JPH0499260A - 窒化ホウ素膜のコーティング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超硬材料からなる切削工具や機械部品などの
表面に、密着性よく硬質の窒化ホウ素膜をコーティング
する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、超硬材料基板に窒化ホウ素膜をコーティングする
場合、これを付着強度の高いものとするために、次のよ
うな手段が用いられてきた。すなわち、〜や市などのプ
ラズマで基板を処理し、表面の不純物を除去し、これに
より得られた清浄表面上に窒化ホウ素を成膜することで
密着性を確保するというものである。この方法で確かに
、超硬材料表面上にコーティングされた窒化ホウ素膜の
付着性は向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、硬さや化学的安定性などの優れた窒化ホ
ウ素は、切削工具などのように過酷な条件下で使用され
るものにコーティングされるのが常である。かような条
件下では、上記方法では十分なる付着強度を得ることが
できず、超硬基板表面とｔ窒化ホウ素コーティング膜と
の界面においての剥離がしばしば見られた。従って、充
分な付着強度を有する窒化ホウ素膜のコーティング法を
開発するという課題の早急な解決が求められていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記課題を解決する手段として、超硬材料を
基板として該基板表面を窒化処理して窒化層を形成した
後、この窒化層表面に窒化ホウ素をコーティングするこ
とを特徴とする窒化ホウ素膜のコーティング方法を提供
するものである。

本発明における窒化処理とは、例えばプラズマ窒化処理
、イオンビームによる窒化処理、高温窒素雰囲気下での
熱拡散を利用した窒化処理など、公知の窒化処理のいず
れをも含む。

また、本発明における窒化ホウ素のコーティング法とし
ては、例えばプラズマＣＶＤ法、イオンブレーティング
法、スパッタ法、イオンビーム支援真空蒸着法など公知
の窒化ホウ素形成法のいずれをも含む。

本発明において、基板とする超硬材料とは、例えば、Ｗ
　Ｃ−Ｃｏ系超硬合金、Ｔｉｃ−Ｎｉ系超硬合金などで
ある。

〔作用〕

超硬基板表面を窒化処理することにより、以下の作用に
よる２つの効果が得られるものと考えられる。すなわち
、表面洗浄作用による付着性向上効果と、窒化層形成に
よる付着性向上効果である。

通常用いられる窒化処理は、プラズマやイオンビームを
使用した荷電粒子照射のあるものや、高温プロセスを使
用するものである。これらの手段はいずれも基板表面の
清浄化に寄与するので、その上にコーティングする窒化
ホウ素の付着強度向上につながる。しかしながら、本発
明でより重要なのは、後者の窒化層の形成である。超硬
材料表面を窒化することにより、窒化物である窒化ホウ
素との親和性が高くなり、高い付着強度ををするように
なる。

本発明において窒化層の深さは、窒化層が浅い場合は付
着性の向上のみが期待でき、また窒化層が深くなると硬
度の向上もはかれる。窒化の方法によ′っても窒化可能
な深さが異なるので一概に限定する必要はなく、その目
的に応じて適宜に決定できる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例を挙げて詳細に説明するが、本発
明は下記実施例に限定されるところはない。

実施例１ 本実施例では、プラズマ窒化処理後にＲＦプラズマＣＶ
Ｄ法により窒化ホウ素膜をコーティングする例を示す。

基板には、ｗｃ−Ｃｏ系超硬チップを用い、基板温度は
５００℃とした。まず初めに、真空容器内に〜ガスをｌ
　Ｔｏｒｒまで導入した。

この雰囲気において、基板電極に〜５００ｖを印加して
ＤＣ放電を起こし、１０分間のプラズマ表面清浄を行っ
た。引き続き、Ｎ＊　：　Ｈｔ　＝　１・２の比で、全
ガス圧が３　Ｔｏｒｒになるよう調整した。この状態で
、ＲＦプラズマ放電を起こし、９０分の窒化処理を行っ
た。窒化処理終了と同時に、シボランガスとＮ麿ガスを
１：２の比で、０．５　Ｔｏｒｒまで導入し、ＲＦプラ
ズマＣＶＤ法により窒化ホウ素膜を１μｍ厚さまで合成
した。このようにしてコーティングした窒化ホウ素膜の
付着強度を、ＡＥ法〔アコースティック・エミション法
：この方法はダイヤモンド針を試料表面上をすべらせな
がら、徐々に向上をかけてゆき、そのときの摩擦で発生
する音の変化から膜の付着性を評価するものである。剥
離が発生するとＡＥ倍信号大きな変化が見られ、その時
の荷重（Ｎ）で付着性を決定する〕により測定した。比
較のために、前記の窒化処理を行わず、その他の条件は
同様にして窒化ホウ素膜をコーティングしたものも作成
した。両者の測定結果は表１に示すようになった。

実施例２ 本実施例では、イオンビームによる窒化処理をした後、
イオンビーム支援真空蒸着法により窒化ホウ素膜をコー
ティングする例を示す。基板としては、Ｗ　Ｃ−Ｃｏ系
超硬板を用い、基板温度は室温とした。初めに３ｋｅＶ
−Ａｒイオンビームスパッタリングにより、基板の表面
洗浄を行った。窒化層ぼには、加熱電圧４０ｋＶ、ビー
ム密度０．３ｍＡ／ｃｍのＮ、＋イオンビームを用いた
。３０分間イオンビーム照射を続けた後、イオンビーム
はそのまま照射し続け、同時にホウ素の蒸着を開始し、
窒化ホウ素膜の合成を行った。膜厚は１μｍである。

また、窒化処理をしない以外は同様の条件で行ったもの
を比較例２とし、両者の窒化ホウ素膜の付着強度を実施
例１と同様に測定した。この結果も表１に示す。

参考例 参考のために、超硬材料ではない基板としてＳＥＳ３０
４を用い、この上に実施例１．２及び比較例１，２と同
様の方法で、窒化層形成したもの或いは窒化層形成なし
のものについて、窒化ホウ累コーティングしたものを試
験し、その結果も表１に示す。

表　　　１ 表工の結果から、超硬材料基板表面に窒化処理を施して
から、窒化ホウ素膜を成膜した本発明の実施例１．２の
ものが、膜付着強度が向上していることが明らかにわか
る。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明のあらかじめ基板表面を窒化
処理した後に窒化ホウ素膜をコーティングする方法によ
り、超硬基板上に剥離の起こりにくい、硬質な窒化ホウ
素膜をコーティングすることカブ可能となった。ホウ素
は、過酷な条件板で使用される超硬材料製切削工具、金
型などへの窒化ホウ素膜の被覆方法として、非常に有効
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超硬材料を基板として該基板表面を窒化処 理して窒化層を形成した後、この窒化層表面に窒化ホウ
   素をコーティングすることを特徴とする窒化ホウ素膜の
   コーティング方法。