JP2551745B2 - 摩耗，変形，表面疲労，腐蝕に耐え得る高い硬度を有するクロム層 - Google Patents
摩耗，変形，表面疲労，腐蝕に耐え得る高い硬度を有するクロム層Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、広範囲の種類の基材上に形成し得るクロム
層の改良に関し、さらに詳しくは摩耗、変形、表面疲
労、腐蝕に耐え得る高い硬度を有するクロム層に関す
る。
層の改良に関し、さらに詳しくは摩耗、変形、表面疲
労、腐蝕に耐え得る高い硬度を有するクロム層に関す
る。
機械部材、特に摩擦部材の耐摩耗性及び耐腐蝕性を改
良するため、硬質クロムの電気めっき被覆が現在広く行
われていることは周知であるが、この種の被覆は次のよ
うな欠点と不都合を有している。
良するため、硬質クロムの電気めっき被覆が現在広く行
われていることは周知であるが、この種の被覆は次のよ
うな欠点と不都合を有している。
硬度（Hv1000-1100平均）については確かに機械的
構造物の通常の材質のものよりも優れてはいるが、研磨
摩耗の苛酷な条件に耐えるには不十分である。
構造物の通常の材質のものよりも優れてはいるが、研磨
摩耗の苛酷な条件に耐えるには不十分である。
腐蝕性雰囲気で使用する場合、疵入しやすいためめ
っき層の厚みを大きくするか、保護層（例えばニッケル
層）を形成する必要がある。前者の場合は、処理速度が
遅いため不利な要件であり、後者の場合は、処理材のコ
ストがそれだけ高くつくという不都合がある。
っき層の厚みを大きくするか、保護層（例えばニッケル
層）を形成する必要がある。前者の場合は、処理速度が
遅いため不利な要件であり、後者の場合は、処理材のコ
ストがそれだけ高くつくという不都合がある。
水和物及び酸化物を形成することと、層内において
水素を閉塞することにより、被覆基材の疲労に対する抵
抗力に悪影響を及ぼす。
水素を閉塞することにより、被覆基材の疲労に対する抵
抗力に悪影響を及ぼす。
垂直及び接線方向の複合応力の影響により基材が変
形した場合、層が破壊することになり、極めて脆いもの
となる。
形した場合、層が破壊することになり、極めて脆いもの
となる。
排水に含まれる六価クロムが汚染をひき起すため、
高価な中和装置が必要となる。
高価な中和装置が必要となる。
これらの不都合をそれぞれ排除する方法については周
知である。例えば、気相めっき法（PVD法）により汚染
を排除することができるとともに、電気めっきによるも
のよりもひび割れがはるかに少ない被覆層を得ることが
できる。しかし、このようにして得たクロム層は一般的
に硬度が低い（Hv500〜600）という欠点がある。例えば
さらに、窒化クロム層あるいは炭化クロム層を形成すれ
ば硬度を高め得るとともに、特に物理的気相めっき法に
よりこれを形成した場合、耐腐蝕性が良好になるが、脆
いために基材のわずかな変形にも耐え得ないという問題
がある。
知である。例えば、気相めっき法（PVD法）により汚染
を排除することができるとともに、電気めっきによるも
のよりもひび割れがはるかに少ない被覆層を得ることが
できる。しかし、このようにして得たクロム層は一般的
に硬度が低い（Hv500〜600）という欠点がある。例えば
さらに、窒化クロム層あるいは炭化クロム層を形成すれ
ば硬度を高め得るとともに、特に物理的気相めっき法に
よりこれを形成した場合、耐腐蝕性が良好になるが、脆
いために基材のわずかな変形にも耐え得ないという問題
がある。
本発明は、広範囲の種類の基材に形成しうるととも
に、従来のクロム層の持つ利点を総て有し、かつそれら
の欠点を解消し得るクロムを基礎とする層を提供するこ
とを目的とする。
に、従来のクロム層の持つ利点を総て有し、かつそれら
の欠点を解消し得るクロムを基礎とする層を提供するこ
とを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するために研究開発され
たもので、クロムターゲットを用いて陰極スパッタリン
グを行なうことにより、クロムターゲットに対して配置
された基材上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体を
形成できる炭素を含んだ高い硬度を有するクロム層であ
って、クロム層内の炭素の含有量は、最少限界値Tmが重
量比で0.2％、最大限界値TMが重量比で3.0％の範囲内に
あることを特徴とする高い硬度を有するクロム層、及び
クロムターゲットを用いて陰極スパッタリングを行なう
ことにより、クロムターゲットに対して配置された基材
上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体を形成できる
窒素を含んだ高い硬度を有するクロム層であって、クロ
ム層内の窒素の含有量は、最少限界値Tmが重量比で0.04
％、最大限界値TMが重量比で3.5％の範囲内にあること
を特徴とする高い硬度を有するクロム層を提供するもの
である。
たもので、クロムターゲットを用いて陰極スパッタリン
グを行なうことにより、クロムターゲットに対して配置
された基材上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体を
形成できる炭素を含んだ高い硬度を有するクロム層であ
って、クロム層内の炭素の含有量は、最少限界値Tmが重
量比で0.2％、最大限界値TMが重量比で3.0％の範囲内に
あることを特徴とする高い硬度を有するクロム層、及び
クロムターゲットを用いて陰極スパッタリングを行なう
ことにより、クロムターゲットに対して配置された基材
上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体を形成できる
窒素を含んだ高い硬度を有するクロム層であって、クロ
ム層内の窒素の含有量は、最少限界値Tmが重量比で0.04
％、最大限界値TMが重量比で3.5％の範囲内にあること
を特徴とする高い硬度を有するクロム層を提供するもの
である。
本発明の第１実施例においては、陰極スパッタリング
が行われる。この場合、侵入型固溶体をクロムとにより
形成しうる炭素又は窒素（炭素又は窒素は、例えば炭素
の場合、Cr23C6のような第２相を生成することなく、結
晶格子を変形してクロム内に侵入する）を含有する反応
性雰囲気内でクロムターゲットのスパッタリングを行
い、ターゲットに対して配置された基材上にクロム層を
形成する。このクロム層については、その組成が、対応
するクロム／炭素又は窒素の平衡状態図によって予知し
うるものと合致するのが予想可能であり得た。
が行われる。この場合、侵入型固溶体をクロムとにより
形成しうる炭素又は窒素（炭素又は窒素は、例えば炭素
の場合、Cr23C6のような第２相を生成することなく、結
晶格子を変形してクロム内に侵入する）を含有する反応
性雰囲気内でクロムターゲットのスパッタリングを行
い、ターゲットに対して配置された基材上にクロム層を
形成する。このクロム層については、その組成が、対応
するクロム／炭素又は窒素の平衡状態図によって予知し
うるものと合致するのが予想可能であり得た。
この成分は事実上、クロム層内の炭素の含有量が、最
少限界値Tmが重量比で0.2％未満の場合と最大限界値Tm
が重量比で3.0％を超えた場合に、クロム／炭素の平衡
状態図に記載のものと合致する。
少限界値Tmが重量比で0.2％未満の場合と最大限界値Tm
が重量比で3.0％を超えた場合に、クロム／炭素の平衡
状態図に記載のものと合致する。
また、クロム層内の窒素の含有量が、最少限界値Tmが
重量比で0.04％未満の場合と最大限界値TMが重量比で3.
5％を超えた場合に、クロム／窒素の平衡状態図に記載
のものと合致する。
重量比で0.04％未満の場合と最大限界値TMが重量比で3.
5％を超えた場合に、クロム／窒素の平衡状態図に記載
のものと合致する。
他方、驚くべきことに、被覆クロム層の炭素又は窒素
の含有量が上記最少限界値Tmと最大限界値Tmの範囲内に
ある場合、前記層内には、対応する平衡状態図から予知
しうるような化合物、或いは相は見出されないのであ
る。
の含有量が上記最少限界値Tmと最大限界値Tmの範囲内に
ある場合、前記層内には、対応する平衡状態図から予知
しうるような化合物、或いは相は見出されないのであ
る。
かくして、炭素あるいは炭素を含む物質を基盤とする
反応性雰囲気内でクロムターゲットのスパッタリングを
行うと、クロム／炭素化合物或いは相は、クロム層の炭
素の含有量が最大限界値3.0％を超えるまで生成されな
い。ところで、クロム／炭素の二元素平衡状態図による
と、クロム／炭素化合物、或いは相は、クロム層の炭素
の含有量が、最少限界値Tmが重量比で0.2％未満になる
と即座に現出することがわかる。
反応性雰囲気内でクロムターゲットのスパッタリングを
行うと、クロム／炭素化合物或いは相は、クロム層の炭
素の含有量が最大限界値3.0％を超えるまで生成されな
い。ところで、クロム／炭素の二元素平衡状態図による
と、クロム／炭素化合物、或いは相は、クロム層の炭素
の含有量が、最少限界値Tmが重量比で0.2％未満になる
と即座に現出することがわかる。
反対に、クロム層の炭素の含有量が最大限界値TMが重
量比で3.0％を超えると、平衡状態図から予知しうる相
及び若しくは化合物が現出する。
量比で3.0％を超えると、平衡状態図から予知しうる相
及び若しくは化合物が現出する。
より一般的な方法では、侵入型固溶体をクロムと形成
する窒素を処理雰囲気が前記の比率の範囲で含有する場
合に同様な結果が得られる。
する窒素を処理雰囲気が前記の比率の範囲で含有する場
合に同様な結果が得られる。
ところで、全く予期しない方法で、侵入型炭素又は窒
素の含有量が、上記の最少限界値Tmと最大限界値TMとの
間にある時に形成されるクロム層の特性は、一方では、
侵入型固溶体をクロムを伴って形成し得る炭素と窒素を
排除した雰囲気でクロムターゲットのスパッタリングし
て得たものと、他方では、これら炭素又は窒素の含有量
が、最大限界値TMを超えるクロム層を形成する雰囲気で
クロムターゲットをスパッタリングして得たものとは全
く異なるものである。即ち、 クロムと侵入型固溶体を形成する炭素又は窒素を排
除した場合、得られるクロム層の硬度は低い（Hv600以
下）。
素の含有量が、上記の最少限界値Tmと最大限界値TMとの
間にある時に形成されるクロム層の特性は、一方では、
侵入型固溶体をクロムを伴って形成し得る炭素と窒素を
排除した雰囲気でクロムターゲットのスパッタリングし
て得たものと、他方では、これら炭素又は窒素の含有量
が、最大限界値TMを超えるクロム層を形成する雰囲気で
クロムターゲットをスパッタリングして得たものとは全
く異なるものである。即ち、 クロムと侵入型固溶体を形成する炭素又は窒素を排
除した場合、得られるクロム層の硬度は低い（Hv600以
下）。
最大限界値TMに相当する侵入型炭素又は窒素の含有
量を超える場合、形成されるクロム層は脆性が増大する
と共に、表面疲労に対する抵抗がかなり低下する。
量を超える場合、形成されるクロム層は脆性が増大する
と共に、表面疲労に対する抵抗がかなり低下する。
反対に、侵入型炭素又は窒素の含有量が最少限界値
Tmと最大限界値TMとの間にある場合、形成されるクロム
層は前述した特性を全て有することになる。
Tmと最大限界値TMとの間にある場合、形成されるクロム
層は前述した特性を全て有することになる。
換言すれば、２つの含有量が、TmとTMの間では熱学力
的平衡状態にはないということであり、本発明は、この
結晶学状態に於いて、熱力学的平衡状態にない成分を凝
固することから成る。
的平衡状態にはないということであり、本発明は、この
結晶学状態に於いて、熱力学的平衡状態にない成分を凝
固することから成る。
この結果を得るため処理雰囲気内において反応炭素又
は窒素の部分圧力を10-5〜10-2Torrにすることが特に望
ましい。
は窒素の部分圧力を10-5〜10-2Torrにすることが特に望
ましい。
ここで、炭素の場合、例えばメタンあるいはアセチレ
ンなどの炭素を遊離することの出来る物質を混合したア
ルゴン雰囲気で部分的真空にして陰極スパッタリングを
行う。
ンなどの炭素を遊離することの出来る物質を混合したア
ルゴン雰囲気で部分的真空にして陰極スパッタリングを
行う。
限定されない一つの実施例において、最初に加熱され
ない部材を陰極スパッタリングする。この場合、該部材
はプラズマの存在に起因する放射線による加熱のみを受
ける。従来周知の装置を使用して、この放射線による加
熱により部材は、200℃程度の温度に自然に安定する温
度になることが立証されている。
ない部材を陰極スパッタリングする。この場合、該部材
はプラズマの存在に起因する放射線による加熱のみを受
ける。従来周知の装置を使用して、この放射線による加
熱により部材は、200℃程度の温度に自然に安定する温
度になることが立証されている。
クロム層が所定の場所に形成されたらスパッタリング
を停止し、部材を部分的真空状態、あるいは、機械を開
いた場合、周囲空気にさらして自然冷却する。
を停止し、部材を部分的真空状態、あるいは、機械を開
いた場合、周囲空気にさらして自然冷却する。
次に、限定されない例として、本発明に基づいて形成
したクロム層（該層は炭素を基盤にしている）の注目す
べき特性について記載する。同種の結果は窒素の場合で
も得られるものである。
したクロム層（該層は炭素を基盤にしている）の注目す
べき特性について記載する。同種の結果は窒素の場合で
も得られるものである。
以下に、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
実施例 陰極スパッタリング法により、クロムを鋼製基材上に
付着させる。このスパッタリングは約10-3Torrに下げた
アルゴン雰囲気中で行い、基材上に処理時間約30分で0.
015mmの厚さの層を形成する。
付着させる。このスパッタリングは約10-3Torrに下げた
アルゴン雰囲気中で行い、基材上に処理時間約30分で0.
015mmの厚さの層を形成する。
常に同一操作条件下（放電出力、部材／陰極間距離、
バイアス電圧等）で行って、炭素を含有しないクロム層
（ケース１）、重量比で炭素を0.18％含有しているクロ
ム層（ケース２）、重量比で炭素を1.22％含有している
本発明に基づいて形成したクロム層（ケース３）、及び
重量比で炭素を10％含有するクロム層（ケース４）を比
較してみた。そして、更に従来の電気めっき硬質クロム
層（ケース５）についても比較した。
バイアス電圧等）で行って、炭素を含有しないクロム層
（ケース１）、重量比で炭素を0.18％含有しているクロ
ム層（ケース２）、重量比で炭素を1.22％含有している
本発明に基づいて形成したクロム層（ケース３）、及び
重量比で炭素を10％含有するクロム層（ケース４）を比
較してみた。そして、更に従来の電気めっき硬質クロム
層（ケース５）についても比較した。
ケース１とケース２において、クロム層の炭素含有量
は、最少限界値Tmが重量比で0.2％未満であり、ケース
３の場合、炭素含有量は本発明に基づき、最少限界値Tm
が重量比で0.2％と最大限界値TMが重量比で3.0％との間
であり、ケース４の場合、炭素含有量は、最大限界値TM
が重量比で3.0％を超えていた。
は、最少限界値Tmが重量比で0.2％未満であり、ケース
３の場合、炭素含有量は本発明に基づき、最少限界値Tm
が重量比で0.2％と最大限界値TMが重量比で3.0％との間
であり、ケース４の場合、炭素含有量は、最大限界値TM
が重量比で3.0％を超えていた。
処理雰囲気において、炭素の部分圧力を変えることに
より、各クロム層における炭素含有量が異なる。
より、各クロム層における炭素含有量が異なる。
実験により得られた結果は次の通りである。
ａ） 層の平均微小硬度（ビッカース硬度） 上表より、本発明に係るクロム層（ケース３）は、炭
素を含まないクロム層（ケース１）と比較して硬度がは
るかに高く、かつ従来の電気めっき法による硬質クロム
層よりもはるかに高い硬度を有していることがわかる。
素を含まないクロム層（ケース１）と比較して硬度がは
るかに高く、かつ従来の電気めっき法による硬質クロム
層よりもはるかに高い硬度を有していることがわかる。
他方、炭素含有量が、最大限界値TMが3.0％を超える
場合（ケース４）、硬度は相変わらず増大するが、炭化
物Cr23C6が存在するため脆くなるという問題がある。
場合（ケース４）、硬度は相変わらず増大するが、炭化
物Cr23C6が存在するため脆くなるという問題がある。
ｂ） 量的疲労に対する耐性 テスト用試験片は570℃で焼きいれ、焼きもどしを行
った35CD4タイプの鋼鉄製回転屈曲型のもので、１分当
り10,000回転する。
った35CD4タイプの鋼鉄製回転屈曲型のもので、１分当
り10,000回転する。
上表より、本発明に係るクロム層（ケース３）の疲労
耐性は、従来の電気めっきによる硬質クロム層（ケース
５）と比較してはるかに良好であることがわかる。
耐性は、従来の電気めっきによる硬質クロム層（ケース
５）と比較してはるかに良好であることがわかる。
ｃ） 変形に対する耐性 このテストは、陰極スパッタリングにより形成され、
且つ炭素を重量比で1.22％含有するクロム層（ケース
３）の厚さ15ミクロンの本発明に係るクロム層か、同一
厚さの電気めっきによる硬質クロム層で片面を被覆した
厚さ1mmの鋼製ブレードを使用して行った。つまり、そ
れを、いずれの場合も、同一曲げ角度及び同一曲げ速度
にて同一テスト条件で曲げ変形を行った。
且つ炭素を重量比で1.22％含有するクロム層（ケース
３）の厚さ15ミクロンの本発明に係るクロム層か、同一
厚さの電気めっきによる硬質クロム層で片面を被覆した
厚さ1mmの鋼製ブレードを使用して行った。つまり、そ
れを、いずれの場合も、同一曲げ角度及び同一曲げ速度
にて同一テスト条件で曲げ変形を行った。
本発明に係るクロム層は、ブレードに曲げテストを行
った後も、いかなる損傷もみとめられなかった（層は基
材の変形に追随した）が、電気めっきによる硬質クロム
層は曲げ加工を行った後、極めて多くの剥離跡を呈して
いた（つまり、この層は基材の変形に追随できずに破壊
し、このため剥離したものである）。この剥離現象は、
ケース４（炭素含有量が、最大限界値TMの3.0％より
大）の場合のクロム層でもみられた。
った後も、いかなる損傷もみとめられなかった（層は基
材の変形に追随した）が、電気めっきによる硬質クロム
層は曲げ加工を行った後、極めて多くの剥離跡を呈して
いた（つまり、この層は基材の変形に追随できずに破壊
し、このため剥離したものである）。この剥離現象は、
ケース４（炭素含有量が、最大限界値TMの3.0％より
大）の場合のクロム層でもみられた。
ｄ） 表面疲労に対する耐性 このテストにより、点食（Pitting）のような現象を
量化することができたのであるが、このテストは同一マ
イクロ容量の試験片に厳密に同一テンソルの応力を数百
万回かけて行った。
量化することができたのであるが、このテストは同一マ
イクロ容量の試験片に厳密に同一テンソルの応力を数百
万回かけて行った。
このテストは、炭化タングステン製のパイオンで、57
0℃で焼き入れ、焼きもどした35CD4の鋼製の円筒状試験
片の同一領域を循環的に打撃して行なった。
0℃で焼き入れ、焼きもどした35CD4の鋼製の円筒状試験
片の同一領域を循環的に打撃して行なった。
円筒状試験片を厚さ15ミクロンの電気めっきによる硬
度クロム層（ケース５）で被覆した場合、応力を120hba
rs（hectobars）与えた状態で、５×106の外力を付与し
た後にも、はじめの点食（Pitting）が残存していた。
度クロム層（ケース５）で被覆した場合、応力を120hba
rs（hectobars）与えた状態で、５×106の外力を付与し
た後にも、はじめの点食（Pitting）が残存していた。
1.22％の炭素を含む本発明に係るクロム層（ケース
３）で試験片を被覆した場合、同一応力を与えた状態で
６×107の外力を付与した後に、いかなる点食も残存し
なかった。
３）で試験片を被覆した場合、同一応力を与えた状態で
６×107の外力を付与した後に、いかなる点食も残存し
なかった。
ケース４の層で試験片を被覆した場合、９×106の外
力を付与した時に最初の機能退化がみとめられた。
力を付与した時に最初の機能退化がみとめられた。
ｅ） 腐蝕に対する抵抗力 塩水噴霧テストにおいて、従来の電気めっきによる硬
質クロムで15ミクロン被覆した試験片の場合、数10時間
後に最初の腐食点が現出した。他方、試験片を本発明に
基づいて処理した場合、150時間後でも無疵であった。
質クロムで15ミクロン被覆した試験片の場合、数10時間
後に最初の腐食点が現出した。他方、試験片を本発明に
基づいて処理した場合、150時間後でも無疵であった。
特記：この実施例の場合、本発明に係るクロム層（ケー
ス３）のみが、硬度、変形に対する抵抗性、表面疲労に
対する抵抗性、腐食性に対する抵抗性の総ての要求事項
を同時に満足するものであった。
ス３）のみが、硬度、変形に対する抵抗性、表面疲労に
対する抵抗性、腐食性に対する抵抗性の総ての要求事項
を同時に満足するものであった。
ケース1,2,5の層の硬度は相対的に低く、ケース4,5の
層の表面疲労に対する抵抗性は小さかった。
層の表面疲労に対する抵抗性は小さかった。
第２実施例では、非反応性陰極スパッタリング技法に
より行なう。この場合、炭素又は窒素は気体雰囲気では
使用されず、直接に陰極ターゲット内に導入される。
より行なう。この場合、炭素又は窒素は気体雰囲気では
使用されず、直接に陰極ターゲット内に導入される。
非反応性モードの場合、炭素は、元素形態でターゲッ
ト内に直接導入される。かくして、ターゲットはクロム
と炭素の混合物（例えばグラファイトの形態）で形成さ
れた。
ト内に直接導入される。かくして、ターゲットはクロム
と炭素の混合物（例えばグラファイトの形態）で形成さ
れた。
別の実施例によれば、クロムと侵入型固溶体を形成す
る元素が炭素の場合、炭素は、非反応性モードの場合、
下記の形態でターゲット内に直接導入される。
る元素が炭素の場合、炭素は、非反応性モードの場合、
下記の形態でターゲット内に直接導入される。
・ 元素形態の場合 この場合、ターゲットは、クロムと炭素との混合物か
ら形成される（例えば、グラファイト形態）。
ら形成される（例えば、グラファイト形態）。
・ あるいは、炭化物形態の場合 この場合、ターゲットは、クロムと炭化クロムとの混
合物から形成される（例えばCr3C2）。
合物から形成される（例えばCr3C2）。
窒素の場合、窒素は窒化物により導入される。この場
合、ターゲットは、クロムと窒化クロム（例えば、Cr
2N）の混合物で形成される。
合、ターゲットは、クロムと窒化クロム（例えば、Cr
2N）の混合物で形成される。
この非反応性陰極スパッター法による実施態様の場
合、得られる層は侵入型固溶体の種類によって異なる。
層内に存在する炭素又は窒素の量はターゲット内に存在
する炭素又は窒素と同じ比率である。
合、得られる層は侵入型固溶体の種類によって異なる。
層内に存在する炭素又は窒素の量はターゲット内に存在
する炭素又は窒素と同じ比率である。
次に、炭素を使用した場合のクロム層の特性について
例証する。
例証する。
この実施例では、非反応性陰極スパッター法を使用し
ており、ターゲットは重量比でCr98.8％、C1.2％の割合
のグラファイトとクロムの混合物で形成されている。
ており、ターゲットは重量比でCr98.8％、C1.2％の割合
のグラファイトとクロムの混合物で形成されている。
このターゲットを陰極スパッタリングすることにより
得た層は、重量比で1.18％の炭素を含有しており、微小
ビッカース硬度は2.200である。量的疲労、表面疲労、
腐食に関する特性は前述したものと同様である。
得た層は、重量比で1.18％の炭素を含有しており、微小
ビッカース硬度は2.200である。量的疲労、表面疲労、
腐食に関する特性は前述したものと同様である。
非反応性雰囲気で高い硬度を有するクロム層を製造し
た例について次に記載する。
た例について次に記載する。
クロムと炭化クロムの混合物で形成したターゲットを
陰極スパッターによりスパッタリングする。このターゲ
ットは、ターゲット内の約0.5％の炭素に対応する重量
比で3.9％のCr3C2を有している。約10-3Torrに低減した
アルゴン圧力条件下で15分間スパッタリングした後、重
量比で0.45％の炭素を含有する0.010mmの高い硬度を有
するクロム層を得ることができる。
陰極スパッターによりスパッタリングする。このターゲ
ットは、ターゲット内の約0.5％の炭素に対応する重量
比で3.9％のCr3C2を有している。約10-3Torrに低減した
アルゴン圧力条件下で15分間スパッタリングした後、重
量比で0.45％の炭素を含有する0.010mmの高い硬度を有
するクロム層を得ることができる。
その微小硬度はビッカース硬度で約1500であり、他の特
性は実施例１のケース３の場合と同様である。
性は実施例１のケース３の場合と同様である。
窒素の存在下で反応陰極スパッター方式により高い硬
度を有するクロム層を製造した例について次に記載す
る。
度を有するクロム層を製造した例について次に記載す
る。
10％の窒素を含有する約2.2×10-3Torrに低減したア
ルゴンの圧力下に反応性陰極スパッタリングを行うと、
25分後に重量比で１％の窒素を含む1.015mm厚さの高い
硬度を有するクロム層が形成される。
ルゴンの圧力下に反応性陰極スパッタリングを行うと、
25分後に重量比で１％の窒素を含む1.015mm厚さの高い
硬度を有するクロム層が形成される。
その微小硬度はビッカース硬度で1200であり、他の特
性は上記実施例のケース３の場合と同様である。
性は上記実施例のケース３の場合と同様である。
以上、詳述したところから明らかなように、本発明に
係るクロム層は次の利点を有している。
係るクロム層は次の利点を有している。
硬度が極めて高い（Hv3000） 疵入がない（従って、基材が良好に保護され、耐腐
蝕性が高い）。
蝕性が高い）。
水素により基材が脆弱になることが無い（従って、
処理部材の量的疲労に対する抵抗力が低減することが無
い。これは層無いにひび割れが無いということであ
る）。
処理部材の量的疲労に対する抵抗力が低減することが無
い。これは層無いにひび割れが無いということであ
る）。
基材がたとえ大きく変形しても、破壊することな
く、支持しうる能力がある。
く、支持しうる能力がある。
表面疲労、すなわち摩擦のくり返し応力に対する抵
抗力が優れている。
抗力が優れている。
熱的及び電気的伝導性が優れている。
製造工程中、固体、液体、ガスのいずれの汚染も無
い。
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 サントゥル ステファノワ ドゥ ルシ エルシュ メカニック イドロメカニッ ク エ フロットマン フランス国 ロワール アンドレズユー ブーテオン リュ ブノワ フルニィ ロン（番地なし) (72)発明者 アンドレ・オベ−ル フランス国イゼ−ル・グルノ−ブル・プ ラス・ジヤン・ム−ラン16 (72)発明者 ジヤツク・シユバリエ フランス国イゼ−ル・メイラン・ルユ・ ドウ・ロワザン５ (72)発明者 アントワ−ヌ・ゴ−シエ フランス国ロワ−ル・アンドレズユ−・ ブ−テオン・ル−ト・ドウ・ボ−シユ （番地なし) (72)発明者 ジヤン・ポ−ル・テラ フランス国ロワ−ル・サンテチエンヌ・ ルユ・エチエンヌ・ボワソン10 (56)参考文献 特開 昭55−148767（ＪＰ，Ａ) 麻蒔立男「薄膜形成の基礎」（昭和52 −１−30）日刊工業新聞社Ｐ．128．132
Claims (10)
- 【請求項１】クロムターゲットを用いて陰極スパッタリ
ングを行なうことにより、クロムターゲットに対して配
置された基材上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体
を形成できる炭素を含んだ高い硬度を有するクロム層で
あって、クロム層内の炭素の含有量は、最少限界値Tmが
重量比で0.2％、最大限界値TMが重量比で3.0％の範囲内
にあることを特徴とする高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項２】炭素は、固溶体をクロムと形成できる反応
性雰囲気内に導入されることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載の高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項３】処理領域に導入され、炭素をもたらし得る
物質は炭化水素、例えばメタンであることを特徴とする
特許請求の範囲第（２）項に記載の高い硬度を有するク
ロム層。 - 【請求項４】炭素は、非反応性雰囲気内に導入され、タ
ーゲット内に直接的に導入されることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項に記載の高い硬度を有するクロム
層。 - 【請求項５】炭素は、元素形態にてターゲット内に導入
されることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記
載の高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項６】炭素は、炭素とクロムの化合物の形態でタ
ーゲット内に導入されることを特徴とする特許請求の範
囲第（４）項に記載の高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項７】クロムターゲットを用いて陰極スパッタリ
ングを行なうことにより、クロムターゲットに対して配
置された基材上に形成され、且つクロムと侵入型固溶体
を形成できる窒素を含んだ高い硬度を有するクロム層で
あって、クロム層内の窒素の含有量は、最少限界値Tmが
重量比で0.04％、最大限界値TMが重量比で3.5％の範囲
内にあることを特徴とする高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項８】窒素は、固溶体をクロムと形成できる反応
性雰囲気内に導入されることを特徴とする特許請求の範
囲第（７）項に記載の高い硬度を有するクロム層。 - 【請求項９】窒素は、非反応性雰囲気内に導入され、タ
ーゲット内に直接的に導入されることを特徴とする特許
請求の範囲第（７）項に記載の高い硬度を有するクロム
層。 - 【請求項１０】窒素は、窒素とクロムの化合物の形態に
てターゲット内に導入されることを特徴とする特許請求
の範囲第（９）項に記載の高い硬度を有するクロム層。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8117040 | 1981-09-03 | ||
| FR8117040A FR2512070A1 (fr) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | Couche de chrome de haute durete, capable de resister a la fois a l'usure, a la deformation, a la fatigue des surfaces et a la corrosion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58144473A JPS58144473A (ja) | 1983-08-27 |
| JP2551745B2 true JP2551745B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=9261980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57154467A Expired - Lifetime JP2551745B2 (ja) | 1981-09-03 | 1982-09-03 | 摩耗，変形，表面疲労，腐蝕に耐え得る高い硬度を有するクロム層 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0074322B1 (ja) |
| JP (1) | JP2551745B2 (ja) |
| BR (1) | BR8205242A (ja) |
| CA (1) | CA1179969A (ja) |
| DE (1) | DE3280327D1 (ja) |
| FR (1) | FR2512070A1 (ja) |
| IN (1) | IN160803B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CH659758GA3 (ja) * | 1983-02-17 | 1987-02-27 | ||
| JPS60208813A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換装置とその製造方法 |
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| FR2591613B1 (fr) * | 1985-12-16 | 1988-04-01 | Stephanois Rech Mec | Couches minces de metal condense sur un substrat et contenant carbone ou azote en solution d'insertion. |
| CH669347A5 (ja) * | 1986-05-28 | 1989-03-15 | Vni Instrument Inst | |
| FR2653452B1 (fr) * | 1989-10-20 | 1992-01-24 | Stephanois Rech Mec | Revetement de substrat, pour conferer a celui-ci de bonnes proprietes tribologiques, en alliage chrome-azote, et procede d'obtention. |
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| JP3696406B2 (ja) * | 1998-06-18 | 2005-09-21 | 日本ピストンリング株式会社 | 摺動部材 |
| US6212997B1 (en) | 1999-02-01 | 2001-04-10 | Nordson Corporation | Reciprocating fluid pumps with chromium nitride coated components in contact with non-metallic packing and gasket materials for increased seal life |
| US7431777B1 (en) * | 2003-05-20 | 2008-10-07 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Composition gradient cermets and reactive heat treatment process for preparing same |
| CN101035925B (zh) * | 2004-09-08 | 2010-09-08 | 比克-维奥利克斯公司 | 在剃须刀片刀口和剃须刀片上沉积涂层的方法 |
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| JP7728082B2 (ja) | 2020-12-23 | 2025-08-22 | Ｔｐｒ株式会社 | ＣｒＮ被膜、及び摺動部材 |
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- 1981-09-03 FR FR8117040A patent/FR2512070A1/fr active Granted
-
1982
- 1982-08-26 EP EP82420124A patent/EP0074322B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1982-08-26 DE DE8282420124T patent/DE3280327D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1982-09-02 US US06/414,100 patent/US4486285A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-09-03 JP JP57154467A patent/JP2551745B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1982-09-03 BR BR8205242A patent/BR8205242A/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-09-03 ZA ZA826468A patent/ZA826468B/xx unknown
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- 1983-01-04 IN IN16/CAL/83A patent/IN160803B/en unknown
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