JPS60106960A - 無秩序コ−テイング及び該コ−テイングの形成方法並びに該コ−テイングを施された工具を使用する工作物機械加工方法 - 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】 本発明Ｌ、コーティングに係わり１％に摩擦あるＩ／に
拡損傷を蒙る表面に施されるコーティング、並びに切削
、形削力及び研削に使用される工具のためのコーティン
グに係わる。

従来、消耗する工具等の物品は、成る種の、ｅラメータ
を制御することにより様々な硬度、平滑度及び消耗特性
を付与して製造されてきた。例えば、焼入れ前の鋼の加
工及び形削り用の工具線、非常に硬い１ルチンサイトが
形成されるほどの量の炭紫を含有した鋼から製造され得
る。よル複雑な組成において炭素含量及び合金含量を変
化させれば、不変形鋼、耐衝撃鋼、熱間加工鋼、あるい
は高速度鋼がもたらされ得る。このような鋼の幾種類か
には、チタン、バナジウム、モリブデン、タングステン
及びクロムなどの合金元素が用いられる。

これらの元素は炭素に対する親和力が大きく、耐摩耗性
の硬い金属炭化物を形成する。しかし多くの場合、その
硬度及び／ｌたけ平滑度を改善するコーティングを表面
に具えた工具を提供することが望ましい。このこり、は
特に、例えば工具寿命の廻長もしく鉱生産性の向上が望
まれる場合、あるい轄焼入鋼の形削り及び加工を行なう
必要がある場合について指摘されるｏしかし多くの種類
の耐摩耗コーティング鉱、適用の際に高温ｔ−要するの
で多種の基板＠科に対して使用不能であり、なぜならそ
のような高温下でＬ基板の特性が甚だしく変化する恐れ
があるからである・他の種類のフーティング紘、作業条
件下において基板に十分付着しな−。

即ち、比較的低温で適用され得、基板特性に重大な変化
をもたらさない耐摩耗コーティングが必要とされる。工
具のような物品のために、その寿命を延長する耐摩耗コ
ーティングが必要であ夛、また改善された付着特性及び
破断耐性を有する耐摩耗コーティングも必要である。

本発明の広範な一局面によって、優れた耐摩耗性を呈示
する無秩序ホウ素炭素コーティングが提供される。本明
細書中耐摩耗性の概念に鉱、浸食、酸化、腐食、摩耗及
び同様の現象に対する耐性が包含される。他の物品表面
との接触などによって摩耗する工具その他の物品は、そ
の耐用年数を延長するべく無秩序なホウ素炭素材料でコ
ートされ得る。コーティングは無秩序な炭化ホウ素が、
または無秩序なホウ素及び炭素の混合物であシ得る。

即ち本発明は、基板上に形成され、無秩序なホウ素炭素
の層を特徴とするコーティングの提供を目的の一つとす
る。

本発明はまた、基板に無秩序なホウ素炭素の層を−ｙｔ
ｓｓジットすることを特徴とするコーティング形成方法
の提供も目的とする。

コーティングは工具のような物品かまたは他の基板の表
面上に薄層として形成され、好ましく拡炭化ホウ素のコ
ーティングを含む。本明細書の文中１基板”と１物品”
と鉱相互に置換えられ得、かつこれらの概念に鉱本発明
のコーティング以外の１９または複数種のコーティング
も包含され得る。

本発明により無秩序なホウ素炭素でコートされた工具は
通常優れた硬度特性及び平滑度特性を有し、その結果工
具の寿命紘延長され、また特別の適用に応じて、工具で
加工される部品または工作物の表面仕上けが改良される
。

無秩序コーティング紘アモルファス、多結晶質（広範な
秩序を欠いた）、微晶質、あるいはこれらの相の、任意
の組合せでの混合であル得る。

好ましくは、コーティングの組成は ＸＣＩ−Ｘ であり、ここで′Ｂ″はホウ素を、Ｃ″は炭素を表わし
、また”ｘ”及び１−ｘ”は各々コーティング中に存在
するホウ素及び炭素の相対量を表わしておル、″ｌｘ″
紘約０．６０〜約０．９０である。

前記範囲外の相対量のホウ素及び炭素から成る無秩序コ
ーティングも、本発明の範囲内に含まれる。

コーティングは無秩序な炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）であるこ
とが最も好ましい。即ち、化学量論的であるコーティン
グ同様非化学量論的なコーティングも本発明によって包
含される。

本発明のコーティングは、形成時に無秩序化される。無
秩序な耐摩耗すなわち耐損耗コーティング線単−相の結
晶質コーティングよりも良好に機能すると考えられる。

無秩序コーティングで扛基板表面とコーティングとの拡
散結合が単−相の結晶質コーティングの場合よりも生じ
易く、その結果付着がより良好となり得る。無秩序材料
はまた、破断面を伝播させ得る広め格子平面を欠き、通
常比較的大きい変形力にも破断面を生起させることなく
耐え得る。このような材料は通常単−相の結晶材料より
も、腐食及び酸化のような有害な化学的攻撃を蒙シにく
い。上記の諸利点は、アモルファスであるかもしく線実
質的にアモルファスであるコーティングにおいてよ少完
全に実現されると考えられる。

本発明によれば、非化学量論的である無秩序な耐消耗コ
ーティングが提供され、このコーティングの組成におけ
るホウ素及び炭素の量は所望の特性を達成するべく調節
され得、その際コーティングの付着性、耐摩耗性あるい
はその他の特性に有害な影響を及ぼし得る、非無秩序材
料中に存在するような広い格子平面の形成線回避される
。

無秩序コーティングの形成には、あらゆる適当な方法が
用いられ得る。コーティング形成の一方法は、スパッタ
リングによる。ス／耐ツタリング性比較的低り基板温度
（通常例えば約２００℃以下）で実施され得るので、コ
ーティング線基板材料の特性に重大な変化を生じること
なく形成され得、向上した耐摩耗性と優れた平滑度とを
有する表面を提供する。従って本発明は特に、例えば工
具鋼及びタングステンカーバイドのような材料のコート
に有用であり、なぜならそのような材料の緒特性は本発
明コーティングでの処理の際の温度によって劣化しない
からである。低い基板温度でのスパッタリングによって
、無秩序状態のコーティングの形成も可能となる。

コーティング線工具表面もしくは基板表面に連続的な薄
層として形成され得、その際コーティングの厚みが比較
的薄くされ得、かつ厳密に制御され得るので、工具の寸
法が甚だしく変化することはない。コーティングを既に
具備してｂるかまたは未だ具備していない工具を使用に
供した後肢工具に本発明コーティングが適用され得、そ
れによって所望の公差が得られるか、または工具上で既
に摩耗した材料に替わシ新しいコーティングが機能する
。即ち本発明によって、廃棄されるはずの工具の再使用
が可能となる。

本発明によるコーティングは基板表面上に直接適用され
得、その際例えば損傷あるｂは摩擦を蒙る工具または他
の表面上で有用な、優れた付着性を発揮する。本発明の
コーティングは優れた付着性を有し得るので、付着用コ
ーティングもしくは層は必要無い。好ましくは、コーテ
ィング蝶連続している。

本発明の無秩序ホウ素炭素コーティングは更に、比較的
不活性かつ安定で、例えば湿気及び熱に晒される結果と
しての品質劣化に対する十分な耐性を有することでも特
徴付けられ得る。

本発明の別の局面によって、基板の少なくとも一部を覆
う耐摩耗コーティングとを含むコートされた物品が提供
される。上記コーティングは、先に述べたホウ素炭素の
無秩序コーティングである。

本発明の更に別の局面によって耐摩耗ホウ素炭素コーテ
ィングの形成方法が提供され、この方法は上述の通常方
法に類似し、基板に無秩序なホウ素炭素の層をデポジッ
トすることを含む。上記無秩序なホウ素炭素の層状、先
に述べたものと同様である。

本発明のなお別の局面によって、工作物の機械加工方法
が提供される。本明細書中゛機械加工”（乃至加工及び
工作）という語は広義に用いられておシ、非限定的に切
削、研削、形削り、研磨、リーマ仕上げ、旋削、ドリル
加工、ブローチ削シ、刃付は等を包含している。この機
械加工方法は、少なくとも一部分即ち加工刃あるいは加
工面を本発明による耐摩耗ホウ素炭素コーティングでコ
−トされた、例えば工具のような物品で工作物を加工す
ることを含む。

本発明の他の局面によれば、無秩序ホウ素炭素コーティ
ングは装飾用コーティングとしても有用である。無秩序
ホウ素炭素コーティングは、高い光沢を有し、かつ美し
い灰色を呈することによって特徴付けられ得る。このよ
うなコーティングは無論、良好な耐摩耗性も呈示する。

コーティングの色は、コーティング中に存在するホウ素
及び炭素の相対量に依存する。炭素を比較的多量に有す
るコーティングは、炭素がより少ないコーティングに比
べて濃い灰色を呈する。

ある程度までは、コーティングの厚みがコーティングの
灰色度を決定する。コーティングの光学濃度は、該コー
ティングの厚みがそれ以上増しても光学濃度の著しい増
大がもたらされないある一定の値に達するまで前記厚み
と関連する。

一般に、コーティングが適用される基板表面の滑らかさ
がコーティングの光沢に影響する。普通表面を滑らかに
するほど、よシ光沢のあるコーティングが得られる。従
って高光沢のコーティングが所望である場合は、基板表
面を比較的滑らかにするべきである。

コーティングは実質的に炭素とホウ素のみを含有するこ
とが好ましいが、少量の不純物が＃ユホ常に存在すると
了解されるべきである。更に、所望の色、光沢または耐
摩耗性を損わないものであれば、炭素以外の元素あるい
Ｌ化合物がコーチインク中に存在してもよい。

本発明のコーティングは更に、比較的不活性かつ安定で
、例えば紫外線に晒される結果としての変色に対する十
分な耐性を有することでも特徴刊けられ得る。前記コー
ティングは化学的攻撃に対しても良好な耐性を示す。

本発明コーティングが装飾用に用いられる場合、その厚
みは通常耐摩耗用のコーティングよりも薄いが、所望で
あればよシ厚いコーティングも装飾用として使用され得
る。

本発明の無秩序コーティングは好ましくはスノぐツタリ
ングによって形成されるが、適当な接着性と物理的結合
性とを有する無秩序なホウ素炭素コーティングの形成が
可能な如何なる方法を使用してもよい。好ましいタイプ
のスパッタリングはバイアス電圧を用いるｄｃマグネト
ロンスパッタリングである。スパッタリングを用いると
比較的低温でコーチづングを設けることができ、このた
め比較的高温度を要する別の方法よりも基板特性に影響
を与え難い。

スパッタリングデポジションは当業者に公知の普及しｌ
こ方法であるが、本発明の利点を最も良く発揮させるに
はコートすべき表面の特定幾何学形状に適応したスパッ
タリング法を用いて所望のコーティングを形成するのが
有利である。通常は、スパッタリングによるコーティン
グの形成中に基板にｄｃ又はｒｆバイアスをかける。バ
イアスは、基板上に形成されたコーティングの接着性を
向上させ、コーティング内の応力を低減し、コーティン
グの密度を増加する。基板の幾何学形は、特定用途に対
して最も好ましいスパッタリング法を決定するための１
つの要因となる。

スパッタデポジション以前に、工具又は基板のコートす
べき表面部分を原子的に清浄な表面にしておくことが重
要である（本明細書中での６基板”なる用語は、本発明
のコーティングを一層又は複数層含まない工具又は基板
の部分を意味する）。

これＫよシ、基板表面に接着する均一コーティングが容
易に形成される。原子的に清浄なスパッタリング用表面
を与えるために幾つかの方法が当業者に公知であシ、こ
れらの方法のいずれを使用してもよい。下記の表面調整
方法は単なる例として示されたものであシ、本発明を限
定すると解釈されてはならない。

原子的に洗浄な基板表面を準備するだめの１つの方法に
よれば、基板を塩素化炭化水素脱脂剤で脱脂する。次に
、基板をメタノールですすぎ、プラズマエツチング又は
ドライケミカルエツチングで処理する。プラズマエツチ
ングを採用する場合、好ましくは四フッ化炭素の加きフ
ッ素化キャリヤーガスを使用する。キャリヤーガスが分
解してフッ素化を生じ、このフッ素が基板表面を洗浄す
る。

原子的に清浄なコーティング用表面を与えるための最終
ステップで社、アルゴンプラズマ中でスパッタエツチン
グを行なう。

基板又は少くともコートすべき基板部分を原子的に清浄
な表面にした後に、コーティングを形成し得る。

装飾用に蝋通常、高光沢コーティングが望まれる。この
ような場合、表面が比較的滑らかであるのが好ましい。

滑らかな表面では高光沢コーティングが形成され易いと
考えられるからである。成る穏の表面は既に滑らかであ
シ処理は全く不要である。表面をよシ滑らかにしたいな
らば、適当な如何なる処置を用いてもよい。例えば１表
面を研磨してもよく、又は、表面に、熱可塑性もしくは
熱硬化性ポリマー樹脂の如きポリマー材料又は比較的滑
らかな表面を与える別の材料から成る１つ以上の層をゾ
レコードしてもよい。このようなポリマー材料の例とし
て、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂がある。研磨とプレ
コート層形成との双方を組合せて用いてもよい。

一般に、コーティングはスパッタリングによって形成さ
れる。好ましいスパッタリング条件は、表面の幾何学形
と所望の微細構造のタイプとに左右される。しかし乍ら
一般的には、特に損耗が考えられる多くの用途に於いて
杜、コーティングの表面が滑らかであるのが望ましい。

無秩序コーティングの内部微細構造は柱状でもよく又は
柱状でなくてもよい。ある種の用途では、柱状表面をも
つコーティングが望まれる。

柱状微細構造を生成したい場合、柱状微細構造を生成す
る当業者に公知のいかなるタイプのスパッタリング法も
使用し得る。柱状微細構造を生成するための１つの方法
では、基板に十分なバイアス電圧を印加して柱状微細構
造の形成を生起せしめる。成る種のコーティング材料及
び／又状基板の幾何字形次第では、高いバイアス電圧を
用いても尚、柱状微細構造が形成されない場合がある。

当県者に公知の始＜、バイアススパッタリングはデポジ
ション中に基板上で負バイアス電圧を維持するプロセス
である。

基板にバイアス電圧を印加させることによってコーティ
ングの密度と純度と接着性と内部応力とをコントロール
し得る。一般には、バイアス電圧の印加によって、密度
と純度と接着性とが増加しコーティングの内部応力が減
少する傾向を示す。

基板に印加するバイアス電圧をスパッタリング中に所望
のシーケンスで変更し得る。基板の幾何学形状と所望の
微細構造とに基いて好ましいバイアスシーケンスを選択
し得る。複雑な付形物又は比較的高いアスペクト比（約
２．０以上）をもつ表面では（アスペクト比とは、表面
の幅に対する巨視的深度の比、例えば平坦面のアスペク
ト比は０であシ、幅に等しい探さのくほみをもつ表面の
アスペクト比はｌである）、先ず比較的低いバイアス電
圧（例えば約−１００乃至−２００Ｖ）でコーティング
材料を基板にスノｑツタし、完全な被覆を確保するのが
望ましい。次にバイアス電圧を比較的高い値に上ける（
例えば、約−１０００乃至−２５００Ｖ）。バイアス電
圧を漸増（傾斜増加）させてもよく又社逓増（ステップ
増加）させてもよい。このようなバイアス電圧を使用す
ると、接着性がよシ大きく内部応力がよシ小さい低密度
高純度のコーティングの形成が促進され、同時に柱状構
造の成長が促進される。一般に柱状微細構造によって接
着性が向上すると考えられておシ、これは該措造が基板
に機械的に定着するためであると推測されている。比較
的高いナスペクト比を有する表面にコーティングを形成
する場合は、コーティングの外側面を形成するときに、
コーティングの内側部分の形成に用いたバイアス電圧と
同じバイアス電圧を使用し得る。但し、コーティングの
外側面が清らかであることを望む場合には、デポジショ
ンの終期にバイアス電圧を（例えば通常は約−１００乃
至−２００ｖまで）下げるか又は除去する。この操作に
よって滑らかな表面が形成され得る。

アスペクト比的０．５乃至約２．０の表面の場合、一般
には−５００乃至−１０００Ｖのほぼ一定のバイアス電
圧でコーティングをスパッタするのが好ましい。より高
い電圧の使用も可能である。コーティングの外側部分に
関しては、比較的滑らかな表面を所望する場合、バイア
ス電圧を適宜調整する必要がある。

比較的低いアスペクト比（０乃至約０．５）を有する表
面の場合、バイアス電圧を最初に高くしく約−１０００
乃至、−２５００Ｖ）次にステップ式もしくは傾斜式に
低電圧（約−１００乃至−２００Ｖ）まで下降させるか
、又状、除去するのが好ましい。

この場合にも、バイアス電圧の減少又は除去を通常はコ
ーティングのデポジションの終ＭＫ行なう。

バイアス電圧を漸減させるか又は比較的低いバイアス電
圧を用いると、比較的滑らかな表面が形成され易い。こ
のような表面は一般に減摩性が大きい。このことは多く
の場合に望ましい。

基板を比較的低温（一般には例えば約２００℃以下）に
維持してス／耐ツタリングを実施するので、基板材料の
％注の有意変化を生じること無くコーティングを形成す
ることができ、しかも、耐損耗性が向上しすぐれた減摩
性を有する表面が得られる。従って、本発明のコーティ
ングによって特に有効にコートされる材料としては、工
具鋼、アルミニウム、シンテユウ、クロム、ニッケル、
タングステンカー・々イｒ％飾結カーバイド、黒鉛、ガ
ラス、天然及び合成ポリマーがあシ、また、例えば高温
度で好ましくない影響を受けるような別の材料基板があ
る。本発明の処理温度ではこれらの材料の特性が劣化し
ない。基板を低温に維持して行なわれるスフ９ツタリン
グでは更に、無秩序状態のコーティングを形成し得る。

本発明はまた。基板組成に関わ９無く、高精度で寸法法
めされた基板をコートするのに適している。

ス／Ｑツタリングによって無秩序コーティングを形成す
る際、仁のような無秩序コーティングが形成され易いよ
うに、一般に社基板表面温度を約２００℃未満、通常紘
約１００℃又はそれ以下に維持してスノッタリングを実
施する。従って、本発明のコーティング社比較的低温で
形成され得る。ターゲットの蒸発、融解又状それ以外の
好ましくない劣化を阻止するために通常はターゲットも
冷却される。その結果、例えば工具表面に、寸法、硬度
及び曲げ破断強さの如き工具の物性を有意に変化させな
いでコーティングが設けられる。一般には、無秩序コー
ティングの形成を阻害するような基板温度、ターゲット
組成、デポジション速度、ガス圧＃ｉｆＩ！月すべきで
なり６ 装飾用の場合、コーティングの膜厚を変化させることが
でき、必要な最小膜厚紘存在しない。しかし乍ら約２０
００λ乃至約５０００λ（１０，０００λ＝１μｍ）の
範囲の膜厚が好ましい。膜厚がよシ薄いとコーティング
がよフ透明になりコーティングの灰色度が小さくなる。

５０００λより厚いコーティングの使用も可能であるが
、装飾用ではコストが制約要因になるであろう。コーテ
ィングが実質的に不透明になるだけの十分な膜厚を有す
るのが好ましい。

耐損耗性についてＬ通常紘、膜厚約１乃至約８μ用のコ
ーティングを形成するのが好ましい。工具用の好ましい
膜厚状通常、約２．５μｍである。

高い許容差が必要な用途では特に約８μｍを上回る膜厚
のコーティングは好ましくない。基板表面の幾例学形が
比較的簡単であるか複雑であるかに従って、前記の妬き
ガイドラインに従ってスパッタリング法を選択する。

本文中に記載のコーティング及び方法は、工具がこのコ
ーティングを備えるか備えないかに関わ９無く工具に対
して使用することができる。例えば、本発明によるコー
ティングを１つ以上有する工具が、使用されて摩耗する
か又は所望の許容範囲を超えたときに、本発明による同
種コーティング又は別種のコーティングを工具に形成し
て工具寿命を延長することも可能である。また、本発明
のコーティングを以前には備えていなかった工具にコー
ティングを形成することも可能である。このようにして
、普通なら廃却される筈の工具が再生される。

れ得る数種の加工品を示す。

第１図は、本発明によってコートされ得る歯車ハブ１０
を示す。歯車ハブ１０は径方向に伸びる複数個の歯１２
を有しておシ、複雑な表面の１例である。

第２図は、側面１６と斜面１８とを有するインサート工
具１４の斜視図である。基板たるインサートエ＾の全面
に無秩序炭化ホウ素から成る耐損耗性コーティングをコ
ートスル。

第３図は、支持ビン２０の斜視図である。支持ビン２０
紘、ホウ素炭素の耐損耗性コーティングによるコート処
理が可能な比較的単純な表面の１例である。

第４図は、径方向に伸びる複数個の歯２４から成る歯車
成形バイト２２である。歯車成形ノ９イト２２１−ｊ、
本発明の方法及びコーティングの使用に適した比較的複
雑な表面の別の例である・第５図乃至紀７図は、本発明
のコーティングを主として装飾用に使用し得るいくつか
の加工品を示す。コーティングを適用し得る加工品の種
類に事実上の制約が無いこと、これらの図面が単なる代
表例であること社勿論理解されよう。第５回状、本発明
のコーティング８を表面に有し得る自動車のスチール製
パンパ２６を示す。コーティング２８は、実質的にアモ
ルファスの炭素ホウ素から成る灰色の薄層であシ膜厚約
２０００乃至約５ｏｏｏ　Ｘであシ、光沢度が高い。

第６図は、表面に本発明のコーティング３２を有し得る
自動車ドアのプラスチック製ロックボタン３０を示す。

＠７図は、本発明のコーティング３６を有する給水栓３
４を示す。

コーティングを装飾用に使用する場合、コーティングの
上に保護オーバーコート層を設けてもよい。多くの用途
では、保護オー７９−コートが実質的に透明で明澄であ
る。必要ならばオーバーコートを着色してもよい。ホウ
素炭素コーティングを好ましくない程度まで劣化させな
いような材料を使用し得る。例えに、熱可塑性又は熱硬
化性のポリマー樹脂を使用し得る。適当なポリマー樹脂
を広範囲の材料グループから選択することができ、この
グループに含まれる材料として、例えに、ポリウレタン
、ビニルポリマー、塩化ビニリデンと酢酸ビニルとのコ
ポリマー、塩化ビニリデンとアクリロニトリドとのコポ
リマー、塩化ビニルと酢酸ビニルとのコポリマー、ポリ
カーボネット、ポリアミド、エステル、ＡＢ８コポリマ
ー等がある。

これらの材料はまた、表面をよシ滑らかにするために基
板に設けるプレコートとして使用するにも適シている。

オーバーコート層又はプレコート層を設けるために適当
な任意の方法を使用し得る。このような方法として例え
は、スプレー法、ブラシ法、ローラーコート法、浸漬法
、スピンコード法、Ｘ空蒸着、電解、静電スプレー等が
ある。

第８図は、本発明の無秩序ホウ素炭素コーティング４０
を有する基板の一部の拡大断面図である。

コーティング４００表面に薄い保護オーバーコート層４
２を設けた。層４２はコーティング４ｏを衝撃から保護
する機能を果す。

保護オーバーコート４２は実質的に透明なポリマー樹脂
である。

一般に１本発明の炭化ホウ素コーティングのＫＨＮ（５
０Ｆ）硬度は、成る程度の微品質材料を含む実質的にア
モルファスの膜厚５０μの（炭化ホウ素）ニアーティｙ
グについて測定すると約４．７００ゆ／−である。

無秩序コーティングの膜厚は一般に比較的薄いので、普
通に使用される膜厚を直接測定することはできない。コ
ーティングの膜厚が上記の例よシ薄い場合にもほぼ同じ
硬度が維持されると予想される。、また、本発明のコー
ティングは比較的硬いにも関わらず、一般にすぐれた耐
摩耗性を示す。このため、本発明で処理された工具は寿
命が長く、しかも、このような工具で工作された部品の
表面仕上が改良される。

本発明及びその利点は、以下の実施例からよル完全に理
解されよう。

実施例　ｌ 純度９９チの結晶質Ｂ、Ｃ粉末をホットプレスして形成
したターゲットを用いｄａマグネトｏンスパッタリング
によって本発明の無秩序コーティングを形成した。ター
ゲットを支持板にシルバーエポキシ結合し、先ずｄｃ３
００ｗを６時間与えてデポジションを開始し、次にｒｆ
５００ｗを２時間与え、次に３０分を喪して最終的にｄ
Ｃ１０５０ｗに到達せしめ、この電圧を更に３０分維持
してプレクリーン処理した。膜厚約５０μｍの炭素ホウ
素コーティングが形成された。Ｘ線回折データによれば
、コーティングは実質的にアモルファスで成る程度の微
品質材料を含んでいた。

水差熱分析によれは、無秩序炭化ホウ素コーティングの
結晶化温度猷約１２８０ｔｌｌ’であった。

実施例２ ９９％純度の結晶質Ｂ４Ｃ粉末をホットプレスして形成
したターゲットを用い、ｄａマグネトロンスノ？ツメリ
ングによって本発明のアモルファスホウ素炭素コーティ
ングを形成した。Ｍ２高速鋼一本旋盤バイトとＭ７高速
鋼ドリルとにコーティングを形成した。先ず原子的に清
浄な表面を与えるため罠、工具をｄａエッチし、次にア
モルファスホウ素炭素コーティングを形成した。最初に
６μアルゴンのガス圧と５００Ｖのｄａバイアス電圧と
を用いたｄｃマグネトロンスノｑツタリングによって膜
厚の約４０％まで；−ティングを形成し、次に２５０　
Ｖのｄｃバイアス電圧で残シのコーティングをデポジッ
トした。各工具毎のコーティングの総膜厚は約３．２μ
ｍであった。ｘ＃！回析テストによれば、コーティング
はアモルファスであった。

コーティングを設けた工具と設けなかった工具との寿命
を比較するために旋盤バイトとドリルとをテストした。

旋盤バイトを冷間圧延しｆｃ１０４０鋼の削シ作業に用
いた。ドリルをプリネル硬度数２１９乃至２３９の粗鋳
鉄板の孔明テストに用いた。

切削テスト及び孔明テストのいずれでも潤滑剤を使用し
なかった。

旋盤バイトは、送シ速度ｏ、ｏｏｓインチ（約０．０２
ｃｍ　）　／回転で速度１７０ンイート（約５ｉｍ）／
分で使用した。削）の深さは０．０５０インチ（約０．
１２５０）であった。アモルフコ−ティン前素コーティ
ングを備えた旋盤バイトの耐用寿命は、同条件下で使用
されたコーティングをもたない同槌旋盤−９イトの寿命
の４倍であった。

孔明テストでは、ドリルの先端とショルダとを完全に侵
入させて厚み％インチ（約１．２５　ｃｍ　）の粗鋳鉄
板に貝通孔を設けた。送シ速度は０．００８３インチ（
約０．０２１　ｃｍ　）　／回転であった。突発故障が
生じるまでの開孔数を工具寿命の基準とした。孔明テス
トで以下の結果が得られた。

１２０　３ １３０　４ １５０　６ １７０　１２ 前記結果よシ、本発明のコーティングを有する工具を使
用するとコーティングをもたない工具に比べて、かな〕
の改良が得られることが明らかでらる。

実施例３ ステンレススチール板に本発明のアそル７アスホウ素炭
素コーティングを設けた。実施例２０手順でステンレス
スチール板にコーティングを形成した。コーティングの
膜厚は約３．２μｍであった。

コーティングを設けたステンレススチール板を相対温度
約８８−及び温度約３３Ｃの大気に曝した。大気との接
触を５６日間以上続けても、コーティングの明らかな剥
離、劣化又は付着性の低下社生じなかった。

実施例４ ステンレススチール板を実施例３と同様にコードンタ。

コードンたステンレススチール板Ｋ　切削流体の還流蒸
気を作用させた。

蒸気の温度を約１０００に維持し、蒸気との接触を８時
間維持した。

切削流体は、細菌増殖を制御するために使用されるイオ
ウ及び塩素系の添加剤を含んでいた。テスト後のコーテ
ィングに肉眼で見える変化は生じなかった。

実施例５ 本発男に従ｖａｄｃマグネトロンスパッタリングによっ
てクロム給水栓にホウ素炭素コーディングを形成した。

コーテイｌ／扛膜厚約ｔｏ、ｏｏｏ　Ｘであシ光沢のあ
る美しい灰色を有していた。スチールクールでこすって
もコーティングに肉眼で見える掻き傷は生じなかった。

スパッタリングの使用とターゲット組成の適切な選択と
によって所望の割合のホウ累炭素の無鉄。

序コーティングを形成し得る。また、互いに異なる元素
又は組成から成る多数ターゲットを使用することも可能
でちる。前記実施例では無秩序コーティング材料を生じ
させるためにスパッタリング法を用いたが、本発明はス
パッタリングに限定はされない。所望の程度の無秩序（
アモルファス、多晶質、微品質又はこれらの任意の組合
せ）を有するコーディングを形成するような任意の方法
を使ハル得る。１アモルファス”なる用語は、長距離無
秩序を有する材料を意味するが、材料が短距離又は中距
離秩序を有していてもよく、また時には結晶質介在物が
成る程度混在していてもよい。

本発明のコーティングは、工具等の耐損耗性の向上のた
め又社装飾のための用途に限定はされな一０非限定例と
して例えｄ、軸受、エンジン部品、取付部品の如き摩耗
し易い表面及び摩擦又は摩耗が先じるような別のデバイ
スに本発明を使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本発明方法を用いてコートされ得
る燻々の加工品の概略説明図、第８図は別の透明コーテ
ィングが重ねて適用された本発明のコーティングの断面
図である。 １０・・・歯車ハブ、１４・・・インサート工具、四・
・・ピ　ン、２２・・・歯車成形バイト、％・・・パン
パ、　（支）・・・ロックボタン、舅゛°給　水橙Ｏａ
ｎ人　エナー５’−、ｉ、、ｌ、：Ａ’ニーＡｄ：、、
’−７にイセスインコー　−７＋／← 代理人　弁理士　口　！！　雄 第１頁の続き ０発　明　者　ジエームズ・ドミニツ　アメリカ合；り
・フラスツク　トン・２２７４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　基板上に形成されるコーティングであって、無
   秩序なホウ素炭素の層を特徴とするコーティング。 （２）　スフ９ツタリングによって形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のコーティング。 （３１ｄａマグネトロンス／ｑツタリングによって形成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   コーティング０ （４）　コーティングの少なくとも一部がノリアススノ
   ｑツタリングによって形成されることｔ−Ｗ徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のコー
   ティング。 （５）少なくとも途中でバイアス電圧を使用するｄｃマ
   グネ）ａンスパッタリングによって形成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載のコーティング。 （６）無秩序なホウ素炭素がアモルファス材料を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいず
   れかに記載のコーティング。 （７）　無秩序なホウ素脚素が多結晶材料を含むことを
   特徴とする特許請求の範囲ｆ４１項乃至第６項のいずれ
   かに記載のコーティング。 （８）無秩序なホウ素炭素が微結晶材料を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のｂずれかに
   記載のコーティング。 （９）無秩序表ホウ素炭素が実質的にアモルファスであ
   ることｔ−特徴とする特許請求の範囲第１ｇ４乃至第５
   ＪＪの込ずれかに記載のコーティング。 Ｑｌ　無秩序な縦比ホウ素を含むことを％黴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記載のコーテ
   ィング。 （Ｉｌｌ　原子比率ＢＸＣ□−エ　に基づく組成を有し
   、その際Ｘは約０．６０〜約０．９０であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれかに記
   載のコーティング。 ａり　基板に無秩序なホウ素炭素の層をデポジットする
   ことを特徴とするコーティング形成方法。 （１３デポジション法がスパッタリングを含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方法。 α滲　デポジション法がｄａマグネトロンスパッタリン
   グを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
   載の方法。 （へ）少すくとも一部がバイアススパッタリングによっ
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ２ＪＪに記載の方法。 ｕｅ　デポジション法がノ櫂イアス電圧を用いるｄａマ
   グネトロンス／Ｑツタリングを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１２項に記載の方法。 ａ７）無秩序なホウ素炭素がアモルファス材料を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第１６項の
   いずれかに記載の方法。 舖　無秩序なホウ素炭素が多結晶材料を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項乃至第１７項のいずれか
   に記載の方法。 ａ−無秩序なホウ素炭素が微結晶材料を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項乃至第１８項のいずれか
   に記載の方法。 （至）無秩序なホウ素炭素が実質的にアモルファスであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第１６
   項の−ずれかに記載の方法。 ＱＤ　無秩序な炭化ホウ素を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１２項乃至第１６Ｊｊｊのいずれかに記載
   の方法。 （２）　コーティングが原子比率ＢｘＣ１−Ｘに基づく
   組成を有し、その際Ｘは約０．６０〜約０．９０である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第２１項
   のいずれかに記載の方法・ （ハ）　コーティングの厚みが約０．２０〜約８マイク
   ロメートルであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ２項乃至第２１項のめずれかに記載の方法Ｏ （財）工作物を機械加工する方法であって、加工面の少
   なくとも一部に無秩序なホウ素炭素の層を含む耐消耗コ
   ーティングを施された工具で工作物を加工することを特
   徴とする機械加工方法。 に）工具のコーティングがスパッタリングによって形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２４項に
   記載の方法◎ （１）　工具のコーティングの無秩序なホウ素炭素材料
   がアモルファス相、微結晶相及び多結晶相から成るグル
   ープから選択される少なくとも１１１の相を含むことｔ
   −特徴とする特許請求の範囲第２４項また線第２５項に
   記載の方法。 匈　工具のコーティングが無秩序な炭化ホウ素を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２４項乃至第２６項の
   いずれかに記載の方法。 （２）工具のコーティングが原子比率ＢｘＣ１□に基づ
   く組成を有し、その際Ｘは約０．６０〜０．９０である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２４項乃至第２７Ｊ
   Ｊのいずれかに記載の方法。