JPH05105556A - 表面被覆セラミツク製品及びその製造方法 - Google Patents
表面被覆セラミツク製品及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH05105556A JPH05105556A JP7736491A JP7736491A JPH05105556A JP H05105556 A JPH05105556 A JP H05105556A JP 7736491 A JP7736491 A JP 7736491A JP 7736491 A JP7736491 A JP 7736491A JP H05105556 A JPH05105556 A JP H05105556A
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- JP
- Japan
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- film
- layer
- coating
- tin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面被覆セラミック製品の耐久性を改良す
る。 【構成】 セラミック母材の表面に酸化アルミニウム被
膜を被覆する。該酸化アルミニウム被膜の上にＴｉＮ、
ＴｉＣ、ＴｉＣＮの中から選ばれたものの単層又は複層
の被膜層を形成する。
る。 【構成】 セラミック母材の表面に酸化アルミニウム被
膜を被覆する。該酸化アルミニウム被膜の上にＴｉＮ、
ＴｉＣ、ＴｉＣＮの中から選ばれたものの単層又は複層
の被膜層を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面被覆セラミック製
品及びその製造方法に関し、特に耐久性の優れた表面被
覆セラミック製品及びその製造方法に関する。
品及びその製造方法に関し、特に耐久性の優れた表面被
覆セラミック製品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ法は超硬金属あるいは鋼系金属を
材料とする部材の表面にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ及び
Ａｌ2 Ｏ3 などの硬質被膜を形成する技術として実用化
されている。このようなＣＶＤ処理を施すことにより超
硬合金製のスローアウエイチップや鋼系金属製のプレス
金型などの磨耗を低減し寿命を延ばす効果がある。
材料とする部材の表面にＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ及び
Ａｌ2 Ｏ3 などの硬質被膜を形成する技術として実用化
されている。このようなＣＶＤ処理を施すことにより超
硬合金製のスローアウエイチップや鋼系金属製のプレス
金型などの磨耗を低減し寿命を延ばす効果がある。
【０００３】これらの硬質被膜の中で超硬合金基材の上
に直接成膜可能な物質はＴｉＣ、ＴｉＮであり、鋼系金
属基材の上に直接成膜可能な物質はＴｉＮである。実用
部材の処理ではこれらの直接成膜可能な物質の被膜を形
成した後に他の膜を積層することが行われている。超硬
合金製のスローアウエイチップについて代表的な被膜構
造は基材側からＴｉＣ、ＴｉＮ、Ａｌ2 Ｏ3 の順に積層
した構造である。このような構造とする理由は、ＴｉＣ
で基材との密着性を良くし、ＴｉＮで硬度や強度を高
め、さらにＡｌ2 Ｏ3 で耐酸化性を高めるという各々の
膜の利点を組み合わせるためであるからである。
に直接成膜可能な物質はＴｉＣ、ＴｉＮであり、鋼系金
属基材の上に直接成膜可能な物質はＴｉＮである。実用
部材の処理ではこれらの直接成膜可能な物質の被膜を形
成した後に他の膜を積層することが行われている。超硬
合金製のスローアウエイチップについて代表的な被膜構
造は基材側からＴｉＣ、ＴｉＮ、Ａｌ2 Ｏ3 の順に積層
した構造である。このような構造とする理由は、ＴｉＣ
で基材との密着性を良くし、ＴｉＮで硬度や強度を高
め、さらにＡｌ2 Ｏ3 で耐酸化性を高めるという各々の
膜の利点を組み合わせるためであるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、セラミックを材
料とした部材の上に同種もしくは異種のセラミック被膜
を形成し、セラミック部材の表面をより高純度もしくは
より高硬度とし、半導体製造用の治具などの不純物の発
生を極力抑えた部材や機械的部品として応用する試みが
行われている。ＣＶＤ法はそのようなセラミック被膜の
製法として有望な技術であるが、ＣＶＤの基材としてセ
ラミック焼結体を用いた場合にはＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴ
ｉＣＮ等の硬質被膜を成膜してもセラミック基材と硬質
被膜との密着性が悪く、処理後に剥離が生じ易いという
問題点がある。
料とした部材の上に同種もしくは異種のセラミック被膜
を形成し、セラミック部材の表面をより高純度もしくは
より高硬度とし、半導体製造用の治具などの不純物の発
生を極力抑えた部材や機械的部品として応用する試みが
行われている。ＣＶＤ法はそのようなセラミック被膜の
製法として有望な技術であるが、ＣＶＤの基材としてセ
ラミック焼結体を用いた場合にはＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴ
ｉＣＮ等の硬質被膜を成膜してもセラミック基材と硬質
被膜との密着性が悪く、処理後に剥離が生じ易いという
問題点がある。
【０００５】したがって、本発明の目的は、上記従来の
セラミック部材に対するＣＶＤ処理方法の欠点を解消
し、より密着力の高い表面被膜セラミック製品及びその
製造方法を提供することにある。
セラミック部材に対するＣＶＤ処理方法の欠点を解消
し、より密着力の高い表面被膜セラミック製品及びその
製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、セラミック母材と、該セラミック母材の
表面に被覆した酸化アルミニウム被膜と、該アルミニウ
ム被膜の上に被覆したＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの中
から選ばれたものの単層又は複層の被膜層とを有するこ
とを特徴とする表面被覆セラミック製品を採用するもの
である。
に、本発明は、セラミック母材と、該セラミック母材の
表面に被覆した酸化アルミニウム被膜と、該アルミニウ
ム被膜の上に被覆したＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの中
から選ばれたものの単層又は複層の被膜層とを有するこ
とを特徴とする表面被覆セラミック製品を採用するもの
である。
【０００７】また、本発明は、セラミック母材の表面に
酸化アルミニウム被膜を形成し、該アルミニウム被膜の
上にＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの中から選ばれたもの
の単層又は複層の被膜層を形成することを特徴とする表
面被覆セラミック製品の製造方法を採用するものであ
る。
酸化アルミニウム被膜を形成し、該アルミニウム被膜の
上にＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの中から選ばれたもの
の単層又は複層の被膜層を形成することを特徴とする表
面被覆セラミック製品の製造方法を採用するものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明に用いられるセラミック母材としては、
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ等の単純酸化物及
びムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）等の珪酸塩及
びスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）などの複酸化物、窒化珪
素や窒化ホウ素などの窒化物、炭化珪素などの炭化物及
びカーボン等が挙げられ、これらの材料を公知の焼結方
法により焼結したものである。
例えばＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＭｇＯ等の単純酸化物及
びムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）等の珪酸塩及
びスピネル（ＭｇＡｌ2 Ｏ4 ）などの複酸化物、窒化珪
素や窒化ホウ素などの窒化物、炭化珪素などの炭化物及
びカーボン等が挙げられ、これらの材料を公知の焼結方
法により焼結したものである。
【０００９】硬質被膜の形成は公知のいずれかの熱励起
型ＣＶＤ装置をも使用することができるが、超硬合金性
のスローアエイチップなどを処理する市販のＣＶＤ装置
を使用するとより生産性が高く効率的であるので、好ま
しい。
型ＣＶＤ装置をも使用することができるが、超硬合金性
のスローアエイチップなどを処理する市販のＣＶＤ装置
を使用するとより生産性が高く効率的であるので、好ま
しい。
【００１０】原料ガスの供給方法は、市販のＣＶＤ装置
に備わったガス系をそのまま使用できる。原料ガスとし
ては、例えばＡｌ2 Ｏ3 の場合には、ＡｌＣｌ3 −Ｈ2
−ＣＯ2 系、ＴｉＮの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −Ｎ2
系、ＴｉＣの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −ＣＨ4 系、Ｔ
ｉＣＮの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −Ｎ2 −ＣＨ4 系な
どであり、これらの原料に不活性ガスもしくは微量の添
加成分を加えてもよい。
に備わったガス系をそのまま使用できる。原料ガスとし
ては、例えばＡｌ2 Ｏ3 の場合には、ＡｌＣｌ3 −Ｈ2
−ＣＯ2 系、ＴｉＮの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −Ｎ2
系、ＴｉＣの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −ＣＨ4 系、Ｔ
ｉＣＮの場合にはＴｉＣｌ4 −Ｈ2 −Ｎ2 −ＣＨ4 系な
どであり、これらの原料に不活性ガスもしくは微量の添
加成分を加えてもよい。
【００１１】基材を加熱する方法は装置に備わった加熱
手段をそのまま使用できる。即ち、内熱式もしくは外熱
式の基材加熱手段のいずれでもよい。
手段をそのまま使用できる。即ち、内熱式もしくは外熱
式の基材加熱手段のいずれでもよい。
【００１２】排ガスを排気する手段も市販の装置に備わ
った真空排気手段を用い、基材を納めた反応容器の圧力
を常圧若しくは減圧に保てるものである。
った真空排気手段を用い、基材を納めた反応容器の圧力
を常圧若しくは減圧に保てるものである。
【００１３】ＣＶＤ法によりセラミック基材の上に直接
形成される酸化アルミニウム被膜の膜厚は、０．０１乃
至５μｍが好ましく、通常０．１乃至３μｍに形成すれ
ばよい。
形成される酸化アルミニウム被膜の膜厚は、０．０１乃
至５μｍが好ましく、通常０．１乃至３μｍに形成すれ
ばよい。
【００１４】酸化アルミニウム被膜の上に形成する硬質
被膜は、ＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの単層もしくは複
層の被覆層であり、被覆層間にＡｌ2 Ｏ3 を挟んでもよ
い。また、硬質膜として単層のＡｌ2 Ｏ3 を引続き形成
してもよい。ＴｉＣＮ膜中のＣとＮの比は任意の割合の
もので良く、さらにこのＣとＮの比を膜厚方向に順次変
えながら成膜を行う傾斜組成の膜でもよい。硬質被膜の
膜厚は１乃至２０μｍが好ましく、通常１乃至１０μｍ
形成すれば良い。
被膜は、ＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの単層もしくは複
層の被覆層であり、被覆層間にＡｌ2 Ｏ3 を挟んでもよ
い。また、硬質膜として単層のＡｌ2 Ｏ3 を引続き形成
してもよい。ＴｉＣＮ膜中のＣとＮの比は任意の割合の
もので良く、さらにこのＣとＮの比を膜厚方向に順次変
えながら成膜を行う傾斜組成の膜でもよい。硬質被膜の
膜厚は１乃至２０μｍが好ましく、通常１乃至１０μｍ
形成すれば良い。
【００１５】セラミック基材に直接硬質被膜を形成させ
ると密着力が悪いものしか得られない理由は明瞭ではな
いが、セラミック基材表面に大気中のＯ2 やＨ2 Ｏが吸
着して表面にごく薄い酸化物が形成されていることが影
響していると推察される。また、セラミック焼結体には
通常焼結助剤が添加されているが、この助剤が硬質被膜
の成長に影響する可能性もある。さらに、焼結体セラミ
ックは粉末のセラミックを固めたものであり、その表面
にはあらゆる方位の結晶面が散在しており、硬質被膜の
成長に有利な結晶面が点在していることも影響している
と考えられる。酸化アルミニウム被膜の成長は比較的こ
のようなセラミック基材から影響が小さく、密着力の高
い被膜が形成されるものと考えられる。一旦酸化アルミ
ニウムの被膜が成長すると、セラミック基材の表面は配
向の揃った表面となり、また焼結助剤の含まれない高純
度の酸化アルミニウムとなり、ＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉ
ＣＮなどの硬質被膜の成長に適した表面となることによ
るものと推察される。
ると密着力が悪いものしか得られない理由は明瞭ではな
いが、セラミック基材表面に大気中のＯ2 やＨ2 Ｏが吸
着して表面にごく薄い酸化物が形成されていることが影
響していると推察される。また、セラミック焼結体には
通常焼結助剤が添加されているが、この助剤が硬質被膜
の成長に影響する可能性もある。さらに、焼結体セラミ
ックは粉末のセラミックを固めたものであり、その表面
にはあらゆる方位の結晶面が散在しており、硬質被膜の
成長に有利な結晶面が点在していることも影響している
と考えられる。酸化アルミニウム被膜の成長は比較的こ
のようなセラミック基材から影響が小さく、密着力の高
い被膜が形成されるものと考えられる。一旦酸化アルミ
ニウムの被膜が成長すると、セラミック基材の表面は配
向の揃った表面となり、また焼結助剤の含まれない高純
度の酸化アルミニウムとなり、ＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉ
ＣＮなどの硬質被膜の成長に適した表面となることによ
るものと推察される。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を実験例を参照して
説明する。実験例１ 外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ及び厚さ５ｍｍのＳｉＣ製の
リング状成形品１００個を基材として、ＣＶＤ装置内に
納め、真空排気後、Ｈ2 気流中で１０００°Ｃまで昇温
を行った。その後、ＡｌＣｌ3 ；２％、ＣＯ2；５％、
Ｈ2 ；９３％のガス条件で、５０Ｔｏｒｒの圧力下、１
５分間Ａｌ2 Ｏ3 の成膜を行った。その後、ガス組成を
ＴｉＣｌ4 ；１％、Ｎ2 ；３９％、Ｈ2 ；６０％として
５００Ｔｏｒｒの圧力下、１時間ＴｉＮの成膜を行っ
た。
説明する。実験例１ 外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ及び厚さ５ｍｍのＳｉＣ製の
リング状成形品１００個を基材として、ＣＶＤ装置内に
納め、真空排気後、Ｈ2 気流中で１０００°Ｃまで昇温
を行った。その後、ＡｌＣｌ3 ；２％、ＣＯ2；５％、
Ｈ2 ；９３％のガス条件で、５０Ｔｏｒｒの圧力下、１
５分間Ａｌ2 Ｏ3 の成膜を行った。その後、ガス組成を
ＴｉＣｌ4 ；１％、Ｎ2 ；３９％、Ｈ2 ；６０％として
５００Ｔｏｒｒの圧力下、１時間ＴｉＮの成膜を行っ
た。
【００１７】実験例２ 実験例１でＡｌ2 Ｏ3 の成膜後、ガス組成をＴｉＣ
ｌ4 ；１％、ＣＨ4 ；７％、Ｈ2 ；９２％として６０Ｔ
ｏｒｒの圧力下、１時間ＴｉＣの成膜を行った。その後
さらに、ガス組成をＴｉＣｌ4 ；１％、ＣＨ4 ；３％、
Ｎ2 ；３０％、Ｈ2 ；６６％として６０Ｔｏｒｒの圧力
下、ＴｉＣＮの被膜を行った。
ｌ4 ；１％、ＣＨ4 ；７％、Ｈ2 ；９２％として６０Ｔ
ｏｒｒの圧力下、１時間ＴｉＣの成膜を行った。その後
さらに、ガス組成をＴｉＣｌ4 ；１％、ＣＨ4 ；３％、
Ｎ2 ；３０％、Ｈ2 ；６６％として６０Ｔｏｒｒの圧力
下、ＴｉＣＮの被膜を行った。
【００１８】冷却後取り出した部材には黒色のＴｉＣＮ
の被膜が均一に形成されていた。
の被膜が均一に形成されていた。
【００１９】成膜後の部材を切断し、その断面の観察か
らＴｉＣ及びＴｉＣＮの膜厚はそれぞれ２μｍ、であ
り、Ａｌ2 Ｏ3 は０．５μｍであった。
らＴｉＣ及びＴｉＣＮの膜厚はそれぞれ２μｍ、であ
り、Ａｌ2 Ｏ3 は０．５μｍであった。
【００２０】実験例３ 実験例１でＡｌ2 Ｏ3 の成膜を省略する以外は同様な処
理を行い、直接ＴｉＮの成膜を行った。
理を行い、直接ＴｉＮの成膜を行った。
【００２１】冷却後取り出した部材の約８割には剥離が
見られ、下地のＳｉＣの黒色が斑状に認められた。
見られ、下地のＳｉＣの黒色が斑状に認められた。
【００２２】残りの２割の外観上均一に成膜された基材
を選び、断面観察用に切断したが、切断により膜が剥離
し膜厚の確認はできなかった。
を選び、断面観察用に切断したが、切断により膜が剥離
し膜厚の確認はできなかった。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、セラミック基材の表面に高純度もしくは高硬度の
セラミック被膜が密着性よく得られ、不純物の発生がな
く、かつ耐久性のある表面被覆セラミック部材を製造す
ることができる。
ると、セラミック基材の表面に高純度もしくは高硬度の
セラミック被膜が密着性よく得られ、不純物の発生がな
く、かつ耐久性のある表面被覆セラミック部材を製造す
ることができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミック母材と、該セラミック母材の
表面に被覆した酸化アルミニウム被膜と、該アルミニウ
ム被膜の上に被覆したＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＣＮの中
から選ばれたものの単層又は複層の被膜層とを有するこ
とを特徴とする表面被覆セラミック製品。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面被覆セラミック製品
において、前記被覆層間又は被覆層の上にＡｌ2 Ｏ3 の
被膜層をさらに有することを特徴とする表面被覆セラミ
ック製品。 - 【請求項３】 セラミック母材の表面に酸化アルミニウ
ム被膜を形成し、該アルミニウム被膜の上にＴｉＮ、Ｔ
ｉＣ及びＴｉＣＮの中から選ばれたものの単層又は複層
の被膜層を形成することを特徴とする表面被覆セラミッ
ク製品の製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の製造方法において、酸化
アルミニウム被膜の形成及び前記被膜層の形成をＣＶＤ
法で行うことを特徴とする製造方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の製造方法において、前記
被覆層間又は被覆層の上にＡｌ2 Ｏ3 の被膜層をさらに
形成することを特徴とする製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7736491A JPH05105556A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 表面被覆セラミツク製品及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7736491A JPH05105556A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 表面被覆セラミツク製品及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105556A true JPH05105556A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=13631853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7736491A Pending JPH05105556A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 表面被覆セラミツク製品及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05105556A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013229463A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | 枠部材およびそれを用いた電子線描画装置 |
| KR20240114387A (ko) * | 2023-01-17 | 2024-07-24 | (주)에스에스테크 | Cvd 기술을 이용한 압출금형의 코팅 및 이의 코팅방법 |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP7736491A patent/JPH05105556A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013229463A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | 枠部材およびそれを用いた電子線描画装置 |
| KR20240114387A (ko) * | 2023-01-17 | 2024-07-24 | (주)에스에스테크 | Cvd 기술을 이용한 압출금형의 코팅 및 이의 코팅방법 |
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