JPH05239630A - Ion plating method and apparatus - Google Patents

Ion plating method and apparatus

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JPH05239630A
JPH05239630A JP4043812A JP4381292A JPH05239630A JP H05239630 A JPH05239630 A JP H05239630A JP 4043812 A JP4043812 A JP 4043812A JP 4381292 A JP4381292 A JP 4381292A JP H05239630 A JPH05239630 A JP H05239630A
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JP
Japan
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crucible
reaction gas
film
hood
ion
Prior art date
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Application number
JP4043812A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kibe
洋 木部
Hiroshi Kagechika
博 影近
Takeshi Sekiguchi
関口  毅
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to DE4217450A priority patent/DE4217450C3/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】広幅帯板にセラミックス皮膜を高速かつ長時間
安定して、しかも高いイオン化率でイオンプレーティン
グして、所望の化学組成のセラミックス皮膜を得る。 【構成】坩堝3内の材料を電子ビーム7により蒸発させ
ると共に、上部に蒸発粒子が通過する絞り開口部8を有
するフード状電極9を坩堝上方に設置し、このフード状
電極9の側部及び上部に反応ガス導入口15a,15b
を設けたうえで、この電極9に正電圧を印加することに
より、蒸発粒子及び反応ガスをイオン化し、反応させ
る。
(57) [Abstract] [Purpose] A ceramic film having a desired chemical composition is obtained by ion-plating a ceramic film on a wide strip at high speed for a long time and at a high ionization rate. A material in a crucible 3 is evaporated by an electron beam 7, and a hood-shaped electrode 9 having a diaphragm opening 8 through which vaporized particles pass is installed above the crucible. Reactive gas inlets 15a, 15b on top
Then, by applying a positive voltage to the electrode 9, the evaporated particles and the reaction gas are ionized and reacted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は真空中で走行する帯板、
特に広幅帯板に窒化物、炭化物などのセラミックス皮膜
を高速で安定してイオンプレーティングする方法及び装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a strip running in a vacuum,
In particular, the present invention relates to a method and apparatus for stably ion-plating a ceramic film such as a nitride or carbide on a wide strip at a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】真空中でセラミックス皮膜をめっきする
方法としてイオンプレーティング、スパッタリング等の
技術がある。しかしこの中でスパッタリングは成膜速度
が遅いため、実生産規模の設備に適用するのは経済的に
不利である。
2. Description of the Related Art As a method for plating a ceramic film in vacuum, there are techniques such as ion plating and sputtering. However, of these, sputtering has a slow film formation rate, and it is economically disadvantageous to apply it to equipment on a real production scale.

【0003】イオンプレーティングは、セラミックス皮
膜を比較的高速で成膜できるため、帯板への連続処理技
術として注目されている。イオンプレーティング法でセ
ラミックス皮膜を成膜する場合は、主成分となる金属材
料を加熱蒸発させると共にこれをイオン化し、同時に導
入した反応ガスと反応させることによって、基板上にセ
ラミックス皮膜を成膜する。
Ion plating has attracted attention as a technique for continuously treating a strip plate because it can form a ceramic film at a relatively high speed. When forming a ceramics film by the ion plating method, the ceramics film is formed on the substrate by heating and evaporating the main metal material, ionizing it, and reacting it with the reaction gas introduced at the same time. ..

【0004】イオンプレーティングの中で、プラズマ銃
を用いて材料の蒸発とイオン化を同時に行なうHCD
(ホローカソード放電)法がある。この方法はイオン化
率が高いため、反応性イオンプレーティング方法として
広く用いられている。しかし、成膜速度が十分の一μm
/分程度のオーダでしか得られないため、小規模のバッ
チ処理用がほとんどで、帯板の連続処理設備に適用する
にはなお経済的な不利が免れなかった。
In the ion plating, HCD for simultaneously evaporating and ionizing the material by using a plasma gun
There is a (hollow cathode discharge) method. Since this method has a high ionization rate, it is widely used as a reactive ion plating method. However, the film formation speed is 1/10 μm
Since it can be obtained only on the order of about 1 / min, it is mostly used for small-scale batch processing, and it is still economically inevitable to apply it to continuous processing equipment for strips.

【0005】そこで、材料の加熱蒸発方法として電子銃
を用いてイオンプレーティングする方法が提案されてい
る。電子銃はプラズマ銃に比べエネルギー密度が高いた
め、材料を高速で蒸発させるに適している。しかしなが
ら、電子銃による高速蒸発と反応に必要な高密度プラズ
マを同時に長時間安定して維持することが困難なため、
電子銃を用いて高速で安定してセラミックス皮膜をイオ
ンプレーティングする方法は未だ確立していないので実
情である。
Therefore, a method of ion plating using an electron gun has been proposed as a method for heating and evaporating a material. Since the electron gun has a higher energy density than the plasma gun, it is suitable for vaporizing the material at a high speed. However, it is difficult to maintain high-speed plasma with an electron gun and high-density plasma necessary for reaction at the same time stably for a long time.
The fact is that a method for stably ion-plating the ceramic coating at high speed using an electron gun has not been established yet, which is a reality.

【0006】特公昭57−57553号は、加熱源とし
て電子銃を用い、電極を坩堝近傍に配置して蒸発材をイ
オン化して化合物膜を成膜する方法を提案している。し
かし、この方法では高速成膜時の蒸発材表面の乱れによ
って放電が不安定になり、異常放電が発生しやすくなる
ため、小型の坩堝を使った小規模なバッチ処理にしか適
用できず、広幅の帯板に高速で安定してイオンプレーテ
ィングするのは困難である。
Japanese Patent Publication No. 57-57553 proposes a method of forming a compound film by using an electron gun as a heating source, arranging electrodes in the vicinity of the crucible and ionizing the evaporation material. However, in this method, the discharge becomes unstable due to the disturbance of the evaporation material surface during high-speed film formation, and abnormal discharge tends to occur, so it can only be applied to small-scale batch processing using a small crucible, and a wide width It is difficult to perform stable and high speed ion plating on the strip plate.

【0007】特開昭63−125673号は、電子銃で
材料を加熱蒸発させると共に、基板と坩堝の間にアノー
ド電極とそれに対応するアース電極を置き、電子ビーム
電流及びアノード電流を一定値以上流す、セラミックス
膜のイオンプレーティング方法及び装置を提案してい
る。しかしながら、この構成では、特公昭57−575
53号と同様に、高速成膜時の放電の不安定化及び異常
放電の発生は避けられず、連続して走行する帯板に長時
間安定してイオンプレーティングするのは困難である。
In Japanese Patent Laid-Open No. 63-125673, a material is heated and evaporated by an electron gun, and an anode electrode and a corresponding ground electrode are placed between a substrate and a crucible, and an electron beam current and an anode current are made to flow above a certain value. Have proposed an ion plating method and apparatus for a ceramic film. However, with this configuration, Japanese Patent Publication No. 57-575
As with No. 53, instability of discharge during discharge at high speed and occurrence of abnormal discharge are unavoidable, and it is difficult to stably ion-plat a strip running continuously for a long time.

【0008】特開昭63−45365号は、第2図に概
略を示すように、坩堝3全体を上方に開口部8を持つ内
部室6で覆い、開口部8より噴出する蒸気流を、開口部
8上部にある正電極9でイオン化すると共に、内部室内
及び開口部上部のガス導入口14a,14bより反応ガ
スを噴出させることにより、セラミックス皮膜を成膜す
る方法を提案し、高速成膜時の安定化を図っている。こ
の方法によれば、内部室6により高速蒸発時の蒸発材表
面の乱れが抑制され放電は安定化する。しかし、内部室
6上方の電極9は坩堝3から距離が遠く、また坩堝に直
接面していないため、蒸発材料4から発生する熱電子を
十分に加速することができず、特に高速成膜時に坩堝近
傍の蒸気圧及び反応ガス圧が高まり、電子の平均自由行
程が短くなると急激にイオン化率が低下してしまい、こ
のため反応律速となり、所望の化学組成の膜が得られな
いという問題があった。
Japanese Patent Laid-Open No. 63-45365 discloses that the entire crucible 3 is covered with an internal chamber 6 having an opening 8 upward so that the steam flow ejected from the opening 8 can be opened. A method for forming a ceramic film by ionizing the positive electrode 9 on the upper part of the portion 8 and ejecting a reaction gas from the gas inlets 14a and 14b in the inner chamber and on the upper part of the opening is proposed. Is trying to stabilize. According to this method, the internal chamber 6 suppresses the disturbance of the surface of the evaporation material during high-speed evaporation and stabilizes the discharge. However, since the electrode 9 above the inner chamber 6 is far from the crucible 3 and does not directly face the crucible, the thermoelectrons generated from the evaporation material 4 cannot be sufficiently accelerated, and particularly during high-speed film formation. When the vapor pressure and the reaction gas pressure in the vicinity of the crucible increase and the mean free path of the electrons becomes shorter, the ionization rate sharply decreases, which causes the reaction rate control and there is a problem that a film having a desired chemical composition cannot be obtained. It was

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解決するためになされたもので、帯板、特に
広幅帯板にセラミックス皮膜を高速かつ長時間安定し
て、しかも高いイオン化率でイオンプレーティングし、
所望の化学組成のセラミックス皮膜を得るイオンプレー
ティング方法及び装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a ceramic coating on a strip plate, particularly a wide strip plate, is stable at high speed for a long time and has high ionization. Ion plating at a rate
It is an object to obtain an ion plating method and apparatus for obtaining a ceramic film having a desired chemical composition.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
に沿って鋭意研究をした結果、坩堝内の材料を電子ビー
ムにより蒸発させると共に、坩堝上方に蒸気流を収束さ
せる機能を持ったフード状電極を置き、これに正電圧を
印加し、さらにこのフード状電極の内部及び上部に反応
ガスを導入することにより、高速成膜時にも異常放電が
発生することなく、安定してセラミックス皮膜をイオン
プレーティングできることを見いだし、本発明を完成し
たものである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention, as a result of earnest research in line with the above object, have a function of evaporating a material in a crucible by an electron beam and converging a vapor flow above the crucible. A hood-shaped electrode is placed, a positive voltage is applied to it, and a reaction gas is introduced into and inside the hood-shaped electrode, so that a stable ceramic film can be produced without abnormal discharge during high-speed film formation. The present invention has been completed by finding out that the ion plating can be performed.

【0011】[0011]

【作用】すなわち、坩堝上方にフード状電極を置くこと
により、蒸気流の拡散が抑えられ、特に高速成膜時の蒸
発材表面の変化による蒸気の乱れが抑制されるため放電
が安定する。さらに、高速成膜時に蒸発材表面の蒸気圧
及び反応ガスの圧力が著しく上昇し、蒸発材表面から発
生する熱電子及び電子ビームの反射電子の平均自由行程
が短くなっても、フード状電極の一端が坩堝に近接して
いるため、なお十分に電子を加速することが可能とな
り、高いイオン化率が維持され、これにより反応が促進
される。
In other words, by placing the hood-like electrode above the crucible, diffusion of the vapor flow is suppressed, and in particular, turbulence of vapor due to changes in the surface of the evaporation material during high-speed film formation is suppressed, so that discharge is stabilized. Furthermore, even when the vapor pressure on the surface of the evaporation material and the pressure of the reaction gas rise significantly during high-speed film formation, and the mean free path of the thermoelectrons and the reflected electrons of the electron beam generated from the surface of the evaporation material becomes short, the hood-like electrode Since one end is close to the crucible, the electrons can be sufficiently accelerated, and the high ionization rate is maintained, which promotes the reaction.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図1に示す実施例を参照して
説明する。図示するイオンプレーティング装置は、真空
雰囲気を保持する真空槽1内に配置されており、その内
部上方を帯板11が真空シール部14を貫通して走行す
るようになっている。真空シール14は、真空槽1に隣
接する真空槽の圧力が真空槽1と同程度であれば特に必
要としない。帯板11は、低炭素鋼板、ステンレス鋼
板、磁性鋼板、Fe−Ni合金薄板、Al薄板、Ti薄
板などの金属帯板などが挙げられるが、適当な冷却機構
を有すれば、高分子フィルムなどにも適用が可能であ
り、特に限定するものではない。
The present invention will be described below with reference to the embodiment shown in FIG. The illustrated ion plating device is arranged in a vacuum chamber 1 that holds a vacuum atmosphere, and a strip plate 11 runs through the vacuum seal portion 14 above the inside thereof. The vacuum seal 14 is not particularly required as long as the pressure of the vacuum chamber adjacent to the vacuum chamber 1 is about the same as that of the vacuum chamber 1. Examples of the strip 11 include a low carbon steel plate, a stainless steel plate, a magnetic steel plate, a Fe—Ni alloy thin plate, an Al thin plate, a metal thin plate such as a Ti thin plate, and the like, but a polymer film or the like if it has an appropriate cooling mechanism. It is also applicable to, and is not particularly limited.

【0013】真空槽1内の下部には坩堝3が配置され、
この中に蒸発材料4が入っている。蒸発材料は、本発明
で目的とするセラミックスを構成する成分で、Ti、H
f、Ta、W、V、Zr、Ni、Co、Fe、Cr、A
l、Mn、Mg、Znなどが挙げられるが、中でも加熱
蒸発時に熱電子の発生量の大きい高融点金属が適してい
る。ただし、蒸発材料はこれらに限るものではなく、例
えば金属以外の化合物(窒化物、酸化物、炭化物など)
を直接用いることも可能である。また、坩堝は必ずしも
一つである必要はなく、複数の坩堝を近接して並べてお
き、異種材料を同時に蒸発させることにより、2種以上
の金属成分等を有するセラミックスを成膜することも可
能である。坩堝が一つである場合は、坩堝3の幅方向の
寸法は帯板と同等もしくはそれ以上であることが望まし
い。
A crucible 3 is arranged in the lower part of the vacuum chamber 1,
The evaporation material 4 is contained in this. The evaporation material is a component constituting the ceramics of the present invention, and includes Ti and H
f, Ta, W, V, Zr, Ni, Co, Fe, Cr, A
Examples thereof include 1, Mn, Mg, and Zn. Among them, a refractory metal that generates a large amount of thermoelectrons during heating and evaporation is suitable. However, the evaporation materials are not limited to these, and for example, compounds other than metals (nitrides, oxides, carbides, etc.)
Can also be used directly. Further, the number of crucibles is not necessarily one, and it is possible to deposit a plurality of crucibles in close proximity to each other and evaporate different kinds of materials at the same time to form a ceramic film having two or more kinds of metal components. is there. When there is one crucible, it is desirable that the widthwise dimension of the crucible 3 be equal to or larger than that of the strip plate.

【0014】真空槽1の片側には電子銃12が装着さ
れ、電子ビーム7はここでは図示されていない磁界発生
装置から発生された偏向磁界により坩堝方向に曲げら
れ、蒸発材料4の表面に照射されるようになっている。
電子銃12は、反応性ガスを導入し真空槽1内の圧力が
高くなっても動作が安定なピアス式電子銃が適してい
る。
An electron gun 12 is mounted on one side of the vacuum chamber 1, and the electron beam 7 is bent in a crucible direction by a deflection magnetic field generated by a magnetic field generator (not shown here) to irradiate the surface of the evaporation material 4. It is supposed to be done.
The electron gun 12 is preferably a pierce-type electron gun that operates stably even if the pressure inside the vacuum chamber 1 is increased by introducing a reactive gas.

【0015】坩堝3と帯板11との間にはフード形状を
した電極9が配置されている。電極9の材質は、坩堝か
らの輻射熱及びイオン化に伴う発熱に十分に耐えうるた
めに、水冷機構を有する銅であることが望ましい。電極
9は電子ビーム7が通る側部を一部開口し、かつ上部に
開口部8を有している。ただし、電子ビーム7が通る側
部の開口は必須のものではなく、例えば、電子ビーム7
が電極9と坩堝の間を通って蒸発材料4に照射される場
合は必要としない。また上部開口部8の幅方向の寸法
は、帯板の幅と同等もしくはそれ以上である。電極9は
直流電源13の正極側に、坩堝3は直流電源13の負極
側に接続され、坩堝3は同時にアースに接続している。
A hood-shaped electrode 9 is arranged between the crucible 3 and the strip 11. The material of the electrode 9 is preferably copper having a water cooling mechanism in order to sufficiently withstand radiant heat from the crucible and heat generated by ionization. The electrode 9 partially has an opening on the side through which the electron beam 7 passes, and has an opening 8 at the top. However, the opening on the side through which the electron beam 7 passes is not essential.
Is not required when the evaporation material 4 is irradiated through the gap between the electrode 9 and the crucible. The dimension of the upper opening 8 in the width direction is equal to or larger than the width of the strip plate. The electrode 9 is connected to the positive electrode side of the DC power supply 13, the crucible 3 is connected to the negative electrode side of the DC power supply 13, and the crucible 3 is simultaneously connected to the ground.

【0016】反応ガスの導入口15a,15bはフード
状電極9の側部及び上部に設置され、反応ガスがフード
状電極内部及び上部に導入されるようになっている。ガ
ス導入口15a,15bの先端は絞り機構を持った金属
製であることが望ましく、必要に応じて水冷機構を有
し、ガス導入口までのガス配管は絶縁製の材料である。
ガス導入口15a,15bから導入される反応ガスは、
目的とするセラミックスのを構成する成分で、その種類
は、N2 、O2 、CH4 、C2 2 、H2 などを始め、
成膜するセラミックスに応じて任意に選択することがで
き、また必ずしも1種である必要はなく、2種以上のガ
スを混合して複合化合物、例えば炭窒化物の皮膜を成膜
することも可能である。本発明で好適な成膜セラミック
スとしては、TiN、TiC,CrN,TiAlN,T
iCrN,TiCNなどが挙げられる。
The reaction gas inlets 15a and 15b are provided at the side and upper portions of the hood-shaped electrode 9 so that the reaction gas can be introduced into and inside the hood-shaped electrode. The tips of the gas inlets 15a and 15b are preferably made of metal having a throttling mechanism, have a water cooling mechanism if necessary, and the gas pipes to the gas inlets are made of insulating material.
The reaction gas introduced from the gas inlets 15a and 15b is
A component constituting from ceramics of interest, the type, including the like N 2, O 2, CH 4 , C 2 H 2, H 2,
It can be arbitrarily selected according to the ceramics to be formed, and it is not always required to be one kind, and it is also possible to mix two or more kinds of gases to form a composite compound film such as a carbonitride film. Is. Suitable film-forming ceramics in the present invention include TiN, TiC, CrN, TiAlN, and T.
Examples thereof include iCrN and TiCN.

【0017】この装置では、真空槽1内に配置された坩
堝3内の蒸発材料4に、電子銃12から電子ビーム7を
照射して、蒸発材料4を蒸発させる。電子ビーム7は帯
板の幅方向の膜厚分布が均一になるように、予め最適化
された走査モードで照射される。蒸発材料4から発生し
た熱電子は、正電圧を印加した電極9により加速され、
蒸発粒子及び反応ガスと衝突することによってこれをイ
オン化する。この時、電子ビームの偏向磁界は熱電子を
トラップすることにより蒸発粒子及び反応ガスとの衝突
確率を高め、イオン化を促進する効果を持つ。イオン化
した材料蒸気及び反応ガスはフード状電極9により収束
され反応した化合物となって帯板11に付着する。この
時、帯板11に負の電圧を印加しておくことは、イオン
化した蒸発粒子及び反応ガスを帯板11に向けて加速す
るため、反応を促進させるだけでなく皮膜の密着性、加
工性を向上させる効果も持つ。
In this apparatus, the evaporation material 4 in the crucible 3 arranged in the vacuum chamber 1 is irradiated with the electron beam 7 from the electron gun 12 to evaporate the evaporation material 4. The electron beam 7 is emitted in a scanning mode optimized in advance so that the film thickness distribution in the width direction of the strip becomes uniform. The thermoelectrons generated from the evaporation material 4 are accelerated by the electrode 9 to which a positive voltage is applied,
It is ionized by colliding with vaporized particles and reaction gas. At this time, the deflection magnetic field of the electron beam has an effect of increasing the probability of collision with the vaporized particles and the reaction gas by trapping thermoelectrons and promoting ionization. The ionized material vapor and the reaction gas are converged by the hood-shaped electrode 9 and become a reacted compound, which adheres to the strip 11. At this time, applying a negative voltage to the strip plate 11 accelerates the ionized vaporized particles and the reaction gas toward the strip plate 11, so that not only the reaction is promoted but also the adhesion and workability of the film are improved. Also has the effect of improving.

【0018】この装置では、坩堝3の上方にフード形状
の電極9を設けているので、蒸気流の拡散が防止され、
特に高速蒸発時の蒸発材表面の変化による蒸気の乱れが
抑制されるため、放電が安定する。またフード状電極の
一端が坩堝近傍に位置しているため、高速成膜時に蒸発
材表面の蒸気圧及び反応ガス圧が上昇し、蒸発材表面か
ら発生する熱電子及び電子ビームの反射電子の平均自由
行程が短くなっても、なお十分に電子を加速することが
可能となり、高いイオン化率が維持され、蒸発粒子と反
応ガスの反応が促進される。
In this apparatus, since the hood-shaped electrode 9 is provided above the crucible 3, diffusion of vapor flow is prevented,
In particular, since the turbulence of the vapor due to the change in the surface of the evaporation material during high-speed evaporation is suppressed, the discharge is stabilized. Also, since one end of the hood-shaped electrode is located near the crucible, the vapor pressure and reaction gas pressure on the surface of the evaporation material rises during high-speed film formation, and the average of the reflection electrons of the thermoelectrons and electron beams generated from the surface of the evaporation material Even if the free path becomes short, the electrons can be sufficiently accelerated, the high ionization rate is maintained, and the reaction between the vaporized particles and the reaction gas is promoted.

【0019】次に、図1に示す装置を用いて化合物膜を
イオンプレーティングした結果を、図2の装置を用いた
場合と比較して述べる。ここで、帯板としてステンレス
鋼板、蒸発材料はTi、反応ガスはN2 を用いた。電極
9の電圧は+50Vとし、帯板には−100Vの電圧を
印加した。
Next, the result of ion plating the compound film using the apparatus shown in FIG. 1 will be described in comparison with the case of using the apparatus shown in FIG. Here, a stainless steel plate was used as the strip plate, Ti was used as the evaporation material, and N 2 was used as the reaction gas. The voltage of the electrode 9 was + 50V, and a voltage of -100V was applied to the strip.

【0020】本発明の装置に於いて電子銃の出力120
kW、電極電流1250Aでイオンプレーティングした
ところ、成膜速度が9μm/分でTiN本来の色である
金色の皮膜が成膜された。3時間の成膜中、異常放電は
発生せず、放電は安定していた。SEM(走査型電子顕
微鏡)による観察から、膜は平滑で緻密な構造をしてい
た。スクラッチ試験による剥離強度は7kgfで、ヴィ
ッカース硬度は2200kg/mm2 であった。
The output 120 of the electron gun in the apparatus of the present invention
When ion plating was performed at kW and an electrode current of 1250 A, a gold-colored film which was the original color of TiN was formed at a film formation rate of 9 μm / min. During film formation for 3 hours, abnormal discharge did not occur and the discharge was stable. Observation by SEM (scanning electron microscope) revealed that the film had a smooth and dense structure. Peel strength by scratch test is 7kgf, Vickers hardness is 2200kg / mm 2 Met.

【0021】一方、図2の従来装置を用いて同様の成膜
速度で成膜したところ、電極電流は750Aで頭打ちと
なり、皮膜は茶褐色となった。SEM観察によると、表
面は粗く脆い構造であった。スクラッチ試験の剥離強度
は3.5kgf、ヴィッカース硬度は850kg/mm
2 となり、本発明の実施例による皮膜に比べ共に劣って
いた。
On the other hand, when the film was formed at the same film forming rate using the conventional apparatus shown in FIG. 2, the electrode current reached a peak at 750 A and the film became dark brown. According to SEM observation, the surface had a rough and brittle structure. Peel strength in scratch test is 3.5kgf, Vickers hardness is 850kg / mm
2 Both were inferior to the coatings according to the examples of the present invention.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば帯
板、特に広幅帯板に優れた膜質のセラミックス皮膜を高
速でかつ長時間安定してイオンプレーティングすること
が可能になり、その結果、工業的規模でセラミックスコ
ーティング材料を製造することが可能となる。
As described above, according to the present invention, it becomes possible to stably ion-plat a strip, particularly a wide-width strip, of a ceramic film having excellent film quality at high speed and for a long time. As a result, it becomes possible to manufacture the ceramic coating material on an industrial scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るイオンプレーティング装置の概略
図。
FIG. 1 is a schematic view of an ion plating apparatus according to the present invention.

【図2】図2は従来のイオンプレーティング装置の概略
図。
FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional ion plating apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空槽、2…排気系、3…坩堝、4…蒸発材料、7
…電子ビーム、8…開口部、9…電極、11…帯板、1
2…電子銃、13…直流電源、14…真空シール、15
a…ガス導入口、15b…ガス導入口、16…反応ガス
1 ... Vacuum tank, 2 ... Exhaust system, 3 ... Crucible, 4 ... Evaporation material, 7
... Electron beam, 8 ... Aperture, 9 ... Electrode, 11 ... Strip plate, 1
2 ... Electron gun, 13 ... DC power supply, 14 ... Vacuum seal, 15
a ... Gas inlet, 15b ... Gas inlet, 16 ... Reaction gas

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年3月23日[Submission date] March 23, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】反応ガスの導入口15a,15bはフード
状電極9の側部及び上部に設置され、反応ガスがフード
状電極内部及び上部に導入されるようになっている。ガ
ス導入口15a,15bの先端は絞り機構を持った金属
製であることが望ましく、必要に応じて水冷機構を有
し、ガス導入口までのガス配管は絶縁の材料である。
ガス導入口15a,15bから導入される反応ガスは、
目的とするセラミックスを構成する成分で、その種類
は、N、O、CH、C、Hなどを始め、
成膜するセラミックスに応じて任意に選択することがで
き、また必ずしも1種である必要はなく、2種以上のガ
スを混合して複合化合物、例えば炭窒化物の皮膜を成膜
することも可能である。本発明で好適な成膜セラミック
スとしては、TiN、TiC,CrN,TiAlN,T
iCrN,TiCNなどが挙げられる。
The reaction gas inlets 15a and 15b are provided at the side and upper portions of the hood-shaped electrode 9 so that the reaction gas can be introduced into and inside the hood-shaped electrode. Gas inlets 15a, it is desirable 15b the tip of which is made of metal having a diaphragm mechanism having a water cooling system as required, the gas pipe to the gas inlet is a material of the insulating properties.
The reaction gas introduced from the gas inlets 15a and 15b is
In the components constituting the ceramics of interest, the type, including the like N 2, O 2, CH 4 , C 2 H 2, H 2,
It can be arbitrarily selected according to the ceramics to be formed, and it is not always required to be one kind, and it is also possible to mix two or more kinds of gases to form a composite compound film such as a carbonitride film. Is. Suitable film-forming ceramics in the present invention include TiN, TiC, CrN, TiAlN, and T.
Examples thereof include iCrN and TiCN.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空中で走行する帯板に化合物皮膜をイ
オンプレーティングする装置において、 この化合物皮膜を形成するための材料を入れた坩堝と、 この坩堝内の材料を蒸発させる電子ビーム照射装置と、 前記坩堝上方に設置され、上部に蒸発粒子が通過する絞
り開口部を有するフード状電極と、 フード状電極に正電圧を印加する印加装置と、 このフード状電極に配置された反応ガス導入口と、を具
備したセラミックス皮膜のイオンプレーティング装置。
1. A device for ion-plating a compound film on a strip traveling in vacuum, and a crucible containing a material for forming the compound film, and an electron beam irradiation device for evaporating the material in the crucible. A hood-shaped electrode installed above the crucible and having a diaphragm opening in the upper part through which evaporated particles pass, an application device for applying a positive voltage to the hood-shaped electrode, and a reaction gas introduction arranged in the hood-shaped electrode. An ion plating device for a ceramic film having a mouth.
【請求項2】 電子ビームを坩堝に向けて偏向させる磁
界発生機構を有する請求項1に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a magnetic field generating mechanism for deflecting the electron beam toward the crucible.
【請求項3】 真空中で走行する帯板にセラミックス皮
膜をイオンプレーティングする方法において、 請求項1に記載のイオンプレーティング装置を用意する
工程と、 坩堝内の材料に電子ビーム照射装置から電子ビームを照
射してこの材料を蒸発させる工程と、 フード状電極内に反応ガス導入口から反応ガスを導入す
る工程と、 この電極に印加装置により正電圧を印加して、蒸発粒子
及び反応ガスをイオン化させて反応させる工程と、 反応して得られたセラミックスを帯板に被着させる工程
と、を具備したセラミックス皮膜のイオンプレーティン
グ方法。
3. A method of ion-plating a ceramic film on a strip running in a vacuum, comprising the step of preparing the ion-plating device according to claim 1, and the material in the crucible being irradiated with electrons from the electron-beam irradiation device. Irradiation of a beam to evaporate this material, a step of introducing a reaction gas into the hood-shaped electrode from a reaction gas inlet, and a positive voltage is applied to this electrode by an application device to evaporate particles and reaction gas. An ion plating method for a ceramic film, comprising a step of ionizing and reacting and a step of applying a ceramic obtained by the reaction to a strip plate.
【請求項4】 帯板に−50Vから1000Vの電圧を
印加する請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein a voltage of −50 V to 1000 V is applied to the strip.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007533853A (en) * 2004-04-20 2007-11-22 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ Method for depositing a high melting point metal carbide layer
JP2008522026A (en) * 2004-11-26 2008-06-26 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ Coated product and method for producing the same
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