(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に設置した遷移金属からなる成膜材料をアーク放電によって真空チャンバー内の真空中で蒸発させ、蒸発した金属イオンを貫通穴を有する対象物の穴内周部へ誘導して硬質保護膜を生成する真空アーク蒸着成膜装置であって、
真空チャンバーの内部スペースは、対象物を配置する蒸着スペースを中心にして放射状に二箇所にダクトの内部スペースを備えると共に、各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に電極を置くための放電スペースを備え、
電極付近で蒸発した金属イオンを電磁気的にビーム状に収束するための電磁コイルが各ダクトの外周部に設けてあるとともに、各ダクトにバイアス電圧を印加して金属イオンビームを対象物の穴開口に向けて誘導することを特徴とする真空アーク蒸着成膜装置。
【請求項２】
放電スペースは、各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に１つ配置され、
真空チャンバーの内部スペースは、２つの放電スペースと２つのダクトの内部スペースと１つの蒸着スペースとを一直線に通じる形にしてあることを特徴とする請求項１に記載の真空アーク蒸着成膜装置。
【請求項３】
放電スペースは、各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に分岐して複数配置され、
真空チャンバーの内部スペースは、２つのダクトの内部スペースと１つの蒸着スペースとを一直線に通じる形にしてあることを特徴とする請求項１に記載の真空アーク蒸着成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空アーク放電を行って発生させたプラズマを利用し、対象物の表面に硬質保護膜を形成する真空アーク蒸着成膜装置を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
金型の表面処理の手法として物理蒸着法があり、この物理蒸着法は、遷移金属や酸化物等を物理的に蒸発させて、対象物の表面に成膜を付着させる処理方法である。そして、様々な物理蒸着の手法のうちの一つに真空アーク蒸着法がある。この真空アーク蒸着法は、陰極と陽極の間にアーク放電を生じさせ、成膜材料を蒸発させて対象物に蒸着するという成膜方法であり、プラズマ密度が高いだけでなく、イオン化率もスパッタリング法などに比べて遥かに高い。この真空アーク蒸着法は、真空にしたチャンバーの中で、アーク放電部の真空アーク放電により成膜材料を加熱して、気化もしくは昇華し、チャンバー内の離れた位置に置かれた対象物の表面にAl、Cr、Ti、Zr、Mo、Wなどの金属膜を形成するものである。また、切削工具や金属成形用金型においては、対象物の表面にTiN膜、TiCN膜、TiAlN膜、CrN膜、AlCrN膜といった硬質保護膜を蒸着し、工具や金型自体の耐摩耗性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報第５５巻・第２号  株式会社神戸製鋼所、２００５年９月９日発行、ｐ１００−１０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車部品では、ブレーキシリンダー等の深穴冷間鍛造成形やコイル鉄心等の深穴粉末焼結成形と呼ばれる工法において、その部品形状に対応する深穴または穴長の長い貫通穴を有する金型が使用されている。しかしながら、上記のような、穴開口から穴奥の距離が遠い金型においては、従来の物理蒸着法で穴内周部の中間部や穴奥までしっかりと成膜させることが難しく、本来の硬質保護膜の効果が得られないことから、歩留まり率が低下して製造コストの増大を招く問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、深穴成形に用いる金型等の比較的穴長の長い貫通穴を有する対象物の穴内周部のほぼ全体に隈なく硬質保護膜を生成できる真空アーク蒸着成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、電極に設置した遷移金属からなる成膜材料をアーク放電によって真空チャンバー内の真空中で蒸発させ、蒸発した金属イオンを貫通穴を有する対象物の穴内周部へ誘導して硬質保護膜を生成する真空アーク蒸着成膜装置であって、真空チャンバーの内部スペースは、対象物を配置する蒸着スペースを中心にして放射状に二箇所にダクトの内部スペースを備えると共に、各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に電極を置くための放電スペースを備え、電極付近で蒸発した金属イオンを電磁気的にビーム状に収束するための電磁コイルがダクトの外周部に設けてあるとともに、各ダクトにバイアス電圧を印加して金属イオンビームを対象物の穴開口に向けて誘導することを特徴とする。
【０００７】
本発明のうち請求項２記載の発明は、放電スペースが各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に１つ配置され、真空チャンバーの内部スペースが２つの放電スペースと２つのダクトの内部スペースと１つの蒸着スペースとを一直線に通じる形にしてあることを特徴とする。
【０００８】
本発明のうち請求項３記載の発明は、放電スペースが各ダクトの内部スペースに対して蒸着スペースとは反対側に分岐して複数配置され、真空チャンバーの内部スペースが２つのダクトの内部スペースと１つの蒸着スペースとを一直線に通じる形にしてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のうち請求項１記載の発明によれば、ダクトにバイアス電圧を印加しながら、ダクトの外周に配置した電磁コイルによって電磁気的にプラズマの方向を制御し、蒸発させた成膜材料のイオンビームを収束した状態で対象物の穴開口に向けて誘導することで、対象物の貫通穴の穴内周部の穴奥まで硬質保護膜を生成することができる。
【００１１】
本発明のうち請求項１記載の発明によれば、深穴や穴長の長い貫通穴を有する深穴成形金型などの対象物に対し、対象物を配置した真空チャンバーの両側にそれぞれ電極とダクトを配置することで、電極で蒸発させた成膜材料を対象物の穴内周部の全域に隈なく硬質保護膜を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施による真空アーク蒸着成膜装置の作動状態を示す簡略化した平面図である。
【図２】本実施による硬質保護膜の生成の対象物となる金型の貫通穴（φ２０ｍｍ×１０８ｍｍ）を縦断面に切断し、貫通穴における硬質保護膜の特性評価を行なった各測定位置を示す。（ａ）は、膜厚測定、密着性評価、成分分析の各々の測定位置を示す縦断面図であり、（ｂ）は、硬さ測定の測定位置を示す縦断面図である。
【図３】生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）の膜厚測定の結果を示す。（ａ）は、本実施のものと他の方法との膜厚を比較したグラフであり、（ｂ）は、膜比率を比較したグラフである。ここでいう膜比率とは、左右の穴入口１ｍｍ部の膜厚を各々１００％とした場合の、各測定部における膜厚の割合を表したものである。
【図４】生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）の硬さ測定の結果を示す。（ａ）は、本実施のものと他の方法との硬さを比較したグラフであり、（ｂ）は、塑性変形硬さを比較したグラフである。
【図５】生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）の金型との密着性を測定した結果を示す。（ａ）は、密着性評価として採用したロックウェル圧痕評価における点数と圧痕の外観例を示すものであり、（ｂ）は、他の方法と評価点数で比較したグラフである。
【図６】生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）の成分分析をした結果を示す。（ａ）は、膜中のＴｉの割合を他の方法と比較したグラフであり、（ｂ）は、Ｎの割合を他の方法と比較したグラフである。
【図７】生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）の成分分析をした結果を示す。（ａ）は、Ｔｉの検出量を他の方法と比較したグラフであり、（ｂ）は、Ｎの検出量を他の方法と比較した図である。
【図８】本実施による真空アーク蒸着成膜装置により穴内周部へ硬質保護膜（ＴｉＮ膜）を生成した深穴成形用金型の性能試験結果を示すグラフである。
【図９】（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示す簡略化した平面図である。
【図１０】図９（ａ）（ｂ）は、真空アーク蒸着成膜装置で生成した硬質保護膜であり、（ａ）は、ＴｉＮ膜とＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜のそれぞれの膜厚を示すグラフであり、（ｂ）は、ＴｉＮ膜とＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜のそれぞれの膜比率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面に基づいて本発明の真空アーク蒸着成膜装置の実施形態について説明する。
本実施の真空アーク蒸着成膜装置は、真空チャンバー１と、電極２と、ダクトＳと、電磁コイル６と、金型（対象物）３とを備えている。また、電源（誘導部）４は、直流電源またはパルス電源を用いている。さらに、電極２付近で蒸発した金属イオンを電磁気的にビーム状に収束するため、ダクトＳの中心近傍に磁場を発生する電磁コイル６を配置してある。また、真空チャンバー１には、その内部へ窒素ガスを導入するガス導入部７と外部にガスを排気するガス排気部８がそれぞれ設けてある。さらに、ダクトＳは、各絶縁部１５で絶縁された領域であり、この領域には上記の電源４からバイアス電圧を印加するものである。
【００１６】
真空チャンバー１は、本実施のものでは、対象物を置くためのホルダー５のある蒸着スペースを中心としてダクトＳを介して放射状に二箇所に電極２を置くための放電スペースを両側にそれぞれ有している。また、真空チャンバー１の蒸着スペースと通じるガス導入部７からは窒素ガスが送り込まれる。さらに、ガス排気部８では蒸着スペースを真空状態にすること、及び蒸着スペースに充満するガスを真空チャンバー１の外部に排出する制御を行う。
【００１７】
電極２は、本実施のものでは計二つを配置してあり、それぞれが陰極２ａ、陽極２ｂ、成膜材料配置部９とから構成している。
電極２によるアーク放電は、陰極２ａと陽極２ｂを数ｍｍ程度離して配置しており、電子が空間中のガス分子を次々に衝突させ、空間中に電子とイオンを増殖させる。これにより、真空チャンバー１内のガスの導線性が上昇して絶縁破壊の状態となり、陰極２ａと陽極２ｂの間で連続的にアーク放電用電源１３からの電流が流れることになる。
成膜材料配置部９は、電極２の近くに配置してある。また、上記の成膜材料配置部９に配置する成膜材料９ａの種類や金型３への成膜のときに導入するガスの種類によって、多様な硬質保護膜を生成することができる。例えば、成膜材料９ａとしてＴｉ、導入ガスとして窒素ガスを用いた場合、金型３の貫通穴１０の穴内周部にＴｉＮ膜を生成できる。
【００１８】
そして、上記の電極２は、真空チャンバー１内にある金型３に対しダクトＳで通じているとともに、ダクトＳの外周には電磁コイル６を配置している。
電磁コイル６は、真空チャンバー１の外部に隣接して複数のものが対向する位置にそれぞれ配置してあり、真空チャンバー１のダクトＳ内に回転磁場を発生させるものである。また、電磁コイル６は、電極２で発生したプラズマ流を収束するとともに、そのプラズマ流を真空チャンバー１内で金型３の貫通穴１０の穴開口１０ａ，１０ａに向けて誘導するものである。
ダクトＳは、真空チャンバー１および陽極２ｂと電気的に絶縁され、電源４により正電圧を印加することで、ダクトＳの内面へのイオンビームの付着を防止するとともに、ポンピング効果でイオンビームを真空チャンバー１へ効率よく誘導させるものである。
【００１９】
本実施で用いる金型３は、深穴成形用の金型３であり、具体的に、円柱形状の本体で且つその本体を筒方向に貫く（貫通穴１０の長さ／穴開口１０ａの内径）＝５以上の貫通穴１０が設けてあり、貫通穴１０にパンチング金型を通して成形品を得るものである。また、金型３の貫通穴１０の両側の穴開口１０ａ，１０ａの外周部には、それぞれにカバー材１１，１１が取り付けてある。このカバー材１１は、金型３の貫通穴１０の穴開口１０ａの周囲を塞ぐことで、金型３の穴開口１０ａ付近の成膜の過剰な膜厚の偏りを補正する役割を果たす。尚、本実施では（貫通穴１０の長さ／穴開口１０ａの内径）＝５以上の貫通穴１０に対して硬質保護膜を生成するものについて記載しているが、本装置では（貫通穴１０の長さ／穴開口１０ａの内径）＝１．５〜８の範囲内で成膜させることが可能である。
尚、符号１４は、金型３にバイアス電圧を印加する対象物用バイアス電源である。
【００２０】
上記した真空チャンバー１と電極２とから構成する本実施の真空アーク蒸着成膜装置は、以下のように手順で工程を行う。
第一の工程として、ガス排気部８で真空チャンバー１内を所定の真空度まで真空排気する。
第二の工程として、真空チャンバー１内のヒーター１２を加熱し、金型３を一定温度まで上昇させる。
第三の工程として、ガス導入部７から窒素ガスを真空チャンバー１内部へ導入する。
第四の工程として、第一の電極２および第二の電極２を放電し、ダクトＳおよび電磁コイル６を通過させることでイオンビームを真空チャンバー１内に形成させる。このとき、成膜材料９ａ，９ｂに印加するアーク電流は５０Ａ〜２００Ａ、ダクトＳに印加する電圧は５Ｖ〜２０Ｖ，電磁コイル６に印加する電流は２Ａ〜６Ａが望ましい。
第五の工程として、金型３に−１０Ｖ〜−２００Ｖのバイアス電圧を印加させる。そして、金型３を挟んだ両側から貫通穴１０の穴開口１０ａ，１０ａに向けて成膜材料９ａ，９ｂの窒化物を成膜する。
以上の第一〜第五工程を経て金型３の貫通穴１０の穴内周部のほぼ全体に硬質保護膜を生成して完了する。硬質保護膜の膜厚は０．１μｍ〜１０μｍである。
【００２１】
上記のように本実施の真空アーク蒸着成膜装置によりを形成することにより、以下に示す作用、効果を奏することになる。
第一の電極２と第二の電極２の間をつなぐダクトＳの延伸方向に平行し、ホルダー５に配置された金型３の貫通穴１０の穴開口１０ａ，１０ａがそれぞれ向くように設置してある。これにより、第一〜第二の電極２のそれぞれのダクトＳで蒸発した成膜材料９ａ，９ｂが金型３の貫通穴１０の両側の穴開口１０ａ，１０ａから入り込み、金型３の貫通穴１０の穴内周部へ隈なく硬質保護膜が生成されることになる。
【実施例１】
【００２２】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例に使用する真空アーク蒸着成膜装置は、図１と同じものを使用した。
【００２３】
１．成膜
図１に示した真空アーク蒸着成膜装置において、第一、第二の各電極２，２側に成膜材料９ａとしてＴｉを用いた。そして、真空チャンバー１内に窒素ガスを導入し、対象物となる金型（貫通穴φ２０ｍｍ、穴長１０８ｍｍ）３の貫通穴１０の穴内周部へ硬質保護膜（ＴｉＮ膜）を形成した。
【００２４】
２．評価方法および評価結果
本実施による真空アーク蒸着成膜装置（ＦＩＢ−ＡＤ：対向イオンビーム・アーク蒸着、ＩＢ−ＡＤ：イオンビーム・アーク蒸着（電極２を金型３の片側のみに配置したもの））と、既存のＡＤ（アーク蒸着）、ＳＰ（スパッタ）装置、ＨＣＤ（ホロカソード蒸着）装置でそれぞれ硬質保護膜（ＴｉＮ膜）を生成した後、その膜厚測定と、硬さ測定と、密着性評価と、成分分析を行った。
（膜厚測定）
図２（ａ）のように、貫通穴１０の一方の穴開口１０ａ，１０ａ付近で穴奥に向けて１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの位置でそれぞれ測定し、それ以降は５ｍｍ毎に測定した。他方の穴開口１０ａからも同様に１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの位置（一方の穴開口１０ａから１０３ｍｍ、１０５ｍｍ、１０７ｍｍの位置）で測定した。測定結果は表１のとおりである。
（硬さ測定）
図２（ｂ）のように、金型３における貫通穴１０の穴内周部の任意の複数箇所でナノインデンター（薄膜硬度計）を用い、測定荷重３ｍＮ／２０ｓｅｃで測定した。測定結果は表２のとおりである。
（密着性評価）
生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が金型３の貫通穴１０の穴内周部に剥がれにくく形成されているかについて、図２（ａ）のように、一方の穴開口１０ａから穴奥に向けて１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの位置、それ以降は５ｍｍ毎に５５ｍｍまで測定し、各位置の結果をロックウェル圧痕観察により評価した。また、レーザー顕微鏡で剥離の状態とクラックの状態を観察し、１．剥離大（圧痕まわりの大部分が剥離した状態）、２．剥離小（一部が剥離した状態）、３．クラック大（剥離はないが、圧痕の周りの大部分にクラックが発生した状態）、４．クラック小（剥離はないが、細かなクラックがある状態）、５．無（剥離やクラックがほとんどない状態）と、１〜５の段階に分けた点数で採点して密着性を評価した。その評価結果は表３のとおりである。
（成分分析）
生成した硬質保護膜（ＴｉＮ膜）のＴｉ、Ｎの比率を比較するために、図２（ａ）のように、貫通穴１０の一方の穴開口１０ａ付近で穴奥に向けて１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの位置でそれぞれＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析器）によりＴｉとＮの原子数濃度（ａｔ%）を測定し、それ以降は５ｍｍ毎に測定した。他方の穴開口１０ａからも同様に１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの位置（一方の穴開口１０ａから１０３ｍｍ、１０５ｍｍ、１０７ｍｍの位置）で同様に測定した。ＴｉとＮの比率（Ｔｉ＋Ｎ＝１００％）、ＴｉとＮの比較（Ｔｉ＋Ｎ＋ｏｔｈｅｒ＝１００％）の測定結果は、表４と表５のとおりである。
以下、各試験について図面と表に基づいて考察する。
【００２５】
「膜厚測定について」
表１と図３（ａ）（ｂ）を参照すれば、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤに比べて本実施のものでは、膜厚および膜比率が向上していることが確認できた。具体的には、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤでは、硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が生成されていない位置が存在したが、本実施のものでは金型３の貫通穴１０の穴内周部のすべての測定位置で硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が生成されており、膜厚を計測できた。そして、ＦＩＢ−ＡＤでは、最厚部である穴入口付近に対して最薄部である穴内部の膜厚は３０％以上であり、このことから、従来の製法では生成不可能であった穴内周部へ硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が生成されていることが確認できた。
【００２６】
【表１】
0006746052.tif 000002
【００２７】
「硬さ測定」
表２と図４（ａ）（ｂ）を参照すれば、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤに比べて本実施のものは、金型３の貫通穴１０の穴内周部において、他のものの様に硬さが低下することなく、硬質保護膜の硬さを維持していることが確認できた。
【００２８】
【表２】
0006746052.tif 000003
【００２９】
「密着性評価」
表３と図５（ａ）（ｂ）を参照すれば、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤでは、金型３の貫通穴１０の一方の穴開口１０ａから３０〜５０ｍｍで成膜が確認されなかった。また、硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が確認される箇所ではほとんどが「３」の圧痕周りのクラックが確認された。これに対して本実施によるものは、穴開口１０ａ付近は思わしくなかったものの、穴内周部のほとんどの箇所で「４」の評価がされ、細かなクラックが生じる程度の安定した結果が得られた。
【００３０】
【表３】
0006746052.tif 000004
【００３１】
「成分分析」
表４と図６（ａ）（ｂ）を参照すれば、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤに比べて本実施のものは、金型３の貫通穴１０の穴内周部のほぼ全体で成分比率が安定していることが確認できた。また、ＩＢ−ＡＤに対しても同様であった。さらに、ＴｉとＮの検出量の比率についても、ＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤに比べて本実施のものは、金型３の貫通穴１０の穴内周部の中間位置でも検出量が変わらず、他の方法に比べて硬質保護膜（ＴｉＮ膜）が生成されやすいことが確認できた。
【００３２】
【表４】
0006746052.tif 000005
【００３３】
【表５】
0006746052.tif 000006
【００３４】
以上の各試験の結果から、本実施による真空アーク蒸着成膜装置で対象物となる金型３の貫通穴１０の穴内周部に硬質保護膜を生成した場合、他の成膜法であるＡＤ、ＳＰ、ＨＣＤは勿論、電極２を金型３の一側のみに配置したＩＢ−ＡＤと比べても、硬質保護膜の膜厚、硬さ、穴内周部への密着性、成分の分布のそれぞれの試験で優れた成膜特性を示した。
【００３５】
次に、上記の試験で使用した真空アーク蒸着成膜装置（ＦＩＢ−ＡＤ）で二種類の金型の穴内周部を成膜し、他の成膜法（ＳＰ）と金型寿命までのショット数を比較したものが図８（ａ）（ｂ）である。いずれのものも、ＳＰによる金型に比べて本願のものは１０〜１６倍以上使用できる結果が得られた。このことから、従来の方法では硬質保護膜を生成できなかった深穴成形用の金型の貫通穴の穴内周部においても、本願のものが生成法として適していることが確認できた。
【００３６】
本発明の他の実施形態として、対象物を中心として電極２を四箇所に備えた真空アーク蒸着成膜装置を図９（ａ）（ｂ）に示す。
本実施による真空アーク蒸着成膜装置は、上記実施形態のものと相違する構成として、図９（ａ）のように、ダクトＳからほぼＹ字に分岐してそれぞれに電極２を設けた点である。図示上側の二つの電極２には、成膜材料９ａとしてＴｉＡｌを用いており、さらに、図示した側の二つの電極２，２には、成膜材料９ｂとして、ＡｌＣｒを用いている。そして、図示上側の二つの各電極２，２で硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ膜）を生成した後に、図示下側の二つの各電極２，２で硬質保護膜（ＡｌＣｒＮ膜）を生成することにより、対象物３の穴内周部に複数種の金属窒化物からなる硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）を生成することができる。
【実施例２】
【００３７】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例に使用する真空アーク蒸着成膜装置は、図９（ａ）（ｂ）と同一のものを使用した。
【００３８】
１．成膜
図９（ａ）（ｂ）に示した真空アーク蒸着成膜装置において、第一、第二の各電極２，２側に成膜材料９ａとしてＴｉＡｌを用いた。さらに、第三、第四の各電極２，２側に成膜材料９ｂとしてＡｌＣｒを用いた。そして、真空チャンバー１内に窒素ガスを導入し、対象物となる金型（貫通穴φ２０ｍｍ、穴長１０８ｍｍ）３の貫通穴１０の穴内周部に複数種の金属窒化物からなる硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）を形成した。
【００３９】
２．評価方法および評価結果
本実施による真空アーク蒸着成膜装置（ＦＩＢ−ＡＤ：対向イオンビーム・アーク蒸着）で硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）の生成が終了後、その膜厚測定を行った。
尚、各試験に使用する対象物３のサンプルについては、上記実施例１で使用した図２（ａ）と同じものを使用する。
以下、膜厚測定について図面と表に基づいて考察する。
【００４０】
「膜厚測定について」
表６と図１０（ａ）（ｂ）を参照すれば、本実施のものでも金型３の貫通穴１０の穴内周部のすべての測定位置で硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）が生成されており、膜厚を計測できた。そして、最厚部である穴入口付近に対して最薄部である穴内部の膜厚は２７％以上であり、このことから、電極２を増やしても穴内周部へ硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）が生成されていることが確認できた。
【００４１】
【表６】
0006746052.tif 000007
【００４２】
以上の膜厚測定試験の結果から、本実施による真空アーク蒸着成膜装置で対象物となる金型３の貫通穴１０の穴内周部に複数種の金属窒化物からなる硬質保護膜（ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜）を生成した場合、単一の金属窒化物による硬質保護膜（ＴｉＮ膜）と同様に対象物の穴内周部の全域にわたり硬質保護膜を生成できることを示した。
【００４３】
本発明の真空アーク蒸着成膜装置は、特許請求の範囲に記載する範囲内であれば、上記した各実施形態に示す真空チャンバー１、電極２、ダクトＳ、電磁コイル６の形状や配置数は限定されるものではない。また、上記各実施形態では対象物３を中心とし、その対象物３を各々が挟むように二つの電極２と四つの電極２を配置したものについてそれぞれ説明した。これ以外にも電極２の数をさらに増やすことも可能であり、二種類以上の多種からなる硬質保護膜を生成することも可能である。さらに、硬質保護膜の成膜材料９ａ，９ｂは、上記のＴｉＮ膜、ＴｉＡｌＮ／ＡｌＣｒＮ膜に限らず、成膜材料９ａ，９ｂを変更すればＣｒＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＤＬＣ膜等も適用できる。さらに対象物３は、深穴成形に用いる金型以外にも穴長の長い貫通穴１０を有するものであれば、すべて対象となりえる。
【符号の説明】
【００４４】
１  真空チャンバー
２  電極
２ａ  陰極
２ｂ  陽極
３  金型（対象物）
４  電源（誘導部）
５  ホルダー
６  電磁コイル
７  ガス導入部
８  ガス排出部
９  成膜材料配置部
９ａ  Ｔｉ、ＴｉＡｌ（成膜材料）
９ｂ  ＡｌＣｒ（成膜材料）
１０  貫通穴
１０ａ  穴開口
１１  カバー材
１２  ヒーター
１３  アーク放電用電源
１４  対象物用バイアス電源
１５  絶縁部
Ｓ  ダクト
【図１】
0006746052.tif 000008
【図２】
0006746052.tif 000009
【図３】
0006746052.tif 000010
【図４】
0006746052.tif 000011
【図５】
0006746052.tif 000012
【図６】
0006746052.tif 000013
【図７】
0006746052.tif 000014
【図８】
0006746052.tif 000015
【図９】
0006746052.tif 000016
【図１０】
0006746052.tif 000017