JPS6331549B2 - - Google Patents
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- JPS6331549B2 JPS6331549B2 JP22239282A JP22239282A JPS6331549B2 JP S6331549 B2 JPS6331549 B2 JP S6331549B2 JP 22239282 A JP22239282 A JP 22239282A JP 22239282 A JP22239282 A JP 22239282A JP S6331549 B2 JPS6331549 B2 JP S6331549B2
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Classifications
-
- 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
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、チタンカーバイトやシリコンカーバ
イト等の皮膜を被メツキ材表面に形成するための
反応性蒸着装置に関するものである。
イト等の皮膜を被メツキ材表面に形成するための
反応性蒸着装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、チタンカーバイト（以下TiCと称す）や
シリコンカーバイト（以下SiCと称す）等の材質
を素材表面上に皮膜状に形成し、素材自身の性質
に、TiCやSiCの性質を付加した複合部品が注目
されてきた。例えば、素材材質が、鉄または、ア
ルミニウムである歯車のかみ合いや接触する部分
に材質がTiC等の皮膜を形成することにより、耐
摩耗性を改善し、大巾にその寿命を向上させた歯
車が実用化されるに至つた。歯車以外にも産業界
では、耐摩耗性や耐熱性を要求される部品の需要
は年々高まつている。一方、その製造方法におい
ては、素材表面上に、TiCやSiCの皮膜を形成す
る方法として、ChemiCal Vaper Deposition法
（以下CVD法と称す）とPhysical Vaper
Deposition法（以下PVD法と称す）とが発明さ
れ実施されている。この製造方法の近年の産業界
の動向は、CVD法では、Ticl4等の有毒ガスを大
量に使用する必要があり、付帯設備が安全衛生上
の観点から、高真空の雰囲気を利用し、より緻密
なTiCやSiC皮膜を得ることを目的として、PVD
法に移行しようとしている。このPVD法の一つ
として、反応性蒸着法が検討されている。
シリコンカーバイト（以下SiCと称す）等の材質
を素材表面上に皮膜状に形成し、素材自身の性質
に、TiCやSiCの性質を付加した複合部品が注目
されてきた。例えば、素材材質が、鉄または、ア
ルミニウムである歯車のかみ合いや接触する部分
に材質がTiC等の皮膜を形成することにより、耐
摩耗性を改善し、大巾にその寿命を向上させた歯
車が実用化されるに至つた。歯車以外にも産業界
では、耐摩耗性や耐熱性を要求される部品の需要
は年々高まつている。一方、その製造方法におい
ては、素材表面上に、TiCやSiCの皮膜を形成す
る方法として、ChemiCal Vaper Deposition法
（以下CVD法と称す）とPhysical Vaper
Deposition法（以下PVD法と称す）とが発明さ
れ実施されている。この製造方法の近年の産業界
の動向は、CVD法では、Ticl4等の有毒ガスを大
量に使用する必要があり、付帯設備が安全衛生上
の観点から、高真空の雰囲気を利用し、より緻密
なTiCやSiC皮膜を得ることを目的として、PVD
法に移行しようとしている。このPVD法の一つ
として、反応性蒸着法が検討されている。
以下、図面を参照しながら従来の反応性蒸着法
およびその装置について説明する。
およびその装置について説明する。
第１図は、従来の反応性蒸着装置を示すもの
で、１はTiCやSiC等の皮膜が形成される素材と
なる被メツキ材である。２は皮膜組成の一成分と
なり、加熱により蒸発する蒸発材料である。３は
蒸発材料２を保持するためのるつぼ、４は蒸発材
料２を加熱し、蒸気化するための加熱装置であ
る。５は減圧状態を維持可能な真空容器、６は真
空容器５内を真空状態にするための真空ポンプで
ある。７は蒸発材料２の蒸気粒子と反応して化合
し、皮膜組成の一成分を少なくとも１つ含むガス
を導入するためのガス供給管で、ステンレスで構
成されている。８は被メツキ材１を加熱するため
のヒータである。
で、１はTiCやSiC等の皮膜が形成される素材と
なる被メツキ材である。２は皮膜組成の一成分と
なり、加熱により蒸発する蒸発材料である。３は
蒸発材料２を保持するためのるつぼ、４は蒸発材
料２を加熱し、蒸気化するための加熱装置であ
る。５は減圧状態を維持可能な真空容器、６は真
空容器５内を真空状態にするための真空ポンプで
ある。７は蒸発材料２の蒸気粒子と反応して化合
し、皮膜組成の一成分を少なくとも１つ含むガス
を導入するためのガス供給管で、ステンレスで構
成されている。８は被メツキ材１を加熱するため
のヒータである。
以下上記構成における動作について説明する。
まず、真空ポンプ６により、真空容器５内を
10-3〜10-7Torr真空度にした後、ガス供給管７
より所定のガス、例えばメタンを一定流量に制御
して真空容器５内に導入する。この状態で真空容
器５内は、任意の設定した真空度（10-2〜10-6
Torr）に維持される。一方、ヒータ８に通電し、
被メツキ材１を所定の温度（500〜1000℃）に保
持する。次に加熱装置４より、蒸発材料２に供給
される電子ビームによつて、例えば材質がチタン
（Ti）であるところの蒸発材料２が溶融し、界面
より、蒸気化する。蒸気化したチタンの粒子は、
被メツキ材１方向に進行する。この進行途中また
は、被メツキ材１界面でTi粒子は、ガス供給管
７より供給されたメタンガス粒子と化学反応して
TiCの化合物粒子となる。蒸気化したTi粒子とメ
タンガス粒子は、被メツキ材１表面または、表面
付近で所定の温度に保たれた被メツキ材１から供
給される熱によつて、化学反応が促進され、最終
的に化合物皮膜の形態で被メツキ材表面に形成さ
れる。また蒸気化したチタン粒子又はTiCの化合
物粒子はその蒸気分布が一般に放物状となるた
め、被メツキ材１表面以外の真空容器５内に飛散
し、真空容器５内の構成部品表面上に付着する。
従つて従来の反応性蒸着装置には、真空容器５内
に防着板を設け、真空容器５内のメンテナンスの
効率向上を図つていた。しかし、反応性蒸着装置
のガス供給管７の噴出孔９部分の防着方法は、所
望のガス分布を得るために構成上非常に困難であ
り、防着板を一般には設置していない。そのた
め、噴出孔９へのチタン粒子の付着により、その
噴出孔９の径が、減少する。そこで、噴出孔９の
径変化に依存する真空容器５内ガス分布の変化を
極小にするため、処理毎に、毎回噴出孔９のメン
テナンスを実施する必要がある。しかし、噴出孔
９を含むガス供給管７と、例えば到達飛来したチ
タン粒子が堆積した付着層との界面の密着力は強
固のため、そのメンテナンスに多大の労力が必要
である。特に噴出孔９のメンテナンスが困難であ
るという反応性蒸着装置特有の欠点を有してい
た。
10-3〜10-7Torr真空度にした後、ガス供給管７
より所定のガス、例えばメタンを一定流量に制御
して真空容器５内に導入する。この状態で真空容
器５内は、任意の設定した真空度（10-2〜10-6
Torr）に維持される。一方、ヒータ８に通電し、
被メツキ材１を所定の温度（500〜1000℃）に保
持する。次に加熱装置４より、蒸発材料２に供給
される電子ビームによつて、例えば材質がチタン
（Ti）であるところの蒸発材料２が溶融し、界面
より、蒸気化する。蒸気化したチタンの粒子は、
被メツキ材１方向に進行する。この進行途中また
は、被メツキ材１界面でTi粒子は、ガス供給管
７より供給されたメタンガス粒子と化学反応して
TiCの化合物粒子となる。蒸気化したTi粒子とメ
タンガス粒子は、被メツキ材１表面または、表面
付近で所定の温度に保たれた被メツキ材１から供
給される熱によつて、化学反応が促進され、最終
的に化合物皮膜の形態で被メツキ材表面に形成さ
れる。また蒸気化したチタン粒子又はTiCの化合
物粒子はその蒸気分布が一般に放物状となるた
め、被メツキ材１表面以外の真空容器５内に飛散
し、真空容器５内の構成部品表面上に付着する。
従つて従来の反応性蒸着装置には、真空容器５内
に防着板を設け、真空容器５内のメンテナンスの
効率向上を図つていた。しかし、反応性蒸着装置
のガス供給管７の噴出孔９部分の防着方法は、所
望のガス分布を得るために構成上非常に困難であ
り、防着板を一般には設置していない。そのた
め、噴出孔９へのチタン粒子の付着により、その
噴出孔９の径が、減少する。そこで、噴出孔９の
径変化に依存する真空容器５内ガス分布の変化を
極小にするため、処理毎に、毎回噴出孔９のメン
テナンスを実施する必要がある。しかし、噴出孔
９を含むガス供給管７と、例えば到達飛来したチ
タン粒子が堆積した付着層との界面の密着力は強
固のため、そのメンテナンスに多大の労力が必要
である。特に噴出孔９のメンテナンスが困難であ
るという反応性蒸着装置特有の欠点を有してい
た。
発明の目的
本発明は、上記従来例の欠点を解消するもの
で、ノズル孔部分およびガス供給管のメンテナン
スを容易にし、かつ安定した動作を得ることの可
能な反応性蒸着装置を提供するものである。
で、ノズル孔部分およびガス供給管のメンテナン
スを容易にし、かつ安定した動作を得ることの可
能な反応性蒸着装置を提供するものである。
発明の構成
上記目的を達成するため本発明の反応性蒸着装
置は、ガス供給装置の表面、特に蒸気粒子が飛来
し、表面上に、前記蒸気粒子が析出する部分をカ
ーボン皮覆することにより、メンテナンス時に、
表面上に蒸気粒子が堆積した付着層を容易に除去
することが可能になるものである。
置は、ガス供給装置の表面、特に蒸気粒子が飛来
し、表面上に、前記蒸気粒子が析出する部分をカ
ーボン皮覆することにより、メンテナンス時に、
表面上に蒸気粒子が堆積した付着層を容易に除去
することが可能になるものである。
実施例の説明
以下本発明の一実施例を第２図、第３図にもと
づいて説明する。
づいて説明する。
なお、従来例と同じ部材については同一符号を
付して説明する。
付して説明する。
第２図において、１は材質がSKD11の被メツ
キ材、２は冷却器を備えた銅材質のるつぼ、３は
材質がチタンの蒸発材料、４は電子ビームを発生
し、蒸発材料３を加熱して蒸発させるための加熱
源、５は減圧状態を維持可能な真空容器、６は真
空容器５内を真空状態にするための真空ポンプ、
７はアセチレンガスを供給するためのガス供給
管、８は被メツキ材１を加熱するためのヒータで
ある。
キ材、２は冷却器を備えた銅材質のるつぼ、３は
材質がチタンの蒸発材料、４は電子ビームを発生
し、蒸発材料３を加熱して蒸発させるための加熱
源、５は減圧状態を維持可能な真空容器、６は真
空容器５内を真空状態にするための真空ポンプ、
７はアセチレンガスを供給するためのガス供給
管、８は被メツキ材１を加熱するためのヒータで
ある。
このように構成された反応性蒸着装置につい
て、以下その動作を説明する。まず、真空ポンプ
６により、真空容器５内を８×10-6Torrの真空
度になるように、真空ポンプ６にて真空排気した
後、アセチレンガスをガス供給管７を通じ、真空
容器５内に導入する。次に、加熱源４から発生す
る電子ビームにより、蒸発材料３を溶融させ、さ
らに加熱し、溶融表面よりチタンを粒子状態で蒸
発させる。チタン粒子の蒸発速度は、30Å/secに
なるように、電子ビームの強度を制御している。
て、以下その動作を説明する。まず、真空ポンプ
６により、真空容器５内を８×10-6Torrの真空
度になるように、真空ポンプ６にて真空排気した
後、アセチレンガスをガス供給管７を通じ、真空
容器５内に導入する。次に、加熱源４から発生す
る電子ビームにより、蒸発材料３を溶融させ、さ
らに加熱し、溶融表面よりチタンを粒子状態で蒸
発させる。チタン粒子の蒸発速度は、30Å/secに
なるように、電子ビームの強度を制御している。
第３図は反応蒸着処理後のガス供給装置を構成
するステンレス製のガス供給管７を示す断面図で
ある。
するステンレス製のガス供給管７を示す断面図で
ある。
第３図において９はガス供給装置７に設けられ
た噴出孔であり、１０はガス供給管７を被覆した
カーボン層である。カーボン層１０は粒径0.5μｍ
程度のカーボン粉末、エポキシ樹脂、及び溶剤を
混ぜ合せたペースト状のものを塗布することによ
つて10μｍ〜100μｍの厚さに形成した。１１はカ
ーボン層１０上に堆積したSiC又はTiC等の付着
層である。
た噴出孔であり、１０はガス供給管７を被覆した
カーボン層である。カーボン層１０は粒径0.5μｍ
程度のカーボン粉末、エポキシ樹脂、及び溶剤を
混ぜ合せたペースト状のものを塗布することによ
つて10μｍ〜100μｍの厚さに形成した。１１はカ
ーボン層１０上に堆積したSiC又はTiC等の付着
層である。
反応性蒸着装置をこのように構成することによ
り、SiC又はTiC等の付着層１１はカーボン層１
０を介して形成されるために、カーボンの特性で
ある潤滑性、胞性、付着層との熱膨張係数の違い
等に起因し、容易にその付着層１１をガス供給管
７より剥離することが可能となる。この剥離性を
評価するために径50mmのステンレス板表面にカー
ボン皮覆を行い、その表面に、反応性蒸着層を形
成した試料を準備し、反応性蒸着層の剥離試験を
衝撃試験機により実施した。その結果、剥離衝撃
力は０〜0.03Kg/mm2以内で層状に剥離した。比較
のため、カーボン皮覆のない場合について、実施
したところ、約0.03Kg/mm2では、剥離しなかつた。
り、SiC又はTiC等の付着層１１はカーボン層１
０を介して形成されるために、カーボンの特性で
ある潤滑性、胞性、付着層との熱膨張係数の違い
等に起因し、容易にその付着層１１をガス供給管
７より剥離することが可能となる。この剥離性を
評価するために径50mmのステンレス板表面にカー
ボン皮覆を行い、その表面に、反応性蒸着層を形
成した試料を準備し、反応性蒸着層の剥離試験を
衝撃試験機により実施した。その結果、剥離衝撃
力は０〜0.03Kg/mm2以内で層状に剥離した。比較
のため、カーボン皮覆のない場合について、実施
したところ、約0.03Kg/mm2では、剥離しなかつた。
発明の効果
以上のように、本発明は、ガス供給装置の表
面、特に蒸気粒子が飛来し、表面上に前記蒸気粒
子が析出する部分をカーボン皮覆することによ
り、表面上に蒸気粒子が堆積した付着層を容易に
剥離除去することが可能であり、反応性蒸着装置
のメンテナンスを大巾に短縮することが可能であ
り、生産性を大巾に向上することができる。
面、特に蒸気粒子が飛来し、表面上に前記蒸気粒
子が析出する部分をカーボン皮覆することによ
り、表面上に蒸気粒子が堆積した付着層を容易に
剥離除去することが可能であり、反応性蒸着装置
のメンテナンスを大巾に短縮することが可能であ
り、生産性を大巾に向上することができる。
第１図は、従来例である反応性蒸着装置の構成
図、第２図は、本発明の一実施例である反応性蒸
着装置の構成図、第３図は同第２図のガス供給装
置を示す断面図である。 １……被メツキ材、３……蒸発材料、４……加
熱装置、５……真空容器、７……ガス供給管（ガ
ス供給装置）、９……噴出孔、１０……カーボン
の皮膜。
図、第２図は、本発明の一実施例である反応性蒸
着装置の構成図、第３図は同第２図のガス供給装
置を示す断面図である。 １……被メツキ材、３……蒸発材料、４……加
熱装置、５……真空容器、７……ガス供給管（ガ
ス供給装置）、９……噴出孔、１０……カーボン
の皮膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化合物の皮膜が形成される被メツキ材と、前
記化合物組成の少なくとも一成分である蒸発材料
を蒸気粒子にするための加熱装置と、減圧状態を
維持可能な真空容器と、化合物皮膜組成の少なく
とも一成分を構成元素として有するガスを前記蒸
気粒子と混合する前記真空容器内に設けたガス供
給装置とを備え、カーボンを前記ガス供給装置の
表面に皮覆した反応性蒸着装置。 ２ カーボンを、ガス供給装置の少なくとも噴出
口に皮覆した特許請求の範囲第１項記載の反応性
蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22239282A JPS59113172A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 反応性蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22239282A JPS59113172A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 反応性蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59113172A JPS59113172A (ja) | 1984-06-29 |
| JPS6331549B2 true JPS6331549B2 (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=16781643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22239282A Granted JPS59113172A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 反応性蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59113172A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4775641B2 (ja) * | 2006-05-23 | 2011-09-21 | 株式会社島津製作所 | ガス導入装置 |
-
1982
- 1982-12-17 JP JP22239282A patent/JPS59113172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59113172A (ja) | 1984-06-29 |
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