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PSII（プラズマソースイオン注入）法による硬質皮膜製作の現状と金型への応用

机译：PSII（等离子源离子注入）方法生产硬膜的现状及其在模具中的应用

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DLC（ダイヤモンドライクカーボン）は各種硬質薄膜のなかでも，高硬度による優れた耐摩耗性と低い摩擦係数（低μ）を特徴とするトライボコーティング膜（トライボロジー特性にすぐれた硬質薄膜）と位置付けることができる．炭化水素原料（ベンゼン·アセチレン等）をプラズマ中でイオン化，励起して成膜するイオン化蒸着法やプラズマ化学的気相合成法(CVD)法による水素を含有したアモルファスカーボン(a-C:H)であるDLCが一般的である．DLCの摩擦係数は多くの金属，セラミックに対して大気中で0.1～0.3の低い摩擦係数を示す．なかでも，アルミニウムや鉛合金等の軟質で凝着を起こしやすい材料に対しても摩擦係数が低く耐凝着性に優れている．これらの特性をDLCコーティングすることで金型に付加し，付加価値の高い商品と成すことが可能である．イオン化蒸着やプラズマCVDによる水素含有DLCの硬さは25～50GPaであり，圧縮残留応力も大きいため最大膜厚も2μm以下に制限される．主たる用途は，製缶や半導体リードフレーム加工におけるアルミニウムやはんだめっき等の軟質金属の金型表面への凝着防止等であり，通常には耐凝着·耐摩耗用途では実用膜厚は1μm前後である．相手材との接触面圧が高くなると，母材の弾塑性変形に伴って界面に働く応力が密着力を上回って剥離を生ずるため，塑性加工金型やガラス成形金型では，母材には変形を生じにくく熱膨張係数も小さい超硬合金やセラミック等の高硬度材料が使用されるととが多い．鋼やアルミニウム等のより硬さが低く熱膨張係数の大きい母材では，膜厚を薄くして剥離の危険を抑える必要があった．こうしたDLC膜の大きな圧縮残留応力による欠点を克服するため，新たに考案された負パルスバイアスイオンビーム法を用いて成膜することで高付着の厚膜DLC（2μm以上）の生成が可能となり，DLCの特徴である低摩擦係数や耐凝着性を維持し，耐摩耗性を向上することができる．また特筆点として，負パルスバイアスイオンビーム法を用いると複雑形状の金型に対し，直流バイアス法式より均一なコーティングが可能になったことである．
机译：在各种硬质薄膜中，可以将DLC（类金刚石碳）定位为摩擦涂层膜（具有出色的摩擦学特性的硬质薄膜），其特征在于由于高硬度和低摩擦系数（低μ）而具有出色的耐磨性。它可以。通过电离气相沉积法或等离子化学气相合成（CVD）方法在其中含氢的非晶碳（aC：H），其中烃类原料（苯，乙炔等）在等离子体中被离子化和激发以形成薄膜。 DLC很常见。对于许多金属和陶瓷，DLC的摩擦系数在空气中显示出0.1至0.3的低摩擦系数。尤其是，即使对于铝和铅合金等易于粘附的软质材料，它的摩擦系数也很低，并且具有出色的粘附性。通过DLC涂层这些特性，可以将它们添加到模具中并使其成为高附加值的产品。通过电离气相沉积或等离子CVD进行的含氢DLC的硬度为25至50 GPa，由于较大的压缩残余应力，最大膜厚被限制在2μm以下。主要用途是在罐头制造和半导体引线框架加工中防止铝和焊料镀层之类的软金属粘附到模具表面，对于粘附性和耐磨性应用，实际的膜厚度通常约为1μm。是的。当与匹配材料的接触表面压力变高时，由于基材的弹塑性变形而作用在界面上的应力超过粘附力并引起剥离，因此，在塑料加工模具和玻璃成型模具中使用基材。通常使用不易变形且热膨胀系数较小的高硬度材料，例如超硬合金和陶瓷。对于具有较低硬度和较高热膨胀系数的钢和铝等基材，必须减小膜厚以降低剥离的风险。为了克服由于大的压缩残余应力而导致的DLC膜的缺点，可以通过使用新设计的负脉冲偏压离子束法形成膜来产生具有高粘附力的厚膜DLC（2μm以上）。通过维持作为DLC的特征的低摩擦系数和耐粘附性，可以改善耐磨性。同样值得注意的是，与直流偏置法相比，使用负脉冲偏置离子束法可使具有复杂形状的模具的涂层更均匀。

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