JPH02138464A - Coating equipment - Google Patents

Coating equipment

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JPH02138464A
JPH02138464A JP28953288A JP28953288A JPH02138464A JP H02138464 A JPH02138464 A JP H02138464A JP 28953288 A JP28953288 A JP 28953288A JP 28953288 A JP28953288 A JP 28953288A JP H02138464 A JPH02138464 A JP H02138464A
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JP
Japan
Prior art keywords
chamber
coating
coated
ion generation
tool member
Prior art date
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Pending
Application number
JP28953288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hoki Haba
方紀 羽場
Tadao Tamaki
玉城 忠男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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Abstract

PURPOSE:To coat a superhard TiN film on the surface of a cutting tool member at the ordinary temp. with excellent adhesive force by implanting nitrogen ions into the cutting tool member in a vacuum coating chamber from an ion forming chamber and also sputtering Ti from a sputtering device. CONSTITUTION:A cutting tool member 13 housed in a sample chamber 12 is infiltrated into a coating chamber 11 of a vacuum state and thereafter gaseous N2 is supplied into an ion forming chamber 14 through a pipe 15 and also microwaves of 2.45GHz are supplied through an introduction window 18. An outside coil 20 is electrified and electronic cyclotron resonance is caused in the chamber 14 to generate plasma. Large amounts of nitrogen ions are generated and accelerated by the acceleration electrodes 16, 22 and the surface of the tool member 13 is sputtered and cleaned thereby. Then Ti is sputtered from the Ti target 23b of a sputtering device 23 and a superhard TiN film is formed on the surface of the cutting tool member 13 at the ordinary temp. with excellent adhesive properties.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 この発明は切削工具部材へのコーティング装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application This invention relates to a coating apparatus for cutting tool members.

B1発明の概要 この発明はコーティング装置において、コーティング室
にイオン生成室で得られたイオンとスパッタ装置からの
Tiターゲット部材のTiスパッタにより常温にて切削
工具部材にコーティングさせるようにしたことにより、 切削工具部材を高温に加熱する必要がなく、常温にて密
着性に優れ、かつ膜密度が高く、しかも良質のコーティ
ングができるようにしたものである。
B1 Summary of the Invention This invention provides a coating device in which a cutting tool member is coated at room temperature with ions obtained in an ion generation chamber in a coating chamber and Ti sputtering from a Ti target member from a sputtering device. There is no need to heat the tool member to a high temperature, and the coating has excellent adhesion at room temperature, has a high film density, and can be coated with high quality.

C8従来の技術 自動車や産業機械などを製造している工場では、機械部
品切削加工の合理化能力向上のために、NCマシンやM
C(マシニングセンター)を導入し、生産性向上を行っ
ている。このような合理化設備に使用される切削工具と
して近年、加工精度がよく、高速高送り切削が可能な超
鋼、サーメット、CBN、ダイヤモンド等の高硬度材料
が高速度鋼(ハイス鋼)にかわって使用されるようにな
って来た。
C8 Conventional technology In factories that manufacture automobiles and industrial machinery, NC machines and M
A C (machining center) has been introduced to improve productivity. In recent years, high-hardness materials such as super steel, cermet, CBN, and diamond, which have good processing accuracy and can perform high-speed, high-feed cutting, have replaced high-speed steel (high-speed steel) as cutting tools used in such rationalized equipment. It has come to be used.

上記のような切削工具の刃先に、耐摩耗性、耐TiC(
炭化チタン)やAQ*Oa等の化合物をコーティングし
たものが多量に使用されるようになって来た。切削工具
の刃先に上述のような化合物をコーティングすると約5
倍以−トの切削能力の向上が可能となって来たが、上記
コーティング化合物は高価なため、切削工具の刃先に全
てコーティングするまでに至っていない。
The cutting tools mentioned above have wear-resistant and anti-TiC (
Products coated with compounds such as titanium carbide (titanium carbide) and AQ*Oa have come to be used in large quantities. When the cutting tool edge is coated with the above-mentioned compound, approximately 5
Although it has become possible to improve the cutting ability by more than twice as much, the coating compound described above is expensive, so it has not yet been possible to completely coat the cutting edge of a cutting tool.

しかし、上記にようにコーティングされた刃先も機械部
品を切削して行くうちに、次第に刃先のコーティング膜
が消失されてしまう。更に、切れなくなったソリッド型
ドリル、エンドミル、ボブカッター等の切削工具は、工
場の工具研摩場等にある専用研摩機により刃先を研摩し
、再使用を図っている。
However, as the blade edge coated as described above is used to cut machine parts, the coating film on the blade edge gradually disappears. Furthermore, cutting tools such as solid drills, end mills, and bob cutters that are no longer sharp are being reused by having their cutting edges polished using specialized polishing machines located in factory tool polishing areas.

再研摩後の刃先は最初に比較して約40%ら切削能力が
低下するとともに、一番切削に関与する部分がソリッド
ドリルの場合、第3図に示すようにコーティングされて
いないため、加工精度が大幅に低下してくる。このため
、次の再研摩までの時間も短くなってしまう。この結果
、切削が悪くなった工具はコーティング専門のメーカー
に依頼して再研摩、再コーティングをすることが行われ
ているけれどもコーティング化が高価なため、普及する
には至っていない。
The cutting ability of the cutting edge after re-sharpening is reduced by about 40% compared to the initial one, and in the case of a solid drill, the part most involved in cutting is not coated as shown in Figure 3, so the machining accuracy is reduced. will decrease significantly. Therefore, the time until the next re-polishing is shortened. As a result, tools that have deteriorated in cutting quality are re-polished and re-coated by a manufacturer specializing in coatings, but coatings are expensive and have not become widespread.

また、最近では切削工具の1つにスロアウェイチップと
呼ばれる使い捨てコーティング刃先が安価なため、多量
に使用されるようになって来た。
Furthermore, recently, disposable coated cutting edges called throw-away tips have been used in large quantities as cutting tools because they are inexpensive.

しかし、上記チップも再研摩し、再コーティングして再
使用したいという要望もあるが、やはりコーティング化
が高すぎるので普及が妨げられている。
However, although there is a desire to re-polish and re-coat the above-mentioned chips and reuse them, the cost of coating is still too high, which is preventing their widespread use.

D。発明が解決しようとする課題 上述したように切削能力に優れたコーティングされた工
具を自社内等で再コーティングしたり、あるいは未コー
ティング切削工具を購入して自社内等でコーティングす
ることが一般に行われていないのは、T IN 、 T
 r C、A Q t 03等の化合物をコーティング
するには、非常に高価で、かつ大型な真空装置を使用し
たり、特殊なガス(例えば、T i C124、CCQ
−等の危険なガス)を使用したCVD(化学蒸着法)法
や、特殊なイオン打込みやスパッタリングといった手法
を使うPVD (物理蒸着法)法によりコーティングが
行われているためである。このため、以下のような問題
点があって、一般にコーティングが行われていない。
D. Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, it is common practice to re-coat coated tools with excellent cutting ability in-house, or to purchase uncoated cutting tools and coat them in-house. What is not done is T IN, T
To coat compounds such as r C, A Q t 03, very expensive and large vacuum equipment or special gases (e.g. T i C124, CCQ
This is because the coating is performed using the CVD (chemical vapor deposition) method, which uses dangerous gases such as -, and the PVD (physical vapor deposition) method, which uses special techniques such as ion implantation and sputtering. For this reason, there are the following problems, and coating is generally not performed.

(1) i記の装置は一般の作業者が取扱いができない
ため。
(1) The equipment described in item i cannot be handled by ordinary workers.

(2)上記の装置は環境の良い場所で行わねばならない
ため。
(2) The above equipment must be used in a place with a good environment.

(3)上記装置が高価で設備費及びその消却費がかかり
すぎるため。
(3) The above equipment is expensive and requires too much equipment and consumption costs.

(4)切削工具の刃先へのコーティングは専門の技術で
ある等の理由により機械加工工場では行われていないた
め。
(4) Coating the cutting edge of cutting tools is not done in machining factories because it is a specialized technique.

(5)従来のコーティング手段は例えばハイス鋼等のは
材を400℃程度まで加熱(超硬母材ならば500℃以
J:、)する必要があるため、加熱時間は短く、成膜も
30分程度で3〜5μR行え、る。
(5) Conventional coating methods require heating materials such as high-speed steel to about 400°C (500°C or more for carbide base materials), so the heating time is short and the film formation time is 30°C. It can be done in about 3 to 5 μR in about minutes.

しかし、冷却には長時間を要する。(取り出しは200
℃以下)また、膜質は温度が高い程よいが、あまり高く
する母材が変化するおそれかある。
However, cooling takes a long time. (Removal is 200
℃ or less) Also, the higher the temperature, the better the film quality, but if the temperature is too high, there is a risk that the base material will change.

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、切削工
具を高温に加熱することなく、常温にて堅さを有する化
合物のコーティングを行うことができ、しかも母材との
密着性にすぐれ、膜密度が高く、良質のコーチ、インク
を行うことができるようにしたコーティング装置を提供
することを目的とする。
This invention was made in view of the above circumstances, and it is possible to coat a cutting tool with a compound that is hard at room temperature without heating it to a high temperature, and has excellent adhesion to the base material. The purpose of the present invention is to provide a coating device that has a high film density and is capable of coating and ink of good quality.

E2課題を解決するための手段 この発明は被コーティング部材がセットされる試料室と
、この試料室から導入される11む記披コーティング部
材に堅さを有する化合物をコーティングするコーティン
グ室と、このコーティング室に連設されるとともに、イ
オン生成用ガスが導入され、高周波電力を供給して内部
で放電を起させて電子サイクトロン共鳴の作用によりイ
オンを生成するイオン生成室と、このイオン生成室がn
q記コーティング室に連設される部位と対向する部位に
設けられ、前記イオン生成室からのイオンの作用を用い
て、前記被コーティング部材に1笥記堅さを有する化合
物を付着させるスパッター装置とからなるものである。
E2 Means for Solving Problems This invention provides a sample chamber in which a member to be coated is set, a coating chamber for coating the coating member introduced from the sample chamber with a compound having hardness, and a coating chamber for coating the coating member with a compound having hardness. An ion generation chamber is connected to the chamber, into which an ion generation gas is introduced, and high frequency power is supplied to cause an internal discharge to generate ions through the action of electron cyclotron resonance.
a sputtering device that is provided at a portion opposite to the portion connected to the coating chamber described in q, and uses the action of ions from the ion generation chamber to deposit a compound having a hardness of 1. It consists of

また、イオン生成室に加速電極を設けて、コーティング
室に導入させるイオンを加速させたものである。
Further, an accelerating electrode is provided in the ion generation chamber to accelerate the ions introduced into the coating chamber.

21作用 コーティング室に連設されたイオン生成室に高周波電力
を供給して放電を起させるとともに電子サイクロトロン
共鳴の作用により室内にプラズマを生成させて多量の窒
素イオンを作る。このイオンをコーティング室に導入し
て被コーティング部材の表面層jこスパッターする。そ
の後、化合物を備えたスパッター装置を動作させて、例
えばT iを彼コーティング部材にスパッターさせる。
21 Operation: High-frequency power is supplied to the ion generation chamber connected to the coating chamber to cause discharge, and plasma is generated in the chamber by the action of electron cyclotron resonance to produce a large amount of nitrogen ions. These ions are introduced into the coating chamber to sputter the surface layer of the member to be coated. Thereafter, the sputtering device with the compound is operated to sputter, for example Ti, onto the coating member.

また、イオン加速電極を使用してイオンを加速させて被
コーティング部材に打込み、その後、Ti等の化合物を
スパッターさせる。
Alternatively, ions are accelerated using an ion accelerating electrode and implanted into the member to be coated, and then a compound such as Ti is sputtered.

G、実施例 以下この発明の一実施例を図面に騒づいて説明する。G. Example An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、11はコーティング室で、このコーテ
ィング室11は図示下部に連設された試料室12から導
入される例えばソリッドドリル等からなる被コーティン
グ部材13の刃先にTiN等のコー・ティングを行う。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a coating chamber, and this coating chamber 11 coats the cutting edge of a member to be coated 13 made of, for example, a solid drill, introduced from a sample chamber 12 connected to the lower part of the figure. conduct.

前記コーティング室l■の図示右方にはイオン生成室1
4を連設する。
To the right of the coating chamber 1 in the figure is an ion generation chamber 1.
4 in a row.

イオン生成室14の図示右端側にはN、ガス導入パイプ
15を設ける。このパイプ15のイオン生成室内側には
イオン加速電極となる第1電極16が設けられる。第1
電極I6は前記パイプ15を介して図示しない直流電源
に接続される。17は絶縁部材である。
A nitrogen gas introduction pipe 15 is provided at the right end of the ion generation chamber 14 in the drawing. A first electrode 16 serving as an ion accelerating electrode is provided on the inside of the ion generation chamber of this pipe 15. 1st
The electrode I6 is connected to a DC power source (not shown) via the pipe 15. 17 is an insulating member.

18はイオン生成室14に設けられた2、45GHzの
マイクロ波導入窓で、この窓18に図示しないマイクロ
波発振器で発振された高周波電力が導波管19を介して
供給される。前記イオン生成室!4の外側には電子サイ
クロトロン共鳴(以下ECRと称す)を起させる空芯コ
イル20を設ける。このコイル20はECHの作用によ
ってイオン生成室I4内にプラズマを生成させるもので
ある。
Reference numeral 18 denotes a 2.45 GHz microwave introduction window provided in the ion generation chamber 14, and high frequency power generated by a microwave oscillator (not shown) is supplied to this window 18 via a waveguide 19. Said ion generation chamber! An air-core coil 20 for causing electron cyclotron resonance (hereinafter referred to as ECR) is provided outside the coil 4. This coil 20 generates plasma in the ion generation chamber I4 by the action of ECH.

前記コーティング室11とイオン生成室14の遠投部位
には絶縁部材2Iに挾まれたイオン加速電極となるメツ
シュ状の第2電極22が設けられて直流電源に接続され
る。23はスパッター装置で、このスパッター装置23
は前記イオン生成室I4と対向する部位となるコーティ
ング室11に設けられる。スパッター装置23はマグネ
トロンカソード23aと、このマグネトロンカソード2
3aに取り付けられたコーティング部材となる例えばT
iターゲット23bと、N、ガス導入パイプ23cから
構成されている。
A mesh-shaped second electrode 22 serving as an ion accelerating electrode is provided between an insulating member 2I and connected to a DC power source at the far-throwing portion of the coating chamber 11 and the ion generation chamber 14. 23 is a sputtering device; this sputtering device 23
is provided in the coating chamber 11 facing the ion generation chamber I4. The sputtering device 23 includes a magnetron cathode 23a and the magnetron cathode 2.
For example, the coating member attached to 3a is T.
It is composed of an i-target 23b and an N gas introduction pipe 23c.

24はコーティング室11を真空にするための排気孔で
、後述の真空排気システムに接続される。
Reference numeral 24 denotes an exhaust hole for evacuating the coating chamber 11, and is connected to a vacuum exhaust system to be described later.

25は電流計である。25 is an ammeter.

第2図は真空排気システム構成図で、第2図において、
3Iは高真空ポンプで、この高真空ポンプ31は排気弁
32を介してロータリーポンプ33に接続されるととも
に、主弁34を介してコーティング室1!に接続される
。コーティング室llとロータリーポンプ33は排気弁
35を介して接続される。
Figure 2 is a configuration diagram of the vacuum evacuation system, and in Figure 2,
3I is a high vacuum pump, and this high vacuum pump 31 is connected to a rotary pump 33 through an exhaust valve 32, and is also connected to the coating chamber 1 through a main valve 34. connected to. Coating chamber 11 and rotary pump 33 are connected via exhaust valve 35.

前記高真空ポンプ31と試料室12は排気弁36とトラ
ップ37を介して接続される。また、試料室12は荒引
き弁38とフィルター39を直列に介してロータリーポ
ンプ33に接続される。40はコーティング室11と試
料室12とを連設するロードロック弁(ゲート弁)であ
る。41は試料室12内の被コーティング部材をコーテ
ィング室ll内に導入させるための駆動装置である。な
お、LS、、LSzはリミットスイッチである。42は
試料室12内に被コーティング部材を出し入れする扉で
ある。43,44.45はり−ク弁、46.47.48
はフィルター、49,50,51.52はゲージである
The high vacuum pump 31 and the sample chamber 12 are connected via an exhaust valve 36 and a trap 37. Further, the sample chamber 12 is connected to a rotary pump 33 via a roughing valve 38 and a filter 39 in series. 40 is a load lock valve (gate valve) that connects the coating chamber 11 and the sample chamber 12. Reference numeral 41 denotes a drive device for introducing the member to be coated in the sample chamber 12 into the coating chamber 11. Note that LS, , LSz are limit switches. Reference numeral 42 denotes a door through which a member to be coated is taken in and out of the sample chamber 12. 43, 44.45 beam valve, 46.47.48
is a filter, and 49, 50, 51.52 are gauges.

次に上記実施例の動作を述べる。Next, the operation of the above embodiment will be described.

最初に第2図に示す真空排気システムによって、コーテ
ィング室11はI O−’Torr以下に真空排気し、
イオン生成室14内にN、ガスをパイプ15から導入し
、コーティング室ll内の圧力が0゜05Pa程度にな
るように流量を自動的に調節する。一方、試料室12内
には被コーティング部材I3となる例えばソリッドドリ
ルを収納し、駆動装置41を動作させて試料室12から
コーティング室11内に被コーティング部材■3を回転
させながら導入させる。
First, the coating chamber 11 is evacuated to below IO-'Torr by the vacuum evacuation system shown in FIG.
N gas is introduced into the ion generation chamber 14 from the pipe 15, and the flow rate is automatically adjusted so that the pressure inside the coating chamber 11 is about 0.05 Pa. On the other hand, a solid drill, for example, which becomes the member to be coated I3 is housed in the sample chamber 12, and the drive device 41 is operated to rotate and introduce the member to be coated I3 from the sample chamber 12 into the coating chamber 11.

次にイオン生成室14に設けられているマイクロ波導入
窓18から2.45GHzのマイクロ波電力をイオン生
成室14に放射させて内部に放電を起させる。ここで、
2.45G1−1z帯のマイクロ波を用いたのは、直流
電圧や13.56MHzの高周波帯でも放電を起すこと
は可能であるけれども、励磁エネルギー不足のため、窒
素Nを原子状にしにくく、それと同時に生成される窒素
イオンの寿命が短いことからである。
Next, microwave power of 2.45 GHz is radiated into the ion generation chamber 14 from the microwave introduction window 18 provided in the ion generation chamber 14 to cause a discharge inside. here,
The reason for using microwaves in the 2.45G1-1z band is that although it is possible to cause a discharge using DC voltage or a high frequency band of 13.56MHz, it is difficult to convert nitrogen into atoms due to the lack of excitation energy. This is because the lifetime of nitrogen ions generated at the same time is short.

イオン生成室14内に放電が起ったなら、コイル20に
通電を行って、イオン生成室14内にECRを起させる
875ガウスの磁場を生じさせる。
Once a discharge occurs within the ion generation chamber 14, the coil 20 is energized to generate a magnetic field of 875 Gauss that causes ECR within the ion generation chamber 14.

これにより、イオン生成室14内にECRプラズマを生
成し、多量の窒素イオンを作る。生成されたイオンはコ
ーティング室11に導入され、被コーティング部材I3
の表面層をスパッターし、その部分をクリ下ンングする
As a result, ECR plasma is generated within the ion generation chamber 14, and a large amount of nitrogen ions are produced. The generated ions are introduced into the coating chamber 11 and are applied to the member to be coated I3.
Sputter the surface layer and then clean that area.

次に、スパッター装置23を動作させて、マグネトロン
カソード23aに取り付けたTiターゲット23bをコ
ーティング室1!内に存在するNイオンによりスパッタ
ーする。スパッターはマグネトロンカソード23aに直
流電圧を印加することで行う。なお、コーティング室1
1内のみのN−イオンではTiのスパッタ速度が遅いの
で、スパッター装置23のカソードシールド部よりN、
ガスをパイプ23cを介してTiに吹き付けるように流
し、Tiターゲット23b近傍に放電を集中させるとと
もに、マグネトロンにより効率よ<Tiをスパッターす
る。
Next, the sputtering device 23 is operated to move the Ti target 23b attached to the magnetron cathode 23a to the coating chamber 1! Sputtering is performed by N ions present in the material. Sputtering is performed by applying a DC voltage to the magnetron cathode 23a. In addition, coating chamber 1
Since the sputtering speed of Ti is slow with N- ions only in 1, N,
Gas is blown onto the Ti through the pipe 23c to concentrate the discharge near the Ti target 23b, and the magnetron efficiently sputters the Ti.

但し、N!ガス導入量は多すぎるとN°イオン打込み能
力が低下するため、コーティング室11内圧力を0.I
Pa以下に抑える必要がある。
However, N! If the amount of gas introduced is too large, the N° ion implantation ability will decrease, so the pressure inside the coating chamber 11 should be kept at 0. I
It is necessary to suppress it to below Pa.

上記のようにして1゛iはスパッタリングで被コーティ
ング部材I3にスパッタリングで蒸着される際、Nと反
応して化学的にTiNを作り、被コーティング部材13
に蒸着される。しかし、コーティングが全て化学量論的
組成にならないこと、被コーティング部材13との密着
性が少し悪いこと、膜密度が乏しい欠点があることを蒸
着後、膜に対してN゛イオン打込を行うことで、さらに
化学量論化が進みかつイオンミキシング効果により、被
コーティング部材との密着性にすぐれ、しかも膜密度が
良好なTiNコーティング膜が得られる。
As described above, when 1'i is deposited by sputtering on the member to be coated I3, it reacts with N to chemically create TiN, and the member to be coated 13
is deposited on. However, the coating does not have a stoichiometric composition, the adhesion to the member to be coated 13 is a little poor, and the film density is poor. As a result, the stoichiometry is further improved, and due to the ion mixing effect, a TiN coating film with excellent adhesion to the member to be coated and a good film density can be obtained.

上記実施例においてはイオン生成室14内で生成された
Nイオンは通常発散磁界の作用によってイオン生成室1
4からコーティング室11に出てくる場合であるため、
このときのイオンエネルギーは数十eV程度と低い。こ
のため、被コーティング部材13の例えばソリッドドリ
ルの刃先へのイオン打込みは出来ず、刃先をスパッタエ
ツチングする程度で、上述したように刃先表面層をクリ
ーニングするだけであった。
In the above embodiment, the N ions generated in the ion generation chamber 14 are normally transferred to the ion generation chamber 14 by the action of a divergent magnetic field.
4 to the coating chamber 11,
The ion energy at this time is as low as several tens of eV. For this reason, it is not possible to implant ions into the cutting edge of the member to be coated 13, for example, a solid drill, and the cutting edge can only be sputter etched to clean the cutting edge surface layer as described above.

そこで、イオン打込みができるように第1.第2電極1
6.22に直流電圧を印加させてNイオンを加速させ刃
先にNイオンを打込むようにする。
Therefore, the first step was to enable ion implantation. Second electrode 1
Apply a DC voltage to 6.22 to accelerate the N ions and implant them into the blade edge.

イオンの打込み量及び加速はマイクロ波電力と直流電圧
で制御し、電流値と時間から求める。
The amount and acceleration of ion implantation are controlled by microwave power and DC voltage, and determined from the current value and time.

次に第2図に示す真空排気システムについて述べる。高
真空ポンプ31はコーティング室IIの上部に主弁34
を介して設置して、コーティング中に発生する粉末や外
気から混入したゴミ等がポンプに入らないようにし、か
つlo−1〜l0−7T orrまでコーティング室1
1を短時間(約IO分程度)で排気する。これにはター
ボモレキュラーポンプを使用する。また、地震、衝撃等
に対する対策はコーティング室!lを架台(図示省略)
から空気ばね等を用いて浮した。ロータリーポンプ33
は図示しない架台に取り付けて排気系とは図示しないベ
ローズ(SUS製)チューブによりフレキシブルにした
。ここで、図示しない起動スイッチを押してシステムを
動作させると予め設定された順序に従ってシステムは動
作を行うようになっている。従って、作業者は被コーテ
ィング部材を試料室12から出し入れするだけでよい。
Next, the vacuum evacuation system shown in FIG. 2 will be described. A high vacuum pump 31 is connected to a main valve 34 at the top of the coating chamber II.
It is installed through the coating chamber 1 to prevent powder generated during coating and dust mixed in from the outside air from entering the pump, and from lo-1 to lo-7 Torr.
1 in a short time (approximately IO minutes). This uses a turbo molecular pump. Also, there is a coating room for protection against earthquakes, shocks, etc. l on a stand (not shown)
It floated from the ground using an air spring. rotary pump 33
was attached to a frame (not shown), and the exhaust system was made flexible using a bellows (made of SUS) tube (not shown). Here, when a start switch (not shown) is pressed to operate the system, the system operates according to a preset order. Therefore, the operator only needs to take the member to be coated into and out of the sample chamber 12.

また、システムの動作途中で作業者が被コーティング部
材の出し入れを行いたいときには例えば緊急スイッチを
操作して行うことができるようになっている。さらに、
各システムの工程の進行具合等は全て目視監視出来るよ
うになっている。
Furthermore, if the operator wishes to take out or put in or take out a member to be coated during operation of the system, he or she can do so by operating an emergency switch, for example. moreover,
The progress of each system's processes can be visually monitored.

上述した実施例を用いて、直径I5φの通常使用するハ
イスドリルに5μlのTiNを刃先にコーティングし、
このドリルにより845G鉄材を加工した所、コーティ
ングがあるものと、ないものとでは寿命が5倍ものびる
ことが実験結果から判明した。また、切削加工によって
コーティングが消失したドリルを研摩し、刃先をととの
えたのち、刃先を湿式洗浄、乾燥後、上記実施例により
、まず刃先表面をスパッタクリーン化する。その後、T
iNイオンミキシング蒸着を行い、刃先に5μlのTi
Nをコーティングしたドリルを使用して、切削加工を行
ったが、切削能力、寿命も前記と同様であった。
Using the above-mentioned example, the cutting edge of a commonly used high speed steel drill with a diameter of I5φ was coated with 5 μl of TiN.
When using this drill to machine 845G steel, it was found from experimental results that the lifespan was five times longer when using the drill with or without coating. Further, after polishing a drill whose coating has been removed by cutting and preparing the cutting edge, the cutting edge is wet-cleaned and dried, and then the surface of the cutting edge is sputter-cleaned according to the above embodiment. After that, T
Perform iN ion mixing evaporation and add 5 μl of Ti to the blade edge.
Cutting was performed using a drill coated with N, and the cutting ability and lifespan were the same as above.

さらに、ギヤー溝加工用に用いるソリッドホブカッター
(外径70、内径27、全長70j+x)モジュールI
=3、並歯、口数11歯数24を上記と同様な処理をし
て、刃先に5μlのTiNをコーティングし、浸炭材(
−HB180)のギヤー溝加工を行った所、次のような
表の結果になった。
Furthermore, a solid hob cutter (outer diameter 70, inner diameter 27, total length 70j+x) used for gear groove machining module I
= 3, straight teeth, number of teeth 11, number of teeth 24, treated in the same manner as above, coated with 5 μl of TiN on the cutting edge, and coated with carburized material (
-HB180) gear grooves were machined, and the results were as shown in the table below.

上記の他に、切れなくなったカッターを研摩し、刃先を
ととのえたのち上記実施例によってコーティングを行っ
て切削加工を行ったが、切削能力は低下しなかった。
In addition to the above, a cutter that could no longer be cut was polished, the cutting edge was adjusted, and then a coating was applied according to the above-mentioned example and cutting was performed, but the cutting ability did not deteriorate.

上述した各切削工具を従来のような方法でコーティング
するには400℃程度の加熱が必要であり、加熱及びコ
ーティング後に冷却する時間がかかりすぎるばかりでな
く、部材(母材)そのものが熱により変化してしまうお
それがある。しかし、この実施例によれば、加熱を要せ
ず、室温(常温)で膜質のすぐれたTiNをコーティン
グすることができる。しかも、コーティング時間も約3
0程度度で行うことができ、かつコーティングに要する
操作は何隻知識がない作業者でも簡単にできる。
Coating each of the cutting tools mentioned above using conventional methods requires heating to approximately 400°C, which not only takes too much time to cool down after heating and coating, but also causes the component (base material) itself to change due to heat. There is a risk of it happening. However, according to this embodiment, it is possible to coat TiN with excellent film quality at room temperature without requiring heating. Moreover, the coating time is about 3
It can be carried out at about 0 degrees Celsius, and the operations required for coating can be easily performed even by an operator who has no knowledge of how many ships there are.

H6発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、被コーティング
部材を高温に加熱する必要がなく、部材との密着性にす
ぐれ、膜密度が高く、かつ良質の堅さを有する化合物(
例えばT i N )のコーティングができる利点があ
る。
H6 Effects of the Invention As described above, according to the present invention, there is no need to heat the member to be coated to a high temperature, and a compound (
For example, it has the advantage of being able to be coated with T i N ).

また、加速電極によりイオンを加速させることにより、
被コーティング部材へのイオンの打込みが確実に行うこ
とができ、披コーティングへの化合物が極めて強力に密
着する利点がある。
In addition, by accelerating ions with an accelerating electrode,
This method has the advantage that ion implantation into the member to be coated can be performed reliably, and the compound adheres extremely strongly to the coating.

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例を示す概略構成説明図、第
2図は第1図の実施例の真空排気システムを示す説明図
、第3図はソリッドドリルを示ず措成説明図である。 11・・・コーティング室、12・・・試料室、13・
・・被コーティング部材、14・・・イオン生成室、1
6゜22・・・第1.第2電極、I8・・・マイクロ波
導入窓、20・・・コイル、23・・・スバヮタ装置。 外2名
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing a vacuum exhaust system of the embodiment of Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing a solid drill. This is an explanatory diagram of the construction. 11... coating chamber, 12... sample chamber, 13.
... Member to be coated, 14... Ion generation chamber, 1
6゜22...1st. 2nd electrode, I8...Microwave introduction window, 20...Coil, 23...Svawata device. 2 people outside

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被コーティング部材がセットされる試料室と、こ
の試料室から導入される前記被コーティング部材に堅さ
を有する化合物をコーティングするコーティング室と、
このコーティング室に連設されるとともに、イオン生成
用ガスが導入され、高周波電力を供給して内部で放電を
起させて電子サイクトロン共鳴の作用によりイオンを生
成するイオン生成室と、このイオン生成室が前記コーテ
ィング室に連設される部位と対向する部位に設けられ、
前記イオン生成室からのイオンの作用を用いて、前記被
コーティング部材に前記堅さを有する化合物を付着させ
るスパッタ装置とからなることを特徴とするコーティン
グ装置。
(1) a sample chamber in which a member to be coated is set; a coating chamber in which the member to be coated introduced from the sample chamber is coated with a compound having hardness;
An ion generation chamber is connected to this coating chamber, into which an ion generation gas is introduced, and high frequency power is supplied to cause an internal discharge to generate ions through the action of electron cyclotron resonance. is provided in a part opposite to a part connected to the coating chamber,
A coating apparatus comprising: a sputtering apparatus for depositing a compound having the hardness on the member to be coated using the action of ions from the ion generation chamber.
(2)前記イオン生成室に加速電極を設けて、コーティ
ング室に導入させるイオンを加速させたことを特徴とす
る請求項1に記載のコーティング装置。
(2) The coating apparatus according to claim 1, wherein an acceleration electrode is provided in the ion generation chamber to accelerate the ions introduced into the coating chamber.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028587A1 (en) * 1995-03-14 1996-09-19 Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa Plasma chamber

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