JPS62224680A - セラミツクスが被着された部材 - Google Patents
セラミツクスが被着された部材Info
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- JPS62224680A JPS62224680A JP6792786A JP6792786A JPS62224680A JP S62224680 A JPS62224680 A JP S62224680A JP 6792786 A JP6792786 A JP 6792786A JP 6792786 A JP6792786 A JP 6792786A JP S62224680 A JPS62224680 A JP S62224680A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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】
[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に関する。
スが被着された部材に関する。
(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V
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、高速で摺動を受ける部材は、
摩耗しやすく、この高速被摺動部I3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1q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、潤滑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。
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、高速で摺動を受ける部材は、
摩耗しやすく、この高速被摺動部I3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1q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、潤滑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。
(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、パ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jqることができない
。
付与処理にはタフトライド処理、パ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jqることができない
。
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211埋を適用することができない。
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211埋を適用することができない。
更に、TiN又はTiC等のセラミックスは、熱CvD
又はプラズマ溶射等で金属製の母材に接着性よく被覆さ
れ得るが、熱CVDの場合には処理温度が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
には被覆層の表面が粗く、相手材を爆つけるので被覆層
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。
又はプラズマ溶射等で金属製の母材に接着性よく被覆さ
れ得るが、熱CVDの場合には処理温度が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
には被覆層の表面が粗く、相手材を爆つけるので被覆層
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。
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には、比較的
低温でセラミックスを被覆することができ、生産コスト
も低いという長所があるが、セラミックスの被覆層の接
着性が悪いという問題点がある。
ンブレーティング等の手段を使用した場合には、比較的
低温でセラミックスを被覆することができ、生産コスト
も低いという長所があるが、セラミックスの被覆層の接
着性が悪いという問題点がある。
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高く、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を提供することを目的とす
る。
母材に対する接着性が高く、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を提供することを目的とす
る。
[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MWされた部材は、金属
製のffl材と、この母材の上に被着され不純物として
不活性ガスと水素及びハロゲンから選択された少なくと
も一種の元素とを含有するセラミックス層とを有するこ
とを特徴とする。
製のffl材と、この母材の上に被着され不純物として
不活性ガスと水素及びハロゲンから選択された少なくと
も一種の元素とを含有するセラミックス層とを有するこ
とを特徴とする。
(作用)
本願発明者は、金属製の母材にセラミックス層を接臂性
良好に形成すべく種々検討した結果、セラミックス層に
不純物として不活性ガスと水素及びハロゲンから選択さ
れた少なくとも1種以上の元素を含有させることにより
、このような要求を十分満足することを見出した。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。
良好に形成すべく種々検討した結果、セラミックス層に
不純物として不活性ガスと水素及びハロゲンから選択さ
れた少なくとも1種以上の元素を含有させることにより
、このような要求を十分満足することを見出した。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、セラミックス層の母材側に不活性ガスを高
濃度で含有する領域を形成したり、母材の母材とセラミ
ックス層との界面近傍に酸素、窒素及び炭素の中から選
択された少なくとも1種以上の元素が高濃度で含有され
る領域を形成することにより、セラミックス層と母材と
の接着性が一層向上する。また、母材としては、鉄を主
成分とし、ニッケル、アルミニウム、クロミウム及び炭
素の中から選択された少なくとも1種以上の元素を含有
するものを使用することにより、セラミックス層と母材
とを一層強固に接着することができる。
濃度で含有する領域を形成したり、母材の母材とセラミ
ックス層との界面近傍に酸素、窒素及び炭素の中から選
択された少なくとも1種以上の元素が高濃度で含有され
る領域を形成することにより、セラミックス層と母材と
の接着性が一層向上する。また、母材としては、鉄を主
成分とし、ニッケル、アルミニウム、クロミウム及び炭
素の中から選択された少なくとも1種以上の元素を含有
するものを使用することにより、セラミックス層と母材
とを一層強固に接着することができる。
なお、耐摩耗性が高いセラミックスとしては、珪素、チ
タニウム、硼素、アルミニウム、タングステン及び炭素
から選択された少なくとも一種の元素を含有するものが
好ましく、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(S i O) 、窒化チタン(
TiN)、炭化チタン(T i C) 、炭窒化チタン
(TiCN)、窒化硼素(BN>、炭化硼素(B C’
) 、炭窒化硼素(BCN)、アルミナ(△Q203
) 、炭化タングステン(W C)又は、ダイアモンド
(C)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CVD等の方法
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C
VDが好ましい。
タニウム、硼素、アルミニウム、タングステン及び炭素
から選択された少なくとも一種の元素を含有するものが
好ましく、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(S i O) 、窒化チタン(
TiN)、炭化チタン(T i C) 、炭窒化チタン
(TiCN)、窒化硼素(BN>、炭化硼素(B C’
) 、炭窒化硼素(BCN)、アルミナ(△Q203
) 、炭化タングステン(W C)又は、ダイアモンド
(C)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CVD等の方法
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C
VDが好ましい。
(実施1!ill )
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。この実施例に係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ツ
1〜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、この母材を例えばA
rのような不活性ガスを含有するガス雰囲気中でプラズ
マ処理して、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。
説明する。この実施例に係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ツ
1〜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、この母材を例えばA
rのような不活性ガスを含有するガス雰囲気中でプラズ
マ処理して、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。
次に、第1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をプラズマCVD法により製造する
方法について説明する。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。
スが被着された部材をプラズマCVD法により製造する
方法について説明する。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Ti位に設定され
ている。このN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。
に設置されており、反応室1と同一のTi位に設定され
ている。このN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。
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。
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。
マツチングボックス15は反応室1に接続されていて、
反応v1に高周波電力が印加されるようになっている。
反応v1に高周波電力が印加されるようになっている。
このように、M1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。
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。
このように構成される装置により、先ず、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
原料ガスに、Arガス等の不活性ガス、及び、反応ガス
を混合する。このようなガスを反応v1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v1に切替え、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、電極4と母材
10との間にプラズマを生起させる。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1o
の表面にコーティングされる。この場合に、原料ガスと
して、Slを含有するセラミックスのときにはS!H+
、5i2Hs、SiCl2又はS i H2CA2等の
ガスを使用し、Tiを含有するセラミックスの場合には
TiCβ4等のガスを使用し、Bを含有するセラミック
スのときにはB2 H6、BF3又はBCffi3等の
ガス、An203のときにはA℃(CH3)i等のガス
、WCのときにはW F s等のガスを使用し、ダイア
モンドのときには炭化水素ガスを使用する。また、反応
ガスとしては、コーティングするセラミックスが窒化物
であるときにはN2ガス又はNH3ガス等のNを含有す
るガスを混合し、炭化物であるときにはCH3カス又は
C2H6ガス等のCを含有するガスを混合し、酸化物で
あるときには02ガス又はN20ガス等の0を含有する
ガスを混合する。
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
原料ガスに、Arガス等の不活性ガス、及び、反応ガス
を混合する。このようなガスを反応v1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v1に切替え、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、電極4と母材
10との間にプラズマを生起させる。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1o
の表面にコーティングされる。この場合に、原料ガスと
して、Slを含有するセラミックスのときにはS!H+
、5i2Hs、SiCl2又はS i H2CA2等の
ガスを使用し、Tiを含有するセラミックスの場合には
TiCβ4等のガスを使用し、Bを含有するセラミック
スのときにはB2 H6、BF3又はBCffi3等の
ガス、An203のときにはA℃(CH3)i等のガス
、WCのときにはW F s等のガスを使用し、ダイア
モンドのときには炭化水素ガスを使用する。また、反応
ガスとしては、コーティングするセラミックスが窒化物
であるときにはN2ガス又はNH3ガス等のNを含有す
るガスを混合し、炭化物であるときにはCH3カス又は
C2H6ガス等のCを含有するガスを混合し、酸化物で
あるときには02ガス又はN20ガス等の0を含有する
ガスを混合する。
次に、この発明の具体的な実施例について説明する。
亙1」LL
上記しラミックスをArガスを)足台して母材にコーテ
ィングする際のコーティング条件及び層厚の代表例につ
いて説明する。
ィングする際のコーティング条件及び層厚の代表例につ
いて説明する。
(a)SiNの場合
S i H4ガス流母: 10SCCMN2ガス流最:
50SCCM Arガガスffi : 100SCCM反応圧カニi、
oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (b) S i Cの場合 S i H4nスRm : 10SCCMCH3ガス流
岳:30SCCM Arガガスffi : 100SCCM反応圧カニ1.
O+−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (c)SiOの場合 SiH+ガス流ガス10108C Csi jf ス流ffi : 30 S CCMAr
ガス流ffi:11005CC 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (d)TiNの場合 TiCβ4ガス流邑: 10SCCM N2ガス流量:50SCCM H2112mm : 200SCCM Arガスmff1:SCCM 反応圧カニ1.Oi−ル 高周波型カニ 1 kW 成Il!時間二60分 層厚:3.0μm (e) T i Cの場合 TiCff14ガス流伍:10SC105CCガス流但
:30SCCM H2ガス流量: 200SCCM Arガス流量;100 S CCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成模時間二60分 層厚:3.0μm (f)TiCNの場合 TiCΩ4ガス流量:10SC10 5CCガス流吊: 20SCCM N2ガス流量:50SCCM H2jfカスm : 200SCCM Arガス流ffi:11005CC 反応圧カニi、ot−ル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層J!X:3.0μm (Q)BNの場合 B2 H6ガス流伍:10105C C2カスa Jfl : 50 S CCMへrガス流
ffi : 100SCCM反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成1!!vFffi:30分 層厚:3.0μm (h)BCの場合 B2 H6ガス流苗:iosccM CH4ガス流ffi:30SCCM Arガス流m : 100SCCM 反応圧カニ1.Ol−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (i )BCNの場合 B2 Hsガガス量:108C’CM CH4ガス流量:20SCCM N2ガス流j:50S CCM Arガス流量: 1008CCM 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)Al2O2の場合 八β(CH3)3ガス流1:1105cc○2ガス流t
A : 30SCCM Arガス流ffi : 100SCCM反応圧カニi、
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 W F sガス流量: 1 O5CCMCH4ガス流農
:50SCCM Arガガス昂:11005CC 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm 以上のように、成膜時にArガスを混合し、且つ、セラ
ミックス層に水素又はハロゲンが含有されるように比較
的低パワーのプラズマでセラミックス層を成膜した結果
、セラミックス層と母材との接着性を向上させることが
できた。この場合に、フーリエ変換赤外吸収(FT I
R)、ラザフォード後方散乱スペクトル(RBS) 、
二次電子貝母分析(SIMS)等によりセラミックス層
を分析したところ、このセラミックス層にAr及び水素
又はハロゲンが含有されることがV’l L’lされた
。
50SCCM Arガガスffi : 100SCCM反応圧カニi、
oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (b) S i Cの場合 S i H4nスRm : 10SCCMCH3ガス流
岳:30SCCM Arガガスffi : 100SCCM反応圧カニ1.
O+−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (c)SiOの場合 SiH+ガス流ガス10108C Csi jf ス流ffi : 30 S CCMAr
ガス流ffi:11005CC 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (d)TiNの場合 TiCβ4ガス流邑: 10SCCM N2ガス流量:50SCCM H2112mm : 200SCCM Arガスmff1:SCCM 反応圧カニ1.Oi−ル 高周波型カニ 1 kW 成Il!時間二60分 層厚:3.0μm (e) T i Cの場合 TiCff14ガス流伍:10SC105CCガス流但
:30SCCM H2ガス流量: 200SCCM Arガス流量;100 S CCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成模時間二60分 層厚:3.0μm (f)TiCNの場合 TiCΩ4ガス流量:10SC10 5CCガス流吊: 20SCCM N2ガス流量:50SCCM H2jfカスm : 200SCCM Arガス流ffi:11005CC 反応圧カニi、ot−ル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層J!X:3.0μm (Q)BNの場合 B2 H6ガス流伍:10105C C2カスa Jfl : 50 S CCMへrガス流
ffi : 100SCCM反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成1!!vFffi:30分 層厚:3.0μm (h)BCの場合 B2 H6ガス流苗:iosccM CH4ガス流ffi:30SCCM Arガス流m : 100SCCM 反応圧カニ1.Ol−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (i )BCNの場合 B2 Hsガガス量:108C’CM CH4ガス流量:20SCCM N2ガス流j:50S CCM Arガス流量: 1008CCM 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)Al2O2の場合 八β(CH3)3ガス流1:1105cc○2ガス流t
A : 30SCCM Arガス流ffi : 100SCCM反応圧カニi、
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 W F sガス流量: 1 O5CCMCH4ガス流農
:50SCCM Arガガス昂:11005CC 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm 以上のように、成膜時にArガスを混合し、且つ、セラ
ミックス層に水素又はハロゲンが含有されるように比較
的低パワーのプラズマでセラミックス層を成膜した結果
、セラミックス層と母材との接着性を向上させることが
できた。この場合に、フーリエ変換赤外吸収(FT I
R)、ラザフォード後方散乱スペクトル(RBS) 、
二次電子貝母分析(SIMS)等によりセラミックス層
を分析したところ、このセラミックス層にAr及び水素
又はハロゲンが含有されることがV’l L’lされた
。
!
原料ガス導入前にArガスのプラズマを形成して母材を
プラズマに接触させつつ原料ガス及び反応ガスを導入し
、セラミックス層を成膜する。この成膜中にArガス流
口を徐々に減少させ、最終的にはAr流己を0にする。
プラズマに接触させつつ原料ガス及び反応ガスを導入し
、セラミックス層を成膜する。この成膜中にArガス流
口を徐々に減少させ、最終的にはAr流己を0にする。
このようにして成膜することにより、母材とセラミック
ス層との間で、母材及びセラミックス層を構成する元素
とArとが相互拡散することによって、セラミックス層
と母材との接着性が良好となる。この場合に、セラミッ
クス層の母材との界面近傍にはArが含有される。なお
、以下に、各セラミックス材料につい゛て、他のコーテ
ィング条件及び層厚を示す。
ス層との間で、母材及びセラミックス層を構成する元素
とArとが相互拡散することによって、セラミックス層
と母材との接着性が良好となる。この場合に、セラミッ
クス層の母材との界面近傍にはArが含有される。なお
、以下に、各セラミックス材料につい゛て、他のコーテ
ィング条件及び層厚を示す。
(a)SiNの場合
S i H4ガス流1!i : 10SCCMN2ガス
流!jl : 50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (b)SiCの場合 S i H4n;1.流m : 10SCCMCH3ガ
ス流m : 30SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (c)SiOの場合 SiH+ガス流量: 10SCGM O2ガスi%tWt : 30SCCM反応圧カニ1.
Oトル 高周波型カニ500W 成膜R間:40分 層FJ:3.0μm (d)TiNの場合 T f CQ< jjガス流:10s105ccガス流
ffi:50SCCM H2ガス流ffi:200SCCIv1反応圧カニ1.
Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm (e)TiCの場合 T i Cil+ガス流量: 1 O5CCMCH4ガ
ス流1!l:30SCCM H2カス流聞: 200SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ1kW 成膜時IJJ:60分 層厚:3.0μm (f)TiCNの場合 TiCff1+ガス流1 : 10SC105CCガス
流最: 20SCCM N2ガス流徂:50SCCM H2jfガス流 : 200SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ1kW 成躾時間二60分 層厚:3,0μm (に1)BNの場合 82 H6ガス流量:10S105 CCガス流届:50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (11)BCの場合 821−1sガス流量コ108C10 8CCガス流ffi:30SCCM 反応圧カニi、ot−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (i )BCNの場合 82 H6ガス流量: 1 O5CCMCH4ガス流聞
:20SC0徂 N2ガス流m:50sccM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間230分 層厚:3.0μm (j)Aβ203の場合 An (CH3)3ガス流量:10S105CCnスR
m: 30SCCfv1 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ800W 成膜峙間=60分 層厚:3.0um (k)WCの場合 W F 6ガス流間: 10SCC〜ICH4ガス流m
: 50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm (()ダイアモンドの場合 原料ガス:CH4 反応圧力10.Oトル 高周波型カニ 3 k W 成11時間=80分 層厚:2.OLlm なお、ダイアモンドをコーティングした場合には、その
コーティング層はその母材側で不純物を含有し、不完全
な結晶状態であるが、プラズマ処理の途中から結晶化す
る。
流!jl : 50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (b)SiCの場合 S i H4n;1.流m : 10SCCMCH3ガ
ス流m : 30SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:40分 層厚:3.0μm (c)SiOの場合 SiH+ガス流量: 10SCGM O2ガスi%tWt : 30SCCM反応圧カニ1.
Oトル 高周波型カニ500W 成膜R間:40分 層FJ:3.0μm (d)TiNの場合 T f CQ< jjガス流:10s105ccガス流
ffi:50SCCM H2ガス流ffi:200SCCIv1反応圧カニ1.
Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm (e)TiCの場合 T i Cil+ガス流量: 1 O5CCMCH4ガ
ス流1!l:30SCCM H2カス流聞: 200SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ1kW 成膜時IJJ:60分 層厚:3.0μm (f)TiCNの場合 TiCff1+ガス流1 : 10SC105CCガス
流最: 20SCCM N2ガス流徂:50SCCM H2jfガス流 : 200SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ1kW 成躾時間二60分 層厚:3,0μm (に1)BNの場合 82 H6ガス流量:10S105 CCガス流届:50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (11)BCの場合 821−1sガス流量コ108C10 8CCガス流ffi:30SCCM 反応圧カニi、ot−ル 高周波型カニ500W 成膜時間:30分 層厚:3.0μm (i )BCNの場合 82 H6ガス流量: 1 O5CCMCH4ガス流聞
:20SC0徂 N2ガス流m:50sccM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ500W 成膜時間230分 層厚:3.0μm (j)Aβ203の場合 An (CH3)3ガス流量:10S105CCnスR
m: 30SCCfv1 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ800W 成膜峙間=60分 層厚:3.0um (k)WCの場合 W F 6ガス流間: 10SCC〜ICH4ガス流m
: 50SCCM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ 1 kW 成膜時間二60分 層厚:3.0μm (()ダイアモンドの場合 原料ガス:CH4 反応圧力10.Oトル 高周波型カニ 3 k W 成11時間=80分 層厚:2.OLlm なお、ダイアモンドをコーティングした場合には、その
コーティング層はその母材側で不純物を含有し、不完全
な結晶状態であるが、プラズマ処理の途中から結晶化す
る。
友1」Lし
母材表面をArの他に酸素、窒素又は炭素等を含有する
プラズマ中で処理し、母材の表面に、酸素、窒素及び炭
素のうちいずれかを母材よりも高濃度で含有した層を形
成する。この層が形成された後、セラミックス層をコー
ティングする。れによりセラミックス層と母材とが一層
強固に接着される。この場合のプラズマ処理条件を以下
に示す。
プラズマ中で処理し、母材の表面に、酸素、窒素及び炭
素のうちいずれかを母材よりも高濃度で含有した層を形
成する。この層が形成された後、セラミックス層をコー
ティングする。れによりセラミックス層と母材とが一層
強固に接着される。この場合のプラズマ処理条件を以下
に示す。
Arガガスfi:1001005
ccガガスN2ガス又はCH4ガスの流量:100SC
CM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ400W 処理R間:20分 この場合に、セラミックスのコーティング条件及び層厚
は実施例2と同様にした。 なお、前述の母材処理によ
って母材表面に形成される層は、母材の成分によって異
なり、母材がCrを高濃度で含有する材料の場合には、
酸素を含有する層が強固に形成され、Ni又は八2を含
有する材料の場合には、窒素を含有する層が形成され易
く、炭素を高濃度で含有する材料の場合には、炭素を含
有する層が強固に形成される。この場合に、Arは母材
の表面に形成される層及びセラミックス層の双方に拡散
される。
CM 反応圧カニ1.Oトル 高周波型カニ400W 処理R間:20分 この場合に、セラミックスのコーティング条件及び層厚
は実施例2と同様にした。 なお、前述の母材処理によ
って母材表面に形成される層は、母材の成分によって異
なり、母材がCrを高濃度で含有する材料の場合には、
酸素を含有する層が強固に形成され、Ni又は八2を含
有する材料の場合には、窒素を含有する層が形成され易
く、炭素を高濃度で含有する材料の場合には、炭素を含
有する層が強固に形成される。この場合に、Arは母材
の表面に形成される層及びセラミックス層の双方に拡散
される。
LL4−
母材に、鉄を主成分として炭素を0.01重量%以上含
有したものを使用し、この母材をArガスのプラズマで
たたく。これにより、母材表面に炭素を高濃度で含有す
る領域が形成される。この領域が形成された後、セラミ
ックス層をコーティングする。これによりセラミックス
層と母材とが良好に接着される。なお、この場合にも、
Arは、炭素を高濃度で含有する領域及びセラミックス
層の双方に拡散する。
有したものを使用し、この母材をArガスのプラズマで
たたく。これにより、母材表面に炭素を高濃度で含有す
る領域が形成される。この領域が形成された後、セラミ
ックス層をコーティングする。これによりセラミックス
層と母材とが良好に接着される。なお、この場合にも、
Arは、炭素を高濃度で含有する領域及びセラミックス
層の双方に拡散する。
この場合に、セラミックスのコーティング条件及び層厚
は実施例2と同様にした。
は実施例2と同様にした。
なお、以上説明した実施例においては、不活性ガスとし
てArを用いているが、これに限らず、He、Ne又は
Xeを使用することもできる。しかし、Arは他に比較
し、安価であり、イオン化エネルギが高く、寿命が長い
ので、Arが最適である。
てArを用いているが、これに限らず、He、Ne又は
Xeを使用することもできる。しかし、Arは他に比較
し、安価であり、イオン化エネルギが高く、寿命が長い
ので、Arが最適である。
また、この実脂例においては、プラズマCVDの場合に
ついて示すが、これに限らすスパックリング、イオンブ
レーティング等を使用することもできる。
ついて示すが、これに限らすスパックリング、イオンブ
レーティング等を使用することもできる。
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、10000
R,P、Mの回転数で30分間連続運転し、次いで10
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。前述した各セラミ
ックスをコーティングしたシャフトは、I!J粍による
焼付を発生させず、層が剥離することもなく、極めて耐
久姓が高いことが実証された。
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、10000
R,P、Mの回転数で30分間連続運転し、次いで10
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。前述した各セラミ
ックスをコーティングしたシャフトは、I!J粍による
焼付を発生させず、層が剥離することもなく、極めて耐
久姓が高いことが実証された。
また、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侵れたセラミックス層を形
成することができるので、母材が変形する虞が少ない。
方法で上述のような接着性に侵れたセラミックス層を形
成することができるので、母材が変形する虞が少ない。
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
。
その表面が粗いことがなく、表面を加工する必要がない
。
[発明の効果]
この発明によれば、金属製の母材に対してセラミックス
層が高接着強度で接着されており、耐摩耗性が優れた部
材を得ることができる。この部材は、低温で製造するこ
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。
層が高接着強度で接着されており、耐摩耗性が優れた部
材を得ることができる。この部材は、低温で製造するこ
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。
第1図はこの発明の実施例に係るセラミックスが被着さ
れた部材の製造装置を示す断面図である。 1;反応至、2;絶縁体、4;電極、5;シールド、1
0;母材、12:ヒータ、14;高周波電源、15;マ
ツチングボックス 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図
れた部材の製造装置を示す断面図である。 1;反応至、2;絶縁体、4;電極、5;シールド、1
0;母材、12:ヒータ、14;高周波電源、15;マ
ツチングボックス 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図
Claims (6)
- (1)金属製の母材と、この母材の上に被着され不純物
として不活性ガスと水素及びハロゲンから選択された少
なくとも一種の元素とを含有するセラミックス層とを有
することを特徴とするセラミックスが被着された部材。 - (2)前記セラミックス層は、その母材側に不活性ガス
を高濃度で含有する領域を有す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。 - (3)前記母材は、前記セラミックス層との界面近傍に
酸素、窒素及び炭素の中から選択された少なくとも1種
の元素が高濃度で含有される領域を有することを特徴と
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。 - (4)前記母材は、鉄を主成分としニッケル、アルミニ
ウム、クロミウム及び炭素の中から選択された少なくと
も1種以上の元素を含有することを特徴とする特許請求
の範囲第1項乃至第3項のうちいずれか1項に記載のセ
ラミックスが被着された部材。 - (5)前記セラミックスは、珪素チタニウム、硼素、ア
ルミニウム、タングステン及び炭素の中から選択された
1種以上の元素を含有することを特徴とする特許請求の
範囲第1項乃至第4項のうちいずれか1項に記載のセラ
ミックスが被着された部材。 - (6)前記セラミックスは、減圧下でプラズマを生起さ
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5項に記載のセラミックスが被着された部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6792786A JPS62224680A (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | セラミツクスが被着された部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6792786A JPS62224680A (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | セラミツクスが被着された部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62224680A true JPS62224680A (ja) | 1987-10-02 |
Family
ID=13359033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6792786A Pending JPS62224680A (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | セラミツクスが被着された部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62224680A (ja) |
-
1986
- 1986-03-26 JP JP6792786A patent/JPS62224680A/ja active Pending
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