JP2000177046A - ダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材 - Google Patents
ダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金型、工具等のダイヤモンド状炭素膜を被覆
した部材において、高温条件下の使用にても、母材とダ
イヤモンド状炭素膜との密着性を向上させ、その寿命を
向上させる。 【解決手段】 母材とダイヤモンド状炭素膜との間に、
周期表第５Ａ族金属、第６Ａ族金属、Ｔｉ、Ｚｒを主成
分とする金属膜（母材側）とＳｉおよびＣを含有する炭
化けい素系膜（ダイヤモンド状炭素膜側）の積層膜を中
間層として介在させたダイヤモンド状炭素膜を被覆した
部材とする。
した部材において、高温条件下の使用にても、母材とダ
イヤモンド状炭素膜との密着性を向上させ、その寿命を
向上させる。 【解決手段】 母材とダイヤモンド状炭素膜との間に、
周期表第５Ａ族金属、第６Ａ族金属、Ｔｉ、Ｚｒを主成
分とする金属膜（母材側）とＳｉおよびＣを含有する炭
化けい素系膜（ダイヤモンド状炭素膜側）の積層膜を中
間層として介在させたダイヤモンド状炭素膜を被覆した
部材とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種金型、ツー
ル、耐摩耗性および耐衝撃性を必要とする各種部材に用
いられるダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材に関す
る。
ル、耐摩耗性および耐衝撃性を必要とする各種部材に用
いられるダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）は作
成法によっては、硬度が高く摩擦係数が低くなるため、
耐摩耗性を必要とする金型等に用いられ、金型の寿命向
上に効果が得られているケースがいくつか見られる。
成法によっては、硬度が高く摩擦係数が低くなるため、
耐摩耗性を必要とする金型等に用いられ、金型の寿命向
上に効果が得られているケースがいくつか見られる。
【０００３】しかしながら、ＤＬＣ膜は一部の例外はあ
るが、金属との密着性が悪く、使用できる母材材質や用
途がかなり制限されていた。
るが、金属との密着性が悪く、使用できる母材材質や用
途がかなり制限されていた。
【０００４】そこで、各種の中間層を母材とＤＬＣ膜と
の間に介在させることにより、密着性を改善する試みが
いくつかなされてきた。例えば、特開昭６１−１０４０
７８号には、周期表第４Ａ〜６Ａ族（４〜６族）金属の
炭化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物、炭硼化物あ
るいはＳｉの炭化物、炭窒化物（いずれも非化学量論的
化合物）、またはこれらの相互固溶体で形成した単層ま
たは多重層の中間層、および中間層を２層構成とし、Ｄ
ＬＣ膜側を上記と同じ構成の層とし、母材側を周期表第
４Ａ〜６Ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、
またはこれらの相互固溶体で形成された単層または多重
層とした構成の層とすることが開示されている。また、
特開昭６２−１１６７６７号（特公平６−６０４０４
号）には、母材側のクロムまたはチタンを主体とする下
層とＤＬＣ膜側のシリコンまたはゲルマニウムを主体と
する上層とからなる中間層が開示されている。さらに、
特開平２−１２０２４５号にはＴｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｂま
たはＳｉの炭化物からなる膜で形成された中間層が、ま
た、特開平５−１２４８７５号には、けい素と炭素の非
晶質混合物からなる中間層が、また、特開平５−３１１
４４４号には、母材側の周期表第４Ａ〜６Ａ族金属の炭
化物、窒化物あるいは窒炭化物からなる硬質化合物膜の
層と、ＤＬＣ膜側のシリコン膜またはゲルマニウム膜の
層とを積層した中間層がそれぞれ開示されている。
の間に介在させることにより、密着性を改善する試みが
いくつかなされてきた。例えば、特開昭６１−１０４０
７８号には、周期表第４Ａ〜６Ａ族（４〜６族）金属の
炭化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物、炭硼化物あ
るいはＳｉの炭化物、炭窒化物（いずれも非化学量論的
化合物）、またはこれらの相互固溶体で形成した単層ま
たは多重層の中間層、および中間層を２層構成とし、Ｄ
ＬＣ膜側を上記と同じ構成の層とし、母材側を周期表第
４Ａ〜６Ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物、
またはこれらの相互固溶体で形成された単層または多重
層とした構成の層とすることが開示されている。また、
特開昭６２−１１６７６７号（特公平６−６０４０４
号）には、母材側のクロムまたはチタンを主体とする下
層とＤＬＣ膜側のシリコンまたはゲルマニウムを主体と
する上層とからなる中間層が開示されている。さらに、
特開平２−１２０２４５号にはＴｉ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｂま
たはＳｉの炭化物からなる膜で形成された中間層が、ま
た、特開平５−１２４８７５号には、けい素と炭素の非
晶質混合物からなる中間層が、また、特開平５−３１１
４４４号には、母材側の周期表第４Ａ〜６Ａ族金属の炭
化物、窒化物あるいは窒炭化物からなる硬質化合物膜の
層と、ＤＬＣ膜側のシリコン膜またはゲルマニウム膜の
層とを積層した中間層がそれぞれ開示されている。
【０００５】しかし、近年、例えば高温条件下で金型を
使用する必要があるなど、それ自体または雰囲気の温度
が高い条件（２５０℃以上）で、ＤＬＣ膜を被覆した部
材が使用される用途のニーズが高くなってきた。そのよ
うな用途の場合、前記中間層を介在させても未だ密着力
は充分とは言えず、膜の剥離が発生することが問題とな
っている。
使用する必要があるなど、それ自体または雰囲気の温度
が高い条件（２５０℃以上）で、ＤＬＣ膜を被覆した部
材が使用される用途のニーズが高くなってきた。そのよ
うな用途の場合、前記中間層を介在させても未だ密着力
は充分とは言えず、膜の剥離が発生することが問題とな
っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
条件下で使用されるダイヤモンド状炭素膜を被覆した金
型や工具等のような部材において、母材とダイヤモンド
状炭素膜との密着性を向上させ、その寿命を向上させる
ことにある。
条件下で使用されるダイヤモンド状炭素膜を被覆した金
型や工具等のような部材において、母材とダイヤモンド
状炭素膜との密着性を向上させ、その寿命を向上させる
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の本発
明によって達成される。 （１） 母材上にダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材
であって、母材上に周期表第５Ａ族（５族）金属、第６
Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１種を主成分とする金属膜を有し、この金属膜上に
けい素および炭素を含有する炭化けい素系膜を有し、こ
の炭化けい素系膜上にダイヤモンド状炭素膜を有するダ
イヤモンド状炭素膜を被覆した部材。 （２） 前記炭化けい素系膜の基本組成をＳｉＣｐＨｑ
で表したとき、モル比を表すｐおよびｑがそれぞれ、 ０．３≦ｐ≦２５ ０≦ｑ≦２０ である上記（１）のダイヤモンド状炭素膜を被覆した部
材。
明によって達成される。 （１） 母材上にダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材
であって、母材上に周期表第５Ａ族（５族）金属、第６
Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１種を主成分とする金属膜を有し、この金属膜上に
けい素および炭素を含有する炭化けい素系膜を有し、こ
の炭化けい素系膜上にダイヤモンド状炭素膜を有するダ
イヤモンド状炭素膜を被覆した部材。 （２） 前記炭化けい素系膜の基本組成をＳｉＣｐＨｑ
で表したとき、モル比を表すｐおよびｑがそれぞれ、 ０．３≦ｐ≦２５ ０≦ｑ≦２０ である上記（１）のダイヤモンド状炭素膜を被覆した部
材。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）を被覆した
部材は、母材とＤＬＣ膜との間に中間層を設けたもので
あり、このような中間層は、母材側の周期表第５Ａ族
（５族）金属、第６Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒ
から選ばれる少なくとも１種を主成分とした金属膜（中
間層１）と、ＤＬＣ膜側のけい素および炭素を含有する
炭化けい素系膜（中間層２）とが積層されたものであ
る。このような積層構造の中間層を設けることによっ
て、鋼材等を材質とする母材とＤＬＣ膜との密着性が向
上し、２５０〜７００℃程度の高温条件下の使用におい
ても寿命が長くなる。これは、母材と上記金属膜との
間、上記金属膜と上記炭化けい素系膜との間、および上
記炭化けい素系膜とＤＬＣ膜との間におけるそれぞれの
強固な密着性によって得られると考えられる。これに対
し、上記金属膜あるいは炭化けい素系膜のいずれか一方
のみでは寿命が短くなる。また、積層順を反対にしても
本発明の効果は得られず、特開昭６２−１１６７６７号
（特公平６−６０４０４号）のように、Ｔｉ膜とＳｉ膜
との積層構造の中間層とした場合であっても充分な寿命
の延びは望めない。
本発明のダイヤモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）を被覆した
部材は、母材とＤＬＣ膜との間に中間層を設けたもので
あり、このような中間層は、母材側の周期表第５Ａ族
（５族）金属、第６Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒ
から選ばれる少なくとも１種を主成分とした金属膜（中
間層１）と、ＤＬＣ膜側のけい素および炭素を含有する
炭化けい素系膜（中間層２）とが積層されたものであ
る。このような積層構造の中間層を設けることによっ
て、鋼材等を材質とする母材とＤＬＣ膜との密着性が向
上し、２５０〜７００℃程度の高温条件下の使用におい
ても寿命が長くなる。これは、母材と上記金属膜との
間、上記金属膜と上記炭化けい素系膜との間、および上
記炭化けい素系膜とＤＬＣ膜との間におけるそれぞれの
強固な密着性によって得られると考えられる。これに対
し、上記金属膜あるいは炭化けい素系膜のいずれか一方
のみでは寿命が短くなる。また、積層順を反対にしても
本発明の効果は得られず、特開昭６２−１１６７６７号
（特公平６−６０４０４号）のように、Ｔｉ膜とＳｉ膜
との積層構造の中間層とした場合であっても充分な寿命
の延びは望めない。
【０００９】本発明による中間層について説明する。ま
ず、母材側に形成される周期表第５Ａ族（５族）金属
膜、第６Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒから選ばれ
る少なくとも１種を主成分とした金属膜について説明す
る。ここで、周期表第５Ａ族金属としてはＶ、Ｎｂ、Ｔ
ａ等が、また第６Ａ族（６族）金属としてはＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ等が挙げられる。上記の金属のなかでも、特にＴ
ａが好ましい。このような金属膜は、２種以上の金属を
含有するものであってもよい。また母材界面付近におい
ては母材材料が拡散していてもよく、炭化けい素系膜界
面付近においてはその構成成分が拡散していてもよい。
上記の金属膜における上記金属の含有量は７５原子％以
上であることが好ましい。
ず、母材側に形成される周期表第５Ａ族（５族）金属
膜、第６Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒから選ばれ
る少なくとも１種を主成分とした金属膜について説明す
る。ここで、周期表第５Ａ族金属としてはＶ、Ｎｂ、Ｔ
ａ等が、また第６Ａ族（６族）金属としてはＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ等が挙げられる。上記の金属のなかでも、特にＴ
ａが好ましい。このような金属膜は、２種以上の金属を
含有するものであってもよい。また母材界面付近におい
ては母材材料が拡散していてもよく、炭化けい素系膜界
面付近においてはその構成成分が拡散していてもよい。
上記の金属膜における上記金属の含有量は７５原子％以
上であることが好ましい。
【００１０】このような金属膜はスパッタ法により形成
することが好ましい。この場合、目的とする金属組成に
応じたターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流
電力のいずれかを付加し、ターゲットをスパッタし、こ
れを母材（基板）上にスパッタ堆積させることにより金
属膜を形成する。スパッタガスとしてはＡｒ、Ｋｒ等が
用いられる。例えば高周波スパッタ電力は通常５０〜５
０００W程度である。動作圧力は通常０．００２〜０．
５Torrが好ましい。また基板温度は１０〜１５０℃であ
ることが好ましい。
することが好ましい。この場合、目的とする金属組成に
応じたターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流
電力のいずれかを付加し、ターゲットをスパッタし、こ
れを母材（基板）上にスパッタ堆積させることにより金
属膜を形成する。スパッタガスとしてはＡｒ、Ｋｒ等が
用いられる。例えば高周波スパッタ電力は通常５０〜５
０００W程度である。動作圧力は通常０．００２〜０．
５Torrが好ましい。また基板温度は１０〜１５０℃であ
ることが好ましい。
【００１１】このような金属膜は、スパッタ法のほか、
イオンプレーティング法や真空蒸着法などのＰＶＤ法に
よって形成してもよく、具体的には公知の方法による。
さらには、ＣＶＤ法や湿式メッキ法によってもよい。
イオンプレーティング法や真空蒸着法などのＰＶＤ法に
よって形成してもよく、具体的には公知の方法による。
さらには、ＣＶＤ法や湿式メッキ法によってもよい。
【００１２】次に、上記金属膜上に形成される炭化けい
素系膜について説明する。炭化けい素系膜はＳｉとＣと
を主成分とするアモルファス状態であることが好まし
く、ＳｉとＣのほかＨが含まれていてもよい。このよう
な膜組成としては、基本組成をＳｉＣｐＨｑと表したと
き、モル比を表すｐおよびｑがそれぞれ、 ０．３≦ｐ≦２５ ０≦ｑ≦２０ であることが好ましい。
素系膜について説明する。炭化けい素系膜はＳｉとＣと
を主成分とするアモルファス状態であることが好まし
く、ＳｉとＣのほかＨが含まれていてもよい。このよう
な膜組成としては、基本組成をＳｉＣｐＨｑと表したと
き、モル比を表すｐおよびｑがそれぞれ、 ０．３≦ｐ≦２５ ０≦ｑ≦２０ であることが好ましい。
【００１３】また、このような炭化けい素系膜は膜組成
が均一なものであってもよく、また金属膜界面とＤＬＣ
膜界面との間の領域でＳｉとＣとの組成比が異なってい
てもよく、良好な密着性を得る上では、金属膜界面でＳ
ｉ成分が多く、ＤＬＣ膜界面でＣ成分が多いような濃度
勾配をもつものであってもよい。
が均一なものであってもよく、また金属膜界面とＤＬＣ
膜界面との間の領域でＳｉとＣとの組成比が異なってい
てもよく、良好な密着性を得る上では、金属膜界面でＳ
ｉ成分が多く、ＤＬＣ膜界面でＣ成分が多いような濃度
勾配をもつものであってもよい。
【００１４】また、上記金属膜の界面付近にはその構成
金属が拡散していてもよく、ＤＬＣ膜の界面付近にはＤ
ＬＣ膜の構成成分が拡散していてもよい。
金属が拡散していてもよく、ＤＬＣ膜の界面付近にはＤ
ＬＣ膜の構成成分が拡散していてもよい。
【００１５】このような炭化けい素系膜はスパッタ法に
よって好ましく形成される。一般的にはＳｉＣをターゲ
ットとし、高周波電力、交流電力、直流電力のいずれか
を印加し、ターゲットをスパッタし、これを母材の金属
膜（金属膜を有する母材を基板という。）上にスパッタ
堆積させることにより成膜する。スパッタガスとしては
Ａｒ、Ｋｒ等が用いられる。例えば高周波スパッタ電力
は、通常、５０〜５０００W程度である。動作圧力は通
常０．００２〜０．５Torrが好ましい。また、基板温度
は１０〜１５０℃であることが好ましい。
よって好ましく形成される。一般的にはＳｉＣをターゲ
ットとし、高周波電力、交流電力、直流電力のいずれか
を印加し、ターゲットをスパッタし、これを母材の金属
膜（金属膜を有する母材を基板という。）上にスパッタ
堆積させることにより成膜する。スパッタガスとしては
Ａｒ、Ｋｒ等が用いられる。例えば高周波スパッタ電力
は、通常、５０〜５０００W程度である。動作圧力は通
常０．００２〜０．５Torrが好ましい。また、基板温度
は１０〜１５０℃であることが好ましい。
【００１６】スパッタ法による場合、上記のほか、Ｓｉ
とＣをターゲットとする多元スパッタとしてもよく、さ
らには、Ｃをターゲットとし、上記のスパッタガスに加
えてＳｉ源となるシランガス等を導入するか、あるいは
Ｓｉをターゲットとし、上記のスパッタガスに加えてＣ
源となるＣＨ4等を導入する、などの方法によってもよ
い。
とＣをターゲットとする多元スパッタとしてもよく、さ
らには、Ｃをターゲットとし、上記のスパッタガスに加
えてＳｉ源となるシランガス等を導入するか、あるいは
Ｓｉをターゲットとし、上記のスパッタガスに加えてＣ
源となるＣＨ4等を導入する、などの方法によってもよ
い。
【００１７】こうしたスパッタ法によるほか、炭化けい
素系膜は、特願平２−１４４８０号に記載されているバ
イアス印加プラズマＣＶＤ法、または特開昭５８−１７
４５０７号および特開平１−２３４３９６号に記載され
たイオン化蒸着法が使用できる。
素系膜は、特願平２−１４４８０号に記載されているバ
イアス印加プラズマＣＶＤ法、または特開昭５８−１７
４５０７号および特開平１−２３４３９６号に記載され
たイオン化蒸着法が使用できる。
【００１８】イオン化蒸着法およびバイアス印加ＣＶＤ
法においては、下記の単独または混合ガスを用いる。す
なわち、下記（１）の炭素およびけい素を共に含有する
低分子量の化合物のガス、（２）と（３）、（１）と
（２）、（１）と（３）または（１）と（２）と（３）
の低分子量の化合物の混合ガスである。
法においては、下記の単独または混合ガスを用いる。す
なわち、下記（１）の炭素およびけい素を共に含有する
低分子量の化合物のガス、（２）と（３）、（１）と
（２）、（１）と（３）または（１）と（２）と（３）
の低分子量の化合物の混合ガスである。
【００１９】（１）有機けい素化合物−メチルシランＣ
Ｈ3ＳｉＨ3、ジメチルシラン（ＣＨ3）2ＳｉＨ2、トリ
メチルシラン（ＣＨ3）3ＳｉＨ、テトラメチルシランＳ
ｉ（ＣＨ3）4 （２）けい素化合物−シランＳｉＨ4、ジシランＳｉ2Ｈ
6 （３）炭素化合物−メタンＣＨ4、エタンＣ2Ｈ6、プロ
パンＣ3Ｈ8、エチレンＣ2Ｈ4、アセチレンＣ2Ｈ2
Ｈ3ＳｉＨ3、ジメチルシラン（ＣＨ3）2ＳｉＨ2、トリ
メチルシラン（ＣＨ3）3ＳｉＨ、テトラメチルシランＳ
ｉ（ＣＨ3）4 （２）けい素化合物−シランＳｉＨ4、ジシランＳｉ2Ｈ
6 （３）炭素化合物−メタンＣＨ4、エタンＣ2Ｈ6、プロ
パンＣ3Ｈ8、エチレンＣ2Ｈ4、アセチレンＣ2Ｈ2
【００２０】これに用いられる装置の具体例について
は、特開平５−１２４８７５号に開示されており、これ
らを好ましく用いることができる。
は、特開平５−１２４８７５号に開示されており、これ
らを好ましく用いることができる。
【００２１】自己バイアスを含むバイアス印加プラズマ
ＣＶＤ法では高周波電源を用いることが好ましく、高周
波電力としては５０w〜２kw程度である。また、通常、
バイアス電圧は−５０V〜−５kV、全圧は０．０２〜
０．２Torr、反応時間は１０〜６０分、電極間距離は例
えば４cm程度、ガス流量は０．２〜１００SCCMであり、
基板温度は１０〜３００℃である。
ＣＶＤ法では高周波電源を用いることが好ましく、高周
波電力としては５０w〜２kw程度である。また、通常、
バイアス電圧は−５０V〜−５kV、全圧は０．０２〜
０．２Torr、反応時間は１０〜６０分、電極間距離は例
えば４cm程度、ガス流量は０．２〜１００SCCMであり、
基板温度は１０〜３００℃である。
【００２２】一方、イオン化蒸着法においては、真空容
器内を１０-6Torr程度までの高真空とする。この真空容
器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生する
フィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲ん
で対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを
与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオ
ン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置
されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝
突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラ
スイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速
される。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整す
ることにより、組成や膜質を変えることができる。ま
た、バイアス電圧を印加してもよい。
器内を１０-6Torr程度までの高真空とする。この真空容
器内には交流電源によって加熱されて熱電子を発生する
フィラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲ん
で対電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを
与える。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオ
ン化ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置
されている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝
突して、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラ
スイオンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速
される。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整す
ることにより、組成や膜質を変えることができる。ま
た、バイアス電圧を印加してもよい。
【００２３】この場合の原料ガスの流量はその種類に応
じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１
〜０．５Torr程度が好ましい。
じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１
〜０．５Torr程度が好ましい。
【００２４】特に、炭化けい素系膜は、複雑な形状の金
型においても密着性がよいことからスパッタ法により形
成することが好ましく、また膜欠陥の少ない成膜が可能
となることからプラズマＣＶＤ法により形成することが
好ましい。
型においても密着性がよいことからスパッタ法により形
成することが好ましく、また膜欠陥の少ない成膜が可能
となることからプラズマＣＶＤ法により形成することが
好ましい。
【００２５】上記のような金属膜と炭化けい素系膜とで
構成される中間層は、合計で２０A（２nm）〜５μm の
厚さであることが好ましく、さらには５０A（５nm）〜
１μmの厚さであることが好ましい。金属膜および炭化
けい素系膜の各厚さは１０A（１nm）〜２．５μm が好
ましく、さらに好ましくは２５A（２．５nm）〜０．５
μm である。このような厚さとすることで密着性が向上
する。これに対し、薄すぎると密着性向上効果が十分で
はなく、厚すぎると耐衝撃性が悪くなり、例えば高温で
の成型を行うような用途において膜が割れることがあ
る。
構成される中間層は、合計で２０A（２nm）〜５μm の
厚さであることが好ましく、さらには５０A（５nm）〜
１μmの厚さであることが好ましい。金属膜および炭化
けい素系膜の各厚さは１０A（１nm）〜２．５μm が好
ましく、さらに好ましくは２５A（２．５nm）〜０．５
μm である。このような厚さとすることで密着性が向上
する。これに対し、薄すぎると密着性向上効果が十分で
はなく、厚すぎると耐衝撃性が悪くなり、例えば高温で
の成型を行うような用途において膜が割れることがあ
る。
【００２６】上記のような金属膜および炭化けい素系膜
は、生産性の点などから、通常、各１層ずつ設けること
が好ましいが、場合によっては、各膜を多層構成として
もよい。多層構成とする場合は合計で上記範囲の厚さと
なるようにすればよい。
は、生産性の点などから、通常、各１層ずつ設けること
が好ましいが、場合によっては、各膜を多層構成として
もよい。多層構成とする場合は合計で上記範囲の厚さと
なるようにすればよい。
【００２７】上述のような中間層上に設けられるダイヤ
モンド状炭素膜について述べる。ダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）膜は、ダイヤモンド
様炭素膜、ｉ−カーボン膜等と称されることもある。ダ
イヤモンド状炭素膜については、例えば、特開昭６２−
１４５６４６号公報、同６２−１４５６４７号公報、Ne
w Diamond Forum,第４巻第４号（昭和６３年１０月２５
日発行）等に記載されている。
モンド状炭素膜について述べる。ダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）膜は、ダイヤモンド
様炭素膜、ｉ−カーボン膜等と称されることもある。ダ
イヤモンド状炭素膜については、例えば、特開昭６２−
１４５６４６号公報、同６２−１４５６４７号公報、Ne
w Diamond Forum,第４巻第４号（昭和６３年１０月２５
日発行）等に記載されている。
【００２８】ＤＬＣは、上記文献（New Diamond Foru
m）に記載されているように、ラマン分光分析におい
て、１５５０cm-1にブロードな（１５２０〜１５６０cm
-1）ラマン吸収のピークを有し、１３３３cm-1に鋭いピ
ークを有するダイヤモンドや、１５８１cm-1に鋭いピー
クを有するグラファイトとは、明らかに異なった構造を
有する物質である。
m）に記載されているように、ラマン分光分析におい
て、１５５０cm-1にブロードな（１５２０〜１５６０cm
-1）ラマン吸収のピークを有し、１３３３cm-1に鋭いピ
ークを有するダイヤモンドや、１５８１cm-1に鋭いピー
クを有するグラファイトとは、明らかに異なった構造を
有する物質である。
【００２９】ＤＬＣ膜は、炭素と水素とを主成分とする
アモルファス状態の薄膜であって、炭素同士のｓｐ3結
合がランダムに存在することによって形成されている。
ＤＬＣの原子比Ｃ：Ｈは、通常、９５〜６０：５〜４０
程度である。
アモルファス状態の薄膜であって、炭素同士のｓｐ3結
合がランダムに存在することによって形成されている。
ＤＬＣの原子比Ｃ：Ｈは、通常、９５〜６０：５〜４０
程度である。
【００３０】本発明において、ＤＬＣ膜の厚さは、通
常、１〜１００００nm、好ましくは１０〜３０００nmで
ある。
常、１〜１００００nm、好ましくは１０〜３０００nmで
ある。
【００３１】ＤＬＣ膜は、炭素および水素に加え、Ｓ
ｉ，Ｎ，Ｏ，Ｆの１種または２種以上を含有していても
よい。この場合、ＤＬＣ膜は、基本組成をＣＨxＳｉyＯ
zＮvＦwと表したとき、モル比を表すｘ，ｙ，ｚ，ｖ，
ｗがそれぞれ、０．０５≦ｘ≦０．７、０≦ｙ≦３．
０、０≦ｚ≦１．０、０≦ｖ≦１．０、０≦ｗ≦０．２
であることが好ましい。
ｉ，Ｎ，Ｏ，Ｆの１種または２種以上を含有していても
よい。この場合、ＤＬＣ膜は、基本組成をＣＨxＳｉyＯ
zＮvＦwと表したとき、モル比を表すｘ，ｙ，ｚ，ｖ，
ｗがそれぞれ、０．０５≦ｘ≦０．７、０≦ｙ≦３．
０、０≦ｚ≦１．０、０≦ｖ≦１．０、０≦ｗ≦０．２
であることが好ましい。
【００３２】ＤＬＣ膜のラマン分光分析における吸収ピ
ークは、上記のように１５５０cm-1にブロード（１５２
０〜１５６０cm-1）な吸収を有するが、炭素および水素
以外の上記元素を含有することにより、これから±１０
０cm-1程度変動する場合もある。
ークは、上記のように１５５０cm-1にブロード（１５２
０〜１５６０cm-1）な吸収を有するが、炭素および水素
以外の上記元素を含有することにより、これから±１０
０cm-1程度変動する場合もある。
【００３３】ＤＬＣ膜は、プラズマＣＶＤ法、イオン化
蒸着法、スパッタ法などで形成することができる。
蒸着法、スパッタ法などで形成することができる。
【００３４】ＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法により形成す
る場合、例えば特開平４−４１６７２号公報等に記載さ
れている方法により成膜することができる。プラズマＣ
ＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであっ
てもよいが、交流を用いることが好ましい。交流として
は数ヘルツからマイクロ波まで使用可能である。また、
ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）などに
記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。ま
た、バイアス電圧を印加してもよい。
る場合、例えば特開平４−４１６７２号公報等に記載さ
れている方法により成膜することができる。プラズマＣ
ＶＤ法におけるプラズマは、直流、交流のいずれであっ
てもよいが、交流を用いることが好ましい。交流として
は数ヘルツからマイクロ波まで使用可能である。また、
ダイヤモンド薄膜技術（総合技術センター発行）などに
記載されているＥＣＲプラズマも使用可能である。ま
た、バイアス電圧を印加してもよい。
【００３５】ＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法により形成す
る場合、原料ガスには、下記化合物を使用することが好
ましい。
る場合、原料ガスには、下記化合物を使用することが好
ましい。
【００３６】ＣおよびＨを含有する化合物として、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、
エチレン、プロピレン等の炭化水素が挙げられる。
ン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、
エチレン、プロピレン等の炭化水素が挙げられる。
【００３７】Ｃ，ＨおよびＳｉを含む化合物としては、
メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テ
トラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラエチルシラ
ン、テトラブチルシラン、ジメチルジエチルシラン、テ
トラフェニルシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメ
チルジフェニルシラン、トリメチルフェニルシラン、ト
リメチルシリル−トリメチルシラン、トリメチルシリル
メチル−トリメチルシラン等がある。これらは併用して
もよく、シラン系化合物と炭化水素を用いてもよい。
メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テ
トラメチルシラン、ジエチルシラン、テトラエチルシラ
ン、テトラブチルシラン、ジメチルジエチルシラン、テ
トラフェニルシラン、メチルトリフェニルシラン、ジメ
チルジフェニルシラン、トリメチルフェニルシラン、ト
リメチルシリル−トリメチルシラン、トリメチルシリル
メチル−トリメチルシラン等がある。これらは併用して
もよく、シラン系化合物と炭化水素を用いてもよい。
【００３８】Ｃ＋Ｈ＋Ｏを含む化合物としては、ＣＨ3
ＯＨ、Ｃ2Ｈ5ＯＨ、ＨＣＨＯ、ＣＨ3ＣＯＣＨ3等があ
る。
ＯＨ、Ｃ2Ｈ5ＯＨ、ＨＣＨＯ、ＣＨ3ＣＯＣＨ3等があ
る。
【００３９】Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物としては、シアン
化アンモニウム、シアン化水素、モノメチルアミン、ジ
メチルアミン、アリルアミン、アニリン、ジエチルアミ
ン、アセトニトリル、アゾイソブタン、ジアリルアミ
ン、エチルアジド、ＭＭＨ、ＤＭＨ、トリアリルアミ
ン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリフェニ
ルアミン等がある。
化アンモニウム、シアン化水素、モノメチルアミン、ジ
メチルアミン、アリルアミン、アニリン、ジエチルアミ
ン、アセトニトリル、アゾイソブタン、ジアリルアミ
ン、エチルアジド、ＭＭＨ、ＤＭＨ、トリアリルアミ
ン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリフェニ
ルアミン等がある。
【００４０】この他、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ、Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｏ
あるいはＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物等と、Ｏ源ある
いはＯＮ源、Ｎ源、Ｈ源等とを組み合わせてもよい。
あるいはＳｉ＋Ｃ＋Ｈ＋Ｎを含む化合物等と、Ｏ源ある
いはＯＮ源、Ｎ源、Ｈ源等とを組み合わせてもよい。
【００４１】Ｏ源として、Ｏ2、Ｏ3等、Ｃ＋Ｏ源とし
て、ＣＯ、ＣＯ2等、Ｓｉ＋Ｈ源として、ＳｉＨ4等、Ｈ
源として、Ｈ2等、Ｈ＋Ｏ源として、Ｈ2Ｏ等、Ｎ源とし
て、Ｎ2Ｎ＋Ｈ源として、ＮＨ3等、Ｎ＋Ｏ源として、Ｎ
Ｏ、ＮＯ2、Ｎ2ＯなどＮＯxで表示できるＮとＯの化合
物等、Ｎ＋Ｃ源として、（ＣＮ）2等、Ｎ＋Ｈ＋Ｆ源と
して、ＮＨ4Ｆ等、Ｏ＋Ｆ源として、ＯＦ2、Ｏ2Ｆ2、Ｏ
3Ｆ2等を用いてもよい。
て、ＣＯ、ＣＯ2等、Ｓｉ＋Ｈ源として、ＳｉＨ4等、Ｈ
源として、Ｈ2等、Ｈ＋Ｏ源として、Ｈ2Ｏ等、Ｎ源とし
て、Ｎ2Ｎ＋Ｈ源として、ＮＨ3等、Ｎ＋Ｏ源として、Ｎ
Ｏ、ＮＯ2、Ｎ2ＯなどＮＯxで表示できるＮとＯの化合
物等、Ｎ＋Ｃ源として、（ＣＮ）2等、Ｎ＋Ｈ＋Ｆ源と
して、ＮＨ4Ｆ等、Ｏ＋Ｆ源として、ＯＦ2、Ｏ2Ｆ2、Ｏ
3Ｆ2等を用いてもよい。
【００４２】上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応
じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１
〜０．５Torr、投入電力は、通常、１０W〜５kW程度が
好ましい。
じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１
〜０．５Torr、投入電力は、通常、１０W〜５kW程度が
好ましい。
【００４３】ＤＬＣ膜は、イオン化蒸着法により形成し
てもよい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５８−１７
４５０７号公報、特開昭５９−１７４５０８号公報等に
記載されている。ただし、これらに開示された方法、装
置に限られるものではなく、原料用イオン化ガスの加速
が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いてもよ
い。この場合の装置の好ましい例としては、例えば、実
開昭５９−１７４５０７号公報に記載されたイオン直進
型またはイオン偏向型のものを用いることができる。
てもよい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭５８−１７
４５０７号公報、特開昭５９−１７４５０８号公報等に
記載されている。ただし、これらに開示された方法、装
置に限られるものではなく、原料用イオン化ガスの加速
が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いてもよ
い。この場合の装置の好ましい例としては、例えば、実
開昭５９−１７４５０７号公報に記載されたイオン直進
型またはイオン偏向型のものを用いることができる。
【００４４】イオン化蒸着法においては、真空容器内を
１０-6Torr程度までの高真空とする。この真空容器内に
は交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラ
メントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電
極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与え
る。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化
ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置され
ている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突し
て、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイ
オンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速され
る。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整するこ
とにより、組成や膜質を変えることができる。また、バ
イアス電圧を印加してもよい。
１０-6Torr程度までの高真空とする。この真空容器内に
は交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィラ
メントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対電
極が配置され、フィラメントとの間に電圧Ｖｄを与え
る。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化
ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置され
ている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突し
て、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイ
オンはグリッドに印加された負電位Ｖａにより加速され
る。この、Ｖｄ，Ｖａおよびコイルの磁界を調整するこ
とにより、組成や膜質を変えることができる。また、バ
イアス電圧を印加してもよい。
【００４５】ＤＬＣ膜をイオン化蒸着法により形成する
場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを
用いればよい。上記原料ガスの流量はその種類に応じて
適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１〜
０．５Torr程度が好ましい。
場合、原料ガスには、プラズマＣＶＤ法と同様のものを
用いればよい。上記原料ガスの流量はその種類に応じて
適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、０．０１〜
０．５Torr程度が好ましい。
【００４６】ＤＬＣ膜は、スパッタ法により形成するこ
ともできる。この場合、Ａｒ、Ｋｒ等のスパッタ用のス
パッタガスに加えて、Ｏ2 、Ｎ2、ＮＨ3、ＣＨ4、Ｈ2等
のガスを反応性ガスとして導入すると共に、Ｃ、Ｓｉ、
ＳｉＯ2、Ｓｉ3 Ｎ4、ＳｉＣ等をターゲットとしたり、
Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣの混成組成をタ
ーゲットとしたり、場合によっては、Ｃ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ
を含む２以上のターゲットを用いてもよい。また、ポリ
マーをターゲットとして用いることも可能である。この
ようなターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流
電力のいずれかを印加し、ターゲットをスパッタし、こ
れを基板上にスパッタ堆積させることによりＤＬＣ膜を
形成する。高周波スパッタ電力は、通常、５０W〜２kW
程度である。動作圧力は、通常、１０-5〜１０-3Torrが
好ましい。
ともできる。この場合、Ａｒ、Ｋｒ等のスパッタ用のス
パッタガスに加えて、Ｏ2 、Ｎ2、ＮＨ3、ＣＨ4、Ｈ2等
のガスを反応性ガスとして導入すると共に、Ｃ、Ｓｉ、
ＳｉＯ2、Ｓｉ3 Ｎ4、ＳｉＣ等をターゲットとしたり、
Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣの混成組成をタ
ーゲットとしたり、場合によっては、Ｃ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ
を含む２以上のターゲットを用いてもよい。また、ポリ
マーをターゲットとして用いることも可能である。この
ようなターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流
電力のいずれかを印加し、ターゲットをスパッタし、こ
れを基板上にスパッタ堆積させることによりＤＬＣ膜を
形成する。高周波スパッタ電力は、通常、５０W〜２kW
程度である。動作圧力は、通常、１０-5〜１０-3Torrが
好ましい。
【００４７】本発明において、中間層を介してＤＬＣ膜
が被覆される母材としては、このようなＤＬＣ膜が、力
が加わる部材、すなわち耐衝撃性および耐摩耗性が要求
される部材、例えば金型（特にパンチ等）や工具類に用
いられることから、このような部材の構成材料となりう
るものであれば特に制限はない。こうした構成材料とし
ては、種々の金属系の材料があり、鉄鋼や非鉄金属をは
じめ、その他サーメット等が挙げられる。鉄鋼として
は、ステンレス鋼（JISに規定されるSUS303、304、31
6、420J、440C、およびELMAXやSTAVAXとして市販されて
いるもの等）、工具鋼（JISに規定されるSK2、SKH2、
3、4、51、SKS2、3、4、11、SKD11、61、およびDC53と
して市販されているもの等）、合金鋼（JISに規定され
るSCM、SNCM、SNC、SCr等）、ダイス鋼などがある。ま
た、非鉄金属としては、アルミニウム合金、銅合金（り
ん青銅、洋白等）、チタン合金、マグネシウム合金、超
硬合金（JISに規定されるＧ種、Ｓ種、Ｄ種、およびM4
5、46、63Sとして市販されているもの等）、ステライト
などがある。このようななかでも、上記に例示したよう
な各種ステンレス鋼、工具鋼としてJISに規定されるSKS
2、3、4、11、SKH2、3、4、51、SKD11、61や、DC53、上
記に例示したような超硬合金、ステライト、合金鋼とし
てJISに規定されるSNCM、銅合金としてりん青銅等が好
ましい。
が被覆される母材としては、このようなＤＬＣ膜が、力
が加わる部材、すなわち耐衝撃性および耐摩耗性が要求
される部材、例えば金型（特にパンチ等）や工具類に用
いられることから、このような部材の構成材料となりう
るものであれば特に制限はない。こうした構成材料とし
ては、種々の金属系の材料があり、鉄鋼や非鉄金属をは
じめ、その他サーメット等が挙げられる。鉄鋼として
は、ステンレス鋼（JISに規定されるSUS303、304、31
6、420J、440C、およびELMAXやSTAVAXとして市販されて
いるもの等）、工具鋼（JISに規定されるSK2、SKH2、
3、4、51、SKS2、3、4、11、SKD11、61、およびDC53と
して市販されているもの等）、合金鋼（JISに規定され
るSCM、SNCM、SNC、SCr等）、ダイス鋼などがある。ま
た、非鉄金属としては、アルミニウム合金、銅合金（り
ん青銅、洋白等）、チタン合金、マグネシウム合金、超
硬合金（JISに規定されるＧ種、Ｓ種、Ｄ種、およびM4
5、46、63Sとして市販されているもの等）、ステライト
などがある。このようななかでも、上記に例示したよう
な各種ステンレス鋼、工具鋼としてJISに規定されるSKS
2、3、4、11、SKH2、3、4、51、SKD11、61や、DC53、上
記に例示したような超硬合金、ステライト、合金鋼とし
てJISに規定されるSNCM、銅合金としてりん青銅等が好
ましい。
【００４８】このような母材は、目的・用途等に応じ
て、種々の形状にして用いられる。
て、種々の形状にして用いられる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例１ 表１に示すように、母材として工具等ＳＫＳ２（ＪＩ
Ｓ）を用い、以下のようにしてＤＬＣ膜を成膜した。種
々のサンプルを作製した。サンプルの形状は直方体と
し、大きさは縦２０mm、横２０mm、厚さ２mmとした。
する。 実施例１ 表１に示すように、母材として工具等ＳＫＳ２（ＪＩ
Ｓ）を用い、以下のようにしてＤＬＣ膜を成膜した。種
々のサンプルを作製した。サンプルの形状は直方体と
し、大きさは縦２０mm、横２０mm、厚さ２mmとした。
【００５０】サンプルNo.１ プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜を成膜した。すなわ
ち、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、Ｏを含有する化合物の原料ガスとし
てＳｉ（ＯＣＨ3）4を流量５SCCM、ＣＨ4を流量６SCCM
にて導入した。動作圧力０．０５Torrでプラズマ発生用
の交流として、ＲＦ電力５００Wを加え、セルフバイア
ス電圧−４００Ｖにて、膜厚１μmとなるように成膜
し、ＤＬＣ膜を設層した。ＤＬＣ膜の組成はＣＨ0.17Ｓ
ｉ0.1Ｏ0.17であった。
ち、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、Ｏを含有する化合物の原料ガスとし
てＳｉ（ＯＣＨ3）4を流量５SCCM、ＣＨ4を流量６SCCM
にて導入した。動作圧力０．０５Torrでプラズマ発生用
の交流として、ＲＦ電力５００Wを加え、セルフバイア
ス電圧−４００Ｖにて、膜厚１μmとなるように成膜
し、ＤＬＣ膜を設層した。ＤＬＣ膜の組成はＣＨ0.17Ｓ
ｉ0.1Ｏ0.17であった。
【００５１】サンプルNo.２ Ａｒガス中でＳｉのターゲットを用い、高周波（ＲＦ）
スパッタ法によりＳｉ膜を０．３μm 厚に成膜して中間
層１を形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬ
Ｃ膜を成膜した。この場合のスパッタ条件は、周波数１
３．５６MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとし
た。
スパッタ法によりＳｉ膜を０．３μm 厚に成膜して中間
層１を形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬ
Ｃ膜を成膜した。この場合のスパッタ条件は、周波数１
３．５６MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとし
た。
【００５２】サンプルNo.３ Ａｒガス中でＳｉＣのターゲットを用い、ＲＦスパッタ
法によりＳｉＣ膜を０．３μm 厚に成膜して中間層１を
形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬＣ膜を
成膜した。この場合のスパッタ条件は、周波数１３．５
６MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
法によりＳｉＣ膜を０．３μm 厚に成膜して中間層１を
形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬＣ膜を
成膜した。この場合のスパッタ条件は、周波数１３．５
６MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
【００５３】サンプルNo.４ Ａｒガス中でＴｉのターゲットを用い、ＲＦスパッタ法
によりＴｉ膜を０．１μm 厚に成膜して中間層１を形成
し、さらにＡｒガス中でＳｉのターゲットを用い、ＲＦ
スパッタ法によりＳｉ膜を０．３μm 厚に成膜して中間
層２を形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬ
Ｃ膜を成膜した。この場合のＴｉ膜成膜時のスパッタ条
件は、周波数１３．５６MHz、電力５００W、動作圧力
０．１Torrとした。また、Ｓｉ膜成膜時のスパッタ条件
は、サンプルNo.２のＳｉ膜の場合と同様とした。
によりＴｉ膜を０．１μm 厚に成膜して中間層１を形成
し、さらにＡｒガス中でＳｉのターゲットを用い、ＲＦ
スパッタ法によりＳｉ膜を０．３μm 厚に成膜して中間
層２を形成してから、サンプルNo.１と同様にしてＤＬ
Ｃ膜を成膜した。この場合のＴｉ膜成膜時のスパッタ条
件は、周波数１３．５６MHz、電力５００W、動作圧力
０．１Torrとした。また、Ｓｉ膜成膜時のスパッタ条件
は、サンプルNo.２のＳｉ膜の場合と同様とした。
【００５４】サンプルNo.５ サンプルNo.４と同様にして、０．１μm 厚のＴｉ膜で
構成した中間層１を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉＣ
のターゲットを用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉＣ膜を
０．３μm 厚に成膜して中間層２を形成してから、サン
プルNo.１と同様にしてＤＬＣ膜を成膜した。スパッタ
条件は、Ｔｉ膜の場合はサンプルNo.４のＴｉ膜と同様
とし、ＳｉＣ膜の場合はサンプルNo.３のＳｉＣ膜と同
様とした。
構成した中間層１を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉＣ
のターゲットを用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉＣ膜を
０．３μm 厚に成膜して中間層２を形成してから、サン
プルNo.１と同様にしてＤＬＣ膜を成膜した。スパッタ
条件は、Ｔｉ膜の場合はサンプルNo.４のＴｉ膜と同様
とし、ＳｉＣ膜の場合はサンプルNo.３のＳｉＣ膜と同
様とした。
【００５５】サンプルNo.６〜１２ サンプルNo.５において、中間層１をＴｉ膜とするかわ
りに、Ｎｂ膜、Ｖ膜，Ｔａ膜、Ｃｒ膜、Ｍｏ膜、Ｚｒ
膜、Ｗ膜とするほかは同様にしてサンプルNo.６〜１２
を得た。これら各中間層１のスパッタ条件は各金属のタ
ーゲットを用いるほかは同様にした。
りに、Ｎｂ膜、Ｖ膜，Ｔａ膜、Ｃｒ膜、Ｍｏ膜、Ｚｒ
膜、Ｗ膜とするほかは同様にしてサンプルNo.６〜１２
を得た。これら各中間層１のスパッタ条件は各金属のタ
ーゲットを用いるほかは同様にした。
【００５６】サンプルNo.１３ サンプルNo.５において、同様にしてＴｉ膜の中間層１
を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉＯ2のターゲットを
用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉＯ2膜を０．３μm 厚
に成膜して中間層２を形成するほかは同様にして得た。
ＳｉＯ2膜成膜時のスパッタ条件は、周波数１３．５６M
Hz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉＯ2のターゲットを
用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉＯ2膜を０．３μm 厚
に成膜して中間層２を形成するほかは同様にして得た。
ＳｉＯ2膜成膜時のスパッタ条件は、周波数１３．５６M
Hz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
【００５７】サンプルNo.１４ サンプルNo.５において、同様にしてＴｉ膜の中間層１
を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉ3Ｎ4のターゲットを
用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉ3Ｎ4膜を０．３μm 厚
に成膜して中間層２を形成するほかは同様にして得た。
Ｓｉ3Ｎ4膜成膜時のスパッタ条件は、周波数１３．５６
MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
を形成し、さらにＡｒガス中でＳｉ3Ｎ4のターゲットを
用い、ＲＦスパッタ法によりＳｉ3Ｎ4膜を０．３μm 厚
に成膜して中間層２を形成するほかは同様にして得た。
Ｓｉ3Ｎ4膜成膜時のスパッタ条件は、周波数１３．５６
MHz、電力５００W、動作圧力０．１Torrとした。
【００５８】サンプルNo.１５ サンプルNo.５において、０．１μm 厚のＴｉ膜で構成
した中間層１のみを形成し、中間層２を形成しないもの
とするほかは同様にして得た。
した中間層１のみを形成し、中間層２を形成しないもの
とするほかは同様にして得た。
【００５９】サンプルNo.１６ サンプルNo.５において、ＳｉＣ膜を中間層１として形
成し、Ｔｉ膜を中間層２として形成するほかは同様にし
て得た。なお、上記におけるＳｉ膜、ＳｉＣ膜はいずれ
もＸ線測定からアモルファス状態であることがわかっ
た。上記の各サンプルを用いて、以下の耐熱性試験を行
った。
成し、Ｔｉ膜を中間層２として形成するほかは同様にし
て得た。なお、上記におけるＳｉ膜、ＳｉＣ膜はいずれ
もＸ線測定からアモルファス状態であることがわかっ
た。上記の各サンプルを用いて、以下の耐熱性試験を行
った。
【００６０】（耐熱性試験）図１に示すような炉１を用
い、炉１内のセラミック台２上にサンプル３を載置し、
炉１内にガス導入口４を介してＡｒガスを導入し、炉１
内の雰囲気温度が５５０℃となるように加熱した。な
お、Ａｒガスの排気は排気口５を介してロータリーポン
プにて行った。サンプル３の温度が５５０℃に達した時
点を起点にし、サンプル３での膜の剥離面積が膜全体の
１０％に達した時点を不可とし、この不可の時点に達す
るまでの時間を寿命とし、耐熱性を評価した。
い、炉１内のセラミック台２上にサンプル３を載置し、
炉１内にガス導入口４を介してＡｒガスを導入し、炉１
内の雰囲気温度が５５０℃となるように加熱した。な
お、Ａｒガスの排気は排気口５を介してロータリーポン
プにて行った。サンプル３の温度が５５０℃に達した時
点を起点にし、サンプル３での膜の剥離面積が膜全体の
１０％に達した時点を不可とし、この不可の時点に達す
るまでの時間を寿命とし、耐熱性を評価した。
【００６１】結果を表１に示す。なお、剥離が生じる場
合の剥離面を併記する。表中の「＞１０００」は１００
０時間の段階で微小な剥離は生じるが、１０％の面積に
は達しないものであり、「＞２０００」は１０００時間
では剥離が生ぜず、２０００時間の段階でも１０％の剥
離面積には達しないものである。「１＜」は１時間以内
に１０％の剥離面積に達するものである。
合の剥離面を併記する。表中の「＞１０００」は１００
０時間の段階で微小な剥離は生じるが、１０％の面積に
は達しないものであり、「＞２０００」は１０００時間
では剥離が生ぜず、２０００時間の段階でも１０％の剥
離面積には達しないものである。「１＜」は１時間以内
に１０％の剥離面積に達するものである。
【００６２】
【表１】
【００６３】表１より、本発明の効果は明らかである。
【００６４】なお、本発明のサンプルの構成を３００℃
程度の高温条件下で使用する金型の下型に適用して、シ
ョットを繰り返し、膜剥離までのショット数を調べ、耐
久性を評価したところ、実用レベルにあることがわかっ
た。特にＴａを中間層１としたものが好ましかった。
程度の高温条件下で使用する金型の下型に適用して、シ
ョットを繰り返し、膜剥離までのショット数を調べ、耐
久性を評価したところ、実用レベルにあることがわかっ
た。特にＴａを中間層１としたものが好ましかった。
【００６５】実施例２ 実施例１のサンプルNo.５、８において、ＳｉＣ膜をス
パッタ法により形成するかわりに、バイアス印加プラズ
マＣＶＤ法により表２に示すような膜組成の炭化けい素
系の中間層２を形成した。Ｔｉ膜を用いたサンプルをサ
ンプルNo.２３、Ｔａ膜を用いたサンプルをサンプルNo.
２４とする。
パッタ法により形成するかわりに、バイアス印加プラズ
マＣＶＤ法により表２に示すような膜組成の炭化けい素
系の中間層２を形成した。Ｔｉ膜を用いたサンプルをサ
ンプルNo.２３、Ｔａ膜を用いたサンプルをサンプルNo.
２４とする。
【００６６】炭化けい素系の中間層２の形成 原料としてＳｉ2Ｈ6およびＣＨ4を用い、バイアス電圧
−８００V、流量６０cm3/分、全圧０．０２５Torr、Ｒ
Ｆ電力５００W、反応時間１０分、基板温度２００℃、
電極間距離４．０cmの条件で０．３μm 厚に成膜した。
このような中間層２はＸ線測定からアモルファス状態で
あることがわかった。
−８００V、流量６０cm3/分、全圧０．０２５Torr、Ｒ
Ｆ電力５００W、反応時間１０分、基板温度２００℃、
電極間距離４．０cmの条件で０．３μm 厚に成膜した。
このような中間層２はＸ線測定からアモルファス状態で
あることがわかった。
【００６７】これらのサンプルNo.２３、２４について
実施例１に同様にして耐熱性試験を行った。結果を表２
に示す。
実施例１に同様にして耐熱性試験を行った。結果を表２
に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】表２より本発明のサンプルは優れた特性を
示すことがわかる。
示すことがわかる。
【００７０】また、実施例１と同様にして耐久性を評価
したところ、実用レベルにあることがわかった。特に、
バイアス印加プラズマＣＶＤ法によって形成した炭化け
い素系の中間層２は膜欠陥が少ないためピンホール的な
剥離が少ないという利点がある。
したところ、実用レベルにあることがわかった。特に、
バイアス印加プラズマＣＶＤ法によって形成した炭化け
い素系の中間層２は膜欠陥が少ないためピンホール的な
剥離が少ないという利点がある。
【００７１】実施例３ 実施例１、２において、母材を工具鋼ＤＣ５３（大同特
殊鋼（株）製）にかえるほかは同様にして各サンプルを
得、同様にして評価したところ、用いたＤＬＣ膜構成に
応じて同様の結果が得られた。このなかで、実施例１の
サンプルNo.１、No.８に準じたものをサンプルNo.１
７、No.１８として表１に併記する。
殊鋼（株）製）にかえるほかは同様にして各サンプルを
得、同様にして評価したところ、用いたＤＬＣ膜構成に
応じて同様の結果が得られた。このなかで、実施例１の
サンプルNo.１、No.８に準じたものをサンプルNo.１
７、No.１８として表１に併記する。
【００７２】実施例４ 実施例１、２において、母材を工具鋼ＳＫＤ１１（ＪＩ
Ｓ）にかえるほかは同様にして各サンプルを得、同様に
して評価したところ、用いたＤＬＣ膜構成に応じて同様
の結果が得られた。このなかで、実施例１のサンプルN
o.１、No.８に準じたものをサンプルNo.１９、No.２０
として表１に併記する。
Ｓ）にかえるほかは同様にして各サンプルを得、同様に
して評価したところ、用いたＤＬＣ膜構成に応じて同様
の結果が得られた。このなかで、実施例１のサンプルN
o.１、No.８に準じたものをサンプルNo.１９、No.２０
として表１に併記する。
【００７３】実施例５ 実施例１、２において、母材を超硬合金Ｍ６３Ｓ（住友
電気工業（株）製）にかえるほかは同様にして各サンプ
ルを得、同様にして評価したところ、用いたＤＬＣ膜構
成に応じて同様の結果が得られた。このなかで、実施例
１のサンプルNo.１、No.８に準じたものをサンプルNo.
２１、No.２２として表１に併記する。
電気工業（株）製）にかえるほかは同様にして各サンプ
ルを得、同様にして評価したところ、用いたＤＬＣ膜構
成に応じて同様の結果が得られた。このなかで、実施例
１のサンプルNo.１、No.８に準じたものをサンプルNo.
２１、No.２２として表１に併記する。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、高温条件下の使用にお
いても、ＤＬＣ膜を被覆した部材の寿命を長くすること
ができる。
いても、ＤＬＣ膜を被覆した部材の寿命を長くすること
ができる。
【図１】実施例１に用いた炉を示す概略構成図である。
１ 炉 ２ セラミック台 ３ サンプル ４ ガス導入口 ５ ガス排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 16/27 Ｃ２３Ｃ 16/26 Ａ Ｆターム(参考） 4E092 AA01 AA05 AA09 GA10 4F100 AA16C AA37D AB01B AB11 AB12B AB13B AB19B AB20B AT00A BA04 BA07 EH66 GB51 GB90 JJ03 JK09 JK10 JM02B JM02C JM02D YY00C 4K029 AA02 BA02 BA07 BA11 BA16 BA17 BA34 BA56 BB02 BC00 BC02 BD05 4K030 BA06 BA12 BA13 BA17 BA18 BA19 BA20 BA22 BA28 BA37 BB12 CA02 LA01 LA21
Claims (2)
- 【請求項１】 母材上にダイヤモンド状炭素膜を被覆し
た部材であって、母材上に周期表第５Ａ族（５族）金
属、第６Ａ族（６族）金属、ＴｉおよびＺｒから選ばれ
る少なくとも１種を主成分とする金属膜を有し、この金
属膜上にけい素および炭素を含有する炭化けい素系膜を
有し、この炭化けい素系膜上にダイヤモンド状炭素膜を
有するダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材。 - 【請求項２】 前記炭化けい素系膜の基本組成をＳｉＣ
ｐＨｑで表したとき、モル比を表すｐおよびｑがそれぞ
れ、 ０．３≦ｐ≦２５ ０≦ｑ≦２０ である請求項１のダイヤモンド状炭素膜を被覆した部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375446A JP2000177046A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | ダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10375446A JP2000177046A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | ダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000177046A true JP2000177046A (ja) | 2000-06-27 |
Family
ID=18505535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10375446A Pending JP2000177046A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | ダイヤモンド状炭素膜を被覆した部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000177046A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349577A (ja) * | 2001-05-29 | 2002-12-04 | Nsk Ltd | 転がり摺動部材 |
| JP2002357262A (ja) * | 2001-06-01 | 2002-12-13 | Tdk Corp | Ｄｌｃを施したカムおよびカムシャフト |
| JP2002372127A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-26 | Tdk Corp | Ｄｌｃを施したシム |
| WO2006137332A1 (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Mie Tlo Co., Ltd. | ダイヤモンドライクカーボン膜の製造方法 |
| WO2008129688A1 (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-30 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | 蒸着膜を備えたプラスチック成形品及びその製造方法 |
| JP2009083511A (ja) * | 2008-12-25 | 2009-04-23 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 蒸着膜を備えたプラスチック成形品 |
| WO2016104291A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板、ナノカーボン膜の作製方法及びナノカーボン膜 |
| CN116904959A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-20 | 淮安捷泰新能源科技有限公司 | 一种碳化硅薄膜制备方法 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP10375446A patent/JP2000177046A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8133562B2 (en) | 2007-04-06 | 2012-03-13 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | Plastic formed articles having a vapor deposited film and method of producing the same |
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| WO2016104291A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板、ナノカーボン膜の作製方法及びナノカーボン膜 |
| JPWO2016104291A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 複合基板、ナノカーボン膜の作製方法及びナノカーボン膜 |
| CN116904959A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-20 | 淮安捷泰新能源科技有限公司 | 一种碳化硅薄膜制备方法 |
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