JP2833839B2 - 気相法ダイヤモンドのコーティング方法 - Google Patents
気相法ダイヤモンドのコーティング方法Info
- Publication number
- JP2833839B2 JP2833839B2 JP20023390A JP20023390A JP2833839B2 JP 2833839 B2 JP2833839 B2 JP 2833839B2 JP 20023390 A JP20023390 A JP 20023390A JP 20023390 A JP20023390 A JP 20023390A JP 2833839 B2 JP2833839 B2 JP 2833839B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- substrate
- burner
- flame
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐摩耗性、耐蝕性、高熱伝導性、高比弾性等
の特性を有し、研摩材、研削材、光学材料、超硬工具
材、摺動材、耐蝕材、音響振動材、刃先材用部材等に有
用な大面積の気相法ダイヤモンドコーティング方法に関
する。
の特性を有し、研摩材、研削材、光学材料、超硬工具
材、摺動材、耐蝕材、音響振動材、刃先材用部材等に有
用な大面積の気相法ダイヤモンドコーティング方法に関
する。
ダイヤモンドの合成法としては超高圧条件下での鉄、
ニッケル系等の触媒による合成法や爆薬法による黒鉛の
直接変換法が従来より実施されている。
ニッケル系等の触媒による合成法や爆薬法による黒鉛の
直接変換法が従来より実施されている。
近年低圧CVD法として、炭化水素又は窒素、酸素等を
含む有機化合物と水素との混合ガスを熱フィラメント、
マイクロ波プラズマ、高周波プラズマ、直流放電プラズ
マ、直流アーク放電等により励起状態としてダイヤモン
ドを合成する方法が開発されている。
含む有機化合物と水素との混合ガスを熱フィラメント、
マイクロ波プラズマ、高周波プラズマ、直流放電プラズ
マ、直流アーク放電等により励起状態としてダイヤモン
ドを合成する方法が開発されている。
従来の前記CVD法においては原料ガスをダイヤモンド
が合成可能な状態に励起するために特殊な装置を必要と
した。しかもいずれの励起源を用いてもダイヤモンド析
出面積の増大は困難である。
が合成可能な状態に励起するために特殊な装置を必要と
した。しかもいずれの励起源を用いてもダイヤモンド析
出面積の増大は困難である。
又、本発明者らは特願昭63−71758号で燃焼炎法のダ
イヤモンド合成を出願しているが、該方法による大面積
被覆技術では析出速度が低かったり、析出面積の大き
さ、基材に対する付着強度が十分でなかった。
イヤモンド合成を出願しているが、該方法による大面積
被覆技術では析出速度が低かったり、析出面積の大き
さ、基材に対する付着強度が十分でなかった。
本発明の目的は、基材へのダイヤモンドのコーティン
グを大面積化し、付着強度を高め、且つ、高速度でコー
ティングを実現することにある。
グを大面積化し、付着強度を高め、且つ、高速度でコー
ティングを実現することにある。
本発明は、ダイヤ析出以前に非ダイヤモンド相の析出
を防止する方法に係る。
を防止する方法に係る。
本発明者らは従来法に比し、簡便な手段でしかも大面
積の膜状ダイヤモンドをも生成しうる気相合成方法を開
発する目的で鋭意研究した結果、燃焼炎に於いて基材か
燃焼炎装置かのいずれか一方を移動させることによって
大面積のダイヤモンドコーティングが得られ、しかも付
着強度も高いことを見出し特願平１−8091として開示し
た。しかし移動方式では必然的にダイヤ析出予定域に非
ダイヤモンド相の析出が起こる。燃焼炎バーナーの移動
に従って先行析出した相のエッチングが起こり一応ダイ
ヤモンドコーティングは可能で有ったが、ダイヤ層の付
着力、ダイヤ層均一性は低く改善が望まれていた。この
先行非ダイヤ相析出を如何に抑えるかを鋭意研究した結
果、先行微小バーナーを設置する事で問題を解決出来る
事を見いだして本件発明を完成するに至った。
積の膜状ダイヤモンドをも生成しうる気相合成方法を開
発する目的で鋭意研究した結果、燃焼炎に於いて基材か
燃焼炎装置かのいずれか一方を移動させることによって
大面積のダイヤモンドコーティングが得られ、しかも付
着強度も高いことを見出し特願平１−8091として開示し
た。しかし移動方式では必然的にダイヤ析出予定域に非
ダイヤモンド相の析出が起こる。燃焼炎バーナーの移動
に従って先行析出した相のエッチングが起こり一応ダイ
ヤモンドコーティングは可能で有ったが、ダイヤ層の付
着力、ダイヤ層均一性は低く改善が望まれていた。この
先行非ダイヤ相析出を如何に抑えるかを鋭意研究した結
果、先行微小バーナーを設置する事で問題を解決出来る
事を見いだして本件発明を完成するに至った。
すなわち本件発明の要旨はダイヤモンド析出用原料化
合物を不完全燃焼領域を有する様に燃焼させ、該不完全
燃焼領域中、又は該領域の近傍の非酸化性雰囲気中に、
基材の部分を設置し、基材又は燃焼装置を連続又は断続
的に移動させながら、基材に大面積のダイヤモンドを析
出させるに際し、ダイヤモンド析出以前にダイヤ析出予
定個所を小型バーナーによって形成される炎でカバーす
る事により、非ダイヤモンド相の析出を抑制することを
特徴とする気相法ダイヤモンドコーティング方法にあ
る。尚、本発明の方法により合成されるダイヤモンドに
はダイヤモンド様炭素（以下、DLCと表示する）を含
む。
合物を不完全燃焼領域を有する様に燃焼させ、該不完全
燃焼領域中、又は該領域の近傍の非酸化性雰囲気中に、
基材の部分を設置し、基材又は燃焼装置を連続又は断続
的に移動させながら、基材に大面積のダイヤモンドを析
出させるに際し、ダイヤモンド析出以前にダイヤ析出予
定個所を小型バーナーによって形成される炎でカバーす
る事により、非ダイヤモンド相の析出を抑制することを
特徴とする気相法ダイヤモンドコーティング方法にあ
る。尚、本発明の方法により合成されるダイヤモンドに
はダイヤモンド様炭素（以下、DLCと表示する）を含
む。
本発明においてはダイヤモンド合成用原料ガスを不完
全燃焼領域が存在するように燃焼させて燃焼炎を形成さ
せ、該不完全燃焼領域中又は該領域近傍の非酸化性雰囲
気であるダイヤモンド析出可能に励起された領域中にダ
イヤモンド析出用基材を移動させることが肝要である。
全燃焼領域が存在するように燃焼させて燃焼炎を形成さ
せ、該不完全燃焼領域中又は該領域近傍の非酸化性雰囲
気であるダイヤモンド析出可能に励起された領域中にダ
イヤモンド析出用基材を移動させることが肝要である。
又、基材は板状、棒状等のみでなく、小面積を有する
基材が多数並べられているものでもよく、この場合端面
の角などに面状に均一にダイヤモンドがコーティングさ
れる。非ダイヤモンド層抑制用小型バーナーは、本バー
ナーの単独時に形成されるDLC析出域の最外部の位置に
設置する事が望ましく、又燃焼ガス量は本バーナーと同
一又は異なる組成のガスを使用することが可能で1/2〜1
/10の量が用いられる。小型バーナーによる燃焼炎は中
性炎から還元炎であればよく、小型バーナー単独で基体
にスス状物の付着が起こらない程度のものまでは使用出
来る。
基材が多数並べられているものでもよく、この場合端面
の角などに面状に均一にダイヤモンドがコーティングさ
れる。非ダイヤモンド層抑制用小型バーナーは、本バー
ナーの単独時に形成されるDLC析出域の最外部の位置に
設置する事が望ましく、又燃焼ガス量は本バーナーと同
一又は異なる組成のガスを使用することが可能で1/2〜1
/10の量が用いられる。小型バーナーによる燃焼炎は中
性炎から還元炎であればよく、小型バーナー単独で基体
にスス状物の付着が起こらない程度のものまでは使用出
来る。
ダイヤモンドが主として生成する不完全燃焼領域では
還元又は非酸化性雰囲気であり、その内炎部分では2000
℃を越える高温領域になっているが、ダイヤモンドの析
出に適した基材温度は600〜1200℃であり、基材温度適
合の為に基材の水冷等適当な温度制御方法を用いること
が出来る。一方、主バーナーのみでDLCが析出する主バ
ーナー炎最外周部分の基材表面温度は約600℃以下でし
かもダイヤ前駆体ラジカルの到達距離以遠の所であると
考えられる。この部分を小型バーナーで加熱する事によ
り、主バーナー炎最外周部に生成するDLCを、よりダイ
ヤ組成に近くする一方、小型バーナー付近の基材温度を
600℃以上とし、小型バーナーの炎がより中性炎組成の
炎のため、非ダイヤ層析出を抑える効果があるものと考
えられる。
還元又は非酸化性雰囲気であり、その内炎部分では2000
℃を越える高温領域になっているが、ダイヤモンドの析
出に適した基材温度は600〜1200℃であり、基材温度適
合の為に基材の水冷等適当な温度制御方法を用いること
が出来る。一方、主バーナーのみでDLCが析出する主バ
ーナー炎最外周部分の基材表面温度は約600℃以下でし
かもダイヤ前駆体ラジカルの到達距離以遠の所であると
考えられる。この部分を小型バーナーで加熱する事によ
り、主バーナー炎最外周部に生成するDLCを、よりダイ
ヤ組成に近くする一方、小型バーナー付近の基材温度を
600℃以上とし、小型バーナーの炎がより中性炎組成の
炎のため、非ダイヤ層析出を抑える効果があるものと考
えられる。
以下実施例により詳しく説明する。
〔実施例１〕 図１に示す如く、アセチレン主バーナー火口１を下向
きに固定し、小型バーナー火口２を主バーナーよりの水
平距離10mmとし主バーナーにアセチレン3.0リッター/mi
n、酸素2.75リッター/min（酸素／アセチレン比約0.9
2）で燃焼炎を形成すると同時に、小型バーナー火口２
にアセチレン0.5リッター/min、酸素0.49リッター/min
（酸素／アセチレン比0.98）を送り炎を形成した。これ
らのバーナーを反応槽（50リッター容量）中に設定し
た。基材としてはWC−Co板25mmL×10mmw×3mmtを用い、
主バーナー火口直下の7mmの位置で基材コーナー部から
長手方向に0.35mm/minで平行に移動し、始点より主バー
ナーが10mmの位置になるまでコーティングを行った。こ
の時の反応槽圧力は500torr、基材温度は900℃に設定さ
れた。コーティング完了後、目視及び実体顕微鏡による
観察で均一性の高い粒径５〜７μｍの自形粒からなる緻
密なダイヤ膜である事が判明した。膜厚は平均16.3μｍ
（始点より10mmの位置まで）で、始点及び10mm位置のダ
イヤ膜付着の強さを測定した所、それぞれの剥離強度は
8.94kgfmm/mm2及び8.72kgfmm/mm2であった。
きに固定し、小型バーナー火口２を主バーナーよりの水
平距離10mmとし主バーナーにアセチレン3.0リッター/mi
n、酸素2.75リッター/min（酸素／アセチレン比約0.9
2）で燃焼炎を形成すると同時に、小型バーナー火口２
にアセチレン0.5リッター/min、酸素0.49リッター/min
（酸素／アセチレン比0.98）を送り炎を形成した。これ
らのバーナーを反応槽（50リッター容量）中に設定し
た。基材としてはWC−Co板25mmL×10mmw×3mmtを用い、
主バーナー火口直下の7mmの位置で基材コーナー部から
長手方向に0.35mm/minで平行に移動し、始点より主バー
ナーが10mmの位置になるまでコーティングを行った。こ
の時の反応槽圧力は500torr、基材温度は900℃に設定さ
れた。コーティング完了後、目視及び実体顕微鏡による
観察で均一性の高い粒径５〜７μｍの自形粒からなる緻
密なダイヤ膜である事が判明した。膜厚は平均16.3μｍ
（始点より10mmの位置まで）で、始点及び10mm位置のダ
イヤ膜付着の強さを測定した所、それぞれの剥離強度は
8.94kgfmm/mm2及び8.72kgfmm/mm2であった。
比較例 実施例１とは、小型バーナーで炎を形成し主バーナー
に先行して基材に接しさせない事以外は、全て同一の条
件でコーティングを行った。コーティング後の顕微鏡に
よる観察では、始点は実施例１と変わらないダイヤ自形
膜であったが、10mmの終点に近ずく程ダイヤ自形がやや
くずれたダイヤ膜となっていた。膜厚は平均16.1μｍで
あった。それぞれの剥離強度は始点で8.80kgfmm/mm2、
終点で5.70kgfmm/mm2であった。
に先行して基材に接しさせない事以外は、全て同一の条
件でコーティングを行った。コーティング後の顕微鏡に
よる観察では、始点は実施例１と変わらないダイヤ自形
膜であったが、10mmの終点に近ずく程ダイヤ自形がやや
くずれたダイヤ膜となっていた。膜厚は平均16.1μｍで
あった。それぞれの剥離強度は始点で8.80kgfmm/mm2、
終点で5.70kgfmm/mm2であった。
〔発明の効果〕 本発明の方法によってダイヤモンドコーティングを広
い面積に高速度で、しかも均質性が高く行う事が可能と
なり、基材との付着力の高いダイヤモンド膜が得られる
様になった。
い面積に高速度で、しかも均質性が高く行う事が可能と
なり、基材との付着力の高いダイヤモンド膜が得られる
様になった。
図１は、本発明に係る方法の１例を示すダイヤモンドコ
ーティング装置の概念図である。
ーティング装置の概念図である。
Claims (2)
- 【請求項１】ダイヤモンド析出用原料化合物を不完全燃
焼領域を有するように燃焼させ、該不完全燃焼領域中、
又は該領域の近傍の非酸化性雰囲気中に、基材の部分を
設置し、基材又は燃焼装置を連続又は断続的に移動させ
ながら、基材に大面積のダイヤモンドを析出させるに際
し、不完全燃焼領域に先行するもう一つの燃焼炎により
ダイヤモンド析出予定面を加熱する事を特徴とする気相
法ダイヤモンドのコーティング方法。 - 【請求項２】基材が小面積を有するものを多数並べたも
のである請求項１記載の気相法ダイヤモンドのコーティ
ング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20023390A JP2833839B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 気相法ダイヤモンドのコーティング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20023390A JP2833839B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 気相法ダイヤモンドのコーティング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489393A JPH0489393A (ja) | 1992-03-23 |
| JP2833839B2 true JP2833839B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16421026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20023390A Expired - Lifetime JP2833839B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 気相法ダイヤモンドのコーティング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2833839B2 (ja) |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP20023390A patent/JP2833839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0489393A (ja) | 1992-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH01282193A (ja) | 気相法ダイヤモンドの合成法 | |
| KR930003605B1 (ko) | 플라스틱 물체에 탄소필름을 코팅하는 마이크로파 증강 cvd법 및 그 제품 | |
| JP5026794B2 (ja) | 化学蒸着によって形成される自立型炭化ケイ素製品及びそれらを製造するための方法 | |
| US20140004032A1 (en) | Method and apparatus for rapid growth of diamond film | |
| JPWO2005121398A1 (ja) | ダイヤモンド薄膜のコーティング法及びダイヤモンド被覆超硬合金部材 | |
| JPH0382765A (ja) | 微粒および／または等軸粒組織のコーティングを有する物品 | |
| JP2833839B2 (ja) | 気相法ダイヤモンドのコーティング方法 | |
| JP2722724B2 (ja) | ダイヤモンド膜の被覆方法 | |
| JPS6270578A (ja) | パイプ内面のコ−テイング方法 | |
| US5273618A (en) | Apparatus for vapor-phase synthesis of diamond and method for vapor-phase synthesis of diamond | |
| JPH06262525A (ja) | 研削砥石及びその製造方法 | |
| JPS6149390B2 (ja) | ||
| JP2820604B2 (ja) | 気相法ダイヤモンドの合成法及び合成装置 | |
| JP2002037669A (ja) | 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 | |
| JP2833848B2 (ja) | 気相法ダイヤモンドの合成法 | |
| JPH02188496A (ja) | 気相法ダイヤモンドコーティング方法 | |
| JP2754259B2 (ja) | 燃焼炎法透明性ダイヤモンドの合成法 | |
| JPH02192491A (ja) | 気相法ダイヤモンドの合成法 | |
| KR970001005B1 (ko) | 입자상 다이아몬드함유 경질 세라믹 코팅층을 갖는 내마모 제품 및 그의 제조 방법 | |
| Rozbicki et al. | A technique for large area deposition of diamond via combustion flame synthesis | |
| JPH04124272A (ja) | 立方晶窒化ホウ素被覆部材及びその製造方法 | |
| JPS62202898A (ja) | ダイヤモンド膜の製造方法 | |
| JP2835767B2 (ja) | Ｃｖｄ法ダイヤモンド合成法及び合成装置 | |
| JPH0532489A (ja) | プラズマを用いるダイヤモンドの合成法 | |
| JP2752753B2 (ja) | 燃焼炎によるダイヤモンドの合成法 |