(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーティングされており、前記ゲージブロック本体は、硬化処理を行っていないスチール生材である
ことを特徴とするゲージブロック。
【請求項２】
ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーティングされており、前記ゲージブロック本体は、基準面となる面の表面部のみを焼入れ処理したスチール生材であることを特徴とするゲージブロック。
【請求項３】
硬化処理を行っていないスチール生材によりゲージブロック本体を加工する工程と、
前記ゲージブロック本体の表面に物理蒸着法によりＴｉＮ膜を形成する工程と、
前記ＴｉＮ膜が形成されたゲージブロック本体の表面を仕上げ研磨してＴｉＮ膜が残された状態で基準面を出す工程と
を有することを特徴とするゲージブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長さ寸法を精密に測定する際に基準器として用いるゲージブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、長さ寸法を精密に測定する際の基準器としてゲージブロックが用いられている。ゲージブロックは、精密寸法測定の基準器であるため、耐磨耗性および耐蝕性に優れている必要がある。簡単に磨耗や腐蝕が生じると、基準器として用をなさなくなり、また他のゲージブロックと密着させて使用するリンギングができなくなるためである。このため従来より、ゲージブロックの材料として、スチールやセラミックス、低熱膨張ガラス等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スチール等の金属から構成されているゲージブロックは、腐食が生じやすく、耐蝕性が十分とはいえない。このため、スチール製のゲージブロックは、完全な防蝕環境下で保管する必要があり、取り扱いは常に防蝕用手袋を着用して行なうというように、取り扱いが極めて煩雑であるという問題がある。この様な問題点を解決すべく、近年、材料の選定、熱処理などにより、金属製のゲージブロックの耐磨耗性、耐蝕性を向上させることが行なわれているが、材料の選定、熱処理などに長時間を要するため、製作コストが増大するという問題が生じている。
【０００４】
特に、スチール材のゲージブロックは、熱処理（焼き入れ）を行なうことにより硬度を増し耐磨耗性を向上させることが必要であるが、焼入れによる組織変化により、経年寸法変化が生じるという問題が生じている。また焼入れを行うことにより、コストも高いものとなる。
【０００５】
これに対して近年、サブゼロ、テンパー処理などの特殊な熱処理や人工時効処理・自然枯らしなどにより、経年寸法変化を軽減する手法が用いられているが、必ずしも十分な効果が得られていないのが現状である。また特殊処理を行うことは、更なるコスト高の原因となる。
【０００６】
なお、ゲージブロックの基準面に硬質薄膜を形成する技術として、例えば特公平８−２０２０１号公報がある。これは、基準面のゴミ対策を主目的としており、凹凸面を持つ硬質薄膜を形成するようにしている。しかし、基準面にこの様な凹凸を形成すると、複数のゲージブロックをその基準面同士を密着させて使用する、いわゆるリンギングができなくなるという難点がある。リンギングを行うためには、ゲージブロックの基準面は凹凸のない平滑度の高い面であることが必要である。
【０００７】
本発明は、耐磨耗性および耐蝕性に優れ、経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲージブロックとその製造方法を提供することを目的する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るゲージブロックの一態様は、ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーティングされており、前記ゲージブロック本体は、硬化処理を行っていないスチール生材であることを特徴とする。また、本発明に係るゲージブロックの他の態様は、ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーティングされており、前記ゲージブロック本体は、基準面となる面の表面部のみを焼入れ処理したスチール生材であることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係るゲージブロックの製造方法は、硬化処理を行っていないスチール生材によりゲージブロック本体を加工する工程と、前記ゲージブロック本体の表面に物理蒸着法によりＴｉＮ膜を形成する工程と、前記ＴｉＮ膜が形成されたゲージブロックの表面を仕上げ研磨してＴｉＮ膜が残された状態で基準面を出す工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
この発明によると、優れた耐磨耗性と耐腐食性を有するＴｉＮ膜のコーティングにより、ゲージブロックの性能向上と信頼性向上が図られる。
特にこの発明において、ゲージブロック本体として、焼入れ等の硬化処理を行っていないスチール生材を用いると、焼入れを行った場合のような組織変化による経年寸法変化が生じることがなく、長期間安定に使用できるゲージブロックが得られる。また、焼入れや、特殊な熱処理（サブゼロ、テンパー処理）、人工時効処理・自然枯らし等をする必要がなく、製作コスト、製作時間の軽減を図ることができる。
【００１１】
ＴｉＮコーティングが施されるゲージブロック本体としては、他にセラミックス、低熱膨張ガラスなどがある。セラミックスとしては、ジルコニア（酸化ジルコニウム：ＺｒＯ2）を主成分とするセラミックスが好ましい。また、低熱膨張ガラスとしては、固溶体タイプのガラス、例えば主成分を６０〜７０重量％の二酸化ケイ素ＳｉＯ2とし、１５〜２５重量％の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3、及び１．５〜５重量％の酸化リチウムＬｉ2Ｏを含むガラスがある。
【００１２】
ＴｉＮ膜のコーティングは、物理蒸着（ＰＶＤ法）、中でもマルチアーク方式のイオンプレーティング法で行なうことが好ましい。この場合、ゲージブロックは予め、ＴｉＮ膜の膜厚分を見込んで基準面間の寸法を所望値より僅かに小さくなるように加工し、ＴｉＮ膜をコーティングする、その後仕上げ研磨を行って、１μｍ程度のＴｉＮ膜が残る状態で所望の寸法を持つ基準面を出すようにする。これにより膜厚のムラ、ゲージブロック本体の変形が修正される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるゲージブロックの実施例について、図面を参照して説明する。図１は、ゲージブロックの製造工程を示す断面図である。図１（ａ）は、ゲージブロック本体１の加工断面を示している。この実施例においては、ゲージブロック本体１は、焼入れを行っていないスチール生材であり、基準面となるべき面Ａ０の間が、所望する寸法Ｄに対して、後のＴｉＮ膜形成を見込んで、僅かに小さい寸法Ｄ−ｄ１を持つように加工する。
【００１４】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ゲージブロック本体１の表面にＴｉＮ膜２を成膜する。このＴｉＮ膜２の成膜にはこの実施例の場合、イオンプレーティングを用いた。イオンプレーティング装置は、図２に示すように、複数のイオン源２１を持つマルチアーク方式のものである。基板ホルダーは、回転駆動されるメインホルダー２２と、この上で回転駆動されるサブホルダー２３を有する自公転式ホルダーであり、サブホルダー２３に基準面を垂直にしてゲージブロック本体１を載せて、ＴｉＮ膜の成膜を行う。例えば、原料ガスとしてＴｉＣｌ4ガスを用い、これをイオン源２１によりプラズマ化すると共に、窒素ガスＮ2と水素ガスＨ2を供給して、ＴｉＮ合成を行う。
【００１５】
ＴｉＮ膜成膜の条件は、温度１５０〜４００℃で、２〜３時間とする。これにより、ゲージブロック本体１の基準面となるべき両面には、約３〜４μｍのＴｉＮ膜２が形成される。このとき、ゲージブロック本体１の厚みは、所望の厚みＤより僅かに厚く、Ｄ＋ｄ２となる。
なお、図１（ｂ）では基準面Ａのみならず、他の面にもＴｉＮ膜が形成された状態を示している。全面にＴｉＮ膜をコーティングすることは、防錆の効果が得られること、また格別のマスキングが不要になること、等の点で有効である。
【００１６】
続いて、ＴｉＮ膜２が形成された基準面となるべき両面を仕上げ研磨して、図１（ｃ）に示すように、ＴｉＮ膜２を残した状態で所望の寸法Ｄと平行度、及び平滑度を有する基準面Ａ１を得る。このとき、ＴｉＮ膜２の残り膜厚は、１μｍ程度とする。
【００１７】
この実施例の場合、ゲージブロック本体１は焼入れを行っていないため、硬度がおよそ、Ｈｖ＝２３０であるが、ＴｉＮ膜２のコーティングにより、Ｈｖ＝２３００という、高硬度のゲージブロックが得られる。参考までに、従来の焼入れを行ったスチール製のゲージブロックの硬度は、Ｈｖ＝８００、コーティングが施されていないジルコニアセラミックスの硬度は、Ｈｖ＝１３５０、コーティングが施されていない低熱膨張ガラスは、Ｈｖ＝７００である。
【００１８】
以上のようにこの実施例によると、硬度が高く、耐磨耗性に優れ、また耐腐食性に優れたゲージブロックが得られる。ゲージブロック本体には、スチール生材を用いているために、従来のように焼入れを行うことによる組織変化とそれに伴う経年変化が抑えられ、長期信頼性の高いゲージブロックが得られる。また、サブゼロ、テンパー処理などの特殊な熱処理も必要とせず、ゲージブロックのコスト低下が図られる。
【００１９】
なお上記実施例において、図１（ａ）の段階で、ゲージブロック本体１の基準面となるべき面Ａ０についてのみ、部分的に焼入れを行うことは、有効である。この部分的な焼入れは、具体的には、具体的には、高周波焼入れ（高周波加熱装置のコイルを一次コイル、ワークを二次コイルとして、ワークに誘導電流を流して部分加熱を行う方式）の方法、或いは浸炭焼入れや窒化処理等の方法で行う。
この様な部分焼入れを行うと、全体がスチール生材のままである場合に比べて、打ち傷等の防止効果が得られ、仕上げ研磨によりＴｉＮ膜が極端に薄い状態になった場合でも基準面の耐磨耗性及び耐腐食性をある程度保証することが可能になる。また、ゲージブロックについて全面的な焼入れを行わなければ、スチールの組織変化とこれに伴う経年変化の影響を抑えることができる。
【００２０】
また実施例においては、スチール生材にＴｉＮコーティングを施したゲージブロックについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えばセラミックス、低熱膨張ガラスを用いたゲージブロックにＴｉＮコーティングを施しても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＴｉＮコーティングが施されているので、耐磨耗性および耐蝕性に優れ、経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲージブロックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例によるゲージブロックの製造工程を示す。
【図２】  同実施例によるＴｉＮ膜成膜のイオンプレーティング装置を示す。
【符号の説明】
１…ゲージブロック本体、２…ＴｉＮ膜。
【図１】
0003639735.tif 000002
【図２】
0003639735.tif 000003