(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品や工具などの物品の上に摩擦係数の低い被覆を製造する方法であって、
基体と反対側の方向に向かって低減するＣｒの濃度と増加する炭化物の濃度とを有する移行層が、前記物品の上に積層され、
炭素と炭化物の層が交互に連続した層が、ＰＶＤ処理によって前記移行層の上に積層され、前記炭化物の層は、金属、ケイ素、ホウ素の中の少なくとも１つの元素の、炭化物から形成され、前記炭素の層は、黒鉛からなるターゲットのスパッタリングにより形成され、
前記方法は、前記連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、１〜２０ｎｍの範囲になるように行われ、前記連続した層の最上層が、炭素からなり、前記連続した層の最上層は、５００ｎｍの厚さを有しており、
前記炭化物の層の厚みは、１〜３ｎｍの範囲にあり、
前記炭素の層の炭素は、ｓｐ3結合を支配的に有していること、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、２〜４ｎｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記炭化物の層の厚みが、２ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記元素は、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ラマン分光法により測定された、ｓｐ2結合に対するｓｐ3結合の数の割合が、１より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記連続した層の全体の厚みが、０．１〜２０μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記連続した層の全体の厚みが、１〜５μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記連続した層の全体の厚みが、２〜５μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記ＰＶＤ処理は、特に複数の不均衡マグネトロンを使用して、非反応性カソードスパッタリング処理として、行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
水素を被覆の中に混入させるために、前記ＰＶＤ処理の非反応性雰囲気には、水素または炭化水素ＣxＨy（ｘとｙは整数）が供給されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記炭化水素は、Ｃ2Ｈ2であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記炭素と炭化物の層の析出の前に、イオンエッチングによって、前記物品の表面が洗浄されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記イオンエッチングは、アルゴンイオンを使用することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記イオンエッチングの後で、前記炭素と炭化物の層の析出の前に、付着が得られるように、前記物品の表面の上に、Ｃｒ層が析出されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記Ｃｒ層は、厚みが、１ｎｍ〜２μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｃｒ層は、厚みが、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記低減するＣｒの濃度と増加する炭化物の濃度とを有する前記移行層を形成するために、Ｃｒのターゲットのカソード出力が、前記Ｃｒ層の析出の間に、低減され、同時に、選択された炭化物の層の析出の間に、対応するターゲットのカソード出力が、増加されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
処理室は、炭素からなる少なくとも第１のターゲットを備えるとともに、金属の炭化物、ＳｉＣ、Ｂ4Ｃのいずれかからなる第２のターゲットを備え、
前記連続した層が得られるように、被覆される前記物品は、前記処理室の中で回転されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記炭素の層を形成するために、以下の処理条件：
炭素のターゲットの出力：１２ｋＷ；
Ａｒ供給量：２２５ｓｃｃｍ；
Ｃ2Ｈ2供給量：４０ｓｃｃｍ；
が使用されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記炭化物の層を形成するために、以下の処理条件：
ＷＣのターゲットの出力：２ｋＷ；
Ａｒ供給量：２２５ｓｃｃｍ；
Ｃ2Ｈ2供給量：４０ｓｃｃｍ；
が使用されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの表面の領域に、基体と反対側の方向に向かって低減するＣｒの濃度と増加する炭化物の濃度とを有する移行層が被覆され、かつ、前記移行層の上に、炭素と炭化物の層が交互に連続した層が被覆された物品であって、
前記連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、１〜２０ｎｍの範囲にあり、
前記連続した層の最上層が、炭素からなり、前記連続した層の最上層は、５００ｎｍの厚さを有しており、
前記炭化物の層の厚みは、１〜３ｎｍの範囲にあり、
前記炭素の層の炭素は、ｓｐ3結合を支配的に有している、
ことを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法により製造された物品。
【請求項２２】
前記連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、２〜４ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２３】
前記炭化物の層の厚みが、２ｎｍであることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２４】
前記炭化物は、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂ、Ｓｉのうちの１つまたは複数の元素の炭化物であることを特徴とする請求項２１記載の物品。
【請求項２５】
前記方法は、前記連続した層の全体の厚みが、０．１〜２０μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれかに記載の物品。
【請求項２６】
前記方法は、前記連続した層の全体の厚みが、１〜５μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項２５記載の物品。
【請求項２７】
前記方法は、前記連続した層の全体の厚みが、２〜３μｍの範囲となるように行われることを特徴とする請求項２５記載の物品。
【請求項２８】
水素が被覆の中に含まれることを特徴とする請求項２１〜２７のいずれかに記載の物品。
【請求項２９】
付着が得られるように、前記交互に連続した層の下の前記物品の表面の上に、Ｃｒ層が配置されていることを特徴とする請求項２１〜２８のいずれかに記載の物品。
【請求項３０】
前記Ｃｒ層は、厚みが、１ｎｍ〜２μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２９記載の物品。
【請求項３１】
前記Ｃｒ層は、厚みが、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２９記載の物品。
【請求項３２】
前記連続した層は、多層構造からなることを特徴とする請求項２１〜３１のいずれかに記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械部品や工具などの物品の上に摩擦係数の低い被覆を製造する方法と、対応する被覆を備えた物品とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＶＤ処理によって製造される摩擦係数の相対的に低い表面を得るために、さまざまな提案がすでになされてきた。
【０００３】
例えば、公開番号ＷＯ９７／４９８４０号の国際特許出願には、金属基部材料、セラミック基部材料、有機基部材料などの上への超硬表面の製造が開示されている。
【０００４】
このために、例えばＴｉＣからなる炭化物の中間層が、最初に物品の基部材料の上に析出（ｄｅｐｏｓｉｔ）される。次に、実質的に、純粋なｓｐ2とｓｐ3の混成した炭素からなる、相対的に厚い層が、中間層の上に析出され、この相対的に厚い層は、ｓｐ3混成炭素の割合が自由表面の方向に増加する傾斜層である。この傾斜層は、０．５〜５μｍの厚みを有していると言われる。ｓｐ3結合の増加割合は、バイアス電圧を約３００Ｖまで増加していくことにより製造される。
【０００５】
ｓｐ3結合の百分率による割合の正確なデータは、この国際特許出願には含まれていない。中間層（または、中間層が省略される場合には基体）への付着が得られるように、中間層に対する界面において支配的な割合でｓｐ3混成結合が存在すること、さらに、ｓｐ3結合は、自由表面で支配的であること、が示されているだけである。従って、そこに示されている説明によれば、傾斜層の自由表面は、ダイヤモンド類似の、従って、相当する硬さの炭素からなる。
【０００６】
これとは対照的に、公開番号ＷＯ９９／２７８９３号の国際特許出願には、実質的に炭素と金属を含む連続した層からなる、炭素を含む被覆を有する物品が、記載されており、ここで、炭素−炭素結合は、黒鉛状のｓｐ2結合が支配的なそれぞれの炭素の層の中に存在する。この国際特許出願の説明によれば、炭素と金属を含む中間層は、少なくとも３ｎｍの周期を有する。具体例では、チタンやクロムからなり、厚みが５０〜２００ｎｍの範囲にある、金属を含む下側の層も、使用されている。従ってこの提案では、炭素の層は、ｓｐ2結合を有する黒鉛状の炭素から支配的に構成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、摩擦係数が低く、かつ摩耗が少なく、しかしながら相対的に硬さが高く、さらに相対的に弾性が高い、被覆を、実際に物品の上に製造することができる方法を提供すること、および、そのような被覆を有する物品を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を満足させるために、ＰＶＤ処理によって物品の上に積層される炭素と炭化物の層が交互に連続した層であって、炭化物の層は、金属、ケイ素、ホウ素の中の少なくとも１つの元素の、炭化物から形成され、炭素の層は、黒鉛のターゲットのスパッタリングにより形成され、このスパッタリングは、連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、約１〜約２０ｎｍの範囲になるように、好ましくは２〜４ｎｍの範囲になるように行われ、連続した層の最上層が、好ましくは炭素からなり、連続した層の最上層は、その他の層よりは幾分厚く、例えば５００ｎｍになるのが有利であり、炭化物の層の厚みは、１〜３ｎｍの範囲にあり、好ましくは約２ｎｍであり、炭素の層の炭素は、ｓｐ3結合を支配的に有している、交互に連続した層が提供される。
【０００９】
ｓｐ3結合の量は、バイアス電圧やプラズマ密度などのプラズマ条件によって、左右される。プラズマ密度は、部分的には磁場強度によって制御され、被覆される部分の近傍では相対的に高くなるように選択する必要がある。これは、電磁コイルを介して行うことができ、この電磁コイルによって、不均衡（ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ）マグネトロンとして、対応するカソードの動作を行うことができる磁場が、供給される。ｓｐ2結合に対するｓｐ3結合の割合は、部分的には層の系の中の水の含有量によって影響され得る。
【００１０】
公開番号ＷＯ９９／２７８９３号の国際特許出願とは異なり、本発明では、ｓｐ3結合から支配的に構成される炭素の層が製造される。これらの層は、それぞれが、相対的に薄く形成され、通常３ｎｍを下まわり、従って、ＷＯ９９／２７８９３号の国際特許出願で得られる最小の厚みよりも、さらに薄く形成される。炭化物の中間層も、相対的に薄く形成される。公開番号ＷＯ９７／４９８４０号の国際特許出願によって判断すると、ｓｐ3結合から支配的に構成される炭素の層は、それらの層の下にある金属炭化物の層への付着が弱いはずであるが、本発明によれば、意外なことに、ｓｐ3結合が支配的であってさえ良好な付着が得られることが見出され、しかしながらさらに、硬さがより高いｓｐ3結合からなる炭素の層の利点が享受され、実際に、しかも驚くべきことに、相対的に弾性が高くても良好な付着が得られ、それによって、被覆の剥離やクラックの形成が、大幅に低減され、さらに、被覆は、機械的な損傷を被ることなく、摩擦の相手側表面の凹凸を許容することができる。被覆は、また、衝撃の負荷に対して耐性がある。
【００１１】
相対的に薄い層のおかげと、基体搬送装置の上の被覆される物品が、個々のターゲットから流出する蒸気を交互に通過して移動する、通常のＰＶＤ設備での製造のおかげとによって、１つの層から次の層へと逐次移行することができ、これは、層の機械的な維持に対しても利点がある。
【００１２】
非常にさまざまな物品の上に、硬さが高くかつ弾性が高いとともに、相対的に摩擦係数が低くかつ摩耗速度が小さい、効果の高い被覆を形成することができるので、元素は、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂ、Ｓｉからなる群から特に選択する必要がある。炭化物の層を製造するには、特に、Ｗが適している。
【００１３】
また、本発明は、少なくとも１つの表面の領域に、炭素と炭化物の層が交互に連続した層を有する物品であって、
前記連続した層のそれぞれの炭素の層の厚みが、約１〜約２０ｎｍの範囲にあり、好ましくは２〜４ｎｍの範囲にあり、
前記連続した層の最上層が、好ましくは炭素からなり、前記連続した層の最上層は、その他の層よりは幾分厚く、例えば５００ｎｍであるのが有利であり、
前記炭化物の層の厚みは、１〜３ｎｍの範囲にあり、好ましくは約２ｎｍであり、
前記炭素の層の炭素は、ｓｐ3結合を支配的に有している、物品である、請求項１６の特徴を備えた物品から構成される。
【００１４】
被覆される物品の例として、以下の部品や道具が挙げられる。
【００１５】
摩擦型の軸受、ころ軸受、
カム従動部、カムシャフト、ロッカアームなどのさまざまなエンジン部品、
ピストン、ニードル、噴射ノズル、ディスクなどのガソリンやディーゼルの噴射装置、
点食、腐食、疲労クラック、粘着性の摩耗などを低減するためのギアホイール、
弁滑動部などの液圧装置の部品、
インジェクション成形の型やプラスチックの型などの型。
【００１６】
本発明による被覆は、摩擦が小さく、かつ固体の潤滑特性を有する耐摩耗性の表面を有するに違いない機械部品や物品の全ての表面に、通常、適用することができ、例えば、より低摩擦でかつ潤滑剤を節約することに相当する、摩耗を低減しかつ非粘着性を増加させるために、型（プラスチックの型）に、ＣｒＮ＋炭素／金属炭化物の被覆を適用することができる。さらに、本発明による被覆は、潤滑被覆としてＴｉＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどが被覆された部品や工具に、また、最上層の被覆として深い穴を穿穴する処理のためのドリルに、適用することができる。
【００１７】
深い穴を穿穴する際の問題は、すなわち、ドリルの先端まで冷却剤を十分に供給できずかつ切りくずを運び出すのに長い距離が掛かり、それによって、より高い摩擦によりドリルの溝の温度が上昇することであり、これは、次には、早期の切削の失敗に繋がる。この場合、炭素／金属炭化物からなる本発明による被覆は、切削温度を低減し、かつ溝の中の低減した摩擦によって切りくずの除去を改善するために、固体潤滑剤として使用される。
【００１８】
連続した層の全体の厚みは、約０．１〜約２０μｍの範囲にあり、好ましくは、１〜５μｍの範囲にある。いくつかの適用では、より厚みのある被覆を、すなわち、例えば内燃機関のコネクティブロッドの被覆のための、全体の厚みが１０μｍを上まわる被覆を行う必要がある。これらの詳細から、本発明によれば、約３０〜３，０００の個別の層を備える連続した層が好ましいことが、理解され得る。連続した層の製造のために必要とされる炭素のターゲットと金属炭化物のターゲットが収容される処理室を備える装置を作動させることによって、かつ、個々のターゲットから流出する蒸気を物品が交互に通過して移動するように物品を供給することによって、この複数の層は、特に好ましくは製造することができる。これは、それ自体はＰＶＤ処理と関連して知られている。できるだけ均一に物品の全ての表面に被覆が得られるように、また、所望の表面に直接被覆が得られるように、一軸回りの単純な回転だけでなく、二軸、三軸、または多軸回りの複雑な回転も行われる。
【００１９】
特に不均衡マグネトロンを使用して、非反応性カソードスパッタリング処理として本方法を実施するのが、特に好ましい。このために提供される装置は、例えば、欧州特許第０４３９５６１号に従って、または、欧州特許出願第９９１１３８４８．８号に従って、設計することができる。生成物室内の磁場強度が、通常３００ガウス（０．０３Ｔ）の値になるように、磁場強度は相対的に高くなるように選択される。磁場強度は、被覆する間に、例えば、カソードの供給源を囲む電磁コイルを使用することによって、変更することができる。ｓｐ2結合に対するｓｐ3結合の割合は、被覆の中に水素が混入することによって、積極的に影響され得る。
【００２０】
また、不活性ガス雰囲気で、特にアルゴン雰囲気で、非反応性カソードスパッタリング処理を行うのが、特に好ましい。さらに、ＰＶＤ処理の非反応性雰囲気には、水素または炭化水素ＣxＨy（ｘとｙは整数）、好ましくはＣ2Ｈ2の形の炭化水素が、供給され、それによって、水素が摩擦係数のさらなる低減に寄与するように、水素が被覆の中に取り込まれ、混入される。
【００２１】
物品の上の本発明による炭素／炭化物の被覆の付着を改善するために、処理の開始においてイオンエッチングによって表面を洗浄することが推奨され、同様に、本発明による炭素の層／炭化物の被覆と物品の間の移行層としてＣｒ層やＴｉ層の析出が推奨される。例えばＣｒからなるこの移行層は、例えば厚みが約１ｎｍ〜約１μｍの範囲にあり、特に０．１〜０．５μｍの範囲にあり、さらに、移行層の中のＣｒの割合が、物品の自由表面の方向に、段階的にまたは連続的に減少するのが好ましい。
【００２２】
本発明による方法および本発明による被覆を有する物品の特に好ましい実施態様が、特許請求の範囲から、理解され得る。
【００２３】
本発明は、実施態様によって、さらに図面を参照することによって、以下に、より詳細に説明される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１には、基体１２の上に被覆を作成するために、交互に連続した層１０からなる、本発明による複数層の炭素と炭化物の層の一実施例を構成する概略が示される。所望するどのような基体１２にも適用することができる、連続した層１０からなる被覆によって、約０．２の低い乾燥摩擦係数が得られ、現在までの最も好ましい場合は、ほんの僅かに０．１を超える摩擦係数が得られ、被覆は、摩擦係数が低いだけでなく、摩耗が少なく、相対的に硬さが高く（ビッカース微小硬さ０．０２５が、１，０００を上まわり、通常、１，５００〜２，２００である。）、しかも、弾性が高い（弾性のヤング率が３００Ｇｐａを下まわる）。
【００２５】
この実施例では、厚みが、約１ｎｍ〜約２μｍの範囲にあり、通常０．１〜０．５μｍの範囲にあり、この場合は約０．３μｍの、Ｃｒからなる移行層１６が、アルゴンイオンを使用したイオンエッチング処理によりエッチングされた基体の表面１４の上に、配置される。
【００２６】
厚みが、約１〜３ｎｍの範囲にあり、好ましくはこの実施例のように約２ｎｍである、ＷＣからなる層が、基体１２から離れた方の移行層１６の表面に、配置される。
【００２７】
このＷＣの層１８の後に、炭素の層２０が続き、次に、さらなる複数のＷＣとＣの層２２が交互に続き、この実施例では約１４０の個別の層が備えられ、最上層は、炭素の層である。交互のＣ／ＷＣ層の全部の数は、臨界的ではない。この数は、確かに、３０を下まわることもあり得るし、３，０００を上まわることもあり得る。
【００２８】
図１によって示される実施例では、最上層は、炭素の層である。炭素の層の厚みは、好ましくは、１〜２０ｎｍの範囲から選択される必要があり、最上層の炭素の層は、厚みが５００ｎｍである。
【００２９】
図１の全くの概略図には、Ｃｒからなる移行層１６の中に、いくつかの点が見られ、この点の密度は、図１の層１６のより下側の領域よりは、最上の領域で、より高くなっている。これらの点は、Ｃｒの移行層の析出の間に同時に析出されたＷＣ分子を示しており、Ｃｒの中のＷＣの濃度は、基体１２から層１８の方向に連続して増加し、その結果として、移行層の中のＣｒの濃度は、同じ方向に連続的に低下する。段階的に、ＷＣの濃度が増加し、Ｃｒの濃度が低下することも可能である。Ｃｒの変化は、炭素／炭化物の連続した層を基体１２に固定するように作用する。
【００３０】
図１の概略図の線は、幾何学的に厳密には描かれていないが、それぞれの層の境界の凹凸が、かなり小さいので、個々の層の厚みも、測定がなされる部分によってほとんど違わないことが理解され得る。顕微鏡観察によれば、これらの凹凸は、非常に小さく、以下に詳細に説明する製造処理から製造され、基体の表面１４の僅かな凹凸は、基体の製造や使用されるエッチング処理（Ａｒ+イオン衝突）に起因する。
【００３１】
図２には、本発明による方法を実施するために使用することができる好ましい被覆設備が示される。
【００３２】
この設備は、閉じた状態が破線で示され、開いた状態すなわちいっぱいに開いた処理室の扉が実線で示される。ここに示される設備は、基本的に欧州特許第０４３９５６１号に従って組み立てられて作動され、５つのターゲット２４、２６、２８、３０、３２を備えており、ターゲット２４、２６は、回転して開けられる処理室の壁３４に保持され、ターゲット２８、３０は、回転して開けられる処理室の他の壁３６に保持される。
【００３３】
これらのターゲットは、それぞれ、矩形のターゲットであり、図面に対して垂直に延びており、好ましくは、カソードスパッタリング処理を実施するために不均衡マグネトロンとして作動される。
【００３４】
これは、５つめのターゲット３２にも適用され、このターゲット３２は、処理装置の処理室の中央の固定位置部分の周囲領域に取り付けられており、この処理装置は、閉じた状態で、全体がほぼ平行六面体の形状である。
【００３５】
参照番号３５は、閉じた状態で処理室を排気するように機能するターボ分子ポンプ６を示す。
【００３６】
参照番号３７は、アルゴンなどの不活性ガスの供給ラインを概略示しており、一方、供給ライン３８は、本発明による被覆の中に混入されると有利である、炭化水素のため、または水素などの追加のガスのため、に設けられる。
【００３７】
図２には、さらに、基体搬送装置４０が示されており、この基体搬送装置４０は、一方では、中心軸４２回りに回転し、他方では、基体保持装置４４を備えており、これらの基体保持装置４４も、それらの軸４６回りに回転し、それによって、基体や物品が異なるターゲットの前を通過することにより、それぞれ所望の層を形成することができる。
【００３８】
この実施例では、ターゲット２８、２４は、黒鉛からなり、従って、炭素の表面を形成する。ターゲット３０、２６は、ＷＣからなり、上述のＷＣの被覆である層１８を形成するように機能する。
【００３９】
ターゲット３２は、Ｃｒからなり、移行層１６を形成するように機能する。
【００４０】
この実施例では、ターゲット２６、３０は、ＷＣからなるが、これらは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａなどのその他の元素の炭化物、ＳｉＣ、Ｂ4Ｃなどからも構成され得る。ターゲット２６、３０を互いに異なる炭化物から形成することも可能である。
【００４１】
被覆するための基体を基体保持装置４０に取り付けて、処理室を閉じた後で、まず排気が実施される。
【００４２】
この処理の間、またはほんのすぐ後に、物品である基体１４が所望の処理温度に到達するまで、加熱が行われる。被覆される基体のそれぞれの材質を考慮して、材質の特性がなんら低下を受けない、可能な最大温度を使用するように試みられる。被覆温度がより高いほど、被覆時間がより短くなるとともに、より緻密な被覆が得られる。本出願人の研究結果によれば、最適な被覆は、２００℃で、時には幾分低い温度で、得られるという推定が可能である。
【００４３】
次に、市販の直線プラズマ供給源、他の直線イオン供給源、Ａｒグロー放電などの産業上利用可能な処理の１つを使用して、通常２００ｅＶのイオンエネルギーを用いて、Ａｒイオンエッチング処理が実施される。この処理段階で、基体搬送装置４０は、軸４２回りに回転する。基体保持装置４４は、それらの軸回りに回転し、必要であれば、個々の物品である基体１４は、それら自体の縦方向の軸４８回りに回転することもできる。
【００４４】
このようにして、例えば、プランジャ、カム従動部、ロッカアームなどの被覆される物品である基体１４の全ての表面が、アルゴンイオンで少なくとも実質的に均一にエッチングされ、それによって洗浄される。
【００４５】
エッチング処理の後で、移行層１６を形成するために、例えばＣｒからなるターゲット３２が、さらに使用される。Ｃｒのターゲット３２でのカソード出力は、移行層１６を形成する間に、徐々に低減される。移行層１６の中のＣｒ原子の濃度が徐々に低減する間に、移行層１６の中のＷＣの割合が徐々に増加するように、同時に、ＷＣのターゲット３０、２６でのカソード出力が増加される。
【００４６】
移行層１６の形成の後で、ターゲット３２は、もはや処理の進行には貢献しない。しかしながら、装置に保護フラップが設けられていない場合は、ターゲットを清浄に保つために、低出力でターゲット３２を作動させ続けるのが有利になり得る。次に、図１に示されるＷＣとＣの連続した層が析出され、そのために、黒鉛のターゲット２８、２４とＷＣのターゲット２６、３０が、上述したようにそれぞれが実際に不均衡マグネトロンとして、同時に作動される。
【００４７】
基体搬送装置４０の基体保持装置４４の上の基体１４が、ターゲット２４〜３０から発生する蒸気の流れを交互に通過するので、所望の連続した層２２が形成される。基体１４が、それらの軸４８回りに回転し、基体保持装置４４の軸４６回りに回転し、基体搬送装置４０の軸回りに回転することによって、個々の層の厚みは均一でないが、個々の炭化物の層の厚みが１〜３ｎｍの間にあり、好ましくは約２ｎｍであり、一方、炭素の層の厚みが１〜２０ｎｍの間にあり、好ましくは２〜４ｎｍの間にある、非周期的な多層構造が形成される。
【００４８】
処理は、被覆の全体の層の厚みが所望の約１μｍになるまで、または、所望の数の層が形成されるまで、行われる。
【００４９】
水素または炭化水素ＣxＨy、好ましくはＣ2Ｈ2の形の炭化水素を、供給ライン３８を介して処理室の雰囲気の中に供給することができ、水素は、被覆の中に吸収され、さらに摩擦係数を低減するように機能する。
【００５０】
概して、例えば供給される気体の体積で２０％を下まわる、相対的に低い流入量で、Ｃ2Ｈ2は処理室の雰囲気の中に供給され、このようにして、被覆の中に２０％までの水素が、混入される。低い質量流量または体積流量のＣ2Ｈ2による、この高い水素の析出は、炭素は、黒鉛のターゲットから供給され、一方、アセチレンは、被覆の中に水素を導入するように機能するだけで炭素源としては機能しないことに、起因する。
【００５１】
被覆を製造するために好ましく使用される実施例による処理条件を、次の表に示す。
【００５２】
【表１】
0005021863.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】基体の上に積層された本発明による摩擦係数の低い炭素／炭化物被覆からなる層の一実施例を示す図。
【図２】本発明による方法を実施するのに特に適した被覆設備の概略図。
【図１】
0005021863.tif 000003
【図２】
0005021863.tif 000004