JPH1025564A - コーティング方法およびコーティング装置 - Google Patents
コーティング方法およびコーティング装置Info
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- JPH1025564A JPH1025564A JP8179024A JP17902496A JPH1025564A JP H1025564 A JPH1025564 A JP H1025564A JP 8179024 A JP8179024 A JP 8179024A JP 17902496 A JP17902496 A JP 17902496A JP H1025564 A JPH1025564 A JP H1025564A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
- F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
- F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空体の内面に密着性および緻密性の高い良
質のコーティング膜を均一に形成することができ、大面
積コーティングが可能でかつアーク短絡時に短絡電流の
高速遮断が可能なコーティング方法およびコーティング
装置を提供することである。 【解決手段】 被コーティング体となるパイプ１００を
円筒状保持部材２ａ，２ｂ間に保持し、パイプ１００内
の中心部に所望の材料からなる棒状のコーティング材３
を配置するとともに、コーティング材３の周囲に半円筒
状の接地導体４を配置する。円筒状保持部材２ａ，２ｂ
の開口端部に蓋部材２ｃ，２ｄを取り付けて反応室２を
形成する。反応室２内を排気系１６により排気した後、
ガス導入系１７から反応ガスを導入する。アーク電源１
２によりコーティング材３に電圧を印加するとともにバ
イアス電源１３によりパイプ１００に負のバイアス電圧
を印加し、コーティング材３を中心として接地導体４を
回転させる。
質のコーティング膜を均一に形成することができ、大面
積コーティングが可能でかつアーク短絡時に短絡電流の
高速遮断が可能なコーティング方法およびコーティング
装置を提供することである。 【解決手段】 被コーティング体となるパイプ１００を
円筒状保持部材２ａ，２ｂ間に保持し、パイプ１００内
の中心部に所望の材料からなる棒状のコーティング材３
を配置するとともに、コーティング材３の周囲に半円筒
状の接地導体４を配置する。円筒状保持部材２ａ，２ｂ
の開口端部に蓋部材２ｃ，２ｄを取り付けて反応室２を
形成する。反応室２内を排気系１６により排気した後、
ガス導入系１７から反応ガスを導入する。アーク電源１
２によりコーティング材３に電圧を印加するとともにバ
イアス電源１３によりパイプ１００に負のバイアス電圧
を印加し、コーティング材３を中心として接地導体４を
回転させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空アーク放電に
より中空体の内面にコーティング膜を形成するコーティ
ング方法およびコーティング装置に関する。
より中空体の内面にコーティング膜を形成するコーティ
ング方法およびコーティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化学プラント、石油プラント等において
用いられるパイプは、耐薬品性および耐蝕性が要求され
る。そこで、パイプの内面に合金、セラミック等のコー
ティング膜（皮膜）を形成することにより耐薬品性およ
び耐蝕性を高めることができる。
用いられるパイプは、耐薬品性および耐蝕性が要求され
る。そこで、パイプの内面に合金、セラミック等のコー
ティング膜（皮膜）を形成することにより耐薬品性およ
び耐蝕性を高めることができる。
【０００３】従来、パイプ等の中空体の内面をコーティ
ングするためには、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）
法が用いられている。プラズマＣＶＤ法を用いてパイプ
の内面にＴｉＮ膜を形成する場合には、パイプの内部を
真空に排気して反応ガスとしてＴｉＣｌ4 およびＮＨ4
の混合ガスを導入し、パイプに高周波電力を印加してグ
ロー放電を生じさせる。それにより、チタンと窒素が反
応し、パイプの内面にＴｉＮ膜が堆積する。
ングするためには、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）
法が用いられている。プラズマＣＶＤ法を用いてパイプ
の内面にＴｉＮ膜を形成する場合には、パイプの内部を
真空に排気して反応ガスとしてＴｉＣｌ4 およびＮＨ4
の混合ガスを導入し、パイプに高周波電力を印加してグ
ロー放電を生じさせる。それにより、チタンと窒素が反
応し、パイプの内面にＴｉＮ膜が堆積する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
プラズマＣＶＤ法によるコーティングにおいては、コー
ティング膜の密着性が良好でなく、またパイプの長手方
向での一様な膜の形成が難しいという問題があった。
プラズマＣＶＤ法によるコーティングにおいては、コー
ティング膜の密着性が良好でなく、またパイプの長手方
向での一様な膜の形成が難しいという問題があった。
【０００５】一方、基板上に金属、合金等のコーティン
グ膜を形成するためにアークプラズマ放電を利用した真
空アーク蒸着が用いられている。この真空アーク蒸着で
は、真空室内にコーティング材料からなる陰極および基
板を配置し、陰極と陽極との間でアークプラズマ放電を
発生させる。アークは、アーク電流により発生する自己
磁場により陰極の表面上を移動する。アークプラズマ放
電の結果、陰極の表面にアークスポットが形成され、そ
のアークスポットにおいて陰極物質が溶解して蒸発し、
基板上にコーティング膜が形成される。
グ膜を形成するためにアークプラズマ放電を利用した真
空アーク蒸着が用いられている。この真空アーク蒸着で
は、真空室内にコーティング材料からなる陰極および基
板を配置し、陰極と陽極との間でアークプラズマ放電を
発生させる。アークは、アーク電流により発生する自己
磁場により陰極の表面上を移動する。アークプラズマ放
電の結果、陰極の表面にアークスポットが形成され、そ
のアークスポットにおいて陰極物質が溶解して蒸発し、
基板上にコーティング膜が形成される。
【０００６】アークスポットの移動速度が遅く、アーク
スポットの電流維持時間が長い場合には、陰極物質の深
部まで溶解が生じる。この場合、不均一溶解により突沸
現象が起こり、数μｍ程度の蒸発粒子が発生し、それが
ドロップレット（飛沫）として基板に付着する。これに
より、化合物の生成が妨げられるとともにコーティング
膜の緻密性が低下するという問題が生じる。
スポットの電流維持時間が長い場合には、陰極物質の深
部まで溶解が生じる。この場合、不均一溶解により突沸
現象が起こり、数μｍ程度の蒸発粒子が発生し、それが
ドロップレット（飛沫）として基板に付着する。これに
より、化合物の生成が妨げられるとともにコーティング
膜の緻密性が低下するという問題が生じる。
【０００７】また、真空アーク蒸着により大面積のコー
ティングを行うためにはアーク電流を大きくする必要が
ある。しかしながら、アーク電流を大電流化すると、ア
ークスポットが大きくなり、ドロップレットが多数発生
するという問題が生じる。そのため、大面積で良質のコ
ーティング膜を形成することが困難である。
ティングを行うためにはアーク電流を大きくする必要が
ある。しかしながら、アーク電流を大電流化すると、ア
ークスポットが大きくなり、ドロップレットが多数発生
するという問題が生じる。そのため、大面積で良質のコ
ーティング膜を形成することが困難である。
【０００８】特開平５−１０６０２５号公報には、電磁
コイルを用いてアークの移動速度を制御する真空アーク
放電装置が提案されている。図８は、特開平５−１０６
０２５号公報に開示された真空アーク放電装置の概略図
である。
コイルを用いてアークの移動速度を制御する真空アーク
放電装置が提案されている。図８は、特開平５−１０６
０２５号公報に開示された真空アーク放電装置の概略図
である。
【０００９】図８において、陽極となる真空室５１の内
部にロッド形状の陰極５２が配置されている。陰極５２
はアーク電源５３の負極に接続され、真空室５１はアー
ク電源５３の陽極に接続されている。陰極５２の端部に
位置するストライカ５４によってアークが間欠的に発生
される。螺旋状の電磁コイル５５が陰極５２と同軸に配
置されている。この電磁コイル５５はコイル電源５６に
接続されている。コーティングされる１または複数の基
板５７は電磁コイル５５の周囲に配置されている。
部にロッド形状の陰極５２が配置されている。陰極５２
はアーク電源５３の負極に接続され、真空室５１はアー
ク電源５３の陽極に接続されている。陰極５２の端部に
位置するストライカ５４によってアークが間欠的に発生
される。螺旋状の電磁コイル５５が陰極５２と同軸に配
置されている。この電磁コイル５５はコイル電源５６に
接続されている。コーティングされる１または複数の基
板５７は電磁コイル５５の周囲に配置されている。
【００１０】この真空アーク放電装置においては、アー
ク電流による自己磁場および電磁コイル５５による磁場
によってアークスポット５８が陰極５２の表面を螺旋状
に移動する。その結果、アークスポットの電流密度が低
減し、ドロップレットの発生が低減される。
ク電流による自己磁場および電磁コイル５５による磁場
によってアークスポット５８が陰極５２の表面を螺旋状
に移動する。その結果、アークスポットの電流密度が低
減し、ドロップレットの発生が低減される。
【００１１】しかしながら、電磁コイル５５の温度が上
昇すると、電磁コイル５５に付着した酸化膜等の汚染物
が剥離し、あるいは熱応力ではじけて基板５７上のコー
ティング膜に混入する。これを防止するためには、電磁
コイル５５の断面積を大きくして電磁コイル５５に冷却
パイプを設ける必要がある。ところが、電磁コイル５５
の断面積が大きくなると、基板５７のコーティングが阻
害されるという問題が生じる。そのため、コーティング
膜への汚染物の混入を回避することが難しいまた、アー
クプラズマ放電においては、ドロップレットが飛散する
際にアークが短絡することがある。アークの短絡が生じ
ると、アークスポットに多大な電流が流れ、より多くの
ドロップレットが生じることになる。この場合、ドロッ
プレットの大きさは数十μｍに及び、その数は非常に多
い。このようなドロップレットの発生を回避するために
は、アークの短絡が生じたときに極めて短時間（１μ秒
以内）に短絡電流を遮断する必要がある。
昇すると、電磁コイル５５に付着した酸化膜等の汚染物
が剥離し、あるいは熱応力ではじけて基板５７上のコー
ティング膜に混入する。これを防止するためには、電磁
コイル５５の断面積を大きくして電磁コイル５５に冷却
パイプを設ける必要がある。ところが、電磁コイル５５
の断面積が大きくなると、基板５７のコーティングが阻
害されるという問題が生じる。そのため、コーティング
膜への汚染物の混入を回避することが難しいまた、アー
クプラズマ放電においては、ドロップレットが飛散する
際にアークが短絡することがある。アークの短絡が生じ
ると、アークスポットに多大な電流が流れ、より多くの
ドロップレットが生じることになる。この場合、ドロッ
プレットの大きさは数十μｍに及び、その数は非常に多
い。このようなドロップレットの発生を回避するために
は、アークの短絡が生じたときに極めて短時間（１μ秒
以内）に短絡電流を遮断する必要がある。
【００１２】しかしながら、図８の真空アーク放電装置
においては、電磁コイル５５によるインダクタンスが存
在するので、短絡電流を遮断しようとするとインダクタ
ンスに蓄積された電荷により高電圧が発生し、短絡電流
の遮断を阻止するように作用する。そのため、短絡電流
を高速に遮断することが困難となる。
においては、電磁コイル５５によるインダクタンスが存
在するので、短絡電流を遮断しようとするとインダクタ
ンスに蓄積された電荷により高電圧が発生し、短絡電流
の遮断を阻止するように作用する。そのため、短絡電流
を高速に遮断することが困難となる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、中空体の内面に
密着性および緻密性の高い良質のコーティング膜を均一
に形成することができ、大面積コーティングが可能でか
つアーク短絡時に短絡電流の高速遮断が可能なコーティ
ング方法およびコーティング装置を提供することであ
る。
密着性および緻密性の高い良質のコーティング膜を均一
に形成することができ、大面積コーティングが可能でか
つアーク短絡時に短絡電流の高速遮断が可能なコーティ
ング方法およびコーティング装置を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係るコーテ
ィング方法は、中空体の内面にコーティング膜を形成す
るコーティング方法において、中空体の内部にコーティ
ング材料からなる棒状部材を配設するとともに中空体の
内部に棒状部材を部分的に囲むように棒状部材と同軸構
造の導電性部材を配設し、中空体の内部空間を囲む反応
室を形成し、反応室内を排気し、中空体を導電性部材に
対して電気的にバイアスするとともに棒状部材と導電性
部材との間にアーク放電を発生させるものである。
ィング方法は、中空体の内面にコーティング膜を形成す
るコーティング方法において、中空体の内部にコーティ
ング材料からなる棒状部材を配設するとともに中空体の
内部に棒状部材を部分的に囲むように棒状部材と同軸構
造の導電性部材を配設し、中空体の内部空間を囲む反応
室を形成し、反応室内を排気し、中空体を導電性部材に
対して電気的にバイアスするとともに棒状部材と導電性
部材との間にアーク放電を発生させるものである。
【００１５】このコーティング方法においては、棒状部
材と導電性部材との間に発生するアークにより棒状部材
がスポット溶解してコーティング材料が蒸発し、アーク
プラズマが生成される。このとき、中空体は導電性部材
に対してバイアスされているので、アークプラズマ中の
イオンが中空体に向かって加速される。
材と導電性部材との間に発生するアークにより棒状部材
がスポット溶解してコーティング材料が蒸発し、アーク
プラズマが生成される。このとき、中空体は導電性部材
に対してバイアスされているので、アークプラズマ中の
イオンが中空体に向かって加速される。
【００１６】一方、アーク電流により自己磁場が発生す
るため、電流および磁界による力が棒状部材の長手方向
に作用し、アークが棒状部材の長手方向に移動する。そ
れにより、中空体の内面の全体にコーティング材料から
なるコーティング膜が均一に形成される。アークプラズ
マのイオン化率は高く、また中空体のバイアスによりア
ークプラズマ中のイオンが中空体に向かって加速される
ので、コーティング膜の密着性および緻密性が高くな
る。
るため、電流および磁界による力が棒状部材の長手方向
に作用し、アークが棒状部材の長手方向に移動する。そ
れにより、中空体の内面の全体にコーティング材料から
なるコーティング膜が均一に形成される。アークプラズ
マのイオン化率は高く、また中空体のバイアスによりア
ークプラズマ中のイオンが中空体に向かって加速される
ので、コーティング膜の密着性および緻密性が高くな
る。
【００１７】棒状部材の長手方向に沿ったアークの移動
速度は自己磁場の強度に依存する。棒状部材および導電
性部材からなる同軸構造では、棒状部材と導電性部材と
の間の距離およびアーク電流の大きさにより自己磁場の
強度が決定される。このような同軸構造においては、ア
ーク電流回路が低インダクタンスとなり、かつ棒状部材
と導電性部材との間の距離を短くすることができる。そ
のため、アーク電流を大きくして強力な自己磁場を形成
することにより、アークプラズマを棒状部材の長手方向
に高速に移動させることができる。
速度は自己磁場の強度に依存する。棒状部材および導電
性部材からなる同軸構造では、棒状部材と導電性部材と
の間の距離およびアーク電流の大きさにより自己磁場の
強度が決定される。このような同軸構造においては、ア
ーク電流回路が低インダクタンスとなり、かつ棒状部材
と導電性部材との間の距離を短くすることができる。そ
のため、アーク電流を大きくして強力な自己磁場を形成
することにより、アークプラズマを棒状部材の長手方向
に高速に移動させることができる。
【００１８】その結果、棒状部材に生成されるアークス
ポットの電流維持時間が短くなり、棒状部材の表面のみ
が溶解して蒸発することとなるので、蒸発粒子は小さ
く、すなわち数μｍに及ぶドロップレットが発生しな
い。このように、棒状部材および導電性部材の低インダ
クタンスの同軸構造によって高速度アークが実現し、そ
れによりドロップレットの発生を抑制して緻密な膜を形
成することができる。
ポットの電流維持時間が短くなり、棒状部材の表面のみ
が溶解して蒸発することとなるので、蒸発粒子は小さ
く、すなわち数μｍに及ぶドロップレットが発生しな
い。このように、棒状部材および導電性部材の低インダ
クタンスの同軸構造によって高速度アークが実現し、そ
れによりドロップレットの発生を抑制して緻密な膜を形
成することができる。
【００１９】また、自己磁場を強くしてアークの移動速
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
が可能となる。
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
が可能となる。
【００２０】さらに、棒状部材および導電性部材が低イ
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。その結果、アークの短絡による大きなド
ロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物の
混入が回避される。
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。その結果、アークの短絡による大きなド
ロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物の
混入が回避される。
【００２１】特に、導電性部材が棒状部材の周囲を部分
的に囲むように配置された部分円筒状部材からなり、棒
状部材と部分円筒状部材との間にアーク放電を発生させ
つつ部分円筒状部材を棒状部材を中心として回転させる
ことが好ましい。
的に囲むように配置された部分円筒状部材からなり、棒
状部材と部分円筒状部材との間にアーク放電を発生させ
つつ部分円筒状部材を棒状部材を中心として回転させる
ことが好ましい。
【００２２】この場合、部分円筒状部材が回転すること
によりアークプラズマが長手方向および円周方向に移動
するので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に長
く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速に
移動する。それにより、棒状部材の周囲にアークプラズ
マが一様に生成されるため、ドロップレットが少なくか
つ小さくなり、より良質のコーティング膜がより均一か
つ緻密に形成される。
によりアークプラズマが長手方向および円周方向に移動
するので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に長
く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速に
移動する。それにより、棒状部材の周囲にアークプラズ
マが一様に生成されるため、ドロップレットが少なくか
つ小さくなり、より良質のコーティング膜がより均一か
つ緻密に形成される。
【００２３】また、部分円筒状部材は冷却が可能な体積
および形状を有するので、容易にかつ十分に冷却可能と
なる。したがって、部分円筒状部材に付着した汚染物が
コーティング膜に混入することが防止される。
および形状を有するので、容易にかつ十分に冷却可能と
なる。したがって、部分円筒状部材に付着した汚染物が
コーティング膜に混入することが防止される。
【００２４】特に、反応室内を排気した後に反応室に反
応ガスを導入してもよい。この場合、コーティング材料
と反応ガスに含まれる元素により化合物が生成され、化
合物からなるコーティング膜が形成される。
応ガスを導入してもよい。この場合、コーティング材料
と反応ガスに含まれる元素により化合物が生成され、化
合物からなるコーティング膜が形成される。
【００２５】また、中空体の内部にそれぞれ異なる種類
のコーティング材料からなる複数の棒状部材を配設して
もよい。この場合、複数のコーティング材料に含まれる
元素の化合物または合金からなるコーティング膜が形成
される。また、異なるタイミングで各棒状部材と導電性
部材との間にアーク放電を発生させることにより多層構
造のコーティング膜を形成することができる。
のコーティング材料からなる複数の棒状部材を配設して
もよい。この場合、複数のコーティング材料に含まれる
元素の化合物または合金からなるコーティング膜が形成
される。また、異なるタイミングで各棒状部材と導電性
部材との間にアーク放電を発生させることにより多層構
造のコーティング膜を形成することができる。
【００２６】さらに、中空体の内面に形成されたコーテ
ィング膜にエネルギービームを照射することが好まし
い。それにより、気孔（ポア）が存在しない緻密なコー
ティング膜が形成される。
ィング膜にエネルギービームを照射することが好まし
い。それにより、気孔（ポア）が存在しない緻密なコー
ティング膜が形成される。
【００２７】第２の発明に係るコーティング装置は、中
空体の内面にコーティング膜を形成するコーティング装
置であって、中空体を保持するとともに中空体の内部空
間を囲む反応室を形成する保持部材と、中空体の内部に
コーティング材料からなる棒状部材を支持する支持手段
と、中空体の内部に棒状部材を部分的に囲むように棒状
部材と同軸に配設された導電性部材と、反応室内を排気
するための排気部と、中空体を導電性部材に対して電気
的にバイアスするバイアス手段と、棒状部材と導電性部
材との間にアーク放電を発生させるアーク放電発生手段
とを備えたものである。
空体の内面にコーティング膜を形成するコーティング装
置であって、中空体を保持するとともに中空体の内部空
間を囲む反応室を形成する保持部材と、中空体の内部に
コーティング材料からなる棒状部材を支持する支持手段
と、中空体の内部に棒状部材を部分的に囲むように棒状
部材と同軸に配設された導電性部材と、反応室内を排気
するための排気部と、中空体を導電性部材に対して電気
的にバイアスするバイアス手段と、棒状部材と導電性部
材との間にアーク放電を発生させるアーク放電発生手段
とを備えたものである。
【００２８】このコーティング装置においては、アーク
放電発生手段により棒状部材と導電性部材との間にアー
ク放電が発生され、そのアークにより棒状部材がスポッ
ト溶解してコーティング材料が蒸発するとともに、コー
ティング材料の元素がアークプラズマ化される。このと
き、中空体はバイアス手段により導電性部材に対して電
気的にバイアスされているので、アークプラズマ中のイ
オンが中空体に向かって加速される。
放電発生手段により棒状部材と導電性部材との間にアー
ク放電が発生され、そのアークにより棒状部材がスポッ
ト溶解してコーティング材料が蒸発するとともに、コー
ティング材料の元素がアークプラズマ化される。このと
き、中空体はバイアス手段により導電性部材に対して電
気的にバイアスされているので、アークプラズマ中のイ
オンが中空体に向かって加速される。
【００２９】一方、アーク電流により自己磁場が発生す
るため、電流および磁界による力が棒状部材の長手方向
に作用し、アークが棒状部材の長手方向に移動する。そ
れにより、中空体の内面の全体にコーティング材料から
なるコーティング膜が均一に形成される。アークプラズ
マのイオン化率は高く、また中空体のバイアスによりア
ークプラズマ中のイオンが中空体に向かって加速される
ので、コーティング膜の密着性および緻密性が高くな
る。
るため、電流および磁界による力が棒状部材の長手方向
に作用し、アークが棒状部材の長手方向に移動する。そ
れにより、中空体の内面の全体にコーティング材料から
なるコーティング膜が均一に形成される。アークプラズ
マのイオン化率は高く、また中空体のバイアスによりア
ークプラズマ中のイオンが中空体に向かって加速される
ので、コーティング膜の密着性および緻密性が高くな
る。
【００３０】棒状部材および導電性部材が低インダクタ
ンスの同軸構造となっているので、アーク電流を大きく
して強力な自己磁場を形成することにより、アークプラ
ズマを棒状部材の長手方向に高速に移動させることがで
きる。その結果、棒状部材に生成されるアークスポット
の電流維持時間が短くなり、棒状部材の表面のみが溶解
して蒸発することとなるので、大きなドロップレットが
発生しない。このように、棒状部材および導電性部材の
低インダクタンスの同軸構造によって高速度アークが実
現し、それによりドロップレットの発生を抑制して緻密
な膜を形成することができる。
ンスの同軸構造となっているので、アーク電流を大きく
して強力な自己磁場を形成することにより、アークプラ
ズマを棒状部材の長手方向に高速に移動させることがで
きる。その結果、棒状部材に生成されるアークスポット
の電流維持時間が短くなり、棒状部材の表面のみが溶解
して蒸発することとなるので、大きなドロップレットが
発生しない。このように、棒状部材および導電性部材の
低インダクタンスの同軸構造によって高速度アークが実
現し、それによりドロップレットの発生を抑制して緻密
な膜を形成することができる。
【００３１】また、自己磁場を強くしてアークの移動速
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
が可能となる。
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
が可能となる。
【００３２】さらに、棒状部材および導電性部材が低イ
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。その結果、アークの短絡による大きなド
ロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物の
混入が回避される。
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。その結果、アークの短絡による大きなド
ロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物の
混入が回避される。
【００３３】特に、導電性部材が棒状部材の周囲を部分
的に囲むように配置された部分円筒状部材からなり、部
分円筒状部材を棒状部材を中心として回転可能に支持す
る回転支持手段と、部分円筒状部材を回転支持手段を介
して回転駆動手段とをさらに備えることが好ましい。
的に囲むように配置された部分円筒状部材からなり、部
分円筒状部材を棒状部材を中心として回転可能に支持す
る回転支持手段と、部分円筒状部材を回転支持手段を介
して回転駆動手段とをさらに備えることが好ましい。
【００３４】この場合、部分円筒状部材が回転すること
によりアークプラズマが長手方向および円周方向に移動
するので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に長
く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速に
移動する。それにより、棒状部材の周囲にアークが一様
に生成されるため、ドロップレットが少なくかつ小さく
なり、より良質のコーティング膜がより均一かつ緻密に
形成される。
によりアークプラズマが長手方向および円周方向に移動
するので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に長
く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速に
移動する。それにより、棒状部材の周囲にアークが一様
に生成されるため、ドロップレットが少なくかつ小さく
なり、より良質のコーティング膜がより均一かつ緻密に
形成される。
【００３５】また、反応室にガスを導入するガス導入部
をさらに備えてもよい。この場合、ガス導入部から反応
室に反応ガスを導入することにより、コーティング材料
と反応ガスにより化合物が生成され、化合物からなるコ
ーティング膜が形成される。
をさらに備えてもよい。この場合、ガス導入部から反応
室に反応ガスを導入することにより、コーティング材料
と反応ガスにより化合物が生成され、化合物からなるコ
ーティング膜が形成される。
【００３６】また、導電性部材を冷却する冷却手段をさ
らに備えてもよい。これにより、導電性部材に付着した
汚染物がコーティング膜に混入することが防止される。
さらに、中空体の内面に形成されたコーティング膜にエ
ネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段を
さらに備えることが好ましい。それにより、気孔が存在
しない緻密なコーティング膜が形成される。
らに備えてもよい。これにより、導電性部材に付着した
汚染物がコーティング膜に混入することが防止される。
さらに、中空体の内面に形成されたコーティング膜にエ
ネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段を
さらに備えることが好ましい。それにより、気孔が存在
しない緻密なコーティング膜が形成される。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
コーティング装置の模式的縦断面図であり、図２はその
コーティング装置の模式的横断面図である。
コーティング装置の模式的縦断面図であり、図２はその
コーティング装置の模式的横断面図である。
【００３８】図１および図２のコーティング装置１は、
導電性の中空体の内面を所望の材料でコーティングする
ために用いられる。本実施例では、被コーティング体と
して金属等の導電性材料からなる円筒状のパイプ１００
を用いる場合を説明する。
導電性の中空体の内面を所望の材料でコーティングする
ために用いられる。本実施例では、被コーティング体と
して金属等の導電性材料からなる円筒状のパイプ１００
を用いる場合を説明する。
【００３９】コーティング装置１において、パイプ１０
０は金属等の導電性材料からなる円筒状保持部材２ａ，
２ｂ間に保持される。パイプ１００内の中心部には、所
望の材料からなる棒状のコーティング材３が配置され、
そのコーティング材３の周囲に金属等の導電性材料から
なる半円筒状の接地導体４が配置されている。
０は金属等の導電性材料からなる円筒状保持部材２ａ，
２ｂ間に保持される。パイプ１００内の中心部には、所
望の材料からなる棒状のコーティング材３が配置され、
そのコーティング材３の周囲に金属等の導電性材料から
なる半円筒状の接地導体４が配置されている。
【００４０】コーティング材３の材料としては、例え
ば、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハ
フニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、 Ｗ
（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金
属、ＴｉＡｌ等の合金、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ
（銅）、Ｎｉ（ニッケル）等の金属が用いられる。
ば、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハ
フニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、 Ｗ
（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金
属、ＴｉＡｌ等の合金、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ
（銅）、Ｎｉ（ニッケル）等の金属が用いられる。
【００４１】円筒状保持部材２ａの開口端部および円筒
状保持部材２ｂの開口端部には、それぞれ金属等の導電
性材料からなる円形の蓋部材２ｃ，２ｄが取り付けら
れ、反応室２が形成される。
状保持部材２ｂの開口端部には、それぞれ金属等の導電
性材料からなる円形の蓋部材２ｃ，２ｄが取り付けら
れ、反応室２が形成される。
【００４２】コーティング材３は、蓋部材２ｃの中心部
にセラミック等の絶縁体５を介して固定されている。ま
た、接地導体４は、セラミック等の絶縁体６を介してコ
ーティング材３に対して回転自在に取り付けられてい
る。この接地導体４は、回転駆動軸１９を介して回転駆
動装置４０に連結される。回転駆動軸１９は蓋部材２ｄ
の中心部にセラミック等の絶縁体６を介して回転自在に
支持されている。接地導体４の外周面には水冷パイプ８
が配設されている。また、円筒状保持部材２ａには、コ
ーティング材３と接地導体４との間にアーク放電を発生
させるためのトリガーシリンダ９が設けられている。
にセラミック等の絶縁体５を介して固定されている。ま
た、接地導体４は、セラミック等の絶縁体６を介してコ
ーティング材３に対して回転自在に取り付けられてい
る。この接地導体４は、回転駆動軸１９を介して回転駆
動装置４０に連結される。回転駆動軸１９は蓋部材２ｄ
の中心部にセラミック等の絶縁体６を介して回転自在に
支持されている。接地導体４の外周面には水冷パイプ８
が配設されている。また、円筒状保持部材２ａには、コ
ーティング材３と接地導体４との間にアーク放電を発生
させるためのトリガーシリンダ９が設けられている。
【００４３】接地導体４は導線１０を介して接地されて
いる。この導線１０はセラミック等の絶縁体１１により
蓋部材２ｃに対して電気的に絶縁されている。コーティ
ング材３にはアーク電源１２が接続されている。また、
パイプ１００には、円筒状保持部材２ａおよび蓋部材２
ｃを介してバイアス電源１３により負のバイアス電圧が
印加される。
いる。この導線１０はセラミック等の絶縁体１１により
蓋部材２ｃに対して電気的に絶縁されている。コーティ
ング材３にはアーク電源１２が接続されている。また、
パイプ１００には、円筒状保持部材２ａおよび蓋部材２
ｃを介してバイアス電源１３により負のバイアス電圧が
印加される。
【００４４】一方、蓋部材２ｄには、排気口１４および
ガス導入口１５が設けられ、排気口１４には排気系１６
が接続され、ガス導入口１５にはガス導入系１７が接続
されている。
ガス導入口１５が設けられ、排気口１４には排気系１６
が接続され、ガス導入口１５にはガス導入系１７が接続
されている。
【００４５】次に、図１および図２のコーティング装置
を用いたコーティング方法を説明する。ここでは、一例
として、パイプ１００の内面にＴｉＮからなるコーティ
ング膜を形成する場合を説明する。パイプ１００の長さ
は例えば５ｍであり、その内径は例えば３インチであ
る。
を用いたコーティング方法を説明する。ここでは、一例
として、パイプ１００の内面にＴｉＮからなるコーティ
ング膜を形成する場合を説明する。パイプ１００の長さ
は例えば５ｍであり、その内径は例えば３インチであ
る。
【００４６】まず、被コーティング体となるパイプ１０
０を円筒状保持部材２ａ，２ｂ間に保持するとともに、
Ｔｉからなるコーティング材３および接地導体４をパイ
プ１００内の中心部に装着し、蓋部材２ｃ，２ｄを取り
付けて反応室２を形成する。その後、排気系１６により
反応室２内を高真空に排気し、ガス導入系１７から反応
ガスとして圧力１０-2Ｔｏｒｒの窒素ガス（Ｎ2 ）を反
応室２内に導入する。
０を円筒状保持部材２ａ，２ｂ間に保持するとともに、
Ｔｉからなるコーティング材３および接地導体４をパイ
プ１００内の中心部に装着し、蓋部材２ｃ，２ｄを取り
付けて反応室２を形成する。その後、排気系１６により
反応室２内を高真空に排気し、ガス導入系１７から反応
ガスとして圧力１０-2Ｔｏｒｒの窒素ガス（Ｎ2 ）を反
応室２内に導入する。
【００４７】次に、アーク電源１２によりコーティング
材３に電圧を印加するとともに、バイアス電源１３によ
りパイプ１００に−２００Ｖ〜−４００Ｖ程度の負のバ
イアス電圧を印加する。このとき、接地導体４の溶解を
防止するために、水冷パイプ８に冷却水を流して接地導
体４を冷却する。
材３に電圧を印加するとともに、バイアス電源１３によ
りパイプ１００に−２００Ｖ〜−４００Ｖ程度の負のバ
イアス電圧を印加する。このとき、接地導体４の溶解を
防止するために、水冷パイプ８に冷却水を流して接地導
体４を冷却する。
【００４８】この状態で、トリガーシリンダ９によりト
リガー電極９ａをコーティング材３に一瞬接触させて離
すことによりコーティング材３と接地導体４との間にア
ーク放電を生じさせる。コーティング材３と接地導体４
との間に発生するアークＡによりコーティング材３がス
ポット溶解してＴｉが蒸発し、チタンイオン（Ｔｉ+）
および窒素イオン（Ｎ+ ）を含むアークプラズマが生成
される。図２に点線で示すように、真空中ではアークプ
ラズマは広がり、アークスポットは不連続的に回転す
る。このとき、パイプ１００は負の電圧にバイアスされ
ているので、アークプラズマ中のＴｉ+ およびＮ+ が矢
印で示すようにパイプ１００に向かって加速される。
リガー電極９ａをコーティング材３に一瞬接触させて離
すことによりコーティング材３と接地導体４との間にア
ーク放電を生じさせる。コーティング材３と接地導体４
との間に発生するアークＡによりコーティング材３がス
ポット溶解してＴｉが蒸発し、チタンイオン（Ｔｉ+）
および窒素イオン（Ｎ+ ）を含むアークプラズマが生成
される。図２に点線で示すように、真空中ではアークプ
ラズマは広がり、アークスポットは不連続的に回転す
る。このとき、パイプ１００は負の電圧にバイアスされ
ているので、アークプラズマ中のＴｉ+ およびＮ+ が矢
印で示すようにパイプ１００に向かって加速される。
【００４９】一方、図１に示すアークＡによるアーク電
流回路によって自己磁場が発生する。それにより、フレ
ミングの左手の法則によりアークＡに矢印Ｆで示す方向
に力が作用し、アークＡがパイプ１００の長手方向に移
動する。アークＡの移動速度はアーク電流に依存する。
このアーク電流は例えば数１０Ａ〜数１００Ａ程度であ
る。このとき、接地導体４を回転駆動軸１９を介して回
転駆動装置４０により回転させることにより、パイプ１
００の内面の長手方向および円周方向にＴｉＮからなる
コーティング膜１８が均一に形成される。このようにし
て、パイプ１００の内面の全面に密着性の高いコーティ
ング膜１８が形成される。
流回路によって自己磁場が発生する。それにより、フレ
ミングの左手の法則によりアークＡに矢印Ｆで示す方向
に力が作用し、アークＡがパイプ１００の長手方向に移
動する。アークＡの移動速度はアーク電流に依存する。
このアーク電流は例えば数１０Ａ〜数１００Ａ程度であ
る。このとき、接地導体４を回転駆動軸１９を介して回
転駆動装置４０により回転させることにより、パイプ１
００の内面の長手方向および円周方向にＴｉＮからなる
コーティング膜１８が均一に形成される。このようにし
て、パイプ１００の内面の全面に密着性の高いコーティ
ング膜１８が形成される。
【００５０】なお、コーティング膜１８の密着性をより
良好にするために、パイプ１００の外周面上にヒータ
（図示せず）を取り付けてパイプ１００を０℃〜４００
℃の適切な温度に保ってもよい。
良好にするために、パイプ１００の外周面上にヒータ
（図示せず）を取り付けてパイプ１００を０℃〜４００
℃の適切な温度に保ってもよい。
【００５１】また、バイアス電源１３の代わりに−１０
０ｋＶのパルス電圧を発生するパルス発生源を用いても
よい。この場合、パルス幅を適当に選択することにより
プラズマシースの広がりを規制することができる。
０ｋＶのパルス電圧を発生するパルス発生源を用いても
よい。この場合、パルス幅を適当に選択することにより
プラズマシースの広がりを規制することができる。
【００５２】パイプ１００の内面に金属からなるコーテ
ィング膜を形成する場合には、ガス導入系１７から反応
室２内に圧力１０-4ＴｏｒｒのＡｒ（アルゴン）等の不
活性ガスを導入する。また、パイプ１００の内面にセラ
ミックからなるコーティング膜を形成する場合には、ガ
ス導入系１７から反応室２内にＮ2 、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ 4
等の反応ガスを導入する。
ィング膜を形成する場合には、ガス導入系１７から反応
室２内に圧力１０-4ＴｏｒｒのＡｒ（アルゴン）等の不
活性ガスを導入する。また、パイプ１００の内面にセラ
ミックからなるコーティング膜を形成する場合には、ガ
ス導入系１７から反応室２内にＮ2 、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ 4
等の反応ガスを導入する。
【００５３】上記の例で、ガス導入系１７からＮ2 の代
わりにＡｒを導入した場合には、Ｔｉからなるコーティ
ング膜１８が形成される。また、ガス導入系１７からＮ
2 の代わりにＣＨ4 またはＣ2 Ｈ4 を導入した場合に
は、ＴｉＣからなるコーティング膜１８が形成される。
わりにＡｒを導入した場合には、Ｔｉからなるコーティ
ング膜１８が形成される。また、ガス導入系１７からＮ
2 の代わりにＣＨ4 またはＣ2 Ｈ4 を導入した場合に
は、ＴｉＣからなるコーティング膜１８が形成される。
【００５４】また、上記の例では、ＴｉＮからなるコー
ティング膜１８を形成する場合を説明したが、コーティ
ング材３の材料および反応ガスを選択することにより種
々のコーティング膜を形成することができる。
ティング膜１８を形成する場合を説明したが、コーティ
ング材３の材料および反応ガスを選択することにより種
々のコーティング膜を形成することができる。
【００５５】本実施例のコーティング方法およびコーテ
ィング装置においては、棒状のコーティング材３および
半円筒状の接地導体４が低インダクタンスの同軸構造と
なっているので、アーク電流を大きくして強力な自己磁
場を形成することにより、アークプラズマをコーティン
グ材３の長手方向に高速に移動させることができる。ま
た、接地導体４を回転させることによりアークプラズマ
がコーティング材３の長手方向および円周方向に移動す
るので、アークスポットがコーティング材３の特定の箇
所に長く留まることなくコーティング材３の表面上を一
様にかつ高速に移動する。それにより、ドロップレット
が少なくかつ小さくなり、より良質のコーティング膜を
より均一かつ緻密に形成することができる。
ィング装置においては、棒状のコーティング材３および
半円筒状の接地導体４が低インダクタンスの同軸構造と
なっているので、アーク電流を大きくして強力な自己磁
場を形成することにより、アークプラズマをコーティン
グ材３の長手方向に高速に移動させることができる。ま
た、接地導体４を回転させることによりアークプラズマ
がコーティング材３の長手方向および円周方向に移動す
るので、アークスポットがコーティング材３の特定の箇
所に長く留まることなくコーティング材３の表面上を一
様にかつ高速に移動する。それにより、ドロップレット
が少なくかつ小さくなり、より良質のコーティング膜を
より均一かつ緻密に形成することができる。
【００５６】また、自己磁場を強くしてアークの移動速
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
を行うことができる。
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
を行うことができる。
【００５７】さらに、コーティング材３および接地導体
４が低インダクタンスの同軸構造となっているので、ア
ークの短絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に
遮断することができる。その結果、アークの短絡による
大きなドロップレットの発生およびコーティング膜への
汚染物の混入を回避することができる。
４が低インダクタンスの同軸構造となっているので、ア
ークの短絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に
遮断することができる。その結果、アークの短絡による
大きなドロップレットの発生およびコーティング膜への
汚染物の混入を回避することができる。
【００５８】また、接地導体４を冷却することができる
ので、接地導体４に付着した汚染物がコーティング膜に
混入することを防止することができる。パイプ１００の
内面に形成されたコーティング膜１８を気孔（ポア）の
存在しない緻密な膜にするためには、コーティング膜１
８の形成後、電子ビーム溶解法またはレーザビーム溶解
法によりコーティング膜１８を溶解することが好まし
い。
ので、接地導体４に付着した汚染物がコーティング膜に
混入することを防止することができる。パイプ１００の
内面に形成されたコーティング膜１８を気孔（ポア）の
存在しない緻密な膜にするためには、コーティング膜１
８の形成後、電子ビーム溶解法またはレーザビーム溶解
法によりコーティング膜１８を溶解することが好まし
い。
【００５９】図３は電子ビーム溶解法に用いる電子ビー
ム照射ユニットの模式的断面図である。図３の電子ビー
ム照射ユニット２０は、電子ビームガン２１、磁石２
２，２３、回転駆動軸２４およびシリンダ２５からな
る。電子ビームガン２１の周囲に磁石２２，２３が取り
付けられ、電子ビームガン２１は回転駆動軸２４により
磁石２２，２３とともに回転駆動され、かつシリンダ２
５によりパイプ１００の長手方向に移動可能となってい
る。
ム照射ユニットの模式的断面図である。図３の電子ビー
ム照射ユニット２０は、電子ビームガン２１、磁石２
２，２３、回転駆動軸２４およびシリンダ２５からな
る。電子ビームガン２１の周囲に磁石２２，２３が取り
付けられ、電子ビームガン２１は回転駆動軸２４により
磁石２２，２３とともに回転駆動され、かつシリンダ２
５によりパイプ１００の長手方向に移動可能となってい
る。
【００６０】電子ビームガン２１から発生した電子ビー
ム２６は磁石２２，２３によって直角に曲げられてパイ
プ１００の内面のコーティング膜に照射される。電子ビ
ーム２６の電流値は例えば１Ａ程度である。図３
（ａ），（ｂ）に示すように電子ビームガン２１を回転
させることにより電子ビーム２６がパイプ１００の内面
の円周方向に走査される。また、シリンダ２５によって
電子ビームガン２１をパイプ１０の長手方向に移動させ
ることによりパイプ１００の内面の長手方向に電子ビー
ム２６が走査される。それにより、コーティング膜の全
面が均一に溶解され、コーティング膜が気孔を有さない
緻密な膜に改質される。
ム２６は磁石２２，２３によって直角に曲げられてパイ
プ１００の内面のコーティング膜に照射される。電子ビ
ーム２６の電流値は例えば１Ａ程度である。図３
（ａ），（ｂ）に示すように電子ビームガン２１を回転
させることにより電子ビーム２６がパイプ１００の内面
の円周方向に走査される。また、シリンダ２５によって
電子ビームガン２１をパイプ１０の長手方向に移動させ
ることによりパイプ１００の内面の長手方向に電子ビー
ム２６が走査される。それにより、コーティング膜の全
面が均一に溶解され、コーティング膜が気孔を有さない
緻密な膜に改質される。
【００６１】図４はレーザビーム溶解法に用いるレーザ
ビーム照射ユニットの模式的断面図である。図４のレー
ザビーム照射ユニット３０は、レーザ発生装置３１、レ
ーザ整形装置３２、ミラー３３および回転駆動軸３４か
らなる。レーザ発生装置３１は、ＣＯ2 レーザまたはＹ
ＡＧレーザからなり、数ｋＷ〜数１０ｋＷのレーザ光を
発生する。レーザ整形装置３２は、レーザ発生装置３１
により発生されたレーザ光を平行レーザビーム３５に整
形する。ミラー３３は回転駆動軸３４により回転駆動さ
れ、レーザ整形装置３２から出射される平行レーザビー
ム３５を反射および集光してパイプ１００の内面にレー
ザスポット３６を形成する。レーザスポット３６のエネ
ルギーは例えば数ｍＪ（ミリジュール）程度である。
ビーム照射ユニットの模式的断面図である。図４のレー
ザビーム照射ユニット３０は、レーザ発生装置３１、レ
ーザ整形装置３２、ミラー３３および回転駆動軸３４か
らなる。レーザ発生装置３１は、ＣＯ2 レーザまたはＹ
ＡＧレーザからなり、数ｋＷ〜数１０ｋＷのレーザ光を
発生する。レーザ整形装置３２は、レーザ発生装置３１
により発生されたレーザ光を平行レーザビーム３５に整
形する。ミラー３３は回転駆動軸３４により回転駆動さ
れ、レーザ整形装置３２から出射される平行レーザビー
ム３５を反射および集光してパイプ１００の内面にレー
ザスポット３６を形成する。レーザスポット３６のエネ
ルギーは例えば数ｍＪ（ミリジュール）程度である。
【００６２】回転駆動軸３４によりミラー３３を回転さ
せながらパイプ１００の長手方向に移動させることによ
り、パイプ１００の内面の円周方向および長手方向にレ
ーザスポット３６が移動してパイプ１００の内面のコー
ティング膜１８が溶解する。それにより、コーティング
膜１８が気孔を有さない緻密な膜に改質される。
せながらパイプ１００の長手方向に移動させることによ
り、パイプ１００の内面の円周方向および長手方向にレ
ーザスポット３６が移動してパイプ１００の内面のコー
ティング膜１８が溶解する。それにより、コーティング
膜１８が気孔を有さない緻密な膜に改質される。
【００６３】このようにして得られたコーティング膜１
８は、１５μｍ程度の薄膜であっても気孔を有さない緻
密な膜となるので、耐蝕性に優れている。図５は本発明
の他の実施例におけるコーティング装置の模式的横断面
図である。
８は、１５μｍ程度の薄膜であっても気孔を有さない緻
密な膜となるので、耐蝕性に優れている。図５は本発明
の他の実施例におけるコーティング装置の模式的横断面
図である。
【００６４】図５のコーティング装置１においては、パ
イプ１００の内部に異なる種類の材料からなる複数のコ
ーティング材３ａ，３ｂが配設されている。これらのコ
ーティング材３ａ，３ｂはそれぞれ独立したバイアス電
源１２ａ，１２ｂに接続されている。
イプ１００の内部に異なる種類の材料からなる複数のコ
ーティング材３ａ，３ｂが配設されている。これらのコ
ーティング材３ａ，３ｂはそれぞれ独立したバイアス電
源１２ａ，１２ｂに接続されている。
【００６５】以下の説明では、コーティング材３ａがＴ
ｉからなり、コーティング材３ｂがＡｌからなるものと
し、反応室２内に反応ガスしてＮ2 を導入するものとす
る。アーク電源１２ａ，１２ｂによりコーティング材３
ａ，３ｂに同時に電圧を印加してコーティング材３ａ，
３ｂと接地導体４との間に同時にアーク放電を発生させ
た場合には、図６（ａ）に示すように、パイプ１００の
内面にＴｉＡｌＮ膜５０が形成される。
ｉからなり、コーティング材３ｂがＡｌからなるものと
し、反応室２内に反応ガスしてＮ2 を導入するものとす
る。アーク電源１２ａ，１２ｂによりコーティング材３
ａ，３ｂに同時に電圧を印加してコーティング材３ａ，
３ｂと接地導体４との間に同時にアーク放電を発生させ
た場合には、図６（ａ）に示すように、パイプ１００の
内面にＴｉＡｌＮ膜５０が形成される。
【００６６】一方、アーク電源１２ａ，１２ｂによりコ
ーティング材３ａ，３ｂに交互に電圧を印加してコーテ
ィング材３ａと接地導体４との間およびコーティング材
３ｂと接地導体４との間に交互にアーク放電を発生させ
た場合には、図６（ｂ）に示すように、パイプ１００の
内面にＴｉＮ膜５１、ＡｌＮ膜５２、ＴｉＮ膜５３およ
びＡｌＮ膜５４からなる多層構造のコーティング膜１８
が形成される。
ーティング材３ａ，３ｂに交互に電圧を印加してコーテ
ィング材３ａと接地導体４との間およびコーティング材
３ｂと接地導体４との間に交互にアーク放電を発生させ
た場合には、図６（ｂ）に示すように、パイプ１００の
内面にＴｉＮ膜５１、ＡｌＮ膜５２、ＴｉＮ膜５３およ
びＡｌＮ膜５４からなる多層構造のコーティング膜１８
が形成される。
【００６７】このように、コーティング膜１８を多層構
造にすることによりコーティング膜１８の硬度を向上さ
せることができる。なお、上記実施例では、導電性部材
として半円筒状（１／２円筒状）の接地導体４を用いて
いるが、導電性部材の形状は上記実施例に限定されな
い。例えば、図７（ａ）に示すように、導電性部材とし
て１／２以上の円筒状の接地導体４ａを用いてもよく、
図７（ｂ）に示すように、あまり長尺でない場合は、導
電性部材として１／２以下の円筒状の接地導体４ｂを用
いてもよい。
造にすることによりコーティング膜１８の硬度を向上さ
せることができる。なお、上記実施例では、導電性部材
として半円筒状（１／２円筒状）の接地導体４を用いて
いるが、導電性部材の形状は上記実施例に限定されな
い。例えば、図７（ａ）に示すように、導電性部材とし
て１／２以上の円筒状の接地導体４ａを用いてもよく、
図７（ｂ）に示すように、あまり長尺でない場合は、導
電性部材として１／２以下の円筒状の接地導体４ｂを用
いてもよい。
【００６８】また、上記実施例では、円筒状のパイプ１
００の内面にコーティング膜１８を形成する場合を説明
したが、本発明のコーティング方法およびコーティング
装置は多角形の断面形状を有するパイプ状体、その他の
断面形状を有する種々の中空体の内面にコーティング膜
を形成する場合にも適用することができる。
００の内面にコーティング膜１８を形成する場合を説明
したが、本発明のコーティング方法およびコーティング
装置は多角形の断面形状を有するパイプ状体、その他の
断面形状を有する種々の中空体の内面にコーティング膜
を形成する場合にも適用することができる。
【００６９】なお、本発明のコーティング方法およびコ
ーティング装置は、化学プラント、石油プラント、ガス
プラント、原子力プラント、発電プラント等の種々の分
野で用いられる種々のパイプおよびその他の中空体の内
面をコーティングするために用いることができる。
ーティング装置は、化学プラント、石油プラント、ガス
プラント、原子力プラント、発電プラント等の種々の分
野で用いられる種々のパイプおよびその他の中空体の内
面をコーティングするために用いることができる。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、第１および第２の発明に
よれば、棒状部材および導電性部材が低インダクタンス
の同軸構造となっているので、アーク電流を大きくして
強力な自己磁場を形成することにより、アークプラズマ
を棒状部材の長手方向に高速に移動させることができ
る。したがって、ドロップレットの発生を抑制して緻密
な膜を形成することができる。
よれば、棒状部材および導電性部材が低インダクタンス
の同軸構造となっているので、アーク電流を大きくして
強力な自己磁場を形成することにより、アークプラズマ
を棒状部材の長手方向に高速に移動させることができ
る。したがって、ドロップレットの発生を抑制して緻密
な膜を形成することができる。
【００７１】また、自己磁場を強くしてアークの移動速
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
を行うことができる。
度を速くすることができるので、アーク電流を大電流化
してもドロップレットの発生が抑制される。したがっ
て、アーク電流の大電流化により大面積のコーティング
を行うことができる。
【００７２】さらに、棒状部材および導電性部材が低イ
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。したがって、アークの短絡による大きな
ドロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物
の混入を回避することができる。
ンダクタンスの同軸構造となっているので、アークの短
絡が生じたときに、短絡電流を極めて短時間に遮断する
ことができる。したがって、アークの短絡による大きな
ドロップレットの発生およびコーティング膜への汚染物
の混入を回避することができる。
【００７３】特に、部分円筒状部材からなる導電性部材
を棒状部材を中心として回転させた場合には、、アーク
プラズマを長手方向および円周方向に移動させることが
できるので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に
長く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速
に移動する。それにより、ドロップレットが少なくかつ
小さくなり、より良質のコーティング膜をより均一かつ
緻密に形成することができる。
を棒状部材を中心として回転させた場合には、、アーク
プラズマを長手方向および円周方向に移動させることが
できるので、アークスポットが棒状部材の特定の箇所に
長く留まることなく棒状部材の表面上を一様にかつ高速
に移動する。それにより、ドロップレットが少なくかつ
小さくなり、より良質のコーティング膜をより均一かつ
緻密に形成することができる。
【００７４】また、ガス導入部から反応室に反応ガスを
導入することにより、コーティング材料と反応ガスより
化合物を生成させ、化合物からなるコーティング膜を形
成することができる。
導入することにより、コーティング材料と反応ガスより
化合物を生成させ、化合物からなるコーティング膜を形
成することができる。
【００７５】また、導電性部材を冷却することにより、
導電性部材に付着した汚染物がコーティング膜に混入す
ることを防止することができる。さらに、中空体の内面
に形成されたコーティング膜にエネルギービームを照射
することにより、気孔が存在しない緻密なコーティング
膜を形成することができる。
導電性部材に付着した汚染物がコーティング膜に混入す
ることを防止することができる。さらに、中空体の内面
に形成されたコーティング膜にエネルギービームを照射
することにより、気孔が存在しない緻密なコーティング
膜を形成することができる。
【図１】本発明の一実施例におけるコーティング装置の
模式的縦断面図である。
模式的縦断面図である。
【図２】図１のコーティング装置の模式的横断面図であ
る。
る。
【図３】電子ビーム照射ユニットの模式的断面図であ
る。
る。
【図４】レーザビーム照射ユニットの模式的断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の他の実施例におけるコーティング装置
の模式的横断面図である。
の模式的横断面図である。
【図６】図５のコーティング装置により形成されるコー
ティング膜の断面図である。
ティング膜の断面図である。
【図７】接地導体の他の例を示す模式的横断面図であ
る。
る。
【図８】従来の真空アーク放電蒸着装置の概略図であ
る。
る。
１ コーティング装置 ２ 反応室 ２ａ，２ｂ 円筒状部材 ２ｃ，２ｄ 蓋部材 ３，３ａ，３ｂ コーティング材 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ 接地導体 ９ トリガーシリンダ ９ａ トリガー電極 １２ アーク電源 １３ バイアス電源 １４ 排気口 １５ ガス導入口 １６ 排気系 １７ ガス導入系 ２０ 電子ビーム照射ユニット ２１ 電子ビームガン ３０ レーザビーム照射ユニット ３１ レーザ発生装置 ３２ レーザ成形装置 ３３ ミラー
Claims (10)
- 【請求項１】 中空体の内面にコーティング膜を形成す
るコーティング方法において、前記中空体の内部にコー
ティング材料からなる棒状部材を配設するとともに前記
中空体の内部に前記棒状部材を部分的に囲むように前記
棒状部材と同軸構造の導電性部材を配設し、前記中空体
の内部空間を囲む反応室を形成し、前記反応室内を排気
し、前記中空体を前記導電性部材に対して電気的にバイ
アスするとともに前記棒状部材と前記導電性部材との間
にアーク放電を発生させることを特徴とするコーティン
グ方法。 - 【請求項２】 前記導電性部材は前記棒状部材の周囲を
部分的に囲むように配置された部分円筒状部材からな
り、 前記棒状部材と前記部分円筒状部材との間にアーク放電
を発生させつつ前記部分円筒状部材を前記棒状部材を中
心として回転させることを特徴とする請求項１記載のコ
ーティング方法。 - 【請求項３】 前記反応室内を排気した後に前記反応室
に反応ガスを導入することを特徴とする請求項１または
２記載のコーティング方法。 - 【請求項４】 前記中空体の内部にそれぞれ異なる種類
のコーティング材料からなる複数の棒状部材を配設する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコー
ティング方法。 - 【請求項５】 前記中空体の内面に形成されたコーティ
ング膜にエネルギービームを照射することを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載のコーティング方法。 - 【請求項６】 中空体の内面にコーティング膜を形成す
るコーティング装置であって、 前記中空体を保持するとともに前記中空体の内部空間を
囲む反応室を形成する保持部材と、 前記中空体の内部にコーティング材料からなる棒状部材
を支持する支持手段と、 前記中空体の内部に前記棒状部材を部分的に囲むように
前記棒状部材と同軸に配設された導電性部材と、 前記反応室内を排気するための排気部と、 前記中空体を前記導電性部材に対して電気的にバイアス
するためのバイアス手段と、 前記棒状部材と前記導電性部材との間にアーク放電を発
生させるアーク放電発生手段とを備えたことを特徴とす
るコーティング装置。 - 【請求項７】 前記導電性部材は前記棒状部材の周囲を
部分的に囲むように配置された部分円筒状部材からな
り、 前記部分円筒状部材を前記棒状部材を中心として回転可
能に支持する回転支持手段と、 前記部分円筒状部材を前記回転支持手段を介して回転駆
動する回転駆動手段をさらに備えたことを特徴とする請
求項６記載のコーティング装置。 - 【請求項８】 前記反応室にガスを導入するガス導入部
をさらに備えたことを特徴とする請求項６または７記載
のコーティング装置。 - 【請求項９】 前記導電性部材を冷却する冷却手段をさ
らに備えたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに
記載のコーティング装置。 - 【請求項１０】 前記中空体の内面に形成されたコーテ
ィング膜にエネルギービームを照射するエネルギービー
ム照射手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６〜
９のいずれかに記載のコーティング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17902496A JP3742462B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | コーティング方法およびコーティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17902496A JP3742462B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | コーティング方法およびコーティング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025564A true JPH1025564A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3742462B2 JP3742462B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=16058787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17902496A Expired - Fee Related JP3742462B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | コーティング方法およびコーティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3742462B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001003159A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-09 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 被膜の形成方法及び被膜が形成された構造部材 |
| JP2013221823A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Hioki Ee Corp | 実装状態判別装置および実装状態判別方法 |
| JP2017524803A (ja) * | 2014-05-13 | 2017-08-31 | アルゴール アルジャバ ソシエテ アノニムＡｒｇｏｒ Ａｌｊｂａ Ｓ．Ａ． | 真空中の陰極アーク物理蒸着（ｐｖｄ）においてマクロ粒子をフィルタリングする方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158377A (en) * | 1981-03-27 | 1982-09-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Plating device for inside surface of pipe utilizing laser beam |
| JPH0165854U (ja) * | 1987-10-22 | 1989-04-27 | ||
| JPH06158309A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Toshiba Corp | セラミック円筒内面への被膜形成方法 |
| JPH06279998A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 円筒内面のドライコーティング方法 |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17902496A patent/JP3742462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158377A (en) * | 1981-03-27 | 1982-09-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Plating device for inside surface of pipe utilizing laser beam |
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| JPH06279998A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 円筒内面のドライコーティング方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2013221823A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Hioki Ee Corp | 実装状態判別装置および実装状態判別方法 |
| JP2017524803A (ja) * | 2014-05-13 | 2017-08-31 | アルゴール アルジャバ ソシエテ アノニムＡｒｇｏｒ Ａｌｊｂａ Ｓ．Ａ． | 真空中の陰極アーク物理蒸着（ｐｖｄ）においてマクロ粒子をフィルタリングする方法 |
| US10811235B2 (en) | 2014-05-13 | 2020-10-20 | Argor Aljba Sa | Method to filter macro particles in a cathodic arc physical vapor deposition (PVD), in vacuum |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3742462B2 (ja) | 2006-02-01 |
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