JPH02188496A - 気相法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】 （産業上の利用分野） 本発明は耐摩耗性、耐蝕性、高熱伝導性、高比弾性等の
特性を有し、研摩材、研削材、光学材料、超硬工具材、
摺動材、耐蝕材、音響振動材、刃先材用部材等に有用な
大面積の気相法ダイヤモンドコーティング方法に関する
。

〔従来の技術〕

タイヤセントの合成法としては超高圧条件下での鉄、二
・ンケル系等の触媒による合成法や爆薬法による黒鉛の
直接変換法か従来より実施されている。

近年低圧ＣＶＤ法として、炭化水素又は窒素、酸素等を
含む有機化合物と水素との混合ガスを熱フィラメント、
マイクロ波プラズマ、高岡波プラズマ、直流放電プラズ
マ、直流アーク放電等により励起状態としてダイヤモン
ドを合成する方法か開発されている。

（発明か解決しようとする課題） 従来の前記ＣＶＤ法においては原料ガスをダイヤモンド
か合成可能に励起するために特殊な装置を必要とした。

しかもいずれの励起源を用いてもタイヤモント析出面積
の増大は困難である。

又１本発明者らは特願昭６３−７１７５８号て燃焼炎法
のタイヤモント合成を出願しているが、大面積被覆技術
は析出速度か低かったり、面積、付着強度か十分でなか
った。

本発明の目的はダイヤモンドのコーティングを大面積化
し、付着強度か高く、高速度で実現することにあり、あ
わせて本願の発明である移動により生ずるダイヤモンド
析出膜の完全燃焼領域の通過による消耗の問題を解決す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは従来法に比し、簡便な手段でしかも大面積
の膜状ダイヤモンドをも生成しうる気相合成方法を開発
する目的て鋭意研究した結果、燃焼炎に於いて基材と燃
焼炎装置のいずれか一方を移動させることによって大面
積のダイヤモンドコーティングか得られ、しかも付着強
度も高いことを見出し本件発明を完成するに至った。

すなわち本件発明の要旨はダイヤモンド析出用原料化合
物を不完全燃焼領域を有するように燃焼させ、該不完全
燃焼領域中、又は該領域の近傍の非酸化性雰囲気中に、
基材の部分を設置し、基材又は燃焼装置を連続又は断続
的に移動させなから、基材に大面積のダイヤモンドを析
出させることを特徴とする気相法ダイヤモンドコーティ
ング方法にある。なお、本発明の方法により合成される
ダイヤモンドにはダイヤモンド様炭素を含む。

本発明においてはダイヤモンド合成用原料ガスを不完全
燃焼領域が存在するように燃焼させて燃焼炎を形成させ
、該不完全燃焼領域中又は該領域近傍の非酸化性雰囲気
であるダイヤモンド析出可能に励起された領域中にダイ
ヤモンド析出用基材を移動させること、か肝要である。

又、基材は板状、棒状等のみてなく、小面積を有する基
材が多数差べられているものでもよく。

この場合端面の角などに面状と均一にダイヤモンドがコ
ーティングされる。

基材又は燃焼装置を移動させ、大面積のコーテイング膜
を形成させる方法としては燃焼炎の酸化エツチングを防
ぐため完全燃焼領域又は酸素過剰領域が基材に接触する
際、基材の温度は８００℃以下が好ましく、より好まし
くは６００〜７００℃である。

このことは酸素雰囲気中における各種炭素の同素体の温
度と重量減少率の第１図のようなためである。この図よ
り　６００〜７００℃てはダイヤモンドは殆んど酸化さ
れず、黒鉛、炭素等の非タイヤモント相か酸化されて除
去される。

完全燃焼領域の基材に接する時の基材の温度を８００℃
以下にするには炎の直接接触を妨げる方法をとるのか一
番簡単な方法である。例えば第２図に示すように支持及
び熱放散板７に設置した基材５を図の矢印の方向へ移動
させ、下からバーナーｌより燃焼炎をおこさせる。燃焼
炎は例えばアセチレン−酸素炎の場合、白心２、内炎３
、外炎４からなる。この場合不完全燃焼領域は白心２、
内炎３である。完全燃焼φ域である外炎の一部は未だ高
温のため直接基材に接することは好ましくない、このた
め網状物質６を障害物として設けることが好ましく、こ
うすることによって基材の酸化雰囲気中での温度を低下
させることができる。

又、第３図に示すようにすることもできる０図に示す符
号は第２図に示す符号と同しであるので省略するが、第
２図と異なり網状物質ではなく遮蔽板８を設けて、外炎
が直接基材に接するのを防いでいる。

発明者の試験によるとバーナーの火口と遮蔽板の距離が
１０＋ｕ＋、遮蔽板と基材の距離が１０＋ｓｍ、遮蔽板
は水冷の銅板で３Ｈの厚さて内径がバーナーの内炎と一
致する８■φの穴明板としたところ、基材の中心温度は
１０００℃であったのに対し、中心より１５ｍｍのとこ
ろは７００℃であり良質のダイヤモンド膜が得られた。

これに対し遮蔽板を除去すると基材の中心温度は１０５
０℃であり、中心より１５ｍｍのところは９８０℃てあ
り、生成ダイヤモンドのエツチングが見られた。

ダイヤモンドか主として生成する不完全燃焼領域では還
元又は非酸化性雰囲気であるため、ダイヤモンドの析出
に適した温度は６００〜１２００℃であり、基材の水冷
等適当な温度制御方法を用いることにより不完全燃焼領
域通過時と、完全燃焼債城通過時の基材の温度を制御す
ることは可能である。

又、本発明の移動析出法を用いることによりダイヤモン
ドコーテイング膜の徐冷効果がおこり、ダイヤモンドコ
ーテイング膜と基材の接着力が向上する。

次に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

〔実施例１〕 酸素−アセチレンバーナー（千代田製）にＮｏ、６のノ
ズルを装着しアセチレンガス８．５１／＠ｉｎ　、酸素
７．２Ｊｌ／ｍｉロ　（酸素／アセチレン比０．８５）
を導入し燃焼炎を形成した。その時の不完全燃焼部（ア
セチレンフェザ−）の長さは約５０ｍ５であった。

コーティング基材としてシャー切断用刃先（５１Ｘ　１
０ｔｓｘ　５０＋ａｍＬＷＣ−Ｇｏ合金製）を銅製熱拡
散板上に固定し、燃焼炎フェザ−内に入れた。（火口よ
り刃先表面の距離を２０１１１とした。）バーナーを基
材の刃先表面に平行に端部より２０ｃｍ／ｈｒの速度て
１５分間移動させダイヤモンドコーティングを行った。

生成したダイヤモンド膜の厚さは約５．３川Ｉであった
。

コーティング完了後目視及び実体顕微鏡による２００倍
のｌＢ！察により刃先上部３面か均一性の高いダイヤモ
ンドの自形をもった結晶の緻密な膜で被覆されている事
を確認した。さらにＸ線回折を測定したところダイヤモ
ンドピークと下地ＷＣのピークのみを認めた。それを第
４図に示す。図中Ｏ印はタイヤセント結晶面（ｈｋｌの
ピークでありその他はＷＣのピークである。

（実施例２） 基材をｌｈｍ口Ｘ　　３ｍｍのＷＣ−（：ｏ板を使用し
て速度２０ｃｍ／ｈｒで３分間燃焼炎を移動させた他は
実施例１と同一条件てタイヤセントコーティングを行っ
た。得られたダイヤモンド膜の厚さは４．す１で付着力
は５．７５ｋｇｆｍｍ　／　ｍｍ”であった。

（比較例） 実施例２において燃焼炎を移動せずに静止状態３分間と
した以外は実施例２と同一条件でダイヤモンドコーティ
ングを行った。得られたダイヤモンド膜の厚さは４．２
弘ｌで付着力は４．８７ｋｇｆ１１＋＊　／ｍｒｎ’で
あった。

〔発明の効果〕

本発明の方法により大面積のダイヤモンドコーティング
か付着力の強い状態で得られるのて、せん断機刃先、紙
せん前刃、セラミッククリーンシート、打抜刃、引抜ダ
イス、切削工具、ドリル、力・ンター、メス、各種ドク
ターブレード、ベアリング、化学ポンプ用シール、ロー
ター、放熱用基板等に好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭素同素体の温度と重量減少率を示すグラフで
ある。第２図、第３図とも本発明の実施態様を示す正面
図である。第４図は実施例１のＸ線回折図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイヤモンド析出用原料化合物を不完全燃焼領域を
   有するように燃焼させ、該不完全燃焼領域中、又は該領
   域の近傍の非酸化性雰囲気中に、基材の部分を設置し、
   基材を連続又は断続的に移動させなから、基材に大面積
   のダイヤモンドを析出させることを特徴とする気相法ダ
   イヤモンドコーティング方法。 ２、ダイヤモンド析出用原料化合物を不完全燃焼領域を
   有するように燃焼させ、該不完全燃焼領域中、又は該領
   域近傍の非酸化性雰囲気中に、基材の部分を設置し、燃
   焼装置を連続又は断続的に移動させ基材に大面積のダイ
   ヤモンドを析出させることを特徴とする気相法ダイヤモ
   ンドコーティング方法。 ３、気相が小面積を有するものを多数並べたものである
   請求項１又は２記載の気相法ダイヤモンドコーティング
   方法。 ４、基材又は燃焼装置を移動させることにより析出した
   ダイヤモンドが燃焼炎の完全燃焼領域、又は酸素過剰領
   域を通過する際に８００℃以下の温度にし析出非ダイヤ
   モンド相を除去することを特徴とする請求項１〜３項の
   いずれかに記載の気相法ダイヤモンドコーティング方法
   。 ５、燃焼炎の完全燃焼領域又は酸素過剰領域を障害物に
   より基材から隔てるか、又は到達する量を削減すること
   を特徴とする請求項４記載の気相法ダイヤモンドコーテ
   ィング方法。