JPS60258462A - 表面硬化された軟質金属基材 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は表面硬化された軟質金属基材例えば銅、アルミ
ニウム、ステンレス、ニッケル基合金ニ関するものであ
る。

（発明の背景） 銅、アルミニウム、ステンレス、ニッケル基合金等の軟
質金属基材は、表面硬度が不十分であるために、表面に
窒化チタン（ＴｔＮ）の如き硬質セラミック被膜を真空
蒸着することは公知である。（例えば、特開昭５６−８
４４６４、同５６−８４４６７、同５７−５０３２４、
同５７−５７８６８、同５８−１０７３、同５８−５２
４７８、同５８−６４３７８診照）。

ところが、これらの硬質セラミック被膜は、それ自体厚
くつけるか、あるいは基材の上に予め厚い硬質メッキを
施こしておかなければ、十分な硬度を示し得ない。伺故
なうば、一般にミクロン単位の薄い被膜の硬度は、下地
基材の硬度に影響されるからである。

他方、より精密な機器をめる声は益々高まりつつあり、
それに伴ない、より精密な寸法精度や表面精度を有する
軟質金属基材がめられている。

しかしながら、正確な寸法精度及び表面精度で製作され
た軟質金属基材に厚いメッキや硬質セラミック被膜を形
成すると、精度が低下する恐れがある。

（発明の目的ン 従って、本発明の目的はより薄い硬質セラミック被膜を
形成し、しかも、表面硬度のより向上した軟質金属基材
を提供することにある。

（発明の概要） 本発明者らは鋭意研究の結果、種類の異なる硬質セラミ
ック被膜を多層に重ねると、それぞれ同じ膜厚の単層膜
に比べて表面硬度が著しく向上すること、基材の種類に
よって硬質セラミック被膜の基材に対する密着性に差が
あること（注：密着性が悪いと、剥れ易く、実質的に表
面硬度の向上に役立たない）を見い出し、本発明を成す
るに至った。

即ち、本発明は第一に銅、銅合金、アルミニウムまたは
アルミニウム合金から選ばれた軟質金属基材の表面に多
層硬質被膜を形成してなる表面硬化された軟質金属基材
に於いて、前記多層硬質被膜の前記基材側から数えて１
層目がＴｉＮ、Ｎ、ＮまたはｆｉＪ１２０Ｂ薄膜からな
り、２層目がＴｉＮ、ＡＡＮ、Ａ１２０ｇまたはＢ、Ｃ
から選ばれ、かつ１層目とは異なる物質の薄膜からなる
ことを特徴とする表面硬化された軟質金属基材を提供す
る。

各１−の硬質セラミンク膜自体は既に知られており、例
えば真空蒸溜、イオンブレーティング、スパッタリング
、化学蒸着（ＣＶ　Ｄ　）　７ｊ：どの真空薄膜形成技
術によって形成される。

本発明では種類の異なる硬質セラミンク被膜の多層膜を
特徴としているが、多層膜の構造は２層に限らず３層以
上でもよい。ただ、基材との密着性から考えて、各層の
膜厚は、いずれも１μｍ以下特に０．１〜１μｍとする
ことが好ましい。そうすれば、全体でも余り厚くならず
、基材の精度を低下させることがない。

なお、各層の膜厚を０１１μｍ以下にするとほぼ透明に
なるので下地が透けて見える。

また、基材との密着性、表面硬度及び層間密着性の上か
らは、 第１層　−第２層 ＴｉＮ　−Ａｔ！、Ｎ ＴｉＮ　−Ｂ、Ｃ ＭＮ　−ＴｉＮ ＭＮ　−Ｂ、Ｃ ｋｌ、Ｏ，−ＴｉＮ の組み合わせが好ましい。

更に本発明は第二にステンレスまたはニッケル基合金か
ら選ばれた軟質金属基材の表面に多層硬質被膜を形成し
てなる表面硬化された軟質金属基材に於いて、前記多層
硬質被膜の前記基材側から数えて１層目がＴｉＮ、ＡＩ
ＮまたはＭ、０３薄膜からなり、２層目がＴｉＮまたは
／Ｖ　Ｎ　から選ばれ、かつ１層目と異なる物質の薄膜
からなることを特徴とする表面硬化された軟質金属基材
を提供する。

ここに於いても、多層膜は２層又は３層以上の構造を有
しており、各層及び全体の膜厚も前述の通りである。

ただ、基材との密着性表向硬度及びＩ−間密着性の点か
らは、 第１層　−第２層 ＡＡＮ　−ＴｉＮ ＡＭ、０３　−　ＴｉＮ ＴｉＮ　−ＡＩ！Ｎ の組み合わせが好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１） 軟質金属基材として界面精度を０．１μｍに研磨したＭ
合金（ＪＩＳ：Ａ３０５６）を選び、基板温度：室温、
Ａｒガス圧：　６　ＸＩＯ’−８Ｔｏｒｒ、蒸着時間：
２０分の条件でマグネトロンスパッタリングを行ない、
第１層として膜厚０．２μｍのＡｉＮ膜を形成させ、次
に基板温度：室温、Ａｒ　ガス圧＝５×１０””Ｔｏｒ
ｒ、蒸着時間：４０分の条件でマグネトロンスパッタリ
ングを行ない、第２層として膜厚０゜２μｍのＴｉＮ膜
を形成させた。

得られた２層硬質セラミック被膜の表面も基材と同一の
表面精度を有していた。

（比較例１ａ） 比較のために、同種のＡ１合金に実施例１と同様に膜厚
０，４μｍのＡＡＮ単層膜を形成させた。

（比較例１ｂ） 比較のために、同様のＭ合金に実施例１と同様に膜厚０
．４μｍのＴｉＮ単層膜を形成させた。

（試験例１） 前記実施例及び比較例で得られた「表面硬化されたＭ合
金基材」について、表面硬度及び密着性を測定した。

（イ）表面硬度：マイクロビンカース硬度計を使用し、
荷重ｌｏｇで測定した。測定は各試験 片について５回行ない最高のデータ を下記第１表に記す。

（ロ）密着性：　荷重をかけた引っかき試験を行ない、
荷重を１００ｐずつ増加させて、試 験を繰り返し、膜が剥離したときの 荷重■を密着性のデータとして下記 第１表に示す。

（実施例２〜４並びに比較例２ａ〜４ａ及び２Ｆ：。

〜４ｂ） 実施例１及び比較例１ａ、ｌｂとほぼ同様にして、各種
硬質セラミック多層膜及び単層膜を同種のＭ合金基材に
形成させたところ、いずれも被膜は基材と同一の表面精
度を有していた。

これらの被膜について試験例１に従い表面硬度及び密着
性を測定したので、この結果を第１表に示す。

第１表（Ｍ合金基材） （実施例５） 軟質金属基材として表面精度を０．０２μｍに研磨した
ステンレス材（ＳＵＳ３０４）を選び、基板温度：室温
、Ａｒ　ガス圧；６ｘ　１Ｏ−８Ｔｏｒｒ、蒸着時間２
６５分の条件でマグネトロンスパッタリングを行ない第
１層として膜厚０．２μｍの／ｕＮ膜を形成させ、続い
て基板温度：。室温、Ａｒ　ガス圧＝５ＸＩＯＴＯｒｒ
、蒸着時間＝３０分の条件でマグネトロンスパッタリン
グを行ない第２層として膜厚０゜２μｍのＴｉＮ　膜を
形成させた。

得られたＭ、Ｎ／ＴｉＮ　の２層硬質セラミンク被膜は
、基材と同一の表面精度を有していた。

（比較例５ａ） 比較のために同種のステンレス基材に実施例５と同様に
膜厚０．４μｍのＵＮ単層膜を形成させた。

（比較例５ｂ） 比較のために同種のステンレス基材に実施例５と同様に
膜厚０．４μｍのＴｉＮ単層膜を形成させた。

更に前記実施例５及び比較例５ａ、５ｂとほぼ同様にし
て各種硬質セラミンク多層膜及び単層膜を同種のステン
レス基材上に形成させたところ、いずれも基材と同一の
表面精度を有していた。

得られた被膜について試験例１に従い表面硬度及び密着
性を調べたので、この結果を次の第２表に示す。

第２表（ステンレス基材） （発明の効果） 以上の通り、本発明によれば表面硬度の著しく向上した
軟質金属基材が得られ、その結果同一の表面硬度を示す
単層硬質セラミック被膜に比べれば、被膜を薄くするこ
とができるので、それだけ基材の精度を低下させること
がない。

出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡　辺　隆　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金
   から選ばれた軟質金属基材の表面に多層硬質被膜を形成
   してなる表面硬化された軟質金属基材に於いて、 前記多層硬質被膜の前記基材側から数えて１層目がＴｉ
   Ｎ　人ＩＮまたはＭ２Ｏ，薄膜からなシ、２層目がＴｉ
   Ｎ、ＡｉＮ、Ａｊρ８またはＢ４Ｃから選ばれ、かつ１
   層目とは異なる物質の薄膜からなることを特徴とする表
   面硬化された軟質金属基材。 ２　ステンレスまたはニッケル基合金から選ばれた軟質
   金属基材の表面に多層硬質被膜を形成してなる表面硬化
   された軟質金属基材に於いて、前記多層硬質被膜の前記
   基材側から数えて１層目がＴＩＮ、ＡｌＮまたはＭ、０
   ．薄膜からなり、２層目がＴｉＮ　ｉたはＡｔＮから選
   ばれ、かつ１層目と異なる物質の薄膜からなることを特
   徴とする表面硬化された軟質金属基材。 ３　前記薄膜がいずれも１μｍ以下の膜厚を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   軟質金属基材。