ARC　TiAlN（アーク　ティーアイエーエルエヌ）の話

2022年7月19日

さて、先月のブログではＨＣＤ方式（ホロカソード）の話をしましたが、
今回は、Ａｒｃ（アーク）という方式についてです。

Ａｒｃとは

当社にはＡｒｃコーティング装置が５基（ＤＬＣ「ＡＣ－Ｘ」も入れると計７基）あり、多種類のコーティング処理を行っております。

Ａｒｃ方式はＨＣＤ方式と比べ、膜表面に微細な凹凸「ザラツキ」が発生するデメリットを先月述べましたが、それ以上に大きなメリットがあります。
それは「融点の違う２種類以上の合金原料を用いて成膜ができる」ということです。

例えばTiAlN（窒化チタンアルミ）がそれにあたります。
これは、鉄系材料の加工条件や硬度が上がることで、膜性能の硬度、耐熱性向上要求があり、開発された膜です。
また、Ａｒｃコーティング装置も自動運転が可能であり、多元金属化合膜を安定して成膜できることから、工具向けコーティング装置の主力と言えると思います。

Ａｒｃ方式TiAlNコーティング

この方式でのTiAlN成膜を説明しますと、
真空炉内壁に原材料であるTiとAl合金（ターゲット）を設置し、陰極としてアーク放電させると、表面に数ミクロンの大きさで瞬間的蒸発→イオン化が起きます。ターゲット周辺のＮ（反応ガス）もイオン化し、マイナスの電位を掛けた処理物（製品）に引き込まれて成膜します。

ＨＣＤ方式で、原材料にチタンとアルミの比率が３：７の合金を用いて成膜しようとすると、
低融点のアルミが先に蒸発成膜後、チタンが成膜し、合金が変化してしまします。

その点Ａｒｃ方式ですと、ターゲット表面に点状の瞬間的な金属蒸発が複数起きるため、
得られる膜組成比も同比率「３：７」のＴｉＡｌＮが得られます。
文章にするとややこしいですが、アーク放電は溶接にも使われており原理はシンプルです。

Ａｒｃ方式コーティングのラインナップ

Ａｒｃで多く使われる金属元素は、Ti（チタン）、Cr（クロム）、Al（アルミ）が代表的です。
ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮは鉄系鋼材を高速切削する工具に不可欠なコーティング膜種です。
これに微量のＳｉ（シリコン）、Ｂ（ボロン）等含有してさらに性能向上を図った膜種もあります。
当社のラインアップにおいては、ＴｉＡｌＮをはじめに、ＴｉＳｉＮ系「OS-T」、ＣｒＳｉＢＮ系「OS-CⅡ」、ＡｌＣｒＳｉＮ系「OS-Ⅶ」があります。

当社のＴｉＡｌＮについて詳しくは製品ページをご覧ください。

今後も、加工効率向上（コストダウン、残業時間削減）・環境改善（切削油での周辺汚染）への取り組みで、より高性能膜への要求が続いていくと思われます。