JPS6362862A - Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉＮ被覆品の製造方法 - Google Patents
Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉＮ被覆品の製造方法Info
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- JPS6362862A JPS6362862A JP20642086A JP20642086A JPS6362862A JP S6362862 A JPS6362862 A JP S6362862A JP 20642086 A JP20642086 A JP 20642086A JP 20642086 A JP20642086 A JP 20642086A JP S6362862 A JPS6362862 A JP S6362862A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＴｉ及びＴｉ合合材材料セラミック被覆技術に
係°す、特に耐摩耗部品等の母材表面に硬質のセラミッ
ク被覆層を密着性よく形成する技術に関する。
係°す、特に耐摩耗部品等の母材表面に硬質のセラミッ
ク被覆層を密着性よく形成する技術に関する。
（従来の技術）
Ｔｉ又はＴｉ合金のチタン材料は、軽量で強度／重量比
が優れ、耐食性が優れている等の性質を利用して構造用
材料、耐食材料等として使用されているが、硬度がＨｖ
２００〜３００と比較的低く。
が優れ、耐食性が優れている等の性質を利用して構造用
材料、耐食材料等として使用されているが、硬度がＨｖ
２００〜３００と比較的低く。
また摩擦係数が０．５〜０．６と大きいため、特に摺動
部の機械部品に使用した場合、焼付きが発生し、摩耗も
大きいという問題がある。
部の機械部品に使用した場合、焼付きが発生し、摩耗も
大きいという問題がある。
そこで、焼付きを防止するため、表面硬化処理が実施さ
れている。例えば、チタン表面を窒化する方法として侵
入型元素硬化法があり、この方法は母材を窒化ガス中に
８００〜１０００℃の高温で長時間保持することにより
チタン表面を窒化処理する方法である。しかし、この窒
化法はチタンの変態点（純Ｔｉの場合、８８２℃）前後
の高温で処理するために結晶構造が変態したり或いは変
形が生ずる等の問題がある。
れている。例えば、チタン表面を窒化する方法として侵
入型元素硬化法があり、この方法は母材を窒化ガス中に
８００〜１０００℃の高温で長時間保持することにより
チタン表面を窒化処理する方法である。しかし、この窒
化法はチタンの変態点（純Ｔｉの場合、８８２℃）前後
の高温で処理するために結晶構造が変態したり或いは変
形が生ずる等の問題がある。
一方、チタン材料を高温に保持する必要がない表面硬化
法として、低温プロセスであるイオン窒化や溶融蒸着型
イオンブレーティング法（ＨＣＤ法）によりセラミック
コーティングする方法があるが、加熱すると高真空中で
あってもチタン表面が酸化しやすいためにコーティング
皮膜の密着性が悪く、剥離しやすく健全なコーテイング
膜を形成することが困難であった。
法として、低温プロセスであるイオン窒化や溶融蒸着型
イオンブレーティング法（ＨＣＤ法）によりセラミック
コーティングする方法があるが、加熱すると高真空中で
あってもチタン表面が酸化しやすいためにコーティング
皮膜の密着性が悪く、剥離しやすく健全なコーテイング
膜を形成することが困難であった。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされ
たものであって、チタン材料の結晶構造の変態や変形を
生ずることなく硬質被覆層を密着性よく形成し得る技術
を提供することを目的とするものである。
たものであって、チタン材料の結晶構造の変態や変形を
生ずることなく硬質被覆層を密着性よく形成し得る技術
を提供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明者は、チタン材料の高
温処理を必要としない低温プロセスのイオンブレーティ
ングにより硬質皮膜であるＴｉＮ被覆層を形成する方法
について種々研究した結果、アーク蒸発法において、母
材のチタン材料と同一の金属であるＴｉイオンによりス
パッタリングするＴｉボンバードを行うことにより、Ｔ
ｉＮ被覆層の密着性を顕著に向上させることができるこ
とを見い出し１本発明をなしたものである。
温処理を必要としない低温プロセスのイオンブレーティ
ングにより硬質皮膜であるＴｉＮ被覆層を形成する方法
について種々研究した結果、アーク蒸発法において、母
材のチタン材料と同一の金属であるＴｉイオンによりス
パッタリングするＴｉボンバードを行うことにより、Ｔ
ｉＮ被覆層の密着性を顕著に向上させることができるこ
とを見い出し１本発明をなしたものである。
すなわち、本発明に係るＴｉ及びＴｉ合金のセラミック
被覆品はＴｉ又はＴｉ合金からなる母材の表面にＴｉ付
着層を介してＴｉＮ被覆層が形成されていることを特徴
とするものであり、その製造方法は、Ｔｉ又はＴｉ合金
からなる母材表面に表面硬化層を形成するに際し、まず
アーク蒸発法にてＴｉボンバードを行って酸化膜等の表
層を除去すると共にＴｉ付着層を形成し、次いでＴｉＮ
コーティングによりＴｉＮ被覆層を形成することを特徴
とするものである。
被覆品はＴｉ又はＴｉ合金からなる母材の表面にＴｉ付
着層を介してＴｉＮ被覆層が形成されていることを特徴
とするものであり、その製造方法は、Ｔｉ又はＴｉ合金
からなる母材表面に表面硬化層を形成するに際し、まず
アーク蒸発法にてＴｉボンバードを行って酸化膜等の表
層を除去すると共にＴｉ付着層を形成し、次いでＴｉＮ
コーティングによりＴｉＮ被覆層を形成することを特徴
とするものである。
以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
（実施例）
本発明法におけるアーク蒸発法（又はアーク蒸発型イオ
ンブレーティング法）は物理蒸着法（ＰＶＤ）の１種で
、第１図に示すような装置によりワーク表面に硬質被覆
層を形成する方法である。
ンブレーティング法）は物理蒸着法（ＰＶＤ）の１種で
、第１図に示すような装置によりワーク表面に硬質被覆
層を形成する方法である。
同図において、１は真空槽であり、この真空槽内にワー
ク２を回転台４上に配置し、入口９より反応ガスを導入
しつつ蒸発させる金属（陰極）３とワーク２の間にアー
ク直流電源７にてアーク放電を発生させることにより、
ワーク２の表面に被覆層が形成される。なお、図中、６
はバイアス直流電源、５はトリガー、８は赤外線表面温
度計、１０は排気口、１１はヒータである。
ク２を回転台４上に配置し、入口９より反応ガスを導入
しつつ蒸発させる金属（陰極）３とワーク２の間にアー
ク直流電源７にてアーク放電を発生させることにより、
ワーク２の表面に被覆層が形成される。なお、図中、６
はバイアス直流電源、５はトリガー、８は赤外線表面温
度計、１０は排気口、１１はヒータである。
上記構成の装置により実施されるアーク蒸発法はＴｉボ
ンバード工程とＴｉＮコーティング工程とからなり、そ
の手順の一例を示すと以下のとうりである。
ンバード工程とＴｉＮコーティング工程とからなり、そ
の手順の一例を示すと以下のとうりである。
（１） まず、ワーク２としてＴｉ又はＴｉ合金から
なる加工物を取付け、真空槽１内を１×１Ｏ−４Ｔ ｏ
ｒｒ以下に真空排気する。
なる加工物を取付け、真空槽１内を１×１Ｏ−４Ｔ ｏ
ｒｒ以下に真空排気する。
（２） また、ヒータ１１をオンにしてワーク２を４
００℃に加熱し、１０〜３０分間保持して真空加熱する
。なお、この工程は省略してもよい。
００℃に加熱し、１０〜３０分間保持して真空加熱する
。なお、この工程は省略してもよい。
（３）真空排気後又は真空加熱したときはヒータ１１を
オフにして後、バイアス直流電源６によりワーク２に−
６００〜−１０００Ｖを印加し、Ｔｉカソード３のトリ
ガー５を起動してアーク放電を開始するとＴｉイオンが
発生し、チタン又はチタン合金のワーク２の表面をＴｉ
イオンにてスパッタクリーニングする。このときの真空
度は１０″″Ｓ〜１０ ”” Ｔ ｏｒｒの高真空とし
、これによりワークの表面酸化膜等の表層を完全に除去
することができる。
オフにして後、バイアス直流電源６によりワーク２に−
６００〜−１０００Ｖを印加し、Ｔｉカソード３のトリ
ガー５を起動してアーク放電を開始するとＴｉイオンが
発生し、チタン又はチタン合金のワーク２の表面をＴｉ
イオンにてスパッタクリーニングする。このときの真空
度は１０″″Ｓ〜１０ ”” Ｔ ｏｒｒの高真空とし
、これによりワークの表面酸化膜等の表層を完全に除去
することができる。
表面温度計８にてワーク温度が４５０〜５００℃に達し
たことを確認した後、アーク電源７をオフにする。この
とき、ワーク表層に非常に薄いＴｉ付着層が形成される
。このＴｉ付着層はワーク表面下５００Ａ程度の深さで
Ｔｉミキシング部を有し、ミキシングされたＴｉがワー
ク表面及び表面下の酸素をトラップし、極めてクリーン
なボンバード層が形成される。
たことを確認した後、アーク電源７をオフにする。この
とき、ワーク表層に非常に薄いＴｉ付着層が形成される
。このＴｉ付着層はワーク表面下５００Ａ程度の深さで
Ｔｉミキシング部を有し、ミキシングされたＴｉがワー
ク表面及び表面下の酸素をトラップし、極めてクリーン
なボンバード層が形成される。
（４） スパッタクリーニング後、バイアス電圧を−
５０〜−３００ｖに下げ、入口９がらＮ２ガスを０．０
１〜０．０４Ｔｏｒｒまで導入する。そしてＴｉカソー
ド３のアーク放電を発生させる。これによりワーク２の
表面にＴｉＮ被覆層が付着ヵよく形成される。
５０〜−３００ｖに下げ、入口９がらＮ２ガスを０．０
１〜０．０４Ｔｏｒｒまで導入する。そしてＴｉカソー
ド３のアーク放電を発生させる。これによりワーク２の
表面にＴｉＮ被覆層が付着ヵよく形成される。
（５） 所定の時間後、全てをオフにし、ワーク２を
冷却する。
冷却する。
以上の工程により、Ｔｉ又はＴｉ合金加工物の表面にＴ
ｉ付着層（ミキシング層）を介してＴｉＮ被覆層が形成
されるのでＴｉＮ被覆層の付着性は非常に優れており、
また処理温度が従来の窒化法よりも低温であるのでＴｉ
又はＴｉ合金母材の結晶構造の変態や変形なども発生し
ない。
ｉ付着層（ミキシング層）を介してＴｉＮ被覆層が形成
されるのでＴｉＮ被覆層の付着性は非常に優れており、
また処理温度が従来の窒化法よりも低温であるのでＴｉ
又はＴｉ合金母材の結晶構造の変態や変形なども発生し
ない。
なお、比較のために、従来のＨＣＤ法によってＴｉＮ被
覆層を形成したチタン加工物について剥離試験を行い、
目視検査したところ、剥離率は７０〜８０％であったの
に対し、本実施例によるチタン加工物については剥離率
は０％であった。これは、従来のＨＣＤ法等の場合には
、本発明の場合のように母材とＴｉＮ被覆層の間に母材
と同一金属のＴｉ付着層乃至ミキシング部が存在せず。
覆層を形成したチタン加工物について剥離試験を行い、
目視検査したところ、剥離率は７０〜８０％であったの
に対し、本実施例によるチタン加工物については剥離率
は０％であった。これは、従来のＨＣＤ法等の場合には
、本発明の場合のように母材とＴｉＮ被覆層の間に母材
と同一金属のＴｉ付着層乃至ミキシング部が存在せず。
母材表層の酸化膜等を完全に除去できないためである。
（発明の効果）
以上詳述したように１本発明によれば、アーク蒸発法に
よりＴｉ付着層を介してＴ ｉ Ｎの硬質被覆層をＴｉ
又はＴｉ合金母材の表面に形成するので、Ｔ ｉ Ｎ被
覆層の付着力が極めて優れており、しかも母材の結晶構
造の変態や変形等も発生しないので、耐摩耗部品として
のＴｉ及びＴｉ合金のコーテイング品の製造に好適であ
る。
よりＴｉ付着層を介してＴ ｉ Ｎの硬質被覆層をＴｉ
又はＴｉ合金母材の表面に形成するので、Ｔ ｉ Ｎ被
覆層の付着力が極めて優れており、しかも母材の結晶構
造の変態や変形等も発生しないので、耐摩耗部品として
のＴｉ及びＴｉ合金のコーテイング品の製造に好適であ
る。
第１図は本発明法の実施に用いるアーク蒸発型イオンブ
レーティング装置の一例を示す説明断面図である。 １・・・真空槽、２・・・ワーク（Ｔｉ又はＴｉ合金）
、３・・・蒸発させる金属（Ｔｉカソード）、４・・・
回転台。 ５・・・トリガー、６・・・バイアス直流電源、７・・
・アーク直流電源、８・・・赤外線表面温度計、９・・
・反応ガス入口、１ｏ・・・排気口。
レーティング装置の一例を示す説明断面図である。 １・・・真空槽、２・・・ワーク（Ｔｉ又はＴｉ合金）
、３・・・蒸発させる金属（Ｔｉカソード）、４・・・
回転台。 ５・・・トリガー、６・・・バイアス直流電源、７・・
・アーク直流電源、８・・・赤外線表面温度計、９・・
・反応ガス入口、１ｏ・・・排気口。
Claims (2)
- （１）Ｔｉ又はＴｉ合金からなる母材の表面にＴｉ付着
層を介してＴｉＮ被覆層が形成されていることを特徴と
するＴｉ及びＴｉ合金のセラミック被覆品。 - （２）Ｔｉ又はＴｉ合金からなる母材表面に表面硬化層
を形成するに際し、まずアーク蒸発法にてＴｉボンバー
ドを行って酸化膜等の表層を除去すると共にＴｉ付着層
を形成し、次いでＴｉＮコーティングによりＴｉＮ被覆
層を形成することを特徴とするＴｉ及びＴｉ合金のセラ
ミック被覆品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20642086A JPS6362862A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉＮ被覆品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20642086A JPS6362862A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉＮ被覆品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362862A true JPS6362862A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH029104B2 JPH029104B2 (ja) | 1990-02-28 |
Family
ID=16523080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20642086A Granted JPS6362862A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉＮ被覆品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362862A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280553A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-20 | Shimadzu Corp | 薄膜製造方法 |
| US5485259A (en) * | 1993-07-19 | 1996-01-16 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fusing device |
| US5619315A (en) * | 1993-12-29 | 1997-04-08 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing apparatus using a coated elastic member for use in an image forming apparatus |
| US5700546A (en) * | 1994-05-30 | 1997-12-23 | Ebara Corporation | Seal or bearing |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6886239B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2021-06-16 | 株式会社Ｎｂｃメッシュテック | 粉体付着抑制チタン部材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50157269A (ja) * | 1974-06-10 | 1975-12-19 | ||
| JPS52149275A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-12 | Tsuneo Nishida | Casing parts for golden colored portable articles |
-
1986
- 1986-09-02 JP JP20642086A patent/JPS6362862A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50157269A (ja) * | 1974-06-10 | 1975-12-19 | ||
| JPS52149275A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-12 | Tsuneo Nishida | Casing parts for golden colored portable articles |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0280553A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-03-20 | Shimadzu Corp | 薄膜製造方法 |
| US5485259A (en) * | 1993-07-19 | 1996-01-16 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fusing device |
| US5619315A (en) * | 1993-12-29 | 1997-04-08 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Fixing apparatus using a coated elastic member for use in an image forming apparatus |
| US5700546A (en) * | 1994-05-30 | 1997-12-23 | Ebara Corporation | Seal or bearing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH029104B2 (ja) | 1990-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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