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Ti-Al-N膜の形成方法 新技術説明会

国内特許コード P07A010440
掲載日 2007年9月14日
出願番号 特願2004-148320
公開番号 特開2005-330517
登録番号 特許第4912572号
出願日 平成16年5月18日(2004.5.18)
公開日 平成17年12月2日(2005.12.2)
登録日 平成24年1月27日(2012.1.27)
発明者
  • 湯本 敦史
  • 山本 剛久
  • 廣木 富士男
  • 塩田 一路
  • 丹羽 直毅
出願人
  • タマテイ-エルオ-株式会社
発明の名称 Ti-Al-N膜の形成方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】成膜速度を高めて形成でき、厚く高密度なTi-Al-N膜とその形成方法を提供する。
【解決手段】チタン、アルミニウムおよび窒素を含有して、基板に形成されたTi-Al-N膜であって、プラズマ中で生成された窒素とチタンおよび/またはアルミニウムからなる微粒子を超音速ノズル34から超音速フリージェットの気流に乗せて真空チャンバー30中に噴出して、真空チャンバー30中に配置した基板33上に物理蒸着させて形成した膜とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


γ-TiAl、α2-Ti3Al、TiAlNなどのTi-Al系材料は、低密度、高温下などでの高強度、高耐磨耗性である特性を有していることや、自動車用材料、航空宇宙材料および切削道具などの応用分野が広いことで注目を集めている。
特に、近年、構造材料としてTi-AlおよびTi-Al-N膜に対する多くの実験がなされている。
Ti-Al-N膜とは、Ti、AlおよびNの3つの元素からなる膜であり、3つの元素から選択された元素からなる相を複数有している。



Ti-Al-N膜は、反応性マグネトロンスパッタリング法(非特許文献1および非特許文献2参照)、イオンビームを用いた成膜(非特許文献3および非特許文献4)およびメッキ、および、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法(非特許文献5および非特許文献6)により、成膜に成功した。
しかし、これらの工程は、成膜速度が遅く、また、厚く高密度な膜を形成することが困難であるという欠点を有していた。

【非特許文献1】M. Zhou, Y. Makino, M. Nose and K. Nogi: Thin SolidFilms 369 (1999) 203-208

【非特許文献2】S. Inoue, H. Uchida, K. Koterazawa and Y. Yoshinaga: Thin Solid Films 300 (1997) 171-176

【非特許文献3】I. Nakamura, M. Kamiya, I. Takano and Y. Sawada: Jpn. J. Appl. Phys., 36 (1997) 2308-2312

【非特許文献4】I. Takano, I. Nakamura, M. Kamiya and H. Yoshida: Surf. Coat. Technol., 84 (1996) 409-413

【非特許文献5】J. Shieh and M. H. Hon: Thin Solid Films 391 (2001)101-108

【非特許文献6】J. Shieh and M. H. Hon: J. Vac. Sci. Technol. A, 19(2001) 87-92

【非特許文献7】A. Yumoto, T. Yamamoto, F. Hiroki, I. Shiota and N.Niwa: Mater. Trans., JIM 43 (2002) 2932-2934

【非特許文献8】A. Yumoto, F. Hiroki, I. shiota and N. Niwa: Surf. coat. Technol., 169-170 (2003) 499-503

【非特許文献9】A. Yumoto, F. Hiroki, I. Shiota and N. Niwa: J. Japan Inst. Metals 65 (2001) 635-643

【非特許文献10】A. Yumoto, F. Hiroki, I. Shiota and N. Niwa: Netsu Shori 42 (2002) 83-90

産業上の利用分野


本発明はチタンアルミニウム窒化膜(Ti-Al-N膜)およびその形成方法に関し、特に超音速フリージェットPVD法を用いて形成したTi-Al-N膜と、それを用いるTi-Al-N膜の形成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
窒素雰囲気中でチタンおよび/またはアルミニウムを含む蒸発源材料から窒化されたチタンおよび/またはアルミニウムを含む微粒子を、蒸発チャンバー内で生成する工程と、
前記微粒子を超音速フリージェットの気流に乗せて真空チャンバー中に噴出して、前記真空チャンバー中に配置した基板上に物理蒸着させ、チタン、アルミニウムおよび窒素を含有する、膜厚が10~200μmであるTi-Al-N膜を形成する工程とを有し、
前記気流は、前記微粒子の生成時において前記蒸発チャンバー内に、1.5~6.5リットル/分の範囲の流量で供給されるHeガス、および0~4.0リットル/分の範囲の流量で、かつ該流量が供給中に増加していくように供給されるNガスが前記真空チャンバー中に噴出されるときに生じる気流である
Ti-Al-N膜の形成方法。

【請求項2】
窒化されたチタンおよび/またはアルミニウムを含む微粒子を生成する工程においては、窒素を含む雰囲気中で前記蒸発源材料に向けて放電して得られるプラズマによって前記蒸発源材料を加熱して蒸発させる
請求項1に記載のTi-Al-N膜の形成方法。

【請求項3】
前記蒸発源材料として、チタン、アルミニウム、および/または、チタンとアルミニウムの合金を用いる
請求項1または2に記載のTi-Al-N膜の形成方法。

【請求項4】
前記基板として鉄鋼材料の基板を用いる
請求項1~3のいずれかに記載のTi-Al-N膜の形成方法。

【請求項5】
前記基板としてチタン基板を用いる
請求項1~3のいずれかに記載のTi-Al-N膜の形成方法。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004148320thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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