JPH11310876A - 被覆部材の製造方法 - Google Patents
被覆部材の製造方法Info
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- JPH11310876A JPH11310876A JP12113498A JP12113498A JPH11310876A JP H11310876 A JPH11310876 A JP H11310876A JP 12113498 A JP12113498 A JP 12113498A JP 12113498 A JP12113498 A JP 12113498A JP H11310876 A JPH11310876 A JP H11310876A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】基材と被覆膜との密着性が高くかつ表面が平滑
な被覆膜をもつ部材の製造方法を提供する。 【解決手段】基材の被覆すべき表面に予め希ガスに属す
るガス及び水素の一種類以上を含む凹凸形成ガスと窒
素、炭素及び酸素の一種類以上を含む凹凸促進ガスとの
混合ガスを用いてイオン衝撃し、平均高さが１０〜１０
０ｎｍの範囲、平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にあ
る凸部を形成して凹凸面とする。この凹凸面によりその
上に形成される被覆膜が強固に固定される。凹凸促進ガ
スを併用することにより凹凸面の形成が容易となり安定
化する。
な被覆膜をもつ部材の製造方法を提供する。 【解決手段】基材の被覆すべき表面に予め希ガスに属す
るガス及び水素の一種類以上を含む凹凸形成ガスと窒
素、炭素及び酸素の一種類以上を含む凹凸促進ガスとの
混合ガスを用いてイオン衝撃し、平均高さが１０〜１０
０ｎｍの範囲、平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にあ
る凸部を形成して凹凸面とする。この凹凸面によりその
上に形成される被覆膜が強固に固定される。凹凸促進ガ
スを併用することにより凹凸面の形成が容易となり安定
化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼材料等の基材
に硬質膜等を被覆した被覆部材に関するもので、基材と
被覆膜との密着性が向上した被覆部材の製造方法に関す
るものである。
に硬質膜等を被覆した被覆部材に関するもので、基材と
被覆膜との密着性が向上した被覆部材の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄鋼材料等の表面に数μｍ〜数１０μｍ
厚さの蒸着皮膜とかスパッタリング皮膜、酸化物皮膜等
をＰＶＤ法、ＣＶＤ法で形成し、基材とこの表面に被覆
された被覆膜とからなる被覆部材が広く使用されてい
る。この被覆部材を形成する基材と被覆膜との密着性が
問題になり皮膜が剥離する場合も経験する。例えば、Ｐ
ＶＤ法を採用し、基板の温度が６００℃以下の低温で薄
膜を被覆する技術では、温度が低いことで基材と被覆膜
との結合が弱く、しばしば剥離が発生する。
厚さの蒸着皮膜とかスパッタリング皮膜、酸化物皮膜等
をＰＶＤ法、ＣＶＤ法で形成し、基材とこの表面に被覆
された被覆膜とからなる被覆部材が広く使用されてい
る。この被覆部材を形成する基材と被覆膜との密着性が
問題になり皮膜が剥離する場合も経験する。例えば、Ｐ
ＶＤ法を採用し、基板の温度が６００℃以下の低温で薄
膜を被覆する技術では、温度が低いことで基材と被覆膜
との結合が弱く、しばしば剥離が発生する。
【０００３】かかる場合、従来基材と被覆膜との結合を
高める手段として、基材表面をブラスト処理することに
より基材表面を粗面化する方法（特開平１ー２９４８７
５）とか、湿式エッチングする方法とか、イオンボンバ
ードにより表面をクリーニングする方法（特開平２ー１
５６０６６）がある。
高める手段として、基材表面をブラスト処理することに
より基材表面を粗面化する方法（特開平１ー２９４８７
５）とか、湿式エッチングする方法とか、イオンボンバ
ードにより表面をクリーニングする方法（特開平２ー１
５６０６６）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】被覆部材を摺動部材と
して使用するには、その被覆膜は平滑でかつ基材との密
着性が高いことが重要である。平滑でないと耐焼付性が
低く相手攻撃性が高い。また、基材との密着性は不足し
ていると剥離が生じ摺動部材に用いることができない。
して使用するには、その被覆膜は平滑でかつ基材との密
着性が高いことが重要である。平滑でないと耐焼付性が
低く相手攻撃性が高い。また、基材との密着性は不足し
ていると剥離が生じ摺動部材に用いることができない。
【０００５】しかし、従来のブラスト処理法及び湿式エ
ッチング処理方法では、基材表面を大きく荒らし、最小
でも数ミクロンの程度の凹凸表面となるため平滑な膜が
得られない。このため、その後に被覆される薄膜の面粗
度も悪くなる。たとえば、摺動部材として使用する場合
には、かえって相手材を攻撃して所要の摺動特性が得ら
れなくなる。そのため平滑な表面を必要とする摺動部材
などでは硬質膜の再研磨が必要となる場合が出てくる。
ッチング処理方法では、基材表面を大きく荒らし、最小
でも数ミクロンの程度の凹凸表面となるため平滑な膜が
得られない。このため、その後に被覆される薄膜の面粗
度も悪くなる。たとえば、摺動部材として使用する場合
には、かえって相手材を攻撃して所要の摺動特性が得ら
れなくなる。そのため平滑な表面を必要とする摺動部材
などでは硬質膜の再研磨が必要となる場合が出てくる。
【０００６】また、イオンボンバードにより表面をクリ
ーニングする方法ではクリーニングを目的とするため、
不活性ガスが使われ、有機系の汚れや酸化物の除去はで
きるが望ましい微細な凹凸形状を得ることはできない。
本発明はかかる問題のない、基材と被覆膜との密着性が
高く、かつ表面が平滑な被覆部材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
ーニングする方法ではクリーニングを目的とするため、
不活性ガスが使われ、有機系の汚れや酸化物の除去はで
きるが望ましい微細な凹凸形状を得ることはできない。
本発明はかかる問題のない、基材と被覆膜との密着性が
高く、かつ表面が平滑な被覆部材の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、基材の被覆
すべき表面に予めイオン衝撃を加えることにより微細な
凹凸が形成できることを発見確認し、本発明を完成した
ものである。すなわち、本発明の被覆部材の製造方法
は、基材の被覆すべき表面に予めアルゴン、ヘリウム及
び水素の一種類以上を含む凹凸形成ガスと窒素、炭素及
び酸素の一種類以上を含む凹凸促進ガスとの混合ガスを
用いてイオン衝撃し、平均高さが１０〜１００ｎｍの範
囲、平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を形
成して凹凸面とする第１工程と、該凹凸面上に被覆膜を
形成する第２工程と、を有することを特徴とする。
すべき表面に予めイオン衝撃を加えることにより微細な
凹凸が形成できることを発見確認し、本発明を完成した
ものである。すなわち、本発明の被覆部材の製造方法
は、基材の被覆すべき表面に予めアルゴン、ヘリウム及
び水素の一種類以上を含む凹凸形成ガスと窒素、炭素及
び酸素の一種類以上を含む凹凸促進ガスとの混合ガスを
用いてイオン衝撃し、平均高さが１０〜１００ｎｍの範
囲、平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を形
成して凹凸面とする第１工程と、該凹凸面上に被覆膜を
形成する第２工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】基材と被覆膜の界面が所定高さ、幅の凸部
をもつ凹凸面となっているため両者間の結合が強くより
一体性の高い被覆部材となる。
をもつ凹凸面となっているため両者間の結合が強くより
一体性の高い被覆部材となる。
【０００９】
【発明の実施の態様】本発明の被覆部材の製造方法は基
材の表面をイオン衝撃して凹凸面を形成する第１工程と
得られた凹凸面に被覆膜を形成する第２工程とを有す
る。本発明にかかる基材は基板、摺動部材、構造部材等
の種々の部品、装置の一部を構成するもので金属等で形
成されている。基材を形成する金属としては鋼等の鉄系
金属、チタン、アルミ、銅、マグネシウム等の金属、ま
たはこれら金属の合金、サーメット、セラミックス及び
樹脂等を挙げることができる。
材の表面をイオン衝撃して凹凸面を形成する第１工程と
得られた凹凸面に被覆膜を形成する第２工程とを有す
る。本発明にかかる基材は基板、摺動部材、構造部材等
の種々の部品、装置の一部を構成するもので金属等で形
成されている。基材を形成する金属としては鋼等の鉄系
金属、チタン、アルミ、銅、マグネシウム等の金属、ま
たはこれら金属の合金、サーメット、セラミックス及び
樹脂等を挙げることができる。
【００１０】第１工程は、基材の被覆すべき表面に予め
アルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガス、及び水素の一
種類以上を含む凹凸形成ガスと窒素、炭素及び酸素の一
種類以上を含む凹凸促進ガスとの混合ガスを用いてイオ
ン衝撃し、平均高さが１０〜１００ｎｍの範囲、平均の
幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を形成して凹凸
面とする工程である。
アルゴン、ヘリウム、ネオン等の希ガス、及び水素の一
種類以上を含む凹凸形成ガスと窒素、炭素及び酸素の一
種類以上を含む凹凸促進ガスとの混合ガスを用いてイオ
ン衝撃し、平均高さが１０〜１００ｎｍの範囲、平均の
幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を形成して凹凸
面とする工程である。
【００１１】凹凸形成ガスとしては、希ガス（Ｈｅ、Ａ
ｒ、Ｎｅ等）あるいはＨ2 ガスを用いることができる。
凹凸促進ガスとしては、Ｎ2 、ＮＨ3 等の窒素原子含有
ガス、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ2等の炭素源と含有ガス、Ｏ2、ＣＯ
2ガス等を用いることができる。これらのガスを混合し
た混合ガスは、凹凸促進ガス／凹凸形成ガスの値が０．
０００１〜０．５であるのが好ましい。なお、この値
は、凹凸形成ガスと凹凸促進ガスの流量比、体積比に相
当する。この値が０．０００１未満だと凹凸形成が遅
く、０．５を越えると凹凸形成よりも反応層が形成され
やすくなる。
ｒ、Ｎｅ等）あるいはＨ2 ガスを用いることができる。
凹凸促進ガスとしては、Ｎ2 、ＮＨ3 等の窒素原子含有
ガス、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ2等の炭素源と含有ガス、Ｏ2、ＣＯ
2ガス等を用いることができる。これらのガスを混合し
た混合ガスは、凹凸促進ガス／凹凸形成ガスの値が０．
０００１〜０．５であるのが好ましい。なお、この値
は、凹凸形成ガスと凹凸促進ガスの流量比、体積比に相
当する。この値が０．０００１未満だと凹凸形成が遅
く、０．５を越えると凹凸形成よりも反応層が形成され
やすくなる。
【００１２】混合ガスの圧力は０．００１〜２０torr程
度、放電出力密度は０．１〜１０Ｗ／ｃｍ2、処理時間
は３０〜６０分程度が好ましい。より具体的には、密閉
容器内に被処理材たる基材を設置し、密閉容器内の圧力
を１０-3〜２０ｔｏｒｒ程度とする。圧力が１０-3ｔｏ
ｒｒ未満では、十分に被処理材を加熱することができな
い。２０ｔｏｒｒを越えると、被処理材を加熱すること
はできるが、微細な凹凸が形成しにくくなる。
度、放電出力密度は０．１〜１０Ｗ／ｃｍ2、処理時間
は３０〜６０分程度が好ましい。より具体的には、密閉
容器内に被処理材たる基材を設置し、密閉容器内の圧力
を１０-3〜２０ｔｏｒｒ程度とする。圧力が１０-3ｔｏ
ｒｒ未満では、十分に被処理材を加熱することができな
い。２０ｔｏｒｒを越えると、被処理材を加熱すること
はできるが、微細な凹凸が形成しにくくなる。
【００１３】次に、容器内に処理ガスとしての前記混合
ガスを導入する。この状態でイオン衝撃を与える。イオ
ン衝撃を与える手段としてはグロー放電またはイオンビ
ームを利用できる。放電出力０．１〜１０Ｗ／ｃｍ
2 で、処理時間３０〜６０分でイオン衝撃を行うと、均
一で微細なナノオーダの凹凸ができる。イオン衝撃を与
えている時に被処理材を硬さが低下しない温度（２００
℃以上が好ましい。）にまで加熱すると、さらに均一で
微細なナノオーダの凹凸ができる。
ガスを導入する。この状態でイオン衝撃を与える。イオ
ン衝撃を与える手段としてはグロー放電またはイオンビ
ームを利用できる。放電出力０．１〜１０Ｗ／ｃｍ
2 で、処理時間３０〜６０分でイオン衝撃を行うと、均
一で微細なナノオーダの凹凸ができる。イオン衝撃を与
えている時に被処理材を硬さが低下しない温度（２００
℃以上が好ましい。）にまで加熱すると、さらに均一で
微細なナノオーダの凹凸ができる。
【００１４】この第１工程により基材表面に、平均高さ
が１０〜１００ｎｍの範囲、平均の幅が１０〜３００ｎ
ｍの範囲の凹凸面を形成する。なお、凸部は半球状やコ
ーン状等の形に形成される。ここで凸部の高さとは凸部
を半球状と見なした場合にこの半球状の凸部の底から頂
点までの距離を、凸部の幅とは凸部を半球状と見なした
場合に半球状の凸部の底の最大径（凸部の底面形状が真
円の場合は直径、凸部の底面形状が楕円の場合は長軸
径）に相当する水平方向の距離をいう。
が１０〜１００ｎｍの範囲、平均の幅が１０〜３００ｎ
ｍの範囲の凹凸面を形成する。なお、凸部は半球状やコ
ーン状等の形に形成される。ここで凸部の高さとは凸部
を半球状と見なした場合にこの半球状の凸部の底から頂
点までの距離を、凸部の幅とは凸部を半球状と見なした
場合に半球状の凸部の底の最大径（凸部の底面形状が真
円の場合は直径、凸部の底面形状が楕円の場合は長軸
径）に相当する水平方向の距離をいう。
【００１５】平均高さの範囲を１０〜１００ｎｍの範囲
としたのは、１０ｎｍ未満では機械的なアンカー効果が
得られず密着性が不足する。一方、１００ｎｍを越える
場合、平滑な膜が得られないためである。なお、より好
ましい平均高さの範囲は２０〜７０ｎｍであり、より密
着性が向上する。平均の幅を１０〜３００ｎｍの範囲と
したのは３００ｎｍを越えるとアンカー効果が小さくな
り、密着性が低下するためである。１０ｎｍより小さい
とアンカー効果が小さくなる。なお、凸部の大きさは従
来の表面粗さ計（触針法）では測定できない。そのため
ここでは凸部の大きさ、幅はＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）観察及びＡＦＭ（原子間力顕微鏡）などの微小な形
状測定によっている。
としたのは、１０ｎｍ未満では機械的なアンカー効果が
得られず密着性が不足する。一方、１００ｎｍを越える
場合、平滑な膜が得られないためである。なお、より好
ましい平均高さの範囲は２０〜７０ｎｍであり、より密
着性が向上する。平均の幅を１０〜３００ｎｍの範囲と
したのは３００ｎｍを越えるとアンカー効果が小さくな
り、密着性が低下するためである。１０ｎｍより小さい
とアンカー効果が小さくなる。なお、凸部の大きさは従
来の表面粗さ計（触針法）では測定できない。そのため
ここでは凸部の大きさ、幅はＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）観察及びＡＦＭ（原子間力顕微鏡）などの微小な形
状測定によっている。
【００１６】凸部の大きさが所定のものであっても、凸
部の面積が少なければ、膜の密着性には効果が得られな
い。凹凸面に占める凸部の面積割合は、凹凸面の面積を
１００％とすると凸部の占める面積は３０％以上である
のが好ましい。３０％以上になると膜の密着性が高いも
のとなる。より好ましくは、５０％以上であるとより密
着性が向上する。
部の面積が少なければ、膜の密着性には効果が得られな
い。凹凸面に占める凸部の面積割合は、凹凸面の面積を
１００％とすると凸部の占める面積は３０％以上である
のが好ましい。３０％以上になると膜の密着性が高いも
のとなる。より好ましくは、５０％以上であるとより密
着性が向上する。
【００１７】第２工程の被覆膜を形成する方法として
は、イオンプレティーング（アーク、ホロカソード方式
など）、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ等
により被覆膜を形成できる。形成された被覆膜は基材表
面が凹凸面となっているため強固に密着したものとな
る。また、得られる被覆膜は凹凸の少ない平滑な面を持
つものとなる。
は、イオンプレティーング（アーク、ホロカソード方式
など）、スパッタリング、真空蒸着、プラズマＣＶＤ等
により被覆膜を形成できる。形成された被覆膜は基材表
面が凹凸面となっているため強固に密着したものとな
る。また、得られる被覆膜は凹凸の少ない平滑な面を持
つものとなる。
【００１８】第２工程を実施して被覆膜を形成した後で
形成された被覆膜を研磨するとかラッピングするとかの
後処理は特に必要がない。適切に本発明の第１工程およ
び第２工程を実施することにより研磨とかラッピングを
必要としない平滑な被覆層が形成される。被覆膜はこの
基材の少なくとも一部の表面を覆い、その表面に耐蝕
性、耐摩耗性、装飾性等の機能を付加するもので、種々
の被覆方法で形成された、金属皮膜、セラミック皮膜お
よび炭素系皮膜等からなる。具体的には、被覆膜を形成
する金属皮膜としてはクロム、ニッケル、タングステン
等を、またセラミックス皮膜としては周期律表ＩＶ族〜
ＶＩ族の元素またはそれらのひとつを含む複合元素から
なる窒化物膜、炭化物膜、酸化物膜、ほう化物膜等、お
よびＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ等の皮膜を、炭素系
皮膜としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）、ダイヤモンド等を挙げることができる。被覆膜は
上記の皮膜を複数種類組み合わせることもできる。
形成された被覆膜を研磨するとかラッピングするとかの
後処理は特に必要がない。適切に本発明の第１工程およ
び第２工程を実施することにより研磨とかラッピングを
必要としない平滑な被覆層が形成される。被覆膜はこの
基材の少なくとも一部の表面を覆い、その表面に耐蝕
性、耐摩耗性、装飾性等の機能を付加するもので、種々
の被覆方法で形成された、金属皮膜、セラミック皮膜お
よび炭素系皮膜等からなる。具体的には、被覆膜を形成
する金属皮膜としてはクロム、ニッケル、タングステン
等を、またセラミックス皮膜としては周期律表ＩＶ族〜
ＶＩ族の元素またはそれらのひとつを含む複合元素から
なる窒化物膜、炭化物膜、酸化物膜、ほう化物膜等、お
よびＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ等の皮膜を、炭素系
皮膜としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボ
ン）、ダイヤモンド等を挙げることができる。被覆膜は
上記の皮膜を複数種類組み合わせることもできる。
【００１９】被覆膜の厚さとしては、０．５μｍ〜２０
μｍとするのが好ましい。厚さが０．５μｍ以下では、
微細な凹凸が平滑化しにくい。逆に厚さが２０μｍ以上
では、膜の内部応力が増すため、微細な凹凸の効果が減
少する。本発明の方法で得られた被覆膜に耐摩耗性を付
与した場合には、この被覆部材は耐摩耗性が必要な摺動
部材に使用できる。例えば摺動を伴う機械部品として、
エンジン部品（ピストン、ピストンリング、バルブステ
ム、シム板等）、コンプレッサー部品（ベーン、シュウ
等）、噴射ポンプ（ロータ、プランジャ、ニードル等）
の摺動部に使用できる。
μｍとするのが好ましい。厚さが０．５μｍ以下では、
微細な凹凸が平滑化しにくい。逆に厚さが２０μｍ以上
では、膜の内部応力が増すため、微細な凹凸の効果が減
少する。本発明の方法で得られた被覆膜に耐摩耗性を付
与した場合には、この被覆部材は耐摩耗性が必要な摺動
部材に使用できる。例えば摺動を伴う機械部品として、
エンジン部品（ピストン、ピストンリング、バルブステ
ム、シム板等）、コンプレッサー部品（ベーン、シュウ
等）、噴射ポンプ（ロータ、プランジャ、ニードル等）
の摺動部に使用できる。
【００２０】
【発明の作用効果】本発明の被覆部材の製造方法では、
第１工程のイオン衝撃による基材表面の凹凸の形成に、
凹凸形成ガスと凹凸促進ガスの混合ガスを使用してい
る。このため基材表面に平均高さが１０〜１００ｎｍの
範囲で平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を
もつ凹凸面が容易に安定して形成される。そして第２工
程で、この凹凸面に被覆膜が形成される。基材と被覆膜
はその界面の微視的な凹凸により接着面積が増加してい
る。この接着面積の増加に対応して密着強度が増加して
いる。また、この凹凸表面を形成することにより基材表
面が洗浄されかつ活性化しているため強固な被覆膜が形
成される。さらに凸部の境界に形成される凹部の機械的
なアンカー効果により基材と被覆膜とは機械的に結合さ
れ一層強固な結合が得られる。
第１工程のイオン衝撃による基材表面の凹凸の形成に、
凹凸形成ガスと凹凸促進ガスの混合ガスを使用してい
る。このため基材表面に平均高さが１０〜１００ｎｍの
範囲で平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を
もつ凹凸面が容易に安定して形成される。そして第２工
程で、この凹凸面に被覆膜が形成される。基材と被覆膜
はその界面の微視的な凹凸により接着面積が増加してい
る。この接着面積の増加に対応して密着強度が増加して
いる。また、この凹凸表面を形成することにより基材表
面が洗浄されかつ活性化しているため強固な被覆膜が形
成される。さらに凸部の境界に形成される凹部の機械的
なアンカー効果により基材と被覆膜とは機械的に結合さ
れ一層強固な結合が得られる。
【００２１】また、基材の凹凸面の凹凸が１０〜１００
ｎｍと極めて微小であるため被覆膜表面は平滑なものと
なる。
ｎｍと極めて微小であるため被覆膜表面は平滑なものと
なる。
【００２２】
【実施例１】基材には、ＳＵＳ４４０Ｃを使用した。ま
た、基材の表面粗さはＲｚ０．０５μｍとした。イオン
衝撃用ガスとして本発明の共に凹凸形成ガスに当たるア
ルゴンと水素ガスのみ、アルゴンと水素ガスに混合割合
を変えた本発明の凹凸促進ガスに当たる窒素を添加した
混合ガスを用いた。いずれの場合もガス圧力６ｔｏｒ
ｒ、放電出力密度０．００１〜２．０Ｗ／ｃｍ2 で６０
分で行った。凹凸形成条件を表１に示す。
た、基材の表面粗さはＲｚ０．０５μｍとした。イオン
衝撃用ガスとして本発明の共に凹凸形成ガスに当たるア
ルゴンと水素ガスのみ、アルゴンと水素ガスに混合割合
を変えた本発明の凹凸促進ガスに当たる窒素を添加した
混合ガスを用いた。いずれの場合もガス圧力６ｔｏｒ
ｒ、放電出力密度０．００１〜２．０Ｗ／ｃｍ2 で６０
分で行った。凹凸形成条件を表１に示す。
【００２３】このイオン衝撃処理で表１に示す凸部が形
成された。この後、プラズマＣＶＤ法により基材の凹凸
形成処理がなされた表面にＤＬＣーＳｉ膜よりなる硬質
膜を形成した。膜厚さは３μｍであった。硬質膜の密着
性評価は、スクラッチ試験により膜の剥離荷重の大小で
密着性を評価した。その結果を合わせて表１に示す。ま
た、摩擦試験等により実用上必要な膜の密着力を検討し
た結果、鋼部品では３０Ｎ以上の密着力が得られると、
摺動中に膜の剥離はみられず、実用上の必要な密着力と
した。
成された。この後、プラズマＣＶＤ法により基材の凹凸
形成処理がなされた表面にＤＬＣーＳｉ膜よりなる硬質
膜を形成した。膜厚さは３μｍであった。硬質膜の密着
性評価は、スクラッチ試験により膜の剥離荷重の大小で
密着性を評価した。その結果を合わせて表１に示す。ま
た、摩擦試験等により実用上必要な膜の密着力を検討し
た結果、鋼部品では３０Ｎ以上の密着力が得られると、
摺動中に膜の剥離はみられず、実用上の必要な密着力と
した。
【００２４】なお、スクラッチ試験は頂角１２０°先端
０．２ｍｍＲのダイヤモンドコーンを荷重を掛けて引っ
掻くことによって、膜の剥離を測定する方法で剥離した
ときの荷重を臨界荷重といい、その臨界荷重の大小によ
り硬質膜の密着性を評価するものである。なお、表１に
おいて試料１−１、１−２及び１−３は比較例に該当し
試料１−４、１−５が実施例に相当する。
０．２ｍｍＲのダイヤモンドコーンを荷重を掛けて引っ
掻くことによって、膜の剥離を測定する方法で剥離した
ときの荷重を臨界荷重といい、その臨界荷重の大小によ
り硬質膜の密着性を評価するものである。なお、表１に
おいて試料１−１、１−２及び１−３は比較例に該当し
試料１−４、１−５が実施例に相当する。
【００２５】 表１から明らかなように、試料１−１では凸部は形成さ
れなかった。試料１−２では凸部の大きさが５ｎｍであ
り、密着力が１２Ｎと低い。ガスの混合割合を１．０に
した試料１−３では、凸部の大きさが１０ｎｍ以下であ
るため密着力も低い。試料１−４及び試料１−５は凸部
の面積率が５０％以上と高く、密着力も４０Ｎ以上と高
い。これによってアルゴン＋水素ガスの凹凸形成ガスに
混合割合０．０１、０．１の凹凸促進ガスである窒素を
添加した混合ガスによるイオン衝撃処理が好ましいこと
がわかる。
れなかった。試料１−２では凸部の大きさが５ｎｍであ
り、密着力が１２Ｎと低い。ガスの混合割合を１．０に
した試料１−３では、凸部の大きさが１０ｎｍ以下であ
るため密着力も低い。試料１−４及び試料１−５は凸部
の面積率が５０％以上と高く、密着力も４０Ｎ以上と高
い。これによってアルゴン＋水素ガスの凹凸形成ガスに
混合割合０．０１、０．１の凹凸促進ガスである窒素を
添加した混合ガスによるイオン衝撃処理が好ましいこと
がわかる。
【００２６】
【実施例２】基材には、ＳＫＨ５１を使用した。また、
基材の表面粗さはＲｚ０．０５μｍとした。イオン衝撃
用ガスとしてアルゴンガスのみ、アルゴンガスに混合割
合０．０５のメタンを添加した混合ガスの２種類を用い
た。ガス圧力３ｔｏｒｒ、放電出力１．５〜３．０Ｗ／
ｃｍ2 で６０〜２４０分で行った。このイオン衝撃処理
で表２に示す凸部が形成された。
基材の表面粗さはＲｚ０．０５μｍとした。イオン衝撃
用ガスとしてアルゴンガスのみ、アルゴンガスに混合割
合０．０５のメタンを添加した混合ガスの２種類を用い
た。ガス圧力３ｔｏｒｒ、放電出力１．５〜３．０Ｗ／
ｃｍ2 で６０〜２４０分で行った。このイオン衝撃処理
で表２に示す凸部が形成された。
【００２７】この後、アークイオンプレーティング法に
より３００℃以下の温度で基材表面にＴｉＮ膜を形成し
た。膜厚さは３μｍであった。密着性評価した結果を表
２に示す。なお、表２中試料２−１、２−３が比較例
に、試料２−２が実施例に該当する。 表２から明らかなように、試料２−１は凸部の高さは１
０ｎｍ以下で凸部の幅も小さく、さらに凸部面積率も小
さく、密着性は低い。試料２−３はＣＨ４ガスを多めに
添加したが凹凸形成が十分ではなく密着性が低かった。
より３００℃以下の温度で基材表面にＴｉＮ膜を形成し
た。膜厚さは３μｍであった。密着性評価した結果を表
２に示す。なお、表２中試料２−１、２−３が比較例
に、試料２−２が実施例に該当する。 表２から明らかなように、試料２−１は凸部の高さは１
０ｎｍ以下で凸部の幅も小さく、さらに凸部面積率も小
さく、密着性は低い。試料２−３はＣＨ４ガスを多めに
添加したが凹凸形成が十分ではなく密着性が低かった。
【００２８】本発明品の試料２−２は、凸部の高さ、
幅、面積率のいずれも機械的なアンカー効果が得られる
凹凸が形成され、密着性も４０Ｎと高いことがわかっ
た。
幅、面積率のいずれも機械的なアンカー効果が得られる
凹凸が形成され、密着性も４０Ｎと高いことがわかっ
た。
【００２９】
【実施例３】基材には、Ａ２０１７を使用した。また、
基材の表面粗さはＲｚ０．５μｍとした。イオン衝撃用
ガスとしてヘリウムガスのみ、ヘリウムガスに混合割合
０．００５の凹凸促進ガスである酸素を添加した混合ガ
スの２種類を用いた。ガス圧力２ｔｏｒｒ、放電出力密
度０．３Ｗ／ｃｍ2 で３０分で行った。このイオン衝撃
処理で表３に示す凸部が形成された。
基材の表面粗さはＲｚ０．５μｍとした。イオン衝撃用
ガスとしてヘリウムガスのみ、ヘリウムガスに混合割合
０．００５の凹凸促進ガスである酸素を添加した混合ガ
スの２種類を用いた。ガス圧力２ｔｏｒｒ、放電出力密
度０．３Ｗ／ｃｍ2 で３０分で行った。このイオン衝撃
処理で表３に示す凸部が形成された。
【００３０】この後、プラズマＣＶＤ法により基材表面
にＤＬＣ膜を形成した。膜厚さは１μｍであった。密着
性評価した結果を表３に示す。ただし、基材が軟質なア
ルミ合金を用いたため、通常のスクラッチ試験では基材
が大きく塑性変形し、膜の剥離荷重が決定できないた
め、微少荷重のスクラッチ試験機を用いて評価した。な
お、表３中試料３−１が比較例に、試料３−２が実施例
に該当する。 この実施例３でも、試料３−１と試料３−２を比較する
ことにより、凹凸形成ガスのみで形成した試料３−１よ
り、凹凸形成ガスと凹凸促進ガスとの混合ガスを用いた
本発明の試料３−２が高い凸部面積率を達成でき、密着
性も比較例の試料３−１に比べ４０ｍＮと高いことがわ
かる。
にＤＬＣ膜を形成した。膜厚さは１μｍであった。密着
性評価した結果を表３に示す。ただし、基材が軟質なア
ルミ合金を用いたため、通常のスクラッチ試験では基材
が大きく塑性変形し、膜の剥離荷重が決定できないた
め、微少荷重のスクラッチ試験機を用いて評価した。な
お、表３中試料３−１が比較例に、試料３−２が実施例
に該当する。 この実施例３でも、試料３−１と試料３−２を比較する
ことにより、凹凸形成ガスのみで形成した試料３−１よ
り、凹凸形成ガスと凹凸促進ガスとの混合ガスを用いた
本発明の試料３−２が高い凸部面積率を達成でき、密着
性も比較例の試料３−１に比べ４０ｍＮと高いことがわ
かる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太刀川 英男 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 奥村 望 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 森 英視 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 南口 経昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (3)
- 【請求項１】 基材の被覆すべき表面に予め希ガス及び
水素の一種類以上を含む凹凸形成ガスと窒素、炭素及び
酸素の一種類以上を含む凹凸促進ガスとの混合ガスを用
いてイオン衝撃し、平均高さが１０〜１００ｎｍの範
囲、平均の幅が１０〜３００ｎｍの範囲にある凸部を形
成して凹凸面とする第１工程と、 該凹凸面上に被覆膜を形成する第２工程と、を有するこ
とを特徴とする被覆部材の製造方法。 - 【請求項２】 前記凹凸促進ガス／前記凹凸形成ガスは
０．０００１〜０．５である請求項１記載の被覆部材の
製造方法。 - 【請求項３】 前記凹凸面のうち前記凸部のしめる面積
は３０％以上である請求項１記載の被覆部材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12113498A JPH11310876A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 被覆部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12113498A JPH11310876A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 被覆部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11310876A true JPH11310876A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=14803724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12113498A Pending JPH11310876A (ja) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | 被覆部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11310876A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332571A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Denso Corp | ガソリン潤滑摺動部材 |
| CN1331376C (zh) * | 2003-10-06 | 2007-08-08 | Fcm株式会社 | 导电性片材、采用其的制品及其制造方法 |
-
1998
- 1998-04-30 JP JP12113498A patent/JPH11310876A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332571A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Denso Corp | ガソリン潤滑摺動部材 |
| CN1331376C (zh) * | 2003-10-06 | 2007-08-08 | Fcm株式会社 | 导电性片材、采用其的制品及其制造方法 |
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