JP5877147B2

Method for operating a pulsed arc evaporation source and vacuum process system comprising said pulsed arc evaporation source

Abstract

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JP5877147B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

Term

Projected expiry 11 December 2032.

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37 claims: 6 independent, 31 dependent

  1. 1
    不完全に反応した集合物を伴うアークPVD機能膜(32)としての硬質材料膜の製造方法であって、 前記集合物は完全に反応が完了せず、加工物(30)上に析出された前記膜中に金属成分を生じるように、 所定の群からなる 少なくとも1つの金属(Me)から電気的絶縁性の酸化物として前記機能膜(32)を形成する工程を備え 、前記所定の群は、遷移金属であるZr、Cr、MoおよびAl、Si、Fe、Co、Ni、Yを含み、 パルス電源を有するアーク蒸着の直流給電に大電流パルスが 直接かつ同時 に重ね合わされ、 前記機能膜(32)は2%未満の希ガスおよびハロゲンの濃度を有する硬質材料膜の製造方法。
  2. 2
    前記加工物(30)は、金属材料から作られる加工品(30)であることを特徴とする請求項1に記載の硬質材料膜の製造方法。
  3. 3
    前記加工物(30)は、切削工具、成形工具、射出成形工具または打ち抜き工具であることを特徴とする請求項1または2に記載の硬質材料膜の製造方法。
  4. 4
    前記加工物(30)は、割出差込工具であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  5. 5
    前記膜の平均粗さ値Raは、0.2μm以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  6. 6
    機能膜(32)内の希ガスの濃度が最大0.1%であり、および/またはハロゲンの濃度が最大0.5%であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  7. 7
    機能膜(32)内の希ガスの濃度が最大0.05%であり、および/またはハロゲンの濃度が最大0.1%であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  8. 8
    機能膜(32)が希ガスおよび/またはハロゲンを含有しないことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  9. 9
    機能膜(32)が0.5~12μmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  10. 10
    機能膜(32)が1.0~5μmの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  11. 11
    機能膜(32)が、式(Al x Me 1-x ) y O z 、(式中、Meは、金属Al、Cr、Mo、Zr、Fe、Co、Ni,Yの1つであり、単独または該金属の混合物である)のアルミニウム金属混合酸化物であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  12. 12
    Meが金属クロムであり、かつ式(Al x Cr 1-x ) y O z を形成することを特徴とする請求項11記載の硬質材料膜の製造方法。
  13. 13
    膜中の金属クロムの割合1-xが5~80At%であることを特徴とする請求項12記載の硬質材料膜の製造方法。
  14. 14
    膜中の金属クロムの割合1-xが10~60At%であることを特徴とする請求項12記載の硬質材料膜の製造方法。
  15. 15
    機能膜(32)が式Al 2 O 3 の化学量論の酸化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  16. 16
    機能膜(32)が、摩擦低減膜(35)のような少なくとも1つのその上に置かれる被覆層(35)を有する、最も外側の層または1つの付加的な保護膜を形成することを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  17. 17
    機能膜(32)が800°C以上の耐熱性を有し、かつ化学的に耐性があることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法。
  18. 18
    加工物(30)が工具または機械部材であることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法により製造された硬質材料膜を備えた 加工物の製造方法 。
  19. 19
    加工物(30)が割出差込工具であることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の硬質材料膜の製造方法により製造された硬質材料膜を備えた 加工物の製造方法 。
  20. 20
    機能膜(32)と加工物(30)との間に中間膜(31)を形成する1つの別の膜が配置され、かつこの膜が1つの付着膜(31)を形成することを特徴とする請求項18または19に記載の 加工物の製造方法 。
  21. 21
    機能膜(32)と加工物(30)との間に中間膜(31)を形成する1つの別の膜が配置され、かつこの膜が特に1つの付着膜(31)を形成し、かつ周期系の亜族IV、VおよびVIおよび/またはAl、Si、Fe、Co、Ni、Co、Yの金属の1つまたはこれら金属の混合物を含有することを特徴とする請求項18または19に記載の 加工物の製造方法 。
  22. 22
    中間膜(31)の金属がN、C、O、Bを有する化合物または該化合物の混合物であり、Nを有する化合物が有利であることを特徴とする請求項20または21に記載の 加工物の製造方法 。
  23. 23
    中間膜(31)の膜厚が0.05~5μmの範囲になることを特徴とする請求項20から22のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  24. 24
    中間膜(31)の膜厚が0.1~0.5μmの範囲になることを特徴とする請求項20から22のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  25. 25
    機能膜(32)および/または中間膜(31)のような膜の少なくとも1つが金属から窒化物を経ておよび/または窒化物から窒素酸化物へおよび酸化物までに至るような延伸膜(34)として形成されていることを特徴とする請求項18から24のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  26. 26
    機能膜(32)のような膜の少なくとも1つが種々の材料組成物を有する多重膜系(33)として形成されていることを特徴とする請求項18から25のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  27. 27
    機能膜(32)のような膜の少なくとも1つが種々の材料組成物を有する多重膜系(33)として形成され、前記多重膜系において複数のレイヤー(33)がその本質的な組成物に関して交互に繰り返していることを特徴とする請求項18から25のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  28. 28
    機能膜(32)のような膜の少なくとも1つが種々の材料組成物を有する多重膜系(33)として形成され、前記多重膜系において複数のレイヤー(33)がその本質的な組成物に関して交互に繰り返し、かつ多重膜系(33)が少なくとも3レイヤーを含むことを特徴とする請求項18から25のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  29. 29
    膜系の繰返しの膜順対が、Me 1 からMe 2 酸化物へ、および/またはMe 1 窒化物からMe 1 酸化物へ、および/またはMe 1 窒化物からMe 2 酸化物へのように交互に材料組成物を変えることを特徴とする請求項26から28のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  30. 30
    膜系の繰返しの膜順対が交互に(Al x Cr 1-x ) y N z および(Al x Cr 1-x ) y O z の材料組成物を含有することを特徴とする請求項26から29のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  31. 31
    膜系の繰返しの膜順対が交互に(Al x Cr 1-x ) y N z および(Al x Cr 1-x ) y O z の材料組成物を含有し、かつ該材料組成物を(Al x Cr 1-x )Nおよび(Al x Cr 1-x ) 2 O 3 のような化学量論の組成物で含有することを特徴とする請求項26から29のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  32. 32
    膜系の繰返しの膜順対が交互に(AlZr) x N y および(AlZr) x O y の材料組成物を含有することを特徴とする請求項26から29のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  33. 33
    膜系の繰返しの膜順対が交互に(AlZr) x N y および(AlZr) x O y の材料組成物を含有し、かつ該材料組成物を(Al x Zr 1-x )Nおよび(Al x Zr 1-x ) 2 O 3 のような化学量論の組成物で含有することを特徴とする請求項26から29のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  34. 34
    多重膜系(33)が少なくとも20レイヤーを含むことを特徴とする請求項26から33のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  35. 35
    多重膜系(33)が500レイヤーを含むことを特徴とする請求項26から33のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  36. 36
    多重膜系(33)の1つのレイヤーの膜厚が0.01~0.5μmの範囲にあることを特徴とする請求項26から35のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
  37. 37
    多重膜系(33)の1つのレイヤーの膜厚が0.02~0.1μmの範囲にあることを特徴とする請求項26から35のいずれか1項に記載の 加工物の製造方法 。
Independent claims37