技術記事
内燃機関部品へのDLCコーティングの応用
内燃機関における摩耗は、運転中に避けられない現象であり、エンジンの寿命、性能、信頼性に影響を与える重要な要素です。摩耗とは基本的に、摩擦対の表面材料が酸化や腐食によって徐々に失われていく現象です。コーティングは、エンジン部品において広範かつ重要な役割を果たしています。
HIPIMS法による高性能TiCNコーティングの作製
TiCNコーティングは、非晶質炭素とナノ結晶構造を組み合わせたもので、TiCやTiNに比べて優れた硬度、強化された靭性、低い摩擦係数を示します1。これらの特性により、タッピングやドリル加工に広く使用されており、特に非鉄金属や合金の加工に適しています2。HiPIMSは主にパルスDC放電モードを採用しています。放電中、高トリガー電圧によりピーク電力密度と電流密度が誘導され、プラズマ電子密度が急激に増加します。電子密度の増加により、スパッタされた原子が電子と衝突する確率が高まり、高いイオン化率（20%～100%）が達成されます3。高いプラズマ密度は、ピーク電力密度と低いデューティサイクルに依存しています。パルス切り替え中、プラズマ粒子はターゲット材料をスパッタリングすることなく衝突して電荷を交換するため、熱蓄積が低減され、過熱によるセラミックターゲットのひび割れを防ぎます4。HiPIMS技術は、ある程度、DCマグネトロンと陰極アーク法の利点を統合し、金属粒子の発生を回避しながら高いイオン化率を達成します。高いイオン化率と電流密度は、コーティングの堆積品質を効果的に向上させ、表面粗さを低減し、膜の密着性と密度を高めます5。さらに、高いイオン化率は粒子の回折特性を高め、複雑なワークピース表面の厚さの不均一性の問題に効果的に対処します。本論文では、HiPIMS技術を用いて硬質合金の表面に一連のTiCNコーティングを作製し、電力変動がコーティングのC含有量、微細構造、機械的特性に及ぼす影響を調査し、ねじ切り試験を実施してTiCNコーティングの実際の切削性能を調査しました。
半導体部品産業におけるコーティングの応用
半導体部品製造業界の継続的な進歩に伴い、プロセス技術は3nm以下にまで進歩しており、半導体部品部品に対する要求はますます厳しくなっている。
バイアス電圧がナノコンポジットAlCrN/TiSiNコーティングの微細構造および機械的特性に及ぼす影響
概要：AIP+HiPiMS技術を用いて、機能層バイアス電圧が40V、80V、120V、150Vの多層AlCrN/TiSiN複合コーティング膜を作製した。SEMを用いて表面液滴を観察し、コーティング硬度、密着性、応力を測定し、切断試験を実施して、機能層バイアス電圧の変化がコーティング性能に及ぼす影響を調べた。機能層のバイアス電圧が増加するにつれて、液滴数はまず減少し、その後増加し、硬度と密着性は増加し、その後減少することがわかった。硬度と密着性は120Vで最大値に達し、それぞれ34.6GPaと117.5Nとなった。内部応力は、機能層の基板バイアス電圧の増加とともに増加した。切断試験の結果、機能層バイアス電圧120Vで最長8時間の耐用時間を示した。
アークイオンプレーティング法で成膜したTiAlSiN硬質コーティングの残留応力に及ぼすTiSiターゲット磁場強度の影響
参考文献：CHEN YF、GUO ZM、HUI Yら。「アークイオンプレーティング法で成膜したTiAlSiN硬質コーティングの残留応力に対するTiSiターゲット磁場強度の影響[J]」。真空および極低温学、2024、30（1）：57−63。