JP2011208199A - Method for forming coating film, and mold and tool - Google Patents
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Abstract
【課題】剥離し難く、かつ積層数に依存することなく、１００Ｎ以上のスクラッチ強度を有し、積層間隔ならびに層比率を変化させることで、ヤング率、硬度などを制御でき、チッピング、部分クラックなどの欠けはほとんど生じない被膜形成方法を提供する。
【解決手段】基材１の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３をコーティングするコーティング被膜の形成方法であり、加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料の表面及び基材１の表面の汚れを除去する前処理工程Ａと、ターゲット材料を用いて基材１の表面にスパッタリングによりインターレイヤーを成膜して中間層２を形成する層形成工程Ｂと、中間層２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜するコーティング工程Ｃとを有する。
【選択図】図１[PROBLEMS] To provide a scratch strength of 100 N or more without depending on the number of laminations, and it is possible to control Young's modulus, hardness, etc. by changing the lamination interval and layer ratio, chipping, partial cracks, etc. Provided is a method for forming a film with almost no chipping.
A method of forming a coating film in which a surface of a base material 1 is coated with a diamond-like carbon film 3, and pre-sputtering while heating to remove contamination on the surface of the target material and the surface of the base material 1 Step A, layer formation step B in which an interlayer is formed by sputtering on the surface of the substrate 1 using the target material to form the intermediate layer 2, and a diamond-like carbon film 3 is formed on the surface of the intermediate layer 2. Coating step C.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、コーティング被膜の形成方法及び金型・工具に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a coating film and a mold / tool.
従来、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）の成膜技術の典型は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）コーティングによるＳｉ含有ＤＬＣコーティングである。このコーティングは、金属基材に対して、表面洗浄後、直接に成膜して作製するもので、Ｓｉ含有のためにはＴＭＳガスをＡｒ、炭素源ガス（例えばメタン）などと混合して使用する。単層膜故に、十分な膜厚を確保することが必要となる。 Conventionally, a typical DLC (Diamond Like Carbon) film forming technique is Si-containing DLC coating by CVD (Chemical Vapor Deposition) coating. This coating is prepared by directly forming a film on a metal substrate after cleaning the surface. To contain Si, TMS gas is mixed with Ar, carbon source gas (eg methane), etc. To do. Since it is a single layer film, it is necessary to ensure a sufficient film thickness.
一般に市場で利用されている保護コーティングでも、２〜３μｍを超える比較的厚い膜として利用されることが多く、狭隘なクリアランスが求められるマイクロプレスの保護コーティングにほとんど有効に適用されていない。 In general, even a protective coating used in the market is often used as a relatively thick film having a thickness exceeding 2 to 3 μm, and is not effectively applied to a protective coating for a micro press requiring a narrow clearance.
最近、国際的にもナノ積層の有用性が示され、その耐クラック性、硬度制御性が指摘されているが、ほとんどすべてがＴｉＮ系などのセラミックコーティングである。また、マイクロ・ナノ積層構造体を得るものとして、所定の細隙が設けられたターゲット材からなるマスクを、５〜５００ｎｍの距離を隔てて基板上に配置せしめた状態において、マスクにおける細隙の内壁に対して高エネルギービームを斜め方向から照射することにより、マスクの構成原子又は構成分子からなる超微粒子を離脱させ、この離脱させた超微粒子を、基板におけるマスクの細隙に対応する部位に付着させて基板の上方に向かって突出した形態を有するものがある（特許文献１）。 Recently, the usefulness of nanolaminates has been shown internationally, and its crack resistance and hardness controllability have been pointed out, but almost all are ceramic coatings such as TiN. Further, as a micro / nano laminated structure, a mask made of a target material provided with a predetermined slit is arranged on the substrate at a distance of 5 to 500 nm. By irradiating the inner wall with a high energy beam from an oblique direction, the ultrafine particles composed of the constituent atoms or constituent molecules of the mask are separated, and the separated ultrafine particles are applied to the portion of the substrate corresponding to the slit of the mask. There exists a thing which has the form which adhered and protruded toward the upper direction (patent document 1).
ここで、ＤＬＣ−Ｓｉを含むＣＶＤおよびＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による単層コーティング技術の構成およびそれによるコーテッド金型・工具の動作について述べると、ＣＶＤ法による単層膜コーティングでは、必要な物質源をキャリアガスから提供し成膜する。例えばＤＬＣ−Ｓｉ膜の場合、キャリアガスとしてアルゴンガスを、炭素源にはメタンなど炭素原子を含むガスを、Ｓｉ源にはＴＭＳガスを使用する。装置によりプラズマ制御方法は異なるが、一定のバイアス電圧負荷の下、一定プロセス条件で成膜するのが一般的である。 Here, the structure of the single layer coating technology by CVD and PVD (Physical Vapor Deposition) method including DLC-Si and the operation of the coated mold and tool will be described. A source is provided from a carrier gas to form a film. For example, in the case of a DLC-Si film, argon gas is used as a carrier gas, a gas containing carbon atoms such as methane is used as a carbon source, and TMS gas is used as a Si source. Although the plasma control method differs depending on the apparatus, the film is generally formed under a constant process condition under a constant bias voltage load.
一方、ＰＶＤ法では、キャリアガス以外の主物質源にターゲットを用い、蒸発させたターゲット構成元素を、キャリアガス、反応ガスにより、基材上にコーティングする。この方法にも種々の装置があるが、ほとんどが単層の膜を成膜する。また、スパッタによって高硬度と高い密着性及び靱性を併せ持ったＤＬＣコーティング膜を提供するものとして、ワーク上に金属ターゲットのみをスパッタしてボンド層を形成し、このボンド層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を次第に変化させることにより中間層を形成し、この中間層上に金属ターゲットとグラファイトターゲットを同時にスパッタしかつターゲット出力を略一定にすることにより金属の比率を３〜１８％の範囲にしたトップ層を形成したものがある（特許文献２）。 On the other hand, in the PVD method, a target is used as a main material source other than the carrier gas, and the evaporated target constituent element is coated on the substrate with the carrier gas and the reactive gas. Although there are various apparatuses in this method, most of them form a single layer film. In addition, as a DLC coating film having both high hardness and high adhesion and toughness by sputtering, only a metal target is sputtered on a work to form a bond layer, and a metal target and a graphite target are formed on the bond layer. Are simultaneously sputtered and the target output is gradually changed to form an intermediate layer. On the intermediate layer, a metal target and a graphite target are simultaneously sputtered, and the target output is made substantially constant so that the metal ratio is 3-18. % Has a top layer formed in the range of% (Patent Document 2).
さらに、鉄系基材の場合、鉄系基材の表面にＷ層、このＷ層の上に真空中で同軸プラズマジェットガンにより成膜した第１のＵＮＣＤ膜、このＵＮＣＤ膜の上に水素中で同軸プラズマジェットガンにより成膜した第２のＵＮＣＤ膜が積層されている。第１のＵＮＣＤ膜のＳＰ３結合は第２のＵＮＣＤ膜より少なくし、Ｗ層が中間層であることが開示されている（特許文献３）。 Further, in the case of an iron-based substrate, a W layer is formed on the surface of the iron-based substrate, a first UNCD film formed on the W layer by a coaxial plasma jet gun in a vacuum, and a hydrogen on the UNCD film. The second UNCD film formed by the coaxial plasma jet gun is laminated. It is disclosed that the SP3 bond of the first UNCD film is less than that of the second UNCD film, and the W layer is an intermediate layer (Patent Document 3).
また、基材の表面をプレスパッタリングにより事前に清浄処理した後に、マグネシウム化合物被膜を形成するマグネシウム化合物被膜の形成方法が開示されている（特許文献４）。 Moreover, the formation method of the magnesium compound film which forms the magnesium compound film after cleaning the surface of a base material beforehand by pre-sputtering is disclosed (patent document 4).
このように、基材上にコーティングする種々の成膜技術があるが、従来の成膜技術によるコーティング被膜では、基材の汚れとターゲットの汚れによって剥離し易い、スクラッチ強度が１００Ｎを下回ることが多い、必然的に数μｍ以上の膜厚を必要とするなどの問題点があった。 As described above, there are various film forming techniques for coating on the substrate. However, the coating film formed by the conventional film forming technique is likely to be peeled off due to the contamination of the substrate and the contamination of the target, and the scratch strength may be less than 100N. There are many problems, such as necessity of a film thickness of several μm or more.
また、Ｓｉなどをドープしても硬度は、３０〜３５ＧＰａ程度であり、硬度を含め、力学特性を制御することは難しく、さらにチッピング、部分クラックなどの欠けに対しては脆弱であった。 In addition, even if doped with Si or the like, the hardness is about 30 to 35 GPa, and it is difficult to control the mechanical properties including the hardness, and it is vulnerable to chipping, partial cracks and the like.
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、剥離し難く、かつ積層数に依存することなく、１００Ｎ以上のスクラッチ強度を有し、積層間隔ならびに層比率を変化させることで、ヤング率、硬度などを制御でき、チッピング、部分クラックなどの欠けはほとんど生じないコーティング被膜の形成方法及び金型・工具を提供することを目的としている。 This invention has been made in view of such circumstances, has a scratch strength of 100 N or more without being peeled off and depending on the number of laminations, and by changing the lamination interval and the layer ratio, the Young's modulus, An object of the present invention is to provide a method for forming a coating film, a mold and a tool that can control hardness and the like and hardly cause chipping such as chipping and partial cracks.
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is configured as follows.
請求項１に記載の発明は、基材の表面にダイヤモンドライクカーボン膜をコーティングするコーティング被膜の形成方法であり、
加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料の表面及び前記基材の表面の汚れを除去する前処理工程と、
前記ターゲット材料を用いて前記基材の表面にスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層を形成する層形成工程と、
前記中間層の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜するコーティング工程とを有することを特徴とするコーティング被膜の形成方法である。
Invention of Claim 1 is a formation method of the coating film which coats a diamond-like carbon film on the surface of a substrate,
A pre-treatment step of pre-sputtering while heating to remove dirt on the surface of the target material and the surface of the substrate;
A layer forming step of forming an interlayer by forming an interlayer by sputtering on the surface of the base material using the target material,
And a coating step of forming a diamond-like carbon film on the surface of the intermediate layer.
請求項２に記載の発明は、前記ターゲット材料が、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、Ｃｒ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはカーボンであり、
前記中間層を、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはダイヤモンドライクカーボンまたはＣｒを含む金属あるいはセラミック相で形成することを特徴とする請求項１に記載のコーティング被膜の形成方法である。
In the invention according to claim 2, the target material is SiC, SiCOH, Cr, SiCH, SiO 2 or carbon.
The method for forming a coating film according to claim 1, wherein the intermediate layer is formed of a metal or ceramic phase containing SiC, SiCOH, SiCH, SiO 2, diamond-like carbon, or Cr.
請求項３に記載の発明は、被加工材と擦れあう基材の表面とターゲット材料の表面とを加熱しながらプレスパッタリングを行い前記ターゲット材料の表面及び前記基材の表面の汚れを除去し、 前記表面の汚れが除去された前記基材の表面に、前記表面の汚れが除去された前記ターゲット材料を用いてスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層を形成し、
前記中間層の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜し、
前記基材の表面にコーティング被膜を形成したことを特徴とする金型・工具である。
The invention according to claim 3 removes contamination on the surface of the target material and the surface of the base material by performing pre-sputtering while heating the surface of the base material and the surface of the target material that rub against the workpiece. Using the target material from which the surface dirt has been removed, an interlayer is formed by sputtering using the target material from which the surface dirt has been removed, and an intermediate layer is formed.
A diamond-like carbon film is formed on the surface of the intermediate layer,
It is a mold / tool characterized in that a coating film is formed on the surface of the substrate.
請求項４に記載の発明は、前記ターゲット材料が、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、Ｃｒ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはカーボンであり、
前記中間層を、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはダイヤモンドライクカーボンまたはＣｒを含む金属あるいはセラミック相で形成することを特徴とする請求項３に記載の金型・工具である。
In the invention according to claim 4, the target material is SiC, SiCOH, Cr, SiCH, SiO 2 or carbon.
The intermediate layer, SiC, SiCOH, SiCH, a mold-tool according to claim 3, characterized in that formed in the metal or ceramic phase comprises SiO 2 or diamond-like carbon or Cr.
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。 With the above configuration, the present invention has the following effects.
請求項１乃至請求項４に記載の発明では、加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料の表面及び基材の表面の汚れを除去し、このターゲット材料を用いて基材の表面にスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層を形成し、中間層の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することで、１μｍ以下においても、層間隔を１０ｎｍ以下にすることで、積層数に依存することなく、１００Ｎ以上のスクラッチ強度を有する。また、積層間隔ならびに層比率を変化させることで、ヤング率、硬度などを制御できる。さらに、クラックは水平方向に分断されるため、貫通クラックはほとんど生じないし、耐チッピング性が高い。 In the invention according to any one of claims 1 to 4, pre-sputtering is performed while heating to remove contamination on the surface of the target material and the surface of the base material, and an interlayer is formed on the surface of the base material by sputtering using the target material. An intermediate layer is formed by forming a film, and a diamond-like carbon film is formed on the surface of the intermediate layer, so that even when the thickness is 1 μm or less, the layer spacing is 10 nm or less, so that it is 100 N without depending on the number of layers. It has the above scratch strength. In addition, Young's modulus, hardness, and the like can be controlled by changing the stacking interval and the layer ratio. Further, since the cracks are divided in the horizontal direction, almost no through cracks are generated and the chipping resistance is high.
以下、この発明のコーティング被膜の形成方法及び金型・工具の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。 Embodiments of the coating film forming method and the mold / tool of the present invention will be described below. The embodiment of the present invention shows the most preferable mode of the present invention, and the present invention is not limited to this.
図１はコーティング被膜を形成した金型・工具の層構成を説明する図である。この実施の形態では、被加工材と擦れあう基材１の表面とターゲット材料２０の表面とを加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料２０の表面及び基材１の表面の汚れを除去し、表面の汚れが除去された基材１の表面に、表面の汚れが除去されたターゲット材料２０を用いてスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層２を形成し、この中間層２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜し、基材１の表面にコーティング被膜を形成している。 FIG. 1 is a diagram for explaining a layer structure of a mold / tool having a coating film formed thereon. In this embodiment, pre-sputtering is performed while heating the surface of the base material 1 and the surface of the target material 20 that rub against the workpiece, and the surface of the target material 20 and the surface of the base material 1 are removed to remove the surface. An intermediate layer 2 is formed on the surface of the base material 1 from which the dirt has been removed by sputtering using the target material 20 from which the dirt on the surface has been removed to form an intermediate layer 2. A carbon film 3 is formed, and a coating film is formed on the surface of the substrate 1.
基材１は、これが変形するとそこにコーティングしていたダイヤモンドライクカーボン膜３も変形することになり、一般に金属に比べて硬くもろいダイヤモンドライクカーボン膜３はその変形に追従できず、結局剥離してしまう。したがって、基材１は硬質材が適当であり、それは超硬合金、ダイス鋼、粉末ハイス、高速度鋼などの合金工具鋼が代表的なものであるが、それら基材１は表面を硬化処理したものを含んでいる。 When the base material 1 is deformed, the diamond-like carbon film 3 coated thereon is also deformed. In general, the diamond-like carbon film 3 which is harder and brittle than metal cannot follow the deformation, and eventually peels off. End up. Therefore, the base material 1 is suitably a hard material, which is typically alloy tool steel such as cemented carbide, die steel, powder high speed steel, high speed steel, etc., but the base material 1 is hardened on the surface. Is included.
このコーティング被膜の形成方法は、図２に示すように、加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料２０の表面及び基材１の表面の汚れを除去する前処理工程Ａと、ターゲット材料２０を用いて基材１の表面にスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層２を形成する層形成工程Ｂと、中間層２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜するコーティング工程Ｃとを有する。 As shown in FIG. 2, the coating film is formed using a pretreatment step A in which pre-sputtering is performed while heating to remove dirt on the surface of the target material 20 and the surface of the base material 1, and the target material 20 is used. It has a layer forming process B in which an intermediate layer 2 is formed by sputtering on the surface of the substrate 1 and a coating process C in which a diamond-like carbon film 3 is formed on the surface of the intermediate layer 2.
このコーティング被膜の形成方法を、図３に示すスパッタリング装置に基づいて説明する。 A method of forming this coating film will be described based on the sputtering apparatus shown in FIG.
前処理工程Ａでは、図３（Ａ）に示すように、真空排気されたスパッタ室１０にアルゴンなどのスパッタリングガスを導入し電磁界により低圧グロー放電を発生させ、発生したプラズマ中の気体イオンをターゲット材料２０に衝突させ、スパッタリングにより放出されたターゲット材料２０を基材１の表面に堆積させて薄膜を作成するが、ターゲット材料２０と基材１の中間に配設されたシャッタ板１１は、成膜の開始時刻以前はターゲット材料２０と基材１の中間に挿入されターゲット材料２０と基材１の見通しを防止しており、基材１へのターゲット材料２０の堆積を防止して基材１の表面の汚れを除去する。 In the pretreatment step A, as shown in FIG. 3A, a sputtering gas such as argon is introduced into the evacuated sputtering chamber 10 to generate a low-pressure glow discharge by an electromagnetic field, and the generated gas ions in the plasma are The target material 20 is collided and the target material 20 released by sputtering is deposited on the surface of the base material 1 to create a thin film. The shutter plate 11 disposed between the target material 20 and the base material 1 Before the start time of film formation, it is inserted between the target material 20 and the base material 1 to prevent the target material 20 and the base material 1 from being seen, and the deposition of the target material 20 on the base material 1 is prevented to prevent the base material 1 from depositing. Remove dirt on the surface of 1.
次に、ターゲット材料２０と基材１の位置を交換して同様に、中間に配設されたシャッタ板１１が、ターゲット材料２０と基材１の中間に挿入され、ターゲット材料２０と基材１の見通しを防止しており、基材１へのターゲット材料２０の堆積を防止してターゲット材料２０の汚れを除去する。 Next, the positions of the target material 20 and the base material 1 are exchanged, and similarly, the shutter plate 11 disposed in the middle is inserted between the target material 20 and the base material 1, and the target material 20 and the base material 1 are inserted. This prevents the target material 20 from being deposited on the base material 1 and removes contamination of the target material 20.
この工程はプレスパッタ工程と呼ばれ、この工程によってスパッタリングの初期にターゲット材料２０の表面の汚れなどが放出され、同様に基材１の表面の汚れなどが放出され、汚れが基材１に堆積することが防止される。このプレスパッタ工程では、ターゲット材料２０及び基材１を加熱しながらプレスパッタリングを行うことで、より効果的にターゲット材料２０及び基材１の表面の汚れを除去することができる。加熱温度は、１００〜３００℃が好ましく、２００〜２５０℃がより好ましい。 This process is called a pre-sputtering process. By this process, dirt on the surface of the target material 20 is released at the initial stage of sputtering, similarly, dirt on the surface of the substrate 1 is released, and dirt is deposited on the substrate 1. Is prevented. In this pre-sputtering process, by performing pre-sputtering while heating the target material 20 and the substrate 1, dirt on the surface of the target material 20 and the substrate 1 can be more effectively removed. The heating temperature is preferably 100 to 300 ° C, more preferably 200 to 250 ° C.
ターゲット材料２０及び基材１の表面が清浄になった段階でシャッタ板１１を移動しターゲット材料２０と基材１の中間位置から退避させ、スパッタされた材料を基材１の表面に成膜する。 When the surface of the target material 20 and the base material 1 is cleaned, the shutter plate 11 is moved and retracted from the intermediate position between the target material 20 and the base material 1, and the sputtered material is deposited on the surface of the base material 1. .
層形成工程Ｂでは、ターゲット材料２０を用いて基材１の表面にアルゴン、窒素などのスパッタリングガスを導入してスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層２を形成し、ターゲット材料２０としては、硬質でダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）との相性のよい中間層２を設ける。 In the layer forming step B, a sputtering gas such as argon or nitrogen is introduced into the surface of the base material 1 using the target material 20, and an interlayer is formed by sputtering to form the intermediate layer 2. As the target material 20, An intermediate layer 2 that is hard and has good compatibility with diamond-like carbon (DLC) is provided.
中間層を形成するターゲット材料２０の材質としては、ＳｉＣが最も好適であり、これ以外には、ＳｉＣＯＨ、Ｃｒ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはカーボンなどがある。このターゲット材料２０の材質は、基材１及びダイヤモンドライクカーボン膜３との密着性を考慮して選定する。中間層を、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはダイヤモンドライクカーボンまたはＣｒを含む金属あるいはセラミック相で形成する。 As the material of the target material 20 for forming the intermediate layer, SiC is most suitable, and other than this, there are SiCOH, Cr, SiCH, SiO 2 or carbon. The material of the target material 20 is selected in consideration of the adhesion between the base material 1 and the diamond-like carbon film 3. The intermediate layer is formed SiC, SiCOH, SiCH, metal or ceramic phase comprises SiO 2 or diamond-like carbon or Cr.
コーティング工程Ｃでは、中間層２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜し、ダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜には特に限定はなく、イオンプレーティング法、イオン蒸着法、スパッタリング法など既知のいずれの方法でもよい。 In the coating step C, the diamond-like carbon film 3 is formed on the surface of the intermediate layer 2, and the diamond-like carbon film 3 is not particularly limited, and known methods such as ion plating, ion deposition, and sputtering are known. Either method is acceptable.
スパッタリング法では、図３（Ｃ）に示すように、ダイヤモンドライクカーボンをターゲット材料２０として用いて、基材１の表面にアルゴン、エタンなどのスパッタリングガスを導入してスパッタリングによりダイヤモンドライクカーボンを成膜する。 In the sputtering method, as shown in FIG. 3C, diamond-like carbon is used as a target material 20, and a diamond-like carbon film is formed by sputtering by introducing a sputtering gas such as argon or ethane into the surface of the substrate 1. To do.
図４はコーティング被膜の形成方法の実施例を示す表であり、前処理工程Ａでは加熱された状態でプレスパッタリングし、層形成工程Ｂ、コーティング工程Ｃでも加熱された状態でスパッタリングして成膜した。 FIG. 4 is a table showing an example of a method for forming a coating film. In the pretreatment step A, pre-sputtering is performed in a heated state, and in the layer forming step B and coating step C, sputtering is performed in a heated state. did.
この発明では、加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料２０及び基材１の表面の汚れを除去し、このターゲット材料２０を用いて基材１の表面にスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層２を形成したことで、基材１の表面と中間層２との接着強度が増し、さらに中間層２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜３を成膜することで、１μｍ以下においても、層間隔を１０ｎｍ以下にすることで、積層数に依存することなく、１００Ｎ以上のスクラッチ強度を有する。また、積層間隔ならびに層比率を変化させることで、ヤング率、硬度などを制御できる。さらに、クラックは水平方向に分断されるため、貫通クラックはほとんど生じないし、耐チッピング性が高い。 In the present invention, pre-sputtering is performed while heating to remove dirt on the surface of the target material 20 and the base material 1, and an interlayer film is formed on the surface of the base material 1 by sputtering using the target material 20. The adhesion strength between the surface of the base material 1 and the intermediate layer 2 is increased, and the diamond-like carbon film 3 is formed on the surface of the intermediate layer 2 so that the layer spacing is 10 nm even at 1 μm or less. By making it below, it has a scratch strength of 100 N or more without depending on the number of laminated layers. In addition, Young's modulus, hardness, and the like can be controlled by changing the stacking interval and the layer ratio. Further, since the cracks are divided in the horizontal direction, almost no through cracks are generated and the chipping resistance is high.
この発明は、コーティング被膜の形成方法及び金型・工具に適用可能であり、剥離し難く、かつ積層数に依存することなく、１００Ｎ以上のスクラッチ強度を有し、積層間隔ならびに層比率を変化させることで、ヤング率、硬度などを制御でき、チッピング、部分クラックなどの欠けはほとんど生じない。 The present invention can be applied to a method for forming a coating film, a mold and a tool, is difficult to peel off, has a scratch strength of 100 N or more without depending on the number of laminations, and changes the lamination interval and the layer ratio. Thus, Young's modulus, hardness and the like can be controlled, and chipping such as chipping and partial cracks hardly occur.
１ 基材
２ 中間層
３ ダイヤモンドライクカーボン膜
Ａ 前処理工程
Ｂ 層形成工程
Ｃ コーティング工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Intermediate | middle layer 3 Diamond like carbon film A Pretreatment process B Layer formation process C Coating process
Claims (4)
加熱しながらプレスパッタリングを行いターゲット材料の表面及び前記基材の表面の汚れを除去する前処理工程と、
前記ターゲット材料を用いて前記基材の表面にスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層を形成する層形成工程と、
前記中間層の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜するコーティング工程とを有することを特徴とするコーティング被膜の形成方法。 It is a method for forming a coating film in which a diamond-like carbon film is coated on the surface of a substrate.
A pre-treatment step of pre-sputtering while heating to remove dirt on the surface of the target material and the surface of the substrate;
A layer forming step of forming an interlayer by forming an interlayer by sputtering on the surface of the base material using the target material,
And a coating step of forming a diamond-like carbon film on the surface of the intermediate layer.
前記中間層を、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはダイヤモンドライクカーボンまたはＣｒを含む金属あるいはセラミック相で形成することを特徴とする請求項１に記載のコーティング被膜の形成方法。 The target material is SiC, SiCOH, Cr, SiCH, SiO 2 or carbon;
It said intermediate layer, SiC, SiCOH, SiCH, the method of forming the coating film according to claim 1, characterized in that formed in the metal or ceramic phase comprises SiO 2 or diamond-like carbon or Cr.
前記表面の汚れが除去された前記基材の表面に、前記表面の汚れが除去された前記ターゲット材料を用いてスパッタリングによりインターレイヤー成膜して中間層を形成し、
前記中間層の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を成膜し、
前記基材の表面にコーティング被膜を形成したことを特徴とする金型・工具。 Pre-sputtering is performed while heating the surface of the base material and the surface of the target material that rub against the workpiece, and the contamination of the surface of the target material and the surface of the base material is removed.
Using the target material from which the surface dirt has been removed, an interlayer is formed by sputtering using the target material from which the surface dirt has been removed, and an intermediate layer is formed.
A diamond-like carbon film is formed on the surface of the intermediate layer,
A mold / tool characterized in that a coating film is formed on the surface of the substrate.
前記中間層を、ＳｉＣ、ＳｉＣＯＨ、ＳｉＣＨ、ＳｉＯ２またはダイヤモンドライクカーボンまたはＣｒを含む金属あるいはセラミック相で形成することを特徴とする請求項３に記載の金型・工具。 The target material is SiC, SiCOH, Cr, SiCH, SiO 2 or carbon;
The intermediate layer, SiC, SiCOH, SiCH, mold-tool according to claim 3, characterized in that formed in the metal or ceramic phase comprises SiO 2 or diamond-like carbon or Cr.
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