CSEM Application Bulletin - Winter 1996
序論
CALOWEAR試験機による硬質薄膜の評価に加えて、本稿ではスクラッチ試験機REVETESTを使って硬質薄膜の評価をおこなった。切削工具の耐摩耗保護膜であるCVDによるTiN、TiCN、ZrCNの３種の被膜が選ばれた。
試験方法
超硬合金基板上の膜厚10μmの３種類の被膜が、REVETESTにより連続漸増荷重モードで0から130Nの荷重範囲でスクラッチされた。荷重負荷速度 は100N/min、テーブル(スクラッチ)速度10mm/minである。試験機に組み込まれた光学顕微鏡が各スクラッチの臨界荷重値を決定するのに用い られた。最初の欠陥は部分的 な剥離であり次に全体的な剥離が観察された。
図１ 超硬合金基板上のTiN被膜のスクラッチにおける部分的剥離(左) および全体的剥離(右)の光学顕微鏡写真
図２ 超硬合金基板上のZrCN被膜のスクラッチにおける部分的剥離(左) および全体的剥離(右)の光学顕微鏡写真
試験結果
表１に３種類の試料の臨界荷重値を示す。TiNが最も高いスクラッチ臨界荷重値であり次にZrCN、TiCNは最も低い値であった。図1、図2はTiN、 ZrCN被膜の各臨界荷重付近の剥離状態を示すが、これらの臨界荷重値はやや近い値であるが剥離モードは全く異なる。TiN被膜はクラックの発生と基板か らの剥離であるが、ZrCN被膜ではより脆性的なフレーキングである。
| 剥離モード | 臨界荷重(N) | ||
|---|---|---|---|
| TiN | TiCN | ZrCN | |
| 部分的剥離 | 82.5 | 45.8 | 68.7 |
| 全体的剥離 | 98.2 | 67.3 | 88.6 |
結論
REVETESTは硬質薄膜の評価や異なる剥離(欠陥)モードを迅速に区別する点において理想的な試験機である。本試験機は既に航空機・トライボロジー・ エレクトロニクス・光学など多くの分野の生産現場であるいは科学研究において、品質管理や新しいコーティング技術の開発のための効果的試験法として広く実 績を有している。
関連文献
- (1)P.J.Burnett and D.S.Rickerby, The scratch adhesion test:an elastic-plastic indentation analysis, Thin Solid Films, 157(1988)233-254
- (2)C.Julia-Schmutz and H.E.Hintermann, Microscratch testing to characterise the adhesion of thinlayers,Surf.And Coat.Tech.,48(1991)1-6
