JPS6362865A - イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 - Google Patents
イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法Info
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- JPS6362865A JPS6362865A JP20686186A JP20686186A JPS6362865A JP S6362865 A JPS6362865 A JP S6362865A JP 20686186 A JP20686186 A JP 20686186A JP 20686186 A JP20686186 A JP 20686186A JP S6362865 A JPS6362865 A JP S6362865A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ＨＣＤ型イオンプレーティングによりＴｉＮ
を基板上にコーティングし、装飾性、密着性、耐摩耗性
に優れた膜を再現性よ〈得る方法に関するものである。
を基板上にコーティングし、装飾性、密着性、耐摩耗性
に優れた膜を再現性よ〈得る方法に関するものである。
従来の技術
表面に付加価値、付加機能を持たせるために塗装、ある
いは電気メー、キなどが広く行われてきた。しかし塗装
、電気メッキとして適用できる対象物質には限界があり
、表面に付加した場合種々の優れた特性を示すことが知
られながら、実用化されない物質も多く知られていた。
いは電気メー、キなどが広く行われてきた。しかし塗装
、電気メッキとして適用できる対象物質には限界があり
、表面に付加した場合種々の優れた特性を示すことが知
られながら、実用化されない物質も多く知られていた。
一方、最近のドライコーティングによる表面改質技術の
目覚しい発展に伴い、はとんどあらゆる物質がコーティ
ング可能となった。とりわけ、ＴｉＮは物質色として塗
装性に優れた金色を有し、しかも非常に高硬度であるた
め、工具の長寿命化のほか時計部品や台所用品に広く応
用されるようになった。これらのコーティングは、主と
してＨＣＤ型 （ホローカソードディスチャージ型）イ
オンプレーティング法で行われている。
目覚しい発展に伴い、はとんどあらゆる物質がコーティ
ング可能となった。とりわけ、ＴｉＮは物質色として塗
装性に優れた金色を有し、しかも非常に高硬度であるた
め、工具の長寿命化のほか時計部品や台所用品に広く応
用されるようになった。これらのコーティングは、主と
してＨＣＤ型 （ホローカソードディスチャージ型）イ
オンプレーティング法で行われている。
ＨＣＤ型イオンプレーティング法では、被覆材料である
チタンメタルのイオン化量と、反応窒素ガスのイオン化
量が化学量論的に適当でないと装飾性に大きな影響を与
える。しかしながら、この化学量論の制御は一般に難し
いものであり、ＴｉＮコーティングをＨＣＤ型イオンプ
レーティングで行う場合、同一方法で行なっていても必
ずしも同じ色をしたＴｉＮＩＱが得られるとは限らない
、この大きな原因の１つは、蒸発源のチタンメタルが変
型なるバッチ数のためにしだいに窒化、あるいは酸化作
用を受は抵抗値が変るため、ホローカソード間で電圧−
電流特性が変わることにあると考えられる。
チタンメタルのイオン化量と、反応窒素ガスのイオン化
量が化学量論的に適当でないと装飾性に大きな影響を与
える。しかしながら、この化学量論の制御は一般に難し
いものであり、ＴｉＮコーティングをＨＣＤ型イオンプ
レーティングで行う場合、同一方法で行なっていても必
ずしも同じ色をしたＴｉＮＩＱが得られるとは限らない
、この大きな原因の１つは、蒸発源のチタンメタルが変
型なるバッチ数のためにしだいに窒化、あるいは酸化作
用を受は抵抗値が変るため、ホローカソード間で電圧−
電流特性が変わることにあると考えられる。
従来、これを制御し再現性よくＴｉＮの装飾性金色を得
るためにチタンメタルの早期交換を行い。
るためにチタンメタルの早期交換を行い。
チタンの変性が起こる前に、既に経験的に得られたＨＣ
Ｄガン出力、及び反応窒素ガス量などの条件に従って対
処してきた。しかしながら、このような方法では、チタ
ンの歩留り、更には操業効率に問題を与えてきた。
Ｄガン出力、及び反応窒素ガス量などの条件に従って対
処してきた。しかしながら、このような方法では、チタ
ンの歩留り、更には操業効率に問題を与えてきた。
発明が解決しようとする問題点
本発明が、ＨＣＤ型イオンプレーティングによりＴｉＮ
をコーティングする際にチタンメタルのイオン化量と反
応窒素ガスのイオン化１６を特定範囲内に制御すること
によってと記問題点を解決し、装飾性、密着性、耐摩耗
性、加工性、耐候性、耐錆性に優れたＴｉＮ膜を再現性
よく得ることを可能にしたものである。
をコーティングする際にチタンメタルのイオン化量と反
応窒素ガスのイオン化１６を特定範囲内に制御すること
によってと記問題点を解決し、装飾性、密着性、耐摩耗
性、加工性、耐候性、耐錆性に優れたＴｉＮ膜を再現性
よく得ることを可能にしたものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、基板表面上にＴｉＮコーティングを施す際、
反応窒素ガス流量（ｓｃａＭ）に対する）１００ガンの
エミッション電流（＾）の比を１を超えて２．５以下と
することにより、チタンメタルのイオン化量と窒素ガス
のイオン化量を化学量論的に適当に制御することを特徴
としたイオンプレーティングによるコーティング方法で
ある。
反応窒素ガス流量（ｓｃａＭ）に対する）１００ガンの
エミッション電流（＾）の比を１を超えて２．５以下と
することにより、チタンメタルのイオン化量と窒素ガス
のイオン化量を化学量論的に適当に制御することを特徴
としたイオンプレーティングによるコーティング方法で
ある。
ＨＣＤ型イオンプレーティングによるＴｉＮコーティン
グは、蒸発源にチタンメタルを用いこれをＨＣＤガンで
溶融、イオン化を行なわしめ、活性化されたチタン蒸気
中に反応ガスとして窒素を導入して、気相中でＴｉＮを
生成させ、基板上にコーティングする方法である。ここ
で基板としてはたとえば金属、セラミックス、プラステ
ィシフ、紙などが挙げられ、またその形状は平面状であ
っても、曲面状であってもよく、特に限定するものでは
ない。
グは、蒸発源にチタンメタルを用いこれをＨＣＤガンで
溶融、イオン化を行なわしめ、活性化されたチタン蒸気
中に反応ガスとして窒素を導入して、気相中でＴｉＮを
生成させ、基板上にコーティングする方法である。ここ
で基板としてはたとえば金属、セラミックス、プラステ
ィシフ、紙などが挙げられ、またその形状は平面状であ
っても、曲面状であってもよく、特に限定するものでは
ない。
ＨＣＤガンの出力と導入する反応窒素ガス流量の２つの
パラメータを用いることで、生成するＴｉＮｇの物性を
望むものにすることができる。このとき、得られる成膜
速度は２つのパラメータにより必然的に決るものであり
、この成膜速度でモニターが可能である。
パラメータを用いることで、生成するＴｉＮｇの物性を
望むものにすることができる。このとき、得られる成膜
速度は２つのパラメータにより必然的に決るものであり
、この成膜速度でモニターが可能である。
この２つのパラメータによって決まる成膜速度と得られ
るＴｉＮｘの色の領域の関係を第１図に示す０図中Ｏは
金色、Δは無色、×は黒褐色を示した点である。このう
ち、黒褐色領域は導入する窒素ガス流ｚ （ＳＣＣ）Ｉ
）に対するホローカソードガン出力（Ａ）の比が１以下
の領域であり（成膜速度は１８λ／Ｓ以下）、窒素リッ
チな膜である。
るＴｉＮｘの色の領域の関係を第１図に示す０図中Ｏは
金色、Δは無色、×は黒褐色を示した点である。このう
ち、黒褐色領域は導入する窒素ガス流ｚ （ＳＣＣ）Ｉ
）に対するホローカソードガン出力（Ａ）の比が１以下
の領域であり（成膜速度は１８λ／Ｓ以下）、窒素リッ
チな膜である。
また無色領域は類比が３以上の領域であり（成膜速度は
３５人／Ｓ以上）、チタンリッチからチタンメタルに近
い膜でる。この２領域で得られる膜はいずれも耐摩耗性
、密着性に乏しいものである。
３５人／Ｓ以上）、チタンリッチからチタンメタルに近
い膜でる。この２領域で得られる膜はいずれも耐摩耗性
、密着性に乏しいものである。
一方、金色領域では類比が１を越えて２．５以下の領域
であり （成膜速度は２０λ／Ｓ以上、３２λ／Ｓ以下
）、化学量論的にＴｉＮに近い領域で、装飾性、密着性
、耐摩耗性に優れた膜が得られる。
であり （成膜速度は２０λ／Ｓ以上、３２λ／Ｓ以下
）、化学量論的にＴｉＮに近い領域で、装飾性、密着性
、耐摩耗性に優れた膜が得られる。
第１図から分かるように、工業上利用価値のある膜を得
るためには、導入する反応窒素ガス流量（ＳＣＣＭ）に
対するＨＣＤガンエミッション電流の比はｌを超えて２
．５以下にする必要がある。特に、１．５以上、２以下
が望ましい。
るためには、導入する反応窒素ガス流量（ＳＣＣＭ）に
対するＨＣＤガンエミッション電流の比はｌを超えて２
．５以下にする必要がある。特に、１．５以上、２以下
が望ましい。
また、加工性、生産性を加味すると膜厚は１４ｍ以下が
望ましい、この膜厚であれば、装飾性、密着性、耐摩耗
性の他、加工性、耐候性、耐錆性にも優れた特性が得ら
れる。
望ましい、この膜厚であれば、装飾性、密着性、耐摩耗
性の他、加工性、耐候性、耐錆性にも優れた特性が得ら
れる。
次に本発明の実施例について述べる。
実施例
チャンバー内を１００℃に加熱し、油拡散ポンプによっ
て５ Ｘ １０’ ｔｏｒｒ以下に排気してチャンバー
内の水分、及び不要ガスの除去を行なった後、ＨＣＤガ
ンからチャンバー内にアルゴンガスを導入（２０ＳＩｌ
ｌ：ＣＭ） Ｌ、３ Ｘ １Ｏ−３ｔｏｒｒの真空度に
保った。
て５ Ｘ １０’ ｔｏｒｒ以下に排気してチャンバー
内の水分、及び不要ガスの除去を行なった後、ＨＣＤガ
ンからチャンバー内にアルゴンガスを導入（２０ＳＩｌ
ｌ：ＣＭ） Ｌ、３ Ｘ １Ｏ−３ｔｏｒｒの真空度に
保った。
ＨＣＤガンを作動させ、エミッション電流を１４ＯＡに
設定後、反応窒素ガスをマスフローコントローラを通じ
て８０ＳＣＣＭの流量（反応窒素ガス流量に対するエミ
ッション電流の比１４０／８０＝ １．７５）で導入し
た。このときの成膜速度は、膜厚モニターによれば平均
で２４λ／Ｓであった。
設定後、反応窒素ガスをマスフローコントローラを通じ
て８０ＳＣＣＭの流量（反応窒素ガス流量に対するエミ
ッション電流の比１４０／８０＝ １．７５）で導入し
た。このときの成膜速度は、膜厚モニターによれば平均
で２４λ／Ｓであった。
ステンレス鋼上に５０００人まで堆積させて得られた膜
は、装飾性に優れた黄金色（Ｌ” ＝１３０． ａ”
；−１０、ｂ車＝５４）を呈し、硬度でも１８００Ｈマ
と非常に硬いことがわかった、また、海岸の非常に厳し
い条件下での曝露試験（１ケ月）でもほとんど色あせ、
変色、発錆等の変化は認められなかった。
は、装飾性に優れた黄金色（Ｌ” ＝１３０． ａ”
；−１０、ｂ車＝５４）を呈し、硬度でも１８００Ｈマ
と非常に硬いことがわかった、また、海岸の非常に厳し
い条件下での曝露試験（１ケ月）でもほとんど色あせ、
変色、発錆等の変化は認められなかった。
比較例１
実施例と同様の実験を、ＨＣＤガン出力２００Ａ、反応
窒素ガス流量１１０５ＣＣ（反応窒素ガス流量に対する
エミッション電流の比２００／２０＝ １０）で行なっ
たところ、成膜速度で４０λ／Ｓであり、また、得られ
た膜（５０００人）は無色を呈した。この膜は、硬度で
３００Ｈマと軟かく、また、曲げ加工により容易に剥離
現象が認められた。
窒素ガス流量１１０５ＣＣ（反応窒素ガス流量に対する
エミッション電流の比２００／２０＝ １０）で行なっ
たところ、成膜速度で４０λ／Ｓであり、また、得られ
た膜（５０００人）は無色を呈した。この膜は、硬度で
３００Ｈマと軟かく、また、曲げ加工により容易に剥離
現象が認められた。
比較例２
実施例と同様の実験を、ＨＣＤガン出力１００Ａ、反応
窒素ガス流量２００ＳＣＣＭ（反応窒素ガス流量に対す
るエミッション電流の比１００／２００ ＝０．５）で
行なったところ、ｒＪｔＨ速度で１０λ／Ｓであり、ま
た、得られたＭ （５ｏｏｏ人）は黒褐色を呈した。こ
の膜は、硬度で２３０Ｈマと軟かく、また、曲げ加工に
より容易に剥離現象が認められた。
窒素ガス流量２００ＳＣＣＭ（反応窒素ガス流量に対す
るエミッション電流の比１００／２００ ＝０．５）で
行なったところ、ｒＪｔＨ速度で１０λ／Ｓであり、ま
た、得られたＭ （５ｏｏｏ人）は黒褐色を呈した。こ
の膜は、硬度で２３０Ｈマと軟かく、また、曲げ加工に
より容易に剥離現象が認められた。
発明の効果
本発明により、従来問題とされていたＴｉＮコーティン
グの再現性を容易に実現し、かつ、装飾性、密着性、耐
摩耗性、耐候性等に優れたコーティングが可能となる、
このことから、高品質なＴｉＮ膜を生産性よく得ること
ができる。
グの再現性を容易に実現し、かつ、装飾性、密着性、耐
摩耗性、耐候性等に優れたコーティングが可能となる、
このことから、高品質なＴｉＮ膜を生産性よく得ること
ができる。
ｍ１図は、ＴｉＮコーティング条件の装飾性金色に及ぼ
す影響を説明する図である。横軸に反応窒素ガス流量（
ｓｃａＮ）に対するホローカソードガン出力（Ａ）の比
、縦軸に成膜速度（人／Ｓ）をとっている。
す影響を説明する図である。横軸に反応窒素ガス流量（
ｓｃａＮ）に対するホローカソードガン出力（Ａ）の比
、縦軸に成膜速度（人／Ｓ）をとっている。
Claims (1)
- 基板表面に、ＴｉＮをＨＣＤ型イオンプレーティング法
によりコーティングするに際し、反応窒素ガス流量（Ｓ
ＣＣＭ）に対するＨＣＤガンのエミッション電流（Ａ）
の比を、１を超えて２．５以下にしてコーティングする
イオンプレーティングによるコーティング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686186A JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686186A JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362865A true JPS6362865A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0214422B2 JPH0214422B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=16530256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20686186A Granted JPS6362865A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | イオンプレ−テイングによるコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362865A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938442U (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | 深水 正元 | スライドマガジン |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP20686186A patent/JPS6362865A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938442U (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | 深水 正元 | スライドマガジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0214422B2 (ja) | 1990-04-09 |
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