JP4990959B2 - Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same - Google Patents
Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP4990959B2 JP4990959B2 JP2009283008A JP2009283008A JP4990959B2 JP 4990959 B2 JP4990959 B2 JP 4990959B2 JP 2009283008 A JP2009283008 A JP 2009283008A JP 2009283008 A JP2009283008 A JP 2009283008A JP 4990959 B2 JP4990959 B2 JP 4990959B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- dlc
- dlc film
- thick film
- heat treatment
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
Description
本発明は、厚膜DLC被覆部材とその製造方法に関し、特に、成膜後のDLC膜を熱処理することによって、このDLC膜の機械的、化学的および/または電気的諸性質を改質してなる部材と、この部材の有利な製造方法についての提案である。 The present invention relates to a thick film DLC covering member and a method for manufacturing the same, and in particular, by modifying the mechanical, chemical and / or electrical properties of the DLC film by heat-treating the DLC film after film formation. And a proposal for an advantageous manufacturing method for this member.
近年、炭化水素系ガスを成膜材料として、主に炭素と水素とからなる硬質膜の被覆処理法が実用化され、多くの産業分野において利用されている。この炭素と水素を主成分とする硬質膜は、アモルファスながらダイヤモンド構造(SP3構造)とグラファイト構造(SP2構造)とが混在したものであって、ダイヤモンドライクカーボン、所謂、DLCと呼ばれている。 In recent years, a coating method for a hard film mainly composed of carbon and hydrogen has been put into practical use using a hydrocarbon-based gas as a film forming material, and is used in many industrial fields. This hard film containing carbon and hydrogen as main components is a mixture of amorphous diamond structure (SP3 structure) and graphite structure (SP2 structure), and is called diamond-like carbon, so-called DLC.
このDLCの膜は、硬質で低い摩擦係数を有することから、当初は耐摩耗性を必要とする切削工具類や摺動部材、回転部材の表面に施工されていたが、最近では、その他の産業分野における表面処理皮膜としても採用されている。 Since this DLC film is hard and has a low coefficient of friction, it was initially applied to the surfaces of cutting tools, sliding members, and rotating members that require wear resistance. It is also used as a surface treatment film in the field.
例えば、このDLC膜は、無気孔の状態に成膜されたものだと、酸やアルカリあるいはハロゲン化合物などに対して卓越した耐食性を発揮するため、半導体加工装置用部材の耐食性向上や、これらの部材の酸、純水による洗浄に対する良好な汚染物質の除去機能を備えた皮膜などとして利用されている(特許文献1〜7)。 For example, when the DLC film is formed in a non-porous state, it exhibits excellent corrosion resistance against acids, alkalis, halogen compounds, and the like. It is used as a film having a good function of removing contaminants with respect to cleaning of the member with acid and pure water (Patent Documents 1 to 7).
また、DLC膜のCとHからなる構造にFを結合させたCF2基およびCF3基を付与することによって、皮膜に一段と高い潤滑性と親水性を付与する技術(特許文献8〜15)が開示され、これらの技術は、磁気ディスクや医療用器材の分野で利用されている。さらに、DLC膜の優れた滑り特性は、樹脂形成用金型の表面処理のために適用されている(特許文献16、17)。 Further, a technique for imparting higher lubricity and hydrophilicity to the film by imparting CF 2 group and CF 3 group in which F is bonded to the structure of C and H of the DLC film (Patent Documents 8 to 15) These technologies are used in the fields of magnetic disks and medical equipment. Furthermore, the excellent slip characteristic of the DLC film is applied for the surface treatment of the resin forming mold (Patent Documents 16 and 17).
一方、DLC膜を形成するための方法や、その装置の開発研究も精力的に行われ、最近では、イオン化蒸着法やアークイオンプレーティング法、高周波・高電圧パルス重畳型成膜法、プラズマブースター法、プラズマCVD法などのDLC膜形成方法とそのための装置が開発されている。これらの方法によって形成されるDLC膜は、アモルファス状の、硬質で耐摩耗性に優れた皮膜になる点では共通している。しかし、複雑な形状を有する被処理体に対して均一に成膜できるか否かについては差があり、課題が残っていた。ただし、これらの形成方法のうち、高周波・高電圧パルス重畳型のプラズマCVD方法は、膜厚の均等な被覆形成性能を有し、初期残留応力の小さいDLC膜の形成が可能になったことから、新しい適用分野の開拓に貢献している。 On the other hand, research and development of DLC film formation methods and apparatus have been conducted energetically. Recently, ionization deposition method, arc ion plating method, high frequency / high voltage pulse superposition type deposition method, plasma booster A DLC film forming method such as a plasma CVD method and an apparatus therefor have been developed. The DLC films formed by these methods are common in that they are amorphous, hard, and excellent in wear resistance. However, there is a difference in whether or not a film to be processed having a complicated shape can be uniformly formed, and a problem remains. However, among these forming methods, the high-frequency / high-voltage pulse superposition type plasma CVD method has the ability to form a coating with a uniform film thickness and can form a DLC film with a small initial residual stress. , Contributing to the development of new application fields.
発明者等は、高周波・高電圧パルス重畳型プラズマCVD法(以下、「プラズマCVD法と略記」する)の適用により、従来DLC皮膜の膜質や硬度、摩擦係数などの機械的特性の改良、適用範囲の拡大により、汎用的な工学分野への展開を進めてきた。その結果、上記プラズマCVD法の適用によって形成されたDLC膜は、残留応力が小さく、硬さこそ他の方法で得られるDLC膜に比較して低いものの、複雑形状の部材に対しても、均一なDLC膜を形成する上で有効である。例えば、この技術は、半導体加工装置用部材への耐食・耐プラズマ・エロージョン性(特許文献18〜20)や溶射皮膜の開口気孔への充填(特許文献21、22)、ポンプインペラー、圧縮機翼などの防食・防汚対策(特許文献23〜26)などの付与を目的とした技術に応用できる。
The inventors have improved and applied mechanical properties such as film quality, hardness, and friction coefficient of conventional DLC films by applying a high-frequency / high-voltage pulse superposition type plasma CVD method (hereinafter abbreviated as “plasma CVD method”). The expansion of the scope has promoted the development of general-purpose engineering fields. As a result, the DLC film formed by the application of the above plasma CVD method has a small residual stress and a hardness lower than that of the DLC film obtained by other methods, but it is uniform even for a member having a complicated shape. This is effective in forming a simple DLC film. For example, this technique includes corrosion resistance, plasma resistance, erosion resistance (Patent Documents 18 to 20) to members for semiconductor processing devices, filling of open pores of a sprayed coating (
次に、本発明の技術に属する他の先行特許文献としては、特許文献27に開示のものがある。この技術は、アモルファス状DLC膜の表面に存在するC−Hx結合(x=1、2、3)を、ガスイオンボンバード処理によって減少させて、摩擦係数を低減させる方法であって、DLC膜を真空中またはガス雰囲気中で熱処理することが開示されている。この技術は、DLC膜表面の摩擦抵抗の低減を目的としており、そのため、DLC膜の表面から0.01〜0.1μm程度の厚さを除去したり、DLC膜表面のC−Hx結合の減少を目的としているものである。ただし、この技術は、極めて限定されたDLC膜の改質に止まっており、DLC膜全体の機械的、電気的および化学的性質を改質するための技術ではない。 Next, as another prior patent document belonging to the technology of the present invention, there is one disclosed in Patent Document 27. This technique is a method for reducing the coefficient of friction by reducing C—Hx bonds (x = 1, 2, 3) existing on the surface of an amorphous DLC film by gas ion bombardment treatment. It is disclosed to heat-treat in vacuum or in a gas atmosphere. This technique is aimed at reducing the frictional resistance on the surface of the DLC film. For this reason, the thickness of about 0.01 to 0.1 μm is removed from the surface of the DLC film, or the C—Hx bond on the surface of the DLC film is reduced. It is aimed at. However, this technique is limited to the extremely limited modification of the DLC film, and is not a technique for modifying the mechanical, electrical, and chemical properties of the entire DLC film.
従来のDLC膜の諸性質は、成膜プロセスや成膜条件、成膜原料である炭化水素ガスの種類によって決定されている。このため、DLC膜を形成したとしても、すべての分野、例えば、このDLC膜に何らかの加工を施すような分野においても、十分な機能を発揮するものにはなっておらず、用途によっては、多様な要求特性の一部が満足できず使用できないことがある。即ち、
(a)成膜後にDLC皮膜の残留応力を変化させたい場合、
(b)硬さに代表されるDLC皮膜の機械的性質を、成膜後に変化させたい場合、
(c)電気抵抗値で代表されるDLC膜の電気特性を変化させたい場合、
(d)DLC膜の表面摩擦抵抗値のみならず、摺動環境下における凝着特性を変化させたい場合、
(e)DLC膜の密着性を変化させたい場合、
などの要求特性を、成膜後のDLC膜を対象として、これらの要求特性を常に満足させる方法については、未だに実用化されていないのが実情である。
Various properties of a conventional DLC film are determined by the film forming process, film forming conditions, and the type of hydrocarbon gas that is a film forming raw material. For this reason, even if a DLC film is formed, it does not exhibit a sufficient function in all fields, for example, a field in which some processing is performed on the DLC film. Some of the required characteristics cannot be satisfied and cannot be used. That is,
(A) To change the residual stress of the DLC film after film formation,
(B) When it is desired to change the mechanical properties of the DLC film represented by hardness after film formation,
(C) When it is desired to change the electrical characteristics of the DLC film represented by the electrical resistance value,
(D) When it is desired to change not only the surface frictional resistance value of the DLC film but also the adhesion characteristics under a sliding environment,
(E) To change the adhesion of the DLC film,
As for the method of always satisfying the required characteristics such as these for the DLC film after the film formation, the actual situation is that it has not been put into practical use yet.
そこで、本発明は、従来技術によって成膜されたDLC膜の諸性質を、それぞれの用途における要求特性などに応じて、2次的処理によって改質して用途適性を向上させてなるDLC被覆部材の提供とそれの有利な製造方法を提案することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a DLC coated member in which various properties of a DLC film formed by a conventional technique are modified by a secondary treatment according to required characteristics in each application to improve application suitability. And to propose an advantageous manufacturing method thereof.
前記課題を解決するため、本発明では、所定の条件で成膜されたDLC膜に、所定の熱処理を施すことによって、DLC皮膜の特性を、2次的に改質する技術を提案するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a technique for secondarily modifying the characteristics of a DLC film by subjecting a DLC film formed under a predetermined condition to a predetermined heat treatment. is there.
なお、本発明では、
(1)DLC膜を、酸素ガス中、空気中、不活性ガス中または真空中のいずれか1以上の雰囲気中で熱処理する。
(2)上記熱処理を行うことによって、DLC膜を構成する主要成分の炭素と水素の結合力を増加させたり、水素ガスの離脱反応などによって誘発されるDLC膜の機械的、電気的および化学的性質を、2次的に変化させて改質する。
(3)上記熱処理は、温度が高くなればなるほど速くなって、膜の改質特性も大きく変化するが、処理温度を必要以上に高くすると、DLC本来の機能を消失するので、DLC膜の加熱温度と膜の変化を調査して、許容し得る熱処理の最高温度と処理時間を設定する。
ことなどが重要である。
In the present invention,
(1) The DLC film is heat-treated in one or more atmospheres in oxygen gas, air, inert gas, or vacuum.
(2) By performing the heat treatment, the mechanical, electrical, and chemical properties of the DLC film are increased by increasing the bonding force between carbon and hydrogen, which are the main components constituting the DLC film, and by the desorption reaction of hydrogen gas. The property is modified by secondary change.
(3) The heat treatment becomes faster as the temperature becomes higher and the film reforming characteristics change greatly. However, if the treatment temperature is increased more than necessary, the original function of DLC is lost. Investigate changes in temperature and film and set the maximum allowable heat treatment temperature and treatment time.
That is important.
このような知見の下に開発した本発明は、基材の表面に、膜厚が3μm超のプラズマCVD法によって形成された厚膜DLCを被覆してなる部材において、この厚膜DLCは、水素が13〜30原子%、残部が炭素である超微粒子の堆積層であって、初期残留応力が1.0GPa未満のものを成膜温度以上〜550℃以下の温度で、0.1〜30時間の条件で行う熱処理によって、残留応力が1.0GPa以上、硬さ(Hv)が700〜2800の熱処理DLC膜としたものであることを特徴とする厚膜DLC被覆部材である。 The present invention developed based on such knowledge is a member obtained by coating a thick film DLC formed by a plasma CVD method having a film thickness of more than 3 μm on the surface of a substrate. Is a deposited layer of ultrafine particles having a carbon content of 13 to 30 atomic% and the balance being carbon, and an initial residual stress of less than 1.0 GPa at a temperature not lower than the film forming temperature and not higher than 550 ° C. for 0.1 to 30 hours. by heat treatment carried out in conditions, residual stress than 1.0 GPa, a thick DLC coating member, wherein the hardness (Hv) is obtained by heat treatment DL C film 700-2800.
また、本発明は、基材の表面にラズマCVD法によって形成された、膜厚が3μm超、水素が13〜30原子%で残部が炭素である超微粒子の堆積層からなる初期残留応力が1.0GPa未満の厚膜DLCを、初期残留応力が1.0GPa未満のものを、成膜温度以上〜550℃以下の温度で、0.1〜30時間の熱処理を施すことにより、残留応力が1.0GPa以上、硬さ(Hv)が700〜2800の熱処理DLC膜とすることを特徴とする厚膜DLC被覆部材の製造方法である。 Further, the present invention has an initial residual stress of 1 formed by a deposition layer of ultrafine particles having a film thickness of more than 3 μm, hydrogen of 13 to 30 atomic%, and the balance being carbon, which is formed on the surface of the substrate by a plasma CVD method. When a thick film DLC of less than 0.0 GPa and an initial residual stress of less than 1.0 GPa are subjected to a heat treatment for 0.1 to 30 hours at a temperature not lower than the film forming temperature and not higher than 550 ° C., the residual stress becomes 1 It is a manufacturing method of the thick film DLC covering member characterized by making it the heat treatment DLC film of 0.0 GPa or more and hardness (Hv) of 700-2800.
本発明においては、特に、
(1)前記熱処理後厚膜DLCは、その表面に、レーザビーム熱源もしくは電子ビーム熱源が照射される被加工膜であること、
(2)前記基材は、金属、非金属のいずれかである無機質化合物または非金属の有機質化合物であること、
(3)厚膜DLCの前記熱処理は、酸素ガス中、空気中、不活性ガス中および真空中から選ばれるいずれか一種以上の雰囲気中で行うこと、
(4)前記熱処理後厚膜DLCは、その表面が、レーザビーム熱源もしくは電子ビーム熱源が照射される被加工膜であること、
が、上記の解決手段として採用することが望ましい。
In the present invention, in particular,
(1) The post-heat treatment thick film DLC is a film to be processed whose surface is irradiated with a laser beam heat source or an electron beam heat source,
(2) The base material is an inorganic compound or a nonmetallic organic compound that is either a metal or a nonmetal,
(3) The heat treatment of the thick film DLC is performed in one or more atmospheres selected from oxygen gas, air, inert gas, and vacuum,
(4) The post-heat treatment thick film DLC has a surface to be processed that is irradiated with a laser beam heat source or an electron beam heat source,
However, it is desirable to adopt as the above solution.
本発明は、前記のように構成された場合、次のような効果が期待できる。
(1)成膜後の厚膜DLCを対象として所定の熱処理を行うことによって、膜の特性を被加工膜としての適性に合うように2次的に変化させることができる。即ち、成膜直後の未処理DLC被覆部材は、硬さや摩擦係数、電気的性質あるいは耐食性などの諸性質が大きく改善され、DLC被覆部材としての用途が拡がる。特に、たとえDLC膜の用途および特性が、DLC膜の製造プロセス、条件、原料などによって予め決定されているような場合であっても、本発明方法に従えば、該DLC膜の諸性質を熱処理によって大幅に変えることができるので、適用分野の拡大とともに、DLC膜の諸性質を用途に適したものに改質することができるようになる。
(2)DLC膜の熱処理は、酸素ガス中や大気中、不活性ガス中、真空中のいずれでも可能であるうえ、熱処理の温度もDLC膜の分解温度以下(約550℃)という低温下で、しかも処理時間も約30時間以内に処理することができるので、生産性に富み、経済的である。
(3)熱処理後厚膜DLCは、レーザビーム熱源によって彫刻溝とすることが容易で、耐摩耗性に優れたDLC膜の上に直接形成されたものになるため、溝が形崩れすることなく、その溝形状を長期間にわたって正確に維持し得るので、寿命の長いインプリント用部材などとして用いることが可能である。
When the present invention is configured as described above, the following effects can be expected.
(1) By performing a predetermined heat treatment on the thick film DLC after film formation, the characteristics of the film can be secondarily changed to suit the suitability as a film to be processed. That is, the untreated DLC coated member immediately after film formation is greatly improved in various properties such as hardness, friction coefficient, electrical properties, and corrosion resistance, and the use as a DLC coated member is expanded. In particular, even if the use and characteristics of the DLC film are predetermined by the manufacturing process, conditions, raw materials, etc. of the DLC film, according to the method of the present invention, the properties of the DLC film are heat treated. Thus, the properties of the DLC film can be modified to suit the application as the application field expands.
(2) The heat treatment of the DLC film can be performed in oxygen gas, air, inert gas, or vacuum, and the temperature of the heat treatment is also a low temperature below the decomposition temperature of the DLC film (about 550 ° C.). Moreover, since the processing time can be processed within about 30 hours, it is rich in productivity and economical.
(3) Since the thick film DLC after heat treatment can be easily formed into a sculpture groove by a laser beam heat source and is formed directly on the DLC film having excellent wear resistance, the groove does not lose its shape. Since the groove shape can be accurately maintained over a long period of time, it can be used as an imprint member having a long life.
図1は、基材表面にDLC膜を直接、またはアンダーコートを介して間接的に被覆形成し、次いで、熱処理を施し、その後、皮膜表面に加工を施す一連の工程例を示したものである。以下、この工程例の順序に従って、本発明製造方法と本発明部材とを具体的に説明する。 FIG. 1 shows a series of process examples in which a DLC film is formed on a substrate surface directly or indirectly through an undercoat, followed by heat treatment, and then processing on the film surface. . Hereinafter, according to the order of this process example, the manufacturing method of the present invention and the member of the present invention will be specifically described.
(1)DLC膜を被覆するための基材
DLC膜を被覆形成するための基材としては、下記のものが推奨される。
(a)金属基材:金属基材としては、普通鋼、Crを含むステンレス鋼や耐熱鋼などの特殊鋼、Ni基合金やCo基合金の他、AlやTi、Nb、Ta、Si、WならびにMoなどの金属やこれらの合金などを用いることができる。
(b)無機質の非金属基材:非金属基材としては、炭素やグラファイト、石英、ガラス、炭化物、珪化物、窒化物などの焼結体および薄膜などを用いることができる。
(c)有機質基材:有機質基材としては、フェノールやメラミン、エポキシ、ポリウレタン、シリコーンなどの熱硬化性樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル・ニトリル、ブタジエンなどの熱可塑性樹脂、天然および合成ゴムなどを用いることができる。
(1) Substrate for coating a DLC film The following are recommended as a substrate for coating a DLC film.
(A) Metal base material: As the metal base material, Al, Ti, Nb, Ta, Si, W other than ordinary steel, special steel such as stainless steel including Cr and heat-resistant steel, Ni base alloy and Co base alloy In addition, metals such as Mo and alloys thereof can be used.
(B) Inorganic non-metallic substrate: As the non-metallic substrate, sintered bodies such as carbon, graphite, quartz, glass, carbide, silicide and nitride, and thin films can be used.
(C) Organic base materials: Organic base materials include phenol, melamine, epoxy, polyurethane, silicone and other thermosetting resins, polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylic nitrile, butadiene and other thermoplastic resins, natural and synthetic rubbers Etc. can be used.
なお、Niおよびその合金、Cuおよびその合金などの基材や非金属基材、有機質基材の一部には、DLC膜との密着性が乏しい傾向があるが、このような基材については、予め、これらの基材の表面に、アンダーコートとして、電気めっき法や化学めっき法(無電解めっき法)、CVD法、PVD法などによって、CrやNb、Ta、Siなどの金属・合金またはこれらの金属の炭化物などの薄膜を、0.1〜3μmの厚さに被覆形成することが望ましい。これらのアンダーコートは、基材と良好な密着性を発揮するとともに、アンダーコートの表面に施工するDLC膜とも強い密着性を示すからである。これらのアンダーコートの厚さは、これが0.1μmより薄いと、均等な厚さにするのが困難であり、一方、3μmより厚いアンダーコートは、長時間を必要とするうえ、余り厚くしても、その効果が飽和することになる。 Note that some of the base materials such as Ni and its alloys, Cu and its alloys, non-metal base materials, and organic base materials tend to have poor adhesion to the DLC film. In advance, a metal / alloy such as Cr, Nb, Ta, Si, or the like by electroplating, chemical plating (electroless plating), CVD, PVD, etc. It is desirable to coat these metal carbide thin films to a thickness of 0.1 to 3 μm. This is because these undercoats exhibit good adhesion to the substrate and also show strong adhesion to the DLC film applied on the surface of the undercoat. If the thickness of these undercoats is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain a uniform thickness. On the other hand, an undercoat thicker than 3 μm requires a long time and is too thick. However, the effect will be saturated.
ただし、前記有機質基材については、耐熱性が低いため、後述する熱処理を200℃以上の温度で行うとき、基材自体の劣化が問題となることが考えられる。この場合でも、発明者等の知見によると、180℃以下の熱処理であれば、基材の劣化よりもDLC皮膜による改質効果の方が大きいことを知見しているので、該有機質基材を対象とする場合には、180℃以下の熱処理が推奨される。 However, since the organic base material has low heat resistance, it is considered that deterioration of the base material itself becomes a problem when heat treatment described later is performed at a temperature of 200 ° C. or higher. Even in this case, according to the knowledge of the inventors, it is known that if the heat treatment is 180 ° C. or less, the modification effect by the DLC film is greater than the deterioration of the substrate. When it is targeted, heat treatment at 180 ° C. or lower is recommended.
(2)DLC膜の被覆形成方法
基材(アンダーコートつき基材を含む)表面へのDLC膜の形成方法としては、プラズマCVD法やイオン化蒸着法、アークイオンプレーティング法、プラズマブースタ法などの方法が知られている。そして、形成されるDLC膜の性質は、被覆形成の方法やその条件によって異なるのが普通である。一般に、DLC膜は、硬さや表面摩擦係数の小さいものを製造しようとした場合、成膜時の残留応力が大きくなる傾向がある。従って、もしDLC膜を厚く成長させようとすると、皮膜内部の残留応力値が大きくなり、時として基材との接合力よりも大きくなって、皮膜が基材から剥離することがあった。発明者らの経験によると、硬質のDLC膜の最大厚さは3μm未満にとどまっている。ここで言う硬質のDLC膜の硬さは、Hv:3000以上のものである。
(2) DLC film coating formation method As a method of forming a DLC film on the surface of a substrate (including a substrate with an undercoat), a plasma CVD method, an ionized vapor deposition method, an arc ion plating method, a plasma booster method, etc. The method is known. The properties of the DLC film to be formed usually vary depending on the coating formation method and its conditions. In general, when an attempt is made to manufacture a DLC film having a low hardness or a low surface friction coefficient, the residual stress during film formation tends to increase. Therefore, if an attempt is made to grow the DLC film thick, the residual stress value inside the film increases, sometimes it becomes greater than the bonding force with the substrate, and the film may peel off from the substrate. According to the inventors' experience, the maximum thickness of the hard DLC film is less than 3 μm. Here, the hardness of the hard DLC film is Hv: 3000 or more.
しかし、水素含有量を比較的多く含有するDLC膜は、膜の硬さが若干小さくなるものの、残留応力値は抑制される傾向があり、そのため厚膜の形成が容易になる。発明者らの実験によると、水素含有量を13〜30at%の範囲に制御すると、成膜に時間がかかるものの80μm程度の厚膜の形成が可能である。そのため、こうした厚膜DLCの場合、その表面を研磨したり、レーザビーム熱源を照射して彫刻加工などを施したりすることができるようになる。なお、本発明方法は、残留応力の小さい厚膜DLCを形成する場合に好適に利用できる。 However, although the DLC film containing a relatively large amount of hydrogen has a slightly reduced film hardness, the residual stress value tends to be suppressed, so that a thick film can be easily formed. According to the experiments by the inventors, when the hydrogen content is controlled within the range of 13 to 30 at%, a thick film of about 80 μm can be formed although it takes time to form the film. Therefore, in the case of such a thick film DLC, the surface thereof can be polished or engraved by irradiating a laser beam heat source. The method of the present invention can be suitably used when a thick film DLC having a small residual stress is formed.
以下、本発明に係る厚膜DLCの膜を形成するのに適した成膜方法について説明する。以下に説明する方法は、本発明者らが提案した特開2008−231520号公報に開示の方法と同種の技術であって、成膜時に素材(被処理基材)を処理容器(対極)に対して、相対的に負の電位に維持しつつ気相状態の炭化水素のラジカル、分子イオンなどの正に帯電したものを電気化学的に基材表面に引き付け、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状の固形物微粒子をその表面に析出させる技術であって、このような現象を効果的に実行するため、高周波とプラズマを重畳させる形式のプラズマCVD法と呼ばれている技術である。 Hereinafter, a film forming method suitable for forming the thick film DLC film according to the present invention will be described. The method described below is a technique similar to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-231520 proposed by the present inventors, and a material (substrate to be processed) is used as a processing container (counter electrode) during film formation. In contrast, while maintaining a relatively negative potential, positively charged hydrocarbon radicals and molecular ions in the gas phase are electrochemically attracted to the substrate surface, and finally carbon and hydrogen are attracted. A technology that deposits amorphous solid fine particles as the main component on the surface, and in order to effectively execute such a phenomenon, a technology called a plasma CVD method that superimposes high frequency and plasma. It is.
図2は、炭素と水素を主成分とするアモルファス状DLC膜を厚く被覆形成するための、プラズマCVD装置の概略構成図である。この装置は、接地された反応容器21と、この反応容器に対して、バルブ27a、バルブ27bを介して接続される成膜用の有機系ガス(主として炭化水素系ガス)導入装置(図示せず)と、反応容器を真空引きする真空ポンプ(図示せず)と、反応容器内の所定の位置に配設される被処理体である基材22に接続される導体23および導入端子29を介して高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源24と、高電圧導入部29を介して導体23に高周波を印加し、基材21の周囲にプラズマを発生させるためのプラズマ発生用電源25、ならびに、パルスおよび高周波を同時に印加するために用いられる重畳装置26とで構成されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a plasma CVD apparatus for thickly coating an amorphous DLC film mainly composed of carbon and hydrogen. This apparatus includes a grounded
このプラズマCVD装置を用いて、被処理基材の表面にDLC膜を成膜するには、まず、基材を反応容器の所定位置に設置し、真空装置を稼動させて該反応容器内の空気を排出して脱気した後、ガス導入装置によって炭素水素系の有機ガスを該反応容器内に導入する。なお、有機ガスの導入に先駆けて、Arガス、H2ガスなどを導入した後、高周波電圧を印加して、被処理体の表面をArやHイオン衝撃(イオンボンバードメント)によって清浄化処理を施すことが好ましい。 In order to form a DLC film on the surface of a substrate to be processed using this plasma CVD apparatus, first, the substrate is placed at a predetermined position in the reaction vessel, and a vacuum device is operated to air in the reaction vessel. After degassing and degassing, a carbon hydrogen-based organic gas is introduced into the reaction vessel by a gas introduction device. Prior to the introduction of organic gas, Ar gas, H 2 gas, etc. are introduced, and then a high frequency voltage is applied to clean the surface of the object to be processed by Ar or H ion bombardment (ion bombardment). It is preferable to apply.
次いで、プラズマ発生用電源からの高周波電力を基材に印加する。なお、反応容器は、アース線28によって電気的に中性状態にあるため、基材は、相対的に負に帯電した状態となる。このため炭化水素ガスのプラズマ中に存在する正イオンは、該基材の表面全体に対して、比較的均等に発生し、DLC膜の平準化析出を促す特徴がある。
Next, high frequency power from a plasma generating power source is applied to the substrate. Since the reaction vessel is in an electrically neutral state by the
高電圧パルス発生装置から、高電圧パルス(負の高電圧パルス)を基材に印加すると、炭化水素系ガスのプラズマ中の正イオンが、該被処理基材の表面に電気的に誘引吸着されることとなる。このような操作によって、被処理体の表面に、DLCの超微粒子が堆積して膜が形成される。即ち、反応容器21内では、炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素・水素固形物を主成分とするDLCの膜が、被処理基材の表面に気相析出し、これを被覆するようにして形成されるものと推測される。
When a high voltage pulse (negative high voltage pulse) is applied to the substrate from a high voltage pulse generator, positive ions in the plasma of the hydrocarbon gas are electrically attracted and adsorbed on the surface of the substrate to be treated. The Rukoto. By such an operation, ultrafine particles of DLC are deposited on the surface of the object to be processed to form a film. That is, in the
このプラズマCVD装置の反応容器内へ導入する成膜用の炭化水素系のガスとしては、以下の(イ)〜(ロ)に示すような有機質の炭化水素ガスを単独または2種以上の混合ガスを用いる。
(イ)常温(18℃)で気相状態のもの
CH4、CH2CH2、C2H2、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3
(ロ)常温で液相状態のもの
C6H5CH3、C6H5CH2CH、C6H4(CH3)2、CH3(CH2)4CH3、C6H12、C6H4Cl
As the hydrocarbon-based gas for film formation introduced into the reaction vessel of this plasma CVD apparatus, organic hydrocarbon gases as shown in the following (a) to (b) are used alone or in combination of two or more kinds: Is used.
(I) Gas phase state at room temperature (18 ° C.) CH 4 , CH 2 CH 2 , C 2 H 2 , CH 3 CH 2 CH 3 , CH 3 CH 2 CH 2 CH 3
(B) Liquid phase at normal temperature C 6 H 5 CH 3 , C 6 H 5 CH 2 CH, C 6 H 4 (CH 3 ) 2 , CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 , C 6 H 12 , C 6 H 4 Cl
上記の炭素水素系のガスは、常温で気相状態のものは、そのままの状態で反応容器内へ導入できるが、液相状態の化合物はこれを加熱してガス化させ、そのガス(蒸気)を反応容器内へ供給することができる。 The above-mentioned carbon-hydrogen gas can be introduced into the reaction vessel as it is in the gas phase at room temperature, but the compound in the liquid phase can be heated to gasify the gas (vapor). Can be fed into the reaction vessel.
(3)本発明に係るDLC膜を構成する炭素と水素の含有比率
一般的なDLC膜は、成膜時に大きな残留応力が発生するため、硬く耐摩耗性に優れているものの柔軟性に欠ける特徴がある。そのため、厚膜の形成が困難で、生成したDLC膜にも局部的な多くの微小欠陥が発生しやすく、また、たとえ熱処理したとしても、基材/DLC膜の熱膨張係数の相違に起因する熱応力の発生によって、特に厚膜の場合に、剥離しやすくなる。
(3) Content ratio of carbon and hydrogen constituting the DLC film according to the present invention A general DLC film generates a large residual stress at the time of film formation, and thus is hard and excellent in wear resistance but lacks flexibility. There is. Therefore, it is difficult to form a thick film, and many local micro defects are likely to be generated in the generated DLC film, and even if heat treatment is performed, it is caused by a difference in the thermal expansion coefficient of the base material / DLC film. The generation of thermal stress makes it easy to peel off particularly in the case of a thick film.
この対策として、本発明では、DLC膜を形成する炭素と水素の割合に着目し、特に、水素含有量を全体の13〜30原子%に制御することによって、硬いというDLC膜本来の特性を維持しつつ、該DLC膜に柔軟性を付与することとした。具体的には、DLC膜中に含まれる水素含有量を13〜30原子%とし残部を炭素含有量とする。なお、このような組成のDLC膜を形成するには、成膜用の炭化水素系ガス中に占める炭素と水素含有比が異なる化合物を混合することによって果すことができる。 As a countermeasure, in the present invention, attention is paid to the ratio of carbon to hydrogen forming the DLC film. In particular, by controlling the hydrogen content to 13 to 30 atomic% of the whole, the original characteristic of the hard DLC film is maintained. However, flexibility was given to the DLC film. Specifically, the hydrogen content contained in the DLC film is 13 to 30 atomic%, and the balance is the carbon content. Note that the formation of the DLC film having such a composition can be achieved by mixing compounds having different hydrogen and hydrogen content ratios in the hydrocarbon-based gas for film formation.
このように、水素含有量の多いDLC膜は、その表面硬さが、マイクロビッカース硬さで、Hv:700〜2800程度となるので、工具鋼などに形成されるDLC膜に比較すると軟質であり、ある程度の変形にも耐える柔軟性がある。 Thus, since the surface hardness of the DLC film having a high hydrogen content is micro Vickers hardness and Hv: about 700 to 2800, it is softer than the DLC film formed on tool steel or the like. It is flexible enough to withstand some deformation.
本発明方法にあって、基材表面に被覆形成されるDLC膜は、3μm超50μm以下の膜厚にする。DLCの膜厚が3μm以下では、熱処理時に膜の微小欠陥を通じて雰囲気中の酸素ガス(空気)が該皮膜の欠陥部を通って内部に侵入し、基材を酸化させ、このことによって、DLC膜を剥離させる可能性が大きい。一方、膜厚が50μmより厚くなると、成膜に長時間を要し、生産コストの上昇原因となったり、DLC膜の成長に伴う残留応力の増大による基材との接合力の低下を招く危険が考えられる。 In the method of the present invention, the DLC film formed on the surface of the base material has a thickness of more than 3 μm and 50 μm or less. When the DLC film thickness is 3 μm or less, the oxygen gas (air) in the atmosphere penetrates into the inside through the defective part of the film through the micro defects of the film during the heat treatment, and oxidizes the base material. Is likely to peel off. On the other hand, if the film thickness is thicker than 50 μm, it takes a long time to form the film, which may cause an increase in production cost or a decrease in bonding force with the substrate due to an increase in residual stress accompanying the growth of the DLC film. Can be considered.
本発明では、基材が非電気伝導体の合成樹脂板やそのシートあるいはそのフィルムである場合、その基材の表面にDLC膜を直接被覆形成するには、これらを金属板などに取り付けて操作すれば、恰も金属電極と同じように、これらの合成樹脂体の表面にDLC膜を被覆形成することができる。また、図4に示したプラズマCVD装置において、パルスの波形を正のみに制御することによっても、非電気伝導体の表面にDLC膜を被覆形成することが可能である。 In the present invention, when the base material is a non-electric conductive synthetic resin plate or sheet or film thereof, in order to directly coat the surface of the base material with the DLC film, these are attached to a metal plate or the like. Then, the DLC film can be formed on the surface of these synthetic resin bodies in the same manner as the metal electrode. Further, in the plasma CVD apparatus shown in FIG. 4, it is possible to form a DLC film on the surface of the non-electric conductor by controlling the pulse waveform to only positive.
なお、上記プラズマCVD装置では、高電圧パルス発生電源24の出力電力を下記(a)〜(d)のように変化させることによって、被処理体22に対して金属等のイオン注入を実施することができる。例えば、被処理体が金属質の場合には、TiやSi、Cr、Nb、Mo、Zr、Cなどの炭化物生成自由エネルギーの小さい金属イオンを注入すれば、その表面に被覆形成されるDLC膜の密着性を向上させることが可能である。
Note that in the plasma CVD apparatus, ion implantation of metal or the like is performed on the
(a)イオン注入を重点的に行う場合:10〜40kV
(b)イオン注入と皮膜形成の両方を行う場合:5〜20kV
(c)皮膜形成のみを行う場合:数百V〜数kV
(d)スパッタリングなどを重点的に行う場合:数百V〜数kV
(e)前記高電圧パルス発生源24では、パルス幅:1μmsec〜10msec、パルス数:1〜複数回のパルスを繰り返すことも可能である。
(f)プラズマ発生用電源25の高周波電力の出力周波数は、数十kHZから数GHzの範囲で変化させることができる。
(A) When ion implantation is focused on: 10 to 40 kV
(B) When performing both ion implantation and film formation: 5 to 20 kV
(C) When only film formation is performed: several hundred V to several kV
(D) When focusing on sputtering, etc .: several hundred V to several kV
(E) In the high voltage
(F) The output frequency of the high frequency power of the plasma generating
(4)DLC膜の熱処理
DLC膜、即ち、この膜が被覆形成されている部材の熱処理方法について説明する。DLC膜の熱処理温度は、DLC膜や基材の耐熱温度、熱処理雰囲気などによって決定される。例えば、図3は、プラズマCVD法によって形成されたDLC膜の熱分析曲線を示したものである(炭素含有量87原子%、水素含有量13原子%)。この図から明らかなように、空気中で加熱されたDLC膜は550℃までは、重量減少量が全く変化しないが、550℃を超える付近から重量の減少は顕著になる。つまり、550℃以上では、DLC膜は分解することがわかる。空気中におけるこのような変化は、DLC膜と空気中の酸素(O2)によって、次のような化学反応によって起こるものと推定される。
DLC膜中の炭素(C)+空気中の酸素(O2)→二酸化炭素(CO2)
DLC膜中の水素(H)+空気中の酸素(O2)→水蒸気(H2O)
DLC膜中の水素(H)が水素ガス(H2)となって脱離する反応
(4) Heat treatment of DLC film A DLC film, that is, a heat treatment method for a member on which this film is coated will be described. The heat treatment temperature of the DLC film is determined by the heat resistant temperature of the DLC film and the substrate, the heat treatment atmosphere, and the like. For example, FIG. 3 shows a thermal analysis curve of a DLC film formed by a plasma CVD method (
Carbon (C) in the DLC film + oxygen in the air (O 2 ) → carbon dioxide (CO 2 )
Hydrogen (H) in the DLC film + oxygen (O 2 ) in the air → water vapor (H 2 O)
Reaction in which hydrogen (H) in the DLC film is desorbed as hydrogen gas (H 2 )
一方、不活性ガス(Ar)中の熱分析曲線では、DLC膜の重量減少が始まる温度は、空気中での処理より幾分高温側へ移る傾向が見られるが、その差は工学的には無視できる程度である。むしろ、550℃付近から始まるDLC膜の重量減少の速度が、空気中に比較すると緩やかになる。この原因は、不活性ガス中には酸素ガスが含まれていないため、DLC膜の分解反応では、水素ガスの放出のみとなる結果、炭素成分がCO2ガスとなって消失する反応がなく、炭素成分はグラファイト化(黒鉛化)して残留するためと考えられる。 On the other hand, in the thermal analysis curve in the inert gas (Ar), the temperature at which the weight loss of the DLC film begins to decrease tends to be somewhat higher than the treatment in air. It can be ignored. Rather, the rate of weight loss of the DLC film starting from around 550 ° C. is slower than in air. The cause of this is that the inert gas does not contain oxygen gas. Therefore, in the decomposition reaction of the DLC film, only hydrogen gas is released. As a result, there is no reaction in which the carbon component disappears as CO 2 gas. This is probably because the carbon component remains after graphitization (graphitization).
以上の結果から、DLC膜の熱処理雰囲気は、酸素ガスを含まない雰囲気であれば、例えば、真空中であっても、不活性ガス中と同様な重量減少曲線を示すものと推定される。 From the above results, it is presumed that the heat treatment atmosphere of the DLC film exhibits a weight reduction curve similar to that in the inert gas, for example, even in a vacuum if the atmosphere does not contain oxygen gas.
以上の説明ならびに図3に示す結果から、DLC膜の熱処理は、550℃付近を上限として行うことで、膜質の劣化を招くことなく、物理化学的特性を変化させることができる。即ち、水素含有量が13〜30原子%で残部が炭素(70〜78原子%)であるDLC膜については、熱処理を行う場合、最高温度は550℃程度、一方、最低温度は、DLC膜をプラズマCVD法によって形成する際に好適な基材の温度である80℃程度とすることが好ましい。 From the above description and the results shown in FIG. 3, the physicochemical characteristics can be changed without causing deterioration of the film quality by performing the heat treatment of the DLC film with the upper limit being around 550 ° C. That is, for a DLC film having a hydrogen content of 13 to 30 atomic% and the balance being carbon (70 to 78 atomic%), when performing heat treatment, the maximum temperature is about 550 ° C., while the minimum temperature is the same as the DLC film. It is preferable to set the temperature of the base material to about 80 ° C., which is suitable for formation by plasma CVD.
次に、熱処理の時間は、DLC膜の熱分析曲線から明らかなように、温度が高くなるほど短時間で変化することから、実用的かつ安全性を考慮して、5分〜30時間程度の範囲にて変化させることが望ましい。 Next, as is apparent from the thermal analysis curve of the DLC film, the heat treatment time changes in a short time as the temperature increases, and therefore, in the range of about 5 minutes to 30 hours in consideration of practical and safety. It is desirable to change at.
(5)熱処理後DLC膜の硬さ
一般的なDLC膜と比較すると、本発明に適合するDLC膜は、比較的軟質で水素含有量が高い特徴がある。とくにプラズマCVD法により形成したものは、これを熱処理することにより、膜の硬さ(Hv)を1100〜2700程度、平均的には、図5に示すように、熱処理の温度、時間にもよるが、温度:300℃〜600℃、時間;1〜24時間で、1300〜1800程度を示すものとなり、硬さと軟らかさとを兼ね備えた被加工皮膜に改質されることがわかる。これは後述するレーザビーム照射による彫刻溝を形成する場合に好適な膜と言える。
(5) Hardness of DLC film after heat treatment Compared with a general DLC film, the DLC film suitable for the present invention is characterized by being relatively soft and having a high hydrogen content. In particular, a film formed by plasma CVD is heat-treated to give a film hardness (Hv) of about 1100 to 2700, and on average, as shown in FIG. However, the temperature is about 300 ° C. to 600 ° C., the time is 1 to 24 hours, and shows about 1300 to 1800, and it is understood that the film to be processed has both hardness and softness. This can be said to be a film suitable for forming engraving grooves by laser beam irradiation described later.
(6)熱処理に適したDLC膜の残留応力
気相状態の炭化水素ガスから析出する、アモルファス状炭素水素固形物微粒子の堆積層であるDLC膜は、必然的に残留応力が発生する。こうした残留応力を内蔵するDLC膜は、膜厚が大きくなればなるほど、残留応力も大きくなる。そして、最終的には、その残留応力が膜の密着強さより大きくなって、DLC膜が剥離するに至る。現在、DLC膜の被覆形成法として多くの種類の装置やプロセスが開発されているが、その適用条件の一つとして、DLC膜の残留応力によって決定される限界膜厚がある。
(6) Residual stress of DLC film suitable for heat treatment A DLC film, which is a deposited layer of amorphous carbon hydrogen solid particulates deposited from a gaseous hydrocarbon gas, inevitably generates residual stress. A DLC film containing such a residual stress has a larger residual stress as the film thickness increases. Finally, the residual stress becomes larger than the adhesion strength of the film, and the DLC film is peeled off. At present, many kinds of apparatuses and processes have been developed as a DLC film coating formation method. One of the application conditions is a limit film thickness determined by the residual stress of the DLC film.
とくに、本発明に従って多くの水素(13〜30原子%)を含ませることで、厚膜にしたDLC膜は、たとえ10μmを超えるような膜が形成できたとしても、熱処理をする場合、DLC膜と基材との熱膨張係数の差によって、膜に大きな熱応力が発生することになるので、この対策についての配慮が必要である。 In particular, when a large amount of DLC film containing a large amount of hydrogen (13 to 30 atomic%) according to the present invention can be formed even if a film exceeding 10 μm can be formed, Since a large thermal stress is generated in the film due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the base material, it is necessary to consider this countermeasure.
そこで、本発明では、熱処理を好適に実施できるDLC膜の初期残留応力(成膜時の残留応力)の許容値を、次に示すような方法によって求めた。
DLC膜の残留応力の評価は、図4に示すように、試験片の一端を固定した短冊形の薄い石英基板(寸法:幅5mm×長さ500mm×厚さ0.5mm)の一方の面に、DLC膜を形成し、成膜の前後の石英基板の変位量(δ)を測定することによって、膜の残留応力を求めるが、具体的には、下記Stoneyの式によって残留応力(σ)を計算した。
Therefore, in the present invention, the allowable value of the initial residual stress (residual stress at the time of film formation) of the DLC film capable of suitably performing the heat treatment was obtained by the following method.
As shown in FIG. 4, the evaluation of the residual stress of the DLC film is performed on one surface of a strip-shaped thin quartz substrate (size: width 5 mm ×
E:基板のヤング率=76.2GPa
v:基板のポアソン比=0.14
b:基板の厚さ=0.5mm
l:DLC膜が形成された基板の長さ
δ:変位量
d:DLCの膜厚
E: Young's modulus of substrate = 76.2 GPa
v: Poisson's ratio of substrate = 0.14
b: substrate thickness = 0.5 mm
l: length of substrate on which DLC film is formed δ: displacement d: film thickness of DLC
表1は、各種成膜プロセスによって形成されたDLC膜(水素13原子%、炭素87原子%)について、上記の方法によって初期残留応力値および熱処理後残留応力値を求めたものである。これらの結果から明らかなように、アークイオンプレーティング法、イオン化蒸着法などの方法で形成されたDLC膜の初期残留応力は13〜20GPaである。これに対し、プラズマCVD法で形成されたDLC膜の初期残留応力は0.3〜0.98GPaの範囲にある。つまり、本発明(プラズマCVD法に従う)に適合するDLC膜の初期残留応力は、1GPa以下の非常に小さい膜でなければならないことがわかる。従って、水素を多量に含む本発明に係るプラズマCVD法によるDLC膜であれば、厚膜であっても、また、その後に熱処理をするような場合でも、これらにも十分に対応することが可能であることがわかる。
Table 1 shows an initial residual stress value and a post-heat treatment residual stress value obtained by the above-described method for a DLC film (hydrogen 13 atomic%,
なお、表1に示すとおり、DLC膜の最大形成厚さは、水素含有量13原子%のDLC膜を形成した場合、プラズマCVD法であれば、成膜時間は長くなるものの、厚さ50μm程度の膜厚のものを得ることができたが、他の成膜方法では3μm厚さ以上の膜の形成は困難であった。 As shown in Table 1, when the DLC film having a hydrogen content of 13 atomic% is formed, the maximum formation thickness of the DLC film is about 50 μm although the film formation time becomes longer if the plasma CVD method is used. However, it was difficult to form a film having a thickness of 3 μm or more by other film forming methods.
さらに、表1に示す各DLC膜の表面硬さを測定したところ、プラズマCVD法により形成したDLCの膜は、マイクロビッカース硬さ(Hv)で700〜2800程度、平均で1100程度と低いのに対し、他の方法で形成されたDLC膜の硬さは、Hv=3000以上であり、硬いことがわかった。これらの結果から判ることは、プラズマCVD法に比べ、イオンプレーティング法やイオン化蒸着に従うDLC膜の場合、たとえ水素含有量を多くしても、DLC膜の硬さは大きく、DLC膜の成膜時における初期残留応力値もまた大きくなることが窺える。 Furthermore, when the surface hardness of each DLC film shown in Table 1 was measured, the DLC film formed by the plasma CVD method has a micro Vickers hardness (Hv) of about 700 to 2800 and an average of about 1100. On the other hand, the hardness of the DLC film formed by another method is Hv = 3000 or more, which is found to be hard. From these results, it can be seen that the hardness of the DLC film is large even if the hydrogen content is increased in the case of the DLC film according to the ion plating method or ionized vapor deposition, as compared with the plasma CVD method. It can be seen that the initial residual stress value at time also increases.
そこで、上記各DLC膜を熱処理を施したところ、熱処理後残留応力値は、それぞれ表1に示すとおりとなった。とくに、プラズマCVD法によって成膜したDLC膜の場合1〜5GPaであるのに対し、他の方法では、20〜35GPaである。このことから、本発明に従う方法の下に形成したDLC膜については、熱処理後残留応力は、1GPaを超えるものの、5GPa程度に抑えることが可能であり、硬度もそれほど高くならないので、厚膜DLCとしても、後述するように、これをレーザー照射や電子ビーム照射などの加工を施すのに有効である。 Then, when each said DLC film was heat-processed, the residual stress value after heat processing became as shown in Table 1, respectively. In particular, it is 1 to 5 GPa in the case of a DLC film formed by plasma CVD, whereas it is 20 to 35 GPa in other methods. From this, the DLC film formed under the method according to the present invention has a post-heat treatment residual stress of over 1 GPa, but can be suppressed to about 5 GPa, and the hardness is not so high. As will be described later, this is effective for processing such as laser irradiation and electron beam irradiation.
なお、残留応力測定後の試験片を拡大鏡で観察したところ、アークイオンプレーティング法およびイオン蒸着法で形成された膜には、微小な剥離が多数発生しており、耐熱性に乏しい傾向も確認された。 In addition, when the specimen after the residual stress measurement was observed with a magnifying glass, the film formed by the arc ion plating method and the ion vapor deposition method had a lot of minute delamination, and there was a tendency to have poor heat resistance. confirmed.
(7)被加工膜としての厚膜DLC
以上説明したような方法で基材表面に被覆形成されるDLC膜は、これを被加工膜として利用する場合、3〜50μmという厚膜に形成されることが好適である。この理由は、膜厚が3μm以下では、例えば、これをレーザビーム熱源によって彫刻加工して得られるレーザビーム彫刻溝ような場合、この溝のアスペクト比を大きくすることができなくなると共に、基材表面の“うねり”や僅かな変形の影響を受け易り、インプリント部材の溝形成に障害となるためである。また、レーザビーム熱源による彫刻加工精度の僅かな狂いやDLC膜の局部的に発生するレーザの吸収率の相違によって、レーザビーム彫刻溝がDLC膜を完全に突き切って、基材まで達するおそれがあるためである。一方、膜厚が50μmより厚く成膜するには、長時間を要して生産コストの上昇を招いたり、DLC膜の成長に伴う残留応力の増大による基材との接合力の低下の危険が考えられるからである。
(7) Thick film DLC as a film to be processed
The DLC film formed on the surface of the substrate by the method described above is preferably formed in a thick film of 3 to 50 μm when this is used as a film to be processed. The reason for this is that when the film thickness is 3 μm or less, for example, in the case of a laser beam engraving groove obtained by engraving this with a laser beam heat source, the aspect ratio of this groove cannot be increased, and the substrate surface This is because it is easily affected by “undulation” and slight deformation, and hinders the groove formation of the imprint member. Moreover, there is a possibility that the laser beam engraving groove completely penetrates the DLC film and reaches the base material due to a slight deviation in engraving processing accuracy by the laser beam heat source and a difference in the absorption rate of the laser generated locally in the DLC film. Because there is. On the other hand, in order to form a film thicker than 50 μm, it takes a long time, resulting in an increase in production cost, and there is a risk of a decrease in bonding strength with the substrate due to an increase in residual stress accompanying the growth of the DLC film. It is possible.
なお、膜厚の大きい(例えば10μm以上)DLC膜を形成した場合、時として、その表面に微小な円形状の凸起物(例えば、Rz≦1.0μm)が複数個生成することがある。このような場合には、必要に応じて、該円形状の凸起物を除去するためにバブ研磨(ポリッシング)などを行い、平滑な表面(例えば、Ra≦0.1μm)に仕上げることが好ましい。 When a DLC film having a large thickness (for example, 10 μm or more) is formed, sometimes a plurality of minute circular protrusions (for example, Rz ≦ 1.0 μm) are generated on the surface. In such a case, it is preferable to finish the surface to a smooth surface (for example, Ra ≦ 0.1 μm) by performing bubbing (polishing) or the like in order to remove the circular protrusions as necessary. .
(a)レーザビーム彫刻加工の概要
この処理は、基材表面への厚膜DLC膜の被覆形成と熱処理を終えた後、その熱処理後DLC膜の表面に対し、レーザビームを直接照射することにより、工学的な模様を彫刻するものである。
(A) Overview of laser beam engraving This process is performed by directly irradiating the surface of the DLC film with a laser beam after the heat treatment after the coating of the thick DLC film on the surface of the substrate and the heat treatment are finished. Sculpting an engineering pattern.
この処理でレーザ光源として用いるのは、CO2レーザ、YAGレーザ、Arレーザ、半導体レーザ、エキシマレーザなどの市販のレーザ加工用光源を用いることができる。得られる工学的模様の彫刻は、予めプログラムを組んだコンピュータによる自動操作によって行うことが推奨されるが、彫刻溝の大小(幅の深さ)の相違によっては、レーザビームの集光用レンズなどを手動によって調整しても差支えない。 A commercially available laser processing light source such as a CO 2 laser, YAG laser, Ar laser, semiconductor laser, or excimer laser can be used as a laser light source in this treatment. It is recommended that the resulting engineering pattern engraving be performed automatically by a computer with a pre-programmed computer, but depending on the size of the engraving groove (width and depth), a laser beam condensing lens, etc. Can be adjusted manually.
このレーザビームによる前記DLC膜への彫刻加工は、レーザビーム熱源の照射よって行われるが、その照射(加熱)が局所的に行われるため、非照射部にまで熱が伝達することがなく、照射(加熱)の局部においてのみ、DLC成分がCO2、H2Oなどの気体となって輝散することになる。その結果、DLC膜面には、とくにレーザビーム彫刻溝周辺に溶融残渣物が付着残存するようなことがなく、しかも、他の個所に影響することなく精密で正確な彫刻溝模様を形成することができる。 Engraving on the DLC film by this laser beam is performed by irradiation with a laser beam heat source, but since irradiation (heating) is performed locally, heat is not transmitted to the non-irradiated part, and irradiation is performed. Only in the local part of (heating), the DLC component becomes a gas such as CO 2 and H 2 O and diffuses. As a result, on the DLC film surface, there is no adhesion of residual residue especially around the laser beam engraving groove, and a precise and accurate engraving groove pattern can be formed without affecting other parts. Can do.
図6および図7は、本発明方法によって、レーザビーム彫刻を行ったDLC膜の外観SEM像を示したものである。図示例のレーザビームの熱源としては、下記の仕様のものを用いたが、金属やセラミックスの彫刻に適用されるものに比較すると、比較的低出力のものでよい。 6 and 7 show SEM images of the appearance of a DLC film engraved with a laser beam by the method of the present invention. As the heat source of the laser beam in the illustrated example, the heat source having the following specifications is used, but it may have a relatively low output as compared with that applied to metal or ceramic engraving.
レーザ出力:50W〜1KW
パルス周波数:10000Mz〜50000Hz
進行速度:0.1〜500mm/min
Laser output: 50W ~ 1KW
Pulse frequency: 10000 Mz to 50000 Hz
Progression speed: 0.1 to 500 mm / min
<実施例1>
この実施例は、DLC膜の耐食性を、水素含有量の異なる膜を試料として、熱処理を施した後の、塩水噴霧試験方法によって調査した結果を報告するものである。
<Example 1>
This example reports the results of investigating the corrosion resistance of a DLC film using a salt spray test method after heat treatment using films with different hydrogen contents as samples.
(1)供試皮膜
供試皮膜として、水素含有量が13〜35原子%の範囲で異なる12μm厚さのDLC膜をSUS410鋼(寸法:50mm×50mm×3.5mm)の表面に被覆形成したものを用いた。
(1) Test film As a test film, a 12 μm thick DLC film having a hydrogen content ranging from 13 to 35 atomic% was coated on the surface of SUS410 steel (dimensions: 50 mm × 50 mm × 3.5 mm). A thing was used.
(2)皮膜の熱処理条件
雰囲気:空気中
温 度:300℃、450℃、550℃、600℃
時 間:3時間
(2) Heat treatment conditions for the film Atmosphere: In air Temperature: 300 ° C, 450 ° C, 550 ° C, 600 ° C
Time: 3 hours
(3)試験方法
上記熱処理を施したDLC膜をJIS2371規定の塩水噴霧試験方法により、熱処理による皮膜の耐食性定価の有無を調べた。なお、塩水噴霧試験時間は96時間である。
(3) Test method The DLC film subjected to the above heat treatment was examined for the presence or absence of the corrosion resistance constant price of the film by the heat treatment by the salt spray test method specified in JIS 2371. The salt spray test time is 96 hours.
(4)試験結果
試験結果を表2に要約した。この結果から明らかなように、DLC膜の水素含有量を13〜35原子%に変化させても、550℃以下の温度で加熱しても、赤さびの発生は見られず、良好な耐食性を維持しているのが確認できた。しかし、600℃に加熱したDLC膜では、供試した全皮膜とも赤さびの発生が見られるので、加熱による皮膜の欠陥の発生が考えられた。なお、水素含有量の高い試験片No.6のDLC膜では、550℃の加熱においても、赤さびらしい痕跡の発生が認められるので、皮膜に微小な欠陥の発生が推定される。水素含有量の多いDLC膜では、他のDLC膜に比較して、一般に軟質で、曲げ変形に対しては優れた柔軟性を示すものの、高温加熱条件下では、DLC膜からの水素の離脱反応による微小欠陥の発生率が高くなる傾向が窺える。
(4) Test results The test results are summarized in Table 2. As is clear from this result, no red rust is observed even when the hydrogen content of the DLC film is changed to 13 to 35 atomic% or heated at a temperature of 550 ° C. or less, and good corrosion resistance is maintained. I was able to confirm. However, in the DLC film heated to 600 ° C., the occurrence of red rust was observed in all the films tested, and it was considered that the defects of the film were caused by heating. In addition, test piece No. with high hydrogen content. In the DLC film No. 6, even when heated at 550 ° C., the occurrence of traces of red rust is recognized, so the occurrence of minute defects in the film is estimated. A DLC film with a high hydrogen content is generally softer than other DLC films and exhibits excellent flexibility against bending deformation, but under high-temperature heating conditions, the hydrogen desorption reaction from the DLC film There is a tendency that the occurrence rate of micro defects due to is increased.
<実施例2>
この実施例は、DLC膜の熱処理温度と硬さの変化について調査した結果を示すものである。
<Example 2>
This example shows the results of investigation on changes in heat treatment temperature and hardness of the DLC film.
(1)供試DLC膜
SUS304鋼(寸法 50mm×50mm×5mm)の全面に対して、厚さ10μmのDLC膜を被覆形成した。DLC膜の組成は水素20原子%、残り炭素である。
(1) DLC film to be tested A DLC film having a thickness of 10 μm was formed on the entire surface of SUS304 steel (size: 50 mm × 50 mm × 5 mm). The composition of the DLC film is 20 atomic% hydrogen and the remaining carbon.
(2)加熱条件
雰囲気:空気中
温 度:室温(20℃)、300℃、350℃、550℃、600℃
時 間:1〜60時間
(2) Heating conditions Atmosphere: In air Temperature: Room temperature (20 ° C), 300 ° C, 350 ° C, 550 ° C, 600 ° C
Time: 1-60 hours
(3)硬さ試験機
マクロビッカース試験機を用い、荷重5Nの条件で1試料当り、10点測定し、その平均値を算出した。また、硬さ測定は、何れの加熱温度のものも、所定の時間加熱した後、室温にまで冷却した後、実施した。
(3) Hardness tester Using a Macro Vickers tester, 10 points were measured per sample under the condition of 5N load, and the average value was calculated. The hardness was measured after heating at any heating temperature for a predetermined time and then cooling to room temperature.
(4)試験結果
試験結果を図5に示した。この結果から明らかなように、供試DLC膜の室温における硬さは、Hv:1150であったものが、それぞれの温度に加熱すると、1時間程度で硬さが上昇し、その傾向は加熱温度が高くなるほど顕著となっている。しかし、600℃に加熱したDLC膜の硬さは50時間を経過すると、急激な硬度低下を示した。この原因は、加熱によるDLC膜の脱水素反応が進み、DLC膜の炭素成分がグラファイト化(黒鉛化)が起こっているものと考えられる。なお、DLC膜の加熱雰囲気をArガス中や真空中に変えても、加熱によるDLC膜の硬化現象は認められたので、熱処理によるDLC膜の硬さを調整できる見通しが得られた。
(4) Test results The test results are shown in FIG. As is clear from this result, the hardness of the test DLC film at room temperature was Hv: 1150, but when heated to the respective temperatures, the hardness increased in about 1 hour, and the tendency was the heating temperature. The higher the value, the more prominent. However, the hardness of the DLC film heated to 600 ° C. showed a sharp decrease in hardness after 50 hours. This is probably because the DLC film is dehydrogenated by heating and the carbon component of the DLC film is graphitized (graphitization). Even if the heating atmosphere of the DLC film was changed to Ar gas or vacuum, the hardening phenomenon of the DLC film due to heating was recognized, so that it was possible to adjust the hardness of the DLC film by heat treatment.
<実施例3>
この実施例では、熱処理後DLC膜についての摩擦係数の変化を調査した。
<Example 3>
In this example, the change in the coefficient of friction of the DLC film after heat treatment was investigated.
(1)供試DLC膜
SUS304鋼(寸法:直径50mm×厚さ6mm)の表面に、厚さ10μmのDLC膜を被覆形成させたが、その際、DLC膜中に含まれる水素含有量を13〜20原子%に変化させた。
(1) DLC film to be tested A 10 μm thick DLC film was formed on the surface of SUS304 steel (size:
(2)供試皮膜の熱処理条件
雰囲気:空気中
温 度:室温(20℃)、300℃、450℃
時 間:1時間
(2) Conditions for heat treatment of test film Atmosphere: In air Temperature: Room temperature (20 ° C), 300 ° C, 450 ° C
Time: 1 hour
(3)試験方法
熱処理後DLC膜の摩擦係数の測定には、下記の装置と条件により実施した。
Ball on Disk式摩擦係数計測装置(神鋼造機(株)製 SZ−FT−93B型)
試験荷重 5N(0.5kgf)
回転速度 400r.p.m.
回転半径 5mm
試験時間 15min
摩耗相手材 Alボール(直径3/16インチ)
比較例 Crめっき
WC−12%Co溶射皮膜
SUJ2(JIS G4805、高炭素クロム軸受鋼)
(3) Test method The coefficient of friction of the DLC film after heat treatment was measured using the following apparatus and conditions.
Ball on Disk type friction coefficient measuring device (SZ-FT-93B type manufactured by Shinko Machine Co., Ltd.)
Test load 5N (0.5kgf)
Rotational speed 400r. p. m.
Turning radius 5mm
Test time 15min
Wear material Al ball (3/16 inch diameter)
Comparative example Cr plating WC-12% Co sprayed coating SUJ2 (JIS G4805, high carbon chromium bearing steel)
(4)試験結果
試験結果を表3に示した。この結果から明らかなように、比較例として同じ条件で摩擦係数を測定したCrめっき、WC−12%Co溶射皮膜およびSUJ2鋼板が0.3〜0.8の高い摩擦係数を示すのに対して、熱処理後DLC膜(No.1〜5)は常温はもとより、300℃、450℃に加熱した後も、0.1〜0.2の低い摩擦係数を維持しており、摺動的な摩擦に対して十分実用化できる見通しが得られた。
(4) Test results Table 3 shows the test results. As is apparent from the results, the Cr plating, the WC-12% Co sprayed coating and the SUJ2 steel sheet, whose friction coefficients were measured under the same conditions as comparative examples, showed a high friction coefficient of 0.3 to 0.8. After the heat treatment, the DLC film (Nos. 1 to 5) maintains a low coefficient of friction of 0.1 to 0.2 even after being heated to 300 ° C. and 450 ° C. as well as normal temperature. As a result, prospects for practical application were obtained.
<実施例4>
この実施例では、熱処理後DLC膜の電気特性について調査した。
<Example 4>
In this example, the electrical characteristics of the DLC film after heat treatment were investigated.
(1)供試DLC膜
供試DLC膜として、SUS304鋼(寸法:直径50mm×厚さ10mm)の表面に、水素含有量18原子%、残部炭素からなるDLC膜を18μmの厚さに形成したものを作製した。
(1) Test DLC film As a test DLC film, a DLC film made of SUS304 steel (dimension:
(2)供試皮膜の熱処理条件
供試皮膜は、体積抵抗率の測定に先駆けて、下記の条件で熱処理を行った。
雰囲気:空気中
温 度:100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃
時 間:1時間
(2) Heat treatment condition of test film Prior to measurement of volume resistivity, the test film was heat-treated under the following conditions.
Atmosphere: Temperature in air: 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C
Time: 1 hour
(3)試験方法
DLC膜の体積抵抗率は、次に示す装置と条件により実施した。
試験規格 JIS K6911に準拠
試験装置 超絶縁抵抗計 R8340A(ADVANTEST製)
デジタルマルチメータ R6441A(ADVANTEST製)
Test Fixture R12702A(ADVANTEST製)
電極の形状 主電極 φ10mm
対電極にはSUS304鋼板を使用
電極の材料 主電極:導電性ペースト
印加電圧 10V/min
試験環境 22℃/60%RH
(3) Test method The volume resistivity of the DLC film was measured by the following apparatus and conditions.
Test standard Compliant with JIS K6911 Superinsulation resistance meter R8340A (manufactured by ADVANTEST)
Digital multimeter R6441A (manufactured by ADVANTEST)
Test Fixture R12702A (manufactured by ADVANTEST)
Electrode shape Main electrode φ10mm
SUS304 steel plate is used for the counter electrode Electrode material Main electrode: Applied voltage of conductive paste 10V / min
図8に、DLC膜の体積抵抗率の測定要領を示した。SUS304鋼の基材81を+極とし、その表面に形成されているDLC膜82の表面に、基材と同質のSUS304鋼(φ10mm)の−極83を導電性ペースト84を介してDLC膜に密着させる。その後、直流電源85によって、基材81と対極83を導線86によって接続させ、電極間に電圧を負荷した際に流れる電流値を電流計87によって測定し、次式から体積抵抗率を求めた。実際の測定に際しては、基材の端部からの電流を防ぐため、基材の端部にガード電極を設けたが、ここでは省略した。
FIG. 8 shows a procedure for measuring the volume resistivity of the DLC film. The
ここで、Pv:体積抵抗率(Ω・cm)
d :主電極の直径(2.54cm)
t :試験基材の厚さ(cm)
Rv:体積抵抗(Ω)
π :円周率
Where Pv: volume resistivity (Ω · cm)
d: Diameter of main electrode (2.54 cm)
t: thickness of test substrate (cm)
Rv: Volume resistance (Ω)
π: Pi ratio
(4)試験結果
図9は、予備試験として実施した成膜直後のDLC膜の常温(20℃)〜160℃に加熱した状態における電気抵抗率を測定した結果である。この結果によると熱処理後DLC膜の電気抵抗率は、温度が上昇するほど直線的に低下することがわかる。この実験装置では、160℃以上の高温下における電気抵抗率の測定は不可能であったため、最高温度を160℃としたものである。
(4) Test Results FIG. 9 shows the results of measuring the electrical resistivity of the DLC film immediately after film formation performed as a preliminary test in a state heated to room temperature (20 ° C.) to 160 ° C. According to this result, it can be seen that the electrical resistivity of the DLC film after heat treatment decreases linearly as the temperature increases. In this experimental apparatus, since it was impossible to measure the electrical resistivity at a high temperature of 160 ° C. or higher, the maximum temperature was set to 160 ° C.
次いで、図10は、それぞれの温度で熱処理を行った後、これを室温(20℃)まで冷却したDLC膜の電気抵抗率を測定した結果である。この測定結果によると、300℃以下の熱処理を施しても、室温まで冷却すると、初期の電気抵抗率の値に復帰するが、それ以上の高温に曝露すると、室温に冷却しても電気抵抗率は加熱前の値まで戻らず、低い電気抵抗値の状態を維持することが判明した。以上の結果から、DLC膜の熱処理は、膜の電気特性値に対して、比較的敏感に影響を与えることが確認された。特に、300℃以上に熱処理することで、熱処理前DLC膜よりも低電気抵抗率のDLC膜を提供することができることが判った。 Next, FIG. 10 shows the results of measuring the electrical resistivity of a DLC film that was heat-treated at each temperature and then cooled to room temperature (20 ° C.). According to this measurement result, even if a heat treatment of 300 ° C. or lower is applied, it returns to the initial value of electrical resistivity when cooled to room temperature, but when exposed to a higher temperature, the electrical resistivity is decreased even when cooled to room temperature. Was found to maintain a low electrical resistance value without returning to the value before heating. From the above results, it was confirmed that the heat treatment of the DLC film has a relatively sensitive influence on the electrical property value of the film. In particular, it was found that a DLC film having a lower electrical resistivity than a DLC film before heat treatment can be provided by heat treatment at 300 ° C. or higher.
本発明の技術は、現行のDLC膜が利用されている分野を含む、下記の産業分野への利用が期待される。
a.機械産業では、工作機械、織機、ポンプブロワーなどの回転機械、プラスチック炭素などのフィルムシート、繊維などの製造機・装置類、カメラ、光学機器、印刷機械装置
b.電(気)機産業では、テレビ、ラジオ、洗濯機、冷蔵庫、冷暖房機などの家電製品をはじめ、パソコン、コピーなどの事務用機器、通信・受信用機器
c.半導体産業では、Si、硝子などの精密研磨および加工装置
d.バイオ、生物化学、医・薬学分野において要求される無菌および培養部材
化学プラント、石油化学、石油精製プラントなどに使用されている各種部材
以上の各種機械、装置、部材に要求されている機械的、電気的、化学的性能に応える皮膜として利用できる。
e.本発明に係るDLC膜へのレーザービーム照射による微細彫刻溝を形成する技術は、インプリント部材の製造技術の他、印刷用凹版、凸版の彫刻への応用が可能である。また、機械装置の軸受やシャフト類などの摺動部にDLC膜を被覆形成した後、この膜にレーザビーム熱源によって螺旋形の溝を加工して潤滑油の通路を形成する技術としても利用できる。
The technology of the present invention is expected to be used in the following industrial fields including fields where current DLC films are used.
a. In the machine industry, machine tools, looms, rotating machines such as pump blowers, film sheets such as plastic carbon, and manufacturing machines and devices such as fibers, cameras, optical equipment, printing machine devices b. In the electric machinery industry, home appliances such as TVs, radios, washing machines, refrigerators, air conditioners, office equipment such as personal computers and copiers, and communication / reception equipment c. In the semiconductor industry, precision polishing and processing equipment for Si, glass, etc. d. Aseptic and culture parts required in the fields of bio, biochemistry, medicine and pharmacy Various parts used in chemical plants, petrochemicals, oil refineries, etc. It can be used as a film that responds to electrical and chemical performance.
e. The technique for forming a fine engraving groove by irradiating a laser beam to a DLC film according to the present invention can be applied to printing intaglio and letterpress engraving in addition to the imprint member manufacturing technique. It can also be used as a technique for forming a lubricating oil passage by forming a DLC film on a sliding part such as a bearing or shaft of a mechanical device and then processing a spiral groove on the film with a laser beam heat source. .
21 反応容器
22 基材
23 導体
24 高電圧パルス発生電源
25 プラズマ発生用電源
26 重畳装置
27a バルブ
27b バルブ
28 アース
29 導入端子
81 基材(SUS304鋼)+極
82 供試DLC膜
83 対極(SUS304鋼)−極
84 導電性ペースト
85 直流電源
86 導線
87 電流計
21
Claims (6)
初期残留応力が1.0GPa未満のものを、成膜温度以上〜550℃以下の温度で、0.1〜30時間の熱処理を施すことにより、
残留応力が1.0GPa以上、硬さ(Hv)が700〜2800の熱処理DLC膜とすることを特徴とする厚膜DLC被覆部材の製造方法。 A thick film having an initial residual stress of less than 1.0 GPa formed of a deposition layer of ultrafine particles having a film thickness of more than 3 μm, hydrogen of 13 to 30 atomic% and the balance of carbon, which is formed on the surface of the substrate by a plasma CVD method DLC
By subjecting the one having an initial residual stress of less than 1.0 GPa to a heat treatment for 0.1 to 30 hours at a temperature not lower than the film forming temperature and not higher than 550 ° C.,
A method for producing a thick film DLC-coated member, characterized by forming a heat-treated DLC film having a residual stress of 1.0 GPa or more and a hardness (Hv) of 700 to 2800.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009283008A JP4990959B2 (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009283008A JP4990959B2 (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011122226A JP2011122226A (en) | 2011-06-23 |
| JP4990959B2 true JP4990959B2 (en) | 2012-08-01 |
Family
ID=44286386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009283008A Active JP4990959B2 (en) | 2009-12-14 | 2009-12-14 | Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4990959B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2916749A1 (en) * | 2012-11-12 | 2015-09-16 | Smith & Nephew, Inc. | Surgical instrument |
| WO2015022732A1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-19 | 株式会社ユーテック | Nozzle, cleaning apparatus and cleaning method |
| JP6563730B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-08-21 | 神港精機株式会社 | Diamond-like carbon powder and method for producing the same |
| JP6564977B2 (en) * | 2016-03-08 | 2019-08-28 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | Diamond-like carbon film, sliding member, processed member, and method for producing diamond-like carbon film |
| JP2025019750A (en) * | 2023-07-28 | 2025-02-07 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing method |
| WO2025111652A1 (en) * | 2023-11-28 | 2025-06-05 | The University Of Sydney | Conductive films |
| PL447875A1 (en) * | 2024-02-28 | 2024-10-07 | Politechnika Warszawska | Method of producing carbon coatings on a 35HGSA nanobainitic steel substrate |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6355197A (en) * | 1986-08-25 | 1988-03-09 | Toshiba Corp | Production of diamond having high purity |
| JPH07102640B2 (en) * | 1989-02-16 | 1995-11-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Composite laminated coating |
| JPH0361369A (en) * | 1989-07-29 | 1991-03-18 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | Manufacture of diamond like carbon film |
| US5470661A (en) * | 1993-01-07 | 1995-11-28 | International Business Machines Corporation | Diamond-like carbon films from a hydrocarbon helium plasma |
| JP3152861B2 (en) * | 1995-03-31 | 2001-04-03 | 京セラ株式会社 | Diamond composite member and method of manufacturing the same |
| JPH1082390A (en) * | 1996-07-18 | 1998-03-31 | Sanyo Electric Co Ltd | Sliding member, compressor and rotary compressor |
| JPH1192934A (en) * | 1997-09-17 | 1999-04-06 | Daido Steel Co Ltd | Hard carbon thick film and method of manufacturing the same |
| JP4046512B2 (en) * | 2002-01-25 | 2008-02-13 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing light-emitting device |
| JP2006245235A (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Structure, semiconductor element heat dissipation member and semiconductor device using the same |
| JP4327177B2 (en) * | 2006-05-31 | 2009-09-09 | トーカロ株式会社 | Corrosion-resistant thermal spray coating and method of sealing coating of thermal spray coating |
| JP4563966B2 (en) * | 2006-05-31 | 2010-10-20 | トーカロ株式会社 | Semiconductor processing apparatus member and method for manufacturing the same |
| TWI466779B (en) * | 2006-12-27 | 2015-01-01 | Hitachi Chemical Co Ltd | Gravure and use of its substrate with a conductive layer pattern |
| JP4599371B2 (en) * | 2007-03-22 | 2010-12-15 | トーカロ株式会社 | Amorphous carbon hydrogen solid coating member and method for producing the same |
| JP2008144273A (en) * | 2007-11-30 | 2008-06-26 | Nippon Itf Kk | Manufacturing method of hard carbon coating member |
| JP5439750B2 (en) * | 2008-06-09 | 2014-03-12 | 株式会社豊田中央研究所 | Method for manufacturing covering member and covering member |
-
2009
- 2009-12-14 JP JP2009283008A patent/JP4990959B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011122226A (en) | 2011-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4990959B2 (en) | Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same | |
| Sharifahmadian et al. | Comparison between corrosion behaviour of DLC and N-DLC coatings deposited by DC-pulsed PACVD technique | |
| Wu et al. | Characterization of carburized layer on T8 steel fabricated by cathodic plasma electrolysis | |
| US9598762B2 (en) | Diamond-like carbon film-formed material and method for producing the same | |
| CN101711288A (en) | Method for applying high strength coatings to workpieces and/or materials | |
| CN104947037B (en) | A kind of doped diamond film and preparation method thereof | |
| Capote et al. | Deposition of amorphous hydrogenated carbon films on steel surfaces through the enhanced asymmetrical modified bipolar pulsed-DC PECVD method | |
| JP5403816B2 (en) | DLC film coated member and method for manufacturing the same | |
| US20210355577A1 (en) | Process for coating a conductive component and conductive component coating | |
| WO2012173276A1 (en) | Hard-film-covered member covered by hard film, and method for manufacturing same | |
| JP2013091811A (en) | Multilayer film laminate using aluminum or aluminum alloy as substrate and lamination method therefor | |
| Morand et al. | On the adhesion of diamond‐like carbon coatings deposited by low‐pressure plasma on 316L stainless steel | |
| Azzi et al. | Tribological properties of CrSiN-coated 301 stainless steel under wet and dry conditions | |
| Wang et al. | Improved mechanical and tribological properties of diamond-like carbon films by adjusting pulsed substrate bias | |
| JP2009127059A (en) | Method for forming diamond-like carbon film | |
| JP5896463B2 (en) | Method for forming diamond-like carbon film | |
| JP5245103B2 (en) | Thick film DLC coated member and method for manufacturing the same | |
| Li et al. | Catalytic growth of high-performance graphite-like carbon films on a nitrided substrate: experimental study and first-principles calculations | |
| Qasim et al. | Enhanced oxygen-induced properties of bulk oxygenated amorphous carbon films deposited with an anode layer ion source | |
| JP5727569B2 (en) | Method for manufacturing DLC film-coated member and DLC film-coated member | |
| Samiee et al. | Optimizing gas pressure for enhanced tribological properties of DLC-coated graphite | |
| JP4599371B2 (en) | Amorphous carbon hydrogen solid coating member and method for producing the same | |
| Li et al. | The influence of Ti plasma etching pre‐treatment on mechanical properties of DLC film on cemented carbide | |
| JP2008174790A (en) | Surface treatment method for metal fiber textile, and article obtained thereby | |
| JP5205606B2 (en) | DLC film coated member and method for manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120130 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120424 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120502 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4990959 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
