アークイオンプレーティング法により作製したセラミック薄膜の機械特性および化学特性

电弧离子镀法制备陶瓷薄膜的力学和化学性能

• 批准号: 03J09087
• 负责人: 長谷川 裕之
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J09087/
• 关键词: 硬質窒化物薄膜; 微小硬度; 相変態; 微細組織; 固溶限界; 硬質薄膜; 相転移; 電子顕微鏡; ナノ構造

近年,金属材料等の表面に数ミクロンのセラミックス系硬質膜を被覆する表面処理技術が切削工具,摺動部材,精密金型をはじめとする工業分野で注目されている.カソディックアークイオンプレーティング法は物理蒸着法の1つであり,固体のアーク放電および高電圧のバイアスを印加するため,作製した膜には準安定な結晶構造が出現し,また優れた物理的特性を有することが知られている.これらの薄膜は,通常立方晶形のものが製品として使用されているが,立方晶から六方晶に相転移する領域で,特に高硬度を示すとの報告がある.しかしながら,電子顕微鏡やX線回折を用いた詳細な研究は報告例がなく,統一的に理解されていないのが現状である.そこで本研究では,金属原子を2種類以上含んだ多元系窒化物薄膜を作製し,X線回折法や高分解能透過型電子顕微鏡を用い,第2金属元素量および相変態に対する物性変化と微構造との関係を系統的に明らかにすることを目的とした.Ti_<1-X>Al_XNにCrを添加することでAl固溶限界の拡張を試みた.さらに作製した薄膜の熱処理による高温安定性およびアルミニウム原子の熱拡散が結晶構造に与える影響について調べた.立方晶Ti_XCr_YAl_ZNのAl固溶限界は73at.%まで増加し,立方晶から六方晶への相変態に対応し,微小硬度が29GPaから27GPaまで減少することがわかった.そして900℃に加熱すると,アルミニウム原子の熱拡散により立方晶から六方晶への結晶構造変化が生じ,1000℃では,格子定数が増加した.既存の薄膜を凌駕する材料開発を目的として,ボロン(B)元素添加による新たな硬質薄膜を作製した.具体的にはCr_<1-X>Al_XNをベースにB元素を添加し,微小硬度,微構造,耐酸化性を評価した.その結果,B元素を10at.%添加することによりCr_XAl_YB_ZNの硬度は27GPaから33GPaまで増加した.さらにB含有量の増加に伴い,格子定数は0.411nmから0.409nmまで減少した.

In recent years, the surface treatment technology of metal materials and the like has attracted a lot of attention in the industrial field of cutting tools, folding parts and precision metal molds. The This film is usually cubic crystal type and the product is used in the field of cubic crystal type and hexagonal crystal type phase shift, and the high hardness is shown in the report. Detailed study on the application of electron micromirrors and X-ray reflection is reported in this paper. In this study, more than two kinds of metal atoms were used to prepare thin films containing high resolution energy. The second metal element content was determined by phase transformation<1-X>. Heat treatment of thin films at high temperatures, thermal dispersion of atoms, crystal structure, and influence of heat treatment on thermal stability. Cubic Ti_XCr_YAl_ZN and Al solid solution limit 73at.% In addition, cubic crystal and hexagonal crystal phase change, microhardness from 29GPa to 27GPa decreased. When heated at 900℃, the crystal structure of cubic crystal and hexagonal crystal is transformed, and the lattice number increases at 1000 ℃. Existing thin films are made of new hard films by adding elements to existing thin films. Specifically, Cr_<1-X>Al_XN is added and B element is added to evaluate the micro hardness, microstructure, and acid resistance. Results,B element 10at.% The hardness of Cr_XAl_YB_ZN increased from 27GPa to 33GPa. As the B content increases, the lattice constant decreases from 0.411 nm to 0.409 nm.

项目成果

Effects of second metal contents on microstructure and micro-hardness of ternary nitride films synthesized by cathodic arc method

• DOI: 10.1016/j.surfcoat.2004.08.033
• 发表时间: 2004-11
• 期刊: Surface & Coatings Technology
• 影响因子: 5.4
• 作者: H. Hasegawa;Tetsuya Suzuki

Effects of Al contents microstructures of Cr_<1-X>Al_XN and Zr_<1-X>Al_XN films synthesized by cathodic arc Method

Al含量对阴极电弧法合成Cr_<1-X>Al_XN和Zr_<1-X>Al_XN薄膜微观结构的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Surface & Coatings Technology 200
• 作者: 中野義夫;斉藤真紀;廣川能嗣;中野 義夫 他;中野義夫 他;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;T.Sato et al.;K.Yonekura et al.;H.Hasegawa et al.;K.Yonekura et al.;K.Yonekura et al.;K.Yonekura et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.;Kaoru Yonekura et al.;Tomonari Yamamoto et al.;Tomonari Yamamoto et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.
• 通讯作者: Hiroyuki Hasegawa et al.

Effects of nitrogen concentration on microstructures of WN_X films by cathodic arc method

氮浓度对阴极电弧法WN_X薄膜微观结构的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Surface & Coatings Technology 193
• 作者: 中野義夫;斉藤真紀;廣川能嗣;中野 義夫 他;中野義夫 他;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;入谷 英司;E.Iritani;E.Iritani;E.Iritani;T.Sato et al.;K.Yonekura et al.;H.Hasegawa et al.;K.Yonekura et al.;K.Yonekura et al.;K.Yonekura et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.;Kaoru Yonekura et al.;Tomonari Yamamoto et al.;Tomonari Yamamoto et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.;Tomonari Yamamoto et al.;Hiroyuki Hasegawa et al.;Tomonari Yamamoto et al.
• 通讯作者: Tomonari Yamamoto et al.

The effects of deposition temperature and post-annealing on the crystal structure and mechanical property of TiCrAlN films with high Al contents

• DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.03.013
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Surface & Coatings Technology
• 影响因子: 5.4
• 作者: H. Hasegawa;T. Yamamoto;Tetsuya Suzuki;Kenji Yamamoto

Ayako Kimura et al.: "Anisotropic lattice expansion and shrinkage of hexagonal TiAlN and CrAlN films"Surface and Coatings Technology. 169-170. 367-370 (2003)

Ayako Kimura 等人：“六方 TiAlN 和 CrAlN 薄膜的各向异性晶格膨胀和收缩”表面和涂层技术。