.4×10
-6(/deg)であり、金属材料とCrNの中間の値を
示す。金属材料素地とCrN被膜の中間にCrメッキの
層を形成することにより熱応力を分散抑制することが可
能となるものと考えられる。
【0010】さらに、本発明ではCrN被膜形成前にハ
ロゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応ガスで前処理
することも可能である。これは、CrN被膜形成前の被
処理物を、ハロゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応
ガス雰囲気中に加熱保持する。この前処理によりCrメ
ッキ表面層に付着していた無機・有機の汚染物が破壊除
去されて表面が浄化され、更に、Crメッキ表面層に存
在している酸化被膜及びO2 吸着被膜を除去し、Crメ
ッキ表面は活性化された状態となる。CrN被膜形成に
おいて、この活性化されたCrメッキ表面は、未処理の
Crメッキ表面に比べ窒素原子が吸着・浸透・拡散しや
すく、より低温でも迅速かつ均一なCrN被膜が形成さ
れる。この低温でも迅速にCrN被膜が形成されること
は、被処理物がゆがみ・ひずみのないものが望ましい場
合に特に有効である。
ロゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応ガスで前処理
することも可能である。これは、CrN被膜形成前の被
処理物を、ハロゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応
ガス雰囲気中に加熱保持する。この前処理によりCrメ
ッキ表面層に付着していた無機・有機の汚染物が破壊除
去されて表面が浄化され、更に、Crメッキ表面層に存
在している酸化被膜及びO2 吸着被膜を除去し、Crメ
ッキ表面は活性化された状態となる。CrN被膜形成に
おいて、この活性化されたCrメッキ表面は、未処理の
Crメッキ表面に比べ窒素原子が吸着・浸透・拡散しや
すく、より低温でも迅速かつ均一なCrN被膜が形成さ
れる。この低温でも迅速にCrN被膜が形成されること
は、被処理物がゆがみ・ひずみのないものが望ましい場
合に特に有効である。
【0011】次に、本発明を詳しく説明する。本発明で
用いられる金属材料は、Crメッキが施せる材料であれ
ば特に限定されるものではなく、例えば鉄、鋼、非鉄金
属が利用可能である。また、他のメッキ処理との組み合
わせも可能である。本発明で用いられるCrメッキとし
ては、通常の工業用Crメッキおよび割れ目なしの高耐
食性Crメッキ、マイクロポーラスCrメッキ、2〜4
%炭素を含有したアモルファスCrメッキ等の特殊Cr
メッキが利用可能である。Crメッキ厚みは特に限定さ
れないが2〜50μmが好適に利用される。被処理物の
形状・寸法等は特に限定されないが、工業的には、半導
体封止材用金型、ゴム成形用金型、射出成形部品、シリ
ンダーおよびライナー、ピストンおよびピストンロッ
ド、ピストンリング、工具、シャフト及びジャーナル、
ロール、機械部品等に利用可能である。
用いられる金属材料は、Crメッキが施せる材料であれ
ば特に限定されるものではなく、例えば鉄、鋼、非鉄金
属が利用可能である。また、他のメッキ処理との組み合
わせも可能である。本発明で用いられるCrメッキとし
ては、通常の工業用Crメッキおよび割れ目なしの高耐
食性Crメッキ、マイクロポーラスCrメッキ、2〜4
%炭素を含有したアモルファスCrメッキ等の特殊Cr
メッキが利用可能である。Crメッキ厚みは特に限定さ
れないが2〜50μmが好適に利用される。被処理物の
形状・寸法等は特に限定されないが、工業的には、半導
体封止材用金型、ゴム成形用金型、射出成形部品、シリ
ンダーおよびライナー、ピストンおよびピストンロッ
ド、ピストンリング、工具、シャフト及びジャーナル、
ロール、機械部品等に利用可能である。
【0012】本発明で使用されるハロゲン化合物もしく
はハロゲンを含む反応ガスとしては、例えばNaCl、
KCl、CaCl2 、CaF2 、KF、NaF等の塩浴
や、Cl2 、HCl、CH3 Cl等の塩素系ガスを含む
もの、F2 、HF、ClF3、NF3 、BF3 、CF
4 、SF6 等のフッ素系ガスを含むものが利用できる。
特にハロゲンガスはN2 、アルゴン等の不活性ガスで希
釈されたものでもよく、ハロゲン濃度は0.1〜100
%の範囲で利用でき、処理温度は20〜400℃、処理
時間は10〜480分が一般的に使われる。さらに詳し
く言えば、上記のハロゲン化合物の中でも低温でも反応
性が高く、より低濃度での処理が可能であることからC
lF3 が好適に用いられる。
はハロゲンを含む反応ガスとしては、例えばNaCl、
KCl、CaCl2 、CaF2 、KF、NaF等の塩浴
や、Cl2 、HCl、CH3 Cl等の塩素系ガスを含む
もの、F2 、HF、ClF3、NF3 、BF3 、CF
4 、SF6 等のフッ素系ガスを含むものが利用できる。
特にハロゲンガスはN2 、アルゴン等の不活性ガスで希
釈されたものでもよく、ハロゲン濃度は0.1〜100
%の範囲で利用でき、処理温度は20〜400℃、処理
時間は10〜480分が一般的に使われる。さらに詳し
く言えば、上記のハロゲン化合物の中でも低温でも反応
性が高く、より低濃度での処理が可能であることからC
lF3 が好適に用いられる。
【0013】本発明の方法を具体的に説明すると、Cr
メッキを施した被処理物を脱脂洗浄した後に、加熱炉に
挿入する。Crメッキを施した被処理物は、メッキ後連
続に脱脂洗浄した後に、加熱炉に挿入することが望まし
いが、時間が経過した保存品を使用しても本発明の方法
では差し支えない。次に加熱炉をN2 、アルゴン等の不
活性ガスで置換する。更に、必要ならば、400℃以下
まで昇温する。この場合は、不活性ガスの流通を継続し
てもよく、不活性ガスの流通を止めて真空ポンプにより
加熱炉を真空状態にすることも可能である。この操作は
その後のハロゲン前処理、CrN被膜形成処理に妨害を
およぼす水分および酸素を十分に除去・脱離させること
を目的とするものである。その後、必要に応じて、加熱
炉を前処理温度(20〜400℃)に調整した後にハロ
ゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応ガス、例えばC
l2 とN2 の混合ガスあるいはClF3 とN2 の混合ガ
ス等を導入する。Cl2 またはClF3 は活性基のC
l、Fを発生し、表面に残存する汚れを除去するととも
に、Crメッキ表面に存在する酸化被膜や吸着O2 と迅
速に反応し、活性化された表面となる。このようにし
て、前処理した被処理物は、残存のハロゲン化合物およ
びハロゲンを含む反応ガスをN2 、Ar等の不活性ガス
雰囲気の非酸化性雰囲気で置換した後にCrN被膜形成
処理を実施する。
メッキを施した被処理物を脱脂洗浄した後に、加熱炉に
挿入する。Crメッキを施した被処理物は、メッキ後連
続に脱脂洗浄した後に、加熱炉に挿入することが望まし
いが、時間が経過した保存品を使用しても本発明の方法
では差し支えない。次に加熱炉をN2 、アルゴン等の不
活性ガスで置換する。更に、必要ならば、400℃以下
まで昇温する。この場合は、不活性ガスの流通を継続し
てもよく、不活性ガスの流通を止めて真空ポンプにより
加熱炉を真空状態にすることも可能である。この操作は
その後のハロゲン前処理、CrN被膜形成処理に妨害を
およぼす水分および酸素を十分に除去・脱離させること
を目的とするものである。その後、必要に応じて、加熱
炉を前処理温度(20〜400℃)に調整した後にハロ
ゲン化合物もしくはハロゲンを含む反応ガス、例えばC
l2 とN2 の混合ガスあるいはClF3 とN2 の混合ガ
ス等を導入する。Cl2 またはClF3 は活性基のC
l、Fを発生し、表面に残存する汚れを除去するととも
に、Crメッキ表面に存在する酸化被膜や吸着O2 と迅
速に反応し、活性化された表面となる。このようにし
て、前処理した被処理物は、残存のハロゲン化合物およ
びハロゲンを含む反応ガスをN2 、Ar等の不活性ガス
雰囲気の非酸化性雰囲気で置換した後にCrN被膜形成
処理を実施する。
【0014】CrN被膜形成処理は、350〜700
℃、好ましくは400〜500℃の処理温度に加熱保持
し、NH3 を含む窒化雰囲気ガス、例えばNH3 とN2
の混合ガスを導入することで行う。この場合に、効率よ
く活性なCr層を形成させるためにCrN形成処理に先
がけてH2 を含む還元雰囲気ガスで処理することも可能
である。これにより活性なCr層が形成されているた
め、NH3 が分解して発生する活性期の窒素(N)が吸
着され、金属内に侵入・拡散しやすく、以下の反応式に
従って被処理物表面にCrN、Cr2 N等の窒化クロム
層が形成される。 2Cr+N→Cr2 N (1) Cr+N →CrN (2)
℃、好ましくは400〜500℃の処理温度に加熱保持
し、NH3 を含む窒化雰囲気ガス、例えばNH3 とN2
の混合ガスを導入することで行う。この場合に、効率よ
く活性なCr層を形成させるためにCrN形成処理に先
がけてH2 を含む還元雰囲気ガスで処理することも可能
である。これにより活性なCr層が形成されているた
め、NH3 が分解して発生する活性期の窒素(N)が吸
着され、金属内に侵入・拡散しやすく、以下の反応式に
従って被処理物表面にCrN、Cr2 N等の窒化クロム
層が形成される。 2Cr+N→Cr2 N (1) Cr+N →CrN (2)
【0015】Crメッキ処理後ハロゲン化処理なしで直
接CrN被膜形成処理を実施すると、Crメッキ表面上
に存在する酸化膜や吸着汚染物によりCrメッキ表面の
活性度が低下するために、処理時間が延びるという問題
点は生じるが本発明のCrN被膜は形成可能である。C
rN被膜形成の過程は、最初にCr2 Nが形成されてさ
らにNが吸着・拡散されCrNが形成される。従って最
深部はCr2 Nの比率が高く、被処理物の表層部はCr
Nの比率が高い。本発明のCrN被膜はCrNのみに限
定されるものではなくCrNおよびCr2 Nの濃度勾配
を持った被膜となる。CrNおよびCr2 N被膜厚みは
特に限定されるものではないが通常1〜20μmが好適
に用いられる。
接CrN被膜形成処理を実施すると、Crメッキ表面上
に存在する酸化膜や吸着汚染物によりCrメッキ表面の
活性度が低下するために、処理時間が延びるという問題
点は生じるが本発明のCrN被膜は形成可能である。C
rN被膜形成の過程は、最初にCr2 Nが形成されてさ
らにNが吸着・拡散されCrNが形成される。従って最
深部はCr2 Nの比率が高く、被処理物の表層部はCr
Nの比率が高い。本発明のCrN被膜はCrNのみに限
定されるものではなくCrNおよびCr2 Nの濃度勾配
を持った被膜となる。CrNおよびCr2 N被膜厚みは
特に限定されるものではないが通常1〜20μmが好適
に用いられる。
【0016】このようにして、得られた本発明のCrN
被膜は、金属材料素地とCrN被膜の間に1〜50μm
のCrメッキ層を有する積層構造をとる。この構造は、
金属材料の熱膨張率とCrNの熱膨張率の大きな差によ
り発生する熱応力を分散抑制する効果がある。ただし、
Crメッキ層が1μm以下の薄膜ではその効果はほとん
どみられない、また50μm以上の膜厚はかえって脆く
なるので実際上効果がない。また、このCrN被膜の積
層構造は、表面硬度、耐摩耗性の向上だけでなく、Cr
メッキの耐食性を向上させることも可能である。
被膜は、金属材料素地とCrN被膜の間に1〜50μm
のCrメッキ層を有する積層構造をとる。この構造は、
金属材料の熱膨張率とCrNの熱膨張率の大きな差によ
り発生する熱応力を分散抑制する効果がある。ただし、
Crメッキ層が1μm以下の薄膜ではその効果はほとん
どみられない、また50μm以上の膜厚はかえって脆く
なるので実際上効果がない。また、このCrN被膜の積
層構造は、表面硬度、耐摩耗性の向上だけでなく、Cr
メッキの耐食性を向上させることも可能である。
【0017】
(実施例1)SKD61のテストピース(15×30×
2mm)に10μmの工業用クロムめっきを施したサン
プルを、アセトン中で超音波処理60秒かけて脱脂を行
った。脱脂したサンプルを、反応炉(30mmφ×40
0mm)に挿入し、N2 ガスで2回置換した後、50℃
に昇温した。その後、N2 で希釈された1%ClF3を
導入し、1時間保持した。次に、残存のClF3 含有ガ
スをN2 を流通することで置換した後に、N2 で希釈さ
れた40%NH3 ガスを導入し、500℃まで昇温し、
500℃で24時間CrN被膜形成処理を行った。この
際に、反応炉でのNH3 ガスの分解率を50%になるよ
うに、NH3 分解触媒を使用してNH3 ガスを流通させ
た。
2mm)に10μmの工業用クロムめっきを施したサン
プルを、アセトン中で超音波処理60秒かけて脱脂を行
った。脱脂したサンプルを、反応炉(30mmφ×40
0mm)に挿入し、N2 ガスで2回置換した後、50℃
に昇温した。その後、N2 で希釈された1%ClF3を
導入し、1時間保持した。次に、残存のClF3 含有ガ
スをN2 を流通することで置換した後に、N2 で希釈さ
れた40%NH3 ガスを導入し、500℃まで昇温し、
500℃で24時間CrN被膜形成処理を行った。この
際に、反応炉でのNH3 ガスの分解率を50%になるよ
うに、NH3 分解触媒を使用してNH3 ガスを流通させ
た。
【0018】処理終了後、空冷してサンプルを取り出し
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で2μmであり、SKD61素地とCrN被膜の間に
8μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、母材SK
D61が500〜600Hv、Crめっき処理が900
〜1000Hvであるのに対して1800〜2000H
vであった。往復運動摩耗試験の結果は、Crメッキ処
理が360ds/μmに対して820ds/μmであっ
た。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結果外観等
特に異常は見られなかった。
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で2μmであり、SKD61素地とCrN被膜の間に
8μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、母材SK
D61が500〜600Hv、Crめっき処理が900
〜1000Hvであるのに対して1800〜2000H
vであった。往復運動摩耗試験の結果は、Crメッキ処
理が360ds/μmに対して820ds/μmであっ
た。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結果外観等
特に異常は見られなかった。
【0019】(実施例2)実施例1と同様にSKD61
のテストピース(15×30×2mm)に10μmの工
業用クロムめっきを施したサンプルを、アセトン中で超
音波処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプル
を、反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2
ガスで2回置換した後、50℃に昇温した。その後、N
2 で希釈された10%Cl2を導入し、1時間保持し
た。次に、残存のCl2 含有ガスをN2 を流通すること
で置換した後に、N2 で希釈された40%NH3 ガスを
導入し、500℃まで昇温し、500℃で24時間Cr
N被膜形成処理を行った。この際に、反応炉でのNH3
ガスの分解率を50%になるように、NH3 分解触媒を
使用してNH3 ガスを流通させた。
のテストピース(15×30×2mm)に10μmの工
業用クロムめっきを施したサンプルを、アセトン中で超
音波処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプル
を、反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2
ガスで2回置換した後、50℃に昇温した。その後、N
2 で希釈された10%Cl2を導入し、1時間保持し
た。次に、残存のCl2 含有ガスをN2 を流通すること
で置換した後に、N2 で希釈された40%NH3 ガスを
導入し、500℃まで昇温し、500℃で24時間Cr
N被膜形成処理を行った。この際に、反応炉でのNH3
ガスの分解率を50%になるように、NH3 分解触媒を
使用してNH3 ガスを流通させた。
【0020】処理終了後、空冷してサンプルを取り出し
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で1.8μmであり、SKD61素地とCrN被膜の
間に8.2μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、
母材SKD61が500〜600Hv、Crめっき処理
が900〜1000Hvであるのに対して1700〜1
900Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して800ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観等特に異常は見られなかった。
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で1.8μmであり、SKD61素地とCrN被膜の
間に8.2μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、
母材SKD61が500〜600Hv、Crめっき処理
が900〜1000Hvであるのに対して1700〜1
900Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して800ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観等特に異常は見られなかった。
【0021】(実施例3)実施例1と同様にSKD61
のテストピース(15×30×2mm)に10μmの工
業用クロムめっきを施したサンプルを、アセトン中で超
音波処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプル
を、反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2
ガスで2回置換した後、N2 で希釈された40%NH3
ガスを導入し、500℃まで昇温し、500℃で24時
間CrN被膜形成処理を行った。この際に、反応炉での
NH3 ガスの分解率を50%になるように、NH3 分解
触媒を使用してNH3ガスを流通させた。
のテストピース(15×30×2mm)に10μmの工
業用クロムめっきを施したサンプルを、アセトン中で超
音波処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプル
を、反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2
ガスで2回置換した後、N2 で希釈された40%NH3
ガスを導入し、500℃まで昇温し、500℃で24時
間CrN被膜形成処理を行った。この際に、反応炉での
NH3 ガスの分解率を50%になるように、NH3 分解
触媒を使用してNH3ガスを流通させた。
【0022】処理終了後、空冷してサンプルを取り出し
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2N被膜は均
一で1.5μmであり、SKD61素地とCrN被膜の
間に8.5μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、
母材SKD61が500〜600Hv、Crめっき処理
が900〜1000Hvであるのに対して1600〜1
800Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して780ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観等特に異常は見られなかった。
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2N被膜は均
一で1.5μmであり、SKD61素地とCrN被膜の
間に8.5μmのCrメッキ層が構成された。硬度は、
母材SKD61が500〜600Hv、Crめっき処理
が900〜1000Hvであるのに対して1600〜1
800Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して780ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観等特に異常は見られなかった。
【0023】(比較例1)実施例1と同様にSKD61
のテストピース(15×30×2mm)に2μmの工業
用クロムめっきを施したサンプルをアセトン中で超音波
処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプルを、
反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2 ガス
で2回置換した後、50℃に昇温した。その後、N2 で
希釈された1%ClF3を導入し、1時間保持した。次
に、残存のClF3 含有ガスをN2 を流通することで置
換した後に、N2 で希釈された40%NH3 ガスを導入
し、500℃まで昇温し、500℃で24時間CrN被
膜形成処理を行った。この際に、反応炉でのNH3 ガス
の分解率を50%になるように、NH3 ガスを流通させ
た。
のテストピース(15×30×2mm)に2μmの工業
用クロムめっきを施したサンプルをアセトン中で超音波
処理60秒かけて脱脂を行った。脱脂したサンプルを、
反応炉(30mmφ×400mm)に挿入し、N2 ガス
で2回置換した後、50℃に昇温した。その後、N2 で
希釈された1%ClF3を導入し、1時間保持した。次
に、残存のClF3 含有ガスをN2 を流通することで置
換した後に、N2 で希釈された40%NH3 ガスを導入
し、500℃まで昇温し、500℃で24時間CrN被
膜形成処理を行った。この際に、反応炉でのNH3 ガス
の分解率を50%になるように、NH3 ガスを流通させ
た。
【0024】処理終了後、空冷してサンプルを取り出し
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で2μmであり、SKD61素地とCrN被膜の間の
Crメッキ層は消滅して残存していなかった。硬度は0
〜600Hv、1600〜1800Hvであった。往復
運動摩耗試験の結果は、780ds/μmであった。液
槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結果外観に剥離ま
たはクラック、膨れ等がみられた。
た。得られたサンプルのCrNおよびCr2 N被膜は均
一で2μmであり、SKD61素地とCrN被膜の間の
Crメッキ層は消滅して残存していなかった。硬度は0
〜600Hv、1600〜1800Hvであった。往復
運動摩耗試験の結果は、780ds/μmであった。液
槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結果外観に剥離ま
たはクラック、膨れ等がみられた。
【0025】(比較例2)SKD61のテストピース
(15×30×2mm)表面にイオンプレーティングに
より2μmのCrN被膜を施した。硬度は1600〜1
800Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して780ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観に剥離またはクラック、膨れ等がみられた。
(15×30×2mm)表面にイオンプレーティングに
より2μmのCrN被膜を施した。硬度は1600〜1
800Hvであった。往復運動摩耗試験の結果は、Cr
メッキ処理が360ds/μmに対して780ds/μ
mであった。液槽冷熱衝撃試験(100サイクル)の結
果外観に剥離またはクラック、膨れ等がみられた。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば硬度や耐摩耗性が著しく
向上し、しかも熱衝撃にも耐える強固な表面被膜を得る
ことが可能となる。
向上し、しかも熱衝撃にも耐える強固な表面被膜を得る
ことが可能となる。
Claims (6)
- 【請求項1】 金属材料素地の表面にCrメッキ層を具
備し、該Crメッキ層表面が窒化されてなることを特徴
とするCrN被膜。 - 【請求項2】 金属材料表面にCrメッキを施した後、
該金属素材を窒化雰囲気中で加熱してCrメッキ層表面
の一部を窒化させることを特徴とするCrN被膜の形成
方法。 - 【請求項3】 金属材料表面にCrメッキを施した後、
該金属素材をハロゲン化合物中若しくはハロゲンを含む
反応性ガス中で加熱し、Crメッキ層表面を浄化して活
性化し、次いで窒化雰囲気中で加熱してCrメッキ層表
面を窒化することを特徴とするCrN被膜の形成方法。 - 【請求項4】 ハロゲン化合物もしくはハロゲンを含む
反応ガスがフッ素化合物もしくは含フッ素ガスであるこ
とを特徴とする請求項3記載のCrN被膜の形成方法。 - 【請求項5】 含フッ素反応ガスがClF3 を含む反応
ガスであることを特徴とする請求項4記載のCrN被膜
の形成方法。 - 【請求項6】 500℃以下の低温で加熱することを特
徴とする請求項2から4のいずれかに記載のCrN被膜
の形成方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18257097A JPH1129848A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | CrN被膜およびその形成方法 |
US09/104,352 US6090223A (en) | 1997-06-25 | 1998-06-25 | Chromium nitride film and method for forming the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18257097A JPH1129848A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | CrN被膜およびその形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1129848A true JPH1129848A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16120596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18257097A Pending JPH1129848A (ja) | 1997-06-25 | 1997-07-08 | CrN被膜およびその形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1129848A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009084629A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Denka Himaku Inc | Cr−N膜形成方法 |
WO2010002572A3 (en) * | 2008-06-30 | 2010-03-25 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Layered coating and method for forming the same |
EP2196558A1 (en) * | 2005-09-01 | 2010-06-16 | Canon Anelva Corporation | Thin layer formation equipment and process for formation of thin layers |
JP2013127094A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | クロム窒化物またはクロム炭窒化物の製造方法、クロム窒化物またはクロム炭窒化物、及びクロム窒化物またはクロム炭窒化物を用いた振動波駆動装置 |
WO2015167082A1 (ko) * | 2014-04-28 | 2015-11-05 | 세화엠피(주) | 고기능성 볼트 및 고기능성 볼트 제조방법 |
DE102016215709A1 (de) | 2015-08-28 | 2017-03-02 | Tsubakimoto Chain Co. | Kettenkomponente und Kette |
DE102018204638A1 (de) | 2015-08-28 | 2018-10-04 | Tsubakimoto Chain Co. | Kettenbauteil und Kette |
KR20180109758A (ko) | 2017-03-28 | 2018-10-08 | 가부시기가이샤쯔바기모도체인 | 체인부품 및 체인 |
CN112899733A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 华中科技大学 | 一种致密氮氧化铬阻氢渗透涂层及其制备方法 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP18257097A patent/JPH1129848A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2196558A1 (en) * | 2005-09-01 | 2010-06-16 | Canon Anelva Corporation | Thin layer formation equipment and process for formation of thin layers |
EP2196558A4 (en) * | 2005-09-01 | 2010-07-28 | Canon Anelva Corp | DEVICE AND METHOD FOR FORMING THIN LAYERS |
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US8092922B2 (en) | 2008-06-30 | 2012-01-10 | GM Global Technology Operations LLC | Layered coating and method for forming the same |
JP2013127094A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | クロム窒化物またはクロム炭窒化物の製造方法、クロム窒化物またはクロム炭窒化物、及びクロム窒化物またはクロム炭窒化物を用いた振動波駆動装置 |
WO2015167082A1 (ko) * | 2014-04-28 | 2015-11-05 | 세화엠피(주) | 고기능성 볼트 및 고기능성 볼트 제조방법 |
DE102016215709A1 (de) | 2015-08-28 | 2017-03-02 | Tsubakimoto Chain Co. | Kettenkomponente und Kette |
KR20170026256A (ko) | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 가부시기가이샤쯔바기모도체인 | 체인 부품, 및 체인 |
DE102018204638A1 (de) | 2015-08-28 | 2018-10-04 | Tsubakimoto Chain Co. | Kettenbauteil und Kette |
DE102018204636A1 (de) | 2015-08-28 | 2018-10-04 | Tsubakimoto Chain Co. | Kettenbauteil und Kette |
KR20180109758A (ko) | 2017-03-28 | 2018-10-08 | 가부시기가이샤쯔바기모도체인 | 체인부품 및 체인 |
US10260596B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-04-16 | Tsubakimoto Chain Co. | Chain component and chain |
CN112899733A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 华中科技大学 | 一种致密氮氧化铬阻氢渗透涂层及其制备方法 |
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