成膜方法及び成膜工具
【課題】皮膜材を飛散することなく成膜用の工具と成膜対象の金属基材の平面との隙間に確実に集めることができ、成膜用の工具を意図的に加圧する必要がなく、よって装置構成が容易であり、また、厚みの均一な膜を金属基材の広範囲な平面に連続して形成することができるようにした、金属等の基材の平面に耐摩耗性等の皮膜層を形成する成膜方法及びこの成膜方法に用いられる成膜工具を提供する。
【解決手段】円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に形成して成る成膜用の工具を用い、前記工具を回転させる間に、前記工具の底部周辺にある粉末状の皮膜材を集めて基材平面と前記工具の底面との間に押し込み、ここに高温、高圧、高剪断力を発生させる。
【解決手段】円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に形成して成る成膜用の工具を用い、前記工具を回転させる間に、前記工具の底部周辺にある粉末状の皮膜材を集めて基材平面と前記工具の底面との間に押し込み、ここに高温、高圧、高剪断力を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基材の平面に耐摩耗性等の皮膜層を形成して当該基材の平面を改質する成膜方法及びこれに用いられる成膜工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばアルミニウムや鉄等の鋳物部材、あるいは展伸材等の金属基材の平面に、耐摩耗性、潤滑性、耐食性等の付加機能を付与し、基材表面を改質する成膜方法が一般に知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、円柱孔内に同種又は異種の金属材料から成る粉末状の皮膜材を収納し、この円柱内に成膜用の工具である底面が平坦な加圧ロッドを挿入すると共に回転させ、加圧ロッドと皮膜材との摩擦熱により皮膜材を軟化させ、加圧ロッドと金属基材の平面との間の環状空間に沿って塑性流動させて金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、この成膜方法によるときは、加圧ロッドの回転により、加圧ロッドと金属基材の平面の間に配置された皮膜材が円柱内面と加圧ロッドとの隙間部分を通って上方に逃げて飛散してしまい、このため、皮膜材が塑性流動できる程十分な圧力と摩擦熱を得ることができないという欠点があった。また、皮膜のできる範囲が円柱孔の内壁面に限られてしまうため、金属基材の任意位置に皮膜層を形成することが困難であった。
【０００５】
これに対し、特許文献２には、このように皮膜材が加圧ロッドの回転により飛散することを防止するため、皮膜層を形成する金属基材の平面に予め円環状の溝を形成し、皮膜材をこの溝内に貯留するようにした成膜方法が本出願人によって提案されている。この成膜方法によれば、皮膜材の飛散防止の点に関しては、特許文献１の場合に較べかなり改善されたものということができる。
【０００６】
しかしながら、上述のいずれの成膜方法も、皮膜材を金属基材の平面に予め供給しておき、加圧ロッドを意図的に加圧しながら回転させて皮膜材を摩擦熱により軟化させ、加圧ロッドと金属基材の平面との間の環状空間に沿って塑性流動させて金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であったため、上述したように皮膜材の飛散防止を確実に防止することが困難であることに加え、皮膜材の軟化、流動化に際して大トルクと大荷重が必要となるため、成膜装置が大掛かりなものとなる欠点があった。さらにまた、皮膜できる範囲が限定されているため、厚みの均一な膜を金属基材の広範囲な平面に連続して形成することは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−３１２９８１号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、皮膜材を飛散することなく成膜用の工具と成膜対象の金属基材の平面との隙間に確実に集めることができ、成膜用の工具を意図的に加圧する必要がなく、よって装置構成が容易であり、また、厚みの均一な膜を金属基材の広範囲な平面に連続して形成することができるようにした、金属等の基材の平面に耐摩耗性等の皮膜層を形成する成膜方法及びこの成膜方法に用いられる成膜工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であって、前記基材の平面に円孔内面を有する皮膜材格納部材を配置し、該円孔内面内に、円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成る成膜用の工具を挿入可能とし、前記基材の平面と前記工具の底面との間、及び、前記皮膜材格納部材の円孔内面と前記工具の外周面との間にそれぞれ隙間を形成し、前記隙間に粉末状の皮膜材を供給格納してから前記皮膜材格納部材の上部に押え部材を被覆して前記皮膜材格納部材の位置を固定し、しかる後前記工具を回転手段を介して回転させることにより、前記皮膜材を前記溝を介して集めながら前記基材平面と前記工具底面との間に押し込み、このとき発生する高温、高圧、高剪断力により前記皮膜材を膜状化して皮膜することにより前記基材の平面に皮膜層を形成することを特徴とする成膜方法を提供することによって達成される。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、前記成膜用の工具は、該工具に形成される前記渦巻状の溝の渦巻方向と同方向に回転されること、前記皮膜材は前記工具の頭部周辺から前記隙間に供給されるように構成されていること、及び、前記基材と前記成膜用の工具とは相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする成膜方法を提供することによって効果的に達成される。
【００１０】
また、本発明の上記目的は、金属基材の平面に皮膜層を形成するための成膜用工具であって、円柱体の頭部に回転手段に連結されるチャック装着部を有し、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成り、前記底部平面を成膜対象の金属基材の上面に間隙をもって配置され、前記回転手段により回転される間に、底部周辺に供給された粉末状の皮膜材を前記溝を介して集めながら前記隙間の中心部に押し込むように構成されたことを特徴とする成膜用工具を提供することによって達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、前記溝の傾斜角は０°〜４５°の間に設定されており、また、前記溝の外周側の側壁面と前記円柱体の側部外周面とによって形成される皮膜材の掬い角が３０°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする成膜用工具を提供することによって効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１２】
上述のとおり、本発明は、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝が形成され、工具の底部周辺に供給される粉末状の皮膜材をこの溝を介して集めるように構成された皮膜材収集型の工具を用い、皮膜材を基材平面と工具底面との間に押し込むことにより高温、高圧、高剪断力を発生させ、これにより皮膜材を膜状化して皮膜するようにした成膜方法であるので、本発明によれば次のような効果が得られる。
【００１３】
従来の成膜方法のように皮膜材を意図的に加圧する必要がないため、加圧手段はとくに必要ではなく、これにより装置を安価に構成することができる。
【００１４】
工具の作用により皮膜材が工具の底面側すなわち基材平面上に強制的に集められ、上方への移動が阻止されるので、従来の成膜方法のように皮膜材が工具と皮膜材格納部材の隙間から上方に逃げ出して飛散することがなく、これにより皮膜材を有効に使用することができる。
【００１５】
皮膜材を供給手段等を介して工具の周囲より必要な量を自由に供給できるように構成することにより、皮膜材を予め基材上面に供給しておく必要がなく、これにより作業効率がアツプされる。
【００１６】
上記の構成に加え、基材と工具を２次元方向に相対的に移動可能とすることにより、膜厚の均一な連続成膜が可能となり、また、同一面において基材と工具を３次元方向に相対的に繰り返し移動可能とすることにより、基材平面に所望の厚みの膜を形成し、改質することができる。
【００１７】
高温、高圧、高剪断力を生じる領域が狭いため、大トルクと大荷重を必要とせず、このため、例えば市販のフライス盤、あるいはボール盤等の工作機械を用いて基材の広い表面に連続的に成膜することができる。
【００１８】
この高温、高圧、高剪断力を受けて作られる膜は拡散接合に近い状態で接合されるため、基材面に強固に密着され、これにより、例えば基材の平面に微細な透孔あるいは凹部等の欠陥がある場合にも、本発明の成膜方法を適用することにより、この欠陥を解消することができる。
【００１９】
摩擦による高温を受ける領域が狭いため、基材の熱変形が生じ難く、また機械的性質が大きく変えられることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、当業者が容易に想定される構成の変更ないし改良についても本発明に含まれるものである。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１０の正面断面図である。ここに、この実施形態は皮膜層を基材平面における所定の一箇所にのみ形成する場合のものである。
【００２２】
図において、１１は基台、１２は基台に固定された皮膜形成対象の金属製の基材、１３は基材１２の平面における所定の皮膜形成位置に載置固定された円孔内面を有する皮膜材格納部材、１４は皮膜材格納部材の上部に載置固定された円孔内面を有する押え部材、１４ａは押え部材１４の上方内面に形成されたガイド溝、１５は皮膜材格納部材１３及び押え部材１４の円孔内面内に挿通されて基材１２に皮膜を形成する工具、１６は工具１５の頭部に装着されたチャックである。
【００２３】
チャック１６の上方端端部には軸Ｚ−Ｚを中心軸として回転する回転体（図示せず）が連結されており、この回転体により工具１５が回転される。
【００２４】
なお、上述の基台１１及び回転体を含むチャック１６はフライス盤あるいはボール盤等の公知の工作機械によって構成することができる。
【００２５】
本成膜装置１０においては、図示するように、工具１５の外径をＤ１、皮膜材格納部材１３の内径をＤ２、押え部材１４の内径をＤ３とするとき、Ｄ２−Ｄ１、すなわち工具１５の外周面と皮膜材格納部材１３の内周面との間、及び、Ｄ３−Ｄ１、すなわち工具１５の外周面と押え部材１４の内周面との間に皮膜材１７が通過し得る程度の微細な間隙が設けられている。同様に、工具１５の底面（後述する底部平面１５０ｆ）と基材１２の上面との間にも微細な間隙Ｔが設定されている。なお、これらの数値は皮膜をどの程度の大きさ及び厚みとするかにより適宜に設定される。
【００２６】
図２は、工具１５の斜視図である。この工具１５は、皮膜材１７の軟化温度より高い軟化温度を有する金属材料、例えば焼入れをした工具鋼、軟鋼、高合金材料等から成る円柱体１５０を、上方より頭部１５１、腹部１５２、底部１５３の３段に加工して成っている。
【００２７】
頭部１５１と底部１５３とは同径（外径がＤ１）に設定され、頭部１５１の外周面の４箇所にはチャック１６の爪が装着される切欠き部１５１ａが設けられている。腹部１５２は頭部１５１及び底部１５３より幾分小径に設定され、頭部１５１及び底部１５３の外周面との間に段差が形成されている。
【００２８】
図３は、図２に示す工具１５の底面図、すなわち工具１５の底部１５３を下方から見た平面図である。図示するように、この底部１５３には円柱体１５０の底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて（本実形態では図３に矢印Ｙで示す反時計方向に）傾斜する４条の溝１５３ａが略等間隔に形成されている。溝１５３ａは、幅形状が側部外周面１５０ｓに向かって先細部１５３ａ１とされ、図４に図３のＡ−Ａ断面図で示すように断面形状が矩形状となっているが、この断面形状を、Ｖ字状、Ｕ字状、あるいは台形状等の任意の形状とすることができる。この溝１５３ａは皮膜材１７を底部平面１５０ｆ、すなわち成膜面へスムーズに誘導する機能を有するもので、このため、溝１５３ａと底部平面１５０ｆとの境目部分１５３ａ２は凸部ができないように滑らかな楔形状となっている。
【００２９】
図５に図３のＢ−Ｂ断面図で示すように、円柱体１５０の平坦な底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて次第に傾斜する溝１５３ａの傾斜角θ１は溝１５３ａの位置によって変動するが、本実施形態ではこの傾斜角θ１は０°〜４５°の間に設定されている。なお、この傾斜角θ１を一定の角度に設定することも可能であり、この場合にも本実施形態と同様な成膜上の効果を期待することができる。また、図３に点線楕円Ｃで示すように、溝１５３ａの外周側の側壁面１５３ａｗと円柱体１５０の側部外周面１５０ｓとによって形成される傾斜角度、すなわち、工具１５の底部１５３ａの周辺にある皮膜材１７、又は溝１５３ａに誘導された皮膜材１７を捉えて工具１５の底部１５３ａ中心部へ押し込む機能を有する皮膜材１７の掬い角θ２(図示せず)は、皮膜材１７の収集、押込み効率の点から３０°〜４５°の範囲に設定されている。本成膜装置１０における工具１５は、上述のように皮膜材１７を溝１５３ａを介して集めるように構成された皮膜材収集型の工具となっている。
【００３０】
ここに、皮膜材１７の付加物質には、改質目的に応じ、公知の種々の金属材料が用いられる。例えば、耐摩耗性の向上には、ＡｌとＳｉ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ等の各系の合金が、潤滑性の向上には、Ｃ、Ｐｂ、Ｓｎ等が、耐熱性の向上には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ等が、磁性付与のためには、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ等が、また耐食性向上にはＣｒ、Ｍｏ等が用いられる。
【００３１】
次に、以上のとおり構成された本成膜装置１０により基材１２の表面の所定個所に皮膜層を形成する成膜方法について説明する。
【００３２】
先ず、基材１２を基台１１に固定してから、工具１５を下降させて工具１５の底部平面１５０ｆと基材１２の表面側平面との間隙Ｔを調整する。次に、基材１２の平面の所定位置に皮膜材格納部材１３を配置し、この円孔内面内に皮膜材１７を格納する。この後、押え部材１４を皮膜材格納部材１３の上部に被覆固定し、皮膜材格納部材１３を基台１１に固定すると共に被覆材１７の上方への飛散を防止する。なお、この固定にはボルトあるいはプレス等の公知の締結手段が用いられる。
【００３３】
この状態において、図示しない回転手段を介して工具１５を溝１５３ａの渦巻方向と同方向に数１００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて成膜を開始する。
【００３４】
この工具１５の回転に伴い、皮膜材１７は、工具１５の底部１５３における溝１５３ａの先細部１５３ａ１で掬い取られ、図６に点線で示すように、傾斜する溝１５３ａを通って底部平面１５０ｆに向かって誘導される。このとき、前述した掬い角θ２の作用により、工具１５の底部１５３ａの周辺にある皮膜材１７或いは溝１５３ａに誘導された皮膜材１７が捉えられて工具１５の底部１５３ａ中心部に押し込められる。このようにして皮膜材１７が押し込まれる部分、及び、押し込まれた後の基材１２の平面と底部平面１５０ｆとの間には高温、高圧、高剪断力が生じ、これにより皮膜材１７は均一かつ密着性の高い膜に変わり、この膜が基材１２の上面に密着し、かくして基材１２平面の所定位置に皮膜層が形成される。
【００３５】
以上のとおり構成された本発明の成膜方法によれば、前述したように、皮膜材１７を意図的に加圧する必要がないため、加圧手段はとくに必要とせず、また、工具１５の作用により皮膜材１７が基材１２の上面と底部平面１５０ｆとの間に強制的に集められ、かつ押え部材１４で被覆されているので、皮膜材１７が上方に逃げ出して飛散することがない。
【００３６】
以上、本発明を一実施形態に基づき説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでないことは前述したとおりである。
【００３７】
例えば、前記実施形態は、皮膜層を基材１２の平面における所定の一箇所にのみ形成する場合であるが、本発明は次のとおり構成することにより、皮膜層を基材１２の平面の広い領域に連続して形成することができる。
【００３８】
すなわち、図７に斜視図で示すように、基台１１として２次元方向（図７のＸ軸及びＹ軸方向）に移動するＸＹテーブル等を用い、基材１２をこの基台１１に載置固定することにより２次元方向に移動可能とする一方、この基台１１の移動に伴い、図１に示すように、所定量の皮膜材１７を皮膜材供給器（図示せず）等を介して押え部材１４の上方のガイド溝１４ａに供給するように構成することにより、膜厚の均一な連続成膜を行うことができる。
【００３９】
なお、この場合、基台１１側を固定とし、工具１５を可動式としてもよく、基材１２と工具１５とが相対的に２次元方向に移動可能であれば目的を達成することができる。
【００４０】
さらにまた、工具１５及びチャック１６を３次元方向（図７のＺ軸方向）の任意の位置に移動可能とし、基材１２と工具１５とを３次元方向に相対的に繰り返し移動可能とすることにより、基材１５の上面に任意の厚みの膜を形成することができる。
【００４１】
本発明においては、工具１５の形状を次のように変更することができる。
【００４２】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、上述の実施形態における工具１５、すなわち底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて渦巻状に傾斜する複数条（４条）の溝１５３ａが略等間隔に形成された工具１５の変更例を図３に準じて示した底面図である。
【００４３】
図８（Ａ）に示す工具１５Ａは、底部平面１５０ｆ部分を中心部に設ける一方、この部分の面積を工具１５の場合に較べ狭小とし、この面積を溝１５３ａ部分が占める面積と略同程度に形成したものである。なお、この工具１５Ａの変形として、溝１５３ａ部分の先端部を中心部に配置して中心部に底部平面１５０ｆ部分を形成しないようにした工具１５Ａ’としてもよしい。なお、工具１５Ａ、工具１５Ａ’のいずれにおいても、楔部分を羽のように削った形状とすることが好ましい。
【００４４】
図８（Ｂ）に示す工具１５Ｂは、上述の工具１５Ａにおける溝１５３ａの面積を狭小とし、底部平面１５０ｆ部分の面積を広く形成したものである。
【００４５】
図８（Ｃ）に示す工具１５Ｃは、実質的には、図３において曲線で示された工具１５の溝１５３ａの平面形状を直線的に形成したものである。このように直線的に形成すると工具１５Ｃの製作が容易となる利点がある。
【００４６】
同様に、図８（Ｄ）に示す工具１５Ｄは、実質的には、図８（Ｂ）において曲線で示された工具１５Ｂの溝１５３の平面形状を直線で形成したものである。
【００４７】
なお、上述の工具１５、１５Ａ、１５Ａ’、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄは、いずれも、溝１５３ａが４条である場合を例示したが、本発明においてはこの溝１５３ａの条数はとくに限定されるものではない。なお、この溝１５３ａの条数は、皮膜材１７の収集効率の面から、３〜５条に設定することが好ましいと考えられるが、とくにこの範囲に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４８】
図１に示す溝付き皮膜材収集型の工具１５を備えた成膜装置１０を用い、次のような連続成膜の実験を行った。なお、成膜装置１０においては、工具１５の外径Ｄ１を３５．０ｍｍ、皮膜材格納部材１３の内径Ｄ２を４０．８ｍｍ、押え部材１４の内径Ｄ３を３５．７ｍｍ、押え部材１４の外径Ｄ４を５９．５ｍｍに、また工具１５の底部平面１５と基材１２の平面との間隙Ｔを０．１ｍｍに設定した。また、皮膜材１７には過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末（昭和電工株式会社、ショーリック９５％＋ＭｏＳ２５％）を用い、基材１２には厚みが１０ｍｍのアルミニウム板を用いた。
【００４９】
先ず、基材１２の平面の所定位置に皮膜材格納部材１３を配置し、この円孔内面内に皮膜材１７を格納する。この後、押え部材１４を皮膜材格納部材１３の上部に被覆固定した後、工具１５を溝１５３ａの渦巻方向と同方向に回転数１０００ｒｐｍで回転させて成膜を開始した。開始位置で十分な温度（約４００℃）の上昇があるまで基材１２を保持した後、皮膜材１７を上方から供給しながら開始位置から基材１２を移動速度３ｍｍ／ｍｉｎで３２ｍｍ移動させた。この終了位置で工具１５を基材１２の平面からさらに０．０５ｍｍ上方に離し、開始位置まで往復移動させた。この後、基材１２を成膜装置１０から取り外し、その処理面を観察したところ、長さ３２ｍｍに渡って厚みの均一な皮膜層が形成されていることが確認され、これにより本発明は連続成膜が可能であることが立証された。
【実施例２】
【００５０】
上述の実施例１と同一の成膜装置１０及び皮膜材１７を用い、次のような皮膜形成による封孔、欠陥除去処理の実験を行った。
【００５１】
先ず、図９（Ａ）に示すように、キリ２０で厚さ５ｍｍのアルミニウム板基材１２に直径１．５ｍｍの孔１２ｈをあけ、この基材１２を、実施例１と同様に成膜装置１０にセットし、図９（Ｂ）に示すように、工具１５を間隙Ｔが０．０５ｍｍとなる位置まで下降させた後、工具１５を回転数６００ｒｐｍで回転させ、基材１２の底面で温度が４００℃になるまで成膜を行った。
【００５２】
この後、基材１２を成膜装置１０から取り外し、その処理面を観察したところ、図９（Ｃ）に示すように、孔１２ｈが皮膜の皮膜層１７ｃによって完全に消滅されていることが確認され、これにより本発明は封孔、欠陥除去処理が可能であることが立証された。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の正面断面図である。
【図２】本発明の要部である工具の斜視図である。
【図３】図２の工具の底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】工具の作用説明図である。
【図７】成膜装置の変更例を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）工具の変更例を示す底面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 成膜装置
１１ 基台
１２ 基材
１３ 皮膜材格納部材
１４ 押え部材
１４ａ ガイド溝
１５ 工具
１６ チャック
１７ 皮膜材
１５０ｆ （工具の）底部平面
１５３ａ （工具底部平面の）溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基材の平面に耐摩耗性等の皮膜層を形成して当該基材の平面を改質する成膜方法及びこれに用いられる成膜工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばアルミニウムや鉄等の鋳物部材、あるいは展伸材等の金属基材の平面に、耐摩耗性、潤滑性、耐食性等の付加機能を付与し、基材表面を改質する成膜方法が一般に知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、円柱孔内に同種又は異種の金属材料から成る粉末状の皮膜材を収納し、この円柱内に成膜用の工具である底面が平坦な加圧ロッドを挿入すると共に回転させ、加圧ロッドと皮膜材との摩擦熱により皮膜材を軟化させ、加圧ロッドと金属基材の平面との間の環状空間に沿って塑性流動させて金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、この成膜方法によるときは、加圧ロッドの回転により、加圧ロッドと金属基材の平面の間に配置された皮膜材が円柱内面と加圧ロッドとの隙間部分を通って上方に逃げて飛散してしまい、このため、皮膜材が塑性流動できる程十分な圧力と摩擦熱を得ることができないという欠点があった。また、皮膜のできる範囲が円柱孔の内壁面に限られてしまうため、金属基材の任意位置に皮膜層を形成することが困難であった。
【０００５】
これに対し、特許文献２には、このように皮膜材が加圧ロッドの回転により飛散することを防止するため、皮膜層を形成する金属基材の平面に予め円環状の溝を形成し、皮膜材をこの溝内に貯留するようにした成膜方法が本出願人によって提案されている。この成膜方法によれば、皮膜材の飛散防止の点に関しては、特許文献１の場合に較べかなり改善されたものということができる。
【０００６】
しかしながら、上述のいずれの成膜方法も、皮膜材を金属基材の平面に予め供給しておき、加圧ロッドを意図的に加圧しながら回転させて皮膜材を摩擦熱により軟化させ、加圧ロッドと金属基材の平面との間の環状空間に沿って塑性流動させて金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であったため、上述したように皮膜材の飛散防止を確実に防止することが困難であることに加え、皮膜材の軟化、流動化に際して大トルクと大荷重が必要となるため、成膜装置が大掛かりなものとなる欠点があった。さらにまた、皮膜できる範囲が限定されているため、厚みの均一な膜を金属基材の広範囲な平面に連続して形成することは困難であった。
【特許文献１】特開２０００−３１２９８１号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、皮膜材を飛散することなく成膜用の工具と成膜対象の金属基材の平面との隙間に確実に集めることができ、成膜用の工具を意図的に加圧する必要がなく、よって装置構成が容易であり、また、厚みの均一な膜を金属基材の広範囲な平面に連続して形成することができるようにした、金属等の基材の平面に耐摩耗性等の皮膜層を形成する成膜方法及びこの成膜方法に用いられる成膜工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であって、前記基材の平面に円孔内面を有する皮膜材格納部材を配置し、該円孔内面内に、円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成る成膜用の工具を挿入可能とし、前記基材の平面と前記工具の底面との間、及び、前記皮膜材格納部材の円孔内面と前記工具の外周面との間にそれぞれ隙間を形成し、前記隙間に粉末状の皮膜材を供給格納してから前記皮膜材格納部材の上部に押え部材を被覆して前記皮膜材格納部材の位置を固定し、しかる後前記工具を回転手段を介して回転させることにより、前記皮膜材を前記溝を介して集めながら前記基材平面と前記工具底面との間に押し込み、このとき発生する高温、高圧、高剪断力により前記皮膜材を膜状化して皮膜することにより前記基材の平面に皮膜層を形成することを特徴とする成膜方法を提供することによって達成される。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、前記成膜用の工具は、該工具に形成される前記渦巻状の溝の渦巻方向と同方向に回転されること、前記皮膜材は前記工具の頭部周辺から前記隙間に供給されるように構成されていること、及び、前記基材と前記成膜用の工具とは相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする成膜方法を提供することによって効果的に達成される。
【００１０】
また、本発明の上記目的は、金属基材の平面に皮膜層を形成するための成膜用工具であって、円柱体の頭部に回転手段に連結されるチャック装着部を有し、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成り、前記底部平面を成膜対象の金属基材の上面に間隙をもって配置され、前記回転手段により回転される間に、底部周辺に供給された粉末状の皮膜材を前記溝を介して集めながら前記隙間の中心部に押し込むように構成されたことを特徴とする成膜用工具を提供することによって達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、前記溝の傾斜角は０°〜４５°の間に設定されており、また、前記溝の外周側の側壁面と前記円柱体の側部外周面とによって形成される皮膜材の掬い角が３０°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする成膜用工具を提供することによって効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１２】
上述のとおり、本発明は、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝が形成され、工具の底部周辺に供給される粉末状の皮膜材をこの溝を介して集めるように構成された皮膜材収集型の工具を用い、皮膜材を基材平面と工具底面との間に押し込むことにより高温、高圧、高剪断力を発生させ、これにより皮膜材を膜状化して皮膜するようにした成膜方法であるので、本発明によれば次のような効果が得られる。
【００１３】
従来の成膜方法のように皮膜材を意図的に加圧する必要がないため、加圧手段はとくに必要ではなく、これにより装置を安価に構成することができる。
【００１４】
工具の作用により皮膜材が工具の底面側すなわち基材平面上に強制的に集められ、上方への移動が阻止されるので、従来の成膜方法のように皮膜材が工具と皮膜材格納部材の隙間から上方に逃げ出して飛散することがなく、これにより皮膜材を有効に使用することができる。
【００１５】
皮膜材を供給手段等を介して工具の周囲より必要な量を自由に供給できるように構成することにより、皮膜材を予め基材上面に供給しておく必要がなく、これにより作業効率がアツプされる。
【００１６】
上記の構成に加え、基材と工具を２次元方向に相対的に移動可能とすることにより、膜厚の均一な連続成膜が可能となり、また、同一面において基材と工具を３次元方向に相対的に繰り返し移動可能とすることにより、基材平面に所望の厚みの膜を形成し、改質することができる。
【００１７】
高温、高圧、高剪断力を生じる領域が狭いため、大トルクと大荷重を必要とせず、このため、例えば市販のフライス盤、あるいはボール盤等の工作機械を用いて基材の広い表面に連続的に成膜することができる。
【００１８】
この高温、高圧、高剪断力を受けて作られる膜は拡散接合に近い状態で接合されるため、基材面に強固に密着され、これにより、例えば基材の平面に微細な透孔あるいは凹部等の欠陥がある場合にも、本発明の成膜方法を適用することにより、この欠陥を解消することができる。
【００１９】
摩擦による高温を受ける領域が狭いため、基材の熱変形が生じ難く、また機械的性質が大きく変えられることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、当業者が容易に想定される構成の変更ないし改良についても本発明に含まれるものである。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置１０の正面断面図である。ここに、この実施形態は皮膜層を基材平面における所定の一箇所にのみ形成する場合のものである。
【００２２】
図において、１１は基台、１２は基台に固定された皮膜形成対象の金属製の基材、１３は基材１２の平面における所定の皮膜形成位置に載置固定された円孔内面を有する皮膜材格納部材、１４は皮膜材格納部材の上部に載置固定された円孔内面を有する押え部材、１４ａは押え部材１４の上方内面に形成されたガイド溝、１５は皮膜材格納部材１３及び押え部材１４の円孔内面内に挿通されて基材１２に皮膜を形成する工具、１６は工具１５の頭部に装着されたチャックである。
【００２３】
チャック１６の上方端端部には軸Ｚ−Ｚを中心軸として回転する回転体（図示せず）が連結されており、この回転体により工具１５が回転される。
【００２４】
なお、上述の基台１１及び回転体を含むチャック１６はフライス盤あるいはボール盤等の公知の工作機械によって構成することができる。
【００２５】
本成膜装置１０においては、図示するように、工具１５の外径をＤ１、皮膜材格納部材１３の内径をＤ２、押え部材１４の内径をＤ３とするとき、Ｄ２−Ｄ１、すなわち工具１５の外周面と皮膜材格納部材１３の内周面との間、及び、Ｄ３−Ｄ１、すなわち工具１５の外周面と押え部材１４の内周面との間に皮膜材１７が通過し得る程度の微細な間隙が設けられている。同様に、工具１５の底面（後述する底部平面１５０ｆ）と基材１２の上面との間にも微細な間隙Ｔが設定されている。なお、これらの数値は皮膜をどの程度の大きさ及び厚みとするかにより適宜に設定される。
【００２６】
図２は、工具１５の斜視図である。この工具１５は、皮膜材１７の軟化温度より高い軟化温度を有する金属材料、例えば焼入れをした工具鋼、軟鋼、高合金材料等から成る円柱体１５０を、上方より頭部１５１、腹部１５２、底部１５３の３段に加工して成っている。
【００２７】
頭部１５１と底部１５３とは同径（外径がＤ１）に設定され、頭部１５１の外周面の４箇所にはチャック１６の爪が装着される切欠き部１５１ａが設けられている。腹部１５２は頭部１５１及び底部１５３より幾分小径に設定され、頭部１５１及び底部１５３の外周面との間に段差が形成されている。
【００２８】
図３は、図２に示す工具１５の底面図、すなわち工具１５の底部１５３を下方から見た平面図である。図示するように、この底部１５３には円柱体１５０の底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて（本実形態では図３に矢印Ｙで示す反時計方向に）傾斜する４条の溝１５３ａが略等間隔に形成されている。溝１５３ａは、幅形状が側部外周面１５０ｓに向かって先細部１５３ａ１とされ、図４に図３のＡ−Ａ断面図で示すように断面形状が矩形状となっているが、この断面形状を、Ｖ字状、Ｕ字状、あるいは台形状等の任意の形状とすることができる。この溝１５３ａは皮膜材１７を底部平面１５０ｆ、すなわち成膜面へスムーズに誘導する機能を有するもので、このため、溝１５３ａと底部平面１５０ｆとの境目部分１５３ａ２は凸部ができないように滑らかな楔形状となっている。
【００２９】
図５に図３のＢ−Ｂ断面図で示すように、円柱体１５０の平坦な底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて次第に傾斜する溝１５３ａの傾斜角θ１は溝１５３ａの位置によって変動するが、本実施形態ではこの傾斜角θ１は０°〜４５°の間に設定されている。なお、この傾斜角θ１を一定の角度に設定することも可能であり、この場合にも本実施形態と同様な成膜上の効果を期待することができる。また、図３に点線楕円Ｃで示すように、溝１５３ａの外周側の側壁面１５３ａｗと円柱体１５０の側部外周面１５０ｓとによって形成される傾斜角度、すなわち、工具１５の底部１５３ａの周辺にある皮膜材１７、又は溝１５３ａに誘導された皮膜材１７を捉えて工具１５の底部１５３ａ中心部へ押し込む機能を有する皮膜材１７の掬い角θ２(図示せず)は、皮膜材１７の収集、押込み効率の点から３０°〜４５°の範囲に設定されている。本成膜装置１０における工具１５は、上述のように皮膜材１７を溝１５３ａを介して集めるように構成された皮膜材収集型の工具となっている。
【００３０】
ここに、皮膜材１７の付加物質には、改質目的に応じ、公知の種々の金属材料が用いられる。例えば、耐摩耗性の向上には、ＡｌとＳｉ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ等の各系の合金が、潤滑性の向上には、Ｃ、Ｐｂ、Ｓｎ等が、耐熱性の向上には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ等が、磁性付与のためには、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ等が、また耐食性向上にはＣｒ、Ｍｏ等が用いられる。
【００３１】
次に、以上のとおり構成された本成膜装置１０により基材１２の表面の所定個所に皮膜層を形成する成膜方法について説明する。
【００３２】
先ず、基材１２を基台１１に固定してから、工具１５を下降させて工具１５の底部平面１５０ｆと基材１２の表面側平面との間隙Ｔを調整する。次に、基材１２の平面の所定位置に皮膜材格納部材１３を配置し、この円孔内面内に皮膜材１７を格納する。この後、押え部材１４を皮膜材格納部材１３の上部に被覆固定し、皮膜材格納部材１３を基台１１に固定すると共に被覆材１７の上方への飛散を防止する。なお、この固定にはボルトあるいはプレス等の公知の締結手段が用いられる。
【００３３】
この状態において、図示しない回転手段を介して工具１５を溝１５３ａの渦巻方向と同方向に数１００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させて成膜を開始する。
【００３４】
この工具１５の回転に伴い、皮膜材１７は、工具１５の底部１５３における溝１５３ａの先細部１５３ａ１で掬い取られ、図６に点線で示すように、傾斜する溝１５３ａを通って底部平面１５０ｆに向かって誘導される。このとき、前述した掬い角θ２の作用により、工具１５の底部１５３ａの周辺にある皮膜材１７或いは溝１５３ａに誘導された皮膜材１７が捉えられて工具１５の底部１５３ａ中心部に押し込められる。このようにして皮膜材１７が押し込まれる部分、及び、押し込まれた後の基材１２の平面と底部平面１５０ｆとの間には高温、高圧、高剪断力が生じ、これにより皮膜材１７は均一かつ密着性の高い膜に変わり、この膜が基材１２の上面に密着し、かくして基材１２平面の所定位置に皮膜層が形成される。
【００３５】
以上のとおり構成された本発明の成膜方法によれば、前述したように、皮膜材１７を意図的に加圧する必要がないため、加圧手段はとくに必要とせず、また、工具１５の作用により皮膜材１７が基材１２の上面と底部平面１５０ｆとの間に強制的に集められ、かつ押え部材１４で被覆されているので、皮膜材１７が上方に逃げ出して飛散することがない。
【００３６】
以上、本発明を一実施形態に基づき説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでないことは前述したとおりである。
【００３７】
例えば、前記実施形態は、皮膜層を基材１２の平面における所定の一箇所にのみ形成する場合であるが、本発明は次のとおり構成することにより、皮膜層を基材１２の平面の広い領域に連続して形成することができる。
【００３８】
すなわち、図７に斜視図で示すように、基台１１として２次元方向（図７のＸ軸及びＹ軸方向）に移動するＸＹテーブル等を用い、基材１２をこの基台１１に載置固定することにより２次元方向に移動可能とする一方、この基台１１の移動に伴い、図１に示すように、所定量の皮膜材１７を皮膜材供給器（図示せず）等を介して押え部材１４の上方のガイド溝１４ａに供給するように構成することにより、膜厚の均一な連続成膜を行うことができる。
【００３９】
なお、この場合、基台１１側を固定とし、工具１５を可動式としてもよく、基材１２と工具１５とが相対的に２次元方向に移動可能であれば目的を達成することができる。
【００４０】
さらにまた、工具１５及びチャック１６を３次元方向（図７のＺ軸方向）の任意の位置に移動可能とし、基材１２と工具１５とを３次元方向に相対的に繰り返し移動可能とすることにより、基材１５の上面に任意の厚みの膜を形成することができる。
【００４１】
本発明においては、工具１５の形状を次のように変更することができる。
【００４２】
図８（Ａ）〜（Ｄ）は、上述の実施形態における工具１５、すなわち底部平面１５０ｆから側部外周面１５０ｓに向けて渦巻状に傾斜する複数条（４条）の溝１５３ａが略等間隔に形成された工具１５の変更例を図３に準じて示した底面図である。
【００４３】
図８（Ａ）に示す工具１５Ａは、底部平面１５０ｆ部分を中心部に設ける一方、この部分の面積を工具１５の場合に較べ狭小とし、この面積を溝１５３ａ部分が占める面積と略同程度に形成したものである。なお、この工具１５Ａの変形として、溝１５３ａ部分の先端部を中心部に配置して中心部に底部平面１５０ｆ部分を形成しないようにした工具１５Ａ’としてもよしい。なお、工具１５Ａ、工具１５Ａ’のいずれにおいても、楔部分を羽のように削った形状とすることが好ましい。
【００４４】
図８（Ｂ）に示す工具１５Ｂは、上述の工具１５Ａにおける溝１５３ａの面積を狭小とし、底部平面１５０ｆ部分の面積を広く形成したものである。
【００４５】
図８（Ｃ）に示す工具１５Ｃは、実質的には、図３において曲線で示された工具１５の溝１５３ａの平面形状を直線的に形成したものである。このように直線的に形成すると工具１５Ｃの製作が容易となる利点がある。
【００４６】
同様に、図８（Ｄ）に示す工具１５Ｄは、実質的には、図８（Ｂ）において曲線で示された工具１５Ｂの溝１５３の平面形状を直線で形成したものである。
【００４７】
なお、上述の工具１５、１５Ａ、１５Ａ’、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄは、いずれも、溝１５３ａが４条である場合を例示したが、本発明においてはこの溝１５３ａの条数はとくに限定されるものではない。なお、この溝１５３ａの条数は、皮膜材１７の収集効率の面から、３〜５条に設定することが好ましいと考えられるが、とくにこの範囲に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４８】
図１に示す溝付き皮膜材収集型の工具１５を備えた成膜装置１０を用い、次のような連続成膜の実験を行った。なお、成膜装置１０においては、工具１５の外径Ｄ１を３５．０ｍｍ、皮膜材格納部材１３の内径Ｄ２を４０．８ｍｍ、押え部材１４の内径Ｄ３を３５．７ｍｍ、押え部材１４の外径Ｄ４を５９．５ｍｍに、また工具１５の底部平面１５と基材１２の平面との間隙Ｔを０．１ｍｍに設定した。また、皮膜材１７には過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末（昭和電工株式会社、ショーリック９５％＋ＭｏＳ２５％）を用い、基材１２には厚みが１０ｍｍのアルミニウム板を用いた。
【００４９】
先ず、基材１２の平面の所定位置に皮膜材格納部材１３を配置し、この円孔内面内に皮膜材１７を格納する。この後、押え部材１４を皮膜材格納部材１３の上部に被覆固定した後、工具１５を溝１５３ａの渦巻方向と同方向に回転数１０００ｒｐｍで回転させて成膜を開始した。開始位置で十分な温度（約４００℃）の上昇があるまで基材１２を保持した後、皮膜材１７を上方から供給しながら開始位置から基材１２を移動速度３ｍｍ／ｍｉｎで３２ｍｍ移動させた。この終了位置で工具１５を基材１２の平面からさらに０．０５ｍｍ上方に離し、開始位置まで往復移動させた。この後、基材１２を成膜装置１０から取り外し、その処理面を観察したところ、長さ３２ｍｍに渡って厚みの均一な皮膜層が形成されていることが確認され、これにより本発明は連続成膜が可能であることが立証された。
【実施例２】
【００５０】
上述の実施例１と同一の成膜装置１０及び皮膜材１７を用い、次のような皮膜形成による封孔、欠陥除去処理の実験を行った。
【００５１】
先ず、図９（Ａ）に示すように、キリ２０で厚さ５ｍｍのアルミニウム板基材１２に直径１．５ｍｍの孔１２ｈをあけ、この基材１２を、実施例１と同様に成膜装置１０にセットし、図９（Ｂ）に示すように、工具１５を間隙Ｔが０．０５ｍｍとなる位置まで下降させた後、工具１５を回転数６００ｒｐｍで回転させ、基材１２の底面で温度が４００℃になるまで成膜を行った。
【００５２】
この後、基材１２を成膜装置１０から取り外し、その処理面を観察したところ、図９（Ｃ）に示すように、孔１２ｈが皮膜の皮膜層１７ｃによって完全に消滅されていることが確認され、これにより本発明は封孔、欠陥除去処理が可能であることが立証された。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の正面断面図である。
【図２】本発明の要部である工具の斜視図である。
【図３】図２の工具の底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】工具の作用説明図である。
【図７】成膜装置の変更例を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）工具の変更例を示す底面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 成膜装置
１１ 基台
１２ 基材
１３ 皮膜材格納部材
１４ 押え部材
１４ａ ガイド溝
１５ 工具
１６ チャック
１７ 皮膜材
１５０ｆ （工具の）底部平面
１５３ａ （工具底部平面の）溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であって、前記基材の平面に円孔内面を有する皮膜材格納部材を配置し、該円孔内面内に、円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成る成膜用の工具を挿入可能とし、前記基材の平面と前記工具の底面との間、及び、前記皮膜材格納部材の円孔内面と前記工具の外周面との間にそれぞれ隙間を形成し、前記隙間に粉末状の皮膜材を供給格納してから前記皮膜材格納部材の上部に押え部材を被覆して前記皮膜材格納部材の位置を固定し、しかる後前記工具を回転手段を介して回転させることにより、前記皮膜材を前記溝を介して集めながら前記基材平面と前記工具底面との間に押し込み、このとき発生する高温、高圧、高剪断力により前記皮膜材を膜状化して皮膜することにより前記基材の平面に皮膜層を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記成膜用の工具は、該工具に形成される前記渦巻状の溝の渦巻方向と同方向に回転されることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記皮膜材は前記工具の頭部周辺から前記隙間に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記基材と前記成膜用の工具とは相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
金属基材の平面に皮膜層を形成するための成膜用工具であって、円柱体の頭部に回転手段に連結されるチャック装着部を有し、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成り、前記底部平面を成膜対象の金属基材の上面に間隙をもって配置され、前記回転手段により回転される間に、底部周辺に供給された粉末状の皮膜材を前記溝を介して集めながら前記隙間の中心部に押し込むように構成されたことを特徴とする成膜用工具。
【請求項６】
前記渦巻状に傾斜する溝の傾斜角は０°〜４５°の間に設定されていることを特徴とする請求項５記載の成膜用工具。
【請求項７】
前記溝の外周側の側壁面と前記円柱体の側部外周面とによって形成される皮膜材の掬い角が３０°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜用工具。
【請求項１】
金属基材の平面に皮膜層を形成する成膜方法であって、前記基材の平面に円孔内面を有する皮膜材格納部材を配置し、該円孔内面内に、円柱体の底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成る成膜用の工具を挿入可能とし、前記基材の平面と前記工具の底面との間、及び、前記皮膜材格納部材の円孔内面と前記工具の外周面との間にそれぞれ隙間を形成し、前記隙間に粉末状の皮膜材を供給格納してから前記皮膜材格納部材の上部に押え部材を被覆して前記皮膜材格納部材の位置を固定し、しかる後前記工具を回転手段を介して回転させることにより、前記皮膜材を前記溝を介して集めながら前記基材平面と前記工具底面との間に押し込み、このとき発生する高温、高圧、高剪断力により前記皮膜材を膜状化して皮膜することにより前記基材の平面に皮膜層を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記成膜用の工具は、該工具に形成される前記渦巻状の溝の渦巻方向と同方向に回転されることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記皮膜材は前記工具の頭部周辺から前記隙間に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記基材と前記成膜用の工具とは相対的に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項５】
金属基材の平面に皮膜層を形成するための成膜用工具であって、円柱体の頭部に回転手段に連結されるチャック装着部を有し、底部平面から側部外周面に向けて渦巻状に傾斜する複数条の溝を略等間隔に有して成り、前記底部平面を成膜対象の金属基材の上面に間隙をもって配置され、前記回転手段により回転される間に、底部周辺に供給された粉末状の皮膜材を前記溝を介して集めながら前記隙間の中心部に押し込むように構成されたことを特徴とする成膜用工具。
【請求項６】
前記渦巻状に傾斜する溝の傾斜角は０°〜４５°の間に設定されていることを特徴とする請求項５記載の成膜用工具。
【請求項７】
前記溝の外周側の側壁面と前記円柱体の側部外周面とによって形成される皮膜材の掬い角が３０°〜４５°の範囲に設定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜用工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１５５６６７（Ｐ２００９−１５５６６７Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１９５９（Ｐ２００７−３３１９５９）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５０７０８７１２２）株式会社フルチュウ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５０７０８７１２２）株式会社フルチュウ (5)
【Ｆターム（参考）】
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