JPS6179760A - 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 - Google Patents
活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法Info
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- JPS6179760A JPS6179760A JP20239984A JP20239984A JPS6179760A JP S6179760 A JPS6179760 A JP S6179760A JP 20239984 A JP20239984 A JP 20239984A JP 20239984 A JP20239984 A JP 20239984A JP S6179760 A JPS6179760 A JP S6179760A
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- Japan
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- ion plating
- aluminum oxide
- substrate
- oxide film
- hard
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はイオンプレーティングによる硬質被膜形成法に
関するものである。近年、切削工具または金型などの表
面にＣＶＤ法あるいはＰＶＤ法によりＴｉＮ、ＴｉＣな
どの硬質被膜を形成させ、工具性能の向上あるいは工具
寿命の延伸化を図る研究が精力的に行われ、一部は既に
実用化され、市販されている。
関するものである。近年、切削工具または金型などの表
面にＣＶＤ法あるいはＰＶＤ法によりＴｉＮ、ＴｉＣな
どの硬質被膜を形成させ、工具性能の向上あるいは工具
寿命の延伸化を図る研究が精力的に行われ、一部は既に
実用化され、市販されている。
このような硬質被膜の中で、アルミニウム酸化物被膜は
、耐摩耗性、耐熱性、耐食性および耐酸化性にすぐれ、
さらにＴｉＮ、ｔ’ｔｃなどに比べて原料価格が低置で
あるという実用化に際しての大きな利点がある。
、耐摩耗性、耐熱性、耐食性および耐酸化性にすぐれ、
さらにＴｉＮ、ｔ’ｔｃなどに比べて原料価格が低置で
あるという実用化に際しての大きな利点がある。
既にＣＶＤにおいては、アルミニウム酸化物被膜を切削
工具にコーティングして好結果を得ており、実用化され
ている。
工具にコーティングして好結果を得ており、実用化され
ている。
しかしながら、ＣＶＤ法においては、反応温度が１００
０℃以上の高温であるため、コーティング基材としては
超硬工具に限られているのが実状である。これに対して
、イオンプレーティングの１種である活性化反応性イオ
ンプレーティングは基材温度６００℃以下においてもＴ
ＩＮ、ＴｉＣなどの硬質被膜を容易に形成することがで
き、この方法によってアルミニウム酸化物被膜が形成で
きれば、その応用範囲は大きく拡がる。しかしながら、
活性化反応性イオンプレーティングにより硬質アルミニ
ウム酸化物被膜が得られたという報告は少く、これら少
い研究においても、得られたアルミニウム酸化物被膜は
マイクロビッカース硬さで８００〜４００であり、２０
００以上という硬質アルミニウム酸化物被膜はこれまで
イオンプレーティング法では得られていない。
０℃以上の高温であるため、コーティング基材としては
超硬工具に限られているのが実状である。これに対して
、イオンプレーティングの１種である活性化反応性イオ
ンプレーティングは基材温度６００℃以下においてもＴ
ＩＮ、ＴｉＣなどの硬質被膜を容易に形成することがで
き、この方法によってアルミニウム酸化物被膜が形成で
きれば、その応用範囲は大きく拡がる。しかしながら、
活性化反応性イオンプレーティングにより硬質アルミニ
ウム酸化物被膜が得られたという報告は少く、これら少
い研究においても、得られたアルミニウム酸化物被膜は
マイクロビッカース硬さで８００〜４００であり、２０
００以上という硬質アルミニウム酸化物被膜はこれまで
イオンプレーティング法では得られていない。
本発明は、アーク放電型高真空イオンプレーティング装
置を用いて、蒸発源としてＡｔ（９９゜９９％）、反応
ガスとして０２を選び、基板を約５００℃に予備加熱し
て、電子銃出力１０ ＫＶ −５００〜５５０ ｍＡ
、 ０２ガス圧７〜１ＯＸｌＯＴＯｒｒ１基板電圧０．
３〜０，５ ＫＶ、熱電子電流４ＯＡ、イオン化電流１
５〜２ＯＡの条件で、基板表面上にマイクロヌープ硬さ
２０００以上の硬質アルミニウム酸化物被膜を形成させ
るものである。本発明の特徴は、イオン化電流を１５〜
２ＯＡとじゅうぶん高くして、アルミニウムの蒸発粒子
および０２ガス分子をじゅうぶんにイオン化して活性化
させ、アルミニウム酸化物被膜の形成反応を促進させる
ことにある。すなわち、イオン化電流が１５ Ａより低
い場合には、０２ガス圧やその他の〜 条件が適正であ
っても、アルミニウムの蒸発粒子と０２ガス分子との反
応がじゅうぶんに進行せず、形成された被膜の組成は、
未反応のアルミニウムとアルミニウム酸化物との混合と
なってじゅうぶんの硬さが得られない。
置を用いて、蒸発源としてＡｔ（９９゜９９％）、反応
ガスとして０２を選び、基板を約５００℃に予備加熱し
て、電子銃出力１０ ＫＶ −５００〜５５０ ｍＡ
、 ０２ガス圧７〜１ＯＸｌＯＴＯｒｒ１基板電圧０．
３〜０，５ ＫＶ、熱電子電流４ＯＡ、イオン化電流１
５〜２ＯＡの条件で、基板表面上にマイクロヌープ硬さ
２０００以上の硬質アルミニウム酸化物被膜を形成させ
るものである。本発明の特徴は、イオン化電流を１５〜
２ＯＡとじゅうぶん高くして、アルミニウムの蒸発粒子
および０２ガス分子をじゅうぶんにイオン化して活性化
させ、アルミニウム酸化物被膜の形成反応を促進させる
ことにある。すなわち、イオン化電流が１５ Ａより低
い場合には、０２ガス圧やその他の〜 条件が適正であ
っても、アルミニウムの蒸発粒子と０２ガス分子との反
応がじゅうぶんに進行せず、形成された被膜の組成は、
未反応のアルミニウムとアルミニウム酸化物との混合と
なってじゅうぶんの硬さが得られない。
次に実施例をあげて本発明の詳細な説明する０実施例１
冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を基板にして、これを鏡面に
研摩したのち、アセトン中で超音波洗浄して供試する。
研摩したのち、アセトン中で超音波洗浄して供試する。
前処理として０，０２Ｔｏｒｒのアルゴンガス雰囲気中
で、０．８ 〜０．４ ＫＶの電圧下で８０分間アルゴ
ンボンノく一ドを行ったあと、５００℃に３０分間基板
を予備加熱する。
で、０．８ 〜０．４ ＫＶの電圧下で８０分間アルゴ
ンボンノく一ドを行ったあと、５００℃に３０分間基板
を予備加熱する。
その後、電子銃出力１０ ＫＶ −５００ｍＡ 、 Ｏ
ｚガス圧１０ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板電圧０．４
２ ＫＶ、熱電子電流４０ Ａ ｓ イオン化電流２０
Ａで６０分間イオンプレーティングを行い、膜厚１．
３７μｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ３６１９の硬質
アルミニウム酸化物被膜を得た。
ｚガス圧１０ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板電圧０．４
２ ＫＶ、熱電子電流４０ Ａ ｓ イオン化電流２０
Ａで６０分間イオンプレーティングを行い、膜厚１．
３７μｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ３６１９の硬質
アルミニウム酸化物被膜を得た。
実施例２
基板および前処理、予備加熱は実施例１．と同様である
。
。
ソノ後、電子銃出力１０ ＫＶ −５００ｒｎＡ ｓ
０２ガス圧１０ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板電圧０．
８４ＫＶ、熱電子電流４ＯＡ、イオン化電流１５ Ａで
５０分間イオンプレーティングを行い、膜厚２．６２μ
ｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ２５００の硬質アルミ
ニウム酸化物被膜を得た。
０２ガス圧１０ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ、基板電圧０．
８４ＫＶ、熱電子電流４ＯＡ、イオン化電流１５ Ａで
５０分間イオンプレーティングを行い、膜厚２．６２μ
ｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ２５００の硬質アルミ
ニウム酸化物被膜を得た。
実施例８
基板および前処理、予備加熱は実施例１と同様である。
ソノ後、電子銃出力１０ ＫＶ −５００ｍＡ 、 ０
２ガス圧７ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ１基板電圧０．３５
ＫＶ 、熱電子電流４０Ａ１イオン化電流２０ Ａで
５２分間イオンプレーティングを行い、膜厚１．８２μ
ｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ２７７２の硬質アルミ
ニウム酸化物被膜を得た。
２ガス圧７ Ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒ１基板電圧０．３５
ＫＶ 、熱電子電流４０Ａ１イオン化電流２０ Ａで
５２分間イオンプレーティングを行い、膜厚１．８２μ
ｍ１硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ２７７２の硬質アルミ
ニウム酸化物被膜を得た。
実施例４
基板および前処理、予備加熱は実施例１と同様である。
その後、電子銃出力１０ ＫＶ −５５０ｍＡ、 ０２
ガス圧１０ Ｘ １０ ”ｌ’ｏｒｒ、基板電圧０．４
ＫＶ、熱電子電流４０Ａ１イオン化電流２０Ａで４８
分間イオンプレーティングを行い、膜厚２．１５μｍ１
硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ８５９２ ノ硬質アルミニ
ウム酸化物被膜を得た。
ガス圧１０ Ｘ １０ ”ｌ’ｏｒｒ、基板電圧０．４
ＫＶ、熱電子電流４０Ａ１イオン化電流２０Ａで４８
分間イオンプレーティングを行い、膜厚２．１５μｍ１
硬さＨｋ （１０ｇｒ ） ８５９２ ノ硬質アルミニ
ウム酸化物被膜を得た。
本発明のアルミニウム酸化物被膜形成法は以上説明した
ように、ｏ２ガス圧その他の条件を適正に選択すれば、
イオン化電流を１５ Ａ〜２０ Ａとすることにより、
マイクロヌープ硬さ２０００以上の硬質アルミニウム酸
化物被膜の形成が可能となる効果を有するものである。
ように、ｏ２ガス圧その他の条件を適正に選択すれば、
イオン化電流を１５ Ａ〜２０ Ａとすることにより、
マイクロヌープ硬さ２０００以上の硬質アルミニウム酸
化物被膜の形成が可能となる効果を有するものである。
第１図はアーク放電型高真空イオンプレーティング装置
（神港精機製）の原理図である。図の番号■はカーボン
ヒーターで、基板保持具■に取り付けられた試料を背面
から加熱する。シャノター■は電子銃電源が作動すると
自動的に開くようになっている。■はイオン化電極で、
■の蒸発源に対して正の電圧が印加され、プラズマ放電
が誘起される。アルミニウムのような低融点金属が蒸発
源となる場合は、プラズマ放電に必要な熱電子が不足す
るので、熱電子放射電源■により熱電子を補給する。こ
の補給される熱電子の量は熱電子電流としてコントロー
ルされる。プラズマ中の電子は正に印加されたイオン化
電極にひきつけられ、その量はイオン化電流としてコン
トロールされる。 第 １ 図
（神港精機製）の原理図である。図の番号■はカーボン
ヒーターで、基板保持具■に取り付けられた試料を背面
から加熱する。シャノター■は電子銃電源が作動すると
自動的に開くようになっている。■はイオン化電極で、
■の蒸発源に対して正の電圧が印加され、プラズマ放電
が誘起される。アルミニウムのような低融点金属が蒸発
源となる場合は、プラズマ放電に必要な熱電子が不足す
るので、熱電子放射電源■により熱電子を補給する。こ
の補給される熱電子の量は熱電子電流としてコントロー
ルされる。プラズマ中の電子は正に印加されたイオン化
電極にひきつけられ、その量はイオン化電流としてコン
トロールされる。 第 １ 図
Claims (1)
- 活性化反応性イオンプレーティングにより、蒸発金属を
アルミニウム、反応ガスをＯ＿２として、電子銃出力１
０ＫＶ−５００〜５５０ｍＡ、Ｏ＿２ガス圧７〜１０×
１０＾−＾５Ｔｏｒｒ、基板予備熱５００℃、基板電圧
０．３〜０．５ＫＶ、熱電子放射電流４０Ａ、イオン化
電流１５〜２０Ａの条件で、基板上にマイクロヌープ硬
さ２０００以上の硬質アルミニウム酸化物被膜を形成さ
せることを特長とするアルミニウム酸化物被膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239984A JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239984A JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179760A true JPS6179760A (ja) | 1986-04-23 |
| JPS633021B2 JPS633021B2 (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=16456852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20239984A Granted JPS6179760A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 活性化反応性イオンプレ−テイングによるアルミニウム酸化物被膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179760A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994021839A1 (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-29 | Kabushiki Kaisha Kobeseikosho | Apparatus and system for arc ion plating |
| US5879823A (en) * | 1995-12-12 | 1999-03-09 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool |
| KR100430410B1 (ko) * | 2000-08-24 | 2004-05-04 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 이온플레이팅에 의한 알루미늄 피막의 제조방법 |
| US20230227646A1 (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Method of tuning physical properties of thermosets |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322168A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Tsuneo Nishida | Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20239984A patent/JPS6179760A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322168A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Tsuneo Nishida | Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994021839A1 (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-29 | Kabushiki Kaisha Kobeseikosho | Apparatus and system for arc ion plating |
| US5879823A (en) * | 1995-12-12 | 1999-03-09 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool |
| KR100430410B1 (ko) * | 2000-08-24 | 2004-05-04 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 이온플레이팅에 의한 알루미늄 피막의 제조방법 |
| US20230227646A1 (en) * | 2022-01-17 | 2023-07-20 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Method of tuning physical properties of thermosets |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS633021B2 (ja) | 1988-01-21 |
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