JPH02175694A - ダイヤモンドコーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は気相合成によるダイヤモンド薄膜形成技術に関
するもので、工具、治具の刃先へのコーティング、表面
保護膜、電気絶縁膜、放熱下地材、音響材料等のコーテ
ィングに利用されるものである。

（従来の技術） ダイヤモンド薄膜には強硬度、耐摩耗性、高絶縁性、高
熱伝導性等があり、これらの特性を活かすためにダイヤ
モンド薄膜を金属等に被覆する方法が行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしダイヤモンド薄膜は鉄、コバルト、ニッケル、ク
ロム、マンガン等の金属母材表面に直接各種気相合成法
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ　）を適用してダイヤモンド膜を形成しようとすると
、前記鉄、コバルト、ニッケル等は炭素を溶かし込んで
しまうので、その表面にダイヤモンド薄膜が形成しにく
く、グラファイトが生成する。その状況を第３図に示す
。３は鉄板、４はグラファイト層で、５は浸炭層である
。

一例として、ダイヤモンドコーティング工具の母材とし
て炭化タングステン焼結体が使われているが、バインダ
として使用しているコバルトが炭素を溶かし込み、ダイ
ヤモンドが成長しにくく、グラファイトが成長して密着
力が得られなく、又ダイヤモンド焼結体工具はコバルト
をバインダとして使用しているために、このコバルトが
先に摩耗してダイヤモンド粒が脱落するという問題点が
ある。

又天然および高圧合成ダイヤモンドをろう付は等で取り
付けた工具では摩耗等で使用不可能となった場合にはム
ダとなるダイヤモンドが生じたり、天然及び高圧合成法
によって作製した粒状ダイヤモンドは任意の形状に加工
することが困難で、前記粒状ダイヤモンドは高価で、更
にサイズの大きいダイヤモンドを得ることは出来なく、
又高圧合成には大規模な合成装置を必要とするものであ
る。

本発明は直接ダイヤモンド薄膜の形成が困難な金属表面
に天然及び高圧合成のダイヤモンドを使用することなく
ダイヤモンド薄膜を形成することを技術的課題とするも
のである。

〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために講じた技術的手段は次のよう
である。すなわち、 ダイヤモンド薄膜が直接形成できない、鉄、コバルト、
ニッケル、クロム、マンガンの鉄系の母材に対して、あ
らかじめダイヤモンド薄膜の形成が可能となり、シリコ
ン、タングステン、モリブデン、タンタル、チタン等の
金属及びその合金又はセラミックスをスパッタリング等
の表面被覆法により被覆したのち、前記被覆膜上に気相
合成法（ＣＶＤ）にてダイヤモンド薄膜を形成するダイ
ヤモンドコーティング法である。

（作用） 鉄系金属の表面に窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ゲイ素
、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化チタン、炭化タ
ングステン等のセラミックスは、ＣＶＤ法、真空蒸着法
、イオンブレーティング法、スパッタリング法、メツキ
、ゾル−ゲル法等の表面被覆法で強固に固着することが
でき、その被覆膜７に熱フイラメントＣＶＤ法、マイク
ロプラズマＣＶＤ法、電子衝撃ｃＶＤ法、直流プラズマ
ＣＶＤ法等のＣＶＤ法又はイオンビーム蒸着法、スパッ
タリング法又はイオンブレーティング法等の気相合成法
にて密着性のあるダイヤモンド薄膜が形成できるもので
ある。

（実施例） 以下実施例について説明する。

第１図は本実施例によるダイヤモンドコーティングの断
面図で、第２図はＣＶＤ装置で、６はアルコール、７は
水素ガス、８は減圧のための真空ポンプで、９はタング
ステンで、１０はシリコン、１１は鉄板で、１２はＣＶ
Ｄ法により形成されたダイヤモンド薄膜を示す。

実施例１゜ ゾル−ゲル法に従って、メチルトリエトキシシリケート
７モル量、水７モル量、イソプロピルアルコール７モー
ル量、ｎ−ブチルアルコール７モル量、リン酸０．０５
モル量、の割合の混合溶液に鉄板を浸漬させたのち一定
の速度で引き上げ、４００℃雰囲気中で約２分焼成した
。

この浸漬焼成を１０回繰り返し、酸化ケイ素膜を鉄板に
被覆した、この被覆板はダイヤモンド膜を形成し易くす
る為にダイヤモンドペーストで研磨した。

次にＣＶＤ反応容器内を充分に予備排気した後、エタノ
ール濃度１．５容積％のエタノールと水素の混合ガスを
容器内で約１００Ｔｏｒｒになるように５０〜１０１０
０ｃの流量で容器内に導入した、タングステンフィラメ
ントを約２０００〜２４０００℃に加熱し、フィラメン
ト直下にダイヤモンドペーストで研磨した酸化ケイ素被
覆鉄板を固定し７００〜８００℃に温調し約２時間反応
を行った。

前記方法にて形成したダイヤモンド薄膜をＳＥＭ観察及
びＸｇ回折したところ、グラファイトが存在しない良質
なダイヤモンド膜の形成ができた。

実施例２゜ 基板となる鉄板をアセトンにより充分に脱脂し、チャン
バ内のホルダにセットし、チャンバ内を約３　Ｘ　１０
−５Ｔｏｒｒまで真空排気した後、アルゴンガスの流量
を約４　ｃｃｍに設定し、圧力が約３×１０−”Ｔｏｒ
ｒになる様に排気弁を調節した。

基板を約７　Ｏｒ、ｐ、ｍ、で回転させ、シャッタを閉
じた状態で出力０．３ＫＷで３分間基板を逆スパツタし
、次に出力１．ＯＫＷで１０分間モリブデンターゲット
をプリスパッタした後、シャッタを開はスパッタを開始
した。

スパッタを約２００分間行い、鉄板上にモリブデン被覆
膜を形成した、ついで被覆板に実施例１と同様の手順に
よってダイヤモンド薄膜を形成した。前記薄膜をＳＥＭ
観察及びＸ線回折によりグラファイトが存在しない良質
なダイヤモンド膜を確認した。

比較例１ 実施例１と同じ手順でダイヤモンドペーストで研磨した
鉄板に直接ダイヤモンド薄膜の形成を行った。

その表面をＸ線回折によりグラファイトの存在が認めら
れた。

〔発明の効果〕

本発明は次の効果を有する。すなわち、（１）中間被覆
層の形成により、気相合成法ではダイヤモンド膜の形成
が困難である金属にダイヤモンドコーティングすること
ができ、鉄、ニッケル等の安価な母材にもダイヤモンド
コーティングすることができるようになった。

（２）気相合成法によるダイヤモンド膜の形成により、
任意の形状の下地表面に成膜することが可能である。

（３）気相合成法の適用により、相当広い面積をもった
ものの表面に、又は必要最小の母材表面にダイヤモンド
膜を形成することができる。

（４）気相合成法は比較的簡単な装置でできるので設備
費が少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例により形成したダイヤモンド薄膜及び
母材の断面図、第２図はＣＶＤ装置の簡略した説明図、
第３図は従来例の断面図である。 １・・・ダイヤモンド薄膜。 ２・・・セラミック。 ３・・・母材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイヤモンド薄膜が直接形成できない、鉄、コバルト、
   ニッケル、クロム、マンガンの鉄系母材に対して、あら
   かじめ前記ダイヤモンド薄膜の形成が可能なシリコン、
   タングステン、モリブデン、タンタル、チタン等の金属
   及びその合金又はセラミックスを表面被覆法により被覆
   したのち、前記被覆膜上に気相合成法にて前記ダイヤモ
   ンド薄膜を形成するダイヤモンドコーティング方法。