JPS6320913B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6320913B2 JPS6320913B2 JP23040285A JP23040285A JPS6320913B2 JP S6320913 B2 JPS6320913 B2 JP S6320913B2 JP 23040285 A JP23040285 A JP 23040285A JP 23040285 A JP23040285 A JP 23040285A JP S6320913 B2 JPS6320913 B2 JP S6320913B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermionic
- thermionic emission
- emission member
- heated
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、熱電子放射部材で反応性ガスを加
熱活性化することによつて、基体の表面に固体被
膜を析出形成させる所謂化学蒸着装置（CVD）
に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、例えば、切削工具および耐摩耗工具のよ
うな超硬工具などを製造するに当つて、基体表面
に人工ダイヤモンド、炭化チタン、窒化チタン、
炭窒化チタン、炭酸化チタン、酸化アルミニウム
等の硬質被膜を析出形成させるのに上記の化学蒸
着装置が利用されており、それには、例えば人工
ダイヤモンド被膜の析出形成を例にとつて説明す
ると、第６図に概略断面図で示されているよう
に、石英製反応容器１内の上部に開口する反応性
ガス導入管２から流入する、主として炭化水素と
水素とからなる反応性ガスを、熱電子放射部材と
しての例えば金属タングステン製フイラメント３
および台板４上に支持された基体５の周囲を通し
て下方に流し、この間反応容器１内の雰囲気圧力
を0.1〜300torrに維持するとともに、交流電源部
６から供給される電力でフイラメント３を1500〜
2500℃に加熱して、反応性ガスの加熱活性化と、
このフイラメント３から所定の間隔をあけて配置
された基体表面の300〜1300℃の範囲内の温度へ
の加熱をはかり、この状態で所望のダイヤモンド
被膜形成反応を所定時間起させて、前記基体５の
表面にダイヤモンド被膜を析出形成させている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような固体被膜形成装置では、析出した被
膜の結晶性が劣る上に、その結晶性が変動しやす
くて再現性に欠けるため、例えばWC基超硬合金
を母材とし、これに前記のような硬質被膜を被覆
してなる切削工具では、この被膜の結晶性が悪い
と、切削中にその被膜の剥離や被削材の溶着が起
り易く、所望の品質を備えた製品を安定して得る
ことができないという問題があつた。 〔研究に基づく知見事項〕 そこで、本発明者等は、このような問題を解決
するために種々研究を重ねた結果、(1) 析出する
被膜（以下、蒸着膜ともいう）の結晶性が一定
しないで悪化するのは、熱電子放射部材から出
る熱電子の放射状態が安定しないところに起因
し、この不安定な熱電子の放射状態は、前述の
第６図に示されるように、この熱電子放射部材
が直接交流電源部と接続しているために、この
電源部の影響をそのまま受けることによつて起
り、例えば、この電源部によつて熱電子放射部
材の両端に印加される電圧が変動すると、それ
に応じて熱電子の放射状態が変化すること、 (2) 前述のような蒸着膜の析出形成装置において
は、熱電子放射部材から基体へ向うガスの流れ
やこの熱電子放射部材にかかる交流電圧等によ
つて、熱電子放射部材から飛び出した熱電子が
基体に到着することで熱電子放射部材と基体と
の間で電流が流れ、この状態は熱電子放射部材
に直流のバイアス電圧をかけた状態に相当し、
このような見掛上の電圧は熱電子放射部材にか
かる交流電圧によつて変動し、前述の熱電子放
射状態を左右するが、熱電子放射部材と交流電
源部とを、変圧器を介して接続し、かつこの変
圧器の熱電子放射部材側の巻線にタツプをとつ
て、このタツプを接地すると、前述のバスアス
電圧が安定する結果、熱電子放射状態が安定す
ること、 を見出した。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、上記知見に基づいて発明されたも
ので、交流電源部から供給される電力によつて熱
電子放射部材から基体へ向つて熱電子を放射させ
る化学蒸着装置において、その基体表面に析出形
成される固体被膜の結晶性を良好な状態に安定し
て保持することを目的とし、反応性ガスが流入す
る反応容器内に設けられ、交流電源部から供給さ
れる電力で加熱される熱電子放射部材と、 前記熱電子放射部材と所定間隔を隔てて前記反
応容器内に装入配置された基体を備え、 前記熱電子放射部材により加熱活性化された前
記反応性ガスの反応に基いて生成する固体材料
を、同じく前記熱電子放射部材により加熱された
基体の表面に析出付着させて固体被膜を析出形成
する装置において、 前記熱電子放射部材と前記交流電源部とを、変
圧器を介して接続し、かつこの変圧記の前記熱電
子放射部材側回路の巻線に設けたタツプを接地し
てなる固体被膜の析出形成装置に特徴を有するも
のである。 〔発明の具体的な説明〕 この発明の装置は、第１図に示されるように、
交流電源部６と熱電子放射部材３との間に変圧器
７を設け、その変圧器７の熱電子放射部材３側
（二次側）の巻線７ａから引出したタツプ８を接
地したところに特徴を有し、このような手段によ
つて熱電子放射部材３にかかる前記見掛上のバイ
アス電圧は安定化し、このとき、タツプ８を、図
の８′で示すように、前記巻線７ａの一端に付け
て熱電子放射部材３の一端をアース電位に落す
と、その他端に印加電圧がかかり、熱電子放射部
材３のアース部分と、本来アース電位に保たれて
いる基体５との間では電位差が無くなるのに対し
て、熱電子放射部材３の他端と基体５の間には、
印加した交流電圧がそつくりかかつて、熱電子放
射部材にかかる交流電圧の不均一性が顕著になる
のに対し、図の８″で示すように、前記変圧器巻
線７ａの中央にタツプ８をとつてこれをアースし
た場合は、熱電子放射部材の中央部がアース電位
になり、この熱電子放射部材３の両端に、印加電
圧の半分の電圧が正負逆向きに交互にかかる状態
になつて電圧が片寄つて熱電子放射部材３にかか
る前記の状態が回避され、熱電子放射部材３と基
体５との間の電位差が比較的均一にならされるの
で、タツプ８を取り付ける位置は前記巻線７ａの
なるべく中央寄りが好ましく、その中央部が最も
好ましい。 〔実施例および実施例に基づく効果〕 ついで、この発明の装置をダイヤモンド被膜の
形成を例にあげて比較例と対比しながら説明す
る。 第１図に示される装置において、反応容器１：
外径50mmを有する石英製反応容器、熱電子放射部
材３：金属タングステン製フイラメント、基体
５：10mm×10mm×１mmの寸法を有する金属タング
ステン板、フイラメント３と基体５の表面との間
隔：30mm、変圧器７：一次側と二次側との電圧比
が１：１となる容量10KVAの変圧器、タツプ位
置：二次側巻線の中央部、とし、かつ反応条件を
第１表に示されるように設定して、前記タングス
テン板５の表面に化学蒸着により人工ダイ
熱活性化することによつて、基体の表面に固体被
膜を析出形成させる所謂化学蒸着装置（CVD）
に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、例えば、切削工具および耐摩耗工具のよ
うな超硬工具などを製造するに当つて、基体表面
に人工ダイヤモンド、炭化チタン、窒化チタン、
炭窒化チタン、炭酸化チタン、酸化アルミニウム
等の硬質被膜を析出形成させるのに上記の化学蒸
着装置が利用されており、それには、例えば人工
ダイヤモンド被膜の析出形成を例にとつて説明す
ると、第６図に概略断面図で示されているよう
に、石英製反応容器１内の上部に開口する反応性
ガス導入管２から流入する、主として炭化水素と
水素とからなる反応性ガスを、熱電子放射部材と
しての例えば金属タングステン製フイラメント３
および台板４上に支持された基体５の周囲を通し
て下方に流し、この間反応容器１内の雰囲気圧力
を0.1〜300torrに維持するとともに、交流電源部
６から供給される電力でフイラメント３を1500〜
2500℃に加熱して、反応性ガスの加熱活性化と、
このフイラメント３から所定の間隔をあけて配置
された基体表面の300〜1300℃の範囲内の温度へ
の加熱をはかり、この状態で所望のダイヤモンド
被膜形成反応を所定時間起させて、前記基体５の
表面にダイヤモンド被膜を析出形成させている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような固体被膜形成装置では、析出した被
膜の結晶性が劣る上に、その結晶性が変動しやす
くて再現性に欠けるため、例えばWC基超硬合金
を母材とし、これに前記のような硬質被膜を被覆
してなる切削工具では、この被膜の結晶性が悪い
と、切削中にその被膜の剥離や被削材の溶着が起
り易く、所望の品質を備えた製品を安定して得る
ことができないという問題があつた。 〔研究に基づく知見事項〕 そこで、本発明者等は、このような問題を解決
するために種々研究を重ねた結果、(1) 析出する
被膜（以下、蒸着膜ともいう）の結晶性が一定
しないで悪化するのは、熱電子放射部材から出
る熱電子の放射状態が安定しないところに起因
し、この不安定な熱電子の放射状態は、前述の
第６図に示されるように、この熱電子放射部材
が直接交流電源部と接続しているために、この
電源部の影響をそのまま受けることによつて起
り、例えば、この電源部によつて熱電子放射部
材の両端に印加される電圧が変動すると、それ
に応じて熱電子の放射状態が変化すること、 (2) 前述のような蒸着膜の析出形成装置において
は、熱電子放射部材から基体へ向うガスの流れ
やこの熱電子放射部材にかかる交流電圧等によ
つて、熱電子放射部材から飛び出した熱電子が
基体に到着することで熱電子放射部材と基体と
の間で電流が流れ、この状態は熱電子放射部材
に直流のバイアス電圧をかけた状態に相当し、
このような見掛上の電圧は熱電子放射部材にか
かる交流電圧によつて変動し、前述の熱電子放
射状態を左右するが、熱電子放射部材と交流電
源部とを、変圧器を介して接続し、かつこの変
圧器の熱電子放射部材側の巻線にタツプをとつ
て、このタツプを接地すると、前述のバスアス
電圧が安定する結果、熱電子放射状態が安定す
ること、 を見出した。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、上記知見に基づいて発明されたも
ので、交流電源部から供給される電力によつて熱
電子放射部材から基体へ向つて熱電子を放射させ
る化学蒸着装置において、その基体表面に析出形
成される固体被膜の結晶性を良好な状態に安定し
て保持することを目的とし、反応性ガスが流入す
る反応容器内に設けられ、交流電源部から供給さ
れる電力で加熱される熱電子放射部材と、 前記熱電子放射部材と所定間隔を隔てて前記反
応容器内に装入配置された基体を備え、 前記熱電子放射部材により加熱活性化された前
記反応性ガスの反応に基いて生成する固体材料
を、同じく前記熱電子放射部材により加熱された
基体の表面に析出付着させて固体被膜を析出形成
する装置において、 前記熱電子放射部材と前記交流電源部とを、変
圧器を介して接続し、かつこの変圧記の前記熱電
子放射部材側回路の巻線に設けたタツプを接地し
てなる固体被膜の析出形成装置に特徴を有するも
のである。 〔発明の具体的な説明〕 この発明の装置は、第１図に示されるように、
交流電源部６と熱電子放射部材３との間に変圧器
７を設け、その変圧器７の熱電子放射部材３側
（二次側）の巻線７ａから引出したタツプ８を接
地したところに特徴を有し、このような手段によ
つて熱電子放射部材３にかかる前記見掛上のバイ
アス電圧は安定化し、このとき、タツプ８を、図
の８′で示すように、前記巻線７ａの一端に付け
て熱電子放射部材３の一端をアース電位に落す
と、その他端に印加電圧がかかり、熱電子放射部
材３のアース部分と、本来アース電位に保たれて
いる基体５との間では電位差が無くなるのに対し
て、熱電子放射部材３の他端と基体５の間には、
印加した交流電圧がそつくりかかつて、熱電子放
射部材にかかる交流電圧の不均一性が顕著になる
のに対し、図の８″で示すように、前記変圧器巻
線７ａの中央にタツプ８をとつてこれをアースし
た場合は、熱電子放射部材の中央部がアース電位
になり、この熱電子放射部材３の両端に、印加電
圧の半分の電圧が正負逆向きに交互にかかる状態
になつて電圧が片寄つて熱電子放射部材３にかか
る前記の状態が回避され、熱電子放射部材３と基
体５との間の電位差が比較的均一にならされるの
で、タツプ８を取り付ける位置は前記巻線７ａの
なるべく中央寄りが好ましく、その中央部が最も
好ましい。 〔実施例および実施例に基づく効果〕 ついで、この発明の装置をダイヤモンド被膜の
形成を例にあげて比較例と対比しながら説明す
る。 第１図に示される装置において、反応容器１：
外径50mmを有する石英製反応容器、熱電子放射部
材３：金属タングステン製フイラメント、基体
５：10mm×10mm×１mmの寸法を有する金属タング
ステン板、フイラメント３と基体５の表面との間
隔：30mm、変圧器７：一次側と二次側との電圧比
が１：１となる容量10KVAの変圧器、タツプ位
置：二次側巻線の中央部、とし、かつ反応条件を
第１表に示されるように設定して、前記タングス
テン板５の表面に化学蒸着により人工ダイ
以上述べた説明から明らかなように、この発明
の装置によると、熱電子の放射状態を安定化させ
て、結晶性の優れた蒸着膜を基体の上に安定した
状態で析出形成できるので、品質の優れた固体被
膜が再現性よく被覆された種々の部材、例えばス
ローアウエイチツプ、ミニチユアドリル、エンド
ミル等を提供することができ、これらの部材の品
質や性能を向上できるという、産業上有用な効果
が得られる。
の装置によると、熱電子の放射状態を安定化させ
て、結晶性の優れた蒸着膜を基体の上に安定した
状態で析出形成できるので、品質の優れた固体被
膜が再現性よく被覆された種々の部材、例えばス
ローアウエイチツプ、ミニチユアドリル、エンド
ミル等を提供することができ、これらの部材の品
質や性能を向上できるという、産業上有用な効果
が得られる。
第１図はこの発明の装置を設明するための概要
図、第２図および第３図はダイヤモンド蒸着膜の
走査顕微鏡写真図、第４図および第５図はラマン
スペクトル図、そして第６図は従来装置を説明す
るための概要図である。 図において、１……反応容器、２……反応性ガ
ス導入管、３……熱電子放射部材、４……台板、
５……基体、６……交流電源部、７……変圧器、
８……タツプ。
図、第２図および第３図はダイヤモンド蒸着膜の
走査顕微鏡写真図、第４図および第５図はラマン
スペクトル図、そして第６図は従来装置を説明す
るための概要図である。 図において、１……反応容器、２……反応性ガ
ス導入管、３……熱電子放射部材、４……台板、
５……基体、６……交流電源部、７……変圧器、
８……タツプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応性ガスが流入する反応容器内に設けら
れ、交流電源部から供給される電力で加熱される
熱電子放射部材と、 前記熱電子放射部材と所定間隔を隔てて前記反
応容器内に装入配置された基体を備え、 前記熱電子放射部材により加熱活性化された前
記反応性ガスの反応に基いて生成する固体材料
を、同じく前記熱電子放射部材により加熱された
基体の表面に析出付着させて固体被膜を析出形成
する装置において、 前記熱電子放射部材と前記交流電源部とを、変
圧器を介して接続し、かつこの変圧器の前記熱電
子放射部材側回路の巻線に設けたタツプを接地す
ることを特徴とする固体被膜の析出形成装置。 ２ 前記タツプが、前記変圧器の熱電子放射部材
側回路の巻線の中央部に設けられていることを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の固体被
膜の析出形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23040285A JPS6289872A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 固体被膜の析出形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23040285A JPS6289872A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 固体被膜の析出形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289872A JPS6289872A (ja) | 1987-04-24 |
| JPS6320913B2 true JPS6320913B2 (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=16907317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23040285A Granted JPS6289872A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 固体被膜の析出形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289872A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5079031A (en) * | 1988-03-22 | 1992-01-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus and method for forming thin films |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP23040285A patent/JPS6289872A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289872A (ja) | 1987-04-24 |
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