JP3260156B2 - ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 - Google Patents
ダイヤモンド類被覆部材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイヤモンド類被覆部材
の製造方法に関し、さらに詳しく言うと、基材とこれを
被覆するダイヤモンド類膜との密着性に優れ、優れた耐
久性を発揮し、使用寿命が著しく改善された、例えば、
摺動部品や切削工具等に有用なダイヤモンド類被覆部材
を容易に製造することのできる方法に関する。
の製造方法に関し、さらに詳しく言うと、基材とこれを
被覆するダイヤモンド類膜との密着性に優れ、優れた耐
久性を発揮し、使用寿命が著しく改善された、例えば、
摺動部品や切削工具等に有用なダイヤモンド類被覆部材
を容易に製造することのできる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、高い表面硬度と耐摩耗性とを
要求される切削工具、研削工具および研磨工具等の工具
類や機械部品等の耐摩耗部材に、硬度や耐摩耗性などの
点で著しく優れたダイヤモンドが利用されている。たと
えば、一般に、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等の気相法によるダ
イヤモンド合成技術を利用し、工具類や耐摩耗部材等の
基材の表面にダイヤモンド類を析出させてダイヤモンド
類被膜を形成させる方法が知られている。このようにダ
イヤモンド類被膜で基材を被覆することにより、工具類
や耐摩耗部材に高度の表面硬度と耐摩耗性とを付与する
ことができるのである。
要求される切削工具、研削工具および研磨工具等の工具
類や機械部品等の耐摩耗部材に、硬度や耐摩耗性などの
点で著しく優れたダイヤモンドが利用されている。たと
えば、一般に、ＣＶＤ法やＰＶＤ法等の気相法によるダ
イヤモンド合成技術を利用し、工具類や耐摩耗部材等の
基材の表面にダイヤモンド類を析出させてダイヤモンド
類被膜を形成させる方法が知られている。このようにダ
イヤモンド類被膜で基材を被覆することにより、工具類
や耐摩耗部材に高度の表面硬度と耐摩耗性とを付与する
ことができるのである。
【０００３】しかしながら、基材の表面とダイヤモンド
類被膜とは、一般に密着性が悪い。それゆえ、この密着
性を向上させるために様々な提案がなされている。例え
ば、特開昭６０−２０８４７３号公報には、基材とダイ
ヤモンド類被膜との間に金属の炭化物や窒化物、ホウ素
化合物からなる中間層を設ける方法が示されている。し
かしながら、この方法においては、実用上十分な密着性
が得られるには至っていない。
類被膜とは、一般に密着性が悪い。それゆえ、この密着
性を向上させるために様々な提案がなされている。例え
ば、特開昭６０−２０８４７３号公報には、基材とダイ
ヤモンド類被膜との間に金属の炭化物や窒化物、ホウ素
化合物からなる中間層を設ける方法が示されている。し
かしながら、この方法においては、実用上十分な密着性
が得られるには至っていない。
【０００４】また、特開昭６２−４７４８０号公報にお
いては、サーメットからなる基材の表面を酸処理して金
属成分を除去しておく方法が提案されている。しかしな
がら、この方法においては、基材表面が脆くなるという
欠点がある。さらに、特開平１−２４６３６１号公報に
は、サ−メット製の基材を真空中で熱処理した後ダイヤ
モンド被覆をすることによって密着性を向上させている
が、未だ密着性が実用上、十分に大であるとは言い難
い。
いては、サーメットからなる基材の表面を酸処理して金
属成分を除去しておく方法が提案されている。しかしな
がら、この方法においては、基材表面が脆くなるという
欠点がある。さらに、特開平１−２４６３６１号公報に
は、サ−メット製の基材を真空中で熱処理した後ダイヤ
モンド被覆をすることによって密着性を向上させている
が、未だ密着性が実用上、十分に大であるとは言い難
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の方法で
は、基材の表面とダイヤモンド膜との密着性が低く、被
覆したダイヤモンド類膜が剥離しやすいので、ダイヤモ
ンド類被覆部材を用いた切削工具や研磨工具等の寿命が
十分ではないという問題がある。本発明の目的は、前記
従来の問題点を解消することにある。すなわち、本発明
の目的は、基材とこれを被覆するダイヤモンド類膜との
密着性に優れ、優れた耐久性を発揮し、使用寿命が著し
く改善されたダイヤモンド類被覆部材を、容易に製造す
ることのできる方法を提供することにある。
は、基材の表面とダイヤモンド膜との密着性が低く、被
覆したダイヤモンド類膜が剥離しやすいので、ダイヤモ
ンド類被覆部材を用いた切削工具や研磨工具等の寿命が
十分ではないという問題がある。本発明の目的は、前記
従来の問題点を解消することにある。すなわち、本発明
の目的は、基材とこれを被覆するダイヤモンド類膜との
密着性に優れ、優れた耐久性を発揮し、使用寿命が著し
く改善されたダイヤモンド類被覆部材を、容易に製造す
ることのできる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、サ−メット製の基材を、加圧下、不活性ガ
ス雰囲気中にて、１，２００以上１，６００℃未満で熱
処理した後、気相法により、前記基材表面にダイヤモン
ド類膜を形成することを特徴とするダイヤモンド類被覆
部材の製造方法である。
の本発明は、サ−メット製の基材を、加圧下、不活性ガ
ス雰囲気中にて、１，２００以上１，６００℃未満で熱
処理した後、気相法により、前記基材表面にダイヤモン
ド類膜を形成することを特徴とするダイヤモンド類被覆
部材の製造方法である。
【０００７】以下に、本発明の方法について詳細に説明
する。本発明の方法において使用される前記基材は、サ
−メット製の基材であることが好ましい。
する。本発明の方法において使用される前記基材は、サ
−メット製の基材であることが好ましい。
【０００８】本発明に用いられるサ−メット材として
は、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｚｒ、Ｈｆ等の炭化物および窒化物に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｆｅ等の金属を燒結助材として含有している
サ−メット材を挙げることができ、一般にサ−メット材
として知られているものであれば、特に制限なく用いる
ことができる。
は、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｚｒ、Ｈｆ等の炭化物および窒化物に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｆｅ等の金属を燒結助材として含有している
サ−メット材を挙げることができ、一般にサ−メット材
として知られているものであれば、特に制限なく用いる
ことができる。
【０００９】具体例としては、ＷＣ、Ｍｏ2 Ｃ、Ｃｒ3
Ｃ2 、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＶＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＴａＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、
Ｔａ（Ｃ，Ｏ）、Ｔｉ（Ｃ，Ｏ）、Ｔｉ（Ｎ，Ｏ）、
（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，
Ｏ）、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ）等
に、燒結助材としてＣｏおよび／またはＮｉや、Ｃｏお
よび／またはＮｉの他にＣｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を含有した
もの等を挙げることができる。これらの中でも、炭化チ
タン、炭化タングステンおよび窒化チタン系のサ−メッ
トが好適に使用される。特に好ましいものとしては、Ｔ
ｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ等にＮｉを燒結助材として用い
たサ−メット材を挙げることができる。
Ｃ2 、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＶＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｈｆ
Ｃ、ＴａＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、
Ｔａ（Ｃ，Ｏ）、Ｔｉ（Ｃ，Ｏ）、Ｔｉ（Ｎ，Ｏ）、
（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ）Ｃ、（Ｗ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，
Ｏ）、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ）等
に、燒結助材としてＣｏおよび／またはＮｉや、Ｃｏお
よび／またはＮｉの他にＣｒ，Ｍｏ，Ｆｅ等を含有した
もの等を挙げることができる。これらの中でも、炭化チ
タン、炭化タングステンおよび窒化チタン系のサ−メッ
トが好適に使用される。特に好ましいものとしては、Ｔ
ｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ等にＮｉを燒結助材として用い
たサ−メット材を挙げることができる。
【００１０】本発明の方法に使用される基材において
は、上述のものであれば特に限定はなく、市販されてい
るものを使用することができる。また、市販されていな
いものを使用する場合においては、従来から公知の焼結
方法に従って得ることができる。
は、上述のものであれば特に限定はなく、市販されてい
るものを使用することができる。また、市販されていな
いものを使用する場合においては、従来から公知の焼結
方法に従って得ることができる。
【００１１】本発明の方法で使用する基材の形状につい
ては、特に制限はない。前記基材は、例えば、上記燒結
に際して予め所望の形状にしておいてから燒結をするこ
とができるし、あるいは、前記燒結後、必要に応じて所
望の形状に加工して、本発明のダイヤモンド類被覆部材
の基材として用いることができる。
ては、特に制限はない。前記基材は、例えば、上記燒結
に際して予め所望の形状にしておいてから燒結をするこ
とができるし、あるいは、前記燒結後、必要に応じて所
望の形状に加工して、本発明のダイヤモンド類被覆部材
の基材として用いることができる。
【００１２】本発明の方法においては、前記サ−メット
製の基材にダイヤモンド類膜を被覆する前に、前記基材
を、加圧下、不活性ガス雰囲気中にて特定の高温加熱条
件下で処理し、前記基材の表面を改質する。上記不活性
ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガ
ス、キセノンガス等の希ガス等を挙げることができる。
そのなかでも特にアルゴンガスを好適に使用することが
できる。また、上記不活性ガスとしては、窒素ガスを挙
げることができる。さらに、上記希ガスと窒素ガスとの
混合ガスを挙げることができる。
製の基材にダイヤモンド類膜を被覆する前に、前記基材
を、加圧下、不活性ガス雰囲気中にて特定の高温加熱条
件下で処理し、前記基材の表面を改質する。上記不活性
ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガ
ス、キセノンガス等の希ガス等を挙げることができる。
そのなかでも特にアルゴンガスを好適に使用することが
できる。また、上記不活性ガスとしては、窒素ガスを挙
げることができる。さらに、上記希ガスと窒素ガスとの
混合ガスを挙げることができる。
【００１３】上記圧力としては、１〜３，０００気圧
（ゲージ圧）が好ましい。圧力が１気圧（ゲージ圧）よ
りも低い場合には、前記基材の表面が望ましい形に改良
されない。また、圧力が３，０００気圧（ゲージ圧）を
超えても、３，０００気圧（ゲージ圧）で行なった場合
に得られる効果に比べてそれ以上の効果が得られない。
（ゲージ圧）が好ましい。圧力が１気圧（ゲージ圧）よ
りも低い場合には、前記基材の表面が望ましい形に改良
されない。また、圧力が３，０００気圧（ゲージ圧）を
超えても、３，０００気圧（ゲージ圧）で行なった場合
に得られる効果に比べてそれ以上の効果が得られない。
【００１４】上記温度としては、通常、１，２００以上
１，６００℃未満が好ましく、特に好ましくは、１，３
００〜１，４５０℃である。温度が上記の範囲外の場合
には、前記基材の表面が望ましい形状に改良されない。
温度が低過ぎると本発明の効果が得られない。また、温
度が高すぎると基材が変形する等の好ましくない現象が
起きる。熱処理をする時間としては、通常、１分間〜５
００分間が好ましく、特に好ましいのは、１５分〜３０
０分である。熱処理をする時間が１分間未満の場合には
前記基材の表面の改質が不十分になる。また、熱処理を
する時間が５００分間を越えた場合には、表面の改質が
進みすぎるので、前記基板の表面において凹凸が増大
し、また、前記基板に含有されている成分の蒸発により
前記基板の変形を招く危険性を伴うので、好ましくな
い。
１，６００℃未満が好ましく、特に好ましくは、１，３
００〜１，４５０℃である。温度が上記の範囲外の場合
には、前記基材の表面が望ましい形状に改良されない。
温度が低過ぎると本発明の効果が得られない。また、温
度が高すぎると基材が変形する等の好ましくない現象が
起きる。熱処理をする時間としては、通常、１分間〜５
００分間が好ましく、特に好ましいのは、１５分〜３０
０分である。熱処理をする時間が１分間未満の場合には
前記基材の表面の改質が不十分になる。また、熱処理を
する時間が５００分間を越えた場合には、表面の改質が
進みすぎるので、前記基板の表面において凹凸が増大
し、また、前記基板に含有されている成分の蒸発により
前記基板の変形を招く危険性を伴うので、好ましくな
い。
【００１５】熱処理の温度および時間は、通常、１，３
００℃で数時間から１，４５０℃で十数分程度である
が、基材の材質や種類により決定することができる。
００℃で数時間から１，４５０℃で十数分程度である
が、基材の材質や種類により決定することができる。
【００１６】本願発明の方法においては、上述の熱処理
をすることにより、前記基材の表面に、０．１〜５μｍ
ほどの角柱あるいは円柱状等の凹凸が生成する。すなわ
ち、前記基材の表面には、微細な凹凸もしくは表面細孔
が形成されるのである。このように微細な凹凸もしくは
表面細孔を有した基材の表面にダイヤモンド類の薄膜を
形成させると、形成されたダイヤモンドの微細粒子が、
その凹凸もしくは表面細孔に貫入する形でダイヤモンド
類膜が形成されるのである。その結果、ダイヤモンド類
膜が剥離しにくくなるのである。したがって、上記のよ
うに、サ−メット製の基材を使用し、その基材の表面を
上記のように高温高圧下で熱処理することにより、ダイ
ヤモンド類膜とサ−メット製の基材表面との密着性を向
上させることができるのである。
をすることにより、前記基材の表面に、０．１〜５μｍ
ほどの角柱あるいは円柱状等の凹凸が生成する。すなわ
ち、前記基材の表面には、微細な凹凸もしくは表面細孔
が形成されるのである。このように微細な凹凸もしくは
表面細孔を有した基材の表面にダイヤモンド類の薄膜を
形成させると、形成されたダイヤモンドの微細粒子が、
その凹凸もしくは表面細孔に貫入する形でダイヤモンド
類膜が形成されるのである。その結果、ダイヤモンド類
膜が剥離しにくくなるのである。したがって、上記のよ
うに、サ−メット製の基材を使用し、その基材の表面を
上記のように高温高圧下で熱処理することにより、ダイ
ヤモンド類膜とサ−メット製の基材表面との密着性を向
上させることができるのである。
【００１７】本願発明においては、上記のようにして熱
処理された基材の表面上に、ダイヤンモンド類の薄膜を
被覆する。ここでいうダイヤモンド類とは、ダイヤモン
ドの他に、ダイヤモンド状炭素を一部において含有する
ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素を含む。ダイヤ
モンド類膜の形成方法としては、従来から各種の方法が
知られており、特に限定はないが、本発明の方法におい
ては、以下に示すように、炭素源ガスを使用する気相合
成法を好適に採用することができる。
処理された基材の表面上に、ダイヤンモンド類の薄膜を
被覆する。ここでいうダイヤモンド類とは、ダイヤモン
ドの他に、ダイヤモンド状炭素を一部において含有する
ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素を含む。ダイヤ
モンド類膜の形成方法としては、従来から各種の方法が
知られており、特に限定はないが、本発明の方法におい
ては、以下に示すように、炭素源ガスを使用する気相合
成法を好適に採用することができる。
【００１８】上記炭素源ガスとしては、例えば、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン等のパラフィン系炭化水
素；エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン系
炭化水素；アセチレン、アリレン等のアセチレン系炭化
水素；ブタジエン、アレン等のジオレフィン系炭化水
素；シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、
シクロヘキサン等の脂環式炭化水素；シクロブタジエ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳
香族炭化水素；アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェ
ノン等のケトン類；メタノール、エタノール等のアルコ
ール類；このほかの含酸素炭化水素；トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類；このほかの含窒素
炭化水素；炭酸ガス、一酸化炭素、過酸化炭素；さら
に、単体ではないが、ガソリン等の消防法危険物第４
類、第１類、ケロシン、テレピン油、しょうのう油等の
第２石油類、重油等の第３石油類、ギヤー油、シリンダ
ー油等の第４石油類も使用することができる。また前記
各種の化合物を混合して使用することもできる。
ン、エタン、プロパン、ブタン等のパラフィン系炭化水
素；エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン系
炭化水素；アセチレン、アリレン等のアセチレン系炭化
水素；ブタジエン、アレン等のジオレフィン系炭化水
素；シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、
シクロヘキサン等の脂環式炭化水素；シクロブタジエ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳
香族炭化水素；アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェ
ノン等のケトン類；メタノール、エタノール等のアルコ
ール類；このほかの含酸素炭化水素；トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類；このほかの含窒素
炭化水素；炭酸ガス、一酸化炭素、過酸化炭素；さら
に、単体ではないが、ガソリン等の消防法危険物第４
類、第１類、ケロシン、テレピン油、しょうのう油等の
第２石油類、重油等の第３石油類、ギヤー油、シリンダ
ー油等の第４石油類も使用することができる。また前記
各種の化合物を混合して使用することもできる。
【００１９】これらの中でも、好ましいのはメタン、エ
タン、プロパン等のパラフィン系炭化水素、エタノー
ル、メタノール等のアルコール類、アセトン、ベンゾフ
ェノン等のケトン類、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン等のアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素であり、特に
一酸化炭素が好ましい。なお、これらは一種単独で用い
ても良く、二種以上を混合ガス等として併用してもよ
い。また、これらは水素等の活性ガスやヘリウム、アル
ゴン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性ガスと混合し
て用いても良い。
タン、プロパン等のパラフィン系炭化水素、エタノー
ル、メタノール等のアルコール類、アセトン、ベンゾフ
ェノン等のケトン類、トリメチルアミン、トリエチルア
ミン等のアミン類、炭酸ガス、一酸化炭素であり、特に
一酸化炭素が好ましい。なお、これらは一種単独で用い
ても良く、二種以上を混合ガス等として併用してもよ
い。また、これらは水素等の活性ガスやヘリウム、アル
ゴン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性ガスと混合し
て用いても良い。
【００２０】前記ダイヤモンド類膜の形成には、公知の
方法、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＰＣＶＤ法、ある
いはこれらを組み合わせた方法等、各種のダイヤモンド
類薄膜気相合成法を使用することができ、これらの中で
も、通常、ＥＡＣＶＤ法を含めた各種の熱フィラメント
法、熱プラズマ法を含めた各種の直流プラズマＣＶＤ
法、熱プラズマ法を含めたマイクロ波プラズマＣＶＤ法
等を好適に使用することができる。
方法、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、ＰＣＶＤ法、ある
いはこれらを組み合わせた方法等、各種のダイヤモンド
類薄膜気相合成法を使用することができ、これらの中で
も、通常、ＥＡＣＶＤ法を含めた各種の熱フィラメント
法、熱プラズマ法を含めた各種の直流プラズマＣＶＤ
法、熱プラズマ法を含めたマイクロ波プラズマＣＶＤ法
等を好適に使用することができる。
【００２１】ダイヤモンド類膜の形成条件としては、特
に制限はなく、前記の気相合成法に通常用いられる反応
条件を適用することができる。例えば、反応圧力として
は、通常、１０-6〜１０3 Ｔｏｒｒが好ましく、特に１
〜８００Ｔｏｒｒの範囲内であるのが好ましい。反応圧
力が１０-6Ｔｏｒｒよりも低い場合には、ダイヤモンド
類膜の形成速度が遅くなることがある。また、１０3 Ｔ
ｏｒｒより高い場合には、１０3 Ｔｏｒｒの時に得られ
る効果に比べて、それ以上の効果がない。
に制限はなく、前記の気相合成法に通常用いられる反応
条件を適用することができる。例えば、反応圧力として
は、通常、１０-6〜１０3 Ｔｏｒｒが好ましく、特に１
〜８００Ｔｏｒｒの範囲内であるのが好ましい。反応圧
力が１０-6Ｔｏｒｒよりも低い場合には、ダイヤモンド
類膜の形成速度が遅くなることがある。また、１０3 Ｔ
ｏｒｒより高い場合には、１０3 Ｔｏｒｒの時に得られ
る効果に比べて、それ以上の効果がない。
【００２２】前記基板の表面温度としては、前記原料ガ
スの活性化手段等により異なるので、一概に規定するこ
とはできないが、通常、３００〜１，０００℃、好まし
くは、４５０〜９５０℃の範囲内にするのがよい。この
温度が３００℃よりも低い場合には、結晶性のダイヤモ
ンド類膜の形成が不十分になることがある。また、温度
が１，０００℃を超える場合においては、形成されたダ
イヤモンド類膜のエッチングが生じ易くなる。
スの活性化手段等により異なるので、一概に規定するこ
とはできないが、通常、３００〜１，０００℃、好まし
くは、４５０〜９５０℃の範囲内にするのがよい。この
温度が３００℃よりも低い場合には、結晶性のダイヤモ
ンド類膜の形成が不十分になることがある。また、温度
が１，０００℃を超える場合においては、形成されたダ
イヤモンド類膜のエッチングが生じ易くなる。
【００２３】反応時間としては、特に限定はなく、ダイ
ヤモンド類膜が所望の厚みとなるように、ダイヤモンド
類膜の形成速度に応じて適宜に設定するのが好ましい。
前記基材の表面に形成させるダイヤモンド類膜の厚み
は、ダイヤモンド類被覆部材の使用目的等により異なる
ので一律に定めることはできないが、通常は１μｍ以
上、好ましくは、２μｍ以上、さらに好ましくは、２〜
１０μｍにするのが適当である。ダイヤモンド類膜が薄
すぎる場合には、基材の表面を十分に被覆することがで
きないことがある。また、厚すぎる場合には、ダイヤモ
ンド類膜が、内部に蓄積される応力等の歪みにより剥離
してしまう場合がある。
ヤモンド類膜が所望の厚みとなるように、ダイヤモンド
類膜の形成速度に応じて適宜に設定するのが好ましい。
前記基材の表面に形成させるダイヤモンド類膜の厚み
は、ダイヤモンド類被覆部材の使用目的等により異なる
ので一律に定めることはできないが、通常は１μｍ以
上、好ましくは、２μｍ以上、さらに好ましくは、２〜
１０μｍにするのが適当である。ダイヤモンド類膜が薄
すぎる場合には、基材の表面を十分に被覆することがで
きないことがある。また、厚すぎる場合には、ダイヤモ
ンド類膜が、内部に蓄積される応力等の歪みにより剥離
してしまう場合がある。
【００２４】以上のようにして、本発明の方法により、
ダイヤモンド類被覆部材を製造することができる。本発
明のダイヤモンド類被覆部材は、サ−メット材に密着性
よくダイヤモンド類膜が被覆されるので、優れた耐久性
を発揮し、使用寿命が著しく改善され、例えば、摺動部
品や切削工具等に有用である。
ダイヤモンド類被覆部材を製造することができる。本発
明のダイヤモンド類被覆部材は、サ−メット材に密着性
よくダイヤモンド類膜が被覆されるので、優れた耐久性
を発揮し、使用寿命が著しく改善され、例えば、摺動部
品や切削工具等に有用である。
【００２５】
【実施例】次に本発明の実施例および比較例を示し、本
発明についてさらに具体的に説明する。
発明についてさらに具体的に説明する。
【００２６】（実施例１〜８）基材として、炭化タング
ステンおよび窒化チタン系のサ−メットで作成した厚さ
１ｍｍ、一片が１２．７ｍｍの基材（実施例１〜８の各
基材の基材組成は、表１に示したとおりである）を用
い、これを表１に示された条件下で熱処理した。
ステンおよび窒化チタン系のサ−メットで作成した厚さ
１ｍｍ、一片が１２．７ｍｍの基材（実施例１〜８の各
基材の基材組成は、表１に示したとおりである）を用
い、これを表１に示された条件下で熱処理した。
【００２７】次に、この熱処理済みの基板を、ダイヤモ
ンド合成反応管内の基板支持台に載せ、一酸化炭素ガス
を３０容量％含有する一酸化炭素ガスと水素ガスとの混
合ガスを反応管に流通させた。その後、周波数２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を導入して、プラズマＣＶＤ法によ
るダイヤモンドの形成を行なった。なお、反応管内の圧
力は４０ｔｏｒｒ、基板の温度は９００℃であり、５時
間かけて反応を行なった。その結果、膜厚１０μｍのダ
イヤモンド膜が基材の表面上に形成された。得られたダ
イヤモンド類膜被覆部材につき、インデンテーション法
により、ダイヤモンド膜と基板の表面との密着性を評価
した。なお、インデンテーション法による評価方法と
は、半球形またはピラミッド形に整形されたダイヤモン
ドの圧子を評価対象物である試料に押し当てて試料の表
面を変形させ、変形後における試料の状態を観察し、試
料の密着性を評価する方法である。本願実施例において
は試料がダイヤモンド類膜被覆部材なので、基板にピラ
ミッド形の圧子を適当な荷重で押し込んで基板を変形さ
せ、基板が元の状態よりも盛り上がっている部分につい
て観察する。この部分においては、変形した基板がその
表面に形成されているダイヤモンド類膜を押しあげるこ
とになるので、ダイヤモンド類膜と基板との密着性が悪
い場合にはダイヤモンド類膜が基板から剥離する部分の
面積が大きくなるのである。したがって、剥離したダイ
ヤモンド類薄膜の面積の大小を測定することにより、基
板とその表面に形成されたダイヤモンド類膜との密着性
の良し悪しを評価することができる。
ンド合成反応管内の基板支持台に載せ、一酸化炭素ガス
を３０容量％含有する一酸化炭素ガスと水素ガスとの混
合ガスを反応管に流通させた。その後、周波数２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を導入して、プラズマＣＶＤ法によ
るダイヤモンドの形成を行なった。なお、反応管内の圧
力は４０ｔｏｒｒ、基板の温度は９００℃であり、５時
間かけて反応を行なった。その結果、膜厚１０μｍのダ
イヤモンド膜が基材の表面上に形成された。得られたダ
イヤモンド類膜被覆部材につき、インデンテーション法
により、ダイヤモンド膜と基板の表面との密着性を評価
した。なお、インデンテーション法による評価方法と
は、半球形またはピラミッド形に整形されたダイヤモン
ドの圧子を評価対象物である試料に押し当てて試料の表
面を変形させ、変形後における試料の状態を観察し、試
料の密着性を評価する方法である。本願実施例において
は試料がダイヤモンド類膜被覆部材なので、基板にピラ
ミッド形の圧子を適当な荷重で押し込んで基板を変形さ
せ、基板が元の状態よりも盛り上がっている部分につい
て観察する。この部分においては、変形した基板がその
表面に形成されているダイヤモンド類膜を押しあげるこ
とになるので、ダイヤモンド類膜と基板との密着性が悪
い場合にはダイヤモンド類膜が基板から剥離する部分の
面積が大きくなるのである。したがって、剥離したダイ
ヤモンド類薄膜の面積の大小を測定することにより、基
板とその表面に形成されたダイヤモンド類膜との密着性
の良し悪しを評価することができる。
【００２８】本願実施例においては、測定条件として
は、ビッカース圧子への荷重を３０ｋｇ・ｆとし、該圧
子によるダイヤモンド類薄膜の剥離面積（ｍｍ2 ）を求
め、この測定値により、密着性の大小を評価した。その
結果を表１に示す。表１に示されるように、実施例１〜
８のいずれの場合も剥離面積は０．０５ｍｍ2 であり、
ダイヤモンド膜と基板の表面との密着性は大きかった。
は、ビッカース圧子への荷重を３０ｋｇ・ｆとし、該圧
子によるダイヤモンド類薄膜の剥離面積（ｍｍ2 ）を求
め、この測定値により、密着性の大小を評価した。その
結果を表１に示す。表１に示されるように、実施例１〜
８のいずれの場合も剥離面積は０．０５ｍｍ2 であり、
ダイヤモンド膜と基板の表面との密着性は大きかった。
【００２９】（比較例１〜３）基材の熱処理条件を表１
のとおりに変更した他は、実施例１〜８と同様にして、
ダイヤモンド類膜被覆部材を得た。得られたダイヤモン
ド類膜被覆部材につき、実施例１〜８と同様にしてダイ
ヤモンド膜と基板の表面との密着性を評価した。その結
果を、表１に示す。
のとおりに変更した他は、実施例１〜８と同様にして、
ダイヤモンド類膜被覆部材を得た。得られたダイヤモン
ド類膜被覆部材につき、実施例１〜８と同様にしてダイ
ヤモンド膜と基板の表面との密着性を評価した。その結
果を、表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】本発明の方法によると、ダイヤモンド類
膜を被覆しようとする基材として、サ−メット製の基材
を使用し、ダイヤモンド類膜を被覆する前に予めこの基
材の表面を熱処理することにより、基材の表面とダイヤ
モンド類膜との密着性を著しく改善することができ、摺
動部品や、切削工具、超硬工具、耐摩耗性工具等に使用
したとき、高い性能と耐久性を発揮することのできる寿
命の長いダイヤモンド類被覆部材を提供することができ
る。
膜を被覆しようとする基材として、サ−メット製の基材
を使用し、ダイヤモンド類膜を被覆する前に予めこの基
材の表面を熱処理することにより、基材の表面とダイヤ
モンド類膜との密着性を著しく改善することができ、摺
動部品や、切削工具、超硬工具、耐摩耗性工具等に使用
したとき、高い性能と耐久性を発揮することのできる寿
命の長いダイヤモンド類被覆部材を提供することができ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C30B 29/04 B23B 27/00 - 29/34 B23P 15/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 サ−メット製の基材を、加圧下、不活性
ガス雰囲気中にて、１，２００以上１，６００℃未満で
熱処理した後、気相法により、前記基材表面にダイヤモ
ンド類膜を形成することを特徴とするダイヤモンド類被
覆部材の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930700522A KR930701638A (ko) | 1991-06-24 | 1990-06-24 | 다이어몬드류 피복부재 및 그 제조방법 |
| JP03105592A JP3260156B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 |
| PCT/JP1992/000804 WO1993000454A1 (en) | 1991-06-24 | 1992-06-24 | Diamond-covered member and production thereof |
| EP19920912845 EP0549801A4 (en) | 1991-06-24 | 1992-06-24 | Diamond-covered member and production thereof |
| TW81105100A TW234112B (ja) | 1991-06-24 | 1992-06-29 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03105592A JP3260156B2 (ja) | 1992-02-18 | 1992-02-18 | ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230655A JPH05230655A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3260156B2 true JP3260156B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=12320802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03105592A Expired - Fee Related JP3260156B2 (ja) | 1991-06-24 | 1992-02-18 | ダイヤモンド類被覆部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260156B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0656587A (ja) * | 1992-08-05 | 1994-03-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンド被覆硬質材料 |
| JP5099026B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2012-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド膜の選択的形成方法及びｃｍｐパッドコンディショナー |
| JP5099027B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2012-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | ダイヤモンド膜の選択的形成方法及びｃｍｐパッドコンディショナー |
| TWI462799B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-12-01 | Shinhan Diamond Ind Co Ltd | 化學機械研磨墊調節器及其製造方法 |
-
1992
- 1992-02-18 JP JP03105592A patent/JP3260156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05230655A (ja) | 1993-09-07 |
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