JP2003226977A - 無機−有機ハイブリッド薄膜及びその製造方法 - Google Patents
無機−有機ハイブリッド薄膜及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無機−有機ハイブリッド薄膜、その製造方法
及び該薄膜を表面に形成してなる高潤滑性部材を提供す
る。 【解決手段】 金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ックの内から選択された１種類以上からなる基材を用
い、該基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化及び／又は３
次元架橋させることにより有機成分を除去してセラミッ
クス薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面
にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機
シランを化学反応させてなる耐摩耗性、潤滑性、撥水、
撥油性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜、その製造
方法、及び表面に上記薄膜を形成してなる高潤滑性部
材。
及び該薄膜を表面に形成してなる高潤滑性部材を提供す
る。 【解決手段】 金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ックの内から選択された１種類以上からなる基材を用
い、該基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化及び／又は３
次元架橋させることにより有機成分を除去してセラミッ
クス薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面
にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機
シランを化学反応させてなる耐摩耗性、潤滑性、撥水、
撥油性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜、その製造
方法、及び表面に上記薄膜を形成してなる高潤滑性部
材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な無機−有機
ハイブリッド薄膜、その製造方法及び該薄膜を表面に形
成してなる高潤滑性部材に関するものであり、更に詳し
くは、各種の部材、例えば、光学レンズ、磁気ヘッド、
磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、
ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義歯、義
歯床などの表面の耐摩耗性を向上させ、表面の自由エネ
ルギーを低下させることにより、表面潤滑性、更には、
撥水、撥油性を著しく向上させることを可能とする新し
い表面処理技術に関するものである。
ハイブリッド薄膜、その製造方法及び該薄膜を表面に形
成してなる高潤滑性部材に関するものであり、更に詳し
くは、各種の部材、例えば、光学レンズ、磁気ヘッド、
磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディスク、
ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義歯、義
歯床などの表面の耐摩耗性を向上させ、表面の自由エネ
ルギーを低下させることにより、表面潤滑性、更には、
撥水、撥油性を著しく向上させることを可能とする新し
い表面処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、プラスチックのような耐摩耗性に
劣る基材の表面を、酸化シリコンに代表されるセラミッ
クス薄膜で被覆し、耐摩耗性を向上させる表面改質が盛
んに行われている。これらの基材は、一般的に、材料自
身が耐熱性に劣るため、低温での表面改質技術が必要不
可欠であり、例えば、ドライプロセス、ウエットプロセ
ス、あるいはそれらの複合プロセスを利用した様々な表
面改質方法が提案されている。
劣る基材の表面を、酸化シリコンに代表されるセラミッ
クス薄膜で被覆し、耐摩耗性を向上させる表面改質が盛
んに行われている。これらの基材は、一般的に、材料自
身が耐熱性に劣るため、低温での表面改質技術が必要不
可欠であり、例えば、ドライプロセス、ウエットプロセ
ス、あるいはそれらの複合プロセスを利用した様々な表
面改質方法が提案されている。
【０００３】しかし、いずれの処理方法にも、長所、短
所がある。例えば、プラズマＣＶＤやＰＶＤに代表され
るドライプロセスであれば、高価な真空装置が必要であ
るし、ディップコーティングに代表されるウエットプロ
セスであれば、液溜まりによって膜厚むらが生じるた
め、微小で複雑な形状の基材へ均一な薄膜を形成するこ
とは困難であった。また、基材のしゅう動性を向上させ
るために、固体潤滑材料、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）を固定化する処理が盛んに行われ
ているが、ＰＴＦＥは化学反応性が極めて少ないため、
基材と十分な密着性を確保することは困難であり、更
に、高い焼き付け温度、処理時間が必要なため、必然的
に処理できる基材にも制限があった。
所がある。例えば、プラズマＣＶＤやＰＶＤに代表され
るドライプロセスであれば、高価な真空装置が必要であ
るし、ディップコーティングに代表されるウエットプロ
セスであれば、液溜まりによって膜厚むらが生じるた
め、微小で複雑な形状の基材へ均一な薄膜を形成するこ
とは困難であった。また、基材のしゅう動性を向上させ
るために、固体潤滑材料、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）を固定化する処理が盛んに行われ
ているが、ＰＴＦＥは化学反応性が極めて少ないため、
基材と十分な密着性を確保することは困難であり、更
に、高い焼き付け温度、処理時間が必要なため、必然的
に処理できる基材にも制限があった。
【０００４】一方、近年、従来のメカトロニクス技術を
更に小さなスケールとするマイクロマシン技術が注目を
集めている。最近では、１ミクロンを切る高分解能を持
つ内部硬化型マイクロ光造形法が開発され、直径４５ミ
クロンのプラスチック製可動マイクロギアやシャフトな
どが製造できることが報告されている。しかし、マイク
ロマシンへのプラスチック材料の適用は始まったばかり
であり、プラスチック製しゅう動、可動部品のトライポ
ロジーに関する科学的な知見は不明な点が多い。先行技
術文献として、１）Proc of IEEE MEMS 93, 42-47 (199
3)、２) H. Brunner et. al., Langmuir 1996, 12, 461
4-4617、３) M. Brinkmann et. al., Chem. Mater, 200
1, 13, 967-972）、があげられる。
更に小さなスケールとするマイクロマシン技術が注目を
集めている。最近では、１ミクロンを切る高分解能を持
つ内部硬化型マイクロ光造形法が開発され、直径４５ミ
クロンのプラスチック製可動マイクロギアやシャフトな
どが製造できることが報告されている。しかし、マイク
ロマシンへのプラスチック材料の適用は始まったばかり
であり、プラスチック製しゅう動、可動部品のトライポ
ロジーに関する科学的な知見は不明な点が多い。先行技
術文献として、１）Proc of IEEE MEMS 93, 42-47 (199
3)、２) H. Brunner et. al., Langmuir 1996, 12, 461
4-4617、３) M. Brinkmann et. al., Chem. Mater, 200
1, 13, 967-972）、があげられる。
【０００５】また、これまでの潤滑層の形成技術、例え
ば、磁気ヘッドの保護膜となる炭素系薄膜へのフッ素含
有エーテルやアルコールの水素結合による潤滑層形成技
術では、基材と潤滑層間の密着性が不十分であるため、
脆弱で剥離しやすいという問題点があった。そのため、
既存の技術をそのままマイクロマシン用部品に適用する
ことはできない。マイクロマシン技術を実用化、製品化
するには、高寿命化、信頼性を確保することが必要不可
欠である。そのためには、耐摩耗性層ならびに潤滑層を
ナノメートルスケールで基材表面に強固に化学結合させ
る表面改質技術が必要不可欠であると考えられる。
ば、磁気ヘッドの保護膜となる炭素系薄膜へのフッ素含
有エーテルやアルコールの水素結合による潤滑層形成技
術では、基材と潤滑層間の密着性が不十分であるため、
脆弱で剥離しやすいという問題点があった。そのため、
既存の技術をそのままマイクロマシン用部品に適用する
ことはできない。マイクロマシン技術を実用化、製品化
するには、高寿命化、信頼性を確保することが必要不可
欠である。そのためには、耐摩耗性層ならびに潤滑層を
ナノメートルスケールで基材表面に強固に化学結合させ
る表面改質技術が必要不可欠であると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、従来技術の問
題を解決することが可能な新しい表面改質技術を開発す
ることを目標として鋭意研究を進めた結果、基材表面を
酸素プラズマや紫外線照射により親水化した後、この基
材表面に、有機シラン化合物、有機金属化合物、セラミ
ックス前駆体を気相から付着させることにより、膜厚が
０．５〜５００ｎｍの膜を形成し、その後、その膜にプ
ラズマや紫外線を照射することにより、膜中の炭素等の
不純物が膜中から除去され、室温付近でセラミックス薄
膜に化学変化され、基材、特にプラスチック基材の耐摩
耗性が向上することを見いだした。更に、その表面に、
長鎖フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有
機シランを気相から化学反応させることにより、膜厚が
１〜５００ｎｍの低表面エネルギー薄膜を形成すること
により、耐摩耗性、潤滑性が飛躍的に向上することを見
いだし、本発明を完成させるに至った。本発明は、新規
な耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド
薄膜及びその製造方法を提供することを目的とするもの
である。また、本発明は、各種の部材、例えば、磁気ヘ
ッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディ
スク、ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義
歯、義歯床などの高い摩耗性、潤滑性が要求される材料
として有効な、表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜
を形成してなる優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油
性を有する高潤滑性部材を提供することを目的とするも
のである。
で、本発明者は、上記従来技術に鑑みて、従来技術の問
題を解決することが可能な新しい表面改質技術を開発す
ることを目標として鋭意研究を進めた結果、基材表面を
酸素プラズマや紫外線照射により親水化した後、この基
材表面に、有機シラン化合物、有機金属化合物、セラミ
ックス前駆体を気相から付着させることにより、膜厚が
０．５〜５００ｎｍの膜を形成し、その後、その膜にプ
ラズマや紫外線を照射することにより、膜中の炭素等の
不純物が膜中から除去され、室温付近でセラミックス薄
膜に化学変化され、基材、特にプラスチック基材の耐摩
耗性が向上することを見いだした。更に、その表面に、
長鎖フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有
機シランを気相から化学反応させることにより、膜厚が
１〜５００ｎｍの低表面エネルギー薄膜を形成すること
により、耐摩耗性、潤滑性が飛躍的に向上することを見
いだし、本発明を完成させるに至った。本発明は、新規
な耐摩耗性及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド
薄膜及びその製造方法を提供することを目的とするもの
である。また、本発明は、各種の部材、例えば、磁気ヘ
ッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキシブルディ
スク、ピストン、マイクロマシン用部品、人工歯根、義
歯、義歯床などの高い摩耗性、潤滑性が要求される材料
として有効な、表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜
を形成してなる優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油
性を有する高潤滑性部材を提供することを目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化及び／又は３
次元架橋させることで有機成分を除去してセラミックス
薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面にフ
ッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シラ
ンを化学反応させたことを特徴とする耐摩耗性及び潤滑
性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜。 （２）基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ックの内から選択された１種類以上からなることを特徴
とする前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄
膜。 （３）基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成した後、該膜を光酸化及び／又は３次元
架橋させることにより有機成分を除去してセラミックス
薄膜とし、次いで、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭
素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化
学反応させることを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有
する無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （４）前記基材表面に、前記有機シラン化合物、有機金
属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種
類以上を気相を経て付着させることを特徴とする前記
（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方
法。 （５）前記基材に付着させた有機シラン化合物、有機金
属化合物のセラミックス前駆体が、紫外線、電子線、電
磁波を透過する材料であることを特徴とする前記（３）
に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （６）紫外線、電子線、電磁波の内から選択された１種
類以上を照射し、有機シラン化合物、有機金属化合物の
セラミックス前駆体の膜を光酸化及び／又は３次元架橋
させることにより有機成分を除去してセラミックス薄膜
に化学変化させることを特徴とする前記（３）に記載の
無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （７）前記セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化炭素鎖
及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シランを気相か
ら化学反応させることを特徴とする前記（３）に記載の
無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （８）前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜
を表面に形成したことを特徴とする高潤滑性部材。
明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化及び／又は３
次元架橋させることで有機成分を除去してセラミックス
薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜表面にフ
ッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シラ
ンを化学反応させたことを特徴とする耐摩耗性及び潤滑
性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜。 （２）基材が、金属、セラミックス、ガラス、プラスチ
ックの内から選択された１種類以上からなることを特徴
とする前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄
膜。 （３）基材に、有機シラン化合物、有機金属化合物のセ
ラミックス前駆体の内から選択された１種類以上を付着
させて膜を形成した後、該膜を光酸化及び／又は３次元
架橋させることにより有機成分を除去してセラミックス
薄膜とし、次いで、該セラミックス薄膜表面にフッ化炭
素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シランを化
学反応させることを特徴とする耐摩耗性及び潤滑性を有
する無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （４）前記基材表面に、前記有機シラン化合物、有機金
属化合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種
類以上を気相を経て付着させることを特徴とする前記
（３）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方
法。 （５）前記基材に付着させた有機シラン化合物、有機金
属化合物のセラミックス前駆体が、紫外線、電子線、電
磁波を透過する材料であることを特徴とする前記（３）
に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （６）紫外線、電子線、電磁波の内から選択された１種
類以上を照射し、有機シラン化合物、有機金属化合物の
セラミックス前駆体の膜を光酸化及び／又は３次元架橋
させることにより有機成分を除去してセラミックス薄膜
に化学変化させることを特徴とする前記（３）に記載の
無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （７）前記セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化炭素鎖
及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シランを気相か
ら化学反応させることを特徴とする前記（３）に記載の
無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 （８）前記（１）に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜
を表面に形成したことを特徴とする高潤滑性部材。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。本発明は、様々な基材の表面を、例えば、予
めプラズマ、紫外線、オゾンなどで親水化した後、該処
理基材の表面上に、有機シラン化合物、有機金属化合物
のセラミックス前駆体を１種類以上、気相から付着させ
ることにより、膜厚が０．５〜５０ｎｍの膜を形成した
後、例えば、プラズマや紫外線を照射することにより、
膜中の炭素等の不純物を膜中から除去し、セラミックス
薄膜に化学変化させることにより、基材の耐摩耗性を向
上させ、更に、該セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化
炭素鎖や長鎖アルキル鎖などを有する有機シランを化学
反応せることにより、膜厚が１〜５００ｎｍの低表面エ
ネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することに
より耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を著しく向上させ
る点に最大の特徴を有する。
説明する。本発明は、様々な基材の表面を、例えば、予
めプラズマ、紫外線、オゾンなどで親水化した後、該処
理基材の表面上に、有機シラン化合物、有機金属化合物
のセラミックス前駆体を１種類以上、気相から付着させ
ることにより、膜厚が０．５〜５０ｎｍの膜を形成した
後、例えば、プラズマや紫外線を照射することにより、
膜中の炭素等の不純物を膜中から除去し、セラミックス
薄膜に化学変化させることにより、基材の耐摩耗性を向
上させ、更に、該セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ化
炭素鎖や長鎖アルキル鎖などを有する有機シランを化学
反応せることにより、膜厚が１〜５００ｎｍの低表面エ
ネルギー薄膜でセラミックス薄膜表面を被覆することに
より耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を著しく向上させ
る点に最大の特徴を有する。
【０００９】本発明では、基材として、金属、セラミッ
クス、ガラス、プラスチックなどの適宜の材料を任意に
使用することができる。金属としては、例えば、アルミ
ニウム、銅、鉄、モリブデン、チタン、亜鉛、ＳＵＳ、
スズなどが、セラミックスとしては、例えば、アルミ
ナ、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化スズなど
が、ガラスとしては、例えば、石英ガラス、ソーダライ
ムガラス、ホウケイ酸ガラスなどが、プラスチックとし
ては、例えば、ポリカーボネイト、アクリル、ポリスチ
レン、ＰＥＴ、ポリエチレンなどが例示される。これら
の基材の形状は、例えば、板状、粉末状、チューブ状な
ど任意な形状の基材を使用することができる。これらの
基材の表面を、予め、酸素プラズマ、真空紫外光、オゾ
ンなどを照射することにより、基材表面に付着した有機
物を除去することにより親水化する。この場合、好まし
くは、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を使用するが、
これに制限されるものではない。本発明が好適に適用さ
れる基材の具体例としては、例えば、マイクロマシン用
部品等の、耐熱性、耐摩耗性に劣るプラスチック基材
で、更に微細で複雑な形状の基材が例示される。
クス、ガラス、プラスチックなどの適宜の材料を任意に
使用することができる。金属としては、例えば、アルミ
ニウム、銅、鉄、モリブデン、チタン、亜鉛、ＳＵＳ、
スズなどが、セラミックスとしては、例えば、アルミ
ナ、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化スズなど
が、ガラスとしては、例えば、石英ガラス、ソーダライ
ムガラス、ホウケイ酸ガラスなどが、プラスチックとし
ては、例えば、ポリカーボネイト、アクリル、ポリスチ
レン、ＰＥＴ、ポリエチレンなどが例示される。これら
の基材の形状は、例えば、板状、粉末状、チューブ状な
ど任意な形状の基材を使用することができる。これらの
基材の表面を、予め、酸素プラズマ、真空紫外光、オゾ
ンなどを照射することにより、基材表面に付着した有機
物を除去することにより親水化する。この場合、好まし
くは、波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光を使用するが、
これに制限されるものではない。本発明が好適に適用さ
れる基材の具体例としては、例えば、マイクロマシン用
部品等の、耐熱性、耐摩耗性に劣るプラスチック基材
で、更に微細で複雑な形状の基材が例示される。
【００１０】本発明で使用されるセラミックス前駆体の
有機シランとしては、フッ化炭素鎖を有する有機シラン
として、例えば、（トリデカフルオロ−１，１，２，２
−テトラヒドロオクチル）ジメチルクロロシラン、（ト
リデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチ
ル）メチルジクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，
１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラ
ン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒド
ロオクチル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオ
ロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチルク
ロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−
テトラヒドロデシル）メチルジクロロシラン、（ヘプタ
デカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）
トリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，
２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシランなど
が例示され、また、長鎖アルキル基を有する有機シラン
として、例えば、ｎ−オクタデシル トリエトキシシラ
ン、ｎ−オクタデシル トリクロロシラン、ｎ−オクタ
デシル メトキシジクロロシラン、ｎ−オクタデシルメ
チルジクロロシラン、ｎ−オクタデシル メチルジエト
キシシラン、ノニルトリクロロシラン、ｎ−オクタデシ
ルジメチル クロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチル
メトキシシランなどが例示される。次に、セラミック
ス前駆体の有機金属化合物としては、ｎ−ブチルトリク
ロロスズ、ブチルクロロジヒドロキシスズ、ジ−ｔ−ブ
チルジクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、メチルトリ
クロロスズ、アルミニウム（ＩＩＩ）ｎ−ブトキサイ
ド、アルミニウム（ＩＩＩ）ｓ−ブトキサイド、アルミ
ニウム（ＩＩＩ）エトキサイド、アルミニウム（ＩＩ
Ｉ）イソプロポキサイド、チタンｎ−ブトキサイド、チ
タンクロライドトリイソプロポキサイド、チタンエトキ
サイド、チタンイソブトキサイド、チタンイソプロポキ
サイドなどが例示される。
有機シランとしては、フッ化炭素鎖を有する有機シラン
として、例えば、（トリデカフルオロ−１，１，２，２
−テトラヒドロオクチル）ジメチルクロロシラン、（ト
リデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチ
ル）メチルジクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，
１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラ
ン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒド
ロオクチル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオ
ロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチルク
ロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−
テトラヒドロデシル）メチルジクロロシラン、（ヘプタ
デカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）
トリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，
２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシランなど
が例示され、また、長鎖アルキル基を有する有機シラン
として、例えば、ｎ−オクタデシル トリエトキシシラ
ン、ｎ−オクタデシル トリクロロシラン、ｎ−オクタ
デシル メトキシジクロロシラン、ｎ−オクタデシルメ
チルジクロロシラン、ｎ−オクタデシル メチルジエト
キシシラン、ノニルトリクロロシラン、ｎ−オクタデシ
ルジメチル クロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチル
メトキシシランなどが例示される。次に、セラミック
ス前駆体の有機金属化合物としては、ｎ−ブチルトリク
ロロスズ、ブチルクロロジヒドロキシスズ、ジ−ｔ−ブ
チルジクロロスズ、ジメチルジクロロスズ、メチルトリ
クロロスズ、アルミニウム（ＩＩＩ）ｎ−ブトキサイ
ド、アルミニウム（ＩＩＩ）ｓ−ブトキサイド、アルミ
ニウム（ＩＩＩ）エトキサイド、アルミニウム（ＩＩ
Ｉ）イソプロポキサイド、チタンｎ−ブトキサイド、チ
タンクロライドトリイソプロポキサイド、チタンエトキ
サイド、チタンイソブトキサイド、チタンイソプロポキ
サイドなどが例示される。
【００１１】本発明においては、続いて、基材表面の水
酸基、あるいは酸素含有極性官能基と、有機シラン化合
物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択
された１種類以上を反応させ、これらを基材に付着させ
る。反応方法は特に限定されるものではないが、好まし
くは、高価な反応装置、長い処理時間、高い処理温度を
必要せず、少量の原料で処理可能な気相法が用いられ
る。特にプラスチック基材へ処理する場合、例えば、処
理温度は約８０℃、処理時間は約３時間以上であること
が望ましい。処理膜の膜厚は、処理時間により０．５〜
５００ｎｍまで任意に制御することが可能であるが、膜
厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これは、膜
厚が３００ｎｍを越えると、セラミックス薄膜への化学
変化の効率が低下するためである。膜形成後、酸素プラ
ズマ、紫外線、電子線などで処理表面を処理することに
よりセラミックス薄膜に化学変化させる。好ましくは、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光や電子線を利用する。
これらは、赤外線を含まないため、室温〜４０℃で処理
することができる。例えば、真空紫外光を使用する場
合、１０〜１０００Ｐａ下で１０分以上処理することが
望ましい。大気圧下では、紫外光は雰囲気中の酸素分子
に吸収されてしまうため、処理時間が真空下での処理と
比較して長くかかるためである。
酸基、あるいは酸素含有極性官能基と、有機シラン化合
物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択
された１種類以上を反応させ、これらを基材に付着させ
る。反応方法は特に限定されるものではないが、好まし
くは、高価な反応装置、長い処理時間、高い処理温度を
必要せず、少量の原料で処理可能な気相法が用いられ
る。特にプラスチック基材へ処理する場合、例えば、処
理温度は約８０℃、処理時間は約３時間以上であること
が望ましい。処理膜の膜厚は、処理時間により０．５〜
５００ｎｍまで任意に制御することが可能であるが、膜
厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これは、膜
厚が３００ｎｍを越えると、セラミックス薄膜への化学
変化の効率が低下するためである。膜形成後、酸素プラ
ズマ、紫外線、電子線などで処理表面を処理することに
よりセラミックス薄膜に化学変化させる。好ましくは、
波長１７２ｎｍ以下の真空紫外光や電子線を利用する。
これらは、赤外線を含まないため、室温〜４０℃で処理
することができる。例えば、真空紫外光を使用する場
合、１０〜１０００Ｐａ下で１０分以上処理することが
望ましい。大気圧下では、紫外光は雰囲気中の酸素分子
に吸収されてしまうため、処理時間が真空下での処理と
比較して長くかかるためである。
【００１２】更に、該セラミックス薄膜被覆基材の潤滑
性を著しく向上させるために、該セラミックス薄膜表面
の水酸基と、長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭素鎖を
有する表面張力の低い有機シランを化学的に反応させ、
表面に低表面エネルギー薄膜を形成する。反応方法は特
に限定されるものではないが、好ましくは、高価な反応
装置、長い処理時間、高い処理温度を必要とせず、少量
の原料で処理可能な気相法が用いられる。特にプラスチ
ック基材へ処理する場合、例えば、処理温度は約８０
℃、処理時間は約３時間以上であることが望ましい。こ
の処理により、該セラミックス薄膜表面に低表面エネル
ギー薄膜が形成される。該薄膜の膜厚は処理時間により
１〜５００ｎｍまで任意に制御することが可能である
が、膜厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これ
は、膜厚が３００ｎｍを越えると、基材の光学特性が低
下するためである。
性を著しく向上させるために、該セラミックス薄膜表面
の水酸基と、長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭素鎖を
有する表面張力の低い有機シランを化学的に反応させ、
表面に低表面エネルギー薄膜を形成する。反応方法は特
に限定されるものではないが、好ましくは、高価な反応
装置、長い処理時間、高い処理温度を必要とせず、少量
の原料で処理可能な気相法が用いられる。特にプラスチ
ック基材へ処理する場合、例えば、処理温度は約８０
℃、処理時間は約３時間以上であることが望ましい。こ
の処理により、該セラミックス薄膜表面に低表面エネル
ギー薄膜が形成される。該薄膜の膜厚は処理時間により
１〜５００ｎｍまで任意に制御することが可能である
が、膜厚は３００ｎｍ以下であることが望ましい。これ
は、膜厚が３００ｎｍを越えると、基材の光学特性が低
下するためである。
【００１３】以上の方法により、基材表面に３００ｎｍ
以下のセラミックス薄膜、該セラミックス薄膜上に、３
００ｎｍ以下の低表面エネルギー薄膜で被覆した無機−
有機ハイブリッド薄膜を形成することにより、該処理基
材、特にプラスチック基材の耐摩耗性、潤滑性が著しく
向上する、という作用効果が得られる。この現象は、基
材表面に付着させたセラミックス前駆体を紫外線などを
利用して化学的にセラミックス薄膜に化学変化させるこ
とにより耐摩耗性が著しく向上すること、更に、このセ
ラミックス薄膜上に長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭
素鎖を有する表面張力の低い有機シランからなる低表面
エネルギー薄膜で表面を被覆することにより、表面自由
エネルギーが下がり、基材の耐摩耗性、潤滑性が飛躍的
に改善されることによる。また、表面自由エネルギーが
低下するため、撥水・撥油性も著しく改善される。セラ
ミックス薄膜上の水滴接触角は５°以下であるのに対
し、低表面エネルギー薄膜を形成することにより、水滴
接触角は約１１５〜１２０°まで増加する。また、流動
パラフィンのような油に対する接触角も８０〜９０°ま
で増加し、基材表面は、著しく撥水・撥油性を示すよう
になる。
以下のセラミックス薄膜、該セラミックス薄膜上に、３
００ｎｍ以下の低表面エネルギー薄膜で被覆した無機−
有機ハイブリッド薄膜を形成することにより、該処理基
材、特にプラスチック基材の耐摩耗性、潤滑性が著しく
向上する、という作用効果が得られる。この現象は、基
材表面に付着させたセラミックス前駆体を紫外線などを
利用して化学的にセラミックス薄膜に化学変化させるこ
とにより耐摩耗性が著しく向上すること、更に、このセ
ラミックス薄膜上に長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキル炭
素鎖を有する表面張力の低い有機シランからなる低表面
エネルギー薄膜で表面を被覆することにより、表面自由
エネルギーが下がり、基材の耐摩耗性、潤滑性が飛躍的
に改善されることによる。また、表面自由エネルギーが
低下するため、撥水・撥油性も著しく改善される。セラ
ミックス薄膜上の水滴接触角は５°以下であるのに対
し、低表面エネルギー薄膜を形成することにより、水滴
接触角は約１１５〜１２０°まで増加する。また、流動
パラフィンのような油に対する接触角も８０〜９０°ま
で増加し、基材表面は、著しく撥水・撥油性を示すよう
になる。
【００１４】セラミックス薄膜を形成する際に用いる有
機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体
は、液体で蒸気圧が高いものであることが望ましい。ま
た、低表面エネルギー薄膜を形成する際に用いる有機シ
ランは、フッ化炭素やメチル基といった、極性の低い、
すなわち、表面エネルギーの低い官能基が少なくとも一
つ入っていることが望ましい。なぜならば、極性が高
い、すなわち、表面エネルギーが高いと、接触する物体
との相互作用が大きくなり、摩耗が進行するためであ
る。また、セラミックス薄膜表面と強固な化学結合を得
るために、反応性官能基（ＯＲ：Ｒ＝Ｃn Ｈ2n+1）が少
なくとも三つ入っていることが望ましい。なぜならば、
反応性官能基が少ないと、セラミックス薄膜表面と低表
面エネルギー薄膜との界面で十分な密着性が得られない
ためである。なお、膜厚は、セラミックス薄膜と低表面
エネルギー薄膜をあわせて３５０ｎｍ以下であることが
望ましい。それは、３５０ｎｍ以下の膜厚であれば、基
材表面の形状や光学特性に変化を起こすことがないため
である。本発明の技術を用いることにより、従来技術で
は困難であった耐熱性に劣るプラスチック基材、特に、
微細で複雑な形状の部品への処理が容易になる。
機シラン化合物、有機金属化合物のセラミックス前駆体
は、液体で蒸気圧が高いものであることが望ましい。ま
た、低表面エネルギー薄膜を形成する際に用いる有機シ
ランは、フッ化炭素やメチル基といった、極性の低い、
すなわち、表面エネルギーの低い官能基が少なくとも一
つ入っていることが望ましい。なぜならば、極性が高
い、すなわち、表面エネルギーが高いと、接触する物体
との相互作用が大きくなり、摩耗が進行するためであ
る。また、セラミックス薄膜表面と強固な化学結合を得
るために、反応性官能基（ＯＲ：Ｒ＝Ｃn Ｈ2n+1）が少
なくとも三つ入っていることが望ましい。なぜならば、
反応性官能基が少ないと、セラミックス薄膜表面と低表
面エネルギー薄膜との界面で十分な密着性が得られない
ためである。なお、膜厚は、セラミックス薄膜と低表面
エネルギー薄膜をあわせて３５０ｎｍ以下であることが
望ましい。それは、３５０ｎｍ以下の膜厚であれば、基
材表面の形状や光学特性に変化を起こすことがないため
である。本発明の技術を用いることにより、従来技術で
は困難であった耐熱性に劣るプラスチック基材、特に、
微細で複雑な形状の部品への処理が容易になる。
【００１５】上記の処理基材が高い耐摩耗性、潤滑性を
示す理由は、処理表面に形成されたセラミックス薄膜
と、その上に形成された長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキ
ル炭素鎖を有する低表面エネルギー薄膜からなる無機−
有機ハイブリッド薄膜の形成により、耐摩耗性を上げ、
更には表面自由エネルギーを下げるという、物理的及び
化学的な相乗効果によりそれらの特性が出現することに
よるものと考えられる。本発明において、適宜の部材の
表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜を形成すること
により優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有す
る高潤滑性部材が得られる。この場合、部材の種類に応
じて、予め所定の形状に加工した部材の表面に上記薄膜
を形成することも可能であり、あるいは、上記表面形成
した材料を所定の形状に加工して部材を作製することも
可能である。これらの部材の具体例として、例えば、光
学レンズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、
フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部
材、人工歯根、義歯、義歯床、窓ガラス、自動車用ガラ
スなどの部材が例示されるが、これらに制限されるもの
ではなく、適宜の材料、部品からなる部材が包含され
る。
示す理由は、処理表面に形成されたセラミックス薄膜
と、その上に形成された長鎖フッ化炭素鎖や長鎖アルキ
ル炭素鎖を有する低表面エネルギー薄膜からなる無機−
有機ハイブリッド薄膜の形成により、耐摩耗性を上げ、
更には表面自由エネルギーを下げるという、物理的及び
化学的な相乗効果によりそれらの特性が出現することに
よるものと考えられる。本発明において、適宜の部材の
表面に上記無機−有機ハイブリッド薄膜を形成すること
により優れた耐摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有す
る高潤滑性部材が得られる。この場合、部材の種類に応
じて、予め所定の形状に加工した部材の表面に上記薄膜
を形成することも可能であり、あるいは、上記表面形成
した材料を所定の形状に加工して部材を作製することも
可能である。これらの部材の具体例として、例えば、光
学レンズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、
フレキシブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部
材、人工歯根、義歯、義歯床、窓ガラス、自動車用ガラ
スなどの部材が例示されるが、これらに制限されるもの
ではなく、適宜の材料、部品からなる部材が包含され
る。
【００１６】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、以下の実施例は、本発明の好適な例を示すも
のであり、本発明は、該実施例によって何ら限定される
ものではない。 実施例１ アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ（Registere
d））を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫
外光に暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テ
トラエチル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利
用して、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着
させた。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。
この試料表面に、再度、同じ光源を利用して、１０００
Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射した。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図１に示す。
明するが、以下の実施例は、本発明の好適な例を示すも
のであり、本発明は、該実施例によって何ら限定される
ものではない。 実施例１ アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ（Registere
d））を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫
外光に暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テ
トラエチル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利
用して、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着
させた。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。
この試料表面に、再度、同じ光源を利用して、１０００
Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射した。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図１に示す。
【００１７】実施例２
実施例１の基材表面に、気相から、長鎖フッ化炭素鎖Ｃ
Ｆ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3
（ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 （信越化
学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理
温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図１に示す。
Ｆ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3
（ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 （信越化
学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理
温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図１に示す。
【００１８】実施例３
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３００
０）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真
空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，
５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16
Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相
から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキ
サンを物理吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は
３時間とした。この試料表面に、再度、同じ光源を利用
して、１０００Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射し
た。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャ
ン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗
試験を行った。その結果を図２に示す。
０）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真
空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，
５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16
Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相
から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキ
サンを物理吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は
３時間とした。この試料表面に、再度、同じ光源を利用
して、１０００Ｐａで３０分間、真空紫外光を照射し
た。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャ
ン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗
試験を行った。その結果を図２に示す。
【００１９】実施例４
実施例３の基材表面に、気相から、長鎖フッ化炭素鎖Ｃ
Ｆ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3
（ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 （信越化
学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理
温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図２に示す。
Ｆ3 （ＣＦ2 ）7-を有するフッ化アルキルシランＣＦ3
（ＣＦ2 ）7 ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）3 （信越化
学製、ＫＢＭ７８０３）からなる薄膜を形成した。処理
温度は８０℃、処理時間は８時間とした。この試料を原
子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５回、ス
キャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行った。そ
の結果を図２に示す。
【００２０】比較例１
アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ(Registered)）
を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５
回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行っ
た。その結果を図１に示す。
を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：５
回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行っ
た。その結果を図１に示す。
【００２１】比較例２
アクリル基材（旭化成製、デラグラスＡ(Registered)）
を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に
暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テトラエ
チル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利用し
て、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着させ
た。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。この
試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：
５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行
った。その結果を図１に示す。
を大気圧下で３０分間、波長１７２ｎｍの真空紫外光に
暴露して親水化した基材表面に、オルトケイ酸テトラエ
チル（Ｃ2 Ｈ5 Ｏ）4 Ｓｉ（和光製）の蒸気を利用し
て、気相からオルトケイ酸テトラエチルを化学吸着させ
た。処理温度は８０℃、処理時間は１時間とした。この
試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：
５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行
った。その結果を図１に示す。
【００２２】比較例３
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３００
０）を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：
５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行
った。その結果を図２に示す。
０）を原子間力顕微鏡（荷重：６μＮ、スキャン回数：
５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を用いて摩耗試験を行
った。その結果を図２に示す。
【００２３】比較例４
ポリスチレン基材（旭化成製、ＯＰＳシート＃３００
０）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真
空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，
５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16
Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相
から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキ
サンを化学吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は
３時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μ
Ｎ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を
用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
０）を１０００Ｐａ下で２０分間、波長１７２ｎｍの真
空紫外光に暴露して親水化した基材表面に、１，３，
５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンＣ4 Ｈ16
Ｏ4 Ｓｉ4 （アズマックス製）の蒸気を利用して、気相
から１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキ
サンを化学吸着させた。処理温度は８０℃、処理時間は
３時間とした。この試料を原子間力顕微鏡（荷重：６μ
Ｎ、スキャン回数：５回、スキャン領域：１μｍ2 ）を
用いて摩耗試験を行った。その結果を図２に示す。
【００２４】以上の実施例１〜４、比較例１〜４で作製
した試料の耐摩耗性を相対的に評価すると、比較例２≪
比較例１≪実施例１≪実施例２（アクリル基材）、比較
例４≦比較例３≪実施例３≪実施例４（ポリスチレン基
材）となり、未処理のアクリル基材、ポリスチレン基材
の耐摩耗性が最も低く、セラミックス薄膜と低表面エネ
ルギー薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜を形成
した各基材の耐摩擦性、潤滑性が最も優れていることが
分かった。
した試料の耐摩耗性を相対的に評価すると、比較例２≪
比較例１≪実施例１≪実施例２（アクリル基材）、比較
例４≦比較例３≪実施例３≪実施例４（ポリスチレン基
材）となり、未処理のアクリル基材、ポリスチレン基材
の耐摩耗性が最も低く、セラミックス薄膜と低表面エネ
ルギー薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜を形成
した各基材の耐摩擦性、潤滑性が最も優れていることが
分かった。
【００２５】実施例５
（高潤滑性部材の作製）上記実施例４で作製した上記無
機−有機ハイブリッド薄膜を所定の形状に加工して優れ
た耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を有すマイクロマシ
ン部品用高潤滑性部材を作製した。この場合、水接触角
は約１２０°、流動パラフィンに対する接触角は約８６
°となった。
機−有機ハイブリッド薄膜を所定の形状に加工して優れ
た耐摩耗性、潤滑性、撥水・撥油性を有すマイクロマシ
ン部品用高潤滑性部材を作製した。この場合、水接触角
は約１２０°、流動パラフィンに対する接触角は約８６
°となった。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、基材と
該基材表面に形成されたセラミックス薄膜と有機シラン
薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜であって、該
基材は、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの
いずれの材質においても、その膜厚は、３５０ｎｍ以下
で構成されていることを特徴とする耐摩耗性・高潤滑性
を有する薄膜及びその製造方法に係るものであり、本発
明により、１）新規な耐摩耗性、高潤滑表面基材を提供
することができる、２）各種部材、例えば、光学レン
ズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキ
シブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部品、人
工歯根、義歯、義歯床などの表面に優れた耐摩耗性と高
潤滑性、更には、撥水・撥油性を付与することができ
る、３）気相反応を利用しているため、従来のような有
機溶剤を使用するプロセスと比較して環境への負荷が小
さい、４）気相反応を利用しているため、有機溶剤を使
用するプロセスで問題となっていた、液溜まり、コーテ
ィングむら等を生じることなく、複雑形状を有する基材
にも、均一に薄膜をナノメートルスケールでコーティン
グすることができる、５）プロセスが簡易であり、か
つ、光や電子線を使用しているため、低温処理が可能な
省エネルギープロセスにより、優れた耐摩耗性、高潤滑
性を有する基材を作製することができる、６）優れた耐
摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有する高潤滑性部材
を提供することができる、等の格別の効果が奏される。
該基材表面に形成されたセラミックス薄膜と有機シラン
薄膜からなる無機−有機ハイブリッド薄膜であって、該
基材は、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックの
いずれの材質においても、その膜厚は、３５０ｎｍ以下
で構成されていることを特徴とする耐摩耗性・高潤滑性
を有する薄膜及びその製造方法に係るものであり、本発
明により、１）新規な耐摩耗性、高潤滑表面基材を提供
することができる、２）各種部材、例えば、光学レン
ズ、磁気ヘッド、磁気テープ、ハードディスク、フレキ
シブルディスク、ピストン、マイクロマシン用部品、人
工歯根、義歯、義歯床などの表面に優れた耐摩耗性と高
潤滑性、更には、撥水・撥油性を付与することができ
る、３）気相反応を利用しているため、従来のような有
機溶剤を使用するプロセスと比較して環境への負荷が小
さい、４）気相反応を利用しているため、有機溶剤を使
用するプロセスで問題となっていた、液溜まり、コーテ
ィングむら等を生じることなく、複雑形状を有する基材
にも、均一に薄膜をナノメートルスケールでコーティン
グすることができる、５）プロセスが簡易であり、か
つ、光や電子線を使用しているため、低温処理が可能な
省エネルギープロセスにより、優れた耐摩耗性、高潤滑
性を有する基材を作製することができる、６）優れた耐
摩耗性、高潤滑性、撥水・撥油性を有する高潤滑性部材
を提供することができる、等の格別の効果が奏される。
【図１】実施例、比較例に係るアクリル基材の摩耗特性
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】実施例、比較例に係るポリスチレン基材の摩耗
特性の変化を示す説明図である。
特性の変化を示す説明図である。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K022 AA02 AA03 AA04 AA13 BA33
DA08 DB30
4K030 AA06 AA09 AA11 BA29 BA35
BB13 CA02 CA05 CA06 CA07
CA12 FA06 LA20 LA23
4K044 AA02 AA12 AA13 AA16 BA21
BC01 BC02
5D111 BB28 BB37 BB48 FF24 FF28
GG14 JJ03 JJ06 KK07 KK08
Claims (8)
- 【請求項１】 基材に、有機シラン化合物、有機金属化
合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以
上を付着させて膜を形成し、その後、該膜を光酸化及び
／又は３次元架橋させることで有機成分を除去してセラ
ミックス薄膜に化学変化させた後、該セラミックス薄膜
表面にフッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する
有機シランを化学反応させたことを特徴とする耐摩耗性
及び潤滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜。 - 【請求項２】 基材が、金属、セラミックス、ガラス、
プラスチックの内から選択された１種類以上からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の無機−有機ハイブリッ
ド薄膜。 - 【請求項３】 基材に、有機シラン化合物、有機金属化
合物のセラミックス前駆体の内から選択された１種類以
上を付着させて膜を形成した後、該膜を光酸化及び／又
は３次元架橋させることにより有機成分を除去してセラ
ミックス薄膜とし、次いで、該セラミックス薄膜表面に
フッ化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル基を有する有機シ
ランを化学反応させることを特徴とする耐摩耗性及び潤
滑性を有する無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記基材表面に、前記有機シラン化合
物、有機金属化合物のセラミックス前駆体の内から選択
された１種類以上を気相を経て付着させることを特徴と
する請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製
造方法。 - 【請求項５】 前記基材に付着させた有機シラン化合
物、有機金属化合物のセラミックス前駆体が、紫外線、
電子線、電磁波を透過する材料であることを特徴とする
請求項３に記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方
法。 - 【請求項６】 紫外線、電子線、電磁波の内から選択さ
れた１種類以上を照射し、有機シラン化合物、有機金属
化合物のセラミックス前駆体の膜を光酸化及び／又は３
次元架橋させることにより有機成分を除去してセラミッ
クス薄膜に化学変化させることを特徴とする請求項３に
記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 前記セラミックス薄膜表面に、長鎖フッ
化炭素鎖及び／又は長鎖アルキル鎖を有する有機シラン
を気相から化学反応させることを特徴とする請求項３に
記載の無機−有機ハイブリッド薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載の無機−有機ハイブリッ
ド薄膜を表面に形成したことを特徴とする高潤滑性部
材。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005289055A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-10-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 物質の空間精密配置技術 |
| JP2006242297A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Riken Corp | 組合せオイルコントロールリング |
| JP2013508543A (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-07 | アーケマ・インコーポレイテッド | ＵＶ援用型化学蒸着によるポリマー基板上へのドープＺｎＯ膜の被着 |
| EP2334443B1 (fr) * | 2008-08-01 | 2016-10-26 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Procédé d'utilisation d'une couche mince supraglissante caractérisée par son procede d'obtention. |
| US10900123B2 (en) | 2003-06-27 | 2021-01-26 | Spts Technologies Limited | Apparatus and method for controlled application of reactive vapors to produce thin films and coatings |
| JP2021038471A (ja) * | 2012-03-26 | 2021-03-11 | シルコテック コーポレーション | コーティングされた物品及び化学蒸着方法 |
-
2002
- 2002-02-04 JP JP2002026400A patent/JP3870253B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR101790497B1 (ko) * | 2009-10-15 | 2017-10-26 | 알케마 인코포레이티드 | 도핑된 ＺｎＯ막을 자외선 화학기상증착법에 의해 고분자 기판 상에 증착시키는 방법 |
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