金型、機械部品等へ、優れた耐焼付性、耐食性、耐高温酸化性、摺動特性を与えます。
CrN
耐焼付性、耐食性及び耐高温酸化性を合わせ持ち、プレスや樹脂金型、機械部品などに、新しい用途開発が期待される表面処理技術です。
（日本コーティングセンター(株)製品）特許第2004785号
CrN膜とは
PVD-イオンプレーティング法によるCrNセラミックスコーティングは高硬度・耐摩耗性に優れたセラミックスの性質と、さらに耐焼付性、耐食性及び耐高温酸化性を合わせ持った新しい表面処理技術です。常温または大気中での耐摩耗性ばかりでなく、高温あるいは腐食環境下でも優れた特性を示します。
CrN膜の特性比較
| 膜種 | 色調 | 硬度HV | 耐摩耗性 | 耐焼付性 | 耐食性 | 耐高温酸化性 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CrN | 銀白色 | 2000～2300 | ◯ | ◎ | ◎ | ◎ | 機械部品、金型 |
| TiN | 金色 | 2000～2400 | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | 切削工具、 金型、機械部品 |
| Crめっき | 白銀色 | 800～1000 | △ | △ | ◯ | △ | 機械部品 |
| Ni-Pめっき | 白銀色 | 600～1000 | △ | △ | ◯ | △ | 機械部品 |
| 窒化 | – | 600～1200 | △ | △ | – | – | 機械部品 |
CrN膜の特性
【耐摩耗性】
ファレックスNo.1摩耗試験（リング・ブロックタイプ）機を用いた摩耗特性を右図に示します。基材はSUS304を用い、無潤滑・室温条件下で評価しました。CrNの摩耗幅はTiNの半分以下です。また、摩擦係数はSUS304基板が0.5～0.6であるのに対して、CrNは0.15～0.35、TiNは0.3～0.55となっています。
【耐焼付性】
ファレックスNo.2摩耗試験（ピン・ブロックタイプ）機を用いた摩耗特性を右図に示します。基材はSUS304を用い、200kg荷重、50rpm、無潤滑・室温条件下で行いました。摩擦面での焼付によるかじり発生までの時間を比較したところ、CrNはTiNの15倍の耐久性を示しました。これはCrNが摩擦摩耗により発生する熱に対して優れた耐酸化性を持っているためです。
【耐食性】
セラミックスは一般に腐食されにくい材料ですが、CrNは特に耐食性に優れています。一例としてSUS304材にTiN及びCrNを5μmコーティングした製品を10％の塩酸中に浸漬したときの腐食による重量減少を右図に示します。未コーティングのSUS304に比べTiNは8倍、CrNは20倍の耐久性を示します。
【耐高温酸化性】
CrN膜は酸化に対しても優れた特性を示します。右図は大気中での高温酸化特性をTiN、CrN各被膜の酸化による重量増加で示したものです。CrNはTiNと比較して優れた高温酸化性を示していることがわかります。また、1,000℃の試験後でも、試料表面の酸化による変色は認められるものの、金属光沢は失われておらず、酸化はさほど進行していません。
CrN膜の適用例
| 対象部材 | 使用目的 | コーティング基材 | 効果 |
|---|---|---|---|
| ロッド | 電蝕防止 | SUS304 | 大幅な寿命延長 |
| コレットチャック | 耐摩耗 | SCM440 | 5倍効果あり |
| プレス型部品カム ピン、ホルダー |
かじり防止 | 超硬合金、SKD11 | オイルレス化 |
| 船舶用ノズル | 耐高温酸化 耐低温 |
SUS316L、SCM420 | 燃焼ガスによる熱酸化 低温部の硫酸ミスト腐食防止 |
| Al押し出しダイス | 耐熱 耐摩耗 |
SKD61、超硬合金 | 現状はSKD61を窒化 |
| ピストンリング | 耐摩耗 耐食 |
SUS440 | 長寿命化 排ガス腐食に効果あり |
| ミシン部品 | 耐摩耗 | SCM415 | 長寿命化 |
| クランクシャフトピン | 耐摩耗 | Al合金 | 軽量化に効果あり |
| コンロッド | 耐摩耗 | Ti合金 | 軽量化による騒音改善 |
