ハードコーティングを施す従来の技術

1. 熱CVD技術

硬質コーティングは主に金属セラミックコーティング（TiNなど）であり、コーティング中の金属の反応と反応性ガス化によって形成されます。当初は、1000℃の高温で熱エネルギーによって化合反応の活性化エネルギーを供給する熱CVD技術が用いられました。この温度は、TiNなどの硬質コーティングを超硬合金工具に堆積させるのにのみ適しています。現在でも、この技術は超硬合金工具ヘッドにTiN-Al2O3複合コーティングを堆積させる重要な技術です。

1. 中空陰極イオンコーティングとホットワイヤアークイオンコーティング

1980年代には、ホローカソードイオンコーティングとホットワイヤアークイオンコーティングがコーティングされた切削工具の成膜に使用されました。これらのイオンコーティング技術はいずれもアーク放電イオンコーティング技術であり、金属イオン化率は最大20%～40%です。

1. 陰極アークイオンコーティング

陰極アークイオンコーティングの登場により、金型への硬質コーティング技術が発展しました。陰極アークイオンコーティングのイオン化率は60%～90%と高く、多数の金属イオンと反応ガスイオンがワークピースの表面に到達しても高い活性を維持し、反応堆積によってTiNなどの硬質コーティング層を形成します。現在、陰極アークイオンコーティング技術は主に金型への硬質コーティング層の形成に用いられています。

陰極アーク源は、固定された溶融池を持たない固体蒸発源であり、アーク源の位置を任意に配置できるため、コーティング室の空間利用率が向上し、炉の積載量が増加します。陰極アーク源の形状には、小型円形陰極アーク源、柱状アーク源、長方形平板型大型アーク源などがあります。小型アーク源、柱状アーク源、大型アーク源の異なるコンポーネントを別々に配置することで、多層膜やナノ多層膜を堆積できます。一方、陰極アークイオンコーティングは金属のイオン化率が高いため、金属イオンがより多くの反応ガスを吸収することができ、プロセス範囲が広く操作が簡単で、優れた硬質コーティングが得られます。しかし、陰極アークイオンコーティングで得られるコーティング層の微細構造には粗い液滴が存在します。近年、膜層構造を微細化する多くの新技術が登場し、アークイオンコーティング膜の品質が向上しています。