JPH036219B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH036219B2 JPH036219B2 JP57035311A JP3531182A JPH036219B2 JP H036219 B2 JPH036219 B2 JP H036219B2 JP 57035311 A JP57035311 A JP 57035311A JP 3531182 A JP3531182 A JP 3531182A JP H036219 B2 JPH036219 B2 JP H036219B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- coating
- ion implantation
- ions
- wear
- 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.)
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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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/278—Diamond only doping or introduction of a secondary phase in the diamond
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐摩耗性に特に優れたダイヤモンド被
覆層の製造法に関する。
覆層の製造法に関する。
切削工具、耐摩工具等に利用されている材料に
は、工具鋼、高速度鋼や１種以上の炭化物を含み
鉄族金属を主体とする結合相を有する超硬合金等
が利用されている。そして近年は耐摩耗性向上の
ためこれらの表面にTiC、Al2O3等の硬質物質を
被覆したいわゆるコーチング工具が急速に普及し
つつある。
は、工具鋼、高速度鋼や１種以上の炭化物を含み
鉄族金属を主体とする結合相を有する超硬合金等
が利用されている。そして近年は耐摩耗性向上の
ためこれらの表面にTiC、Al2O3等の硬質物質を
被覆したいわゆるコーチング工具が急速に普及し
つつある。
特に硬い材料を加工する場合には工具自体の硬
さは重要な性質であり、最も硬い物質であるダイ
ヤモンドはその意味では現在も貴重な材料であ
る。このダイヤモンド工具としては単結晶や焼結
体として、あるいは金属、他の無機化合物、有機
物で固めたものが多く用いられているが、これ等
はダイヤモンド自体の原料が高価であり、これよ
り硬いものが無いため無加工性であるため製造コ
ストも高く、また形状的にも制約されている。
さは重要な性質であり、最も硬い物質であるダイ
ヤモンドはその意味では現在も貴重な材料であ
る。このダイヤモンド工具としては単結晶や焼結
体として、あるいは金属、他の無機化合物、有機
物で固めたものが多く用いられているが、これ等
はダイヤモンド自体の原料が高価であり、これよ
り硬いものが無いため無加工性であるため製造コ
ストも高く、また形状的にも制約されている。
発明者らはダイヤモンドの持つ硬い性質を最大
限に生かす工具を検討して本発明に至つたもので
ある。複雑な形状のものや大型の部品にダイヤモ
ンドの硬度を活用するには気相から被覆すること
が最も適している。
限に生かす工具を検討して本発明に至つたもので
ある。複雑な形状のものや大型の部品にダイヤモ
ンドの硬度を活用するには気相から被覆すること
が最も適している。
しかしこれらの耐摩耗性を要求される工具のう
ち鋼などの鉄を含む金属に対して耐摩耗性を要求
される用途に対してはダイヤモンド被覆した工具
の対摩耗性は概して予測した程の特性を示さな
い。これは摩耗によつて温度が上がり、Feが触
媒となつてダイヤモンドがカーボンに逆変態して
しまうからと考えられる。
ち鋼などの鉄を含む金属に対して耐摩耗性を要求
される用途に対してはダイヤモンド被覆した工具
の対摩耗性は概して予測した程の特性を示さな
い。これは摩耗によつて温度が上がり、Feが触
媒となつてダイヤモンドがカーボンに逆変態して
しまうからと考えられる。
発明者らは上述の欠点のない耐摩耗性の高いダ
イヤモンド被覆層を母体に形成する方法を提供す
るものである。
イヤモンド被覆層を母体に形成する方法を提供す
るものである。
本発明は母体の上に気相からダイヤモンドを被
覆する際にその被覆層に次々とイオンを注入する
ことに特徴がある。一般にイオン注入によりイオ
ンが浸透する深さは注入エネルギーと被注入体の
性質によつて決定されるが大体において数百Åか
ら数千Åの範囲である。従つて一般に耐摩・切削
工具などに使用する硬質被覆層の厚さである数μ
ｍ〜10μｍの厚みを有するダイヤモンド層を被覆
してしまつた後からイオン注入するのでは、ダイ
ヤモンド層の表面にのみイオン注入の効果が及び
被覆層全体の改質には結びつかない。従つてイオ
ン注入を続けながらダイヤモンド被覆を行えば被
覆層全体にイオン注入の効果が発揮できる。
覆する際にその被覆層に次々とイオンを注入する
ことに特徴がある。一般にイオン注入によりイオ
ンが浸透する深さは注入エネルギーと被注入体の
性質によつて決定されるが大体において数百Åか
ら数千Åの範囲である。従つて一般に耐摩・切削
工具などに使用する硬質被覆層の厚さである数μ
ｍ〜10μｍの厚みを有するダイヤモンド層を被覆
してしまつた後からイオン注入するのでは、ダイ
ヤモンド層の表面にのみイオン注入の効果が及び
被覆層全体の改質には結びつかない。従つてイオ
ン注入を続けながらダイヤモンド被覆を行えば被
覆層全体にイオン注入の効果が発揮できる。
このイオン注入の効果は、鉄を含んだ金属に対
する耐摩性向上にあり、これは注入したイオンが
ダイヤモンド被覆層の変態を防止するためであ
る。本発明による方法によるダイヤモンド被覆を
行つた工具は鉄を含む金属のみならず銅等の他の
金属に対しても高い耐摩耗性を示す事がわかつ
た。
する耐摩性向上にあり、これは注入したイオンが
ダイヤモンド被覆層の変態を防止するためであ
る。本発明による方法によるダイヤモンド被覆を
行つた工具は鉄を含む金属のみならず銅等の他の
金属に対しても高い耐摩耗性を示す事がわかつ
た。
又、本発明のダイヤモンド被覆を施す母体とし
ては、工具鋼、高速度鋼、超硬合金のいずれに対
しても有効である。
ては、工具鋼、高速度鋼、超硬合金のいずれに対
しても有効である。
ダイヤモンド被覆法は公知のイオンビームデイ
ポジツシヨン法、プラズマCVD法やCVD法のい
ずれでもよい。このうちプラズマCVD法やCVD
法ではイオン注入と使用する真空度が異なる場合
が多く、被覆をたびたび中止してイオン注入を行
わなければならないが本発明の効果には変りな
い。
ポジツシヨン法、プラズマCVD法やCVD法のい
ずれでもよい。このうちプラズマCVD法やCVD
法ではイオン注入と使用する真空度が異なる場合
が多く、被覆をたびたび中止してイオン注入を行
わなければならないが本発明の効果には変りな
い。
又注入するイオンとしては通常N+やAt+が使
用されるが他のイオンでも本質的に上記の効果に
変りない。
用されるが他のイオンでも本質的に上記の効果に
変りない。
次に、実施例によつて説明する。
実施例 １
第１図に概念図を示した装置を用いて基材とし
て選択したダイス鋼（SKD１１）に、Ｃのイオ
ンビームデポジツシヨンとＮのイオン注入を同時
に行い、ダイヤモンドの被覆を行つた。
て選択したダイス鋼（SKD１１）に、Ｃのイオ
ンビームデポジツシヨンとＮのイオン注入を同時
に行い、ダイヤモンドの被覆を行つた。
図において、冷陰極PIG型イオン源・引き出し
器５のガス導入口からCH4を導入し、70Vの直流
放電でこのCH4をプラズマ化し、250Gの外部磁
場でこのプラズマの励起を強化し、1.2KVの引き
出し電圧を印加して引き出し、基材３の表面に照
射した。
器５のガス導入口からCH4を導入し、70Vの直流
放電でこのCH4をプラズマ化し、250Gの外部磁
場でこのプラズマの励起を強化し、1.2KVの引き
出し電圧を印加して引き出し、基材３の表面に照
射した。
このとき反応室１の中は真空排気口４を介して
真空引きして１×10-4Torrに保持し、また基材
支持台２に内臓したヒーターにより基材３を630
℃に加熱した。
真空引きして１×10-4Torrに保持し、また基材
支持台２に内臓したヒーターにより基材３を630
℃に加熱した。
またカウフマン型イオン源・引き出し器・加速
器６にガス導入口からN2を導入しプラズマを形
成させ、イオンを引き出した後100KeVに加速し
て、1014dose／cm2・secのの条件で、Ｃのイオン
ビームデポジツシヨンと同時にＮのイオン注入を
実施し、30分で厚み1μｍのダイヤモンドを被覆
した。この本発明品をイオン注入を施さないで
1μのダイヤモンドを被覆して比較品とした。
器６にガス導入口からN2を導入しプラズマを形
成させ、イオンを引き出した後100KeVに加速し
て、1014dose／cm2・secのの条件で、Ｃのイオン
ビームデポジツシヨンと同時にＮのイオン注入を
実施し、30分で厚み1μｍのダイヤモンドを被覆
した。この本発明品をイオン注入を施さないで
1μのダイヤモンドを被覆して比較品とした。
これ等を700℃で外径５mmφのステンレス丸棒
とこすり合せにより耐摩耗性を比較した。ステン
レスは10Kg／mm2の圧力でダイヤモンド被覆層面に
押し付け最大３ｍ／secの往復運動により20時間
のテストを行つた。この結果、本発明品が0.05mm
の摩耗深さであつたのに対し、比較品は0.23mmの
摩耗深さであつた。
とこすり合せにより耐摩耗性を比較した。ステン
レスは10Kg／mm2の圧力でダイヤモンド被覆層面に
押し付け最大３ｍ／secの往復運動により20時間
のテストを行つた。この結果、本発明品が0.05mm
の摩耗深さであつたのに対し、比較品は0.23mmの
摩耗深さであつた。
実施例 ２
ISOP30に公知CVD法にて２時間で2μのダイヤ
モンド被覆を行つた。この時同時にArを200KeV
にて1015dose／cm2、secにてイオン注入しながら
被覆したが、CVDとイオン注入は同時に行えな
いので10分のCVDの後イオン注入を行うことを
12回くり返した。一方イオン注入を全く行わない
ものを比較品として作成した。
モンド被覆を行つた。この時同時にArを200KeV
にて1015dose／cm2、secにてイオン注入しながら
被覆したが、CVDとイオン注入は同時に行えな
いので10分のCVDの後イオン注入を行うことを
12回くり返した。一方イオン注入を全く行わない
ものを比較品として作成した。
これ等を実施例１の摩耗テストを行つたとこ
ろ、本発明品がが0.007mmの摩耗深さであつたの
に対し、比較品は0.10mmの摩耗深さであつた。
ろ、本発明品がが0.007mmの摩耗深さであつたの
に対し、比較品は0.10mmの摩耗深さであつた。
第１図は本発明の実施に使用するダイヤモンド
被覆装置の一例を示す概念図である。 １……反応容器、２……基材支持台、３……基
材、４……真空排気口、５……冷陰極PIG型イオ
ン源・引き出し器、６……カウフマン型イオン
源・引き出し器・加速器。
被覆装置の一例を示す概念図である。 １……反応容器、２……基材支持台、３……基
材、４……真空排気口、５……冷陰極PIG型イオ
ン源・引き出し器、６……カウフマン型イオン
源・引き出し器・加速器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 工具鋼、高速度鋼、もしくは超硬合金を母材
とし、その表面に気相よりダイヤモンドを被覆す
るにあたり、ダイヤモンド被覆と同時にイオン注
入を行うことを特徴とする硬質被覆部材の製造
法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、注入するイ
オンが窒素又はアルゴンであることを特徴とする
硬質被覆部材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3531182A JPS58153774A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 硬質被覆部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3531182A JPS58153774A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 硬質被覆部材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58153774A JPS58153774A (ja) | 1983-09-12 |
| JPH036219B2 true JPH036219B2 (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=12438252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3531182A Granted JPS58153774A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 硬質被覆部材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58153774A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4650156A (en) * | 1984-05-30 | 1987-03-17 | Fuji Koki Manufacturing Co., Ltd. | Sealed type motor-operated flow control valve |
| SE442305B (sv) * | 1984-06-27 | 1985-12-16 | Santrade Ltd | Forfarande for kemisk gasutfellning (cvd) for framstellning av en diamantbelagd sammansatt kropp samt anvendning av kroppen |
| DE3546113A1 (de) * | 1985-12-24 | 1987-06-25 | Santrade Ltd | Verbundpulverteilchen, verbundkoerper und verfahren zu deren herstellung |
| JPS6341419U (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | ||
| JPS63128170A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Ulvac Corp | イオンプレ−テイング装置 |
| JPS63128169A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Ulvac Corp | イオンプレ−テイング装置 |
| JPH02126843A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-05-15 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 歯科用工具 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021182Y2 (ja) * | 1980-09-29 | 1985-06-24 | 三菱重工業株式会社 | 引抜を兼用し得るプロペラ押込装置 |
| JPS57106513A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of carbon film |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP3531182A patent/JPS58153774A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58153774A (ja) | 1983-09-12 |
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