JP3156981B2 - Method of forming carbonaceous coating by electrolytic method - Google Patents

Method of forming carbonaceous coating by electrolytic method

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JP3156981B2 JP29402792A JP29402792A JP3156981B2 JP 3156981 B2 JP3156981 B2 JP 3156981B2 JP 29402792 A JP29402792 A JP 29402792A JP 29402792 A JP29402792 A JP 29402792A JP 3156981 B2 JP3156981 B2 JP 3156981B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な電解法による炭
素質被覆の形成方法に関するものである。さらに詳しく
いえば、本発明は、有機化合物を電解することによっ
て、導電性材料表面にダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド
状炭素薄膜又は無定形炭素やグラファイト薄膜を、密着
性よく極めて容易にかつ低いコストで形成させる工業的
方法に関するものである。
The present invention relates to a method for forming a carbonaceous coating by a novel electrolytic method. More specifically, the present invention forms a diamond thin film, a diamond-like carbon thin film or an amorphous carbon or a graphite thin film on a conductive material surface by electrolyzing an organic compound, with good adhesion and extremely easily at low cost. It concerns an industrial process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ダイヤモンドは極めて硬く、高耐
摩耗性を有することから、工業用として、非鉄材料や非
金属材料の切削加工工具、あるいは高耐摩耗性が要求さ
れる耐摩耗工具や、耐摩耗部材などに利用されている。
これらのダイヤモンド工具や耐摩耗部材に用いられるダ
イヤモンド素材としては、例えば天然又は合成単結晶ダ
イヤモンド、焼結体多結晶ダイヤモンドなどを挙げるこ
とができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, diamond is extremely hard and has high wear resistance. For industrial use, cutting tools made of non-ferrous and non-metal materials, wear-resistant tools requiring high wear resistance, Used for wear-resistant members.
Examples of the diamond material used for these diamond tools and wear-resistant members include natural or synthetic single-crystal diamond and sintered polycrystalline diamond.

【0003】さらに、近年気相合成法によるダイヤモン
ド薄膜の合成技術が著しい発展を遂げ、この気相合成法
により、基材表面にダイヤモンド薄膜を形成させ、これ
を種々のダイヤモンド工具や耐摩耗部材に利用すること
が試みられている。
Further, in recent years, a technique for synthesizing a diamond thin film by a vapor phase synthesis method has remarkably developed, and a diamond thin film is formed on a base material surface by the vapor phase synthesis method, and is used for various diamond tools and wear-resistant members. Attempts have been made to use it.

【0004】この気相合成法としては、例えば炭素源を
含む原料ガスを用い、これをプラズマ分解するか、又は
不均等化反応を利用して、ダイヤモンド薄膜を基材表面
に析出させる化学蒸着法(CVD法)、熱陰極PIGガ
ン、冷陰極PIGガン、スパッターガンなどを用いて膜
状ダイヤモンドを基材表面に形成させるイオン化蒸着法
などが知られている。特に、CVD法により、ダイヤモ
ンド薄膜を基材表面に析出させる方法は、他の方法に比
べ、あまり高温を必要とせず、かつ連続操業が容易であ
って工業的に有利であることから、最近注目を浴びてい
る。
[0004] As this gas phase synthesis method, for example, a chemical vapor deposition method is used in which a raw material gas containing a carbon source is plasma-decomposed, or a diamond thin film is deposited on the surface of a substrate by utilizing an uneven reaction. (CVD method), an ionization vapor deposition method of forming a film-like diamond on a substrate surface using a hot cathode PIG gun, a cold cathode PIG gun, a sputter gun, or the like is known. In particular, the method of depositing a diamond thin film on a substrate surface by the CVD method has attracted recent attention because it does not require much high temperature, is easy to continuously operate, and is industrially advantageous as compared with other methods. Is taking a bath.

【0005】このCVD法によりダイヤモンド薄膜を形
成させる方法としては、これまで種々の方法が提案され
ており、例えば2〜30モル%の一酸化炭素及び水素ガ
スを含有する原料ガスを活性化して超硬合金に接触させ
る方法などが開示されている(特開平1−201476
号公報)。しかしながら、このようなCVD法によるダ
イヤモンド薄膜の形成方法においては、他の気相合成法
に比べると比較的低い温度でよいが、それでも800〜
1000℃の基材温度を必要とするため、低融点の銅合
金やマグネシウム合金、アルミニウムなどの基材は使用
できないし、また、鋼やステンレスなどの鉄系材料は炭
素が浸透拡散するため、ダイヤモンド薄膜が形成されに
くく、基材として不適当であるなど、基材の種類が制限
されるのを免れず、一般に超硬合金、ケイ素、タングス
テン、モリブデン、チタン合金などの鉄系以外の高融点
基材が使用されている。さらに、ダイヤモンド薄膜形成
装置が複雑なため製造コストが高くつき、しかも成膜条
件の範囲が狭いなどの欠点があり、工業的方法としては
必ずしも満足しうるものではない。
Various methods have been proposed for forming a diamond thin film by the CVD method. For example, a method of activating a raw material gas containing 2 to 30 mol% of carbon monoxide and hydrogen gas to obtain a super thin film is proposed. A method of contacting with a hard alloy and the like are disclosed (JP-A-1-201476).
No.). However, in such a method of forming a diamond thin film by the CVD method, a relatively low temperature may be used as compared with other vapor phase synthesis methods, but it is still 800 to 800.
Since a base material temperature of 1000 ° C is required, base materials such as low-melting copper alloys, magnesium alloys, and aluminum cannot be used. It is unavoidable that the type of the base material is limited, for example, it is difficult to form a thin film and is unsuitable as a base material. Generally, non-iron based high melting point groups such as cemented carbide, silicon, tungsten, molybdenum, titanium alloy, etc. Wood is used. Further, the production cost is high due to the complexity of the diamond thin film forming apparatus, and furthermore, there are disadvantages such as a narrow range of film forming conditions, which are not always satisfactory as an industrial method.

【0006】他方、無定形炭素やグラファイト薄膜が被
覆された材料は耐食性や潤滑特性などに優れ、工業材料
として有用である。このような無定形炭素やグラファイ
ト薄膜を基材上に形成させる方法としてはCVD法が知
られており、例えば、前記のCVD法によるダイヤモン
ド薄膜の形成において、基材温度をより低くし、かつ炭
素源の濃度をより高くすることによって、基材上に無定
形炭素やグラファイト薄膜が形成される。しかしなが
ら、このようなCVD法による無定形炭素やグラファイ
ト薄膜の形成方法は、前記のCVD法によるダイヤモン
ド薄膜の形成方法の場合と同様に、装置が複雑である
上、被覆面積が制限されるのを免れないなどの欠点を有
し、工業的方法とはいえない。
On the other hand, a material coated with amorphous carbon or a graphite thin film has excellent corrosion resistance and lubricating properties and is useful as an industrial material. As a method of forming such an amorphous carbon or graphite thin film on a base material, a CVD method is known. For example, in forming a diamond thin film by the CVD method, the base material temperature is lowered, and By increasing the concentration of the source, an amorphous carbon or graphite thin film is formed on the substrate. However, such a method of forming an amorphous carbon or graphite thin film by the CVD method has a complicated apparatus and limits the coating area similarly to the above-described method of forming a diamond thin film by the CVD method. It has disadvantages such as unavoidable, and cannot be said to be an industrial method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、基材として鉄系材料はもちろんのこと、
導電性材料であればその融点にあまり関係なく使用する
ことができ、かつCVD法のような複雑な装置を必要と
せず、簡単な装置を用いて安価にダイヤモンド薄膜、ダ
イヤモンド状炭素薄膜又は無定形炭素やグラファイト薄
膜のような炭素質被覆を、基材表面に密着性よく形成さ
せるための工業的方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Under such circumstances, the present invention provides not only iron-based materials but also base materials.
A conductive material can be used irrespective of its melting point, and does not require a complicated device such as a CVD method. It is inexpensive using a simple device and a diamond thin film, a diamond-like carbon thin film or an amorphous material. The purpose of the present invention is to provide an industrial method for forming a carbonaceous coating such as carbon or a graphite thin film on a substrate surface with good adhesion.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するために鋭意研究を重ねた結果、有機化合物含有
水溶液又は液状有機化合物に、電解質あるいは電解質に
特定粒子を添加したものを加え、この中に陰極として被
覆すべき材料を、陽極として対極材料を浸せきし、直流
電解又はパルスによる変調電解を行うことにより、該陰
極材料表面に炭素質被覆が容易に密着性よく形成される
こと、そして電解条件を適宜選ぶことにより、該炭素質
被覆としてダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド状炭素薄膜
又は無定形炭素やグラファイト薄膜を任意に形成しうる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに
至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that an aqueous solution containing an organic compound or a liquid organic compound is added with an electrolyte or an electrolyte obtained by adding specific particles to an electrolyte. By dipping the material to be coated as a cathode therein and the counter electrode material as an anode and performing DC electrolysis or modulation electrolysis by pulse, a carbonaceous coating is easily formed on the surface of the cathode material with good adhesion. And, by appropriately selecting the electrolysis conditions, it has been found that a diamond thin film, a diamond-like carbon thin film or amorphous carbon or a graphite thin film can be arbitrarily formed as the carbonaceous coating, and based on this finding, the present invention has been completed. Reached.

【0009】すなわち、本発明は、有機化合物含有水溶
液又は液状有機化合物に、電解質あるいは電解質に超微
粒子カーボン及びフラーレン粒子の中から選ばれた少な
くとも1種の粒子を添加したものを加え、この中に被覆
すべき材料と対極材料とを浸せきし、前者を陰極、後者
を陽極として直流電解又はパルスによる変調電解を施す
ことを特徴とする炭素質被覆の形成方法を提供するもの
である。
That is, the present invention relates to an aqueous solution containing an organic compound or a liquid organic compound to which an electrolyte or an electrolyte is added with at least one kind of particles selected from ultrafine carbon particles and fullerene particles. An object of the present invention is to provide a method for forming a carbonaceous coating, comprising: immersing a material to be coated and a counter electrode material; and performing DC electrolysis or pulsed modulation electrolysis using the former as a cathode and the latter as an anode.

【0010】本発明方法において用いられる電解液は、
有機化合物含有水溶液又は液状有機化合物に、電解質あ
るいは電解質に超微粒子カーボン(クラスターカーボン
を含む)及びフラーレン(C60、C70等)粒子の中
から選ばれた少なくとも1種の粒子を添加したものを加
えたものであって、該電解質としては、例えば硫酸など
の酸性物質、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの
アルカリ金属の水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、酢酸ナトリウム、
酢酸カリウムなどのアルカリ金属塩などが挙げられる。
[0010] The electrolytic solution used in the method of the present invention comprises:
An organic compound-containing aqueous solution or a liquid organic compound to which an electrolyte or at least one particle selected from ultrafine carbon (including cluster carbon) and fullerene (C 60 , C 70, etc.) particles is added to an electrolyte. In addition, as the electrolyte, for example, acidic substances such as sulfuric acid, hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium chloride, potassium chloride, sodium acetate,
And alkali metal salts such as potassium acetate.

【0011】一方、該有機化合物としては、例えばメチ
ルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、n‐プロピルアルコールなどの一価の低級アルコ
ール、エチレングリコール、プロピレングリコールなど
の二価のアルコール類、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒドなどのアルデヒド類、アセトン、メチルエチルケ
トンなどのケトン類、ジメチルエーテル、メチルエチル
エーテル、ジエチルエーテルなどのエーテル類、エチレ
ンジアミンなどのジアミン類、酢酸ナトリウム、酢酸カ
リウムなどの有機カルボン酸塩などが挙げられ、これら
は1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いて
もよい。
On the other hand, examples of the organic compound include monohydric lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and n-propyl alcohol, dihydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol, formaldehyde, acetaldehyde and the like. Aldehydes, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether and diethyl ether, diamines such as ethylene diamine, and organic carboxylate salts such as sodium acetate and potassium acetate. Species may be used, or two or more may be used in combination.

【0012】本発明においては、該電解液は水溶液の形
で用いてもよいし、液状有機化合物に前記電解質を溶解
した有機溶液の形で用いてもよい。該電解液が水溶液で
ある場合、各成分の含有量については、電解質として酸
性酸化物を用いる場合には通常5〜30重量%の範囲
で、アルカリ金属の水酸化物や塩を用いる場合には通常
0.1〜10重量%の範囲で選ばれる。また、有機化合
物の含有量は通常0.5〜20重量%の範囲で選ばれ
る。さらに、超微粒子カーボンやフラーレン粒子を用い
る場合、その添加量は電解質に対し0.5〜10g/L
の範囲で選ばれる。
In the present invention, the electrolytic solution may be used in the form of an aqueous solution or an organic solution in which the electrolyte is dissolved in a liquid organic compound. When the electrolytic solution is an aqueous solution, the content of each component is usually in the range of 5 to 30% by weight when using an acidic oxide as an electrolyte, and when using an alkali metal hydroxide or salt. Usually, it is selected in the range of 0.1 to 10% by weight. The content of the organic compound is usually selected in the range of 0.5 to 20% by weight. Further, when ultrafine carbon or fullerene particles are used, the amount of addition is 0.5 to 10 g / L with respect to the electrolyte.
Is selected in the range.

【0013】一方、電解液が液状有機化合物を溶媒とす
る有機溶液である場合、電解質の含有量は通常0.5〜
20重量%の範囲で選ばれる。また、超微粒子カーボン
やフラーレン粒子を用いる場合、その添加量は電解質に
対し0.5〜10g/Lの範囲で選ばれる。
On the other hand, when the electrolytic solution is an organic solution using a liquid organic compound as a solvent, the content of the electrolyte is usually 0.5 to
It is selected in the range of 20% by weight. When ultrafine carbon or fullerene particles are used, the amount of addition is selected in the range of 0.5 to 10 g / L with respect to the electrolyte.

【0014】本発明方法において用いられる陽極材料に
ついては、導電性を有し、かつ電解液に侵されないもの
であればよく特に制限されず、例えば炭素材料やフェラ
イトなどが好ましく用いられる。一方、陰極には、被覆
すべき材料が用いられる。この被覆すべき材料について
は、導電性を有し、かつ電解液に侵されず、しかも電解
時における陰極温度に耐えうるものであればよく特に制
限されず、例えば鋼、ステンレス鋼、銅合金、マグネシ
ウム合金、アルミニウム、超硬合金、ケイ素、タングス
テン、モリブデン、チタン合金などが用いられる。
The anode material used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity and is not affected by the electrolyte. For example, a carbon material or ferrite is preferably used. On the other hand, a material to be coated is used for the cathode. The material to be coated is not particularly limited as long as it has conductivity and is not corroded by the electrolytic solution and can withstand the cathode temperature at the time of electrolysis. For example, steel, stainless steel, copper alloy, Magnesium alloy, aluminum, cemented carbide, silicon, tungsten, molybdenum, titanium alloy and the like are used.

【0015】また、炭素質被覆として、ダイヤモンド薄
膜を形成させる場合には、陰極に超硬合金、ケイ素、タ
ングステン、モリブデン、チタン合金などの高融点材料
を用いるのが望ましい。
When a diamond thin film is formed as the carbonaceous coating, it is desirable to use a high melting point material such as a cemented carbide, silicon, tungsten, molybdenum or titanium alloy for the cathode.

【0016】本発明方法においては、まず、図1の本発
明方法の説明図で示すように電解液中に陽極2及び被覆
すべき材料から成る陰極1を浸せきしたのち、該陽極と
陰極との間に直流電圧又はパルス電圧を印加して、直流
電解又はパルスによる変調電解を行う。この際電圧を上
げるのに伴い、順次電解域、不安定域及びアーク放電域
が出現し、通常不安定域において、陰極材料の表面で熱
とプラズマにより、有機化合物と発生水素との反応が起
こり、該陰極材料表面に無定形炭素やグラファイト薄膜
が形成され、一方、アーク放電域においては、通常陰極
材料表面でアーク放電により、有機化合物と発生水素と
の反応が起こり、該陰極材料表面にダイヤモンド薄膜が
形成される。また、不安定域とアーク放電域の中間領域
においては、陰極材料表面にダイヤモンドとグラファイ
トなどの炭素とから成るダイヤモンド状炭素薄膜が形成
される。また、超微粒子カーボンやフラーレンを単独て
あるいは2種以上組み合わせて使用するときには、潤滑
及び耐食性の優れた膜の形成を目的とする場合が多く、
そのためには電解域や不安定域で行われる。
In the method of the present invention, first, an anode 2 and a cathode 1 made of a material to be coated are immersed in an electrolytic solution as shown in FIG. A DC voltage or a pulse voltage is applied in between to perform DC electrolysis or pulse modulated electrolysis. At this time, as the voltage is increased, an electrolytic region, an unstable region and an arc discharge region appear sequentially, and in the unstable region, a reaction between the organic compound and the generated hydrogen occurs by heat and plasma on the surface of the cathode material. An amorphous carbon or graphite thin film is formed on the surface of the cathode material, while in the arc discharge region, the reaction between the organic compound and the generated hydrogen usually occurs by arc discharge on the surface of the cathode material, and diamond is formed on the surface of the cathode material. A thin film is formed. In the intermediate region between the unstable region and the arc discharge region, a diamond-like carbon thin film made of diamond and carbon such as graphite is formed on the surface of the cathode material. In addition, when using ultrafine carbon or fullerene alone or in combination of two or more, it is often intended to form a film having excellent lubrication and corrosion resistance,
For that purpose, it is performed in an electrolytic region or an unstable region.

【0017】図2に、この際の電流と電圧との関係、電
流と時間との関係、陰極面の温度と電圧との関係及び陰
極面の温度と時間との関係をそれぞれグラフ(イ)、
(ロ)、(ハ)及び(ニ)で示す。また、図3に、この
際の電解域、不安定域及びアーク放電域における陰極材
料表面の加熱状態を、それぞれ説明図(イ)、(ロ)及
び(ハ)で示す。
FIG. 2 is a graph (a) showing the relationship between the current and the voltage, the relationship between the current and the time, the relationship between the temperature and the voltage of the cathode surface, and the relationship between the temperature and the time of the cathode surface.
(B), (c) and (d). In addition, FIG. 3 shows the heating states of the cathode material surface in the electrolytic region, the unstable region and the arc discharge region in this case with explanatory diagrams (a), (b) and (c), respectively.

【0018】本発明方法における電解においては、アー
ク放電域を出現させる電圧は数百ボルトまででよいの
で、本発明方法は工業的に実施するのに有利である。ま
た、電解条件領域を調節することにより、被覆すべき材
料表面にダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドとグラファイ
トなどの炭素が微細に混合したダイヤモンド状炭素薄
膜、あるいは無定形炭素やグラファイト薄膜を適宜形成
させることができる。
In the electrolysis according to the method of the present invention, the voltage at which the arc discharge region appears may be up to several hundred volts, so that the method of the present invention is advantageous for industrial implementation. In addition, by adjusting the electrolysis condition region, a diamond thin film, a diamond-like carbon thin film in which carbon such as diamond and graphite are finely mixed, or an amorphous carbon or graphite thin film can be appropriately formed on the surface of a material to be coated. .

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明方法によると、電解法によって極
めて簡単に、かつ低いコストで導電性材料表面にその材
料の種類に応じてダイヤモンド薄膜、ダイヤモンド状炭
素薄膜又は無定形炭素やグラファイト薄膜あるいは超伝
導膜を密着性よく形成させることができる。ダイヤモン
ド薄膜やダイヤモンド状炭素薄膜が設けられた材料は、
例えば非鉄材料や非金属材料の切削加工工具、あるいは
高耐摩耗性が要求される耐摩耗工具や耐摩耗部材などと
して有用であり、一方、無定形炭素やグラファイト薄膜
が設けられた材料は、例えば耐食部材や潤滑性が要求さ
れる部材などとして有用である。
According to the method of the present invention, a diamond thin film, a diamond-like carbon thin film, an amorphous carbon or a graphite thin film, or an ultra-thin film is formed on the surface of a conductive material very easily and at low cost by an electrolytic method. A conductive film can be formed with good adhesion. Materials provided with a diamond thin film or a diamond-like carbon thin film are:
For example, it is useful as a cutting tool made of a non-ferrous material or a non-metal material, or as a wear-resistant tool or a wear-resistant member required to have high wear resistance.On the other hand, a material provided with amorphous carbon or a graphite thin film is, for example, It is useful as a corrosion-resistant member or a member requiring lubricity.

【0020】[0020]

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0021】実施例1 電解液として、水酸化ナトリウム1重量%及びエチレン
ジアミン5重量%を含有する水溶液を、陽極として炭素
板を、陰極としてステンレス鋼板を用い、直流電解を行
った。この際の電流‐電圧曲線を図4に示す。
Example 1 DC electrolysis was performed using an aqueous solution containing 1% by weight of sodium hydroxide and 5% by weight of ethylenediamine as an electrolytic solution, a carbon plate as an anode, and a stainless steel plate as a cathode. FIG. 4 shows a current-voltage curve at this time.

【0022】なお、この図4で示される傾向は、エチレ
ンジアミンの代わりにエチルアルコール、アセトアルデ
ヒド、アセトン、エチレングリコール及び酢酸カリウム
をそれぞれ5重量%濃度になるように用いた場合も同様
であった。
The tendency shown in FIG. 4 is the same when ethyl alcohol, acetaldehyde, acetone, ethylene glycol and potassium acetate are used in a concentration of 5% by weight instead of ethylenediamine.

【0023】また、20V、40V、60V、80V及
び140Vの各電位で5分間保持した際の陰極のステン
レス鋼板の温度を図5に示す。
FIG. 5 shows the temperature of the stainless steel plate of the cathode when each of the cathodes was maintained at each potential of 20 V, 40 V, 60 V, 80 V and 140 V for 5 minutes.

【0024】さらに、それぞれの各電位において形成さ
れた被膜を表面分析法であるXPS(X‐ray Ph
toelectron Spectroscopy)に
より評価した結果、C/Sスペクトルは20Vと60V
がグラファイトのスペクトル及び80Vと140Vでは
グラファイトとダイヤモンドとが混合したダイヤモンド
状炭素のスペクトルと一致していた。
Further, the coating film formed at each potential was analyzed by XPS (X-ray Ph
The C / S spectrum was evaluated at 20 V and 60 V as a result of evaluation by T.Electron Spectroscopy.
However, at 80 V and 140 V, the spectrum of graphite and the spectrum of diamond-like carbon in which graphite and diamond were mixed were in agreement.

【0025】また、陰極としてタングステン板及びモリ
ブデン板を用いた場合、直流電位が60VまではC/S
スペクトルはステンレス鋼板の場合と同様であった。さ
らに、180Vのアーク放電領域で形成された被膜はダ
イヤモンドのスペクトルと一致していた。
When a tungsten plate and a molybdenum plate are used as the cathode, the C / S
The spectrum was similar to that of the stainless steel plate. Further, the coating formed in the 180V arc discharge region was consistent with the spectrum of diamond.

【0026】実施例2 水酸化ナトリウム1重量%及びエチレンジアミン5重量
%を含有する水溶液からなる電解液に、これに対しフラ
ーレンを15〜20重量%含有する超微粒子を1g/L
の割合で添加したものを用い、陽極としてグラフアイト
板を、陰極として銅板を用いたこと以外は実施例1と同
様にして10Vで10分間直流電解を行ったところ、約
0.5μm厚のカーボン膜が形成された。この皮膜につ
いてはセロテープによる剥離は何ら認められず密着性に
優れ、また鋼との摩擦係数は0.02〜0.03の値を
示した。
Example 2 1 g / L of ultrafine particles containing 15 to 20% by weight of fullerene was added to an electrolyte consisting of an aqueous solution containing 1% by weight of sodium hydroxide and 5% by weight of ethylenediamine.
Was subjected to DC electrolysis at 10 V for 10 minutes in the same manner as in Example 1 except that a graphite plate was used as an anode and a copper plate was used as a cathode. A film was formed. This film was excellent in adhesion without any peeling by cellophane tape, and exhibited a coefficient of friction with steel of 0.02 to 0.03.

【0027】実施例3 水酸化カリウム1重量%及びエチレンジアミン5重量%
を含有する水溶液からなる電解液に、フラーレン(C
60)を1g/Lの割合で添加し、アルミナセラミック
ス上に銀鏡反応によって銀を被覆した。この試料に30
V、20分の電解で2μm厚のフラーレン膜を形成さ
せ、超伝導特性を測定したところ、超伝導臨界温度(T
c)18Kを得た。
Example 3 1% by weight of potassium hydroxide and 5% by weight of ethylenediamine
Fullerene (C
60 ) was added at a rate of 1 g / L, and silver was coated on the alumina ceramics by a silver mirror reaction. 30
V, a 2 μm thick fullerene film was formed by electrolysis for 20 minutes, and the superconducting characteristics were measured.
c) 18K was obtained.

【0028】実施例4 代表的な酸性酸化物である硫酸を20重量%及びエチレ
ングリコールを3重量%の割合で含有する水溶液を調製
した。
Example 4 An aqueous solution containing 20% by weight of sulfuric acid and 3% by weight of ethylene glycol, which are typical acidic oxides, was prepared.

【0029】次に、電解液として前記水溶液を陽極とし
て黒鉛板を、陰極としてアルミニウム板を用い、直流電
圧40V、電流密度2A/dmの条件で電解したとこ
ろ、陰極のアルミニウム板上に粗面状の炭素膜が形成さ
れた。さらに、前記と同じ電解液を用い、パルス電源に
よって100A/dmの電流密度及びDuty30〜
80%で電解したところ、厚さ0.5〜1.0μmの黒
色の色彩を有するち密で平滑な被膜が形成された。この
被膜の摩擦係数をダイヤモンド針(R=120°)を用
いて測定したところ0.2であり、アルミニウム板の
0.5に比べてはるかに小さかった。
Next, the electrolytic solution was electrolyzed under the conditions of a DC voltage of 40 V and a current density of 2 A / dm 2 using a graphite plate as an anode, the above aqueous solution as an anode, and an aluminum plate as a cathode. A carbon film was formed. Furthermore, using the same electrolyte solution and the pulse power supply by 100A / dm 2 of current density and Duty30~
Upon electrolysis at 80%, a dense and smooth coating having a black color of 0.5 to 1.0 μm in thickness was formed. The coefficient of friction of this film was measured using a diamond needle (R = 120 °) and was 0.2, which was much smaller than 0.5 of the aluminum plate.

【0030】実施例5 水酸化ナトリウムと水酸化カリウム及び5重量%のエチ
レンジアミンを含有する温度50℃、pH13の水溶液
から成る電解液を用い、かつ陽極として黒鉛板を、陰極
としてマグネシウム合金板を用いて、直流電圧60V、
電流密度2A/dm、30分間の条件で電解を行い、
陰極のマグネシウム合金板上に2μm厚の炭素膜を形成
させた。この炭素膜を被覆させたマグネシウム板を5重
量%の塩化ナトリウム水溶液中に浸せきして、その耐食
性試験を行ったところ、20日間錆が発生しなかった。
Example 5 An electrolytic solution comprising an aqueous solution containing sodium hydroxide, potassium hydroxide and 5% by weight of ethylenediamine and having a temperature of 50 ° C. and a pH of 13 was used, a graphite plate was used as an anode, and a magnesium alloy plate was used as a cathode. And DC voltage 60V,
Electrolysis is performed at a current density of 2 A / dm 2 for 30 minutes.
A carbon film having a thickness of 2 μm was formed on the magnesium alloy plate of the cathode. The magnesium plate coated with the carbon film was immersed in a 5% by weight aqueous solution of sodium chloride and subjected to a corrosion resistance test. As a result, no rust was generated for 20 days.

【0031】一方、炭素膜を設けてないマグネシウム合
金板について、前記と同様の耐食性試験を行ったとこ
ろ、浸せき後1時間で表面から水素ガスの発生が認めら
れ、錆が発生した。
On the other hand, when a magnesium alloy plate having no carbon film was subjected to the same corrosion resistance test as above, hydrogen gas was generated from the surface one hour after immersion, and rust was generated.

【0032】実施例6 実施例5の電解液に、フラーレン(C60)を1g/L
添加したものを用い、電解条件を直流電圧40V、電流
密度1A/dm、15分間としたこと以外は実施例5
と同様にして陽極板上に2μm厚の炭素膜を形成させ
た。この炭素膜を被覆させたマグネシウム板の耐食性
は、実施例4の場合と同様のものであった。
EXAMPLE 6 1 g / L fullerene (C 60 ) was added to the electrolyte solution of Example 5.
Example 5 was repeated, except that the electrolysis conditions were DC voltage 40 V, current density 1 A / dm 2 , and 15 minutes.
In the same manner as in the above, a carbon film having a thickness of 2 μm was formed on the anode plate. The corrosion resistance of the magnesium plate coated with the carbon film was the same as in Example 4.

【0033】実施例7 エチレングリコールに、塩化ナトリウムを全重量に基づ
き5重量%の割合で添加して得られた電解液を用い、か
つ陽極として黒鉛板を、陰極として鋼製プレス型材(S
KD11材)を用いて直流電解を行い、陰極の鋼製プレ
ス型材の表面に厚さ1〜2μmのダイヤモンド状炭素膜
を形成させた。
Example 7 An electrolytic solution obtained by adding sodium chloride to ethylene glycol at a ratio of 5% by weight based on the total weight was used, a graphite plate was used as an anode, and a steel press die (S) was used as a cathode.
DC electrolysis was performed using KD11) to form a diamond-like carbon film having a thickness of 1 to 2 μm on the surface of the steel stamped material of the cathode.

【0034】このようにしてダイヤモンド状炭素膜が形
成されたプレス型材は、被膜を施さないプレス型材に比
べて5倍の寿命を有していた。
The press die having the diamond-like carbon film formed in this way had a life five times longer than the press die having no coating.

【0035】なお、塩化ナトリウムの代わりに酢酸カリ
ウムを5重量%の割合で添加した電解液を用いても、同
様にダイヤモンド状炭素膜の形成は可能であった。
It should be noted that a diamond-like carbon film could be similarly formed by using an electrolytic solution to which potassium acetate was added at a ratio of 5% by weight instead of sodium chloride.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明方法説明図。FIG. 1 is a diagram illustrating the method of the present invention.

【図2】 本発明の電解における電流と電圧との関係
(イ)、電流と時間との関係(ロ)、陰極温度と電圧と
の関係(ハ)及び陰極温度と時間との関係(ニ)を示す
グラフ。
FIG. 2 shows the relationship between current and voltage in the electrolysis of the present invention (a), the relationship between current and time (b), the relationship between cathode temperature and voltage (c), and the relationship between cathode temperature and time (d). A graph showing.

【図3】 本発明の電解において、電解域(イ)、不安
定域(ロ)及びアーク放電域(ハ)における陰極表面の
加熱状態を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a heating state of a cathode surface in an electrolysis region (a), an unstable region (b), and an arc discharge region (c) in the electrolysis of the present invention.

【図4】 実施例1における直流電圧と電流密度との関
係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a DC voltage and a current density in the first embodiment.

【図5】 実施例1における直流電圧と陰極温度との関
係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a DC voltage and a cathode temperature in Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 陰極(被覆すべき材料) 2 陽極 1 Cathode (material to be coated) 2 Anode

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 有機化合物含有水溶液又は液状有機化合
物に電解質を加え、この中に被覆すべき材料と対極材料
とを浸せきし、前者を陰極、後者を陽極として直流電解
又はパルスによる変調電解を施すことを特徴とする炭素
質被覆の形成方法。
1. An electrolyte is added to an organic compound-containing aqueous solution or a liquid organic compound, a material to be coated and a counter electrode material are immersed therein, and DC electrolysis or pulsed modulation electrolysis is performed using the former as a cathode and the latter as an anode. A method for forming a carbonaceous coating, comprising:
【請求項2】 有機化合物含有水溶液又は液状有機化合
物に、電解質に超微粒子カーボン及びフラーレン粒子の
中から選ばれた少なくとも1種の粒子を添加したものを
加え、この中に被覆すべき材料と対極材料とを浸せき
し、前者を陰極、後者を陽極として直流電解又はパルス
による変調電解を施すことを特徴とする炭素質被覆の形
成方法。
2. An organic compound-containing aqueous solution or a liquid organic compound to which an electrolyte is added with at least one particle selected from ultrafine carbon particles and fullerene particles, and a material to be coated therein and a counter electrode. A method for forming a carbonaceous coating, comprising immersing a material and subjecting the former to a cathode and the latter to an anode to perform DC electrolysis or pulse-based modulation electrolysis.
【請求項3】 炭素質被覆がダイヤモンド薄膜又はダイ
ヤモンド状炭素から成る請求項1又は2記載の方法。
3. The method of claim 1 wherein the carbonaceous coating comprises a diamond film or diamond-like carbon.
【請求項4】 炭素質被覆が無定形炭素又はグラファイ
トから成る請求項1又は2記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the carbonaceous coating comprises amorphous carbon or graphite.
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