JP2014122415A - Dlc膜成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DLC膜が、中間層を介して基材上に形成されたDLC膜成形体であって、前記中間層が、タングステンカーバイド(WC)を主成分とし、かつ膜厚が40nm以上450nm以下である。前記中間層は、基材側からDLC膜側に向かって炭素が増加するとともにタングステンが減少する組成傾斜構造を有し、前記DLC膜は、膜厚が1.5μm以上であるDLC膜成形体。
【選択図】なし
Description
(a)実質WC単層、即ち、WCと不可避的に含まれる元素(上述したアルゴンなどのスパッタリング時に用いうる希ガスの成分や、WCターゲット中にバインダとして含まれるコバルトなど)からなる層(WC層)、
また、組成傾斜構造を有する形態として、
(b)基材直上にWC層が形成され、DLC膜側に近づくにつれて炭素が増加するとともにタングステンが減少する組成傾斜構造(WC−C)を有する層(WC/WC−C層)
(c)基材直上にW(金属)層が形成され、次いでWC層が形成され、DLC膜側に近づくにつれて炭素が増加するとともにタングステンが減少する組成傾斜構造(WC−C)を有する層(W/WC/WC−C層)
(d)基材側がW(金属)であり、DLC膜側に近づくにつれて炭素が増加する組成傾斜構造(W−WC)、次いでWC層が形成され、DLC膜側に近づくにつれて炭素が増加するとともにタングステンが減少する組成傾斜構造(WC−C)を有する層(W−WC/WC/WC−C層)
上記(b)〜(d)の組成傾斜構造における元素の増減は、段階的または連続的であればよい。
本発明に係る中間層の膜厚は、40nm以上450nm以下である。後述する実施例に示す通り、該膜厚が薄すぎると、基材表面に中間層が均一に形成されない等の不具合が生じ、密着性向上効果が存分に発揮されない。よって中間層の膜厚は40nm以上とする。好ましくは100nm以上、より好ましくは140nm以上、更に好ましくは200nm以上である。
本発明は、最表面に形成するDLC膜まで規定するものでなく、一般的に知られているDLC膜を採用することができる。自動車部品や機械部品等として用いられる摺動部品に適用する場合、DLC膜を構成するDLCとして、水素含有DLC(a−C:H(水素化アモルファスカーボン)や、ta−C:H(水素化テトラヘドラルアモルファスカーボン))、水素フリーDLC(ta−C(テトラヘドラルアモルファスカーボン))、窒素含有DLC(a−C:(H):N)が好ましい。
基材は、特に限定されず、鉄系合金、超硬合金、チタン系合金、アルミ系合金、銅系合金、ガラス、アルミナなどのセラミックス、Si、樹脂材料等を用いることができる。前記鉄系合金としては、例えば機械構造用炭素鋼、構造用合金鋼、工具鋼、軸受鋼、ステンレス鋼などが挙げられる。
(中間層の成膜)
中間層の形成方法として、PVD法(アークイオンプレーティング法、UBMS法等のスパッタリング法等)、CVD法、これらの方法を複合した方法等が挙げられる。
DLC膜の形成方法として、例えばCVD法、PVD法(UBMS法や、AIP法等)が挙げられる。
DLC膜と基板の密着性を評価するため、スクラッチ試験を行った。スクラッチ試験では、試料を移動速度10mm/分で移動させつつ、先端の曲率半径が200μmのダイヤモンド圧子で試料表面を押圧した。押圧負荷を荷重増加速度100N/分で、0Nから100Nまで増大させながら(最大荷重100N)、皮膜の剥離が開始した時点の荷重、即ち、剥離発生臨界荷重Lc(Critical Load)を調べた。尚、剥離の開始は、上記装置に付属の光学顕微鏡で観察して確認した。
中間層のX線回折分析は、高速度鋼上に中間層のみが形成されている試料を用いて行った。尚、表1のNo.4では、中間層上に更にDLC膜の形成された試料(DLC膜成形体)についても測定を行った。
Claims (4)
- ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜が、中間層を介して基材上に形成されたDLC膜成形体であって、
前記中間層は、タングステンカーバイド(WC)を主成分とし、かつ膜厚が40nm以上450nm以下であることを特徴とするDLC膜成形体。 - 前記中間層は、基材側からDLC膜側に向かって炭素が増加するとともにタングステンが減少する組成傾斜構造を有するものである請求項1に記載のDLC膜成形体。
- 前記中間層は、X線回折による構造解析において、2θ=35°〜45°にWCに由来するブロードなピークが観測されるものである請求項1または2に記載のDLC膜成形体。
- 前記DLC膜は、膜厚が1.5μm以上である請求項1〜3のいずれかに記載のDLC膜成形体。
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