化学蒸着（CVD）コーティングは、硬度、耐摩耗性、熱安定性などの表面特性を向上させるために、さまざまな材料を利用します。これらのコーティングは 化学蒸着装置 温度、ガスの流れ、圧力を精密に制御し、薄く均一な層を蒸着する装置。一般的な材料には、遷移金属炭化物／窒化物（TiC、TiNなど）、アルミニウム酸化物（Al2O3）、先端セラミックス（炭化ケイ素など）などがあり、厚さは通常ナノメートルからマイクロメートルの範囲である。CVDの多用途性により、切削工具から半導体デバイスに至るまで、あらゆる産業でオーダーメイドのコーティングが可能になる。
キーポイントの説明
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遷移金属の炭化物と窒化物
- TiC（炭化チタン）:非常に硬く（3,000HVまで）、耐摩耗性に優れ、切削工具に最適。
- TiN（窒化チタン）:密着性と耐食性に優れた金色のコーティングで、航空宇宙や医療用インプラントに広く使用されている。
- TiCN（炭窒化チタン）:TiCとTiNの特性を併せ持ち、ドリルビットなどの用途に段階的な硬度を提供。
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酸化アルミニウム (Al2O3)
- アルファ-Al2O3:熱安定性（1,200℃まで）、化学的に不活性で、高速加工に使用される。
- カッパ-Al2O3:α相よりも熱伝導率が低く、断続切削加工に適している。
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アドバンストセラミックスと金属
- 炭化ケイ素 (SiC):高い熱伝導性と耐酸化性を持ち、半導体基板に欠かせない。
- タングステン (W):X線ターゲットや電子機器に使用される。
- ダイヤモンドライクカーボン（DLC）:低摩擦性と生体適合性を提供し、自動車や生体医療機器に応用されている。
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酸化物セラミックス
- ジルコニア (ZrO2):熱伝導率が低いため、遮熱コーティングに使用される。
- ハフニア (HfO2):高誘電率材料としてマイクロエレクトロニクスに登場。
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プロセス主導の材料選択
- 厚さは100 nm（エレクトロニクス用）から20 µm（産業用工具用）まで、プリカーサーガス（炭化物用CH4、窒化物用NH3など）のようなCVDパラメータによって調整されます。
- 多層コーティング（例えば、TiN/Al2O3/TiCN）は、最適化された性能のために、材料の強みを組み合わせています。
このようなコーティングの微細構造（例えば、柱状結晶粒と等軸結晶粒）が機械的特性にどのように影響するかを考えたことがありますか？この微妙な違いが、タービンブレードからMEMSセンサーまで、特定の用途への適合性を決定することがよくあります。
要約表
| 材料タイプ | 例 | 主な特性 | 一般的な用途 |
|---|---|---|---|
| 遷移金属 | TiC、TiN、TiCN | 高硬度、耐摩耗性 | 切削工具、航空宇宙 |
| 酸化アルミニウム | α-Al2O3、κ-Al2O3 | 熱安定性、化学的不活性 | 高速加工 |
| アドバンストセラミックス | SiC、DLC | 耐酸化性、低摩擦 | 半導体、バイオメディカル |
| 酸化物セラミックス | ZrO2、HfO2 | 低熱伝導性 | サーマルバリア、エレクトロニクス |
| 金属材料 | タングステン (W) | 高融点 | X線ターゲット、エレクトロニクス |
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