JPS62222068A - Production of member deposited with ceramics - Google Patents
Production of member deposited with ceramicsInfo
- Publication number
- JPS62222068A JPS62222068A JP6323486A JP6323486A JPS62222068A JP S62222068 A JPS62222068 A JP S62222068A JP 6323486 A JP6323486 A JP 6323486A JP 6323486 A JP6323486 A JP 6323486A JP S62222068 A JPS62222068 A JP S62222068A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base material
- reaction chamber
- gas
- ceramics
- layer
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 57
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000915 Free machining steel Inorganic materials 0.000 description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- WHOPEPSOPUIRQQ-UHFFFAOYSA-N oxoaluminum Chemical compound O1[Al]O[Al]1 WHOPEPSOPUIRQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、高速で摺動する部材等に好適のセラミック
スが被着された部材の製造方法に関する。 。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of manufacturing a member coated with ceramics, which is suitable for members that slide at high speed. .
（従来の技術〉
例えば、コンプレッサのシャフト、エンジンのカムシャ
フト、レーザプリンタのレーザスキャナ及びプリンタの
ガイドレール等のように、高速で開動を受ける部材は、
摩耗しやすく、この高速被摺動部材の摩耗が装置の寿命
及び性能に大きな影響を及ぼしている。このため、この
ような高速被摺動部材には、高速度鋼及び超硬合金等の
硬くて摩耗し難い材料が使用されている。しかし、これ
らの材料は、材料費及び加工費が高いために、コストが
高くなることを回避せざるを得ない場合には、鋳鉄又は
快削鋼等の比較的低廉な材料を使用し、その表面を硬化
させたり、ｍ’ｍ性を付与す −る等の対策がとられて
いる。また、ＴｉＮ及びＴｉＣ等の高硬度のセラミック
スを被覆して切削工具の耐摩耗性を向上させた技術も提
案されている。(Prior art) For example, members that undergo opening movements at high speed, such as compressor shafts, engine camshafts, laser scanners of laser printers, and printer guide rails,
It is easy to wear out, and the wear of this high-speed sliding member has a great effect on the life and performance of the device. For this reason, hard materials such as high-speed steel and cemented carbide that are hard to wear are used for such high-speed sliding members. However, these materials have high material costs and processing costs, so if it is necessary to avoid higher costs, use relatively inexpensive materials such as cast iron or free-cutting steel. Countermeasures are being taken, such as hardening the surface or imparting m'm properties. Furthermore, a technique has been proposed in which cutting tools are coated with high-hardness ceramics such as TiN and TiC to improve the wear resistance of cutting tools.
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、表面硬化処理には焼入れがあり、潤滑性
付与処理にはタフトライド処理、バーコ処理又は黒染め
二硫化モリブデンの塗布処理等があるが、いずれの処理
の場合でも、高加重が印加され、且つ、高速回転する苛
酷な条件下では、充分な耐久性を得ることができない。(Problem to be solved by the invention) However, surface hardening treatment includes quenching, and lubricity imparting treatment includes tuftride treatment, Varco treatment, and black-dyed molybdenum disulfide coating treatment. Even in this case, sufficient durability cannot be obtained under severe conditions in which a high load is applied and rotation is performed at high speed.
また、焼き入れ及びタフトライド処理においては、処理
温度が５００℃以上と高いので、処理中に母材の変形が
生じるおそれがあり、高い寸法精度を要求される部材に
はこれらの処理を適用することができない。In addition, in hardening and tuftride treatments, the processing temperature is as high as 500°C or higher, so there is a risk of deformation of the base material during the treatment, so these treatments should not be applied to parts that require high dimensional accuracy. I can't.
更に、ＴｉＮ又はＴＩＣ等のセラミックスは、理温度が
８００℃以上と高く、母材が変形する虞があり、プラズ
マ溶射の場合には被ｔ’！Ｉの表面が几
粗く、相手材を傷つけるので被層層を加工しなければな
らず、加工費が高いという不都合がある。Furthermore, ceramics such as TiN or TIC have a high thermal temperature of 800°C or higher, which may cause deformation of the base material, and in the case of plasma spraying, there is a risk of deformation of the base material. The surface of I is rough and may damage the mating material, so the coating layer must be processed, which is disadvantageous in that processing costs are high.
これに対し、プラズマＣＶＯ，スパッタリング又はイオ
ンブレーティング等の手段を使用した場合上
には、比較的低温でセラミックスを被管することができ
、生産コストも低いという長所があるが、セラミックス
の被層層の接着性が悪いという問題点がある。On the other hand, when using means such as plasma CVO, sputtering, or ion blating, ceramics can be coated at a relatively low temperature and the production cost is low. The problem is that the adhesion of the layers is poor.
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
母材に対する接着性が島く、母材の変形が抑制され、低
コストで生産することができ、耐摩耗性が優れているセ
ラミックスが被着された部材の製造方法を提供すること
を目的とする。This invention was made in view of such circumstances, and
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a member coated with ceramics, which has low adhesion to the base material, suppresses deformation of the base material, can be produced at low cost, and has excellent wear resistance. do.
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明に係るセラミックスが被着された部材の製造方
法は、鉄を主成分とする母材にアルゴン及び炭素のうち
少なくとも一方を含有するガスのプラズマ雰囲気下で前
処理を施し、次いで、セラミックス層を母材の上に被着
することを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a member coated with ceramics according to the present invention includes a base material whose main component is iron containing at least one of argon and carbon. It is characterized in that a pretreatment is carried out in a gas plasma atmosphere, and then a ceramic layer is deposited on the base material.
（作用）
本願発明者は、鉄を主成分とした母材にセラミックス層
を接着性良好に形成すべく種々検討した結果、Ａｒ及び
炭素のうち少なくとも一方を含有するガスのプラズマ雰
囲気下で母材に前処理を施し、次いで、セラミックス層
を母材の上に被着することにより、このような要求を十
分満足することを見出した。このようなブフスパマＥｒ
’ｐ西ｆｌ理をすることにより、母材表面の酸化膜が取
除かれて母材表面が活性化され、又は、母材表面に炭素
を高濃度で含有する領域が形成されて、母材とセラミッ
クス層との接着性が良好となる。本願発明は、このよう
な研究結果に基いてなされたものである。この場合に、
母材に炭素を含有させることにより、母材表面に形成さ
れる＾炭素濃度の層領域の形成を容易にし、セラミック
ス層と母材との接着性を一層向上させることができる。(Function) As a result of various studies in order to form a ceramic layer with good adhesion on a base material mainly composed of iron, the inventor of the present application found that the base material was It has been found that these requirements can be fully met by subjecting the base material to a pretreatment and then depositing a ceramic layer on the base material. Such a bufu spama Er
By performing the process, the oxide film on the surface of the base material is removed and the surface of the base material is activated, or a region containing a high concentration of carbon is formed on the surface of the base material. The adhesion between the ceramic layer and the ceramic layer is improved. The present invention was made based on such research results. In this case,
By incorporating carbon into the base material, it is possible to easily form a carbon-concentrated layer region formed on the surface of the base material, and to further improve the adhesion between the ceramic layer and the base material.
また、このような前処理には、生産性を考慮してセラミ
ックス層を形成する手段と同様な手段を用いることが好
ましい。Furthermore, in consideration of productivity, it is preferable to use the same means as the means for forming the ceramic layer for such pretreatment.
なお、セラミックス層を構成する材料としては、耐摩耗
性が高いものであれば使用することができ。Note that as the material constituting the ceramic layer, any material can be used as long as it has high wear resistance.
このようなセラミックスとしては、窒化珪素（ＳｉＮ）
、炭化珪素（Ｓ ｉ Ｃ） 、炭窒化珪素（ＳｉＣＮ）
、酸化珪素（Ｓｉｎ）、窒化チタン（Ｔ ｉ Ｎ） 、
炭化チタン（Ｔ ｉ Ｃ） 、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ
）、窒化硼素（ＢＮ）、炭化硼素（ＢＣ）、炭窒化硼素
（ＢＣＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ２）、又は、炭化タン
グステン＜ＷＣ：等がある。これらのセラミックスは、
スパッタリング、イオンブレーティング、プラズマＣＶ
ＤＩの方法により製造することができるが、母材との接
着性及び一層の低温処理が可能という点を考慮すると、
プラズマＣＶＤが好ましい。Such ceramics include silicon nitride (SiN)
, silicon carbide (S i C), silicon carbonitride (SiCN)
, silicon oxide (Sin), titanium nitride (T i N),
Titanium carbide (T i C), titanium carbonitride (TiCN)
), boron nitride (BN), boron carbide (BC), boron carbonitride (BCN), alumina (Al2O2), or tungsten carbide<WC:. These ceramics are
Sputtering, ion blating, plasma CV
It can be manufactured by the DI method, but considering the adhesion to the base material and the possibility of lower temperature treatment,
Plasma CVD is preferred.
（実施例）
以下、添附の図面を参照してこの発明の実施例について
説明する。この実施例に使用するセラミックスが被着さ
れた部材は、以下のようにして製造される。先ず、鋳鉄
又は快削鋼等のブロックからロータリコンプレッサのシ
ャフト又はプリンタのキャリッジガイド等の所定の形状
に加工成形して母材を得る。次いで、この母材の表面を
Ａｒ及び炭素のうち少なくとも一方を含有するガス中で
プラズマ処理する。その後、ＳｉＮ等のセラミックスを
母材の表面にコーティングする。このようにして製造さ
れたシャフト又はキャリッジガイドは、鉄を主成分とす
る母材の表面がＳｉＮ等のセラミックスで被着されてい
る。このため、このような部材に摺動部材が高速で摺動
しても、摩耗が抑制される。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The ceramic-coated member used in this example is manufactured as follows. First, a base material is obtained by processing and forming a block of cast iron or free-cutting steel into a predetermined shape, such as a shaft of a rotary compressor or a carriage guide of a printer. Next, the surface of this base material is subjected to plasma treatment in a gas containing at least one of Ar and carbon. Thereafter, a ceramic such as SiN is coated on the surface of the base material. In the shaft or carriage guide manufactured in this way, the surface of the base material whose main component is iron is coated with ceramics such as SiN. Therefore, even if the sliding member slides on such a member at high speed, wear is suppressed.
次に、第１図及び第２図を参照して、この実施例に係る
セラミックスが被着された部材の製造方法について、プ
ラズマＣＶＤ法を例にとって説明する。円筒状の反応室
１は適宜の支持台上にその軸方向を鉛直にして支持され
ていると共に、絶縁体２を介して電気的に浮かせである
。反応室１内は、メカニカルブースタポンプ及び油回転
ポンプ（図示せず）等により排気され、約１０−３トル
の真空度に保持されるようになっている。反応室１内に
は、ガス導入口３を介して種々の原料ガスが導入される
。円筒状の電極４が反応室１内にその周壁に対して同軸
的に設置されており、反応室１と同一の電位に設定され
ている。この電極４には、複数個のガス通流孔（図示せ
ず）が開設されていて、ガス導入口３を介し反応室１内
に導入されたガスは、電極４のガス通流孔を通過して反
応室１の中心部にほぼ均一に供給される。円筒状のシー
ルド５は接地されており、反応室１を囲むように配設さ
れている。Next, with reference to FIGS. 1 and 2, a method for manufacturing a member coated with ceramics according to this embodiment will be described using a plasma CVD method as an example. A cylindrical reaction chamber 1 is supported on a suitable support with its axial direction vertical, and is electrically suspended via an insulator 2. The inside of the reaction chamber 1 is evacuated by a mechanical booster pump, an oil rotary pump (not shown), etc., and is maintained at a vacuum level of about 10 −3 Torr. Various raw material gases are introduced into the reaction chamber 1 through a gas inlet 3 . A cylindrical electrode 4 is installed in the reaction chamber 1 coaxially with respect to its peripheral wall, and is set to the same potential as the reaction chamber 1. This electrode 4 has a plurality of gas passage holes (not shown), and the gas introduced into the reaction chamber 1 through the gas introduction port 3 passes through the gas passage holes of the electrode 4. and is supplied almost uniformly to the center of the reaction chamber 1. A cylindrical shield 5 is grounded and arranged to surround the reaction chamber 1.
反応室１の中心には、円筒状の母材１０が、その軸方向
を鉛直にして電極４の軸心に配設されている。反応室１
の天板上には、絶縁体２を介して支持部材１１が設置さ
れており、母材１０はこの支持部材１１に懸架されて反
応室１内に装入されている。母材１０は、その中心部に
、抵抗発熱線のヒータ１２が挿入されている。このヒー
タ１２は電源１３に接続されており、電源１３から給電
されて発熱し、母材１０を加熱するようになっている。At the center of the reaction chamber 1, a cylindrical base material 10 is disposed at the axial center of the electrode 4 with its axial direction being vertical. Reaction chamber 1
A support member 11 is installed on the top plate of the reaction chamber 1 via an insulator 2, and the base material 10 is suspended from this support member 11 and charged into the reaction chamber 1. A heater 12 made of a resistance heating wire is inserted into the center of the base material 10 . This heater 12 is connected to a power source 13, and is configured to receive power from the power source 13, generate heat, and heat the base material 10.
第１図においては、母材１０及び支持部材１１が、マツ
チングボックス１５を介して高周波型ｉ［１４が接続さ
れており、第２図においては、マツチングボックス１５
が反応室１に接続されていて、反応室１に古周波電力が
印加されるようになっている。このように、第１図及び
第２図に示すように、母材１０と反応室１との間に高周
波電力が印加され、母材１０と反応室１との間に、プラ
ズマ放電が生起される。In FIG. 1, the base material 10 and the support member 11 are connected to the high frequency type i[14 via the matching box 15, and in FIG.
is connected to the reaction chamber 1, and ancient frequency power is applied to the reaction chamber 1. In this way, as shown in FIGS. 1 and 2, high frequency power is applied between the base material 10 and the reaction chamber 1, and a plasma discharge is generated between the base material 10 and the reaction chamber 1. Ru.
このように構成される装置により、先ず、母材の表面を
Ａｒ又は炭素のうち少なくとも一方を含有するガスの雰
囲気下でプラズマ処理する。つまり、第１図に示すよう
に、マツチングボックス１５と支持部材１１とを接続す
ると共に、反応室１内を排気して減圧する。そして、ポ
ンプによる排気を継続しつつ、ガス導入口３を介して処
理ガスを反応室１内に導入し、反応室１内を一定圧力に
保持する。次いで、電源１３からヒータ１２に電力を供
給してヒータ１２を発熱させ、母材１０を１５０乃至３
００℃に加熱する。その後、母材１０に高周波電力を印
加して、電極４と母材１０との間にプラズマを生起させ
る。Using the apparatus configured as described above, first, the surface of the base material is subjected to plasma treatment in an atmosphere of a gas containing at least one of Ar and carbon. That is, as shown in FIG. 1, the matching box 15 and the support member 11 are connected, and the inside of the reaction chamber 1 is evacuated to reduce the pressure. Then, while continuing the exhaust by the pump, a processing gas is introduced into the reaction chamber 1 through the gas introduction port 3, and the pressure inside the reaction chamber 1 is maintained at a constant pressure. Next, power is supplied from the power source 13 to the heater 12 to cause the heater 12 to generate heat, and the base material 10 is
Heat to 00°C. Thereafter, high frequency power is applied to the base material 10 to generate plasma between the electrode 4 and the base material 10.
以下に、前処理の条件について説明する。The pre-processing conditions will be explained below.
Ｌ先１
Ａｒガス流！！ ： ２０８ＣＣＭ
反応圧カニ５Ｘ１０”トル
高周波型カニ３００Ｗ
処理時間：２０分
このような条件でプラズマを生起させると、母材がスパ
ッタリングされて母材表面の酸化膜が取除かれるため、
母材表面が活性化され、セラミックス層と母材との接着
性が良好となる。L end 1 Ar gas flow! ! : 208CCM Reaction Pressure Crab 5X10” Tor High Frequency Crab 300W Processing Time: 20 minutes When plasma is generated under these conditions, the base material is sputtered and the oxide film on the surface of the base material is removed.
The surface of the base material is activated, and the adhesion between the ceramic layer and the base material is improved.
条件２
Ｃ１−１４ガス流ｆｆｉ：２０８ＣＣＭ反応圧カニｉ、
ｏトル
高周波型カニ３００Ｗ
処理時間：２０分
このような条件でプラズマを生起させると、母材表面に
炭素を高濃度で含有する層ｌＩ域が形成され、この層領
域の存在によりセラミックス層と母材との接着性が良好
となる。Condition 2 C1-14 gas flow ffi: 208CCM reaction pressure crab i,
300W high frequency type processing time: 20 minutes When plasma is generated under these conditions, a layer II region containing a high concentration of carbon is formed on the surface of the base material, and due to the presence of this layer region, the ceramic layer and the base material are Good adhesion to materials.
未ｌ」−
Ａｒガス流山 ： ２０ＳＣＣＭ
ＣＨ４ガス流量：３０ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏ＋−ル
高周波層カニ３００Ｗ
処理時間：２０分
このように、Ａｒガスと炭素含有ガスとを混合すること
によって、母材表面の炭素を高濃度で含有する層領域が
条件２より強固に形成されるので、セラミックス層と母
材との接着性は一層向上する。- Ar gas flow rate: 20SCCM CH4 gas flow rate: 30SCCM Reaction pressure crab 1. O + - Lu high frequency layer crab 300W Processing time: 20 minutes By mixing Ar gas and carbon-containing gas in this way, the layer region containing a high concentration of carbon on the surface of the base material is formed more firmly than in condition 2. Therefore, the adhesion between the ceramic layer and the base material is further improved.
条件４
Ａｒガス流山 ： ２００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波層カニ５００Ｗ
処理時間２２０分
このように、条件１よりもＡｒガス流山を増加し、反応
圧力を高くし、高周波電力を高くする場合には、母材に
炭素が所定−以上含有していると、炭素を高濃度で含有
する層領域が母材表面に形成され、また、母材に対する
強いスパッタリング効果を得ることでき、最も接着性が
良好となる。Condition 4 Ar gas flow: 200SCCM Reaction pressure 1. O Torr High Frequency Layer Crab 500 W Processing Time 220 minutes In this way, when increasing the Ar gas flow, increasing the reaction pressure, and increasing the high frequency power compared to Condition 1, it is necessary to increase the carbon content in the base material by a predetermined amount or more. If it is, a layer region containing a high concentration of carbon is formed on the surface of the base material, and a strong sputtering effect on the base material can be obtained, resulting in the best adhesion.
なお、条件４の場合は母材に炭素が含有していることが
必要であるが、条件１乃至３の場合には母材に必ずしも
炭素が含有している必要がない。In addition, in the case of condition 4, it is necessary that the base material contains carbon, but in the case of conditions 1 to 3, the base material does not necessarily need to contain carbon.
また、処理ガスとしててＡｒガス及びＣＨ４ガスを使用
したが、Ａｒを含有するガスとしては、例えばＡｒガス
と、Ｈ２，１−１ｅ、又はＮ２等のガスとの混合ガスで
もよく、炭素を含有するガスとしＴ ハ、例、ｔＧ、ｆ
ｃ２Ｈｓ 、Ｃ２Ｈ２、又はＣＦｓ ’Ｊでもよい。In addition, although Ar gas and CH4 gas were used as the processing gas, the gas containing Ar may be a mixed gas of Ar gas and a gas such as H2, 1-1e, or N2, or a gas containing carbon. Assuming that the gas is T, e.g., tG, f
It may be c2Hs, C2H2, or CFs'J.
このプラズマ処理に続いて、反応室１内にコーティング
すべきセラミックスの構成元素を含有するガスを導入し
、表面がプラズマ処理された母材にセラミックスをコー
ティングする。このような原料ガスを反応室１内に導入
すると共に、マツチングボックスの接続を支持部材１１
から反応室１に切言え、シールド５の接続を反応室１か
ら支持部材１１に切替える。そして、高周波電源１４か
ら反応室１及び電極４に高周波電力を印加して、Ｎ極４
と母材１０とのｒｌにプラズマを生起させる。Following this plasma treatment, a gas containing constituent elements of the ceramic to be coated is introduced into the reaction chamber 1, and the ceramic is coated on the base material whose surface has been plasma treated. Such raw material gas is introduced into the reaction chamber 1, and the matching box is connected to the support member 11.
Then, the connection of the shield 5 is switched from the reaction chamber 1 to the support member 11. Then, high-frequency power is applied from the high-frequency power source 14 to the reaction chamber 1 and the electrode 4, and the N-pole 4
Plasma is generated between the base material 10 and the base material 10.
これにより、原料ガス中の成分を構成元素とするセラミ
ックスが母材１０の表面にコーティングされる。例えば
ＳｉＮをコーティングする場合には、ＳｉＨ＋の流山を
５０ＳＣＣＭ、、Ｎ２の流山を３００ＳＣＣＭに設定し
、反応圧力を１．Ｏトルとし、高周波電力を３００Ｗと
して１詩間成躾すると、約４μｍのＳｉＮ層が母材１０
の表面に成膜される。As a result, the surface of the base material 10 is coated with ceramics whose constituent elements are the components in the raw material gas. For example, when coating SiN, the flow rate of SiH+ is set to 50 SCCM, the flow rate of N2 is set to 300 SCCM, and the reaction pressure is set to 1. When the high-frequency power is 300 W and the SiN layer is about 4 μm thick, the base material is 10 μm thick.
A film is formed on the surface of.
次に、その他のセラミックスのコーティング条件及び成
ｇ！されたセラミックスの層厚の代表例について説明す
る。Next, other ceramic coating conditions and growth! Typical examples of ceramic layer thicknesses will be explained.
（ａ）Ｓ ｉ ＣＮの場合
Ｓ ｉ Ｈ４カス流ｊｌ ： １００ＳＣＣＭＮ２ガス
流量： ５００ＳＣＣＭ
ＣＨ３ガス流山：３００ＳＣＣＭ
反応圧カニｉ、ｏトル
高周波層カニ５００Ｗ
成膜時間：４０分
層厚：３．０μｍ
（ｂ）ＳｉＣの場合
ＳｉＨ＋ガス流■：５０ＳＣＣＭ
ＣＨ３Ｍスフ１ｍ： ３００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．０トル
高周波層カニ５００Ｗ
成１１１時間：４０分
層厚：３．０μ卯
（ｃ）ＳｉＯの場合
ＳｉＨ＋ガス流１５０ＳＣＣＭ
０２ ｊｊカス流 ： ３００ＳＣＣＭ反応圧カニ１．
Ｏトル
高周波層カニ５００Ｗ
成膜時間：４０分
層厚：３．０μｍ
（ｄ）ＴｉＮの場合
ＴｉＣｆｆ＋ガス流１： ２０ＳＣＣＭＮ２ガス流農：
５０ＳＣＣＭ
Ｈ２ガス流皇： ２００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波層カニ １ ｋＷ
成膜時間＝６０分
層厚：３．０μｍ
（ｅ） Ｔ ｉ Ｃの場合
ＴｉＣ／！、＋ガス流！ ： ２０ＳＣＣＭＣＨ４ガス
流１：３０ＳＣＣＭ
Ｈ２２ガス流１ ： ２００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波型カニ １ ｋＷ
成膜時間＝６０分
層厚：３．０μｍ
（ｆ）ＴｉＣＮの場合
ＴｉＣｌ２４ガス流１ ： ２０ＳＣＣＭＣＨ４ガス流
１：２０ｓｃｃＭ
Ｎ２ガス流ｆｆｉ：５０ＳＣＣＭ
Ｈ２ガスｆＥＩｉ：２００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．０トル
高周波型カニ １ ｋＷ
成膜時間二６０分
層厚：３．０μ雇
（ｇ）ＢＮの場合
８２ Ｈ６ガス流１：２０ｓｃｃＭ
Ｎ２ガス流ＩＩ ： ５０ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波型カニ５００Ｗ
成膜時間二３０分
層厚：３．０μｍ
（ｈ）ＢＧの場合
Ｂ２ Ｈｓガス流ｆｆｉ ： ２０ＳＣＣＭＣＨ４ガス
流量：３０ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波型カニ ５００Ｗ
成膜時＠＝３０分
層厚：３．０μｍ
（ｉ ）ＢＣＮの場合
８２Ｈ６ガスｌｌ：２０ｓｃｃＭ
ＣＨ４ガス流量：２０ＳＣＣＭ
Ｎ２ガスＦＥＷ：５０ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．０トル
高周波型カニ５００Ｗ
成膜時間＝３０分
層厚：３．０μｍ
（ｊ ） Ａｆｆｉ２０３の場合
ＡＪ２（ＣＨ３）３ガス流量：２０ＳＣＣＭｏ２ガス流
！ｉｌ：３００ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波型カニ８００Ｗ
成膜時間＝６０分
層厚：３．０μｍ
（ｋ）ＷＣの場合
ＷＦｓガス流員：２０８ＣＣＭ
ＣＨ４ガス流量：２５０ＳＣＣＭ
反応圧カニ１．Ｏトル
高周波型カニ １ ｋＷ
成膜時開−６０分
層厚：３．０μｍ
上述の如くして製造されたセラミックスが被着された部
材は、セラミックスが高強度で被着されており、耐摩耗
性が高い。上述の各成膜条件で、ロータリコンプレッサ
用のシャフトを製造し、このシャフトに対し、１０００
０Ｒ，Ｐ、Ｍの回転数で３０分間連続運転し、次いで１
０分間停止した後、再度３０分間運転するというモード
で１０００時間の耐久試験を実施した。上記ＳｉＮ及び
（ａ＞乃至（ｋ）に示す各セラミックスをコーティング
したシャフトは、いずれも、摩耗による焼付を発生させ
ず、層が剥離することもなく、極めて耐久性が高いこと
が実証された。(a) In the case of S i CN S i H4 waste flow jl: 100 SCCMN2 gas flow rate: 500 SCCM CH3 gas flow rate: 300 SCCM Reaction pressure crab i, o torque high frequency layer crab 500 W Film forming time: 40 minutes Layer thickness: 3.0 μm (b ) For SiC SiH + gas flow ■: 50SCCM CH3M width 1m: 300SCCM Reaction pressure 1.0 Torr High frequency layer 500W Formation 111 time: 40 minutes Layer thickness: 3.0μ (c) For SiO SiH + gas flow 150SCCM 02 jj scum flow: 300SCCM reaction pressure crab 1.
Otor high frequency layer 500W Film formation time: 40 minutes Layer thickness: 3.0μm (d) For TiN TiCff + gas flow 1: 20SCCMN2 gas flow:
50SCCM H2 gas flow: 200SCCM reaction pressure crab 1. Otor High Frequency Layer Crab 1 kW Film Forming Time = 60 minutes Layer Thickness: 3.0 μm (e) For TiC, TiC/! , + gas flow! : 20SCCMCH4 gas flow 1: 30SCCM H22 gas flow 1: 200SCCM Reaction pressure crab 1. Otor high frequency type crab 1 kW Film forming time = 60 minutes Layer thickness: 3.0 μm (f) For TiCN TiCl24 gas flow 1: 20SCCMCH4 gas flow 1: 20sccM N2 gas flow ffi: 50SCCM H2 gas fEIi: 200SCCM Reaction pressure crab 1.0 Torr High frequency type Crab 1 kW Film forming time 260 minutes Layer thickness: 3.0 μm (g) For BN 82 H6 gas flow 1: 20 sccm N2 gas flow II: 50 SCCM Reaction pressure Crab 1. O Tor high frequency type crab 500W Film forming time 230 minutes Layer thickness: 3.0μm (h) For BG B2 Hs gas flow ffi: 20SCCMCH4 gas flow rate: 30SCCM Reaction pressure Crab 1. O-torr high-frequency type crab 500W Film formation @ = 30 minutes Layer thickness: 3.0μm (i) For BCN 82H6 gas 1:20sccM CH4 gas flow rate: 20SCCM N2 gas FEW: 50SCCM Reaction pressure crab 1.0-torr high-frequency type crab 500W Film forming time = 30 minutes Layer thickness: 3.0μm (j) For Affi203 AJ2(CH3)3 gas flow rate: 20SCCMo2 gas flow! il: 300SCCM reaction pressure crab 1. O Tor high frequency type crab 800W Film forming time = 60 minutes Layer thickness: 3.0μm (k) For WC WFs gas flow rate: 208CCM CH4 gas flow rate: 250SCCM Reaction pressure Crab 1. O-tor high frequency type crab 1 kW Open during film formation - 60 minutes Layer thickness: 3.0 μm The member coated with the ceramic produced as described above has high strength ceramic coated and is wear resistant. Highly sexual. A shaft for a rotary compressor was manufactured under each film forming condition described above, and 1000
Continuously operate for 30 minutes at rotation speeds of 0R, P, M, then 1
A 1000 hour durability test was conducted in a mode in which the machine was stopped for 0 minutes and then operated again for 30 minutes. It was demonstrated that the shafts coated with SiN and each of the ceramics shown in (a> to (k)) have extremely high durability without causing seizure due to wear or peeling of the layers.
また、母材を前処理することにより、プラズマＣＶＤ等
、低温で処理することができる方法で上述のような接着
性に優れたセラミックス層を形成することができるので
、母材が変形する虜が少ない。また、プラズマＣＶＤ等
で形成したセラミックス層は、その表面が粗いことがな
く、表面を加工する必要がない。In addition, by pre-treating the base material, it is possible to form a ceramic layer with excellent adhesion as described above using a method that can be processed at low temperatures, such as plasma CVD, so that the base material does not deform. few. Furthermore, the surface of the ceramic layer formed by plasma CVD or the like is not rough, and there is no need to process the surface.
なお、この実施例は、母材表面の炭化及びセラミックス
のコーティングをプラズマＣＶＤにより実施しているが
、これに限らず、前述の如く、スパッタリング、イオン
ブレーティング又は光ＣＶＤ等の他の手段を使用しても
よい。また、プラズマ生起用の電力は、上記実施例に限
らず、直流電力を使用してもよい。この場合には、マツ
チングボックスが不要である。In this example, carbonization of the surface of the base material and ceramic coating are performed by plasma CVD, but the method is not limited to this, and as described above, other means such as sputtering, ion blasting, or photo-CVD may be used. You may. Further, the power for plasma generation is not limited to the above embodiment, and direct current power may be used. In this case, a matching box is not required.
なお、このようにして成膜されたセラミックス層は通常
アモルファスであるが、多結晶であったり、一部分で結
晶化していたり、微結晶の領域が存在することもある。The ceramic layer formed in this manner is usually amorphous, but may be polycrystalline, partially crystalline, or have microcrystalline regions.
しかし、これらのいずれの場合であっても、耐摩耗性は
良好で同様の優れた効果を得ることができる。However, in any of these cases, the wear resistance is good and the same excellent effects can be obtained.
［発明の効果］
この発明によれば、鉄を主成分とする母材に対してもセ
ラミックス層が高接着性で接着されており、耐摩耗性が
優れた部材を得ることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, a ceramic layer is adhered with high adhesiveness even to a base material whose main component is iron, and a member with excellent wear resistance can be obtained.
この部材は、低温処理で製造することができるので母材
の変形が抑制され、また表面を加工する必要がないので
低コストで生産することができる。Since this member can be manufactured by low-temperature treatment, deformation of the base material is suppressed, and there is no need to process the surface, so it can be manufactured at low cost.
第１図及び第２図はこの発明の実施例に係るセラミック
スが被着された部材の製造方法を実施するための装置を
示す断面図である。1 and 2 are cross-sectional views showing an apparatus for carrying out a method of manufacturing a member coated with ceramics according to an embodiment of the present invention.
Claims (4)
少なくとも一方を含有するガスのプラズマ雰囲気下で前
処理を施し、次いで、セラミックス層を母材の上に被着
することを特徴とするセラミックスが被着された部材の
製造方法。(1) A base material whose main component is iron is pretreated in a plasma atmosphere of a gas containing at least one of argon and carbon, and then a ceramic layer is deposited on the base material. A method for manufacturing a member coated with ceramics.
形成する処理であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のセラミックスが被着された部材の製造方法
。(2) The method for manufacturing a member coated with ceramics according to claim 1, wherein the pretreatment is a treatment for forming a carbon-containing region on the surface of the base material.
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
のセラミックスが被着された部材の製造方法。(3) The method for manufacturing a member coated with ceramics according to claim 1 or 2, wherein the base material whose main component is iron contains carbon.
させて被着されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第３項のいずれか１項に記載のセラミックスが被
着された部材の製造方法。(4) The ceramic layer is deposited by generating plasma under reduced pressure.
A method for manufacturing a member coated with the ceramic according to any one of items 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6323486A JPS62222068A (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Production of member deposited with ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6323486A JPS62222068A (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Production of member deposited with ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62222068A true JPS62222068A (en) | 1987-09-30 |
Family
ID=13223321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6323486A Pending JPS62222068A (en) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | Production of member deposited with ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62222068A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002020773A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Japan Science & Technology Corp | Surface modified structure having self-lubrication function, and method for producing the same |
| JP2004084027A (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Konica Minolta Holdings Inc | Functional body and method for forming the same |
-
1986
- 1986-03-20 JP JP6323486A patent/JPS62222068A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002020773A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-23 | Japan Science & Technology Corp | Surface modified structure having self-lubrication function, and method for producing the same |
| JP2004084027A (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Konica Minolta Holdings Inc | Functional body and method for forming the same |
| JP4686956B2 (en) * | 2002-08-28 | 2011-05-25 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | Method for forming functional body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6869676B2 (en) | Method and device for vacuum-coating a substrate | |
| US5300951A (en) | Member coated with ceramic material and method of manufacturing the same | |
| JP5021863B2 (en) | Coating production method and article | |
| JP2610469B2 (en) | Method for forming carbon or carbon-based coating | |
| CN1827845A (en) | Method for manufacturing diamond-like film and part with coating manufactured thereby | |
| WO2010087102A1 (en) | Method for producing diamond-like carbon membrane | |
| JP2003026414A (en) | Amorphous carbon coating film, method of producing the same, and member coated with the amorphous carbon coating film | |
| KR890002162B1 (en) | Sliding members coated ceramic and a method for manufacture thereof | |
| JPS62222068A (en) | Production of member deposited with ceramics | |
| JP4612147B2 (en) | Amorphous hard carbon film and method for producing the same | |
| JPS62127467A (en) | Member deposited with ceramics and its production | |
| JPS62222066A (en) | Member deposited with ceramics | |
| JP2852380B2 (en) | Method for forming carbon or carbon-based coating | |
| JPS62256964A (en) | Ceramics-coated member | |
| JPS62222071A (en) | Production of member deposited with ceramics | |
| JPS62222067A (en) | Production of member deposited with ceramics | |
| JP3431914B2 (en) | Method for manufacturing carbon or carbon-based film | |
| JP4096373B2 (en) | Hard coating and manufacturing method thereof | |
| JPS62127468A (en) | Member deposited with ceramics and its production | |
| KR20090005857A (en) | Thin film deposition apparatus, thin film deposition process and coated tool thereof | |
| JPS62127466A (en) | Member deposited with ceramics | |
| JPS62222070A (en) | Member deposited with ceramics | |
| JPS62224680A (en) | Ceramics coated member | |
| KR101412070B1 (en) | Scriber fixing pin for evaporation a diamond-like carbon thin film method and apparatus, using this scriber fixing pin | |
| JPS62222074A (en) | Production of member deposited with ceramics |